世界白云巖油氣田勘探綜述

馬 鋒 楊柳明 顧家裕 陳 曦 趙 喆 金銀楠 高 力

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院 北京 100083;2.西南石油大學(xué) 成都 610500)

世界白云巖油氣田勘探綜述

馬 鋒1楊柳明2顧家裕1陳 曦1趙 喆1金銀楠1高 力1

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院 北京 100083;2.西南石油大學(xué) 成都 610500)

利用C&C數(shù)據(jù)庫的“數(shù)字化類比知識系統(tǒng)”,對世界上137個(gè)白云巖油氣藏勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究,分析全球白云巖油氣田分布規(guī)律、形成的構(gòu)造背景、發(fā)育的盆地類型、賦存的沉積環(huán)境及主要產(chǎn)層的時(shí)代,并進(jìn)而分析全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田的油氣產(chǎn)量與它們的關(guān)系;白云巖油氣田以陸上為主,主要分布在北美洲,構(gòu)造背景以縫合帶邊緣的前陸盆地為主,其產(chǎn)層主要分布在古生代和中生代,在薩布哈潮坪環(huán)境下,更容易發(fā)現(xiàn)白云巖氣田,而在前緣斜坡和深水盆地環(huán)境下,以白云巖油田為主,高能碳酸鹽砂和生物建造環(huán)境下以凝析氣田為主。通過對這些油氣田白云巖儲集層儲集空間的分析及孔、滲數(shù)據(jù)的研究,揭示白云巖優(yōu)質(zhì)儲層主要受白云石化作用、溶蝕作用和裂縫化作用控制,沉積環(huán)境控制了白云石化作用和溶蝕作用的發(fā)生,而構(gòu)造背景則與裂縫的發(fā)育相關(guān);其蓋層受白云石化環(huán)境的控制,主要以海相頁巖和蒸發(fā)巖為主。

白云巖 儲層 油氣產(chǎn)量

0 前言

碳酸鹽巖中賦存的油氣資源已接近儲量的50%,產(chǎn)量更高達(dá)60%以上,其中又有一半是在白云巖中[1,2];根據(jù)國際碳酸鹽巖數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì),白云巖與灰?guī)r油氣田數(shù)目相當(dāng),白云巖油氣田102個(gè),灰?guī)r124個(gè);目前在我國發(fā)現(xiàn)的3個(gè)海相大油氣田中,與白云巖儲層有關(guān)的就有2個(gè)。一個(gè)是鄂爾多斯盆地的靖邊氣田,儲層為下奧陶統(tǒng)馬家溝組白云巖,探明地質(zhì)儲量為3 377.3 X 108m3;另一個(gè)是四川盆地的普光氣田,儲層為上二疊統(tǒng)長興組和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組生物礁及鮞灘白云巖,探明地質(zhì)儲量為2 510.7 X 108m3。另外,我國四川盆地的威遠(yuǎn)氣田,其儲層為時(shí)代最老的震旦系燈影組孔洞縫型白云巖,探明儲量為408.6 X108m3,顯示了白云巖儲層獨(dú)特的油氣勘探潛力[3～6]。與國外白云巖油氣勘探相比,我國的白云巖油氣勘探尚處于起步階段,其產(chǎn)量和油氣田規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國外,對于白云巖油氣勘探開發(fā)規(guī)律的認(rèn)識不夠制約了我們對白云巖油氣勘探開發(fā)的進(jìn)程。本文通過對世界已發(fā)現(xiàn)的,以白云巖作為主力儲層的油氣田勘探規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,力求揭示出一些白云巖油氣田勘探開發(fā)的具有普遍意義的規(guī)律與認(rèn)識,以期能夠?yàn)槲覈自茙r油氣田的勘探提供一點(diǎn)幫助和認(rèn)識。

1 數(shù)據(jù)來源及分析研究方法

美國C&C公司的勘探開發(fā)類比決策專家知識庫系統(tǒng),其核心技術(shù)是全球大油氣田類比決策專家系統(tǒng)(簡稱DAS專家系統(tǒng))和各類油氣田勘探開發(fā)決策優(yōu)化知識庫"(簡稱EPS知識庫),是全球大油氣田勘探開發(fā)的研究成果庫,包含由C&C公司專家撰寫的近千個(gè)具有代表性的大油氣田的研究評價(jià)報(bào)告和各類油氣田勘探開發(fā)規(guī)律總結(jié),其中包括地質(zhì)背景、勘探歷程、開發(fā)方案和油藏管理等方面,通過分析研究,歸納總結(jié)其中成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)以及規(guī)律,可以專家系統(tǒng)和知識庫的形式提供給用戶。

本文通過C&C數(shù)據(jù)庫的“數(shù)字化類比知識系統(tǒng)”(Digital Analogstm Knowledge System)搜索引擎,在DAS專家系統(tǒng)下,進(jìn)入Field Analogs目錄下,通過Reservoir Information,選擇Reservoir下的Lithology,進(jìn)而選擇Carbonate下的Dolomite,作為搜索的主關(guān)鍵詞在C&C的數(shù)據(jù)庫里搜索全球以白云巖作為主力儲層的油氣田的相關(guān)數(shù)據(jù),搜索出137個(gè)油氣田,每個(gè)油田包含勘探與開發(fā)181項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù),累積可以收集24 797個(gè)勘探開發(fā)數(shù)據(jù),由此為我們從全球范圍內(nèi)研究白云巖油氣藏勘探開發(fā)規(guī)律提供了很好的平臺和數(shù)據(jù)支持。根據(jù)所搜集白云巖油氣田的數(shù)據(jù),利用C&C的DAS系統(tǒng)自身提供的直方圖、交匯圖制作模塊以及GIS系統(tǒng),同時(shí)借助Excel、Coredraw、Inllustrator等分析與制圖軟件,對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和篩選,逐一分析和類比。著重分析白云巖油氣田主要發(fā)育的構(gòu)造背景、盆地類型、沉積環(huán)境、主要儲集空間及儲層物性和蓋層等方面;力圖從全球白云巖油氣田勘探數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面揭示白云巖油氣藏勘探的普遍規(guī)律,以此作為我們進(jìn)行白云巖油氣勘探的重要參考。

圖1 全球白云巖油氣田分布位置圖(據(jù)137個(gè)油氣田,受比例尺影響,部分油田位相鄰,標(biāo)記重疊)Fig.1 The location of the global dolomite oil and gas field

需要指出的是,由于本次分析所依靠的源數(shù)據(jù)全部來自于C&C的DAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫,此數(shù)據(jù)庫自身對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類,諸如盆地類型、構(gòu)造背景、沉積環(huán)境等諸多項(xiàng)目的分類標(biāo)準(zhǔn)是以國際通行標(biāo)準(zhǔn)或者石油地質(zhì)學(xué)科中貼近生產(chǎn)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)為主,部分項(xiàng)目的分類標(biāo)準(zhǔn)可能與我們國內(nèi)的分類標(biāo)準(zhǔn)與稱謂存在差異,甚至油氣田在圖中的標(biāo)注顏色與國內(nèi)也有所不同(油田表征為綠色、氣田表征為紅色),為了保證數(shù)據(jù)分析的可靠性和準(zhǔn)確度,此次研究都使用C&C的分類標(biāo)準(zhǔn)及所用數(shù)量單位均采用英制來進(jìn)行闡述,感興趣的學(xué)者可以根據(jù)各自需要,對本文的各項(xiàng)分析結(jié)果與認(rèn)識,利用國內(nèi)的各項(xiàng)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對應(yīng)分析。

2 全球白云巖油氣田分布規(guī)律分析

1 )從已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田分布的地理位置分析:截止目前,全球白云巖油氣田主要分布在陸上,有126個(gè),以石油為主,部分產(chǎn)天然氣和凝析氣,其油當(dāng)量為33 615.21百萬桶,占全球白云巖油氣田常量78.91%;其次分布在海洋上的油氣田有9個(gè),也以石油為主,其油當(dāng)量為8 629.6百萬桶,占全球白云巖油氣田常量20.26%,海陸過渡帶上的白云巖油氣田目前統(tǒng)計(jì)只發(fā)現(xiàn)有2個(gè),以石油為主,占全球白云巖油氣田常量0.84%(表1)。

表1 全球白云巖油氣田位置海陸分布及產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表(據(jù)137個(gè)白云巖油氣田統(tǒng)計(jì))Table1 The sea land distribution and production of the global dolom ite oil and gas field(according to the 137 fields'statistics)

全球白云巖油氣田主要集中分布在北美洲、亞洲和歐洲,非洲和南美有少量分布;北美洲目前已發(fā)現(xiàn)92個(gè)油氣田,占全球白云巖油氣田總數(shù)的67%,其所產(chǎn)油氣當(dāng)量為37 550.79百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田產(chǎn)量的88.10%;其次為歐洲,已發(fā)現(xiàn)20個(gè),占14.60%;其油氣當(dāng)量為2 972.26百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田常量的6.97%;亞洲已發(fā)現(xiàn)油田個(gè)數(shù)和歐洲一樣為20個(gè),但其油氣當(dāng)量為1 834.22百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田常量的4.30%;非洲及南美洲發(fā)現(xiàn)的白云巖油氣田則較少,已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田分別為4個(gè)和1個(gè),非洲已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣當(dāng)量為206.00百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田產(chǎn)量的0.48%;南美洲已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣當(dāng)量為61.7百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田產(chǎn)量的0.14%(圖1、圖2A)。

圖2 白云巖油氣田分布國家與盆地類型Fig.2 The distribution countries and the basin types of the dolomite fields

2 )從已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田分布的盆地類型分析(盆地類型分類采用Bally分類,本文只列出發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田的盆地類型)[7]:白云巖油氣田主要發(fā)育在縫合帶邊盆地,已發(fā)現(xiàn)油氣田83個(gè),占全球已發(fā)現(xiàn)油氣田總數(shù)的61%;其次為穩(wěn)定的剛性巖石圈上,已發(fā)現(xiàn)油氣田29個(gè),占21%,縫合帶上發(fā)育的盆地中已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田有13個(gè);與陸殼和陸殼俯沖帶有關(guān)的褶皺帶上的已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田最少,只有12個(gè),約占9%(圖2B)。

3 )從已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田發(fā)育的構(gòu)造背景分析:白云巖油氣田主要發(fā)育在前陸盆地、鹽構(gòu)造、扭斷裂和穩(wěn)定克拉通內(nèi),其中前陸盆地和穩(wěn)定克拉通內(nèi)發(fā)現(xiàn)的白云巖油田最多,前陸盆地已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田為56個(gè),其油氣當(dāng)量為30 344.55百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的71.15%;穩(wěn)定克拉通內(nèi)發(fā)現(xiàn)油氣田數(shù)目雖然比較多,但其產(chǎn)量則較少,其油氣當(dāng)量為2 525.30百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的5.92%;與鹽構(gòu)造相關(guān)的白云巖油氣田數(shù)目雖然不多,僅有6個(gè),但其屬于典型的“少而肥”的油氣田,其油氣當(dāng)量為3 075百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的7.21%;壓扭性的斷裂對白云巖油氣田的存在也具有重要意義,已發(fā)現(xiàn)油氣田7個(gè),油氣當(dāng)量為2 919百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的6.84%;與基底相關(guān)的逆沖斷裂和基性鹽白云巖油氣田有9個(gè),其油氣當(dāng)量累積為1 756.9百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的4.12%;被動陸緣和具有倒轉(zhuǎn)性質(zhì)的斷裂內(nèi)發(fā)現(xiàn)的油氣田最少,其油氣產(chǎn)量也較少(圖3A)。

對比白云巖氣田類型,最易發(fā)育白云巖氣藏的為前陸、基底逆沖斷裂、鹽構(gòu)造、克拉通內(nèi)和逆沖斷裂,其中前陸背景下,白云巖天然氣產(chǎn)量和凝析氣產(chǎn)量均最大,分別為87.98萬億立方英尺和124.1百萬桶,鹽構(gòu)造主要以凝析氣為主,其產(chǎn)量達(dá)到了76百萬桶,其次為逆沖斷裂內(nèi)白云巖氣藏也以凝析氣為主,其產(chǎn)量為27百萬桶;克拉通內(nèi)背景下以產(chǎn)天然氣為主,其產(chǎn)量為2.618萬億立方英尺;基底逆沖斷裂背景下天然氣和凝析氣均有產(chǎn)出,天然氣產(chǎn)量為6.94萬億立方英尺,凝析氣產(chǎn)量為24.4百萬桶(圖3B)。

圖3 不同構(gòu)造背景和沉積環(huán)境下白云巖油氣田油氣產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.3 The production of the dolomite fields in the different structural setting and sedimentary environment

上述分析表明:擠壓型的盆地及斷裂更容易形成大型白云巖油氣田,而裂谷型盆地或者被動邊緣構(gòu)造背景下,則不易形成白云巖油氣田;因?yàn)榭p合帶盆地邊緣更容易形成前陸沖斷帶和一些逆沖斷裂,而前陸沖斷帶一方面可以對油氣的二次運(yùn)移起到調(diào)整作用,同時(shí)由于沖斷層的遮擋作用,又可以對新聚集的油氣起到側(cè)向遮擋作用,并且廣泛發(fā)育前陸盆地,如果目的層位上下發(fā)育鹽構(gòu)造,膏鹽層起到上下封蓋油氣作用,就可以形成大型的白云巖油氣田。

4 )從已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田發(fā)育的沉積環(huán)境分析:白云巖油氣田主要分布在低能碳酸鹽巖泥環(huán)境、前緣斜坡和深水盆地環(huán)境及高能碳酸鹽巖砂環(huán)境內(nèi),低能碳酸鹽巖泥環(huán)境下,已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田78個(gè),其油氣當(dāng)量為24 873.98,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的59.08%,尤其是薩布哈潮坪環(huán)境下,發(fā)現(xiàn)的白云巖油氣田數(shù)目最多,達(dá)到36個(gè),其油氣當(dāng)量16 559.82百萬桶,由此反映白云巖油氣田的分布與白云巖的形成環(huán)境密切相關(guān),薩布哈潮坪環(huán)境下,有利于滲透回流白云石化作用和蒸發(fā)泵白云石化作用的發(fā)生,由此形成良好的油氣儲層,形成油氣田;其次有利于形成白云巖油氣田的是前緣斜坡盆地和深水盆地環(huán)境下發(fā)育的碎屑流和濁流沉積,其經(jīng)歷搬運(yùn)作用,沉積在穩(wěn)定的深水環(huán)境下,保持了高孔滲的特性,經(jīng)歷后期埋藏白云石化作用,有利于儲集空間的保存,發(fā)現(xiàn)的油氣田數(shù)目較少,只有9個(gè),但其油氣當(dāng)量很大,達(dá)到10 976.66百萬桶,高能碳酸鹽巖碎屑砂環(huán)境下,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的26.07%;高能碳酸鹽砂環(huán)境下,發(fā)現(xiàn)油氣田數(shù)目較多,已發(fā)現(xiàn)29個(gè),但規(guī)模普遍較小,其油氣當(dāng)量為4 469.62百萬桶,此類環(huán)境下,主要受原始的粗粒碳酸鹽碎屑沉積后,經(jīng)歷埋藏溶蝕及部分的滲透回流白云石化作用,可以提供大量的儲集空間;與生物建造有關(guān)的沉積環(huán)境下,白云巖油氣田不發(fā)育,其油氣當(dāng)量為1 780.71百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田總油氣當(dāng)量的4.23%,以往我們對碳酸鹽巖油氣勘探中,往往認(rèn)為臺地邊緣如果發(fā)育礁灘復(fù)合體,加上白云石作用的發(fā)生,可以改善儲層的質(zhì)量,更有利于形成好的白云巖油氣藏,但通過此次統(tǒng)計(jì)分析,使我們認(rèn)識到在這樣的環(huán)境下,如果沒有后期的溶蝕作用參加,往往很難發(fā)生白云石作用,而且即使后期發(fā)生了白云石化作用,有可能也是屬于膠結(jié)白云石化作用,會降低儲層質(zhì)量(圖3C)。

將不同沉積環(huán)境下原油產(chǎn)量與天然氣及凝析氣產(chǎn)量進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)在薩布哈潮坪環(huán)境下,更容易發(fā)現(xiàn)白云巖氣田,而在前緣斜坡和深水盆地環(huán)境下,以白云巖油田為主,高能碳酸鹽砂和生物建造環(huán)境下以凝析氣田為主。這也為我們在不同沉積環(huán)境下,開發(fā)不同類型白云巖油氣田提供了很好的參考和指導(dǎo)(圖3D)。

此外,低能的潮坪澙湖沉積和前緣斜坡深水盆地的碎屑流及濁流環(huán)境是最易形成白云巖油氣藏,除了與白云巖石作用發(fā)生的條件密切相關(guān),同時(shí)在這兩種沉積環(huán)境下,也更容易在其周圍形成很好的蓋層:薩布哈潮坪環(huán)境,上下的膏鹽層可以對油氣運(yùn)移聚集起到很好的封蓋作用,而深水盆地的濁積巖或碎屑流沉積,就更容易形成“泥包砂”的模式,在一個(gè)孔滲較低的介質(zhì)中,出現(xiàn)高孔滲的濁積巖或碎屑流沉積,一方面近油源,油氣更容易聚集,同時(shí)其周圍的低孔滲介質(zhì)又可以使油氣很好的保存起來。

5 )從已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田產(chǎn)油層位地質(zhì)年代分析:目前全球白云巖型油氣田主要產(chǎn)自中生代的白堊紀(jì)和古生代的二疊紀(jì);白堊紀(jì)累積油當(dāng)量11 303.36百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田產(chǎn)量的26.53%;二疊紀(jì)累積油當(dāng)量為20 266.42百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田產(chǎn)量的47.57%;石炭紀(jì)累積油當(dāng)量為3 494.33百萬桶,占全球已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田產(chǎn)量的8.20%;其中石油產(chǎn)量主要來自晚白堊世和晚二疊系,天然氣產(chǎn)量主要來自晚侏羅系和早二疊世,凝析氣產(chǎn)量主要來自晚三疊世-晚侏羅世和晚泥盆世;值得注意的是,在已發(fā)現(xiàn)油氣田中,下古生代的晚奧陶世和元古宙的新元古代沉積的古老地層中,也發(fā)現(xiàn)了約占全球白云巖型油氣田6.72%的累積油氣當(dāng)量,展示了白云巖型油氣田良好的勘探潛力;從各個(gè)時(shí)代地層發(fā)現(xiàn)的白云巖型油氣田個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)來看,二疊紀(jì)地層發(fā)現(xiàn)最多,已發(fā)現(xiàn)27個(gè),其油氣產(chǎn)量也居首位,其次為泥盆紀(jì),已發(fā)現(xiàn)26個(gè),但其油氣產(chǎn)量不高,石炭紀(jì)地層已發(fā)現(xiàn)白云巖型油氣田為24個(gè),其產(chǎn)量比泥盆紀(jì)高,白堊紀(jì)地層已發(fā)現(xiàn)白云巖型油氣田12個(gè),但其產(chǎn)量卻占了全球白云巖型油氣田產(chǎn)量的四分之一強(qiáng),展示在這一時(shí)代地層中容易發(fā)現(xiàn)大型的白云巖型的油氣田(圖4)。

3 白云巖儲集層物性分析

3.1 白云巖優(yōu)質(zhì)儲層孔隙類型及孔隙度分析

本次共收集到136個(gè)白云巖型油氣田孔隙度數(shù)據(jù)及孔隙類型統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)表明,白云巖型油氣田的儲集空間主要分為組構(gòu)選擇性孔隙和非組構(gòu)選擇性孔隙,這主要是根據(jù)孔隙與組構(gòu)之間有無明顯的依賴關(guān)系來考慮的,前者又可分為原生孔和次生孔,后者根據(jù)可分為溶蝕作用形成的溶孔和溶洞以及裂縫化作用形成的裂縫和礫間孔(圖5)。原生孔主要以粒間孔為主,其次為遮蔽孔和窗格孔,這類孔隙的發(fā)育主要受白云化作用前原巖沉積相類型及沉積組構(gòu)控制,后期白云化作用可以改造粒間孔,形成部分晶間孔(圖6A)。次生孔主要包括組構(gòu)選擇性孔隙和非組構(gòu)選擇性孔隙,前者以晶間孔為主,主要由白云石化作用,方解石向較大比重的白云石轉(zhuǎn)化,形成白云石晶體,會導(dǎo)致孔隙度增加13%,由此產(chǎn)生大量的晶間孔隙(圖6E)。組構(gòu)選擇性次生孔的另一重要類型為為鑄模孔(圖6B),主要由早期穩(wěn)定化過程中文石質(zhì)鮞粒和生物碎屑的選擇性溶解,或者是成巖后期從白云巖基質(zhì)中選擇性溶解硬石膏、石膏甚至是方解石而形成[8]。非組構(gòu)選擇性孔隙全部為次生孔隙,主要由溶解作用和裂隙作用形成溶孔、溶洞以及一些裂隙,此外蒸發(fā)巖的溶解垮塌、石灰?guī)r的溶解垮塌以及斷層作用和土壤作用所導(dǎo)致的角礫巖化作用,也會形成一系列礫間孔隙。上述孔隙類型中,粒間孔與晶間孔共同存在的儲層孔隙度最大(圖6A),均值為12.8%,但其所占百分比較小,只有5%左右,晶間孔和溶蝕作用形成的孔隙是其主要類型,晶間孔占33%,溶蝕孔洞占20%,在形成晶間孔、鑄模孔或者裂隙的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)育的溶孔占15%(圖6F),值得注意的是,在所有形成白云巖優(yōu)質(zhì)儲層的孔隙類型中,晶間孔、溶蝕孔洞以及裂縫都同時(shí)具有裂縫孔隙度,其中裂縫和礫間孔統(tǒng)計(jì)的裂縫孔隙度均值最大,為2.5%,其次為溶蝕孔洞,均值為1.5%,晶間孔發(fā)育的儲層其裂縫孔隙度均值為0.8,表明白云巖優(yōu)質(zhì)儲層的形成與裂縫化作用密切相關(guān)(圖6C)。

圖4 全球白云巖油氣田儲層地質(zhì)時(shí)代與油氣產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)Fig.4 The production and the reservoir's age of the global dolomite fields

圖5 全球白云巖油氣田儲層孔隙類型與孔隙度統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 The pore type and porosity of reservoir in the global dolomite fields

白云巖油氣田儲層孔隙類型的發(fā)育受沉積環(huán)境(原始巖石組構(gòu))、白云石化作用(形成晶間孔)、溶蝕作用(形成溶蝕孔洞)和裂縫作用控制,白云石作用和溶蝕作用為油氣提供主要的油氣儲集空間,裂縫作用起到溝通孔洞的改造作用(圖6C)。

3.2 白云巖優(yōu)質(zhì)儲層孔滲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖7 全球白云巖油氣田孔隙度(A)與滲透率均值頻率圖(B)Fig.7 The frequency diagram of the porosity(A)and the permeability(B)in the global dolomite fields

圖8 全球白云巖油氣田孔滲散點(diǎn)圖(儲層分類評價(jià)參考強(qiáng)子同,2007)[10]Fig.8 The scatter diagram of the porosity and the permeability in the global dolomite fields(The reservoir classification comes from the Qiang Zitong,2007)

世界白云巖油氣田133個(gè)樣品孔隙度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,白云巖基質(zhì)孔隙度主要在4%～16%之間,孔隙度92%的數(shù)據(jù)落在這個(gè)區(qū)間內(nèi),平均孔隙度為9.91%,其頻率最小值為4%,最大值為14%,頻率累積曲線在孔隙度為16%以后出現(xiàn)拐點(diǎn),變平緩,表明孔隙度在18%～26%的白云巖所占比例很小(圖7A)。滲透率累積曲線累積頻率曲線在0.05 X 10-3～0.5 X 10-3μm2區(qū)間開始變陡直,表明其滲透率變化區(qū)間較大,其中滲透率5 X 10-3um2頻率占了26%,100 X 10-3μm2頻率占了35%,平均滲透率為43.67 X10-3μm2(圖7B)。

在白云巖孔隙度與滲透率散點(diǎn)圖中,將不同儲集空間類型加以分類,從而尋求不同儲集空間的分布與白云巖儲層孔滲之間的關(guān)系,進(jìn)而揭示白云巖儲層優(yōu)劣的主控因素。通過白云巖油氣田孔滲散點(diǎn)圖可以看出,白云巖儲層主要以Ⅰ類和Ⅱ類為主,其儲層空間結(jié)構(gòu)類型以裂縫-孔隙型為主,其次為裂縫型,單一的孔隙型的則很少,儲集空間類型以晶間孔、鑄膜孔和粒間孔為主,其次為溶蝕孔/洞和裂縫孔隙,單一的孔隙型結(jié)構(gòu)的白云巖儲層較少,而依靠裂縫溝通,溶蝕作用擴(kuò)溶及白云巖化形成的晶間孔隙形成的裂縫孔隙型的儲層空間結(jié)構(gòu)則為白云巖優(yōu)質(zhì)儲層的主要結(jié)構(gòu)類型。裂縫型結(jié)構(gòu)的白云巖儲層要比孔隙型的白云巖儲層更為發(fā)育(圖8),這與我們通常認(rèn)為白云巖優(yōu)質(zhì)儲層單一靠白云石化作用形成一系列的晶間孔來作為白云巖儲層主要儲集空間的認(rèn)識有所不同,即白云巖優(yōu)質(zhì)儲層在白云石化基礎(chǔ)上,還要有裂縫化和溶蝕作用的貢獻(xiàn),才能廣泛發(fā)育。

由于不同的沉積環(huán)境或者說白云石化環(huán)境,會形成不同的白云巖,進(jìn)而形成不同的孔隙類型等儲集空間,因此本次研究將白云巖的沉積環(huán)境與其孔隙度聯(lián)系起來進(jìn)行分析,分析表明:孔隙度好的儲層都發(fā)育在高能碳酸鹽巖砂和低能碳酸鹽巖泥中,其次為生物建造,前緣斜坡和深水盆地則相對差一些,這也反映了白云巖優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在有利于白云石化的澙湖等低能環(huán)境和動力作用強(qiáng),發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲集層高能相帶里,表明這兩種沉積環(huán)境對白云巖儲層孔隙度具有控制作用(圖9)。

不同的構(gòu)造背景,其沉積地層經(jīng)歷不同的構(gòu)造應(yīng)力作用,產(chǎn)生宏觀和微觀上不同規(guī)模的裂縫體系,由此造成對白云巖儲層的改造作用,主要體現(xiàn)在對白云巖儲層滲透率的影響方面,為此將不同白云巖儲層存在的構(gòu)造背景與白云巖儲層滲透率聯(lián)系起來進(jìn)行分析,分析表明:整體上,不同構(gòu)造背景下白云巖儲層滲透率變化不大,但滲透率最高值相對比較平緩,但不同構(gòu)造背景下形成白云巖油氣田的頻率則差別很大,其滲透率也有差別。前陸盆地、鹽構(gòu)造和被動陸緣背景下的白云巖儲層滲透率最高,前陸盆地背景下的白云巖儲層滲透率高,而且形成白云巖油氣田的頻率也大,其次為鹽構(gòu)造和被動陸緣及扭斷裂和反轉(zhuǎn)構(gòu)造背景下的白云巖儲層,滲透率都相對比較大,而克拉通內(nèi)及一些逆沖斷裂等,白云巖儲層滲透率比較平均,但可以形成一系列低滲透油氣田(圖10)。

圖9 白云巖沉積環(huán)境與孔隙度關(guān)系圖Fig.9 The relation between sedimentary environment and the porosity

圖10 白云巖構(gòu)造背景與滲透率關(guān)系圖Fig.1 0 The relation between tectonic setting and the permeability

圖11 世界白云巖油氣田主力產(chǎn)層蓋層巖性統(tǒng)計(jì)(137個(gè)油氣田)Fig.1 1 The lithology of the cap rock in themain reservoirs of the global dolomite fields

4 白云巖油氣田主力蓋層分析

統(tǒng)計(jì)世界上137個(gè)白云巖油氣田主力產(chǎn)層蓋層巖性,可以發(fā)現(xiàn),白云巖油氣田成藏,其蓋層與其白云石化環(huán)境密不可分,蓋層大體分為海相頁巖為主的深水環(huán)境以及蒸發(fā)巖、硬石膏為主的澙湖環(huán)境兩類,此外還有一些致密砂巖、致密碳酸鹽巖和泥灰?guī)r等,頁巖和致密碳酸鹽巖作為蓋層的比例最大,達(dá)到52.56%,而代表蒸發(fā)環(huán)境的蒸發(fā)巖和硬石膏及石鹽作為蓋層比例為27.01%。

5 討論

通過上述對世界已發(fā)現(xiàn)的137個(gè)白云巖型油氣田統(tǒng)計(jì)表明:

(1)全球目前已發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田主要分布在陸上,集中分布在北美洲、亞洲和歐洲,其地理位置分布不均衡;而且不同板塊構(gòu)造背景影響著白云巖油氣田的分布,擠壓型的盆地及斷裂更容易形成大型白云巖油氣田,而裂谷型盆地或者被動邊緣構(gòu)造背景下,則不易形成白云巖油氣田。

(2)統(tǒng)計(jì)規(guī)律表明:低能的潮坪澙湖沉積和前緣斜坡深水盆地的碎屑流及濁流環(huán)境是最易形成白云巖油氣藏,這與白云石化作用發(fā)生和后期形成蓋層的條件密切相關(guān);臺地邊緣礁灘復(fù)合體,如果發(fā)生白云石化作用,不一定就會提高礁灘復(fù)合體的儲層質(zhì)量,必須有后期溶蝕作用的參與,才會發(fā)育礁灘復(fù)合體白云石化優(yōu)質(zhì)儲層;薩布哈潮坪環(huán)境下,更容易發(fā)現(xiàn)白云巖氣田,而在前緣斜坡和深水盆地環(huán)境下,以白云巖油田為主,高能碳酸鹽砂和生物建造環(huán)境下以凝析氣田為主。

(3)全球白云巖型油氣田主要產(chǎn)自中生代的白堊紀(jì)和古生代的二疊紀(jì),其中大型白云巖油氣田主要產(chǎn)自白堊紀(jì)地層,下古生代的晚奧陶世和元古宙的新元古代沉積的古老地層具有良好的白云巖型油氣田勘探潛力。

(4)物性分析表明:白云巖儲集層儲集空間多樣,其孔隙類型主要受白云石化作用、溶蝕作用和裂縫作用的控制,白云石作用和溶蝕作用為油氣提供主要的油氣儲集空間,裂縫作用起到溝通孔洞的改造作用;白云巖儲層主要以Ⅰ類和Ⅱ類為主,其儲集空間結(jié)構(gòu)類型以裂縫-孔隙型為主,其次為裂縫型,儲集空間類型以晶間孔、鑄膜孔和粒間孔為主,其次為溶蝕孔/洞和裂縫孔隙,單一的孔隙型結(jié)構(gòu)的白云巖儲層較少;白云巖優(yōu)質(zhì)儲層在白云石化基礎(chǔ)上,還要有裂縫化和溶蝕作用的貢獻(xiàn),才能廣泛發(fā)育。白云巖蓋層主要為深水環(huán)境海相頁巖和澙湖環(huán)境的蒸發(fā)巖、硬石膏。

致謝 本論文寫作過程中,得到中國石油勘探院塔里木分院羅平院長和全球油氣資源與戰(zhàn)略研究所王兆明高級工程師的多次指導(dǎo)和幫助,在此表示衷心的感謝。

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The Summary on Exploration of the Dolom ite Oilfields in the World

MA Feng1YANG Liu-ming2GU Jia-yu1CHEN Xi1ZHAO Zhe1JIN Yin-nan1GAO Li1

(1.Research Institute of Petroleum Exp loration and Development,PetroChina,Beijing 100083; 2.Southwest Petroleum University,Chengdu 610500)

By analyzing the data of the 137 dolomite reservoirs in the world with the C&C digital analogs knowledge system,the location of the oilfields,the structural setting,the type of basin,the depositional environmentand the age of the dolomite strata were all investigated researched.The target is to find the relation between the production and these elementsmentioned above.The geographical distribution of the dolomite fields are not evenly.Most of the dolomite fieldswere onshore oilfield,mainly distribute on the North America,Asia and Europe.The plate tectonics controlled these distribution:most of them have been discovered in compressional basins,especially in the suture belt, such as foreland basin and so on,but few dolomite fields can be found in the riftbasin or the passive continentalmargin.The oil and gas accumulated in the Mesozoic and Paleozoic,mainly from the Cretaceous and Triassic.The next major development potential region are the lower Ordovician and the Cambrian.From the statistics analysis,the reservoirs are the sandy clastic current deposition in the low energy tidal flat lagoon environment and the turbidity current deposition from the foreslope to deep-water basin.The dolomitization and the cap rock can be formed likely in these conditions.If the carbonate platform margin reefs were dolomitized,its'porosity and permeability is not always enhanced.The high quality of the dolomite reservoirsmaybe require the post-corrosion.The oilfields were discovered easily in the Sabkha sedimentary environment,but at the slope and the deep-water basin,the high-energy carbonate sand and the reef-rimmed skeletal bank,the gas fieldswere found.The porosity and permeability of the dolomite reservoirswere gathered to indicate that high quality dolomite reservoirswere controlled by the dolomitization,the dissolution and the fracture density.The dolomitization and the dissolution provide the reservoir space and the fracture generated by the fracturing action can improve the permeable capacity of the reservoir.The main types of the reservoir structure are fracture-pore,followed by the fracture and themain pore types are the intercrystalline pore,moldic pore and intergranular pore,followed by the fractures and caverns.The fracture action and the corrosion are the key point forming the high quality reservoirs.The sedimentary environment controlled the dolomitization and dissolution.The tectonic setting impact the degree of fracture development in the dolomite reservoir.The seal of the reservoirswere limited by the dolomitization environment composed by themarine shale and evaporates.

dolomite;reservoir;production

馬鋒 男 1980年出生 博士 高級工程師 碳酸鹽巖儲層地質(zhì)學(xué) E-mail:mafeng0903@163.om

P588.24+5

A

1000-0550(2011)05-1010-12

2010-07-20;收修改稿日期:2010-11-30