中国深层、超深层气藏开发关键技术与对策建议

中国在深层、超深层油气勘探开发方面已经取得了重要进展,中国石油天然气集团有限公司(以下简称中国石油)已在塔里木盆地和四川盆地建成两大深层、超深层天然气生产基地,但目前仍存在制约此类气藏高效开发的核心问题。为促进深层、超深层气藏实现高效开发,回顾了中国石油在不同类型深层、超深层典型气藏的开发实践历程,系统梳理了气藏开发过程中面临的问题与挑战,总结了气藏开发的关键技术,最后提出了深层、超深层气藏开发对策与建议。研究结果表明:①形成了深层、超深层岩溶型碳酸盐岩气藏小洞微缝储层量化表征技术和裂缝—孔隙型碎屑岩气藏多尺度裂缝动静态描述技术,实现了储层孔隙结构特征参数的量化表征和不同尺度裂缝的精细刻画与空间预测,提高了开发井的成功率,确保了储量高效动用;②形成了开发单元划分与水侵通道刻画技术和裂缝非均匀水侵动态评价技术,实现了不同开发阶段水侵动态评价和水侵状况准确预报,为不同开发单元制订差异化的开发技术政策奠定了基础;③建立了岩溶型碳酸盐岩气藏全生命周期递进式控水开发模式和裂缝—孔隙型碎屑岩气藏控排水协同提高采收率技术,实现了气藏均衡开发,整体提高了气藏采收率。结论认为,深层、超深层气藏地质、工程环境复杂,储层非均质性强,需进一步加强气藏前期评价、布井模式攻关、不同区块水侵规律等方面研究,且需做好气田群协同开发的整体研究。

深层断溶体油气藏钻完井储层保护技术挑战与对策

深层断溶体油气藏储层裂缝发育,易导致大量工作液漏失,造成严重储层损害。以顺北区块奥陶系碳酸盐岩储层为例,考虑储层超深、超高压、超高温与断裂带特点,综合工区钻井液漏失情况、储层物性特征、矿物组成和裂缝发育情况,结合流体敏感性、应力敏感性与储层润湿性评价,揭示了深层断溶体油气藏储层损害机理。钻井液漏失是深层断溶体油气藏最重要的储层损害方式,岩体结构破碎、储层非均质性强、走滑断层裂缝缝面光滑及高温长井段循环进一步加大了储层保护的难度;通过采用控压钻井技术,结合抗高温高酸溶屏蔽暂堵技术与抗高温强滞留堵漏技术,可以达到较好的储层保护效果;根据深层断溶体碳酸盐岩油气藏裂缝发育特征,钻进全程加入高强度架桥材料,利用鳞片状岩屑作为填充材料,达到钻井过程防漏与开发过程预防裂缝应力敏感性的效果,实现漏失控制—储层保护—增产增渗的一体化目标。

塔里木盆地顺北油田超深断溶体深度学习地质建模方法

断控缝洞型储层是分布在中国塔里木盆地奥陶系的一种特殊类型储层,具有埋藏深、成因复杂、非均质性强等特点,受限于井资料稀疏和地震品质低等因素,断控缝洞型储层的准确表征与精细建模面临重要挑战。综合钻测井、岩心、野外露头及三维地震信息,在断控缝洞型储层构型模式指导下,构建了断溶体深度学习训练样本;在深度学习网络综合分析基础上,提出了适用于深层断溶体的深度学习建模方法。研究结果表明:深层少井资料条件下,基于多源数据综合建立的“原位等尺度”训练样本是断溶体深度学习建模的基础;优选的地质体目标图像转换网络可以较好地实现从地震数据到断溶体储层的直接预测。在训练网络搭建基础上,建立了塔里木盆地顺北油田5号断裂带南段的断溶体储层三维模型,该模型多维度符合断控岩溶地质模式及分布规律,与基于钻井资料的储层预测符合率较高。提升断溶体深度学习地质建模的精度和条件化程度是未来的努力攻关方向之一。

沉积盆地深埋型岩溶热储地震探测数据采集参数优选——以雄安新区牛驼镇地热田为例

深层非均质性碳酸盐岩储层已经成为我国深部地热资源规模勘探的重要对象,地震探测技术在勘探开发中必不可少,但存在深部能量衰减严重、数据采集噪声发育、构造隆起区基底内幕成像困难等问题。为获取高品质深部地震勘探资料,在华北冀中平原典型地区开展了大量可控震源激发参数和检波器接收参数试验。在野外试验数据的基础上,通过对不同激发参数和接收参数获得的原始单炮记录进行定性分析,同时从频段能量、道集间频率、信噪比等方面进行定量分析,研究可控震源台数、扫描频率、扫描长度、震动次数、驱动幅度和检波器组合方式等参数的选择对地震资料质量的影响。结果表明适用于冀中平原地区深埋型岩溶热储二维地震勘探野外施工参数为:28 t可控震源4台震动4~6次,驱动幅度75%,非线性扫描(斜坡长度−3),扫描频率6~84 Hz,扫描长度12 s。按此参数施工获得原始单炮记录和数据处理剖面的质量较以往有了大幅提高,能够较为清晰地划分牛驼镇凸起构造区深部蓟县系高于庄组底界面。此次优选的地震采集参数对沉积型盆地深部地震勘探有一定的借鉴和指导意义。

塔里木盆地顺北5号走滑断裂带分层分段特征及构造演化

塔里木盆地超深层断溶体油气藏主要沿走滑断裂带分布,远离断裂带地区油气勘探效果差,即走滑断裂带的活动规模控制了油气藏的规模。顺北5号走滑断裂带为超大型走滑断裂带,具有埋藏深,内部结构复杂,分层分段性极强的特点。通过高品质三维地震资料,对顺北5号走滑断裂带进行系统的几何学、运动学和动力学研究,提出以下认识:顺北5号走滑断裂带具有极强的分层性,可划分为5个构造层;该断裂带分段活动特征明显,南段和北段具不同的运动学特征,南段经历了5期演化,北段经历了4期演化。

天津东丽湖深部岩溶热储时频电磁法探测及有利区预测

天津市地热资源储量丰富,蓟县系雾迷山组作为主力热储,是典型的碳酸盐岩型热储层。为查明天津东丽湖5 km以浅的地层结构和隐伏断裂、重点查明深部主力热储层空间分布及结构特征、预测地热有利区,笔者首次将主要用于深部油气勘探的时频电磁法应用于东丽湖深部地热资源探测。通过高标准的数据采集、精细化数据处理和电阻率约束反演,结合地震和钻孔资料进行层位标定,精细刻画了地层结构:推断了7条隐伏断裂,均为NNE与NWW向的拉张性正断层,其中沧东断裂F1作为区内主要热流体的必要通道,导热、储热并控制着地热异常区的分布和形态;雾迷山组热储层主要分布在沧东断裂西侧,顶界面埋深海拔约-2200~-2400 m,在电阻率剖面上显示为连续递增的A型电性特征,三、四段岩溶裂隙较发育时,热水在裂隙或断裂处的聚集引起局部低电阻率异常,出现H型电性特征,指示了目标深度内地热有利区的发育部位。据此,本文圈定地热有利区4处,为后续地热资源的开发利用提供了重要的基础资料和支撑。

塔里木盆地阿-满过渡带北部深循环岩溶作用的范围与机制

塔里木盆地阿满过渡带是断控规模储集体发育的重要领域,断裂带内的流体事件是研究对象之一。通过对塔深6、跃进1-1x、顺北1-3x与顺北蓬1井地质与地球化学的综合分析,进一步阐述了深循环岩溶作用的范围与机制。塔深6井蓬莱坝组细晶白云岩经过去白云石化作用形成的“次生”灰岩、云质灰岩与巨晶方解石胶结物具有典型贫^(13)C、贫^(18)O特征,证实沙雅隆起岩溶流体作用在纵向上可达约1200m的深度(距T74不整合面)。跃进1-1x井发育4层洞穴并被泥质粉砂岩和粉砂质泥岩充填,具有褐铁矿等特征矿物,指示侧向岩溶流体的存在及较弱的水动力条件。顺北1-3x井3层洞穴内具有泥质充填物及火山岩岩屑,其方解石与褐铁矿的次生充填结构特征揭示地下暗河的搬运沉积作用。跃进1-1x井距桑塔木组剥蚀线附近塔深3井约76km,顺北1-3x井与塔深3井的直线距离达90km,表明岩溶流体在侧向上长距离迁移。顺北蓬1井鹰山组白云岩储层具有断裂流体改造特征且自下而上储集性能连续性变差。白云岩中次生巨晶方解石胶结物呈明显的贫^(13)C、贫^(18)O与富^(87)Sr特征,与塔河地区岩溶成因方解石具有强烈的可对比性,揭示其可能来源于深循环岩溶流体自下而上的侵入。深循环流体作用地质模式及顺北鹰1井鹰山组中次火山岩的存在表明流体迁移的驱动力可能来源于地层增温和/或地质热事件。岩溶流体深循环过程中的水岩相互作用在一定条件下有利于阿满过渡带深层、超深层碳酸盐岩储层的发育。

塔里木盆地塔中北斜坡奥陶系鹰山组深部优质岩溶储层的形成与分布

塔中地区是塔里木盆地的重点勘探区域,奥陶系鹰山组蕴藏了丰富的油气资源。鹰山组发育大套台地相碳酸盐岩,以高能相的台内滩沉积为主。鹰山组埋藏较深,但岩溶储层呈大面积厚层状分布。早奥陶世塔中I号断裂使得塔中隆起隆升并遭受强烈剥蚀形成下奥陶统鹰山组顶部风化壳,以孔洞型和裂缝-孔洞型储层为主。通过古地貌恢复、地震属性分析和地震测井联合波阻抗反演技术和方法识别溶洞发育带和断层裂缝发育带,确定出有利储层的分布范围。研究认为,岩性岩相是岩溶型储层发育的重要基础,层间岩溶控制了储层的成层性和横向展布规模,断裂和裂缝网络是岩溶水的主要渗滤通道,埋藏岩溶形成大量有效的缝洞空间,极大地提高了储集性能。研究发现,优质储层主要分布在鹰山组顶面以下120m地层厚度范围内,横向有一定连通性,在断层、构造裂缝和溶蚀作用下形成统一的储集体,呈准层状展布。

鄂尔多斯盆地奥陶系热水岩溶特征

鄂尔多斯盆地奥陶系深部白云岩中的溶蚀孔洞 ,其成因属于热水岩溶作用的结果。本文通过成因矿物学及Fe2 + 、Mn微量元素分析和气液包裹体测定 ,结合岩溶发育的构造背景 ,深入揭示了本区热水的来源主要为深部循环热水 ,局部尚有深部上升的热液加入 ;其热能除地温梯度加热、构造运动加热外 ,在盆地基底古断裂附近可能还有深部热源的影响而形成的中低焓地热流体。充填矿物包裹体均一温度为 15 0～ 34 9℃ ,气相成分中CO2 摩尔浓度达到44 .3%～ 5 6 .98%。Fe2 + 、Mn微量元素在鄂 6、定探 1、李华 1井、芦参 1井、陕 8井和旬探 1井白云岩中的富集 ,指示了这些井区是热水运移的主要近源区。认为热水岩溶的发育 。

塔东古城地区深层油气藏岩溶储层预测

塔东古城低凸起深层海相碳酸盐岩油气藏勘探潜力巨大,但由于目的层埋藏深、岩溶储层分布不清楚、储层含气性地震响应不明显,严重阻碍了该区的勘探进展。为了提高研究区奥陶系鹰山组岩溶储层预测精度,系统开展了白云岩储层和灰岩溶洞的预测及分方位油气检测。研究分析表明:属性优选和属性优化技术及BP反演技术可以有效地预测白云岩储层;方差属性和三维雕刻技术可以较好地刻画灰岩溶洞;分方位油气检测可以更好地消除断层影响、突出深层油气响应特征。研究成果明确了岩溶储层分布,预测了152km2白云岩有利储层面积和33.4km2灰岩溶洞面积,有效指导了区内井位部署。

喀斯特高原深水水库—万峰湖富营养化特征分析

以贵州喀斯特高原深水水库-万峰湖为例,研究了其夏季和冬季湖沼学和富营养化特征。结果表明：冬季和夏季湖沼学及富营养化特征区别明显,夏季水温,pH值,溶解氧,电导率等指标在10 m和30 m分别出现明显的分界点,而冬季仅在30 m出现分界点,表明夏季属于双分层型,冬季属于单分层型。表层和底层的水温变化幅度较小,底层温度较高,在10℃以上;底层全年处于厌氧状态,钙离子浓度在0.192~0.235 mg/L之间,镁离子的浓度在0.149~0.196 mg/L之间,但是垂直和季节变化较小。总磷浓度在0~40 m较低,在0.02~0.04 mg/L之间,底层达0.794 mg/L;总氮浓度在0~40 m维持在2.18~3.54 mg/L,夏季略高于冬季,总氮浓度随深度逐渐降低。根据单因子指数判断,万峰湖大多时期属于中富营养状态。万峰湖不同季节的分层特征,反映出了喀斯特高原深水水库湖沼学变化特征,水体分层影响着水环境因子的变化和水体富营养化程度。

中国海相油气地质理论新进展

近年来中国海相油气勘探呈现出快速发展势头,一批大型海相油气田被发现,海相油气的地位也愈来愈受到重视。特别是在海相石油地质新理论的指导下,海相油气勘探将进入高速发展时期,这也将会极大缓解东部陆相盆地老油区的勘探开发压力。海相石油地质新理论包括三个方面:在成烃方面,研究认为中国海相不缺乏高有机质丰度的泥质烃源岩,纯碳酸盐岩生烃能力有限;深埋高温下原油裂解成气和高演化阶段的海陆过渡相煤系烃源岩是海相天然气的主力气源;在低地温梯度和晚期深埋条件下,原油的稳定性较高,塔里木盆地液相石油可以赋存在9000m以上的储集层中,因此,塔里木盆地深层石油的勘探潜力很大。在储层方面,TSR溶蚀改造储层在深部更强烈、层间岩溶和顺层岩溶不受埋深限制或影响不明显,将解放深部碳酸盐岩的勘探。在油气成藏方面,大面积、准层状、连续型、缝洞型等油气富集模式的提出,拓展油气勘探的范围、降低了勘探成本;一批古老油藏的发现,提高了在构造复杂区寻找原生型海相油藏的信心。研究认为,近期海相勘探,围绕隆起斜坡部位勘探为主,主体勘探深度可以下移至9000m。

复杂地质条件下超深层碳酸盐岩断控缝洞体成像及预测技术

复杂地质条件下的超深层碳酸盐岩断控油气藏是近年来油气勘探的热点之一,其所发育的超深层断控缝洞型储集体受走滑断裂控制。沙漠起伏地表造成地震波能量吸收衰减严重,储层的上覆地层的火成岩严重影响目的层成像,同时超深层储集体地震波有效信号弱、反射特征复杂,影响了预测精度。以塔里木盆地顺北油气田为例,对该地区储集体高精度成像及储层预测难点进行剖析,建立了针对性技术策略:采用以弱信号恢复为代表的地震资料预处理技术提升叠前道集品质,为速度建模及成像提供基础数据;将火成岩高斯束层析速度建模与宽频RTM成像技术相结合,有效提升火成岩及高陡构造的建模成像精度;建立了面向超深层断裂及储集体的多属性综合预测技术流程,通过模拟断控缝洞体的地震波场响应,分析不同类型储集体的地震响应特征,对断裂带边界及内幕的叠后多属性进行降维处理,实现对超深层碳酸盐岩断控缝洞体的有效预测,为塔里木盆地超深层碳酸盐岩油气勘探开发提供了技术支撑。

以古溶洞主导的白云岩岩溶储渗体分布模式

文中通过综合研究岩心观察和成像测井、常规测井、钻井、录井等各种基础资料,结合古构造恢复分析,提出了研究区厚层藻云岩中以古溶洞充填型储层为主导的碳酸盐岩溶储渗体形成机制及分布模式。通过对储渗体内部储层解析,在成像测井和常规测井剖面上识别出了单井钻遇的古溶洞充填型储层和埋藏岩溶储层。根据单井厚度统计,绘制了古溶洞充填型储层分布和相对应的储渗体平面分布图,该结果与气藏实际开发情况一致。

中国岩溶储集层分类与特征及相关的理论问题

中国岩溶储集层分布广泛,可建立地质、录井、测井和地震综合识别标志,并可应用不整合面、洞穴碎屑充填物岩性及其古生物和元素地球化学等方法定时断代。其成因类型包括潜山、礁滩体、内幕、顺层深潜流、垂向深潜流和热流体岩溶,前3个属于基准面岩溶,受不同级别的层序界面控制;后3个为非基准面岩溶,主要受构造和断裂控制。岩溶相带划分应充分考虑基准面、非基准面岩溶的内在联系和深部湍流带的存在以及岩溶成因类型。含油气盆地碳酸盐岩层系溶蚀流体的复原及溶蚀孔洞缝和大型溶洞溶蚀机理分析对油气储集层评价和预测至关重要。岩溶发育的控制因素方面,强调在进一步深化非地带性内营力研究的同时,应加强对地带性外营力的研究。

基于井温的超深断溶体油藏油井动用深度计算

超深断溶体油藏纵向连通性好,油井生产时井底下方油气易沿断裂高导流通道向井底流动。为明确油井油藏动用深度,以Z油田W9井为例,对比分析超深断溶体油藏流温、静温特征,并基于温度特征建立不同温度-深度关系下油井动用深度计算方法。研究表明:同一深度下流温大于静温,与油嘴直径无关;当深度一定时,油嘴直径越大,流温越高;随深度增大,流温与静温差整体呈降低趋势,靠近井底处流温梯度较低;超深断溶体油藏温度特征受热损失、油井动用深度和传热方式影响;W9井在目前4.5 mm油嘴生产条件下动用深度约为52~62 m。该研究可为超深断溶体油藏油柱高度判断、储量计算、合理生产制度的制订提供依据。

雄安新区深部岩溶热储探测与高产能地热井参数研究

河北雄安新区地热资源条件优越,以往的勘查开发层位主要在1 800 m以浅,探测深部岩溶热储,寻找高品质地热资源是支撑服务新区规划建设的迫切需要。本文以位于容城—牛驼镇地热田中南部的D18孔为依托,阐明了3 500 m深度的岩溶热储探测方法、重要发现和主要参数。主要结论为:(1)容城—牛驼镇地热田中南部地质构造复杂,是地热资源勘查开发的有利目标区,深部岩溶热储由蓟县系雾迷山组含燧石条带、巨厚叠层石白云岩组成;(2)D18孔在2 120~3 500 m深度共发育115个岩溶裂隙带,岩溶裂隙总厚度353 m,孔隙率3.44%~39.8%,其中2 120~2 300 m为主要出水层,平均孔隙率12.9%;(3)D18孔孔口水温93.1℃,孔内实测最高温度95.05℃,温度峰值出现在高孔隙率发育的2 120~2 300 m孔段,推测由深部热对流机制造成;(4)D18孔抽水试验曲线具有水-汽二相混合特征,完井抽水流量140 m3/h,单井供暖潜力达20万m2,为目前发现的雄安新区范围内产能最大地热井。

中国海相碳酸盐岩优质储层形成的地质条件

海相碳酸盐岩储层已成为我国重要的战略储层,加大研究及勘探力度是一个必然趋势。分析了中国海相碳酸盐岩储层的复杂性和特殊性,重点对我国海相碳酸盐岩储层发育的控制因素进行了分析讨论。研究资料表明,我国海相碳酸盐岩在沉积—改造双重作用的控制下,发育多套优质的储层,勘探潜力巨大;利于孔隙发育及后期改造进行的沉积相带,以及后期持续进行的建设性的改造作用构成了我国优质碳酸盐岩储层形成的地质条件;硫酸盐热化学还原反应是高含硫化氢气藏优质储层形成的关键,在海相油气勘探中,可利用硫化氢来预测有利储层发育区带。

高海拔与超深地层石油地质若干问题

海平面以上0～5km的高海拔地层和埋藏5～10km的超深地层，应是油气勘探的潜在领域，但在其石油地质理论和技术方面有很多问题需要探讨。在高海拔地区（如青藏区），新构造运动对石油地质层系和古油藏的改造和影响很大，并且高海拔油气藏的保存条件也非常严苛。超深层常常分布在中国陆相盆地，其沉积速率大、沉积岩厚度大，加之多构造层叠加，致使超深层常对应于成岩中晚期和深埋阶段（温度高于175℃，压力大于100MPa）。中国超深层优质碎屑岩储层受沉积期特征、深埋时间因素（即成岩过程很长，深埋时间较短）、流体承压程度和次生溶蚀作用的控制。深层与超深层优质碳酸盐岩储层的形成主要依赖于白云石化作用以及白云岩的岩溶改造作用。

中国碳酸盐岩沉积储层理论进展与海相大油气田发现

与国外相比,中国海相碳酸盐岩具有克拉通地块小、年代老、埋藏深、改造强等特点,面临台内、内幕、台缘与深层古老层系油气勘探潜力评价等理论技术难题。文章依托国家油气重大专项“十一五”至“十三五”碳酸盐岩项目和中国石油天然气集团有限公司碳酸盐岩储层重点实验室,围绕碳酸盐岩沉积储层开展了有针对性的理论技术攻关,取得4项认识创新:(1)小克拉通台内普遍发育裂陷,沉积分异助推勘探领域由台缘拓展至台内;(2)发现内幕岩溶储层新类型,助推勘探领域由局部潜山区拓展至广泛的内幕区;(3)深层碳酸盐岩储层具相控性,决定储层分布的规模性和可预测性,推动勘探领域由浅层拓展至深层;(4)古老微生物碳酸盐岩具“三元”控储控分布特征,推动拓展了中—新元古界和寒武系盐下油气勘探新领域。上述理论进展填补了国内外碳酸盐岩沉积储层研究的认识空白,同时为塔里木盆地塔中、轮古、哈拉哈塘、顺北和四川盆地普光、元坝与安岳等大型油气田的发现所证实。