库车坳陷北带断裂输导天然气效率评价.pdf

2 6 第 2 6卷 第 l期 大庆石油地质与开发P ． G ． O ． D ． D ． 2 0 0 7年 2月 文章编号 1 0 0 0 ． 3 7 5 4 2 0 0 7 O l - 0 0 2 6 - 0 6 库车坳陷北带断裂输导天然气效率评价 付 广，孙永河 ，吕延防 ，黄 劲松 大庆石油学院 地球 科学学 院．黑 龙汀 大庆I 6 3 3 I 8 摘要在断裂输导天然气能力影响因素分析基础上，建立了断裂输导天然气能力评价参数 利用此评 价参数对中国 2 4个以断裂为主要输导通道的大中型气田断裂输导天然气能力进行 了研究，并通过其 天然气聚集效率和断裂输导天然气能力评价参数之间的关系研究得到高效、中效和低效断裂输导天 然气能力评价参数值应分别为大于 2 5 0 X 1 0 ～、2 5 0 X 1 0 ～ ～ 2 51 0 和小于 2 51 0～ 根 据库车坳 陷北带断裂输导特征 ，对其下白垩统顶部断裂输导天然气效率进行 了研究，得到库车坳陷北带下白垩 统顶部 高效断裂输导天然气区主要分布在大北 J井周 围、克拉 J 、2 、3 、4井周 围和东秋 5井一迪 那 2 一依南 2井周围3个地 区，中、低效断裂输导天然气区围绕 高效断裂输导天然 气区分布 目前在该 区发现的 5个气田皆分布在高效断裂输导天然气分布区，表明高效断裂输导应是库车坳陷北带天然气 成 藏 的重要 条件 关键词库车坳陷北带；断裂 ；输导效率；天然气；评价参数 中图分类号 T El 2 2 ． 2 文献标识码 A Ev a l ua t i o n o n g a s t r a ns p or t i n g e ffi c i e nc y t hr o u g h f a u l t i n t he n o r t h z o ne o f Ku c h e De pr e s s i o n F U Gu a n g ，S U N Y o n g ． h e，L U Ya h ． f a n g．HU AN G J i n ． s o n g G e o s c i e n c e s A c a d e m ， o f D a q i n g P e t r o l e u m I n s t i t u t e ， D a q i n g 1 6 3 3 1 8 ． C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n t h e a n a l y s i s o f f a c t o ／ 一t h a t i n fl u e n c e g a s t r a n s p o r t i n g e f fi c i e n c y t h r o u g h f a u l t ．o n e p a l a l n e t e r t 0 e v a 1 ． u a t e g a s t r a n s p o r t i n g a bi l i t y t h r o u g h f a u l t i s e s t a b l i s h e d，wi t h wh i c h t h e g a s t r a n s p o r t i n g a b i l i t y t h r o u g h f a u l t o f 2 4 l a r g e a n d me d i u l n g a s fi e h l s ， w h e r e f a u l t s a r e t h e ma j o l ’ t r a n s p o r t i n g p a t h w a y ， h a s b e e n s t u d i e d ．T h e s t u d y o f 1 e l a t i o n s h i p b e ． t we e n g a s a c c u mu l a t i o n e f f i c i e n c y a n d e V a l u a t i o n p a r a me t e r ‘ o f g a s t r a n s p o r t i n g a b i l i t y t h r o u g h f a u l t p o i n t s 9 u t e v a l u a t i o n p a r a me t e r v a l u e o f t r a n s p o r t i n g a b i l i t y t h o u g h f a u l t w i t h h i g h，mi d d l e a n d l o w e f fi c i e n e 3 i s o v e r 2 5 0 X 1 0一。2 5 0 X 1 0一 一 2 51 0一 。a n d l e s s t ha n 2 5 1 0～ 。． 1’ e s p e c t i v e l y ．Ae c o l i n g t o t r a n s p o r t i n g c h a r a c t e r i s t i c s t h r o u g h f a t I t i n t h e n o r t h z o n e o f Ku c he De p r e s s i o n，g a s t r a ns p o rti n g e f f i c i e n c y t h r o u g h f a u l t i n t h e l o we r Cr e t a c e o u s t o p wa s s t u d i e ． 1 ．I t i s c 0 n c l u ． d e d t h a t g a s t r a n s p o rt i n g a r e a t h r o u g h f a u l t w i t h h i g h e f fi c i e n c y wo u l d b e a l n o n g t h r e e r e g i o n s a l o u n d We l t D a b e i ． 1 ．Ke ． 1 a l - 4 a n d D o n g q o u 5 一 Di n a 2 一 Y i n a n 2，w h k 、 h a r e s u n o u n d e d b ’t h e mi d d l e a n d l o w e ffic i e n t g a s t r a 1 s p 0 rt i n g a t e a s t h r o u g h f a u l t ． I t i s f o u n d t h a t a l l t h e爪 g a s fi e l d s d i s t r i b u t e wi t hi n g a s t r a n s p o l i n g a r e a t h r o u g h f a ul t wi t 1 h i g h e f f i c i e n． c y，i n d i c a t i n g t h e h i g h t r a n s p o rti n g a b i l i t x s h o u l d b e a n i mp o r t a n t f a c t o r f o l ‘ g a s a c c u n ml a t i n g i n t h e n o r t h z o n e 0 f Ku c h e De p l ‘ e s s i o n． Ke y wo r d st h e n o r t h z o n e o f Ku c h e De p r e s s i o nf a u l t ；t r a n s p o r t i n g e f fi c i e n t t ；n a t u r a l g a s ；e v a l u a t i o r p a r a me t e 1 库车坳陷是塔里木盆地在古生代被动陆缘和中生 代陆内凹陷基础上发育起来的新生代前陆盆地 ．是塔 里木盆地 目前天然气勘探的重点地区库车坳陷北带 在构造上包括北部单斜带 、克拉苏一依奇克里克构造 带 、拜城一阳霞凹陷和秋里塔 克构造带 ．油气资源丰 富，目前已在克拉苏一依奇克里克构造 带和秋里塔克 构造带内先后发现了克拉 2 、依南 2 、大北 l 、迪那 2、迪那 J等 5个气 田和大 宛齐油藏 ，其中 克拉 2 、 基金项 目罔家 9 7 3雨点 基础研究项 日 2 0 0 1 C B 2 0 9 1 0 4资助 收稿 日期 2 0 0 5 ． 1 1 ． 1 7 作者简介 付广 1 9 6 2一 ，男 宁 新宾 人．敦授 ，从油气域 形成 与保存 条什研究 维普资讯 2 0 0 7年 2月 付 广等库车坳 陷北带断裂输导天然气效率评价 2 7 迪耶 2和依南 2气田属于大中型气田，充分显示了库 车坳陷北带的天然气远景一天然气钻探表明，库车坳 陷北带天然气主要产于下白垩统顶部的巴什基奇克组 和下第 系 部砂 岩储层 中，天然气主要来源于其下 部上i叠统和中 、下侏罗统的煤系源岩 ，盖层为下第 系发育的大套膏泥岩 南此生储盖组合不难看 ， 库牟坳陷北带天然气储层与源岩层在剖面上相距一定 的距离，之间被多套泥岩相隔 ，上 _二叠统和中下侏 统源 生成排 的天然气要进入到下白垩统顶部和下 第 i系底部砂岩储层巾聚集成藏 ，只能通过断裂向上 运移．穿过多套泥岩层才能实现 许多学者 。 。 ”曾对 油气运移输导通道进行研究和探讨 ，但主要是侧重于 油气运移输导通道构成及其特征，而对油气输导通道 的输导效率评价涉及甚少 ．致使其仍为浦气运移研究 的薄弱环节 冈此．开展库车坳陷北带断裂输导天然 气效率研究 ．对于研究其天然气运聚成藏机制及分布 规律和完善油气运移理论均具有重要意义～ 1 断裂发育及分布特征 库 坳陷构造活动强烈 ，逆掩断裂成排 、成带 ， I ‘ 分发育断 裂带呈 近东两 向、北 东向展布，延 伸 远 主要的断裂带 自北而南分为北部边缘 冲断带 、依 奇克里克断裂带 、大宛齐断裂带 、克拉苏断裂带 、秋 里塔克断裂带 网 1 北部边缘 冲断带为南 天山造 山带地表 露部分，它分开了库车坳陷的中新生代地 层与南天山古生界浅变质岩系最典型的断裂活动特 征表现在依奇克里克北部．为逆掩推覆 陶造 。石炭系 和志留系的地层推覆在新生界地层上；依奇克里克断 裂分南北两部分，南部以北倾台阶式逆断层为主 ，向 西与克拉苏断裂带过渡 ，向南靠近秋里 塔克断裂带 ， 断裂延伸最大可达到5 0 k m以上；依奇克里克北部断 裂带在东部表现为背冲断裂，形成背冲断垒，两个背 冲断裂近东西 向延伸 ，向西南部 的断裂性 质有些 变 化．断裂潜伏在第三 三 系地层之下 西部地层被一系列 小断层复杂化，形成被动顶板双重构造 ；大宛齐北一 克拉苏断裂带是库车坳陷断裂最发育 、变形较强烈的 构造带 ．尤其是克拉苏断裂构造带 ，主要由一排北倾 的逆断层组成．延伸最长 ，把大宛齐和大宛齐北分隔 开的断裂的延伸长度超过了 2 0 0 k m，I 司其北侧的南 倾断层形成了克拉苏断背斜圈闭带 ；大宛齐断裂带的 断裂走向主要为北东向和北 西向两组 ，断裂规模相对 较小秋 里塔克的断裂主要为一条坡坪式断裂．当然 其性质沿走向可以发生变化，其典型特征是逆掩距离 大 ， 反射层逆掩距离可达 6 I 1 1 图 1 库午坳陷北带 卜白垩统底部断裂输导犬然气能力评价 Fi g ．1 E v al u ati o n o f g a s t r a ns p o rti n g t h r o ug h f a ul t of b ot t O m o f Lo w e r C r e t a c e o u s i n t h e n o r t h z o n e o f K u c h e D e p r e s s i o n 2 断裂输导天然气能力评价参数及其 物理意 义 油气勘探的实践表明，断裂输导天然气能 力的强 弱除了与天然气本身能量的大小有关外 ，很大程度 卜 取决于其形 成的可渗滤输 导天然 气截 面积及倾 角大 小 在相同条件下 ，断裂形成的天然气渗滤输导截面 积越大，倾角越陡 ，断裂输导天然气的能力越强；反 之则越弱 然而，由于受地质条件复杂 l生及断裂带钻 井取心少且地震资料难以分辨等因素的影响，准确确 定断裂输导 天然 气截面积 断裂带 内 隙面积 及 输导天然气能力 渗透率 ，就 目前的研究现状 是不可能的，只能借助于断裂的发育特征问接地反映 断裂输导天然气能力的强弱因此 ，利用断裂 自身错 动面积及倾角大小 来反映其输 导天然气能力的强弱 维普资讯 2 8 大庆石 油地 质与 开发 P ． G ． O ． D ． D ． 第 2 6卷 第 1 期 图 2 ．即有 断 ∑n ， s i n 0 0 ．6 2 0． b o ． f j ． s i n 0 1 ⋯ ’ ● ， ● l _ - 』 f 其中 断为断 裂输导天然气能力评 价参数 ； ， 为 第 条断裂延伸长度 ； 1 i 第 i 条断裂带 宽度 ， n ， 0 ． 6 2 0 时 ； 6 为第 条断裂断距 ； 为第 i 条断裂倾 角； ， 为研究区分布面积 ； n为研究区内断裂条数 。 一 第i 条断裂延伸长度 a 。 一第i 条断裂带宽度 一 第i条断裂倾角 ／天然气运移方向； ／ △／ 一 断裂带 图 2 断裂垂向输导天然气立体模式 F i g ． 2 S o l i d m o d e l o f g a s t r a n s p o r t i n g t h r o ug h f aul t 由式 1 可以看出，断裂带宽度越大，断距越 大．延伸越远 ，断层条数越多 ，倾 角越陡 ，断裂垂直 输导天然气截面积越大 ，输导 天然气能力越强， 断 值越大；反之 ， 断越小由此可 见， 断值的大小 可在一定程度上比较综合地反映断裂输导天然气能力 的强弱 3 断裂输导天然气效率下限的确定 3 ． 1 天然气聚集效率及中国大中型气田特征 一 个气藏形成的快慢与规模的大小 ，应受到其气 源供给的充足程度和 自身圈闭容积大小的制约，可用 气藏单位含气面积的天然气净聚集速率 即天然气 聚集效率 表示为 q 2 式中 ， 天然气 聚集速 率；Q 天然气藏 的地 质储量；5 含气面积；， 天然气藏形成时间。 由式 2可 以看 出，一个 气藏 的地质 储量 越 大 ．含气面积和聚集时间越小 ，其天然气聚集效率越 高．形成的天然气储量丰度越大 ，形成大中型气田的 可能性就越大；反之则越小。 由文献[ 1 5 ． 2 0 ] 资料， 利用式 2 对中国 6 3个大 中型气 田天然气聚集效率进行 了计算 ， 结果如表 1所 示。由表 1 可以看出． 中国 6 3个大中型气 田的天然气 聚集效率的高低明显不同， 最高的是克拉 2气田， 天然 气聚集效率可达到 1 0 6 4 ． 1 61 0 。 m ／ k m Ma ， 而 最小的 靖 边 气 田的 天 然 气 聚集 效 率 只有 1 ． 0 1 1 0 。 m ／ k m Ma ， 二者相差 1 0 0 0余倍 ， 表明同是大 中型气 田， 其天然气聚集 效率存在明显的差别。根据 中国大中型气田天然气聚集效率的不同， 可以划分为 3 个等级 ①聚集效率大于 1 0 0 1 0 m ／ k m M a 的 气藏为高效气藏 ， 在中国有 2 0个大中型气藏 ， 主要分 布在塔里木 、 柴达木、 莺琼 、 渤海湾和松辽盆地 ， 并且以 塔里木 、 柴达木和莺琼盆地居多； ② 聚集效率介于 l 0 1 0 。 ～1 0 01 0 。 m ／ k m Ma 的气藏为中效气藏 ， 在中国有 3 6个大中型气藏 ， 主要分布在四川 、 东海 、 松 辽 、 渤海湾 、 塔里木和吐哈等盆地中， 以四川盆地最多； ③聚集效率小 于 1 01 0 。 m ／ k m Ma 的气藏为低 效气藏，在中国大中型气藏存在 7个 ，主要分布在鄂 尔多斯盆地和四川盆地。 3 ． 2 断裂输导天然气效率下限的标准 由文献 [ 1 5 ． 2 0 ]资料，可以得到中国2 4个以断 裂为主要输导通道的大中型气田的断裂延伸长度 、断 距 、倾角及断裂条数值 ，由式 1 对其断裂输导天 然气能力评 价参数进行计算的结果如表 1所示。由表 1 可以看出，在 中国 2 4个 以断 裂为主要输 导通道的 大中型气田中，断裂输导天然气能力差异较大 ，最大 的是克 拉 2气 田，其断 裂 输导 能 力评 价 参数 达 到 1 0 7 6 ． 7 71 0～，最小的是威远气 田，其断裂输导能 力评价参数仅为 4 ． 4 91 0 ～。为了确定高 、中、低 效断裂输导天然气效率的界限，将 中国 2 4个大中型 气田天然气聚集效率与其断裂输导天然气能力评价参 数两者作图 图 3 ，从中可以看出，中国2 4个以断 裂为主要输导通道的大中型气 田天然气聚集效率与其 断裂输导天然气能力评价参数之间为正比关系，即断 裂输导天然气能力评价参数越大，天然气聚集效率越 高 ；反之则越低。 按照上述高 、 中 、 低效大中型气 田的标准 ， 由图 3 可以得到高 、 中 、 低效大中型气 田形成所需要的断裂输 导天然气能力评价参数值分 别约为大 于 2 5 01 0一， 2 5 01 0 ～～ 2 51 0 和小于 2 51 0 ～， 故将此界限值 作为高 、 中、 低效断裂输导天然气效率的界限值。 4 库车坳 陷北带断裂输 导天然气效率 评价及结果分析 根据库车坳陷北带断裂在主要储集层下白垩统顶 维普资讯 2 0 0 7年 2月 付 广等库车坳陷北带断裂输导天然气效率评价 2 9 表 1 中国大中型气 田天然气聚集效率与输导通道类型、断裂输导天然气能力评价参数 关系 Ta b l e 1 Re l a t i o n b e t we e n g a s a c c u mu l a t i o n e ffi c i e n c y ，t r ans p or t i ng pa t hwa y， 维普资讯 3 0 大庆石油地质与开发P ． G ． 0 ． D ． D ． 第2 6卷 第 1 期 时 晕 j 疆 导 鸵力 评价 系 敢 ／ 1 0 - 。 图 3中国部分以断裂为输导通道的人中型气田大然气 聚集效率与其断裂输导大然气能力评价参数关系 F i g ． 3 R e l a t i o n b e t w e e n g a s a c c u m u l a t i o n e f f i c i e n c y an d e v al ua ti o n pa r a me t e rs o f g as t r an s p or ti n g a b i 1 i t y t h r o u g h f a u l t o f l a r g e a n d m e d i u m g a s f i e l d s w h i c h t r a n s p o r t i n g p a t h w a y i S fa u l t i n Chi na 部的发育特征 ，按照 1 0 k m1 0 k m将 库车坳陷北带 分为 1 0 0个网格。以每个网格作为研究对象 ，统计其 内下白垩统顶部断裂延伸长度 、断距 、倾角 、断裂条 数，由式 1 对其下 白垩统顶部 断裂输导天然气能 力评价参数进行计算的结果如图 1 所示。由图 1可以 看出，库车坳陷北带下白垩统顶部断裂输导天然气能 力评价参数存在 3个高值区，第一个高值区位于克依 构造带西部的大北 1 井周围，断裂输导天然气能力评 价参数值可达到 1 0 0 01 0 - 4 以上；第二个高值区位 于克依构造带 中西 部克 拉 1井 、克拉 2井 、克拉 3 井 、克拉 4井周围，断裂输导天然气能力评价参数值 也可以达到 1 0 0 01 0 以上 ；第三个高值 区位于研 究区东部克依构造带与秋里塔克背斜带构造带交界处 的东秋 5 一迪那 2 一依南 2井周围，断裂输导天然气 能力评价参数也可 以达到 1 0 0 01 0 以上。由此 向 其四周 ，断裂输导天然气能力评价参数逐渐降低，尤 其是向北部单斜带和南部的秋里塔克背斜构造带和南 部平缓背斜带断裂输导天然气能力评价参数值下降的 更快 ，在边界降至小于 0 ． 11 0 以下。按照上述高 、 中 、低断裂输导天然气效率评价标准 ，可 以得到库车 坳陷北带下 白垩统顶部高效断裂输导天然气区主要分 布在大北 1 井周围 、克拉 1 井 、克拉 2井 、克拉 3井 、 克拉 4井周围和东秋 5 一迪那 2 一依南 2井周围3个地 区；中效断裂输导天然气区围绕着高效断裂输导天然 气区分布 ；低效断裂输导天然气 区则分布在中效断裂 输导天然气区的四周。以低效断裂输导天然气区分布 面积最大 ，其次是中效断裂输导天然气 区，面积最小 为高效断裂输导天然气区。 断裂输导天然气能力评价参数越大 ，表明该 区上 叠统和中侏罗统源岩生成排 出的天然气向下 白垩统 顶部储集层中的垂向运移能力越强 ，越有利于天然气 在其运聚成藏。 目前 ，在该研究区下 白垩统顶部储集 层中已发现的克拉 2 、大北 1 、依南 2、迪那 1和迪那 2气 田均分布在该区高效断裂输 导天然气区内 ，充分 说 明高效断裂输导应是库车坳陷北带天然气成藏 的重 要条件。 5 结论 1 高效 、中效和低效断裂输导天然气能力评价 参数值分别为大于 2 5 01 0 ～、2 5 01 0一～2 51 0 和小于 2 51 0 一。 2 库车坳陷北带下白垩统顶部高效断裂输导天 然气区主要分布在大北 1井周围，克拉 1 井 、克拉 2 井 、克拉 3井 、克拉 4井周围和东秋 5井一迪那 2 一 依南 2井周围 3个地区 ，中效断裂输导天然气 区围绕 着高效断裂输导天然气区分布，低效断裂输导天然气 区则分布在中效断裂输导天然气 区周围，从高效至中 效再至低效断裂输导天然气区面积逐渐增大。 3 库车坳陷北带 目前 已发现的 5个气田皆分布 在高效断裂输导天然气分布区内，表明高效断裂输导 应是库车坳陷北带天然气藏形成的重要条件。 参考文献 [ 1 ]D r e y e r T ， S c h e i e A，W al d e r h u n g 0 ．M i n i p e r m e t e r b a s e d s t u d y o f p e r m e a b i l i t y t r e n d s i n c h a n n e l s a n d b odi e s[ J ]．A A P G B u l l e t i n ， l 9 9 0． [ 2 ]D o y e l J D a ， S w e e t M L ． T h r e e d i m e n s i o n a l d i s t ri b u t i o n o f l i t h o f a c i e s ， b o un d i n g s u r f a c e s ，p o r o s i t y a n d pe rm e ab i l i t y i n a flu v i al s a n d s t o n e Gy p s y s a n d s t o n e o f N o r t h O k l a h o m a[ J ]． A A P G， B u B e ti n ． 1 9 9 5 ． [ 3 ]H i n d l e A D ．P e t ro l e u m m i g r a t i o n p a t h w a y s a n d c h a r g e c o n c e n t r a t i o n A t h r e e d i m e n s i o n al m o d e l[ J ]．A A P G B u l l e t i n ， 1 9 9 7 ． [ 4 ]H i n d l e A D ．P e tro l e u m m i g r a t i o n p a t h w a y s and c h a r g e c o n c e n t r a t i o n A t h r ee d i m e n s i o n al m ode l[ J ]． A A P G B u l l e t i n ， 1 9 9 9 ． [ 5 ]B e k e l e E ， P e r s o n M ，M a r s i l y G P e t ro l e u m m i g r a t i o n pat h w a y s and c h a r g e c o n c e r a t i o n A t h r e e d i m e n s i o n al m ode l D i s c u s s i o n[ J ]． AAP G Bu l l e t i n，1 9 9 9． [ 6 ]龚再生，杨甲明． 油气成藏动力学及油气运移模式 [ J ]．中国海 上油气 地 质 ，1 9 9 9 ，l 3 4 2 3 5 - 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