中国海相深层油气富集机理与勘探开发:研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题

海相深层油气是国际上普遍关注的重大领域。经过长期的勘探实践,尽管中国的石油公司在四川和塔里木盆地海相深层-超深层碳酸盐岩油气勘探中取得了重大突破,在四川盆地及周缘海相深层页岩气勘探上也取得了重要进展,但仍然存在许多科学与技术问题需要继续攻关解决。文中对中国海相深层油气富集机理与勘探开发研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题进行了系统分析,提出应该从国家资源战略需求出发,立足于上扬子、塔里木和华北三大克拉通盆地原型-改造作用分析进行相关研究:1)针对海相深层碳酸盐岩油气和深层页岩气富集与流动机理、深层复杂构造成像与多类型储层预测原理、高温高压深层钻完井工程与控制原理等关键科学问题,开展多学科交叉融合和技术集成研究;2)在油气成藏与流动开采机理研究方面,加强成盆-成岩-成储-成烃-成藏的全要素和从地质-人文时间尺度的全过程动态分析,构建海相深层常规-非常规油气有序成藏模式和烃类流动模式,为油气资源潜力评价和有利区带预测奠定基础;3)针对海相深层油气勘探所面临的低信噪比、低分辨率、低成像精度及低保真度等主要地球物理问题,应该从深层复杂构造成像与复杂储集层预测两个方面,加强宽频地震采集、复杂储集层岩石物理建模、高精度叠前保幅成像、复杂储集层综合评价等技术的攻关;4)针对海相深层层系多、非均质性强和高温高压等特点,重点解决与超深井提速和井筒完整性等相关的突出工程技术问题。

克拉通盆地内部走滑断裂发育、演化特征及其石油地质意义:以塔里木盆地顺北地区为例

在详细刻画与定量分析顺北地区走滑断裂几何学特征的基础上,解剖了走滑断裂典型构造样式,建立了主干断裂演化模式,并结合生产动态资料探讨了走滑断裂差异演化对规模储集体发育部位、油气沿断裂带差异分布的控制作用:(1)顺北地区普遍具有“纵向分层变形、主滑移带平面分段”的空间结构特征,纵向分层变形分界面多为岩性界面,平面分段主要发育于中下奥陶统碳酸盐岩(勘探目的层)。平面分段中叠接变形段长宽比相似,均值为3.2。(2)顺北地区走滑断裂在目的层同时发育有“压脊‒地堑”复合构造样式,上覆地堑构造是下伏压脊构造在后期活动时拖曳上覆地层形成的伴生构造。(3)顺北地区走滑断裂演化受控于盆地南、北不同区域应力场的叠加作用,演化早期最大主应力方向从南到北发生了NNE向到NNW向的逆时针偏转,为顺北5断裂弧形构造行迹的发育奠定了基础。(4)压脊构造与压隆段边界断面类似,根部沟通烃源,具有“控储、控藏”特征。地堑构造自上而下发育至目的层,不直接沟通烃源,暂未钻遇规模性储集体。研究区走滑断裂晚期活动强度可控制晚期高成熟油气充注程度。

海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究进展

针对塔里木、四川和鄂尔多斯盆地海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究的需求,国家自然科学基金委员会于2020年初启动了企业创新发展联合基金集成项目。该文简要回顾了项目在古克拉通盆地原型—改造作用分析、海相深层碳酸盐岩油气和深层页岩气富集与流动机理、深层复杂构造成像与多类型储层预测原理、高温高压深层钻完井工程与控制原理等方面取得的初步研究进展,并介绍了在塔里木和四川盆地的部分初步应用和推广情况。

塔里木盆地氦气地球化学特征及有利勘探区

基于对塔里木盆地多个构造单元天然气中氦气相对含量及同位素组成特征,结合地质背景与典型富氦气藏分析该盆地氦气地球化学特征及有利勘探区。研究表明:塔里木盆地富氦天然气显示良好,总体上台盆区富氦天然气显示优于前陆区;塔里木盆地氦气以壳源成因为主;该盆地天然气中氦气相对含量与氮气相对含量具有一定的正相关关系,氮气相对含量高的气藏中氦气相对含量一般较高。塔里木盆地氦气勘探普查可以重点关注氮气相对含量高的气藏。氦在地质体中可能主要以水溶形式发生运移,富集成藏与地层水关系密切。受到不同物质在水中分压差异影响,结合亨利定律分析,地层水在富氦天然气聚集过程中可以起到“提氦泵”的作用。良好的输导体系以及优质的氦源是富氦气藏形成的基础;塔里木盆地多个区块具有良好的富氦天然气显示,尤其是在沙雅隆起、卡塔克隆起、麦盖提斜坡、巴楚隆起等构造单元,该系列构造单元具有良好的氦源以及天然气成藏条件,有利于富氦天然气聚集,该系列构造单元是塔里木盆地氦气勘探的优先考虑区块。大顺北地区天然气勘探前景好,并且该构造单元是“十四五”海相天然气勘探重点区块,也应该加强对该区的氦气勘探普查工作。

中国首个特大致密砂岩型(烃类)富氦气田——鄂尔多斯盆地东胜气田特征

氦气是一种重要的战略稀缺资源,通常与天然气伴生.中国目前仅发现塔里木盆地和田河气田一例特大型富氦气田.本文报道了鄂尔多斯盆地东胜气田新的实例,该气田为首例致密砂岩型特大富氦气田.鄂尔多斯盆地东胜气田92个天然气样品中氦气相对含量数据统计分析表明,该气田天然气中氦气平均含量为0.133%,其中有65个样品氦气含量不小于0.1%,占比70.7%.按照东胜气田探明天然气储量折算,探明氦气地质储量约1.96×10^(8)m^(3),为我国首个特大致密砂岩型富氦天然气藏.结合东胜气田5个天然气样品中氦气同位素组成分布区间为3.03×10^(-8)~3.44×10^(-8),认为该气田氦气为典型壳源成因,氦气源为基底富含铀、钍的花岗质基岩.富氦天然气成藏受到区域构造活动控制,沟通基底的断裂开启使得源岩中氦气释放,沿断裂进入上覆地层与常规烃类气体混合聚集成藏.结合鄂尔多斯盆地构造背景以及氦源岩分布特征,该盆地北部与中部深层可能是氦气富集主要区域,具勘探潜力.

板内中小滑移距走滑断裂发育演化特征精细解析——以塔里木盆地顺北4号走滑断裂为例

板内中小滑移距走滑断裂因产状高陡、变形微弱,其地震识别与地质解析一直以来是构造领域研究的难点和重点.为加深对此类走滑断裂发育特征的认识,以塔里木克拉通盆地内部顺北4号走滑断裂为例,利用最新采集处理的高精度三维地震资料,对其空间结构及演化过程进行了精细解析,认为顺北4号断裂具有"平面分段多样性、纵向变形差异性、构造演化多期性"的特点,石油地质条件优越.研究结果表明:顺北4号断裂横跨塔北隆起、顺托果勒低隆起、塔中隆起3大构造单元,全长超过280 km,基于走向变化可将三维研究区内的顺北4号断裂划分为南段(NE48°)、中段(NE28°)、北段(NE42°),各段之间叠接面积超2 km^(2),南段和北段以叠接压隆构造发育为主,中段以叠接拉分构造发育为主;顺北4号断裂纵向自下而上发育"寒武系—中奥陶统高陡走滑断层"+"上奥陶统—石炭系雁列正断层"的分层变形样式,下部高陡断面在3个刚性—塑性岩性地层分界面普遍呈现走滑分段性,其中中—下奥陶统碳酸盐岩顶部可识别出13个断面,平均长度为8 km,上覆雁列正断层的活动强度与下部高陡走滑断层的应变分段性质有关;顺北4号断裂共经历了3期左行走滑活动,加里东中期Ⅲ幕在塔北—塔中体系对接过程中多段拼贴发育,加里东晚期和海西中—晚期均为雁列正断层活动,在三维研究区内呈现"南北弱、中部强"的活动特征.