准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组流体相态及油气藏类型.pdf
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1、第 36 卷 第 1 期2024 年 1 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.36 No.1Jan.2024王金铎等:准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组流体相态及油气藏类型收稿日期:2023-07-03;修回日期:2023-07-28;网络发表日期:2023-11-13基金项目:中国石化科技部项目“准噶尔盆地石炭二叠系潜力评价与目标优选”(编号:P21077-1)及“准噶尔盆地腹部下组合油气成藏条件与勘探方向”(编号:P22132)联合资助。第一作者:王金铎(1966),男,博士,教授级高级工程师,主要从事油气勘探部署与管理工作。地址:(257015)山东省东营市东营
2、区聊城路 2 号。Email:。通信作者:徐冰冰(1999),女,中国科学院大学在读硕士研究生,研究方向为油气相态与盆地模拟。Email:。文章编号:1673-8926(2024)01-0023-09DOI:10.12108/yxyqc.20240103引用:王金铎,曾治平,徐冰冰,等.准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组流体相态及油气藏类型 J.岩性油气藏,2024,36(1):23-31.Cite:WANG Jinduo,ZENG Zhiping,XU Bingbing,et al.Fluid phase and hydrocarbon reservoir types of Permian
3、Upper Urho Formation in Shawan Sag,Junggar Basin J.Lithologic Reservoirs,2024,36(1):23-31.准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组流体相态及油气藏类型王金铎1,曾治平1,徐冰冰2,3,李超2,刘德志1,范婕1,李松涛1,张增宝4(1.中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257015;2.中国科学院 地质与地球物理研究所,北京 100029;3.中国科学院大学,北京 100049;4.中国石化新疆新春石油开发有限责任公司,山东 东营 257000)摘要:准噶尔盆地腹部地区沙湾凹陷超深层蕴含丰富的油
4、气资源。根据烃源岩热演化模拟实验分析了沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组烃源岩生烃产物类型,结合地层流体高温高压物性实验数据,运用相图判别法和经验参数法对沙湾凹陷征10井地层流体相态进行深入研究。研究结果表明:沙湾凹陷征10井上乌尔禾组油气主要来自于下乌尔禾组泥质烃源岩,其有机质类型为1型,镜质体反射率(Ro)为1.05%1.46%,岩石热解峰温(Tmax)为 433446,处于成熟高成熟演化阶段,目前处于生轻质油阶段。上乌尔禾组地层流体成分表现为凝析气藏的流体组成,地层温度为 166.0,介于临界温度和临界凝析温度之间,地层压力为 155 MPa,远高于露点压力,地-露压差大,表明地层条件下流体呈凝析
5、气相特征,但地下油气相态与地表采出流体相态具有一定差异。相图判别法和经验参数法烃类流体相态分析结果均显示,征 10 井上乌尔禾组气藏为含大油环的凝析气藏。沙湾凹陷上乌尔禾组具有优越的成藏条件,紧邻下乌尔禾组烃源岩,油气近源垂向输导,向局部隆起区运聚,巨厚的三叠系及上乌尔禾组中上部区域盖层起到重要的封盖作用,最终在局部隆起区形成岩性-构造凝析气藏。关键词:油气相态;超深层;凝析气藏;近源成藏;上乌尔禾组;征 10 井;二叠系;沙湾凹陷;准噶尔盆地中图分类号:TE122.1;P618.13文献标志码:AFluid phase and hydrocarbon reservoir types of P
6、ermian Upper UrhoFormation in Shawan Sag,Junggar BasinWANG Jinduo1,ZENG Zhiping1,XU Bingbing2,3,LI Chao2,LIU Dezhi1,FAN Jie1,LI Songtao1,ZHANG Zengbao4(1.Research Institute of Exploration and Development,Shengli Oilfield Company,Sinopec,Dongying 257015,Shandong,China;2.Institute of Geology and Geoph
7、ysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China;3.University of ChineseAcademy of Sciences,Beijing 100049,China;4.Xinjiang Xinchun Petroleum Development Co.,Ltd.,Sinopec,Dongying 257000,Shandong,China)Abstract:There are abundant oil and gas resources in the super-deep strata of Shawan Sag in
8、the hinterland of24岩性油气藏第 36 卷第 1 期Junggar Basin.Thermal evolution simulation of source rocks was carried out to analyze the types of hydrocarbongeneration products of source rocks of Permian Upper Urho Formation in Shawan Sag.Based on the experimental data of the high-temperature and high-pressure
9、physical properties of the formation fluid,the formation fluidphase of well Zheng10 in Shawan Sag was studied by using phase diagram discrimination method and empiricalparameter method.The results show that:(1)The oil and gas of Upper Urho Formation of well Zheng 10 in Shawan Sag mainly came from th
10、e argillaceous source rocks of Lower Urho Formation,with an organic matter typeof 1,a vitrinite reflectance(Ro)of 1.05%to 1.46%,and a rock pyrolysis peak temperature(Tmax)of 433 to446.It is in the mature to high mature evolution stage and currently in the stage of light oil generation.(2)Thefluid co
11、mposition of the Upper Urho Formation is conforming to the fluid composition of condensate gas reservoir,with a formation temperature of 166.0,which is between the critical temperature and the critical condensate temperature.The formation pressure is 155 MPa,much higher than the dew-point pressure,w
12、ith a large surface and dew-point pressure difference,indicating that the fluid exhibits condensate gas phase characteristics underformation conditions,but there are certain differences between the underground oil and gas phase state and thesurface produced fluid phase state.Both the phase diagram d
13、iscrimination method and the empirical parametermethod show that the gas reservoirs of Upper Urho Formation in well Zheng 10 are condensate gas reservoirswith a large oil-ring.(3)The Upper Urho Formation in Shawan Sag has superior hydrocarbon accumulation conditions,adjacent to the source rocks of L
14、ower Urho Formation.Oil and gas are transported vertically near thesource,migrating and accumulating towards local uplift areas.The thick Triassic and regional cap rocks of theupper part of Upper Urho Formation play an important sealing role,ultimately forming lithologic-structural condensate gas re
15、servoirs in local uplift areas.Key words:hydrocarbon phase;ultra-deep layer;condensate gas reservoirs;near-source accumulation;UpperUrho Formation;well Zheng 10;Permian;Shawan Sag;Junggar Basin0引言地下烃类相态特征对于油气藏勘探和开发具有重要意义,特别是对开发初期判断油气藏类型、计算储量及选择开发方式尤为重要1-2。不同相态烃类的密度、黏度、界面张力等物理性质存在差异,导致油气运聚所需动力和储集层物性条
16、件具有显著的差异,这对认识油气成藏机理至关重要3-4。深层超深层高温高压、多套烃源岩、多期生烃等特殊地质条件使油气相态复杂化,造成深层超深层普遍存在多相共存的特征5-7。因此,查明地下油气赋存相态及分布规律是深层超深层油气勘探与开发的研究热点。烃类相态主要受控于组分组成、温度及压力等因素。其中,组分是油气的物质基础,对相态起决定性作用,而温度与压力是油气相态的重要控制条件8。盆地深层、超深层热演化历史复杂,深层烃类的演化顺序为液态石油-凝析油-湿气-干气9。地温梯度较低的盆地,相同深度有机质热演化程度越低,生油窗的深度范围越大,在深层超深层高温环境下仍然可以存在油藏及凝析气藏10。液态烃、可溶
17、有机质的热裂解也是形成深层超深层轻质油藏和凝析气藏的重要途径9。凝析气藏是介于油藏与气藏之间具有特殊性质的天然气藏,其形成需要特定的流体组分及温压条件,在地下以气态形式赋存,且在开采至地面过程中随着温度和压力的降低会形成凝析油。凝析油气是深层、深水、非常规勘探领域的主力优质资源,产量约占全球原油产量的15%11。国内四川盆地、塔里木盆地、渤海湾盆地和准噶尔盆地凝析油气资源潜力巨大,且已实现了商业开发12-14。准噶尔盆地是我国西部重要的大型含油气盆地,近年来相继在深层超深层油气勘探取得新发现,多口井钻遇油气层,展现出广阔的油气勘探前景15-17。勘探实践证实,深层超深层油气相态分布复杂,凝析气
18、、轻质油、干气等多种相态油气藏共存14,18。目前,研究人员对玛湖凹陷及周缘、盆1井西凹陷以及沙湾凹陷周缘深层油气相态开展了研究14,19。然而盆地腹部沙湾凹陷超深层油气相态类型及分布规律认识不清,不仅制约了油气藏资源评价,而且影响了勘探开发方案的制定,阻碍了腹部地区超深层油气勘探的进一步突破。征10井是中国石化胜利油田分公司在准噶尔盆地腹部完钻的第一口井深超过 7 000 m的超深层钻井,在三叠系钻遇油流,二叠系钻遇气藏,表现出复杂的流体相态分布特征。对征 10 井超深层烃类相态开展研究,为准噶尔盆地腹部地区超深层油气相态分布规律及控制因素的探索提供了良好的机遇。根据烃源岩热演化,结合脱气实
19、验、恒质膨胀实验、定容衰竭实验,对准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组地层流体性质进行分析,在此基础上利用压力-体王金铎等:准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系上乌尔禾组流体相态及油气藏类型2024 年25积-温度(PVT)相图法及经验参数法对流体相态进行判识,进一步讨论油气藏类型及油气分布模式,以期为该区下一步勘探部署提供理论依据。1地质概况沙湾凹陷是准噶尔盆地主要的富烃凹陷之一20,位于盆地中央坳陷西北部(图 1a)。沙湾凹陷具备有利的生油条件,纵向上在多个层系均有油气发现,拥有多期油气成藏的特点21。凹陷西斜坡具备有利的运移和封闭条件,处于油气成藏的有利构造位置,且已经取得了勘探突破22。尽管沙湾凹陷
20、深凹带油气生成条件优越,但是由于埋深较大,二叠系埋深大于 6 000 m,地震资料和钻井钻遇较少,因此对凹陷中心深层超深层油气地质研究较为薄弱。征10井是准噶尔盆地腹部地区第一口超深层钻井,位于沙湾凹陷深凹部位(图 1a),完钻层位为下乌尔禾组,井底深度为 7 802 m。征10 井钻遇地层齐全,从第四系到二叠系下乌尔禾组均有发育(图 1b)。在上二叠统上乌尔禾组(P3w)、下三叠统百口泉组(T1b)、中三叠统克拉玛依组(T3b)和下侏罗统三工河组(J1s)等均见到油气显示。其中,上乌尔禾组和百口泉组是勘探的主要目的层位,储层孔隙度为 5.46%8.24%,渗透率为 0.260.95 mD。克
21、拉玛依组常规试油结果为油层,而上乌尔禾组油气同出,显示了油气相态的复杂性。试油过程中利用钻杆测试(DST)获得上乌尔禾组 7 655 m 处地层压力为155 MPa,压力系数为 2.01,地层温度为166,显示出高温高压的特征。上乌尔禾组地面原油密度约为 0.803 g/cm3,原油黏度为2.870 mPa s,天然气相对密度为 0.648,气油比为1 351 m3/m3,油藏类型初步判断为临界油藏-凝析气藏,带有油环。地下流体成分、流体相态以及油气水分布等仍需利用实际地质资料进一步分析。图 1准噶尔盆地沙湾凹陷构造位置(a)和二叠系岩性地层综合柱状图(b)Fig.1Structural lo
22、cation(a)and stratigraphic column of Permian(b)in Shawan Sag,Junggar Basin2烃源岩热演化与生烃阶段不同热演化阶段烃源岩生成的烃类组分不同,进而影响油气的相态。生烃产物相态受烃源岩类型、热演化程度及地层温压条件的控制10。随着热演化程度增大,腐泥型有机质依次生成生物气、未成熟油、低成熟油、正常油、轻质油(挥发性油)、凝析油气、湿气及干气等,原油进入储层后也可继续发地层三叠系二叠系石炭系上统中统下统上统中统下统白碱滩组克拉玛依组百口泉组上乌尔禾组下乌尔禾组夏子街组风城组佳木河组岩性生储盖凸起凹陷灰色英安岩研究区井位灰色安山质
23、角砾岩灰色凝灰质角砾岩绿色安山岩褐灰色安山岩灰色粗砂岩灰色砂砾岩褐灰色砂砾岩灰色含砾粉砂岩灰色粉砂岩褐灰色泥质粉砂岩灰色泥质粉砂岩褐色泥质粉砂岩灰色泥岩褐色泥岩沙探 1沙探 2沙 1庄 2征 10莫深 1盆 1 井西凹陷灰色安山岩(b)(a)26岩性油气藏第 36 卷第 1 期生热演化,最终热裂解为干气9(图 2a)。通常来讲,Ro值每增加 0.3%,就会导致油气类型的明显变化9。图 2烃源岩热演化阶段及生烃产物类型Fig.2Thermal evolution stage of source rocks andtypes of hydrocarbon generation products准噶
24、尔盆地沙湾凹陷征10 井上乌尔禾组油气主要来自于下乌尔禾组泥质烃源岩,有机质类型为1型23。下乌尔禾组埋深为7 668.607 802.00 m,钻遇地层厚度为 133.40 m,目前尚未钻穿烃源岩层。征 10 井下乌尔禾组烃源岩镜质体反射率(Ro)为1.05%1.46%,岩石热解峰温(Tmax)为 433446,处于成熟高成熟演化阶段。通过单井分层数据以及以往获得的古热流、古水深研究结果24,建立单井地质模型,开展埋藏史和热史模拟,利用地层温度和镜质体反射率约束模拟结果。烃源岩热演化史模拟结果(图 2b)表明,研究区下乌尔禾组烃源岩于晚三叠世末期(201.3 Ma)开始进入生烃门限,成熟度达
25、到 0.5%;早侏罗世末期(170.0 Ma)有机质生烃演化进入生油阶段,成熟度为 0.7%1.3%;渐新世末期(25.0 Ma)成熟度大于 1.3%,有机质热演化进入高成熟阶段,现今烃源岩成熟度约 1.5%,与实测 Ro一致。热演化程度指示征10 井下乌尔禾组烃源岩目前处于生轻质油阶段,据此判断征10 井油藏为轻质油藏(图 2b)。然而,烃源岩生烃演化反映的油气相态与实际储层中产出的凝析气并不一致,这是因为地下油气相态不仅受流体组分的控制,温度和压力条件对于油气相态的影响也不容忽视25-26。3地层流体高温高压物性分析开展地层流体高温高压物性分析(PVT测试)是确定流体组分及流体性质最直接和
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