随钻地层压力预监测技术研究与应用——以库车坳陷克拉苏构造带博孜-大北地区为例

沉积盆地中普遍存在异常高压,库车前陆盆地克拉苏构造带经历了多期构造运动,纵向发育多套压力系统,超压成因机制差异化显著,钻井施工难度大。因此,地层压力准确预监测对钻井工程参数、泥浆性能、井身结构优化及安全高效钻井意义重大。本文通过地震、测井、钻井资料研究基础上,开展了克拉苏构造带超压成因机制以及纵横向压力分布特征研究,基于传统dc指数压力预监测方法,引入全烃校正系数创新优化了dc指数计算模型,提高了准确性和时效性,通过10口井的现场应用表明,该方法符合率高,计算结果相对误差为平均5.7%,效果较好,适用于复杂成因和地层,能够为塔里木油田钻井现场规避井漏、卡钻等风险提供及时有效的科学依据。

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带轻质油/凝析油地球化学特征与成藏过程

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带浅层–深层储层中广泛产出轻质油/凝析油气藏,其油气相态变化大,母质来源多样,油气充注与成藏过程复杂。本研究对克拉苏构造带上58个轻质油开展有机地球化学分析,探讨其母质来源、热成熟度及油气成藏过程。结果显示,克拉苏构造带轻质油中正构烷烃以中、低碳数为主,烷基苯相对含量较高,全油稳定C同位素值主要分布在-29‰~-26‰之间。姥植比(Pr/Ph)、甲基环己烷指数(I_(MCH))、甲基菲比值等地球化学参数显示,克拉苏构造带轻质油主要来自湖相腐殖型、沉积于偏氧化环境烃源岩的贡献,经历了多期次油气充注成藏。其中,克深1-2段轻质油热成熟度普遍高于大北段,主要来自三叠系黄山街组烃源岩的贡献,经历了“早油晚气”2期烃类充注;大北段轻质油热成熟度偏低,主要来自侏罗系恰克马克组和三叠系黄山街组烃源岩的贡献,主要经历了3期油气充注与成藏。

克拉苏构造带超深盐下大斜度井钻井关键技术

克拉苏构造带深部地层地质条件复杂,前期多口钻探断层带油气藏井被迫提前完井。为了提高钻井成功率,提出了采用大斜度井避开部分断层,降低事故复杂的钻井技术思路。结合区域地质特征,分析了超深层盐下大斜度井面临的套管必封点不确定性、井眼轨道设计及轨迹控制难、盐底卡准层位难度大、盐层大斜度井段套管下入摩阻大等技术难点,基于克拉苏构造带膏盐岩蠕变实验结果,优化原七开直井井身结构为五开盐下大斜度井身结构,探索了“旋转导向+同心扩眼器”BHA组合在膏盐层定向钻井方法,试验了“常规卡层技术+GLASS前视技术”盐底卡层组合形式,分析制定了大斜度膏盐层套管安全下入关键技术措施,形成一套适合于克拉苏构造带的超深盐下大斜度井钻井关键技术。克深A、克深B等6口井现场应用表明,该技术可以解决克拉苏构造带超深盐下大斜度井钻井存在的技术难题,钻井成功率100%,满足勘探开发的需求。

塔里木盆地克拉苏构造带巴什基奇克组地层水化学特征及流体成因

地层水化学特征及流体成因的分析对油气成藏的研究具有重要意义,对库车坳陷克拉苏构造带的地层水化学特征及流体成因的研究有助于油气藏的勘探开发。塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带构造特征复杂,地层水化学特征及流体系统缺乏系统研究。为了明确克拉苏构造带地层水化学特征及其流体系统,对地层水的溶解性总固体(TDS)、离子比例系数及压力分布特征进行了分析。研究结果表明:克拉苏构造带地层水以高TDS的卤水为主(平均值为154.92 g/L),按照苏林分类主要为CaCl_(2)型,按照舒卡列夫分类为Cl-Na型和Cl-Na·Ca型,为典型的沉积埋藏水。地层水的脱硫系数较低(平均值小于1.2)、变质系数较高(平均值大于6),表明地层的封闭性较好,地层水经历了较强的水岩反应。参照地层压力场、岩性特征及地层水特征,将库车凹陷克拉苏构造带划分为第四系—新近系、古近系、白垩系、侏罗系及下伏地层四套流体系统。结合研究区岩性组成、构造演化特征及地层水化学特征分析,明确了白垩系巴什基奇克组地层水的成因为白垩系原始沉积水与侏罗系烃源岩生烃时排出的有机物转化流体、沉积水及古近系膏盐层高盐度流体的混合。

克拉苏构造带博孜段古隆起及盐层对盐下冲断带的控制

克拉苏构造带是库车坳陷油气勘探的主要区带。以克拉苏构造带博孜段三维地震资料为基础,进行一体化建模,明确盐下冲断带构造变形差异及古隆起、盐层分布特征;基于物理模拟实验,分析古隆起、盐层对盐下冲断带的控制作用。结果表明:研究区薄盐层分层作用差,断裂数少,规模大,易传递至盐上层;厚盐层易形成盐背斜和盐焊接等构造,盐下层多排逆冲断裂向盆地内部传递;古隆起发育区北翼断裂表现为倾角小、水平断距大和沿斜坡滑脱等特征,古隆起不发育区断裂表现为倾角陡、断距大且断裂数多的特征。古隆起发育区易形成滑脱冲断和盐背斜构造,古隆起不发育区易形成阶梯冲断和盐焊接构造;古隆起与盐层的双重叠加是影响盐下冲断带复杂变形的主要因素,古隆起限制冲断体系变形空间,盐层缓冲应力传递,起调节作用。该结果对研究区下一步天然气勘探开发具有指导意义。

库车坳陷克拉苏构造带构造特征及天然气勘探

库车坳陷克拉苏构造带成藏地质条件优越,构造的发育与演化主要受区域逆冲断裂的控制,具有明显的南北分带、东西分段、纵向分层的构造特点。依据区域断裂、构造样式的不同,从北向南可划分为4个带,从西向东可划分为5个段。断裂控制构造的发育和差异性,而断裂特征受古构造背景、滑脱层及挤压应力强度的影响,造成成藏和保存条件的不同。克拉苏构造带优质储层发育、盐层相对较厚、远离断裂多期活动区,是理想的前景区,而大北、克深地区是天然气勘探的现实领域。

库车坳陷克拉苏构造带的结构模型及其形成机制

库车坳陷克拉苏构造带是一个NEE-近EW向的冲断褶皱带。由于地表条件和构造变形的复杂性导致该构造带的地震资料品质较低,造成构造解释的多解性。本文在综合分析地面露头、区域构造背景、钻井和地震资料基础上,讨论了克拉苏构造带可能的构造解释模型,认为浅层为盖层滑脱褶皱、深层为基底卷入的楔状叠瓦构造的"分层滑脱、垂向叠置"模型能合理地解释现有可靠的构造信息。浅层构造是以库姆格列木群膏盐岩层为核或以侏罗系煤系地层为核的滑脱背斜,并被逆冲断层破坏;深层是基底卷入的中-高角度区域性反转正断层,并且在反转正断层下盘发育楔状叠瓦构造。新近纪-第四纪天山隆升产生的自天山深层向库车坳陷的斜向向上的挤压作用导致先存区域性正断层的反转位移,并控制克拉苏构造带的形成和演化。

塔里木盆地克拉苏构造带超深复杂气田井全生命周期地质工程一体化实践

克拉苏构造带天然气总资源量丰富,是塔里木盆地天然气增储上产的主力区块。受强烈造山运动的影响,克拉苏构造带地质工程条件极为复杂,呈现出"一深(垂深7000~8000m)、三高(高温130~190℃、高压116~136MPa、高地应力130~180MPa)、两低(孔隙度4%~8%、渗透率0.01~0.1mD)、两厚(巨厚砾石层5500m、巨厚盐膏层4500m)、一陡(地层倾角87°)"的特征,导致安全、效益勘探开发难度巨大。为了实现克拉苏构造带的优快钻井与改造上产,立足于实践地质工程一体化,建设多学科一体化研究团队,创新一体化工作模式,开展了超深复杂气田提速、提产、提质攻关研究。采用关键层段精准预测、个性化钻头设计、油基钻井液体系研发等手段相结合的方法,实现了全井段安全快速钻井;根据甜点预测、裂缝评价与分类,建立了基于天然裂缝可压裂性的改造提产优选策略;结合地层特点、流体性质、工况条件等因素进行系统屏障设计,确保了井筒质量。经过地质工程一体化实践的不断发展完善,超深井钻井周期从"十二五"期间的336天降至2017年的277天,单井平均增产4~5倍、井完整性完好率不断提升,为克拉苏超深复杂气田井安全效益开发提供了有力的技术保障。

地质工程一体化关键技术在克拉苏构造带高效开发中的应用实践

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带,储层埋藏深度大,地质条件复杂,导致钻完井工程中面临着相关井控安全、建井时效、工程质量、单井提产等方面的巨大挑战,针对这些制约勘探开发进程的关键技术难题,建立了一套以地质力学为桥梁的地质工程一体化技术流程,形成了井位优选、井轨迹优化、钻前地层压力预测、钻井井壁稳定性预测、完井提产优化和开发中出砂出水预测方法。将地质研究、工程设计和现场实施组织纳入一体化协作体系,解决工程难题,实现克拉苏构造带"三提"——提速、提质、提产,开发井钻井成功率100%,单井钻井复杂平均减少40%,井控安全得到有力保障,改造后单井平均无阻流量由原来的68×10~4m^3/d提高到279×10~4m^3/d。顺利实现了克拉苏东部150×10~8m^3/a天然气建产,助力克拉苏西部万亿立方米大气藏的发现,为超深层复杂油气藏高效开发积累了可借鉴的技术和经验。

塔里木盆地克拉苏盐下深层大气田的发现

克拉苏构造带位于库车坳陷北部,其盐下深层大气田为超深高压裂缝性低孔高产砂岩气田,目前已发现油气藏22个,是塔里木盆地天然气的主力产区。1998年发现克拉2气田后,虽坚持勘探,却未再获得重大发现。2006年以来,加强对克拉苏构造带深层的研究,2008年8月,位于克深区带克深2构造的克深2井在白垩系巴什基奇克组获得日产40×104m3高产工业气流,取得了重大勘探突破。此后,经过近10年的研究,在前陆盆地勘探技术、油气地质理论和生产实践3个方面实现了技术突破,指导了克拉苏盐下深层大气田的发现,并围绕复杂山地圈闭落实、储集层形成机理、成藏等地质问题及快速钻进、储集层改造等制约勘探效率的工程技术进行研究,有效支撑了克拉苏盐下深层大气田的高效勘探开发。

库车坳陷克拉苏构造带油气动态成藏过程及其勘探启示

综合运用多种成熟度参数以及岩石显微观察、储层沥青测试、颗粒荧光分析等技术,剖析了克拉苏构造带油气热演化程度和油气动态成藏过程。研究认为,克拉苏构造带的原油由成熟和高成熟油组成,油气充注过程为"早期成熟油、晚期高成熟油和高—过成熟气",早期形成的盐下古油藏受新近纪晚期断裂的破坏和高—过成熟油气的驱替,部分原油向上进入盐上浅层背斜圈闭汇聚成藏。随着膏盐岩盖层塑性增强,穿盐断裂消失,盐下圈闭再次聚集高—过成熟的油和气。克拉苏构造带博孜段具有巨大的勘探潜力,同时应重视浅层背斜油藏的勘探。因此厘定油气的成熟度和油气动态成藏过程对查明盆地油气构成和勘探方向具有重要意义。

基于面积深度法对克拉苏构造带中部盐下构造的研究

因具有丰富的油气资源前景,克拉苏构造带盐下构造成为该地区研究的重心,深层地震信息的模糊和复杂的盐下构造又使得研究工作困难重重。本文结合最新地震剖面,将面积深度法应用于大北-克深区域克拉苏构造带盐下层,完善大北-克深盐下层的构造模式,研究其构造特征,并得出以下结论：1.大北-克深地区盐下层构造分布以克拉苏断层为界线,克拉苏断层以北主要发育基底卷入的高角度逆冲构造,断层以南主要发育滑脱构造;2.大北-克深盐下滑脱构造的区域滑脱面深度约10 km左右;3.从大北至克深,盐下滑脱构造的区域缩短量呈现出逐渐增加的趋势,由11~14 km增加到16~21 km。

克拉苏构造带克深段构造特征及其石油地质意义

克拉苏构造带克深构造段已发现了KL2、KS2、KS1等多个含油气构造,由于该段位于前陆冲断带,构造变形复杂,构造模型争论较大。在前人认识的基础上,结合地表露头、钻井资料,对克深构造段三维地震资料进行T—Q全层位解释,重新建立了该构造段构造解释模型并对该段石油地质特征进行研究。研究结果表明:克深构造段具有垂向分层、南北分带的变形特征,垂向上可分为盐上构造层、盐岩层、盐下构造层与基底构造层4层结构。该区域主要发育逆冲断层及相关褶皱、盐收缩构造及走滑构造3种构造样式,其中盐下构造层构造样式自北向南逐渐由高角度基底卷入构造样式转变为盖层滑脱构造样式。克深构造段现今构造主要形成于新生代中晚期,经历了二叠纪晚期—三叠纪前陆盆地、侏罗纪—白垩纪坳陷盆地、古近纪—中新世弱收缩挠曲盆地及上新世—第四纪陆内前陆盆地4个演化阶段。勘探实践表明,该区带具有好盖层、厚储层、大构造、强冲注、晚成藏等有利条件,是库车山前天然气勘探的重要目标。

基于ANSYS的应力场模拟在库车坳陷克拉苏地区的初步应用

构造应力场在油气运聚成藏中具有重要的作用。塔里木盆地北部库车坳陷克拉苏地区受构造应力作用强烈,且天然气十分富集,构造应力场对该区异常高压和油气藏的形成与分布具有重要影响。运用通用有限元模拟软件ANSYS系统,对克拉苏地区晚第三纪库车期构造应力场进行了初步模拟。分析结果表明,油气的分布与最大主应力的分布具有较好的相关性,由高应力值区围限的相对低应力值区或应力值从高向低变化的梯度带是油气聚集的有利部位。

再论库车克拉苏深部构造的性质与解释模型

从构造生长方式、冲断序列、盐聚集以及深浅层构造的叠置关系探讨克拉苏深部构造的性质与解释模型。地震反射资料表明,克拉苏深部构造南翼生长地层的褶皱枢纽由深至浅向北偏移,这些枢纽连线构成的生长轴面南倾,其北侧地层的厚度明显要比南侧薄,此种生长地层结构与基底卷入式构造和盐构造作用下的生长地层结构完全不同。通过对克拉2构造南北两侧断层的运动学分析,认为北侧断层首先向北逆冲形成了克拉2构造,然后被后期更强烈的南侧断层切割,造成克拉2构造逾千米的垂向抬升,由此产生"泵吸"效应使周围塑性岩层向断裂下盘流入和聚集。据此模式建立的克拉苏深部构造解释方案由古近系盐下和侏罗系煤下两套冲断系统组成,其中在盐下构造内部,被切割的克拉2构造的下半部分即是克深北背斜。克深北背斜带和侏罗系煤下冲断构造的发现,不仅拓宽了克拉苏构造带的勘探范围,也显示其尚有巨大的勘探潜力。

克拉苏构造带盐下超深层断背斜裂缝带发育模式及预测方法

克拉苏构造带盐下超深层埋深大于6500 m的断背斜圈闭,白垩系砂岩储层内部裂缝普遍发育且分布复杂,对储层产能影响较大,目前仍然缺乏有效的裂缝发育模式指导裂缝带建模。本文通过钻、测井资料及物理模拟实验,分析了盐下断背斜内裂缝类型及空间分布规律:(1)盐下深层断背斜裂缝带可以分为"挤压剪切型、拱张型与调节型"三种成因类型,挤压剪切型裂缝带主要分布于断背斜翼部,受推覆作用而成,平面呈近EW走向或NW-SE走向。拱张型则主要发育于背斜核部,受控于断背斜拱张作用,平面近EW走向,调节型裂缝带则发育于断背斜的构造转换部位,呈近SN走向;(2)物理模拟实验证明拱张型裂缝带受褶皱褶曲度控制,剪切型、调节型裂缝带则受逆冲断层断距控制,根据断背斜拱升角及垂直断距变化可以预测裂缝带的平面分布;(3)地质资料和物理模拟实验证明"调节裂缝带"及"拱张裂缝带"张开程度最大,有利于改善超深层储层的储集性能,这类裂缝带的单井天然气产量较高。

库车坳陷克拉苏构造带的反转构造及其形成机制

库车坳陷克拉苏构造带发育复杂的褶皱冲断构造,尤其是盐下层构造变形强烈,具有反转构造的变形特征。克拉苏构造带反转构造在剖面上具有先存正断层重新活动并在断层下盘形成捷径断层的特征,在南部远离反转断层处具有盖层滑脱性质,据此可将克拉苏构造带划分为反转断隆背斜带、楔状叠瓦构造带和逆冲前缘构造带3个次级构造带;平面上构造反转程度西弱东强,西段主要表现为在反转断层下盘形成分支断层,而东段具有在反转断层上盘形成反向断层和褶皱变形的趋势。构造变形分析表明,南天山水平挤压叠加垂直剪切的作用导致克拉苏构造带发育基底卷入的高角度逆断层,并使部分早期正断层重新活动而形成反转构造。对次级构造带构造圈闭有效性的分析表明,反转断隆背斜带形成规模大、产状平缓的构造圈闭,但是上覆盐岩层厚度较薄,天然气容易散失;楔状叠瓦构造带形成规模相对较小、幅度大的构造圈闭,上覆盐岩层厚度大,有利于天然气的保存。

库车坳陷克拉苏河新生代沉积岩磁组构特征与古流向分析

塔里木盆地库车坳陷克拉苏河沿岸发育良好的新生界地层.我们对克拉苏河沿岸新生界剖面分A、B两段进行系统采样,获得定向岩芯样品1700余块.岩石磁学研究表明,新生代沉积岩中磁性矿物以赤铁矿为主,含有少量磁铁矿;磁组构测试结果显示,两段剖面磁面理均较磁线理发育,最小磁化率主轴近于直立,显示原生沉积组构.A剖面磁化率主轴к1的偏角指示古流向.库姆格列木群沉积时的古水流方向为NEE—SWW向,至苏维依组沉积时,流向变为NNE—SSW向.河流古流向在苏维依组形成时发生急剧变化,说明南天山此时可能发生了明显的隆升,且以北西部隆升为主;B剖面为吉迪克组、康村组和库车组粗粒碎屑岩,磁组构显示к1-к2构成的磁面理与层理面小角度相交,к3呈叠瓦状分布,可以用来指示古水流方向.从吉迪克组至库车组下段,古流向均为NNW—SSE,但逐渐偏东,暗示天山在此期间处于缓慢的隆升期或东西部处于同步隆升,且西部隆升速度快于东部.

库车坳陷克拉苏冲断带深部巴什基奇克组致密储层孔隙演化定量研究

综合利用岩心观察、普通薄片、铸体薄片鉴定观察、图像分析、埋藏演化史与有机质热史演化分析,膏盐层脱水及黏土矿物转化分析等技术方法,对库车坳陷克拉苏冲断带克深区块深部巴什基奇克组致密储层进行了孔隙演化定量研究。这套致密储层主要经历了"黏土膜→早期缓慢浅埋压实作用→长石、岩屑溶蚀和石英加大→早期方解石胶结→中期快速深埋强烈压实作用→长石、碳酸盐胶结物溶蚀→碳酸盐致密胶结→晚期挤压推覆形成裂缝→裂缝溶蚀扩大"的埋藏-成岩演化过程。以孔隙结构特征为基础,定量计算各关键成岩作用对储集空间的影响量(初始孔隙度为37.87%,压实损孔量为27.62%,胶结损孔量为7.51%,溶蚀增孔量为1.7%,裂缝增孔量为1.32%),并以埋藏-成岩演化史为主线及约束,恢复校正不同历史时期不同成岩作用对储层物性演化的控制量,从而恢复储层实际孔隙演化史。研究表明,不同成岩作用对储集层孔隙度的影响量不同,孔隙度整体变化趋势为逐渐减小。克深区块晚期气藏充注时期与区域构造挤压造缝时期配置良好,结合较好的储层孔隙度(6.2%),有利于烃类充注成藏,形成有利勘探目标。

克拉苏冲断带深层碎屑岩有效储层物性下限及控制因素

库车坳陷克拉苏冲断带深层白垩系碎屑岩储层为研究区内一套优质储层和主要产层,埋深2 300~7 900m,取心偏少,有效储层分布预测难度大。综合运用岩心、储层实验分析和测井、压汞、试油等资料,分别利用分布函数曲线法、含水饱和度上限值法、最小有效孔喉半径法及排驱压力法,求取了白垩系巴什基奇克组储层不同深度下有效储层的物性下限,并运用回归分析方法求取了物性下限与深度之间的函数方程,实现了物性下限与深度的动态拟合。结果表明：研究区内有效储层孔隙度下限取2.63%,有效储层埋深下限预测达8 320m;而理论上,克拉苏冲断带有效储层孔隙度下限可达1.69%,埋深下限可达9860m,勘探前景非常广阔。本文在物性下限研究的基础上,结合岩性特征、埋深、地层压力及成岩作用特征探讨了深层有效储层发育的控制因素。储层质量差异主要受控于储层的埋深、溶蚀作用及构造破裂作用。