海拉尔盆地乌南次凹非常规油气勘探潜力分析.pdf

2 0 1 3年 1 2月 第 3 2卷第 6期 大庆石油地质与开发 Pe t r o l e u m Ge o l o g y a nd Oi l fie l d De v e l o p me n t i n Da q i n g De l2 ．．2 0 1 3 Vo 1 _ 3 2 No ． 6 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N． 1 0 0 0 ． 3 7 5 4 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 3 3 海拉 尔盆地乌南次 凹非 常规 油气 勘探潜力分析 吴 尘 中国地质大学海洋学院 ，北京1 0 0 0 8 3 摘要 海拉尔 盆地为中新生代 的多旋 回、断一 坳 叠合 型陆相 断 陷盆 地。通过 分析该盆 地乌南 次 凹的构造 、沉积 、 油气成藏特征 ，认为断陷盆地的油气生成于成熟的烃源岩区自源封闭的成藏系统中。剩余资源主要赋存于生烃 凹陷水进体系域和高位体系域的致密砂岩 、粉砂岩互层内，是非常规油气赋存的有利区带，应作为下一步非常 规油气藏勘探 的重点。 关键词 海拉 尔盆地 ；乌南次 凹；沉积层序 ；非 常规致 密储层 ；威利斯顿盆地 ；巴肯组 中图分类号T E l 2 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 。 3 7 5 4 2 0 1 3 0 6 ． 0 1 6 1 0 4 ANALYS I S ON THE UNCONVENTI ONAL PETROLEUM EXP LoRATI ON POTENTI AL OF W UNAN SUB． S AG I N HAI LAR BAS I N W U Che n S c h o o l o fMa r i n e ， C h i n a U n i v e r s i t y of G e o s c i e n c e s ， B e ifi n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a Abs t r a c t Ha i l a r Ba s i n i s Me s o z o i c 。 Ce n o z o i c po l y c y c l i c a n d f a u l t d e p r e s s i o n c o mp o s i t e c o n t i n e nt a l rif t e d b a s i n． Th r o u g h t he a n a l y s e s o f t h e s t r u c t u r e s，s e d i me n t a t i o n s，h y d r o c a r b o n a c c umu l a t i n g c h a r a c t e ris t i c s a n d s e d i me n t a r y e nv i r o n me nt s f o r W u n a n S u b s a g i n t h e ba s i n，t h e h y d r o c a r bo n i n t h e f a u l t ba s i n i s ma i n l y g e n e r a t e d a r o u n d t h e ma t ur e s o u r c e r o c k a r e a a n d s e l f - e nc l o s e d a c c umu l a t i ng s y s t e m wi t h s h o r t d i s t a n c e mi g r a t i o n ．Th e r e s t r e s o u r c e s a r e e n ric he d i n t h e t i g h t s a nd s t o n e - - s i hs t o ne i n t e r b e d s o f wa t e r -- t r a n s g r e s s i o n a nd h i g h．． s t a nd s y s t e m t r a c t s o f t h e h y d r o ．． c a r b o n- g e n e r a t i n g s a g，t he s e a r e a s a r e t h e t h e f a v o r a b l e p l a y s o f t he u n c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s，S O t h e f u rth e r e x p l o r a t i o n o f t he u nc o n v e n t i o na l o i l a n d g a s r e s e r v o i r s s h o ul d bec u s e d o n t h e s e r e g i o ns ． Ke y wo r ds Ha i l a r Ba s i n；W u n a n S ub s a g；d e po s i t i o n a l ／s e d i me n t a ry s e q ue n c e；u n c o n v e n t i o n a l t i g h t r e s e rvo i r W i l l i s t o n Ba s i n；F o r ma t i o n Ba kk e n 海拉尔盆地可划分为 1 6个 凹陷，总资 源量为 6． 51 0 t⋯ 。虽然 十多年 的勘探 、评价获 得 了成 果 H ，但 已发现的油气藏储量规模与其资源量远 远不相匹配，寻找 、落实剩余的资源或潜在的油气 成为下一步勘探 的主攻方向。因此 ，以乌南次凹为 例 ，探讨 了断陷盆地非常规致密储层油气成藏的可 能性 。 1研 究区地质概况 乌尔逊 凹陷南部位于海拉尔盆地最大的中部坳 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 2 2 改回 日期 2 0 1 3 0 9 2 9 作者简介吴尘 ，男 ，1 9 8 8年生，在读硕士，从事石油地质综合研究。 E ma i l w u c h e n 4 6 1 3 s i n a ． c o rn 1 6 2 大庆石油地质 与开发 陷带 ，面积约 1 3 0 0 k m ，沉积厚度超过 6 0 0 0 m， 具有典型的箕状断陷结构 。凹陷内沿长轴方 向发育 了一系列的正断层 ，依据其构造特征划分为乌西断 阶带 、乌南次凹和乌东斜坡带 。 1 ． 1层序格架和沉积体系 由于多期构造运动 ，在海拉尔盆地形成 了多次 沉积间断 ，其中对油气藏的形成 、保存有重要意义 的是铜钵庙组和南屯组 的界 面 T 1 、南一段和南二 段的界面 T 孙 南 屯组 和大磨 拐河 组 的界 面 T 伊敏组和青元 岗组 的界 面 T I l 。综合三维地震 、 钻井 、测井等资料 ，将乌南次凹断陷期划分为 3个 三级层序，即铜钵庙沉积时期的 S Q 1 、南一段沉积 时期的 S Q 2和南 二段沉积 时期 的 S Q 3 。在 凹陷深 部 ，每个层序的体系域完整，在缓坡带的展布受坡 折带的控制作用明显 ，而在凹陷两边的高部位则有 不同程度的剥蚀现象 。体系域 的展布也控制了生 、 储 、盖层的分布。断陷期 ，在三级层序内水进体系 域和高位体系域沉积的深湖 、半深湖相暗色泥岩是 乌南次凹的主要烃源岩 ，水进体系域和高位体系域 的扇三角洲前缘及辫状河三角洲前缘砂体 、水下扇 是主要储层。这些砂体和烃源岩有效匹配是乌南次 凹油气富集的重要 因素 ，目前发现的油 田基本都在 中部坡折带的构造高部位赋存。 海拉尔盆地各个 凹陷狭长的构造特点导致盆地 短轴方 向的相带窄 、相变快。在低水位体系域发育 时期湖平面较低 ，物源供给充分 ，主要沉积体系为 冲积扇 、滨浅湖；在陡断带的凹陷深处发育有半深 湖一深湖沉积。在水进体系域发育时期 ，由于凹陷 持续拉张活动 ，水体扩大 、加深并进人湖盆的最大 湖泛面 ，在 凹陷发育 冲积扇 、扇三角洲 的沉积体 系。东部 的斜坡带主要发育扇三角洲沉积，中部的 乌南次凹则主要是深湖一半深湖的沉积 ，西部陡断 带发育湖底扇。 1 ． 2储层特征和展布 综合乌南地区的7 8口钻井取心资料 、6 5口井 的测井资料及三维地震资料 ，对区内南屯组含油气 层 的物性特征和沉积微相类型、空间分布特征进行 分析认为 ，南一段油层 的孔隙度多为 l O ％ 一1 7 ％ ， 占样品 总数 的 6 1 ％ ，孔 隙度 大于 1 7 ％ 的样 品 占 l O ％ ，孔隙度小于 l O ％的样 品占 2 9 ％ ；渗透率 的 分布 整 体 偏 向 低 值 区 域 为 o ． 51 0 ～ ～5 1 0 一 m ，渗透率 为 0 ． 1 1 0 一一0 ． 5 X 1 0 ～ m 的 样品占 2 1 ％ ，渗透率小于 0 ． 1 X 1 0 m 的样 品 占 8 ％，渗透率大于 1 0 1 0 ～ m 的样 品 占 2 3 ％。但 是 ，在水进体系域和高位体系域的下坡折带及水下 扇 的样品数据表明孔隙度大于 1 0 ％ 的样品只 占 2 0 ％ ，而渗透 率低 于 1 X 1 0 一 m 的样 品 占 4 2 ％ ， 表明该 区南屯组一段储层为低孑 L 、低渗储层 ，属于 较典型的致密储层油气藏 。 南一段已动用储层的单层厚度一般为 2～ 6 m， 横向为多期单砂体叠置连片 ，复合砂体累计厚度为 2 0～ 6 0 m，砂体 自北东向南西方 向分 3个主砂带且 呈带状展布 ，砂地 比为 2 0 ％ ～6 0 ％ ，平面分 布一 般为 5 8 k m 。未动用的南一段下部 的薄互 层含 油段厚度为 1 3～3 2 In，平均为 2 1 ． 2 I n 。单层厚度 为 1 ～ 3 In，以粉砂岩和细砂岩夹泥岩的互层为主。 目前 ，试采井 日产为 0 ． 1～ 2 t 。 2巴肯组与乌南次 凹非常规 致密储层 成藏条件对 比 2 ． 1非常规油气 的分类 常规储层的常规油气资源是过去石油勘探的主 要 目标 ，目前最有发展潜力的是非常规储层的常规 油气资源和常规储层的非常规油气资源。在海拉尔 盆地近年的探井中遇到最多的就是低渗透层的常规 油气显示 ，也就是非 常规 致密储层 中的常规 油气 层 。通常 ，油气 资源按 A P 1 分类 相对密度 高于 0 ． 9 2 1 8的油定义为非常规油 ，低 于 0 ． 9 2 1 8的油 则定义为常规油 。若按储层性质定义 ，则分为可常 规开发 的油气藏储层和不能以常规方式开发的非常 规油气储层 。目前 ，公认且简单 的分类是结合这 2 个方面的定义来描述油气类型。简言之 ，就是指常 规储层中的常规油气 和非常规油气 例 如重油 和 油砂 、非 常 规 储 层 的 常 规 油 气 和 非 常 规 油 气 。 2 ． 2巴肯组的成藏特征 从晚泥盆世到早石炭世 ，密西西比的威利斯顿 盆地巴肯组主要发育在美 国的蒙大拿州和北达科他 州 、加拿大的萨斯 喀彻温省南部 ，从 1 9 5 6年发现 巴肯组油气的商业价值到 2 0 1 2年，这些区域已经 成为北美油气产量增长最多的产 区 。据 2 0 1 3年 1月的统计数据 ，日产约为 1 1 1 0 t ，是 目前威利 斯顿盆地最突出的产油层之一 ，也是近年来该 区主 要的勘探 目的层。 巴肯组的沉积过程包括 2个亚层序 一是从下 部到中部的海侵过程 ；二是从上部到中部地层的高 位到海退的过程 。水体环境是 由低能的沉积环境逐 第 3 2卷第 6期 吴尘 海拉尔盆地乌南次凹非常规油气勘探潜力分析 1 6 3 渐到高能的海进沉积环境 ，最后是海退 的过程 。 2个亚层 序包 括底部 低能 的层 状黑 色页岩 和粉砂 岩 、水进过程 的粉砂岩和细砂岩丘状交互层 、水退 体系域时期的粉砂岩和暗色泥岩的组合。 综合层序 和生物化石 特征 ，将 巴肯组 细分为 下 、中、上 3个段。下部是富含有机质的油页岩 、 页岩 、泥灰岩，厚度为 3～ 7 m； 中部是一套富含有 机质的页岩 、 粉砂质泥岩 、 泥质粉砂岩 、 粉砂岩 、 细砂 岩的互层 ， 厚度为 5～1 5 m； 上部是从灰色到黑 色的 泥岩和泥灰 岩 ， 生 物化石发 育 ， 厚 度为 1 0～2 0 11 1 。 巴肯组是一个典型的封闭式含油气系统 。 巴肯组的主力产层是中部具有高度生物扰动的 粉砂岩 、泥质粉砂岩 、细砂岩交互层 ，单层厚度为 0 ． 5～1 I T I ，一般有 35层 ，孔隙度为 4 ％ ～ 2 0 ％ ， 一 般为 9 ％左右 ，渗透率为 0 ． 1 ～5 0 1 0 tx m ， 局部地 区发育有裂缝 ，但总体上属于低孔 、特低渗 的致密储层 表 1 。直井生产 时 ，一般射开厚度 为 2～ 3 m，近 年来水 平井和水平井多段压裂技术 的应用使 巴肯组 致密油气 藏得 以有 效开发 。2 0 0 4 年 ，水平井少于 8 0口井 ，但到 2 0 0 9年 6月已经达 到 1 2 0 0组 水平 井 ，目前 的水 平 井 已突破 2 0 0 0 口 [ 。 表 1 南 屯组和 巴肯 组储层物性 的对 比 Ta bl e 1 Con t r as t r e s ul t s o f t he phy s i c a l pr ope r t i e s f or t he r e s e r v o i r s i n Fo r m a t i o n Na nt u n a nd Ba kke n 最小值 ～最大值 ～平均值 样 品数 。 2 ． 3乌南次凹非常规储层油气成藏条件 乌南次凹主力烃源岩为南一段和南二段 2套生 油岩 ，即断陷期 的水进体系域和高位体系域沉积的 深湖 、半深湖相 的暗色泥岩 表 2 。油气 的初次 运移和二次运移以短距离运移为主。 表 2 南屯组与 巴肯 组的成藏 条件 对比 Ta b l e 2 Co n t r a s t s o f t h e a c c u mu l a t i n g c o n d i t i o n s f o r t h e r e s e r v o i r s i n F o r m a t i o n Na n t u n a n d Ba k k e n 最小值 ～最大值 ⋯平均值 样 品数 排烃模拟研究表 明，乌南次 凹的油气运移距离 为近距离 1 5 0 m左右 ，近年来 的勘探成果也证 实了成熟烃源岩的分布区有效地控制 了油气藏 的展 布。乌南地区成藏系统可划分为 3个 ，主要的是南 一 、二段 自生 自储的封闭性成藏系统 。 南屯组沉积时期 的扇三角洲前缘主要为细砂岩 和粉砂岩 ，孑 L 隙度为 6 ％ ～1 2 ％ ，钻遇 的油层均较 薄且横向连续性 差 ，油 层显示 厚度 为 0 ． 5～3 m， 与黑色的湖相泥岩呈薄互层 ，属于低孔 、低渗的致 密储层 ，其上覆盖的暗色泥岩既是好的烃源岩也是 局部盖层 。这一含油带在乌南次凹的缓坡带和陡坡 带广泛发育 ，在缓坡带 中靠近洼槽区的坡折带及下 坡折带上倾方向是值得重视 的有利含油区带。 3认识 1 乌南次凹具备非常规油气资源基础 。在盆 地的断陷阶段 ，乌尔逊 凹陷南屯组水进体系域 、高 位体系域 的沉积物是盆地主要的生、储、盖层 ，目 前发现的油气 田均在其 中。与 巴肯组油气藏相 比， 乌南次凹的成熟烃源岩分布与致密储层发育相带叠 置 ，其层序发育 ，沉积 、储层特征及成藏系统等相 似。在乌南地区的中部坡折带下部 、下坡折带 、陡 断带的湖底 扇发育 区，南 屯组 纵 向含油层段 厚度 大 ，但横 向连续性和连通性差 ，属 于低孔 、低渗 、 1 6 4 大庆石油地质与开发 2 0 l 3在 致密储层，采用常规开发方式难 以奏效 ，但按非常 规致密储层油气藏的勘探标准开发则是非常有潜力 的油气富集带 。如果采用水平井及多段压裂工艺 ， 预计能够产生经济效益。 2 勘探方向。陆相断陷盆地 的沉积特点导致 储层相变快 、平面分布范 围有限。与大型坳陷的富 油气盆地相比。断陷盆地 的油气藏多是 以近距离运 移为主的 自生 、自储式封 闭性成藏 系统。在构造高 部位和相带有利部位易形成丰度较高的断块 和构造 ．岩性油气藏 。但是 ，对于凹陷的大部分 区域来说 ， 与烃源岩叠置的致密粉砂一细砂岩薄互层是油气富 集的主体部位。例如 ，乌南次凹的下坡折带扇三角 洲前缘和陡坡带的湖底扇发育区是非常规致密油气 藏发育有利 区带 。因此 ，海拉尔盆地非常规油气勘 探是值得重视的勘探 目标 。 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