周新源,楊海軍,胡劍風(fēng),朱永峰
勘探實(shí)例
中國(guó)海相油氣田勘探實(shí)例之十三塔里木盆地東河塘海相砂巖油田勘探與發(fā)現(xiàn)
周新源,楊海軍,胡劍風(fēng),朱永峰
(中國(guó)石油塔里木油田分公司)
周新源
東河塘油田位于新疆庫(kù)車縣,構(gòu)造上隸屬于塔里木盆地塔北隆起輪臺(tái)凸起東河塘斷裂構(gòu)造帶,是我國(guó)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)高產(chǎn)高豐度海相砂巖油田,它的發(fā)現(xiàn)是中國(guó)海相砂巖油氣勘探理論和實(shí)踐的一次重大突破。油田發(fā)現(xiàn)于1990年7月,至1994年探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量3 323.13×104t,天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量15.5×108m3,至2009年底累計(jì)產(chǎn)原油
塔里木盆地;東河塘油田;石炭系;東河砂巖;海相地層;砂巖油藏;油氣藏特征;勘探啟示
周新源1963年生,教授級(jí)高級(jí)工程師,現(xiàn)任中國(guó)石油塔里木油田公司總經(jīng)理。長(zhǎng)期從事塔里木盆地油氣勘探、研究與生產(chǎn)管理工作。通訊地址:841000新疆庫(kù)爾勒塔里木油田分公司
東河塘油田是塔里木盆地的乃至國(guó)內(nèi)的第一個(gè)高產(chǎn)高豐度海相砂巖油田。它的發(fā)現(xiàn),是中國(guó)海相砂巖油氣勘探理論和實(shí)踐的一次重大突破,拉開(kāi)了塔里木盆地海相砂巖,特別是東河砂巖油氣勘探的序幕,對(duì)塔里木油田油氣勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)的發(fā)展具有十分重大的意義。
東河塘油田位于新疆維吾爾自治區(qū)庫(kù)車縣東河塘鄉(xiāng)境內(nèi),其構(gòu)造隸屬于塔里木盆地塔北隆起輪臺(tái)凸起東河塘斷裂構(gòu)造帶(圖1),包括DH1、DH4、DH6、DH14井區(qū)石炭系東河砂巖(CⅢ)、以及DH20井區(qū)侏羅系(JⅢ)等5個(gè)油氣藏,至1994年,累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量3 323.13×104t、天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量15.5×108m3。DH1井區(qū)東河砂巖油藏是該油田的主力區(qū)塊,探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量2398×104t,具有儲(chǔ)層厚度大、埋深大、儲(chǔ)量豐度高、單井產(chǎn)量高的特點(diǎn)。
1990年11月發(fā)現(xiàn)井DH1井開(kāi)始投入試采以來(lái),東河塘油田2009年產(chǎn)原油35.45×104t,至2009年底累計(jì)產(chǎn)原油825.75×104t,是塔里木油田原油生產(chǎn)的重要基地。東河塘油田石炭系東河砂巖油藏的基本參數(shù)歸納于表1。
2.1 發(fā)現(xiàn)井部署背景與思路
東河塘地區(qū)的油氣勘探始于1983年。隨著塔北地區(qū)沙參2井(1984)、輪南1井(1988)和英買1井(1989)奧陶系碳酸鹽巖相繼發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)油氣流,塔北隆起東段、中段、西段奧陶系碳酸鹽巖構(gòu)造勘探全面開(kāi)花,奧陶系碳酸鹽巖成為塔北隆起油氣勘探最重要的領(lǐng)域之一。1989年6月,研究人員利用二維地震資料在塔北隆起中段哈拉哈塘凹陷北側(cè)、輪臺(tái)和沙雅兩條斷裂之間,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奧陶系潛山小背斜(即東河1號(hào)背斜),其構(gòu)造圈閉面積僅3km2,幅度僅20m,埋深卻達(dá)5940m,研究認(rèn)為其上缺失志留系和三疊系,推測(cè)泥盆系發(fā)育不完整,未意識(shí)到石炭系可發(fā)現(xiàn)油氣藏的可能性;中生界底構(gòu)造面積42km2,幅度100m。盡管奧陶系潛山背斜面積很小、幅度很低,但考慮到東面的輪臺(tái)斷裂上盤的雅克拉潛山和西面的英買1號(hào)背斜都在奧陶系獲得了高產(chǎn)油氣流,因此,認(rèn)為位于二者之間的東河塘構(gòu)造奧陶系的含油氣可能性很大,決定鉆探DH1井,設(shè)計(jì)的主要目的層是奧陶系[1]。
圖1 東河塘油田地理與構(gòu)造位置圖
1989年9月,即DH1井開(kāi)鉆前3個(gè)多月,新完成的研究報(bào)告《東河塘背斜的圈閉評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)》提出了與6月份完成的DH1井井位設(shè)計(jì)書(shū)不同的觀點(diǎn):
(1)認(rèn)為東河塘構(gòu)造上的石炭系巖性與同處輪臺(tái)斷裂帶上的、相距32km的沙5井具有可對(duì)比性,預(yù)測(cè)石炭系在薄層白云巖以下發(fā)育一套厚約260m的砂礫巖好儲(chǔ)集層。沙5井因缺失蓋層,測(cè)試只返出了180L軟瀝青;而DH1井石炭系中下部發(fā)育泥巖蓋層,保存條件好得多,因而含油氣希望很大。
(2)認(rèn)為東河1號(hào)構(gòu)造石炭系發(fā)育構(gòu)造圈閉,且圈閉資源量最大(為5880×104t),侏羅系次之(為770× 104t),奧陶系最小(為580×104t);分析了這三個(gè)層系的主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn),認(rèn)為奧陶系最大的風(fēng)險(xiǎn)是缺少良好蓋層,并建議將設(shè)計(jì)的主要目的層調(diào)整為石炭系。
(3)編制出油藏剖面預(yù)測(cè)圖,該圖對(duì)石炭系和侏羅系油氣藏的預(yù)測(cè),與后來(lái)的實(shí)鉆結(jié)果基本相符[1]。
這份圈閉評(píng)價(jià)報(bào)告充分應(yīng)用鄰區(qū)資料,進(jìn)行了認(rèn)真對(duì)比和分析,從而在DH1井實(shí)施鉆探前就作出了比較符合實(shí)際的預(yù)測(cè),修正了井位設(shè)計(jì)書(shū)的評(píng)價(jià)結(jié)論,及時(shí)有效地指導(dǎo)了鉆探,為東河塘油田東河砂巖油藏的發(fā)現(xiàn)提供了地質(zhì)依據(jù)。
2.2 油田的發(fā)現(xiàn)
DH1井是東河塘油田的發(fā)現(xiàn)井,開(kāi)鉆于1989年12月30日。1990年5月中旬,在侏羅系底部井段5450~5490m鉆遇了含油砂巖;井深5565m進(jìn)入石炭系,鉆至井深5671m發(fā)現(xiàn)氣測(cè)異常,槽面布滿原油和氣泡,測(cè)井解釋為生物碎屑灰?guī)r油層13.5m/3層;繼續(xù)鉆進(jìn)至井深5726 m,鉆遇了一套濱岸相石英砂巖。由于后效十分活躍,進(jìn)入砂巖頂部時(shí)并未取心,加重鉆井液鉆至井深5 758 m,下完177.8 mm套管后,7月7日,在井段5 763.00~5 765.60 m槽面油氣面積已達(dá)70%,隨即取心2筒,取獲含油砂巖15.63 m。1990年7月11日,對(duì)DH1井石炭系東河砂巖段5 755.4~5 782.8 m井段進(jìn)行中途裸眼測(cè)試,用11.11 mm油嘴獲得了日產(chǎn)原油389 m3的高產(chǎn)油流(原油密度0.854 7g/cm3)。
表1 東河塘油田基本參數(shù)表
DH1井石炭系東河砂巖段試獲高產(chǎn)油流,發(fā)現(xiàn)了東河塘海相砂巖高產(chǎn)高豐度油田,這是塔里木盆地、乃至國(guó)內(nèi)海相砂巖油氣勘探的重大突破,具有十分重要的理論與實(shí)踐意義。
DH1井中途測(cè)試后繼續(xù)鉆進(jìn),于井深5983m鉆穿該套濱岸相石英砂巖。該砂巖層總厚度達(dá)257m,因如此巨厚的優(yōu)質(zhì)海相砂巖儲(chǔ)層在我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)于庫(kù)車縣東河塘鄉(xiāng),因而后來(lái)被命名該段地層為“東河砂巖”。
DH1井發(fā)現(xiàn)東河砂巖高產(chǎn)油層后,原中國(guó)石油天然氣總公司和原塔里木石油勘探開(kāi)發(fā)指揮部都十分重視,1990年9月在新疆維吾爾自治區(qū)庫(kù)爾勒市召開(kāi)了加快塔里木盆地油氣勘探會(huì)議,會(huì)上決定要打好以石炭系東河砂巖為重點(diǎn)的區(qū)域勘探仗。此后,一方面加快了DH1井區(qū)東河砂巖油藏的評(píng)價(jià)步伐,從而于1992年探明含油面積8.2 km2,上交探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量2398×104t;同時(shí)繼續(xù)搜索與鉆探東河塘斷裂構(gòu)造帶的其他圈閉,不斷擴(kuò)大東河砂巖勘探戰(zhàn)果;另一方面,于1991年4月召開(kāi)了“東河塘油田開(kāi)發(fā)討論會(huì)”,加快東河塘海相砂巖高產(chǎn)油田的開(kāi)發(fā)步伐。
1992—1993年,在精細(xì)二維地震測(cè)網(wǎng)和三維地震資料解釋的基礎(chǔ)上,繼東河1油藏之后,又相繼發(fā)現(xiàn)了東河4、東河6、東河14等東河砂巖油藏,但儲(chǔ)量規(guī)模都較小,累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量?jī)H582×104t。至1994年底,東河塘油田東河砂巖油藏累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)到2980×104t。
1994年6月,東河塘油田正式投產(chǎn)。油井投產(chǎn)初期均自噴生產(chǎn),日產(chǎn)原油35~334t,不含水。1995年8月開(kāi)始采用邊緣底部注水方式注水。2006年開(kāi)始應(yīng)用水平井實(shí)施以細(xì)分開(kāi)發(fā)層系為主的綜合調(diào)整。目前油田地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度為26.6%,可采儲(chǔ)量采出程度為80.1%,綜合含水50.3%。
東河塘油田位于塔北隆起輪臺(tái)凸起東河塘斷裂構(gòu)造帶(圖1),其東河砂巖油藏包括東河1、東河4、東河6、東河14等四個(gè)油藏(圖2)。東河塘斷裂構(gòu)造帶地層較全,除東河1構(gòu)造高部位缺失三疊系和二疊系外,從上到下鉆遇了第四系、第三系、白堊系、石炭系和志留系。侏羅系直接覆蓋于石炭系之上,石炭系自下而上發(fā)育巴楚組、卡拉沙依組,可劃分為五個(gè)巖性段,即中泥巖段(C5)、生物碎屑灰?guī)r段(C6)、下泥巖段(C7)、含礫砂巖段(C8)和東河砂巖段(C9)(圖3),其中東河砂巖段為含油層段,其上覆致密的角礫巖段+中泥巖段,總厚度大于100 m,二者構(gòu)成了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合,是塔里木盆地油氣勘探最重要的成藏組合之一。
圖2 東河塘油田東河砂巖油藏含油面積疊合圖
3.1 巨厚的深埋優(yōu)質(zhì)海相砂巖儲(chǔ)集層
東河砂巖段是東河塘油田的主力產(chǎn)層,也是國(guó)內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)的巨厚的優(yōu)質(zhì)海相砂巖儲(chǔ)層。鉆穿該巖性段的4口探井(DH1、DH2、DH3、DH20井)的實(shí)鉆厚度都大于200m,其中在發(fā)現(xiàn)井DH1井的厚度達(dá)257.0m。東河砂巖段是一套濱岸相砂巖儲(chǔ)集體,埋深雖達(dá)6000m左右,但儲(chǔ)集性能依然優(yōu)良,為東河塘高產(chǎn)高豐度油田的形成提供了有利的儲(chǔ)集條件。
東河塘油田東河砂巖段主要為原生孔隙型儲(chǔ)層。原生孔隙可分為兩大類,一是未經(jīng)膠結(jié)或弱膠結(jié)充填的原生孔隙,其特點(diǎn)是分布集中,孔徑為0.01~0.06mm,一般連通性較好,形態(tài)不規(guī)則;二是由于石英加大使原生孔隙減小而形成的殘余原生孔隙,其特點(diǎn)是孔徑相對(duì)較小,一般為0.01~0.04mm,連通性較差,形態(tài)規(guī)則,多為三角形或四邊形,邊緣平直。
東河塘地區(qū)東河砂巖段儲(chǔ)層物性中等??紫抖茸畲?5.3%,主要分布范圍為16%~22%;滲透率最大為1915×10-3μm2,主要分布范圍為(1~200)×10-3μm2。DH1井和DH11井平均孔隙度分別為14.64%和 15.3%,平均滲透率分別為68.37×10-3μm2和80.5× 10-3μm2。
東河塘油田東河砂巖段儲(chǔ)層物性縱向變化大,基本特點(diǎn)是兩頭差,中間好。東河砂巖頂部物性較差,平均孔隙度13.08%,滲透率11.12×10-3μm2;中部主要產(chǎn)油層物性相對(duì)較好,孔隙度為15%~17%,滲透率約(60~137)×10-3μm2,下部水層物性逐漸變差。
3.2 典型的海相成因油藏
東河塘油田是國(guó)內(nèi)第一個(gè)海相成因的原油儲(chǔ)集在海相砂巖中的海相工業(yè)油田[1],與同處哈拉哈塘凹陷周緣的輪古、塔河、哈得遜、英買1等油田(藏)的原油均源自于寒武系—奧陶系海相烴源巖[5]。
東河砂巖油藏具有飽和壓力低(3.85MPa)、地飽壓差大(55.38MPa)的特點(diǎn),其原油性質(zhì)中等,具有低黏度(5.23~12.47mPa·s)、低凝固點(diǎn)(-20~-24.5℃)、低含硫(0.54%~0.89%)和中密度(0.854 7~0.8 778 g/cm3,20℃時(shí))、中含蠟(3.58%~7.61%)的特點(diǎn),原始?xì)庥捅鹊?,?3.8~15.2m3/m3。
圖3 東河塘油田石炭系—侏羅系綜合柱狀圖
天然氣相對(duì)密度較大,為0.9211~1.0664;甲烷含量低,僅39.87%~45.02%;非烴含量高,二氧化碳和氮?dú)夂窟_(dá)36.86%~47.42%,是典型的油田伴生氣,屬高成熟氣。
3.3 “小而肥”的背斜油藏
東河1砂巖油藏所在的東河1號(hào)背斜是東河塘斷裂背斜帶中面積和幅度最大的背斜,其東河砂巖頂面構(gòu)造為北東走向短軸背斜,北界受東河塘逆斷裂控制,構(gòu)造頂部平緩,兩翼平緩;長(zhǎng)軸5.5km,短軸2.1km,閉合幅度達(dá)135m,圈閉面積為8.2km2。因此,東河1砂巖油藏是一個(gè)塊狀底水背斜油藏(圖4),構(gòu)造雖小儲(chǔ)量豐度卻很高,是典型的“小而肥”的背斜油藏,其探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)2398×104t,儲(chǔ)量豐度達(dá)292.4×104t/km2。
超深、高產(chǎn)、高豐度的東河塘海相砂巖油田的發(fā)現(xiàn),是中國(guó)海相砂巖油氣勘探理論和實(shí)踐的一次重大突破,具有十分重要的理論意義和實(shí)踐意義。
4.1 找準(zhǔn)構(gòu)造高點(diǎn)是勘探打井的重要條件
東河塘油田的發(fā)現(xiàn)井DH1井,原設(shè)計(jì)主要目的層是奧陶系碳酸鹽巖,實(shí)鉆結(jié)果卻在上覆石炭系獲得重大突破,這有點(diǎn)“歪打正著”的意思。從井位設(shè)計(jì)書(shū)也可看出,當(dāng)時(shí)對(duì)過(guò)井地震剖面的解釋,與DH1井鉆后的重新解釋結(jié)果大相徑庭[1]。設(shè)計(jì)書(shū)中石炭系底的預(yù)測(cè)深度(5720m)實(shí)際上僅相當(dāng)于實(shí)鉆的東河砂巖頂面深度。但是不論斷層組合、層位預(yù)測(cè)和構(gòu)造解釋如何不準(zhǔn),有一點(diǎn)卻是準(zhǔn)的,即設(shè)計(jì)書(shū)中兩條過(guò)井地震測(cè)線上石炭系底(Tg3)和侏羅系底(T8-3)的高點(diǎn)基本準(zhǔn)確——這是DH1井取得突破的基本保證。
圖4 東河塘油田石炭系油藏剖面圖A—A’剖面位置見(jiàn)圖2
4.2 新區(qū)勘探一定要“有目的層而不唯目的層”
DH1井設(shè)計(jì)的主要鉆探目的層是奧陶系潛山灰?guī)r,但是地質(zhì)錄井人員在侏羅系發(fā)現(xiàn)油砂后就立即建議中途測(cè)試,并沒(méi)有將油氣顯示放過(guò)。在鉆至石炭系生物碎屑灰?guī)r段之后,槽面布滿了油氣,曾經(jīng)掩蓋了下伏東河砂巖的油氣顯示;但是在下完177.8mm套管后,槽面顯示依然活躍,地質(zhì)人員就敏感地立即取心,并及時(shí)測(cè)井,及時(shí)中途測(cè)試,從而發(fā)現(xiàn)了石炭系東河砂巖油層。由此說(shuō)明,新區(qū)的勘探本著“有目的層而不唯目的層”[1]策略,往往也可發(fā)現(xiàn)新的含油氣層。
4.3 得益于新區(qū)勘探的圈閉動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)
圈閉是勘探的靈魂,圈閉評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)是探井上鉆的依據(jù)和基礎(chǔ)。新區(qū)勘探由于資料缺乏,地質(zhì)認(rèn)識(shí)往往較膚淺,圈閉評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)常常出現(xiàn)偏差。東河塘DH1井、塔中TZ4井、以及哈得遜HD4井在鉆前和鉆探期間都進(jìn)行了圈閉動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè),及時(shí)調(diào)整了鉆探目的層,從而發(fā)現(xiàn)了東河砂巖油藏[2,6]。因此,新區(qū)勘探非常有必要及時(shí)根據(jù)地質(zhì)新認(rèn)識(shí),對(duì)圈閉(包括未上鉆和正鉆)進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè),以對(duì)該圈閉的鉆探目的層進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。
4.4 深埋優(yōu)質(zhì)海相砂巖儲(chǔ)層是盆地油氣勘探的重要領(lǐng)域
東河塘油田是國(guó)內(nèi)首次在6 000 m左右深度發(fā)現(xiàn)的高產(chǎn)海相砂巖油田,打破了當(dāng)時(shí)超深層缺乏優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層的理論禁錮,推進(jìn)了深埋優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成機(jī)理研究,大大拓深了尋找高產(chǎn)砂巖油田的深度。
東河塘油田東河砂巖深埋優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的控制因素包括:高能砂質(zhì)濱岸沉積環(huán)境、成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較高、砂巖厚度巨大、地溫梯度低、烴類早期侵位等[3-4]。
東河塘高產(chǎn)高豐度海相砂巖油田的發(fā)現(xiàn),拉開(kāi)了塔里木盆地東河砂巖近二十年艱難曲折而又成果輝煌的油氣勘探序幕。截止2008年底,塔里木油田共發(fā)現(xiàn)探明了東河塘、塔中4、哈得遜等8個(gè)東河砂巖油氣田(藏),累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量約1.49× 108t,天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量258.55×108m3;東河砂巖累產(chǎn)原油3593.6×104t,天然氣53.9×108m3。東河砂巖油田(藏)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量占塔里木油田總探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量不到25%,卻生產(chǎn)了塔里木油田約50%的原油總產(chǎn)量,為塔里木石油事業(yè)的發(fā)展壯大作出了十分突出的重要貢獻(xiàn)。
[1]梁狄剛.塔里木盆地九年油氣勘探歷程與回顧(續(xù))[J].勘探家,1999,4(2):53-56.
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編輯:趙國(guó)憲
Cases of Discovery and Exploration of Marine Fields in China(Part 13): Donghetang Sandstone Oil Field in Tarim Basin
Zhou Xinyuan,Yang Haijun,Hu Jianfeng,Zhu Yongfeng
Donghetang Oil Field is located in the Donghetang Fracture Belt of Tabei Uplift,Tarim Basin.It is the first marine sandstone oil field that has been discovered in China.The field is discovered in June,1990 as high yield oil was drilled out at the Carboniferous Donghe Sandstone in Well DH-1.It held the total proved oil and gas geologic reserves in-place of 33.2313×106t and 1559×106m3,respectively in 1994 and it has yielded 8.2575×106t of crude oil in total till the end of 2009.The Carboniferous Donghe Sandstone Member is a thick set of good deep-buried anticlinal littoral sand body reservoir with high abundance of reserves.The history and experience of exploration and exploitation as well as the technology,methods and theory that succeed in oil exploration are reviewed in detail.
Carboniferous;Marine facies;Donghe sandstone;Sandstone reservoir;Reservoir characteristics; Exploration technology;Exploration history;Donghetang Oil Field;Tarim Basin
TE122.14
A
1672-9854(2010)-01-0073-06
2009-02-03;改回日期:2009-11-11
825.75 ×104t。石炭系東河砂巖油藏是東河塘油田的主體,其儲(chǔ)層?xùn)|河砂巖段是一套濱岸相砂體,具有厚度巨大、埋深大、儲(chǔ)集性能好的特點(diǎn);其油藏類型為塊狀底水背斜油藏,
產(chǎn)能高,儲(chǔ)量豐度高。論述了東河塘油田勘探與發(fā)現(xiàn)的歷程,剖析了取得勘探成功的實(shí)踐認(rèn)識(shí)與意義。
Zhou Xinyuan:male,Doctor,Professorial geologist,.Add:PetroChina Tarim Oilfield Company,Korla,Xinjiang,841000 China