Strike-Slip Faults and Their Control on Differential Hydrocarbon Enrichment in Carbonate Karst Reservoirs: A Case Study of Yingshan Formation on Northern Slope of Tazhong Uplift, Tarim Basin

Objective Oil and gas are abundant in the Ordovician Yingshan Formation carbonate karst reservoirs on the northern slope of Tazhong uplift in the Tarim Basin, and have extremely complicated oil-gas-water distribution, however. The difference in burial depth of the reservoirs between east and west sides is up to 1000 m. Water-bearing formations exist between oil- and gas-bearing formations vertically and water-producing wells are drilled between oil- and gas-producing wells. Macroscopically, oil and gas occur at low positions, while water occurs at high positiona on the northern slope of Tazhong uplift. The mechanism of differential hydrocarbon enrichment in heterogeneous reservoirs is by far not clarified, which has affected the efficient exploration and development of oil and gas fields in this area.

超深断控碳酸盐岩油藏空间结构表征技术与工程实践

在积极推进深地工程的背景下,超深断控缝洞型碳酸盐岩成为油气勘探开发的重点领域,而超深走滑断裂精准解译、缝洞体内部构型建模、断控油气藏储量雕刻评估、高效井位部署及提高采收率等是制约超深领域“增储上产”的重要科学问题与技术挑战。本文基于区域应力场研究、露头剖析、三维地震解译、物模数模,全面构建了涵盖动力学、运动学、几何学,分期、分级、分性质、分带、分层的“三学五分”断裂构造解析技术,据此阐明了走滑断裂纵向分层、横向差异分段特征,揭示了走滑断裂控储、控藏、控油气富集等地质规律,发现了超深断控缝洞型10亿吨级大油田。依据动/静态资料,精细刻画了断控缝洞体内部构型,通过“井震”结合实现了断控缝洞型油气藏量化表征,形成了相应的高效井位部署、油气储量雕刻评估等技术系列,支撑了富满油田10亿吨级油气储量的发现与落实。依据断控油气藏的定量刻画结果,针对性提出了提高采收率技术对策,推动了富满5×106t大油田的高效建设,形成了超深断控碳酸盐岩“增储上产”范例,可为我国类似油气藏的开发“上产”提供借鉴。

塔里木盆地顺北地区顺北84X井超千米含油气重大发现及其意义

塔里木盆地顺北中部北东向走滑断裂带长期处于油气运聚富集的优势区,顺北8号走滑断裂带实钻揭示沿断裂带发育断控缝洞型油气藏,顺北84X井纵向上沿断裂带含油气高度高达1088 m,揭示断控缝洞型油气藏含油气高度大、不受现今构造高低控制。为查明断控缝洞型油气藏含油气高度的主控因素,立足顺北中部奥陶系碳酸盐岩油气藏的成藏地质条件和钻探成果,开展顺北84X井的储层、圈闭及成藏特征等石油地质条件分析,为深化断控缝洞型油气藏认识和向深层评价拓展提供支撑。研究表明:①走滑构造破碎是致密碳酸盐岩成储的关键,其储层发育深度不受碳酸盐岩地层埋深的控制,在近9000 m的埋深条件下仍发育断控缝洞型储集体;②上覆巨厚泥岩盖层顶封、两侧致密灰岩侧封、走滑断裂平面分段和纵向分层变形是形成断控缝洞型圈闭的关键;③油-源对比分析表明油气来自寒武系玉尔吐斯组烃源岩,证实了前期顺北中、东部“寒武多期供烃、构造破裂成储、原地垂向输导、晚期成藏为主、走滑断裂控富”的成藏模式的合理性。顺北84X井的发现揭示塔里木盆地超深层致密碳酸盐岩发育受走滑断裂控制,储层纵向深度大,油气充注足,超深层勘探潜力巨大。

塔里木盆地富满断控破碎体油藏储集类型特征与注水替油效果

塔里木盆地走滑断裂控制的超深油气藏是近年来中国油气勘探开发最重要领域之一,但目前该类型油藏的储集空间类型并不清楚,不同储集空间类型与注水效果关系不明确,严重制约了富满油田的高效开发。在充分分析野外露头、岩心、成像测井以及动态监测资料的基础上,系统剖析了断控破碎体的3种主要储集空间类型及其与注水效果的关系。提出了断控破碎体的概念,指出富满油田主要为断控破碎体油藏,研究结果表明:①断裂空腔型储集体主要分布在断裂带的核部,由断层滑动面产状变化引发内部体积调整形成了“空腔”型洞穴。埋藏条件下的储集空间相对较为封闭,内部孔隙空间较大,注水后原油置换率较高,部分油井动用储量的注水采收率可高达93%。②角砾间孔隙型储集体主要分布在断裂带的核部,由相邻的角砾相互支撑而形成角砾间不规则储集空间类型。该类储集体分布较为均匀,孔隙度中等,单位压降下的产液量较高,但是由于储集空间内部连接并不通畅,注水后置换率较低,需要研究探索构建立体结构井网来提高开发效果。③构造裂缝型储集体主要分布在断裂带的损伤带和过程带,在断层带的两侧和端部发育形成一定宽度的裂缝带。裂缝带周边也会发育少量孔隙,部分区域会形成一定的渗流优势通道,因此注入水的流失量较大,注水效果相对于断裂空腔型储集体较差。研究成果支撑了富满油田上产原油350×10^(4) t,可助推注水开发方案和提高采收率方案的优化,对同类型油藏高效开发具有重要的借鉴意义。

基于深度残差网络的走滑断层智能识别方法——以塔里木盆地富满油田为例

走滑断层精细识别是断控缝洞型碳酸盐岩油气藏勘探开发的关键环节之一,但走滑断层的水平位移在垂直断层走向的地震剖面上不易识别,为此,提出了一种基于深度残差网络的走滑断层智能识别方法。该方法的网络模型由特征提取子网络、结构提取子网络和去噪卷积子网络3个子网络构成。特征提取子网络提取地震与断层预测映射的残差特征,结构提取子网络提取边界结构的残差映射实现断层解释的目标,去噪卷积子网络去除网络累计生成的噪声。网络在预测时采用了多层输出融合技术和迁移学习的方式,能有效避免高频特征信息的丢失,增强对不同规模断层分类解释的鲁棒性和泛化力。通过对合成记录验证分析可知,该方法对低信噪比地震资料情况下的小断距、弱走滑断层的识别精度高,预测的损失率低,预测断层连续性好,断层边界清晰,且抗噪性较好。塔里木盆地富满地区果勒西区块实际地震资料的应用结果表明,该方法对线性走滑断层、压扭辫状走滑断层和拉张辫状走滑断层等不同性质的走滑断层均有较好的识别效果。

新疆克拉玛依乌尔禾张扭性走滑断裂特征及其控藏作用研究

乌尔禾沥青矿断裂带位于准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带乌尔禾鼻隆之上,是一个小型左旋走滑断裂带。断裂带形成后未发生强烈改造,断裂带内发育沥青矿脉,露头地质条件好,且有三维地震覆盖,是研究走滑断裂特征和控藏作用的天然实验室。本文采用无人机三维立体建模技术,结合野外剖面实测,对乌尔禾沥青矿走滑断裂带野外剖面露头进行定量分析和解剖。结果表明,沥青矿断裂带共发育17条断层,主断层西北侧断层呈雁列状分布,东南侧断层呈马尾状,断裂带纵向呈负花状。研究表明,断层形成于燕山期左旋剪切应力场,受拉张应力影响,整体处于张扭环境,形成张扭性走滑断裂带。断层发育空腔和诱导裂缝,尤其主动盘裂缝更为发育,空腔的开度与油气侵染宽度呈正相关。结合塔里木盆地张扭性走滑断裂与油气藏关系分析,本文认为张扭性走滑断裂是良好的垂向油气运移通道,主动盘具有侧向输导作用,被动盘具有封堵作用,走滑断裂主动盘一侧圈闭是良好的油气聚集区域。

郁江走滑断裂带北部储集空间发育特征及主控因素

为探索走滑断裂破碎带储集空间发育特征和形成机理,综合应用野外露头、遥感影像和岩心测试资料,对郁江走滑断裂带北部储集空间进行识别刻画和量化分析,并探讨其发育主控因素。结果表明:郁江走滑断裂带北部破碎带在平面上可分为北部张扭段和南部压扭段,不同段储集空间发育特征存在差异,张扭段裂缝开度更大,压扭段裂缝长度、裂缝线密度、破碎区面积和洞穴面积更大,总体上,压扭段储集空间发育规模相对较大;走滑断裂带构造应力是决定优势储集空间发育的外部因素,岩层厚度和岩石矿物组成是控制储集空间发育的内部因素,岩层厚度大于1 m且碳酸钙含量低于70%的碳酸盐岩经压扭作用改造后,可形成缝洞型储集体有利发育区。

顺北油气田“深地工程”关键工程技术进展及发展方向

为推动超深层油气资源开发,总结了顺北油气田的关键工程技术进展情况,该油气田研究形成了地质工程一体化、井身结构设计方法、破碎带垮塌防治技术、井眼轨迹与地质甜点优化技术、储层保护技术及超深超高温定向技术等钻井关键技术,高精度应力场反演算法、高性能酸压液体、工具–暂堵复合分段改造技术和高效支撑技术等完井关键技术,采油气管柱安全经济决策技术、经济效益配产优化、油气藏开发一体化方案设计和深层泡沫调驱、堵水技术等采油关键技术,构建了超深层开发工程技术体系。指出下一步的技术攻关方向,需聚焦于提高储量动用率的钻井技术、深井高效智能完井技术和深层油气藏提高采收率技术,以实现更低丰度储量区的高效开发,拓展油气藏类型,形成可持续发展的深层油气开发新局面。

塔里木盆地顺北1号断裂带奥陶系碳酸盐岩储层结构表征及三维地质建模

综合利用地震、测井、岩心以及动态生产资料,对塔里木盆地顺北1号断裂带断控型碳酸盐岩储集体的内部结构进行了层级划分;基于层级划分,通过地震资料属性提取与转换、深度学习、基于目标示性点过程模拟以及离散裂缝网络模拟(DFN)等方法建立了三维地质模型,并以模型进行油气储量和油藏数值模拟,将拟合结果与实际生产数据进行对比。研究结果表明:(1)顺北1号断裂带奥陶系断控型储层按层级由大到小分为走滑断裂影响带、断控体、类洞穴、类洞穴内簇充填和裂缝带共5个层级。(2)走滑断裂影响带受应力差异影响具有分段性,可细分为挤压段、拉分段和平移段;断控体在拉分段发育断裂交会型、单支走滑型,在平移段发育双断裂交错型和两断裂交会型,在挤压段发育双断裂扭曲型和双断裂交会型,共有6种平面组合样式;类洞穴在地震剖面上呈串珠状反射特征;类洞穴内部分为栅体与栅间(基岩),其中栅体又可进一步分为簇(角砾带)、簇间(裂缝带),整体表现为栅状结构,簇的物性更好;裂缝带为类洞穴的主要储集空间,在簇内部比簇间更发育,在一间房组比鹰山组更发育,一间房组和鹰山组均以发育高角度裂缝为主,在两者连接处则以发育水平缝为主。(3)地质模型预测的油气储量与地质分析储量误差为1.75%,模型模拟的生产井地层压力及累产液结果与生产动态吻合度较高,拟合误差小于10%。

断控缝洞型油藏注采井间油水界面预测方法

断控缝洞型碳酸盐岩油藏受大型克拉通内走滑断裂控制和改造,其纵向多发育为断裂复合储层体(裂缝-溶洞体),该储集体既是油气运移通道,又是储层空间,其空间及配置关系复杂.为实现注水开发过程中油水界面和见水规律的准确分类及预测,并提供后续开发方案和对策指导,以单一溶洞下的油水界面运移特征为基础,利用物质平衡方程建立一种新的断控缝洞型油藏多溶洞连通下的油水运移数学模型,基于稳态逐步替换法形成了注采井间动态油水界面实时追踪预测方法.与常规数值模拟方法相比,该模型构建简易,计算效率高,综合考虑了油水密度差异和井-裂缝-溶洞间的复杂纵向配置关系,能够较为准确预测生产井的见水规律、各溶洞油水界面运移位置及剩余油分布等各项开发指标.研究结果表明,多缝洞开发单元受生产制度和缝-洞储层参数影响,油井生产期将出现3个阶段(纯油、油水同产和纯水期);合理的采油速度与注水量可有效保持地层压力,兼顾采出程度和裂缝应力敏感效应;裂缝传导率越高,储层能量恢复越快,油水界面上升也变快;随着注采井间溶洞体积及裂缝传导率差异增大,油水同产期将变长.最后,对比Eclipse数值模拟器与本研究模型计算结果,分析溶洞体物性参数(渗透率和孔隙度)对油水界面运移速度的影响.鉴于目前断控缝洞型油藏地质构造及裂缝-溶洞体配置关系的多样性,开展多井生产动态与模型预测结果的实时拟合工作是目前油水界面评价与追踪的有效方法.本研究模型为断控缝洞型油藏见水预警、注采参数优化及剩余油挖潜对策制定提供了基础理论与方法.

渤东凹陷新生代伸展-走滑叠合断裂时空差异演化模式及控藏效应

以三维地震精细解释为基础,通过构造剖面恢复,系统分析了渤东凹陷新生代伸展-走滑叠合断裂的时空差异演化特征及控藏作用。研究结果表明:(1)渤东凹陷新生代广泛发育以NNE向为主干、NE向为派生、NW向为叠加的伸展-走滑叠合断裂体系,可划分为强伸展-弱走滑断裂和强走滑-弱伸展断裂2类;整体具有深浅分层、南北分段的特征,纵向上,古近系主要发育强伸展-弱走滑断裂,断裂大而稀,新近系—第四系主要发育强走滑-弱伸展断裂,断裂小而密;平面上,同一断裂在不同段的构造组合样式存在差异。(2)研究区新生代伸展-走滑叠合断裂的演化主要表现为北部断裂活动强度“早强晚弱”,中部断裂继承性持续发育,南部断裂活动强度“早弱晚强”;演化模式分为初始断陷(孔店组—沙四段沉积期)、强烈断陷(沙三段—东营组沉积期)和走滑坳陷(馆陶组—平原组沉积期)3个阶段,初始断陷阶段,NNE—NE向强伸展与弱走滑叠合,NE向强伸展-弱走滑断裂为主控,NW向先存断裂活化,分割凹陷;强烈断陷阶段,NNE—NE向强伸展与弱走滑叠合,NNE向强伸展-弱走滑断裂变为主控,NW向断裂活动减弱或停止;走滑坳陷阶段,NNE向强走滑与弱伸展叠合,断裂不控制沉积,但对地层展布具有调整作用。(3)研究区伸展-走滑叠合断裂的发育演化与油气成藏密切相关,整体具有“早期伸展控源、晚期走滑控运、多期叠加控圈”的特征,东部斜坡带是油气运聚的有利区。

松辽盆地葡北油田油源断裂分类及其对油气分布的控制作用

为了研究松辽盆地北部断裂对葡北油田油气成藏的作用,基于断层引起的地层变形特征,通过断层地震特征的精细分析,重新划分并研究了葡北油田葡萄花油层油源断裂对该油田葡萄花油层成藏的作用。根据断裂是否连接源岩和目的储层,且在油气成藏期断裂是否活动,包括断距相对较大的断裂活动和无明显断距的微弱活动,划分了3种类型的油源断裂:一是沟通青一段源岩和葡萄花油层且断穿至T 06反射层(嫩江组三段底界面)的穿透型油源断裂;二是连接青一段源岩和葡萄花油层,在油气成藏期没有明显活动但引起断层端部发生褶皱变形的断层端部褶皱型油源断裂;三是连接青一段源岩和葡萄花油层在油气成藏期没有明显活动但断层两盘地层存在变形差异特征的断层两盘差异型油源断裂。研究结果表明,油源断裂与葡北油田葡萄花油层油气平面分布吻合程度更高,其中,穿透型油源断裂对油气聚集控制作用最为显著,揭示了油源断裂的活动强度以及油源断裂与断层圈闭的匹配所控制的油气成藏数量对油气富集的差异性的影响,该研究对类似区块油源断裂对油气控制作用分析可借鉴参考。

沙南凹陷新生代断裂发育特征及控藏作用

为明确沙南凹陷新生代断裂活动特征以及对油气富集的控制作用,利用高精度三维地震资料及钻井资料,对研究区主要断裂的几何学特征、运动学特征开展研究,并对断裂活动对烃源岩、储层、圈闭及油气运移的控制作用进行了探讨。结果认为:研究区断裂可划分为三级及上、下两套断裂系统,孔店组~沙三段沉积期、东营组沉积期是断裂活动高峰期;高活动速率主要同沉积断层下降盘为优质烃源岩发育区,凹陷北侧不同类型断层边界决定了多种类型砂体发育模式,断裂作用控制了构造及岩性圈闭的形成,断裂及断裂砂体耦合是研究区主要的油气运移通道;发育凹陷内部中央隆起区南北两侧“断控”双通道近源成藏、凹陷北侧陡坡带“断-砂耦合”阶梯状网毯输导远源成藏、凹陷斜坡下部“断控”前缘砂体源内成藏3种断裂控藏模式;凹陷北侧深层岩性圈闭、凹陷北侧陡坡带中浅部构造圈闭是后续有利勘探方向。

富满地区断控缝洞型油藏试油初期产能预测方法

塔里木盆地富满地区碳酸盐岩缝洞型油藏产能预测分析多是定性认识,且产能预测方程可操作性较差。通过分析稳定渗流压裂井产量与井底压力关系,发现影响各井产能的主要因素是生产压差和裂缝发育程度。根据钻井期间目的层钻具放空和泥浆漏失量情况将富满地区试油井分为3类,同时分别统计分析3类井生产压差和日产油、日产气的关系,最终形成了1套符合富满地区断控缝洞型油藏的产能预测方法。利用该方法对富满地区7口试油井进行产量预测,有5口井试油后验证产量误差在15%以内,符合率达到71.43%。该方法使用简单、可靠性强,可在塔里木盆地富满地区推广应用。

惠民凹陷江家店油田低序级断层精细解释及控藏作用

江家店油田地质构造复杂,内部断层十分发育,预示着其依旧有较大的油气勘探潜力。由于该区发育众多断距较小的低序级断层,且目前对低序级断层的识别和勘探研究程度较低,因此,需要对低序级断层的构造精细解释及其控藏作用进行研究。该区发育北东-南西向、近东西向以及南北向三组低序级断层,在二级、三级断层附近,低序级断层与主干断层以斜交式分布,远离二级、三级断层,低序级断层呈现不同方向分布。利用相干体切片方法能够识别出江家店油田低序级断层,通过对低序级断层的构造精细解释,进而分析该区成藏模式,主要有构造控制的层状油藏和构造-岩性油藏,此外有少量透镜体岩性油藏。低序级断层的精细解释及其控藏作用的研究对油气的勘探开发具有重要意义。

古近系断裂控藏作用定量评价——以珠江口盆地陆丰13洼为例

陆丰13洼古近系断裂多且复杂,不同断块内原油储量丰度差别较大,开展断裂控藏作用定量研究,厘清断裂与油气富集关系有利于更好地指导研究区下步油气勘探。从供油能力、输导能力、充注能力三个方面综合分析断裂的控藏作用,进行定量化表征,并建立了断裂控藏作用综合评价表征模型,应用证实,该模型中的耦合系数与油田储量丰度呈良好的线性关系,符合实际地质规律。在该定量评价方法的指导下于陆丰13洼发现了一个中型油田(C-9油田),进一步证实了该方法能够有效预测油气勘探的有利区域,可为富生烃断陷盆地古近系油气勘探提供借鉴。

西湖凹陷平北地区断裂控藏作用研究

平湖构造带北部(简称平北地区)断裂复杂,复杂断裂不仅控制着圈闭的形成,而且对油气疏导和保存起着至关重要的作用。该文结合最新的地震和钻井资料,对平北地区断裂特征及控圈控藏作用进行梳理。结果表明,平北地区受控于早期鼻状隆起构造背景,断裂系统十分发育,形成自WS向NE散开的帚状断裂体系,主要发育断背斜、断鼻和断块等构造圈闭;同时北东走向的断裂与来自西部物源的条带状三角洲和潮汐作用的砂体相配合,形成一系列断裂-岩性复合圈闭。断裂对油气成藏的控制作用主要体现在两个方面,一方面是作为沟源断裂,起到疏导油气的作用;另一方面是作为圈闭边界,起到封堵油气的作用。该研究成果对研究区下步勘探部署可提供一定的技术支持。

塔里木盆地巴麦地区东段北东向走滑断裂体系特征及油气地质意义

塔里木盆地巴楚—麦盖提地区(简称“巴麦地区”)东段已发现的多个奥陶系油气藏与多期活动断裂密切相关,明确断穿寒武系膏盐层的通源断层是寻找该区油气藏的关键。基于大量新地震资料的断裂构造解析,结合前人研究,对巴麦地区东段的断裂体系,特别是走滑断裂的展布和活动特征进行了再认识。结果表明,巴麦地区在古隆起迁移演化和大型逆冲断裂带活动的同时,还发育一系列起变形调节作用的北东向展布的高角度小断距走滑断层,它们共同构成了该区变形构造体系。该区发育两类走滑断层,一类与北东向和近东西向展布的寒武系盐上滑脱断褶带同时或后期叠加发育,走向与逆冲断裂带走向一致,主要分布在和田古隆起边界和内部;另一类发育于大型逆冲断裂带围限的挤压缩短区,与近东西向逆冲断裂带呈大角度相交,主要分布于和田古隆起和巴楚断隆内。前者主要形成于海西晚期,喜马拉雅晚期局部弱活动,后者主要形成于喜马拉雅晚期。走滑断层叠加上经历过加里东中晚期和海西早期岩溶改造的奥陶系碳酸盐岩,更有利于形成有效的裂缝—溶蚀孔洞型储集体;它们贯通膏盐层上、下地层,活动期与盐下深层烃源岩主要生烃期一致,更有利于输导烃源向上运移到奥陶系聚集成藏。位于源上且与两类高角度走滑断裂连通的规模储集体是奥陶系有利勘探方向。

南堡凹陷及周边露头下古生界岩溶储集体特征及对比

南堡凹陷碳酸盐岩潜山是重要的深层油气勘探领域,具有埋藏深、时代老、构造运动复杂、多期岩溶作用的特点。依据唐山周边露头、南堡凹陷钻井、岩心、测井和地震资料,对比并分析露头和凹陷岩溶储集体特征。结果表明:唐山周边露头和南堡凹陷下古生界构造-岩溶背景基本一致,具有很好对比性,露头典型的断控岩溶储集体和岩溶塌陷体为南堡凹陷岩溶储层提供参考;南堡凹陷岩溶储层具有断控和坍塌双重特点,储层位于高角度张扭断裂上升盘,受联合坍塌作用影响岩溶储层范围可达不整合面之下170 m,储层段没有明显的空洞,具有裂缝密度增大、自然伽马升高、泥质含量增加的特点;缝洞充填物类型多样,垮塌角砾岩、碎屑充填砂泥岩较常见,不同类型的缝洞充填物对储层物性影响较大,其中碎屑充填物性较好;断控岩溶及联合坍塌作用,可形成孔-缝-洞复合的储集空间系统。

顺北油田顺北4号断裂带中段断控储集体连通性评价

顺北4号走滑断裂带断控储集体类型多样,各储集层空间位置,影响储集体连通能力,制约不同部位油井产量。通过探讨一种在钻前评价目标储集体连通能力的方法,对顺北4号走滑断裂带中段断控储集体连通性展开评价。结果表明,顺北4号走滑断裂带中段断控储集体共划分为4个分隔单元,各分隔单元内部洞穴连通率均超过50%,高角度裂缝延伸,垂向洞穴累计厚度大,连通能力较强,分隔单元3与分隔单元4内部的有利目标获取高产概率较大。