高 磊

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營(yíng) 257015）

濟(jì)陽坳陷成熟探區(qū)探井失利地質(zhì)原因分析

高 磊

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營(yíng) 257015）

勝利油田經(jīng)過近40多年的勘探,按照國內(nèi)外勘探程度劃分的標(biāo)準(zhǔn),其主力探區(qū)濟(jì)陽坳陷目前已處于成熟勘探程度,全面進(jìn)入隱蔽油氣藏勘探階段,勘探難度越來越大。盡管濟(jì)陽坳陷探井成功率保持較高的水平,但仍有50%左右的探井落空或低效。根據(jù)“失利”探井定義,從生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、保等6種油氣成藏控制因素出發(fā),參考濟(jì)陽坳陷石油地質(zhì)特點(diǎn)和近幾年的勘探經(jīng)驗(yàn),主要從圈閉是否有效、儲(chǔ)層是否存在、輸導(dǎo)體系是否發(fā)育、油氣充滿程度等4個(gè)方面進(jìn)行失利探井地質(zhì)原因分析,建立起成熟探區(qū)探井失利地質(zhì)原因分析方法?？偨Y(jié)了濟(jì)陽坳陷“十五”以來主要增儲(chǔ)目標(biāo),即:砂礫巖體、濁積砂體、灘壩砂體、河道砂體等儲(chǔ)層類型的失利地質(zhì)原因。在明確上述目標(biāo)類型最主要勘探風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上,提出了勘探攻關(guān)重點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避建議。

濟(jì)陽坳陷;油氣勘探;失利地質(zhì)原因;儲(chǔ)層類型;風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避

勝利油田主力探區(qū)濟(jì)陽坳陷包括前第三系、古近系和新近系3套含油層系,是一個(gè)北斷南超的箕狀斷陷盆地,主要由陡坡帶、洼陷帶、緩坡帶和凸起等類型構(gòu)成,發(fā)育了砂礫巖體、濁積砂體、灘壩砂體、河道砂體等多種儲(chǔ)層類型,并且其構(gòu)造與儲(chǔ)層的有機(jī)組合形成了多種多樣的圈閉類型[1-7]。

經(jīng)過40余年的勘探,目前濟(jì)陽坳陷探井密度平均超過0.21口/km2,石油資源探明程度超過45.9%。按照國內(nèi)外勘探階段劃分的標(biāo)準(zhǔn),濟(jì)陽坳陷目前已總體進(jìn)入成熟勘探階段,為成熟探區(qū)。盡管濟(jì)陽坳陷探井成功率基本保持較高的水平,但仍有50%左右的探井落空或低效。這樣使得很大一部分勘探資金沉沒,進(jìn)而使得在當(dāng)前勘探投資保持相對(duì)穩(wěn)定的情況下,用于進(jìn)一步擴(kuò)大油氣發(fā)現(xiàn)的投資大大減少。

根據(jù)探井鉆探目的,結(jié)合濟(jì)陽坳陷的勘探實(shí)踐,滿足下列條件之一者即為由于地質(zhì)研究原因?qū)е碌奶骄笆Ю?(1）錄井或取心過程中的油氣顯示級(jí)別在油跡以下,僅少部分為油斑;(2）電測(cè)、氣測(cè)、地化解釋為含油水層、水層或干層;(3）沒有下油層套管(鉆探灘淺海目標(biāo)、潛山圈閉且無須下油層套管固井者除外,或下油層套管后試油未獲工業(yè)油氣流和試油工藝出現(xiàn)問題者除外）。需要說明的是,在設(shè)計(jì)目的層之外鉆遇油層或獲得工業(yè)油氣流而成功的井,仍為“失利“探井[8]。

1 “失利”探井地質(zhì)原因分析方法

根據(jù)“失利”探井定義,主要從生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、保等6種油氣成藏控制因素出發(fā),參考濟(jì)陽坳陷石油地質(zhì)特點(diǎn)和近幾年的勘探經(jīng)驗(yàn),主要從輸導(dǎo)體系是否發(fā)育、圈閉是否有效、儲(chǔ)層是否發(fā)育、油氣充滿程度等4個(gè)主要方面進(jìn)行失利地質(zhì)原因分析。

1.1 缺乏有效的輸導(dǎo)體系

有效的輸導(dǎo)體系包括有效的油氣運(yùn)移通道、充足的運(yùn)移動(dòng)力以及有利的運(yùn)移指向。盡管濟(jì)陽坳陷總體資源探明程度己經(jīng)接近50%,但是仍然沒有形成準(zhǔn)確識(shí)別油氣運(yùn)移通道的有效方法。因此,在遠(yuǎn)離生油中心的層系和區(qū)帶,由這一原因造成的失利探井的比例是最高的。油氣有效運(yùn)移通道一般是由單條或多條斷層、滲透性砂體、不整合面及構(gòu)造脊構(gòu)成的。圈—源距離越遠(yuǎn),通道組合越復(fù)雜,油氣運(yùn)移過程越復(fù)雜(如緩坡帶、潛山披覆構(gòu)造帶和復(fù)雜斷裂帶的圈閉）,有效通道就越難識(shí)別。

油氣運(yùn)移動(dòng)力主要是指油氣從源巖邊界向圈閉進(jìn)行二次運(yùn)移時(shí)的動(dòng)力,其影響因素主要有油源供給能力、油氣流體性質(zhì)以及運(yùn)移距離和方向。油源供給能力主要受烴源巖排烴規(guī)?？刂?排烴量越大,油氣供給越充足。油氣的黏度和密度越大,流動(dòng)能力越差,有效運(yùn)移動(dòng)力越低。隨著運(yùn)移距離的增大,流體不斷分散、逸失,能量不斷消耗而導(dǎo)致動(dòng)力下降。在運(yùn)移方向上,油氣最容易向上運(yùn)移,其次是側(cè)向運(yùn)移,而向下方運(yùn)移最難,因?yàn)橄蛳路竭\(yùn)移時(shí)一般須具備異常高壓。由于濟(jì)陽坳陷的油氣富集程度非常高,且生油洼陷在各凹陷中所占的面積較大,因而在各凹陷主體部位油氣運(yùn)移動(dòng)力對(duì)成藏的影響并不明顯,由此導(dǎo)致預(yù)探井失利的情況也較少。但在距離生油洼陷較遠(yuǎn)的凸起部位,由油氣運(yùn)移動(dòng)力不足導(dǎo)致探井失利的情況就增多了。例如,2007年完鉆的埕中5井,其鉆探目的是要揭示了解埕北凹陷西斜坡館陶組含油氣情況。分析表明,該圈閉儲(chǔ)蓋條件有利,是一個(gè)有效的圈閉,但在實(shí)際鉆探中,在目的層未見到顯示,導(dǎo)致該井失利。綜合研究表明,在凹陷上方部位以前鉆探的多口井(如埕中1、埕中2）都沒有見到油氣顯示,而在北邊面向生油洼陷的下方部位鉆到了油藏,如埕東6井;根據(jù)“網(wǎng)—毯”理論,從埕中5井區(qū)目的層儲(chǔ)層發(fā)育,即“毯”發(fā)育,但缺乏與生油層溝通的斷層,即“網(wǎng)”不發(fā)育,缺乏有效輸導(dǎo)體系而難以形成有效的油氣聚集(圖 1）。

油氣運(yùn)移指向主要受制于圈閉所處的宏觀和微觀構(gòu)造背景,圈—源距離越遠(yuǎn),這種制約特點(diǎn)表現(xiàn)越明顯。因而遠(yuǎn)離油源中心的圈閉主要是因?yàn)槿狈τ行л攲?dǎo)體系而失利。

1.2 圈閉的有效性

圈閉的有效性,主要由圈閉的封堵條件、構(gòu)造落實(shí)程度等共同決定,因此導(dǎo)致探井失利在圈閉方面的因素主要為側(cè)向(蓋層）不封堵、構(gòu)造不落實(shí)。由于目前濟(jì)陽坳陷大部地區(qū)已被三維覆蓋,且斷裂復(fù)雜區(qū)實(shí)施了高精度三維,能很好的識(shí)別圈閉,因此圈閉的有效性主要為側(cè)向(蓋層）不封堵失利地質(zhì)原因。

圖1 埕中1—埕東6井油藏剖面Fig.1 Reservoir profile from well Chengzhong 1 to Chengdong 6

濟(jì)陽坳陷內(nèi)的斷塊圈閉發(fā)育,決定了斷層在圈閉遮擋中的重要作用。當(dāng)前還不能對(duì)圈閉的側(cè)向封堵性作出準(zhǔn)確判斷,由于這一原因?qū)е骂A(yù)探井失利的比例較高,并且在各種構(gòu)造帶都常見。例如,2008年鉆探的大141井,該井位于大14東部斷塊,為一斷鼻構(gòu)造,主要受南部順向斷層控制,斷距達(dá)40 m,北部順向斷層切至沙三段烴源巖,成藏條件優(yōu)越。主探目的層為沙二段灘壩砂體,位于其西部的大14井在1 818.7～1 831.7 m處試油5 m/4層為含油水層。從過設(shè)計(jì)井剖面可以看出,砂巖的反射特征為中強(qiáng)到弱的斷續(xù)反射特征,砂體向南、向東高部位尖滅特征明顯,可以形成構(gòu)造巖性油氣藏。鉆探結(jié)果表明,大141沙二段目的層灘壩砂巖發(fā)育,物性較好,見熒光顯示,但測(cè)井解釋為水層。究其原因,主要是斷層兩側(cè)砂體連通,圈閉側(cè)向沒有形成封堵,導(dǎo)致油氣繼續(xù)向上運(yùn)移。因此,雖然具有良好的圈閉形態(tài),卻沒有成藏(圖2）。

圖2 大14—大113井油藏剖面Fig.2 Reservoir profile from well Da 14 to Da 113

1.3 儲(chǔ)層條件差

目前,由于目的層向深層發(fā)展、目標(biāo)越來越隱蔽,因此受地震分辨能力、地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜、勘探認(rèn)識(shí)程度低等因素的影響,導(dǎo)致對(duì)儲(chǔ)層橫向連續(xù)性及儲(chǔ)集性能的預(yù)測(cè)能力不足成為探井失利的主要原因之一。其可以分為兩種情況:一是砂體發(fā)育,但儲(chǔ)層物性差,這種情況多見于陡坡帶快速堆積的砂礫巖體;二是是儲(chǔ)集巖性(如砂巖、灰?guī)r等）不存在或者薄層,這種情況多見于洼陷帶中厚層泥巖所夾的薄層砂巖。例如,2008年完鉆的坨721井位于坨71古沖溝,溝內(nèi)物源豐富,油源充足,在沙三、沙四沉積時(shí)期發(fā)育多套砂礫巖體儲(chǔ)層,這些砂礫巖體埋藏于沙三、沙四段的湖相暗色泥巖中,與烴源巖直接接觸,成藏條件有利。經(jīng)過對(duì)坨719井北一套砂礫扇體的精細(xì)描述,在坨710、坨720井的相當(dāng)層位均鉆遇砂礫巖體儲(chǔ)層,并考慮由于構(gòu)造位置較低因而含油性較差的因素,在該扇體的高部位鉆探了坨721井。鉆探結(jié)果表明,目的層砂體變薄,僅見熒光顯示,測(cè)井解釋為干層。究其原因,主要是砂體向高部位尖滅,導(dǎo)致物性變差而失利(圖3）。

圖3 坨710—坨721井油藏剖面Fig.3 Reservoir profile from well Tuo 710 to Tuo 721

1.4 油氣充滿度低

圈閉雖己成藏,但由于油氣沒有充滿整個(gè)圈閉(如地層傾角導(dǎo)致含油面積較小的圈閉）,再加之油水邊界確定不準(zhǔn)確,致使探井落入油水界面之外而造成探井失利。例如,2007年完鉆的陳313井,構(gòu)造位置為陳家莊凸起北坡館陶組超覆帶,其鉆探目的是要向北擴(kuò)大陳316塊第三系含油氣范圍。分析表明,該圈閉儲(chǔ)蓋條件有利,處于油氣有效運(yùn)移通道上。鉆探結(jié)果表明,目的層砂體存在,儲(chǔ)蓋組合有利,見油斑、熒光顯示,但測(cè)井解釋油水同層。其原因是地層油藏含油條帶窄,鉆遇超覆砂體低部位,而導(dǎo)致失利(圖4）。

圖4 陳7—陳41井油藏剖面Fig.4 Reservoir profile from well Chen 7 to Chen 41

2 主要增儲(chǔ)領(lǐng)域“失利”地質(zhì)原因及規(guī)避建議

“十五”以來,濟(jì)陽坳陷年新增探明儲(chǔ)量主要由陡坡帶砂礫巖體、洼陷帶濁積砂體、緩坡帶灘壩砂體、淺層河道砂體等儲(chǔ)集類型組成,占90%以上;由此可見,總結(jié)上述儲(chǔ)集類型失利地質(zhì)原因,提出規(guī)避建議,有利于提高上述目標(biāo)的探井成功率。

表1 濟(jì)陽坳陷主要增儲(chǔ)領(lǐng)域“失利”探井分布特征Tab.1 The distribution of unsuccessful well in major stimulation area in Jiyang Depression

2.1 砂礫巖體

“砂礫巖體”主要是指發(fā)育在陡坡帶各類扇體的總稱,主要由沖積扇、近岸水下扇、扇三角洲等組成?！笆濉币詠磴@探砂礫巖體探井共167口,失利井76口,失利率45.5%,從失利地質(zhì)原因統(tǒng)計(jì)分析來看(表1）,因儲(chǔ)層條件差失利探井49口,占64.5%,因圈閉有效性失利探井17口,占22.4%,因輸導(dǎo)條件差失利探井6口,占7.9%,因油氣充滿度低失利探井4口,占5.3%。由此可見,“砂礫巖體”探井最主要的失利原因?yàn)閮?chǔ)層條件差,其次為圈閉封堵性差。這主要是因?yàn)樵诙钙聨?由于靠近生油深洼陷,油源條件較好;并且由于邊界大斷裂的長(zhǎng)期持續(xù)活動(dòng),物源充足、儲(chǔ)層條件較好。但由于多套扇體疊合連片及埋深較大,斷層上下儲(chǔ)層對(duì)接,從而導(dǎo)致有效儲(chǔ)層識(shí)別難度加大以及圈閉側(cè)向封堵條件差。

綜上所述,針對(duì)砂礫巖扇體勘探應(yīng)做好以下工作:一是加強(qiáng)儲(chǔ)層分布規(guī)律研究,對(duì)多期扇體分砂組進(jìn)行沉積相及微相研究;二是提高地震采集分辨率,應(yīng)用多種地球物理技術(shù)(包括地震屬性、疊前處理、地質(zhì)建模等）,提高砂礫巖扇體有效儲(chǔ)層的識(shí)別能力;三是對(duì)處于斷裂發(fā)育區(qū)的圈閉應(yīng)進(jìn)行斷層封堵性研究。

2.2 濁積砂體

濁積砂體發(fā)育在洼陷帶內(nèi),主要為巖性圈閉,“十五”以來鉆探濁積砂體探井共315口,失利井135口,失利率42.9%。從失利地質(zhì)原因統(tǒng)計(jì)分析來看(表1）,因儲(chǔ)層條件差失利探井70口,占51.9%,因充滿度低失利探井30口,占22.2%,因圈閉有效性失利探井25口,占18.5%;因輸導(dǎo)條件差而失利探井10口,點(diǎn)7.4%。由此可見,“濁積砂體”探井最主要的失利原因?yàn)閮?chǔ)層條件差,其次為充滿度低。這主要是因?yàn)樵谕菹輲?nèi),斷層不發(fā)育,且大部分目標(biāo)區(qū)自身就能生油,油源和保存條件較好;但由于埋藏較深,落實(shí)儲(chǔ)層的有無以及提高儲(chǔ)集性能評(píng)價(jià)的水平成為探井成功與否的關(guān)鍵,同時(shí)在常壓洼陷內(nèi),因充注動(dòng)力不足導(dǎo)致油氣可能無法充滿整個(gè)圈閉,因而充滿度低也成為除儲(chǔ)層原因之外的一個(gè)重要的失利地質(zhì)原因。

由此可見,濁積砂體圈閉勘探應(yīng)加強(qiáng)以下工作:一是強(qiáng)化物源條件和沉積古背景條件分析,二是綜合應(yīng)用地震屬性技術(shù)、反演技術(shù)等提高地震識(shí)別有效儲(chǔ)層的能力。

2.3 灘壩砂體

灘壩砂體主要是指發(fā)育洼陷緩坡帶上,淺湖環(huán)境中,厚度較薄?！笆濉币詠磴@探灘壩砂體探井共144口,失利井50口,失利率34.7%。從失利地質(zhì)原因統(tǒng)計(jì)分析來看(表1）,因儲(chǔ)層條件差失利探井27口,占54.0%,因圈閉有效性失利探井9口,占18.0%;因輸導(dǎo)條件差而失利探井8口,點(diǎn) 16.0%;因充滿度低失利探井 6口,占12.0%。由此可見,“灘壩砂體”探井最主要的失利原因?yàn)閮?chǔ)層條件差。這主要是因?yàn)闉紊皟?chǔ)層厚度較薄,現(xiàn)有的地震資料在識(shí)別灘壩砂體儲(chǔ)層存在較大的困難,從而導(dǎo)致落實(shí)灘壩砂儲(chǔ)層的有無成為探井成功與否的關(guān)鍵。

濟(jì)陽坳陷灘壩砂巖主要發(fā)育在沙四上亞段、沙二段沉積時(shí)期,沉積展布范圍廣,單層厚度小,針對(duì)灘壩砂巖特點(diǎn)及失利地質(zhì)原因分析,灘壩砂巖需加強(qiáng)以下勘探工作:一是強(qiáng)化地球物理儲(chǔ)層描述預(yù)測(cè)技術(shù)攻關(guān),二是東營(yíng)、車鎮(zhèn)凹陷區(qū)別對(duì)待,東營(yíng)凹陷常壓區(qū)不僅要預(yù)測(cè)砂體分布,更要預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的有效性;車鎮(zhèn)凹陷灘壩砂是它源型油氣成藏,不僅要預(yù)測(cè)砂體分布,還應(yīng)加強(qiáng)輸導(dǎo)體系有效性分析和灘壩砂含油高度評(píng)價(jià)。

2.4 河道砂體

河道砂體是指發(fā)育新近系(館陶組和明化鎮(zhèn)組）淺層的河道砂,“十五”以來鉆探河道砂體探井共249口,失利井 123口,失利率 49.4%。從失利地質(zhì)原因統(tǒng)計(jì)分析來看(表1）,因充滿度低失利探井48口,占39.0%;因輸導(dǎo)條件差而失利探井38口,點(diǎn)30.9%;因圈閉有效性失利探井31口,占25.2%;因儲(chǔ)層條件差失利探井6口,占4.9%。從上面分析可知,河道砂體最主要的失利地質(zhì)原因?yàn)橛蜌獬錆M度低,其次為輸導(dǎo)條件差和圈閉有效性。這是因?yàn)樾陆德癫剌^淺,沉積特征相對(duì)簡(jiǎn)單,利用現(xiàn)有的勘探技術(shù),基本上能對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行較精確的橫向預(yù)測(cè),能較準(zhǔn)確地把握儲(chǔ)層特點(diǎn),但是由于淺層河道砂體遠(yuǎn)離生油層系,對(duì)砂體的含油高度預(yù)測(cè)存在較大誤差,從而導(dǎo)致因充滿度低成為最主要的原因,同時(shí)淺層河道砂體十分發(fā)育,斷層側(cè)向封堵性判斷誤差較大,從而造成輸導(dǎo)條件差和圈閉有效性也成為影響河道砂體成藏的主要地質(zhì)原因。

因此,河道砂體為了更好的規(guī)避地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)加強(qiáng)以下幾方面工作:一是在灘海地區(qū)部署探井時(shí),建議進(jìn)行勘探目標(biāo)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià);二是由于新近系河道砂油藏,圈閉幅度小,遠(yuǎn)離油源,勘探部署過程中,在對(duì)成藏規(guī)律研究的同時(shí),強(qiáng)化油氣有效輸導(dǎo)體系研究,只有暢通的輸導(dǎo)才可能形成“小而肥”的油氣藏。

3 結(jié)論

(1）根據(jù)濟(jì)陽坳陷勘探實(shí)踐,成熟探區(qū)主要從圈閉是否有效、儲(chǔ)層是否存在、輸導(dǎo)體系是否發(fā)育、油氣充滿程度等4個(gè)方面進(jìn)行失利鉆井地質(zhì)原因分析。

(2）通過對(duì)“十五”以來濟(jì)陽坳陷主要增儲(chǔ)領(lǐng)域探井失利地質(zhì)原因的統(tǒng)計(jì)分析,認(rèn)為發(fā)育于古近系的“砂礫巖體”、“濁積砂體”、“灘壩砂體”最主要的失利地質(zhì)原因相同,均為儲(chǔ)層條件差,但存在一定的差異,而發(fā)育于新近系的“河道砂體”最主要的失利地質(zhì)原因?yàn)橛蜌獬錆M度低。

(3）針對(duì)濟(jì)陽坳陷“十五”以來主要增儲(chǔ)領(lǐng)域的探井失利地質(zhì)原因,應(yīng)強(qiáng)化相應(yīng)的研究工作,以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

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Prospect well unsuccessful geologic analysis of causes method in Jiyang Depression

Gao Lei
(Geologic Scientif ic Research Institute,SINOPEC Shengli Oilf ield Company,Dongying257015）

After nearly 40 years of exploratory development,Jiyang Depression entered into mature development stage and its exploration targets are subtle reservoirs now which brought great difficulty for exploration.Though the successful rate of exploratory wells in Jiyang Depression is high,but there are nearly 50%wells failed or with low efficiency.According to the definition of unsuccessful exploratory well,based on 6 controlling accumulation factors such as source rock,reservoir,cap rock,trap,transportation and seal,failed well analysis method was built in terms of effective trap,existing reservoir,developed transportation system,and oil and gas fullness.Sand conglomerate,turbidite,beach bar and channel sand formations were the stimulation targets in Jiyang Depression in the“10th five year”plan,but they were not successful.Principal exploration risks of above-mentioned formation types were identified and risk aversion were proposed in this paper.

Jiyang depression;oil and gas exploration;geologic reasons;reservoir types;risks aversion

TE132.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.008

1008-2336(2010）01-0008-06

2009-11-26;改回日期:2009-12-28

高磊(1975—）,女,工程師,1999年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東）石油地質(zhì)專業(yè),長(zhǎng)期從事油氣地質(zhì)綜合研究工作。E-mail:glei@slof.com。