引用本文
Tian Yu,Zhang Xingyang,Zhu Guowei,et al.Controlling effects of paleogeomorphology on intraplatform shoal reservoirs distribution and gas reservoirs characteristics:Taking intraplatform shoal gasfields of the Amu Darya Basin as examples[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(2):320-329.[田雨,张兴阳,朱国维,等.古地貌对台内滩储层分布及气藏特征的控制作用——以阿姆河盆地台内滩气田为例[J].天然气地球科学,2016,27(2):320-329.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.02.0320
古地貌对台内滩储层分布及气藏特征的控制作用
关键词: 阿姆河盆地 古地貌 台内滩 储层分布 气藏特征 控制作用
中图分类号:TE122.3 文献标志码:A 文章编号:1672-1926(2016)02-0320-10
Controlling effects of paleogeomorphology on intraplatform shoalreservoirs distribution and gas reservoirs characteristics: Taking intraplatform shoal gasfields of the Amu Darya Basin as examples
Key words: Amu Darya Basin; Paleogeomorphology; Intraplatform shoal; Reservoirs distribution; Gas reservoir characteristics; Controlling effect;
引言
近年来,在特提斯构造域油气富集带中的四川盆地、塔里木盆地及阿姆河盆地,台内滩油气田勘探取得了重要进展。四川盆地川中高石1井于2011年在震旦系—寒武系颗粒滩白云岩储层获日产百万立方米高产气流,发现了震旦系、寒武系特大型台内滩气田,储量规模超万亿立方米[1];塔里木盆地塔中地区奥陶系鹰山组台内滩叠加后期岩溶作用,形成优质孔洞型、缝洞型储层,油气资源丰富,仅塔中北斜坡鹰山组台内滩探明石油地质储量就高达3.81×108t(油当量)[2];阿姆河盆地右岸地区中上侏罗统近年来发现证实了多个盐下台内滩气田,发育优质孔洞型储层,天然气资源丰富,目前年产气量超过50×108m3,成为中国—中亚天然气管线的重要气源[3]。 上述油气田的发现,展示了特提斯构造域油气富集带中台内滩良好的勘探前景。 目前国内外关于台内滩的研究主要集中在岩相类型及组合特征[4-9]、滩体发育特征及分布规律[10-13]、储集空间类型、物性特征及成岩作用[14-19]、地震响应特征及储层预测[20,21]、成藏组合特征[22,23]等方面。古地貌是控制一个盆地沉积相发育与分布的一个主要因素,同时在一定程度上控制着后期油气藏的储盖组合,因此开展古地貌恢复工作及探讨古地貌与沉积相、油气藏之间的关系对于油气勘探具有重要的指导意义[24]。国外学者通过露头建模分析了古地貌对台内滩分布及储层质量的控制作用[14-25],针对四川盆地、塔里木盆地及阿姆河盆地新发现的台内滩油气田,从古地貌角度综合分析台内滩形成分布、发育规模及气藏特征的研究目前还鲜有报道。 本文以阿姆河盆地右岸地区中上侏罗统盐下碳酸盐岩为例,在基底古隆起及其次级地貌单元恢复的基础上,结合海平面变化特征,重点分析隐伏基底隆起形成的沉积古地貌差异对台内滩空间分布规律、储层发育质量与储集体规模的控制作用,以及对气藏气水系统、产能特征及规模性气田形成的重要影响,希望能够为台内滩油气田的高效勘探开发提供指导。
1 地质背景
阿姆河盆地是在古生界变质结晶基底和海西期褶皱基底之上发育起来的中新生代大型沉积盆地,经历了二叠纪—三叠纪裂陷期、侏罗纪—古近纪裂后热沉降期和新近纪—第四纪抬升改造期等3个阶段。基底由古生界火山岩和变质岩组成,其上为二叠系—三叠系陆源碎屑岩构成的过渡层。中新生代沉积地层以上侏罗统基末利阶盐膏岩为界,分为盐上白垩系及盐下侏罗系2套成藏组合。 阿姆河右岸地区主要发育盐下侏罗系成藏组合,其以中下侏罗统巴柔—巴通阶海陆交互相含煤碎屑岩为主力烃源岩,中上侏罗统卡洛夫—牛津阶海相碳酸盐岩为主要储集层,上侏罗统基末利—提塘阶巨厚的盐膏岩为盖层,厚度可达1 400m以上(图1)。中上侏罗统卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩厚度为250~400m,西北部自下而上分为8个岩性段,卡洛夫阶的XVI、XVa2、Z、XVa1与牛津阶的XVhp、XVm、XVp、XVac分别构成一个三级层序,均发育海侵体系域、早期高位域及晚期高位域[3]。
图1 阿姆河右岸地区西北部卡洛夫—牛津阶沉积相与地层综合柱状图
Fig.1 Sedimentary facies and stratigraphic column of Callovian-Oxfordian in the northwestern Amu Darya Right Bank area
2 古地貌特征及恢复
通过对地震剖面层拉平(以卡洛夫阶底面T16为拉平基准面)以及现今地震剖面研究发现区内存在2个大的基底古隆起,分别为查尔朱隆起和坚基兹库尔隆起(图2)。古隆起顶部盐下地层(T14层以下)总厚度、二叠系—三叠系(T20—T18)厚度明显小 于隆起两侧地层,其中Gad地区盐下地层总厚度最小、二叠系—三叠系厚度为0(沉积0),表明查尔朱基底古隆起的地貌更高。这种地层厚度差异在中下 侏罗统(T18—T16)和中上侏罗统卡洛夫—牛津阶(T16—T14)变小,特别在坚基兹库尔隆起之上差异更小,表明坚基兹库尔隆起处侏罗世的填平补齐作用更强。在填平补齐作用下基底古隆起逐渐向隐伏隆起演化,虽然大型的隆起地貌特征变得越来越不 明显,但基底古隆起造成的沉积地貌差异一直延续
图2 古隆起地震反射特征(剖面位置见图1中A—A’)
Fig.2 Seismic reflection characteristics of paleo uplifts
图3 阿姆河右岸地区西北部T20—T16厚度与基底古隆起分布(暖色代表地层厚度大,冷色代表地层厚度小)
Fig.3 Strata thickness of T20-T16 and basement paleo uplifts distribution in the northwestern Amu Darya Right Bank area
3 古地貌对台内滩储集体展布的控制作用
3.1 古地貌对台内滩的控制作用
隐伏基底隆起形成的台内沉积古地貌差异对台内滩的平面展布有重要控制作用。卡洛夫—牛津阶联井沉积相分析表明,研究区总体经历了开阔台地、局限台地至蒸发台地的演变过程(图5)。隐伏隆起形成的沉积古地貌差异对沉积相展布有重要的控制作用,Gad-X井所处的查尔朱隆起区优势相为局限台地,Sam-X井所处的坚基兹库尔隆起区优势相为开阔台地相,反映了二者沉积地貌的差异性。从钻井揭示的台内滩发育程度来看,两大基底古隆起区高部位台内滩更发育。查尔朱隆起高部位的Gad-X井台内滩总厚度为150m,坚基兹库尔隆起高部位的Sam-X井台内滩厚度为180m,二者之间洼地内NFar-X井及WKish-X井台内滩厚度分别为50m和60m。在研究区中晚侏罗世绝对海平面上升、相对海平面下降的背景下,碳酸盐岩沉积的主体时期古地貌高部位水体浅、能量强、适合浅水生物生长,易发育台内滩,滩体总厚度大,平面展布范围广,如Gad和Sam等地区。地貌洼地内部水体较深,长期处于浪基面以下的低能环境,沉积物以细粒的泥晶灰岩、泥质灰岩为主,台内滩发育程度较差,单层厚度薄,总厚度小,横向展布范围局限,如NFar和WKish等地区(图1,图5)。
图4 阿姆河右岸地区西北部T16—T14厚度与次级地貌单元分布(暖色代表地层厚度大,冷色代表地层厚度小)
Fig.4 Strata thickness of T16-T14 and secondary geomorphic units distribution in the northwestern Amu Darya Right Bank area
图5 阿姆河右岸地区西北部卡洛夫—牛津阶联井层序沉积相对比(剖面位置见图1)
Fig.5 Sequence stratigraphy and sedimentary facies correlation of Callovian-Oxfordian in the northwestern Amu Darya Right Bank area
3.2 古地貌对内滩储层的控制作用
研究区卡洛夫—牛津阶储层较发育,以台地内部颗粒滩灰岩为主,包括泥晶颗粒灰岩[图6(a)]和亮晶颗粒灰岩[图6(b)—图6(e)]。颗粒类型多样,主要为生物碎屑[图6(a)—图6(c),图6(g)—图6(h)]、内碎屑[图6(a),图6(c)—图6(d)]、鲕粒[图6(f)],次为球粒、藻粒和核形石等,生物碎屑主要为有孔虫、 腹足、腕足、棘屑、双壳及介壳等。颗粒灰岩主要储集空间为剩余原生粒间孔[图6(a),图6(c)—图6(e)]和次生的粒间、粒内溶孔[图6(a)—图6(d),图(g)—图6(h)],局部地区发育铸模孔[图6(b),图6(f)]和小的溶蚀孔洞[图6(h)]等。研究区经历了同生期暴露的淡水溶蚀和成岩中晚期的埋藏溶蚀作用[3],储层类型主要为孔隙及孔洞型台内滩储层。
图6 阿姆河右岸西北部地区卡洛夫—牛津阶常见的储层岩性与孔隙类型[(a)—(e)据Sam-X井]
Fig.6 Common rock and pore types of Callovian-Oxfordian reservoirs in the northwestern Amu Darya Right Bank area
3.3 台内滩发育模式
在古地貌对台内滩发育特征及展布规律控制作用的研究基础上,对台内滩的发育模式进行了总结(图8)。在基底古隆起发育的古地貌高部位滩体单层厚度大,垂向上多期叠置,横向展布范围广,形成大规模的叠合台内滩;在古地貌低洼部位滩体单层厚度薄,总厚度小,台内滩规模有限。另外沉积古地貌高部位台内滩储层垂向连通性较好,内部石膏隔夹层相对不发育;沉积古地貌低洼部位台内滩储层纵向连通性差,内部发育多套石膏隔夹层。
图7 Sam地区卡洛夫—牛津阶随机模拟反演剖面(位置见图1中B—B’)
Fig.7 Stochastic simulation and inversion profile of Callovian-Oxfordian in Sam 3D area
图8 阿姆河右岸地区西北部洛夫—牛津阶台内滩发育模式
Fig.8 Intra platform shoal development pattern of Callovian-Oxfordian in the northwestern Amu Darya Right Bank area
4 古地貌对气藏的控制作用
在研究区卡洛夫—牛津期碳酸盐岩内部,主要发育牛津期早期海侵形成的低能泥质灰岩与灰质泥岩,以及牛津末期蒸发台地相石膏等2类隔夹层。隐伏基底隆起形成的台内沉积古地貌差异对隔夹层的厚度及质量有重要的影响。古地貌高部位蒸发盐坪相石膏层较薄、呈透镜状分布、横向连续性差,总体封隔质量差;古地貌低部位蒸发潟湖相石膏层相对厚、横向连续,封隔质量好。这种沉积古地貌差异形成的隔夹层封隔质量的差异性,对台内滩气藏气水系统具有重要影响。 如查尔朱隆起上的Gad-X井处于地貌高地上,仅在XVac层顶部发育一层5m厚的石膏。XVac和XVm分层测试结果显示2套气层具有相似的流体组分和地层压力,如H2S含量都为0.5%左右,地层压力为23.5MPa,分析认为以上2层气藏具有统一的气水系统。另外由于Gad地区处于研究区沉积古地貌最高部位,气层发育层位可向下延伸至XVa1层,为泥质灰岩与灰质泥岩直接覆盖,与上部气层分隔,测试结果显示该层流体性质和地层压力与上部2层存在一定差异,如H2S含量仅为0.2%,地层压力为22.5MPa,认为该套气层具有独立的气水系统。坚基兹库尔隆起高部位的Sam-X井XVac层发育2层石膏,位于台内滩气层之上,滩体内部无石膏发育,纵向连通性好。测试资料显示XVac、XVm、XVp、XVm+XVp各层具有相似的流体组分和统一的地层压力,如地层压力均为23MPa左右,各井测试气水界面大致相同,因此认为Sam气田具有统一的气水系统。地貌低洼部位如NFar-X井和WKish-X井分别沉积了21m/5层及34m/4层的石膏,封隔性较好,同时测试资料也证实了被石膏层分隔的各测试层之间地层压力和流体性质间的明显差异,表明发育多套气水系统(图9)。 基底古隆起之上的地貌高地发育大规模的叠合台内滩储集体,储层原始物性条件较好,单井产量高,如Gad地区和Sam地区单井测试日产气可达 100×104m3以上。而低洼地区台内滩储层规模较小,物性条件相对较差,单井产量较低,如NFar-X井和WKish-X井测试产气量每天仅为十几万立方米。 总体上,隐伏隆起形成的台内沉积古地貌差异对台内滩气藏特征具有明显的控制作用。基底古隆起发育的地貌高地上气水系统相对单一,单井产量高;低洼区气水系统复杂,单井产量低。
图9 阿姆河右岸地区西北部洛夫—牛津阶台内滩气藏模式
Fig.9 Intra platform shoal gas reservoir pattern of Callovian-Oxfordianin the northwestern Amu Darya Right Bank area
5 结论
(1)通过对阿姆河右岸地区西北部古地貌进行恢复,明确了不同级别地貌单元平面展布特征,研究区内发育查尔朱和坚基兹库尔2个大型基底古隆起,古隆起上分布次级隆起、洼地和斜坡等次级地貌单元。 (2)隐伏基底隆起形成的沉积古地貌差异对台内滩储层的发育具有明显的控制作用。基底古隆起发育的地貌高部位台内滩单层厚度大,垂向多期叠置,横向展布范围广,储层物性条件好,形成大规模的叠合台内滩储集体;地貌洼地台内滩单层厚度薄,总厚度小,滩体规模较小,物性条件相对较差,台内滩储层规模有限。 (3)隐伏隆起形成的台内沉积古地貌差异对台内滩气藏气水系统、产能特征及气田规模也有重要的影响。基底古隆起发育的地貌高部位台内滩储层垂向连通性较好,内部隔夹层相对不发育,气水系统相对简单,单井产量高;地貌洼地台内滩储层纵向连通性差,内部发育多套隔夹层,气水系统复杂,单井产量较低。继承性隆起上的地貌高地易形成大型叠合台内滩气田。
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