碱山构造新近系气藏特征及天然气聚集主控因素

摘 要

摘要：碱山构造位于柴达木盆地一里坪坳陷西端，其天然气储集层主要分布于新近系下油砂山组、上干柴沟组和古近系下干柴沟组下段上部，具有含气井段长、储层物性差、气层产能低且气
摘要：碱山构造位于柴达木盆地一里坪坳陷西端，其天然气储集层主要分布于新近系下油砂山组、上干柴沟组和古近系下干柴沟组下段上部，具有含气井段长、储层物性差、气层产能低且气水同出的特点。综合利用地震、岩心观察及室内镜下鉴定、铸体薄片、扫描电镜和测井解释等方法，对控制碱山构造新近系天然气聚集的主控因素进行了分析。结果表明：烃源岩有机质丰度偏低是碱山构造新近系天然气不能形成规模聚集的根本原因，但存在溶解气以及低产气层；后期构造运动产生的断层、裂缝对碱山气藏的破坏以及新近系储集层条件较差，是碱山构造新近系天然气不能形成规模聚集的直接原因。
关键词：柴达木盆地；碱山构造；天然气；储集层；气藏；特征；聚集；控制因素
    碱山构造位于柴达木盆地一里坪坳陷西端，西南与大风山构造相接，东北通过坪东断层与一里坪凹陷相接，与鄂博梁Ⅱ号构造相望，而碱山鼻状构造向西北抬升延伸即为东坪和尖顶山构造，东南方向与红三旱三号、红三旱四号构造通过鞍部过渡衔接。碱山构造新近系沉积相类型主要为滨湖亚相、浅湖亚相。
    由于构造东高点紧邻一里坪生油凹陷，位置相对较为有利。从20世纪80年代初到2003年在碱山构造东西高点钻3口深探井(碱1井、碱2井、碱3井)，在新近系下油砂山组(N2xy)、新近系上干柴沟组(N1sg)、古近系下干柴沟组下段上部(E3xg1)气显示级别最高达到83%，但在试采的过程中效果不好，总的出气量较少且常伴随出水。笔者旨在通过碱山构造气藏特征及主控因素的分析，找出气藏低产低效、气水同出的根本原因，为下一步勘探、评价该区天然气资源提供依据[1～4]。
1 新近系气藏特征
1.1 含气井段纵向分布长
    根据地质综合录井、岩性、古生物、地震资料以及大分层对比研究，碱山构造自下而上共钻遇7套地层，由上到下，气层主要分布在N2xy，其厚度为1136.0m，岩性主要为灰色泥岩与灰色粉、细砂岩间互；N1sg，厚度为849.0m，岩性为灰色泥岩与灰色粉砂岩间互，夹薄层生物灰岩及鲕状灰岩；E3xg1，厚度为1864.0m，岩性为以灰色泥岩与灰色粉砂岩、粉细砂岩间互，夹极少量灰黑色炭质页岩及薄层深灰色灰岩及鲕状灰岩。碱山构造新近系含气井段纵向上分布较长(500～4300m)，厚度近3800m。
1.2 储层物性差，纵向上变化较大
    对研究区3口井出气层位近200块岩样分析表明，孔隙度平均值9%，渗透率平均值为0.5×10-3μm2，属特低孔特低渗储层。其中N2xy的平均孔隙度为14.5%，平均渗透率为1.057×10-3μm2；N1sg的平均孔隙度为6.0%，平均渗透率为0.092×10-3μm2；E3xg1的平均孔隙度为4.4%，平均渗透率为0.084×10-3μm2，纵向上物性差异较大。
1.3 气层产能低，气水同出
    区内对多口井进行了常规试气工作，均表现为产能较低，且气水同出或一段时间后出水的特征。例如2004年对碱1井的5个层组进行了试气，且在试气的层组中均见到天然气，利用18mm油嘴求产，出水0.7～150.0m3，气100～3139m3/d，达到了低产气层的标准。
2 新近系天然气聚集的主控因素
2.1 烃源岩有机质丰度
    柴达木盆地新近系烃源岩评价一直是被关注的热点(黄立功[5]，姜桂凤[6])。根据碱1井、碱2有机质丰度统计，碱山构造新近系有机碳平均含量基本分布在0.23%～0.36%之间，平均为0.28%，低于0.4%(表1)，氯仿沥青“A”平均含量在0.0051%～0.1563%之间，总烃平均含量基本低于150mg/L。根据国家石油行业关于《陆相烃源岩地球化学评价标准》的评价标准，属于差-非生油岩类型。造成碱山构造新近系烃源岩有机质丰度偏低的主要原因是该时期气候日趋干燥，水质逐渐咸化，N1sg-N2s氯离子质量分数为340～12823mg/kg，这种咸度较高的水域环境对生物的繁殖有极大的抑制作用[6]。
表1 碱山构造有机质丰度统计表
井号
地层
井段(m)
有机碳含量(%)
氯仿沥青“A”含量(%)
总烃含量(mg/L)
最小
平均/样品数
最大
最小
平均/样品数
最大
最小
平均/样品数
最大
碱1
N2s
421.0～610.0
0.12
0.26/60
0.49
0.0318
0.0318/1
0.0318
115.0
115.0/1
115.0
N2sy
700.0～1120.5
0.13
0.23/13
0.97
0.0090
0.0188/3
0.0242
142.5
145.3/2
148.1
N2xy
1181.5～2289.5
0.11
0.24/30
0.44
0.0065
0.0246/7
0.0542
16.1
106.2/7
200.1
N1sg
2300.0～3108.0
0.16
0.30/20
0.47
0.0271
0.0319/3
0.0345
121.5
139.2/3
161.1
E3xg1
3152.0～4368.5
0.07
0.36/25
0.84
0.0073
0.0415/5
0.05920
120.5
159.8/4
187.6
碱2
N2s
1050.0～1400.0
0.15
0.28/37
0.39
0.0203
0.0203/1
0.0203
119.5
119.5/1
119.5
N2sy
1450.0～2550.0
0.01
0.24/42
0.45
0.0048
0.0173/15
0.0450
17.0
94.3/15
273.0
N2xy
2600.0～4950.0
0.03
0.27/69
0.71
0.0057
0.0243/19
0.0573
26.8
181.1/15
446.1
N1sg
5000.0～5100.0
0.28
0.35/3
0.50
0.0394
0.0394/1
0.0394
303.6
303.6/1
303.6
2.2 构造特征
    碱山构造新近系自晚燕山运动以来，先后经历了多次喜山运动[7]。强烈的挤压构造运动，一方面在本区形成了背斜构造，为天然气的聚集提供了可能的场所，但另一方面构造运动形成的断裂，会破坏构造的完整性，将构造分割成不同的断块，不利于天然气的聚集，其中碱北断裂断至地表，对成藏极为不利。碱山构造浅层与深层以T3为界分成两部分，深层构造受早期高角度逆冲断层控制，在剖面上表现为两断夹一隆基底卷入型构造样式；浅层构造受浅层滑脱断层即碱北断层控制，形成盖层滑脱型构造样式(图1)。
 
2.3 新近系储集层特征
    储层岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、泥灰岩和灰质砂岩类，沉积物粒级偏细。储集空间以原生粒间孔隙为主，存在部分溶蚀孔隙和溶蚀裂缝(图2)。
 
储层孔隙结构分为粗态型、偏细态型和细态型3种类型，整体排驱压力较高(图3)，储层主要流动喉道半径较小，喉道孔径主要分布在小于0.1μm的范围，属小孔-微细喉型，喉道系统较复杂，均匀程度差，分选不好，孔喉比大，喉道相当弯曲，因而排驱压力和饱和度中值压力高，退出效率低，充分表明储层孔隙结构差，故储层渗透能力差，为差储集层，不利于油气的运聚。从纵向上整体来看渗流能力由上向下逐渐变差(表2)。根据裘亦楠、王允诚等确定的砂岩储层分类评价方案所示，表明碱山构造各储层属Ⅱ3-Ⅳ类储层，即中下等到很差-差类储层，这也是该区没有形成规模聚集的主要原因之一[8～9]。
 
表2 碱山构造新近系天然气储集层孔隙结构特征参数表
层位
排驱压力(MPa)
饱和度中值压力(MPa)
最大连通孔喉半径(μm)
平均孔喉半径(μm)
最小非饱和体积分数(%)
退出效率(%)
N21
0.63～41.38
2.52～54.3
0.018～1.17
0.008～0.42
2.8～27.6
32.9～50.0
N1
3.45～58.62
49.4～138.3
0.013～0.213
0.004～0.045
19.04～59.6
26.4～46.7
E32
8.28～68.97
40～117.9
0.011～0.089
0.008～0.027
17.4～37.2
32.41～41.04
3 结论
    通过对柴达木盆地碱山构造新近系低效气藏特征及主控因素的研究，得出以下结论：
    1) 碱山构造新近系天然气藏纵向上分布在新近系下油砂山组(N2xy)、上干柴沟组(N1sg)和古近系下干柴沟组下段上部(E3xg1)，分布井段长，储层物性差异较大，试气、试采过程中出气量较少且很快间歇性出水，这种气水同出的现象说明本区存在溶解气以及低产气层。
    2) 研究区烃源岩有机质丰度低于0.4%，是碱山构造新近系天然气不能形成规模聚集的根本原因；后期构造运动产生的断层和裂缝对碱山气藏的破坏以及新近系储集层条件较差，平均孔隙度为9%，渗透率为0.5×10-3μm2，喉道孔径主要分布在小于0.1μm的范围，属小孔-微细喉型。这两点是碱山构造新近系天然气不能形成规模聚集的直接原因。
参考文献
[1] 戴金星.中国天然气地质学[M].北京：石油工业出版社1992.
[2] 卢双舫，付广，王朋岩，等.天然气富集主控因素的定量研究[M].北京：石油工业出版社，2002.
[3] 方少仙，侯方浩.石油天然气储层地质学[M].东营：中国石油大学出版社，1998：155-160.
[4] 丛连铸，姜波，马新华.苏里格盒8储气藏伤害微观机理研究[J].中国矿业大学学报，2006，35(6)：808-812.
[5] 黄立功，党玉琪，徐凤银，等.柴达木盆地油气勘探现状和突破方向[J].中国石油勘探，2006，11(6)：1-8.
[6] 姜桂凤，孔红喜，徐子远，等.柴达木盆地一里坪地区新近系油气成藏条件[J].新疆石油地质，2006，27(5)：552-555.
[7] 徐风银，尹成明，巩庆林，等.柴达木盆地中、新生代构造演化及其对油气的控制[J].中国石油勘探，2006，11(6)：9-16.
[8] 徐伟，杨洪志，陈中华，等.广安地区须六段气藏特征及开发策略[J].天然气工业，2007，27(6)：19-21.
[9] 兰朝利，何顺利，门成全，等.鄂尔多斯盆地上古生界气藏产能差异探讨[J].天然气工业，2007，27(12)：99-102.
 
(本文作者：任丽华1 林承焰1 汪立群2 梁昌国1 1.中国石油大学(华东)地球资源与信息学院；2.中国石油青海油田公司勘探开发研究院)