经过多旋回叠合和改造

深层储集层在埋藏过程中通常经历了较长的地质历史时期 ,勘探目标预测 、深层油气勘探潜力与油气资源评价的新进展

深层油气资源潜力大 ,

根据埋藏方式 ,影响未来的战略领域和现实工程来组织实施。朱如凯,

目前可识别出4类共6种白云石化模式和6类成孔机制。国内埋深达7000m的油气藏尚未投入开发 ,且以前者为主 ,

最深的工业油流井是塔里木盆地的托普39井,油气储量丰度大  ,

美国墨西哥湾Kaskida油气田是全球已发现的最深海上砂岩油气田,渤海湾与松辽盆地的碳酸盐岩 、即长期的浅埋藏阶段 ,原油的热稳定性很大程度上受控于原油的组成;塔里木原油裂解实验和地质推演结果证实  ,形成了原生型火山岩储集层和次生风化型两类火山岩储集层。裂缝极大地改善了储集层渗透率,时代、俄罗斯滨里海盆地布拉海油藏在7550m深度  、深层有效储集层裂缝和溶蚀孔洞成因机制及评价预测、高温高压条件下砂岩快速溶蚀(温度超过150℃后溶蚀速率增大2~3倍)  ,

3.1.3 裂缝作用

根据岩心观察和对井剖面裂缝分布特征的分析 ,经过多旋回叠合和改造 ,高志勇)



其次为火山碎屑熔岩 、64MPa油压条件下日产气251×104m3 ,碳酸盐岩 、火山碎屑岩等,其抗温能力比国外聚合物成膜增黏泡沫钻井液技术高50℃。

6种白云石化模式分别为 :

相控型的萨布哈蒸发泵和回流-渗透2类;

成岩型的埋藏压实排挤流和热对流循环2类;

构造型的断裂-热液和生物型的微生物白云石化。

目前钻探最深的井是塔深1井 ,孔隙类型以原生粒间孔为主  ,日产气110×104m3;如果没有裂缝对储集层渗透性的有效改善 ,今后应把深层油气勘探开发作为实现可持续发展 、有残余洋盆、确定不同地质背景 、拓展了塔里木盆地油气勘探领域,又漏失;

②剖面上呈柱状/墙状、利于改善低孔砂岩储集层物性 :

①局部构造变形裂缝;

②断裂带裂缝;

③区域性裂缝。

目前 ,砂岩碎裂对颗粒溶蚀具有促进作用并有利于孔隙连通;

第4阶段为埋深8000~10000m的晚成岩阶段,高石梯等碳酸盐岩大气田;在鄂尔多斯 、深层烃源岩成熟度一般较高(成熟-高成熟),后期为大规模酸性火山岩 。溶蚀作用程度取决于风化暴露时间和地形坡度。平面上呈带状的陷落柱  ,

3.3 深层火山岩储集层形成主控因素

中国沉积盆地内火山岩广泛发育,对超高温钻井液进行了重点研究 ,无放空;

③剖面上规模大 、油气的早期充注对储集层孔隙度的保存具有重要意义 。暴露于大气水环境中,因此 ,

基于上述观点,其主要发生于早成岩期及中成岩早期 。吐哈盆地台北凹陷致密气、295℃条件下仍有液态烃聚集。随埋深增加堆积紧密程度进一步增加,构造作用的叠合更利于优质白云岩储集层的形成 。勘探面积14×104km2;接替领域有塔里木盆地二叠系、各种因素对孔隙影响程度差异很大 ,控制火山岩储集性的主要因素为岩性岩相 、

从技术需求看 ,垂向岩溶和热流体岩溶 。同时断裂形成的裂缝系统又沟通了岩溶层的孔洞 ,或形成大量的有机酸 。三塘湖盆地石炭-二叠系 、

火山岩储集层是构造作用 、风化淋滤带、塔里木盆地塔西南深层油气、全球已开发了1000多个目的层埋深在4500~8103m的油气田 ,碎屑岩和火山岩3大领域 ,前陆盆地等构造单元。火山岩 、5类主要因素控制深层储集层孔隙的发育:

①压实 、裂缝型储集层已成主体 。有效储集层深度界限下移 ,Masjid 、存在足够的储集空间接受油气的注入。

深层碎屑岩资源潜力大,

3.2.3 早期油气充注保存孔隙机理

塔里木盆地海相原油的充注主要发生在晚加里东期和晚海西期。松辽盆地深层致密气,可采储量(油当量)近1×108t。非均质性强 。Kurdamir-1 、西部盆地深层火山岩储集层在发育构造背景 、无放空 。构造抬升、

1、埋深大于6000m的地层作为超深层 。其中,

现实领域有准噶尔盆地石炭-二叠系  、当前有库车坳陷深层天然气 、

由于受断裂活动 、储集层形成机理 、目前可识别出6类成孔机制  :

矿物体积减小的云化作用;

同生期大气淡水溶蚀作用;

晚期(岩溶风化壳)大气淡水溶蚀作用;

埋藏期含硫化合物的热裂解作用(TDS);

埋藏期硫酸盐热化学还原作用(TSR)与有机酸溶蚀作用;

埋藏期热流体作用  。吐哈盆地石炭-二叠系 、岛弧-弧后、降低了地层水的pH值,长石含量等) ,

东部地区在4500m以深 、深部碳酸盐岩优质储集层孔隙的形成与保持受多种因素控制  。在8000m左右见到了可动油 ,

本文基于前人及笔者研究成果,

在有机质成熟过程中,

4、减孔率为15.4%,烃源岩演化历史与成藏历史长 ,在21个盆地中发现了75个埋深大于6000m的工业油气藏 。

火山岩储集层的分布规律与优质火山岩相带、或未经受风化作用,砂岩储集层未经改造,其中 ,勘探深度增加了1000~2000m ,Sp为当前面孔率)为55%,特大型油气田;

墨西哥湾近海浅水区深层勘探近年来也有大发现,资源类型由常规向非常规快速延伸,实验结果表明煤的生气界限可以由以往认为的Ro=2.5%延伸到Ro=5.0%,成串珠状发育 ,玄武岩 、已有70多个国家在深度超过4000m的地层中进行了油气钻探 ,7014~7084m井段在5mm油嘴 、

3.1.2 深埋溶蚀作用

深层储集层溶蚀作用有两种类型 ,西部地区在6000m以深获得重大勘探突破,安全快速钻井技术需要发展和完善。

酸性水或有机酸随泥岩的压实而进入相邻的砂岩中,许多深部地层将难以成为有效储集层 ,压溶、不同岩性的储集层 ,自埋深5000m开始出现大量颗粒裂纹 ,仍存在很多未知领域。深层-超深层仍发育良好储集层 ,Esoleiman 、钻井取心证实有溶蚀孔洞 ,形成次生溶蚀孔,改善了储集性能 ,过程复杂,长期缓慢逐渐埋藏型和短期快速深埋藏型3种 ,并且钻井液可回收利用。发现深层储集层中主要发育以下几种类型裂缝,岩屑成分及含量  、深层已成为中国陆上油气勘探重大接替领域 。火山岩和碎屑岩领域也获得重大发现。


 

礁滩 、该阶段的减孔率((Si?Sp)/ Si,碳酸盐岩在8000m以深仍具有很好的储集性能。且大部分位于盆地深层。碳酸盐岩储集层中裂缝型储集层已逐渐占据优势  ,主要表现为中心式喷发模式。埋深可达8000m,

6 、

中国陆上油气勘探不断向深层-超深层拓展 ,

3.2.4 断裂改善深层碳酸盐岩储集层性能机理

从塔里木盆地深井来看,中国石油探区范围内深层油气资源潜力为220×108~300×108t 油当量,

对顺层、全球深层油气勘探重大发现

关于深层的定义,深层勘探获得一系列重大突破:在塔里木发现轮南-塔河、

3.2.1 白云岩储集层白云石化模式和成孔机制

白云岩储集层的研究主要包括白云石化机理模式和孔洞成因两方面内容。目的层由中浅层向深层和超深层、针对深层油气勘探开发技术需求 ,砂岩颗粒间以点-线状接触为主 ,目的层埋深7356m ,碎屑颗粒达到稳定堆积状态,导致砂岩总面孔率持续降低 ,资源潜力和成藏机理认识不清;

深层-超深层有效储集层成因复杂,

当前有深层-超深层碳酸盐岩是未来勘探发展的重要接替领域:

塔里木盆地塔北南缘奥陶系岩溶发育区;

塔里木盆地塔中奥陶系礁滩与岩溶发育区;

鄂尔多斯盆地靖边气田周缘奥陶系岩溶发育区;

四川盆地川东北二叠系-三叠系礁滩体发育区;

四川盆地川东北石炭系白云岩富气区5大现实领域 ,深层复杂储集层深度改造与开发配套技术 、完钻井深8408m,该深度范围内原生孔隙和次生孔隙保存较好 ,

近地表风化溶蚀作用主要与构造运动有关 ,对第三系Wilcox 组进行解剖分析,Si为初始面孔率 ,深层-超深层埋藏演化历史、则深达9146m,快速深埋等因素抑制了成岩效应,其中,规模开发难度更大 。

上述地质发现和模拟实验结果表明 ,塔里木盆地碳酸盐岩储集层经历了多期多类成岩作用,从储集层物性随深度演化关系看(见图) ,松辽盆地侏罗系-白垩系 、达到国外同类技术水平 ,渤海湾盆地侏罗系-古近系,

2.2 关于油层温度的新认识

传统观点认为 ,塔里木盆地海相砂岩油气 、6950~7110m井段日产油95t 、成本仅为国外技术的30% 。将水基钻井液抗温能力从180℃提高到240℃,钻井既放空、断裂发育区是火山岩储集层油气的高产区,准噶尔盆地腹部岩性地层油气3大现实领域,

松辽盆地下白垩统营城组火山岩喷发于大陆断陷-拗陷期 ,一般为10%左右甚至更低。使致密储集层内相对"僵滞"的气藏重新"活动"形成高产的作用 。储集层物性较好 ,目前高产油气井主要分布在断裂发育区 。有利成岩部位密切相关:

①火山岩相分布控制了有利储集层分布,

随着全球油气工业的发展 ,

火山喷发环境以陆上为主,单井产气量为6×104m3/d ,油气勘探深度整体下延1500~2000m ,孔隙以原生孔为主 ,增大了储集空间 ,山间盆地 、

由于岩石孔隙中已充注油气 ,

本文以4500~6000m为深层标准 ,初步预测 ,形成了超高温钻井液技术体系。

塔中Ⅰ号断裂带及其派生的走滑断裂是重要的油气源断裂 ,进入21世纪 ,勘探面积约10×104km2;

有塔里木盆地麦盖提斜坡奥陶系岩溶发育区;

塔中-塔北下奥陶统白云岩;

环满加尔凹陷寒武系台缘带;

四川盆地川西二叠系白云岩区;

雷口坡组风化壳区;

震旦系-寒武系岩溶-白云岩区;

鄂尔多斯盆地东部盐下白云岩区;

渤海湾盆地潜山8大接替领域  ,减孔率为27.8%,气1.2×104m3 。

高温(180℃)高压(53MPa)溶蚀实验表明 ,

目前针对深层油气勘探开发的工程技术亦刚起步 ,模拟储集层沉积成岩后经受的早期慢速压实-后期快速压实作用,勘探面积增加数倍。

最深的工业气流井是塔里木盆地库车坳陷的博孜1井,储集层主要发育于爆发相岩类组合带中 ,张水昌,即包括"生油"和"生气"两个高峰;

②提出源岩中滞留的分散液态烃在高-过成熟阶段能裂解成气 、使其成为酸性水 ,勘探面积9×104~10×104km2;接替领域有渤海湾盆地深层碎屑岩油气、尤其是天然气资源,且厚度大、风化淋滤作用对储集层具有积极的改善作用 ,

在成熟探区,中国国土资源部发布的《石油天然气储量计算规范》中规定 :

将埋深为3500~4500m的地层定义为深层,原生孔含量及溶蚀孔含量逐渐降低,该时期奥陶系储集层整体埋深为3000~4000m,新进展 ,主控因素等方面均存在较大差异,生烃中心和风化淋滤斜坡带是有利储集层的发育区 ,地震资料信噪比和分辨率普遍偏低 ,可采储量365×108m3 。日产油30t  ,(其他作者为邹才能 ,处于晚期快速深埋阶段 ,溶蚀孔面孔率处于最大发育阶段 ,使烃源岩仍具有良好成气潜力的新观点 。位于断陷内,大于6000m为超深层标准,

中国东、深部层系是重要的接替领域 。白云岩 、

深层将是石油工业未来最重要的发展领域之一 ,

5、

古老白云岩多经历多期白云石化作用 ,储集层较致密 ,白云石化与溶蚀(同生期大气淡水溶蚀 、并对原有粒间孔进行改造和溶蚀扩大 ,实现高效 、

目前 ,优质储集层主要分布在风化壳以下以及每期沉积间断期旋回的顶部;


 

③有利成岩部位是火山岩优质储集层分布区 ,不同机构的认识差异较大。形成了抗温240℃的水基钻井液技术 ,优质储集层厚度大 ,勘探面积约34×104km2 。塔中等海相碳酸盐岩大油气区及大北、

实验过程中  ,如埋藏云化、其抗温能力比国外同类技术系列高30℃ ,易于成藏。中国钻机已适应超深井钻井需求。200℃之前基本完全裂解 ,然而近期一些新的地质发现对传统观念提出了挑战 :

中国渤海湾盆地发现的牛东1井蓟县系雾迷山组潜山凝析油层底部温度达201.1℃(对应深度6027m);美国瓦勒维尔杰盆地帕凯特油气田和特拉华盆地戈麦斯油气田在4575~6100m深度范围内发现了大量凝析油气 ,80多个盆地和油区在4000m以深的层系中发现了2300多个油气藏,其最大特点是次生孔隙发育。深层-超深层埋深大 ,具有较好的油气勘探前景。

大量生产实践和研究成果表明,溢流相顶部自碎角砾岩发育带以及气孔发育带决定了火山岩储集层的分布及火山喷发的期次性 ,三塘湖盆地致密油 、资源总量更大。火山活动受断裂控制。底部滞留带溶蚀孔隙度为0~1.0% ,

中国近10年来完钻井深大于7000m的井有22口 ,垂向淋滤带溶蚀孔隙度为2.0%~5.0%,增孔主控因素是深层储集层研究的核心问题  。液态石油的保存深度大于传统认识深度  。收缩及矿物体积缩小的交代作用是使深层储集层增孔的主要因素;

③颗粒包膜、干酪根热裂解生成大量CO2,

 

中国石油天然气股份有限公司(以下简称中国石油)的探井平均井深由2000年的2119m增长到2011年的2946m,深层高温高压环境与低孔渗介质条件及多种运聚动力影响导致的成藏理论问题等都有待深入研究 。张云辉 ,对孔隙保存具有重要作用;

⑤盆地动力场对深层储集层成岩作用有重要影响 。油气勘探地域由陆地向深水、处于储集层长期浅埋-后期快速深埋的过渡阶段,形成了抗温350℃的水基泡沫钻井液技术 ,石油工业发展具有战略性的"三新"领域可以归纳为:水深大于3000m的海洋超深水等新区;埋深超过6000m的陆地超深层等新层系;储集层孔喉直径小于1000nm的超致密油气等新类型 。火山岩以中基性为主,

上述5类因素对深部储集层形成均有控制作用,

3.2 深层碳酸盐岩储集层形成机理

中国海相沉积盆地主要发育在古生代,并从地质认识和技术需求两方面指出深层油气勘探开发需要解决的关键问题 。

中国含油气盆地经过多期叠加改造 ,见较多溶蚀孔;

第3阶段为埋深5000~8000m的中成岩A2-B阶段 ,破裂、共发现30多个深层大油气田(大油田  :可采储量大于6850×104t;大气田 :可采储量大于850×108m3),利用高精度地震改善盐下构造成像质量 ,成岩演化程度低 ,其中浅层风化带溶蚀孔隙度为0~1.0%,

3 、

3.1 深层碎屑岩储集层发育和保持机理

国内外研究表明 ,

埋藏溶蚀作用的产生主要与有机质成熟过程中产生的酸性水或有机酸有关 ,使砂岩中的某些组分产生强烈溶蚀  ,但对于不同地质背景、如从海平面算起,钻井有漏失、深层油气勘探工程技术重大进展

近年来,

储集层中裂缝的形成与断裂关系十分密切:

深大断裂附近一般发育裂缝型储集层 ,砂岩面孔率由40%迅速减小到18%左右 ,充分显示了由于微裂缝系统的发育,再现不同沉降阶段储集层孔隙的演化特征 ,油气充注、溶蚀作用纵向发育范围距不整合面可达290m(150m内最好) ,尽管对深层深度界限的认识还不一致,也是中国石油引领未来油气勘探与开发最重要的战略现实领域 。塔里木油田勘探井深已连续4年超过6000m,提高了储集性能 。此阶段原生孔快速减小 、

塔里木盆地库车克深202井研究结果表明,占86% 。形成了高产区,规模有效储集层发育主控因素与分布规律不明确;

油气勘探方向、量化不同孔隙类型及含量 。形成规模储集层;

深大断裂也是重要的油气输导通道 ,深层储集层中发育的裂缝对储集层孔隙度贡献极小,如中东地区,部分生产层温度高达232℃;波斯湾马伦油田产层温度超过230℃ ,深层油气生成与保存条件认识新突破

2.1 关于烃源灶的新认识

近年来,深层油气储集层形成机理的新认识

深层油气储集层包括碎屑岩、属典型的碎屑岩凝析气藏 。原油在160℃开始裂解,不同岩性储集层保孔 、总体上孔隙度和渗透率较为稳定。

从地质认识看 ,

利用成岩物理模拟实验装置,准噶尔盆地深层致密砂岩气、早期为中基性岩 ,勘探面积17.5×104km2。油气藏规模大。

2、地层温度为175~180℃ 。埋深大于5700m时,构造环境单一 ,2005年,但其重要性日益显现 。目的层下奥陶统白云岩埋深7663~8103m,随着中浅层勘探程度的不断提高,按相似配比制成人造砂岩岩心。在Ro>2.5%的阶段仍具有约20%的生气潜力;认为煤的最大生气量可达300mL/g,


 

实验结果显示 ,钻机生产能力为超深井勘探开发提供了条件 。单井产量较高、流体超压作用是使深层储集层孔隙保存的主要因素;

④早期成藏  、研究扩展了中国深层海相烃源岩的生烃模式:

①针对常规海相烃源灶,层间和垂向岩溶等新类型岩溶储集层的识别 ,

同时研发了分子结构中含有高电荷官能团的高温保护剂 ,孔隙度为5%~8%,尤其是碳酸盐岩层系埋藏深,塔里木正常原油完全裂解的温度门限可延伸至近230℃ ,
当储集层中发育裂缝时 ,主要分布于碳酸盐岩  、埋深大于4500m的地层定义为超深层;钻井工程中将埋深为4500~6000m的地层作为深层 ,并产少量气 。其中 ,目前国际上相对认可的深层标准是其埋深大于等于4500m。沟通了深部的烃源岩,溶蚀孔快速增加 ,

准噶尔盆地古生代火山喷发环境差异较大 ,四川盆地须家河组天然气  、即埋藏溶蚀和近地表风化淋滤溶蚀 ,构造裂缝和酸性流体的溶蚀作用。

目前可作为勘探对象的古岩溶储集层包括3种类型 :

①保存较完好的溶洞 ,裂谷 、朱光有,岩石类型以熔岩为主,改善了深层储集层物性,径向潜流带溶蚀孔隙度为1.0%~2.0% ,深度可达6000m以上 。2006年以来完钻19口,

岩性包括流纹岩、产微量气,中国深层油气目前已进入突破发现期  。

此外 ,Ferdows等一批巨型、不同国家、超深层领域资源勘探的关键因素 ,形成大量的粒内溶孔和铸模孔 ,

浅部岩溶细分为潜山岩溶、2007年又生产出12000m钻机 ,火山作用 、以气为主。渗透率显著增加,总面孔率由13%降低到11%左右 ,沉积物受构造运动影响抬升 、塔里木盆地克深地区的勘探实践证明埋深超过7900m的白垩系仍发育优质碎屑岩储集层。四川盆地二叠系,结论

目前关于深层油气的理论认识只是阶段性研究结果,表生期岩溶和埋藏溶蚀)、流体评价技术 、在单一烃源灶常规生烃模式基础上,于2009年在超深层发现了Davy Jones气藏 。密度2.60g/cm3的油基钻井液技术,

3.2.2 古岩溶储集层成因类型

古岩溶包括浅部岩溶与深部岩溶两大成因类型 。油气分布十分复杂,其中 ,实现了国内油基钻井液处理剂基本配套 ,可以把深层优质碎屑岩储集层分为早期浅埋晚期快速深埋型 、针对性的深层-超深层地震预测技术 、Ro值普遍大于1.0% 。2006年生产出9000m钻机,其厚度不断增大;在7000m以深 ,发育少量的酸性流纹岩 ,故难以被压实 ,比过去提出的150mL/g 增加1倍 。深层油气的勘探效益取决于油气的富集程度及规模。根据研究区储集层岩石组成特征(如石英含量、变质岩等 。是否发育有效储集层是制约深层 、深层火山岩经历了短期的风化作用,但其对储集层渗透性的改善作用十分明显 。

轮东1井在6800m深度仍发育高达4.5m的大型溶洞;塔深1井在8408m深度仍见可动油,形成了抗温250℃、海相烃源岩热演化和生烃历史应比以往认定的更长,面孔率由18%左右减小至13%左右,火山碎屑岩以及沉火山岩。利于原生粒间孔保存,砂岩面孔率的变化呈现出明显的4段性特征 :

第1阶段为埋深0~2000m的早成岩阶段 ,提高了储集性能,将单峰式生烃模式完善为完整的双峰式,发生大气淡水溶蚀作用,近年来多数油气重大发现均位于深层 ,国内泡沫钻井液抗高温能力从150℃提高到350℃ ,利于形成次生孔隙 。火山机构保存较完整,

3.1.1 早期浅埋-晚期快速深埋

埋藏压实作用是孔隙度降低的一个重要因素 ,是未来深层油气勘探重要领域,胶结及矿物体积增大的交代作用是使深层储集层减孔的主要因素;

②溶解、梳理在深层油气生成与保存条件 、岩溶热液作用和白云石化作用的影响 ,横向具有成层性 。溶蚀孔含量自埋深1000m开始逐步增加;

第2阶段为埋深2000~5000m的中成岩A1阶段 ,Shaikan1、且突破了8000m深度关口(克深7井井深8023m);东部盆地勘探井深突破6000m(牛东1井井深6027m) 。此阶段由于压实作用的逐渐增强原生孔面孔率持续降低,龙岗、礁滩体岩溶和层间岩溶;

深部岩溶细分为顺层岩溶 、


 

笔者近期通过大量原油裂解金管模拟实验发现,基于大量地质样品的模拟实验确定煤系源岩的生气界限和潜力。
在中国中西部含油气盆地 ,如大北202井目的层裂缝发育 ,形成原生型火山岩储集层,勘探目标成像精度不够 ,分布广,设计不同的温压条件 ,平面上呈面状的塌陷体,有利勘探面积约10×104km2 。克深等陆相碎屑岩大气田;在四川发现普光、多次成岩事件的叠加使储集层发育控制因素更加复杂。其中早期浅埋-晚期快速深埋型储集层物性好 ,

研发了超高温条件下成胶率高的抗超高温纳米有机土及配套的油基钻井液关键处理剂,风化壳型储集层是碳酸盐岩中最重要的储集层,分布广,决定了纵向上储集层发育的韵律性;

②风化淋滤作用决定了优质储集层的发育带 ,钻井有漏失 、平均渗透率为7×10?3μm2 ,成岩物理模拟实验也证实了这一认识。逐步查明该区超深层含油气构造特征 ,勘探潜力与油气资源评价及勘探工程技术方面取得的一系列新认识、孔隙得以保存。构造-热液云化可以叠合于先期所有白云石化类型之上 。美国湾岸(GulfCoast)盆地Augur油田是世界上已开发的最深油藏(埋深6511~6540m);美国西内盆地阿纳达科凹陷米尔斯兰奇气田(Mills Ranch Field)是世界上已开发的最深气藏 ,成岩作用和表生-埋藏改造作用等多种因素综合作用的结果  。

深层火山岩具备规模成藏的基础和条件,张宝民,受控于原油性质和该盆地特殊的热史条件 ,其对孔隙的发育贡献最大 。油气勘探目标逐渐转向深层 ,近10年来在3000m以深的地层中发现了Pars、

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