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。

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。

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。

库车坳陷克拉苏构造带白垩系砂岩埋藏成岩环境的封闭性及其胶结作用分异特征

以库车坳陷克拉苏构造带白垩系巴什基奇克组为研究层段,分别通过层间泥岩硼元素含量和碳酸盐胶结物流体包体显微测温,对不同成岩期地层流体盐度进行示踪对比。由于自沉积初始至埋藏成岩期碳酸盐胶结阶段,研究层段经历一段较为稳定的构造时期,再加上沉积及构造疏导体系的缺失,地层流体始终缺乏大规模交换与改造,不同成岩场之间水-岩体系在这一阶段呈现出一定的封闭性特征,使得研究层段在碳酸盐胶结期孔隙流体盐度时空分异较好地延续了同沉积期水体盐度的分异规律,这种延续性不仅体现在平面上,也体现在垂向上。研究层段在碳酸盐胶结期后经历了强烈的构造活动,但由于断层的封堵并未对流体介质进行有效的疏导,先期形成的碳酸盐胶结分异规律因而未受到明显干扰,从而呈现出同沉积地层水体盐度时空分异特征造就了埋藏成岩期碳酸盐胶结作用的时空分异规律。

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。

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膏盐岩对油气成藏的影响

对库车坳陷克拉苏构造带膏盐岩特征研究后指出,古近系膏盐岩对该区油气成藏具有重要影响:一是区域分布的巨厚膏盐岩为盐下圈闭提供了优质盖层;二是膏盐岩密度小、热导率高、隔热性差、塑性流动性强,能够有效释放侧向挤压应力等特性,有利于深层储集层保持较好物性,使盐下超深层圈闭成为现实勘探目标;三是膏盐层塑性流动性避免了构造挤压对盐下构造圈闭的破坏作用,大型圈闭得以保存,膏盐层聚集区与大型构造圈闭互为依存。精细研究刻画该区膏盐层空间展布、岩石物理特征对于扩大该区油气勘探成果具有重要意义。

塔里木盆地克拉苏构造带西部构造变形规律与油气勘探方向

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带西段变形较复杂,深层地震资料成像不理想,圈闭发现与落实难度大,油气勘探开发程度低。为了加快该区的油气勘探进程,基于前人的研究成果,利用最新的钻井信息、高品质三维地震资料,在分析克拉苏构造带不同区段构造变形特征的基础上,研究了构造带构造差异变形的规律、构造变形特点及构造样式,剖析了克深断裂带突发构造集中发育的成因,并指出了该区下一步的油气勘探方向。研究结果表明:①塑性膏盐岩、区域挤压应力、基底先存构造等3因素分段主控构造差异变形规律;②大北段主要受双盐湖的影响,发育楔形冲断叠瓦构造;③博孜—大北区段受斜向挤压、双盐湖及古隆起等3个因素的影响,发育完整突发构造样式、雁列式大规模推覆构造样式及楔形冲断叠瓦构造样式;④博孜区段主要受古隆起阻挡,发育破碎型突发构造样式;⑤阿瓦特—博孜区段构造转换带主要受应力斜向挤压及单盐湖的影响,发育楔形冲断叠瓦构造样式。结论认为,克深断裂构造带、拜城断裂构造带内普遍发育的突发构造群、雁列式圈闭群具有巨大的油气勘探开发潜力,是该区重要的勘探对象。

库车前陆冲断带克拉苏构造带变形影响因素分析--基于离散元数值模拟研究

在解释库车前陆冲断带克拉苏构造带三维地震剖面的基础上,采用离散元数值模拟手段、单因素变量控制方法,通过六组模拟对比实验,探讨挤压背景下应变速率大小和作用时间、盐岩展布形态、先存盐底辟、基底先存断裂以及基底古隆起等因素,对库车前陆冲断带克拉苏构造带变形的影响。离散元数值模拟结果表明:相比于应变速率大小,应力作用时间对冲断带变形的影响更为显著,变形缩短率相同时导致挤压隆升幅度更大,可达70.25%,向前传播距离均更远,横向上变形范围可达73.82%,盐下层叠瓦状逆冲断裂倾角更小。先存底辟主要影响挤压端垂向变形规模,使得隆升幅度更大。先存断裂主要影响挤压端水平方向变形范围,挤压变形水平传播更远。基底古隆起和盐岩展布形态对克拉苏构造带变形也具有重要影响,基底隆起前沿形成应力集中带,盐岩在此聚集形成构造三角带。由于盐岩的分隔作用,盐上层变形相对较弱,靠近挤压端发育背斜和冲断构造,向盆地方向逐渐变为宽缓的向斜构造。

基于主成分分析的储层质量综合评价模型——以克拉苏构造带巴什基奇克组为例

以油气储集层为评价目标,选取与储层质量密切相关的因子构建指标体系,运用主成分分析方法对这些评价指标进行相关数据处理,确定了每个评价指标的权重,建立了储层质量评价模型。运用该模型对塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带大北203井15组白垩系巴什基奇克组碎屑岩储层样品的质量进行评价,选取的11个因子分别为粒度C值、粒度比值、成分成熟度、泥质含量、碳酸盐含量、岩石视密度、裂缝状况、平均孔喉半径、视压实率、视胶结率、视溶蚀率等,并对15组储层样品的储层质量进行排序,将评价结果与样品物性分析对比,结果表明,该模型的评价结果与储层的实际物性质量有很好的符合性。说明主成分分析方法在碎屑岩储层质量评价中具有可信度及可行性,能够客观的评价储层质量。

新疆库车坳陷克拉苏构造带异常高压及其成藏效应

异常高压在新疆库车坳陷克拉苏构造带是十分普遍的地质现象 ,它具有地层压力大、压力系数高、异常高压带上方广泛发育巨厚的塑性盐岩和膏泥岩封隔层以及异常高压体内的压力变化不规则的特征。克拉苏构造带的异常高压是由构造抬升和挤压引起的 ,明显具有压力封存箱的特征 ,对该地区油气藏的形成和保存起到十分重要的作用。由于异常高压和断层的影响 ,在克拉苏构造带上形成了上第三系它源、开放的静水压力油藏和白垩系—下第三系它源。

冲断构造带深层变形的空间分布规律——以库车坳陷克拉苏构造带为例

传统上认为前陆冲断带内部的背斜构造具有"成排成带分段"的特征,在表观认识和宏观尺度上讲,容易理解这一特征,并且通过"成排成带分段"的解剖,直接为含油气区带评价和地震解释方案的落实提供指导作用。随着前陆冲断带深层结构的精细解剖和三维空间内构造变形的准确刻画,发现前陆冲断带深层构造变形的分布并非成排成带分段的特征,褶皱构造的发育与分布明显受前陆冲断构造位移量及各个断层位移量的大小所控制,各个断层控制的逆冲岩席在垂向上相互叠置、侧向上交叉对接、走向上错落有致,3D立体空间内由多个次级弧形体组成鳞片状分布。本文以中国天然气勘探最为成功、勘探资料最为详实的库车坳陷克拉苏构造带为例,通过地震剖面精细构造解释,揭示出构造变形的运动学特征及其构造位移量在传播过程中的分异和转换,进而控制冲断带内部构造岩席的生长发育和空间展布特征,并在3D立体空间内揭示冲断岩席受构造位移量的控制而成鳞片状分布的规律,控制这一分布规律的主控因素是冲断构造位移量与冲断岩席长度之间定量的几何关系。这一认识提升了油气藏评价和构造圈闭描述的精度。

用离散元数值模拟法研究克拉苏构造带盐构造变形机理

为研究库车坳陷克拉苏构造带盐构造挤压变形演化过程及其主控因素,采用离散元数值模拟方法,模拟了阿瓦特段、大北段和克深段3条主干地震剖面的盐构造变形演化过程。离散元数值模拟结果表明,挤压背景下盐岩层表现为塑性变形特征,具有较强的流动性,盐上层、盐岩层和盐下层为整体挤压、分层变形的构造特征;盐下层发育一系列由北向南的冲断构造,盐上层发育断层传播褶皱和滑脱变形构造;先存断裂主要控制盐下层构造变形和应力的传播范围;先存盐底辟主要影响盐上层构造的隆升范围,盐岩展布形态和基底古隆起主要影响盐上层构造变形。研究结果揭示了克拉苏构造带盐构造的动力学演化过程,有利于提高对盐构造变形机理和演化过程的认识。

克拉苏构造带盐下超深层储层的构造改造作用与油气勘探新发现

塔里木盆地克拉苏构造带油气群下白垩统巴什基奇克组埋深超过6000 m,储层基质渗透率低,裂缝普遍发育,构造对储层的改造作用明显,但博孜9井的勘探突破反映出不同区带间构造改造作用差异较大、非均质性极强,重新认识构造对储层的改造作用对于预测超深层储层、指导油气勘探生产具有重要的意义。为此,基于钻井取心、构造平衡恢复、裂缝充填物同位素测年、区块应力数值模拟等资料,结合流体包裹体、声发射古应力、铸体薄片等实验分析方法,从定性分析到定量计算、研究了克拉苏构造带油气群超深层储层的构造改造作用及其差异性。研究结果表明:①北部天山造山带及南部古隆起控制了该构造带储层的沉积格局及差异构造变形,形成巴什基奇克组储层“西薄东厚”的分布特征;②博孜区段古应力最小,构造变形主要为正向挤压、逆冲传播,局部井区为斜向压扭;③大北区段主要为斜向压扭,古应力较小,构造变形为逆冲叠置;克深区段古应力最大,构造变形主要为正向挤压、后缘逆冲抬升、前缘滑脱收缩;④差异构造变形使同一构造带不同构造变形样式的构造减孔量呈现出较大的差别,且控制了不同区段造缝期与成岩胶结的叠加影响、中晚期裂缝网络与油气成藏期的配置关系,加剧了储层的非均质性,是区段间产能差异的基础改造因素;⑤现今构造应力的大小及方向影响裂缝有效性,南部为强挤压应力区,背斜相对高部位裂缝走向与现今应力交角较小,裂缝有效性最好;⑥构造成岩环境决定了构造裂缝充填物的类型,北部区块以淡水—半碱水介质成岩环境为主,裂缝充填物类型为方解石,有利于对储层进行酸化压裂改造。