港西油田浅层气成藏条件

摘 要

摘要：为寻找中国石油大港油田公司的接替资源，分析了港西油田浅层气藏储层条件、气源条件、运移条件以及浅层气得以保存的有利条件，结果表明：①储集层主要由馆陶组辫状河沉积砂体
摘要：为寻找中国石油大港油田公司的接替资源，分析了港西油田浅层气藏储层条件、气源条件、运移条件以及浅层气得以保存的有利条件，结果表明：①储集层主要由馆陶组辫状河沉积砂体和明化镇组曲流河沉积砂体组成，砂体横向分布不稳定、浅层速度变化快，为研究区主要含气层系，储层物性好，为新近系油气提供了良好的储集空间；②港西地区断层发育，新近系和古近系又是不整合接触，为港西油田凸起的浅层气从深层往上运移创造了良好的条件，浅层区孔渗性好，烃源岩丰度高，因此砂层也成为有效的输导系统；③馆陶组、明化镇组均发育较好盖层，成藏和保存条件优越。结论认为：港西油田浅层天然气具有良好的油气勘探前景。
关键词：港西油田；新近系；浅层气；成藏条件；储集层条件；保存条件；断层；断块油气藏
    港西油田(图1)的浅层构造是受基底控制的继承性背斜构造，构造东陡西缓，南北两翼对称，西部围斜部分开阔，主要含油层系为新近系明化镇组和馆陶组，均为二期断裂在新近纪张性活动而形成的次生油气藏。
 
1 浅层气特征及分布规律
浅层气是指新近系明化镇组埋深1500m以浅的各类天然气资源，气藏最大的特点是埋深浅、成因复杂、储量小、类型多、分布广。浅层气藏主要成因是深部烃源岩层或原生油气藏已生成或聚集的油气，在沿断裂或不整合面运移过程中，由于温度和压力的降低，天然气逸出后再次聚集而成。港西地区浅层气甲烷含量89.11%～95.82%，平均为95.24%，碳同位素δ13C1为-42.3‰～-52.5‰，根据成因分类应属于原油伴生气(低热解气)。纵向上，自下而上相对密度、重烃含量由大变小，甲烷含量由小变大，明化镇组天然气中甲烷含量一般超过90%，馆陶组为80%左右；平面上的变化则是油田内部甲烷含量低于90%，天然气相对密度超过0.64，边部甲烷含量大于95%，相对密度小于0.60。浅层天然气的这些特点受一定地质条件制约，当天然气由深层向浅层运移时及在油藏形成后处于边水活跃的条件下，天然气中重烃将大量溶于石油和水，从而形成相对密度上轻下重，边部轻，内部重的特点(表1)。
表1 港西浅层气性质数据表
层位
相对密度
重烃含量(%)
甲烷含量(%)
Nm1
0.6209
1.26
91.58
Nm2
0.6490
2.41
88.01
Nm3
0.6296
2.77
90.52
Ng
0.6504
4.44
80.15
    港西油田浅层气主要分布于河口和陆架海区的浅沉积层中，为断层附近气层发育，靠近断层的区块气层比较集中，远离断层的区块气层零星分布，而且主要集中在背斜构造的高部位，在东、西条带上成连片分布，往南北两翼方向也有零星分布形成局部出气点，多为紧靠供油断层的砂岩透镜体，不容易预测，伴随有生物气产生。纵向上，主要分布在明化镇
组下段的Nm1、Nm2和Nm3，其中Nm2含气面积最大，分布范围最广，馆陶组含气面积较小，反映了新近系油气藏对保存条件要求较高。
2 成藏条件
    长期继承性发育的歧北凹陷有充足的油源，是新近系油气藏形成的先决条件；持续活动的港西断层是连通油源层和浅层圈闭的油源通道；新近系圈闭则是油气聚集的场所。
2.1 气源条件
    新近系储层由于距生油层较远，油气运移及运移中的油气散失使得新近系成藏需要更为充足的油源。港西地区的油源主要来自歧口凹陷，歧口凹陷是古近-新近纪长期发育的深凹陷，生油层系分布广，有效生油面积达2544.8km2，最大有效生油厚度近1500m，生油量为315×108t，聚集量为28.5×108t，港西油田位于歧口凹陷西缘，紧临歧北次凹，丰富的油源为新近系油气藏形成提供了物质基础。歧口凹陷发育了沙三、沙二、沙一段及东营组4套生油层系，其中沙三段和沙一段为主要生油层段。该凹陷生油岩具有高丰度(有机碳平均含量为1.64%～3.86%，氯仿沥青“A”含量为0.01%～0.25%)、高产烃量(Ro为0.5%～1.3%，产烃量为8～19kg/t)、有机质类型好及热演化系列完整等特点(表2)。丰富的油源为新近系油气藏形成提供了物质基础。
表2 歧口凹陷地化指标数据表
层位
有机碳含量(%)
氯仿沥青“A”含量(%)
总烃含量(mg/kg)
烃/C
族组分含量(%)
饱和烃
芳香烃
非烃
沥青质
Ed
0.78
0.038
189.2
2.426
37.4
12.4
38.1
12.1
Es1中
1.09
0.110
559.9
5.136
35.4
15.5
37.4
11.7
Es1下
1.70
0.120
793.8
4.665
51.8
14.2
11.3
22.7
Es2
1.78
0.160
972.8
5.465
44.0
18.1
32.8
5.1
Es3
1.49
0.190
1267.3
8.505
46.0
19.0
10.0
25.0
2.2 储层条件
港西地区新近系属于坳陷期沉积，馆陶组主要为辫状河沉积，明化镇期为中弯度曲流河沉积，其沉积特征介于典型曲流河和典型辫状河之间[1～3]，河流相沉积砂岩体广泛分布，砂体发育，地层厚度为800～1000m。储层岩性包括砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩，砂/泥比约1:3，形成“泥包砂”的剖面结构，其中砂岩是主要的储集岩，且普遍表现出成熟度低的特点，矿物成分以长石、石英为主，泥质胶结，含量为13.8%，胶结较疏松。由于埋藏浅，压实作用不强，发育原生孔隙，根据测井资料知该区平均孔隙度为31%，平均渗透率为834×10-3μm2，储层物性好，为新近系油气提供了良好的储集空间(表3)。
表3 滨浅7井明化镇组气层物性统计表
深度(m)
厚度(m)
孔隙度(%)
渗透率(10-3μm2)
泥质含量(%)
含油饱和度(%)
解释结果
636.5～639.8
3.3
33.52
1196
11.4
11
气层
654.6～657.4
2.8
34.37
1376.9
11
0
气水同层
712.9～719.6
6.7
32.27
1052.3
13.5
26
气层
752.4～754.1
1.7
33.14
1242.7
8.7
4
气层
784.3～789.4
5.1
24.9
532.3
17.5
22
油气同层
2.3 运移条件
    新近系油气藏为下生上储，油气捕获主要靠连通油源层的断层[4]，港西断层多为同生断层，具长期发育的特点。它是凹陷深部油气源层向浅层运移的最重要，同时也是最复杂的途径。凹陷中油气运移指向一是受古构造控制，即油气向凹陷中的隆起带运移；二是受断裂破碎带控制，即油气向破碎带运移。这是由于断裂破碎带是凹陷排出流体的泄压带，即油气运移的“窗口”。凹陷深部生成的油气通过断裂破碎带向浅部储层运移和聚集，形成多层系的油气聚集带[5]，港西油田即处于这种断裂破碎带上。
    港西地区断层发育，新近系和古近系又是不整合接触，这为港西凸起的浅层气从深层往上运移创造了很好的条件(图2)，而且当断层切过深部油藏时，地层压力骤然下降，天然气会不断地从石油中析出，沿着断层向上运移，形成纯气藏或气顶。
 
    除了断层和不整合面，砂层也是深部油气向上运移的一个输导系统，在压实等成藏动力的作用下，在源岩中成熟的油气排出源岩进入输导砂层，其中夹在源岩中的砂层是最有利于接受油气的。油气进入砂层的多少和运移距离的长短受源岩的丰度、源岩与砂层间的孔隙流体压力差的大小和砂层连通性控制。港西浅层区孔渗性好、源岩丰度高，因而砂层也是有效的输导系统。
2.4 有利的保存条件
    1) 由于港西发育浅层披覆构造，形成披覆背斜，而对于圈闭条件来说，背斜圈闭的封闭性是最好的。
    2) 浅层由于埋藏浅，泥岩压实较差，断层面易产生黏土涂沫，而且断裂发育，从而形成较好的封堵性。
    3) 主力层明化镇组河流相砂体厚度小，断层多属储层外断层，使储集层错开的几率增大。
    4) 明化镇组盖层厚度大，一般沉积厚度为800～1000m，泥岩含量在80%左右，巨厚的泥岩形成区域性盖层。
2.5 气藏类型及特征
    港西油田构造按成因分类属于与基底拱升有关的披覆背斜构造，披覆构造大小取决于凸起范围大小，港西凸起面积125km2，披覆背斜圈闭达55km2，具顶薄翼厚特点，两翼平缓，断层发育，平均为1.8km/条。该背斜构造呈北东向展布，地层倾角为1°～3°，背斜主体部分被平行于构造走向的两条主要断层所夹持，北部的沙井子断层，断层面北倾，南部港西断层，断层面南倾，中间块地层抬起，两翼下降而形成地垒式背斜构造(图3)。由于断层切割和砂体的变化，具体到每一个断块又可分为3种：即断块油气藏、断层岩性油气藏和断层遮挡油气藏。其中断块油气藏分布广泛，为主要类型。
 
    披覆构造油气藏油水关系受构造控制，而港西油田因后期构造活动强烈，油气多次运移，形成多套油水系统，因而没有统一的油、气、水界面。
3 认识及建议
    港西油田浅层气藏的开发能够弥补大港油田老气藏的产量递减。
   浅层气除了主要的热成因外，还有生物成因，港西地区已证实有生物气(太2井及港197斜井周边)，但是由于这两个区块处于构造的低部位，断层发育很少，气体原样保存在富含有机质的地层和地质体中，没有摆脱周围地层的限制而向上运移。因此对于其产气潜力还有待进一步勘探。
    浅层气的存在会导致地层孔隙比增大，抗剪强度减小，故含气地层的抗剪强度和承载能力相对一般的沉积地层要低，在外载荷重下，含气沉积物会发生蠕变并可能导致下陷、侧向或旋转滑动，所以在钻井过程中对钻井液的设计、浅层气处理预案和施工过程控制方面都要谨慎细致。
参考文献
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(本文作者：王振升1 郭燕珩2 张莉华1 尹平3 张绍辉1 1.中国石油大港油田公司勘探开发研究院；2.长江大学；3.川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院)