淺談鄂爾多斯盆地油氣藏低壓成因

侯霞林

在石油行業(yè)里,對(duì)于油氣成藏的研究領(lǐng)域有一個(gè)十分重要的方面就是流體的壓力變化,同時(shí)也是石油氣勘探與開(kāi)發(fā)的過(guò)程里最引人關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。有國(guó)外學(xué)者對(duì)于流體的壓力變化提出看法認(rèn)為,如果其產(chǎn)生負(fù)壓、正常的壓力或者是高壓現(xiàn)象的成因是受到眾多的條件因素影響,并主要由儲(chǔ)層和圍巖連通的情況所決定。鄂爾多斯盆地的低壓石油氣藏在其被勘探之初,便被人們所注意。其低壓型油氣藏與常規(guī)氣藏相比,主要呈現(xiàn)出的特點(diǎn)有:成藏早,形成于150至120MPa;緊密的氣藏物性,屬于低滲透與特低滲透類儲(chǔ)層;無(wú)持續(xù)氣體進(jìn)行后期充注;其后期的構(gòu)造變化使得氣藏的埋深增大;產(chǎn)生的新沉積物對(duì)于下成巖的變化并無(wú)影響。

1埋深因素影響

1.1 流體壓力

此盆地在上古生界的天然油氣藏自東往西依次分布有神木-米脂、榆林、烏神旗、蘇里格油氣田共四個(gè),其主要分布在太原、山西、下石盒子、上石盒子各組里。盆地儲(chǔ)層的巖性主要是含爍粗砂、中砂以及細(xì)砂巖,受制于南北方向的河道砂壩與三角洲的前緣砂壩。其孔隙在盆地中東部主要是原生粒、殘留粒間孔,而在盆地中西部則主要是原生粒、溶蝕粒間孔。

在盆地上古生界的氣藏里地層的流體壓力呈15.98至36.32MPa,其梯度呈每百米0.65至1.09MPa,梯度平均值每百米0.89MPa。在此區(qū)域的氣藏絕大多數(shù)流體壓力的梯度都小于每百米1.0MPa,顯著呈現(xiàn)其低壓特征。

流體的壓力梯度表現(xiàn)出東高西低是該盆地上古生界的油氣藏壓力如今的特點(diǎn)。石盒子組的油氣藏流體的壓力梯度在東部偏大,基本處于每百米1.0MPa以上,往西則越小,基本處于每百米0.9MPa以下。如此的變化規(guī)律和該盆地如今的構(gòu)造形態(tài)相吻合。

有兩個(gè)方面影響著流體的壓力梯度變化規(guī)律:

(1)構(gòu)造形態(tài)東高西低導(dǎo)致盆地東部的地表水在自然作用之下沿著古生界、中生界的不整合面通道等滲透進(jìn)入地層里;

(2)處于上古生界的砂體連通性能差、其儲(chǔ)層巖性緊密、有限的地表水滲透范圍只對(duì)盆地東部的較小區(qū)域產(chǎn)生影響,盆地中西部的廣大區(qū)域里,流體的壓力則受氣層的充注作用,在它們中間為過(guò)渡帶區(qū)域。

1.2 低壓成因

油氣藏中的天然氣充注高度即氣注高度,也可稱含氣高度。因?yàn)樵撆璧氐纳瞎派绲暮瑲馍绑w孤立且較小,細(xì)粒巖石將其分隔開(kāi),于縱橫方向上形成了疊置錯(cuò)落的氣藏分布。所以在此所說(shuō)的氣柱高度只不過(guò)是數(shù)個(gè)疊置的砂體綜合反映的結(jié)果。因巖性緊密與成巖的強(qiáng)烈作用,其流體的壓力不全受圍巖的流體動(dòng)力控制,影響其的因素還有后期的構(gòu)造變化。

理由如下:

(1)流體的壓力剖面與平面變化和目前其形態(tài)構(gòu)造大致相同,顯示構(gòu)造在變化后埋藏的深度對(duì)于計(jì)算壓力梯度的影響巨大。

(2)在多數(shù)區(qū)域,燕山構(gòu)造時(shí)期剝蝕的厚度都相比于后期的埋藏厚度要大,例如蘇里格氣田在中生代末,其剝蝕厚為800～900m,越往東剝蝕的厚度就越大,所以后期的埋藏作用對(duì)于下地層成巖作用影響不明顯。

(3)處于氣藏上伏位置的上石盒子組是相對(duì)較細(xì)的巖石種類,其一封閉流體在地層中的散失,其二使淺部流體對(duì)于深度流體的作用產(chǎn)生了阻礙。

(4)其天然氣藏主體表現(xiàn)為巖性氣藏,它的封閉以依靠縱橫雙向的巖性變化所引發(fā)的毛細(xì)管力改變現(xiàn)象為主。所以燕山時(shí)期后埋藏的厚度只使氣藏的上覆厚增加,本質(zhì)上對(duì)于流體的壓力數(shù)值變化沒(méi)有影響,進(jìn)而讓其埋深增大、相應(yīng)流體的壓力梯度降低。

2溫度因素影響

2.1 溫度

天然氣藏在形成后,如果氣藏的體積不發(fā)生變化,古流體的壓力將會(huì)隨古溫度的下降而持續(xù)降低,古溫度的降幅越大,相應(yīng)的古壓力降低得越大。如設(shè)定氣藏的古溫度最高是110至140攝氏度,則當(dāng)溫度降至20至50攝氏度,其古壓力所降低的幅度是5.2%至19.4%。

2.2 天然氣藏體積

在儲(chǔ)層中聚集起來(lái)的天然氣會(huì)由于各類原因造成其散失,諸如擴(kuò)散、構(gòu)造、隆升剝蝕等各類作用。所以從另一種程度上說(shuō)稀釋了天然氣,就相當(dāng)于其體積減小。如天然氣藏處于相對(duì)封閉體系內(nèi),又沒(méi)有氣體進(jìn)行持續(xù)充注的條件下,其體積的減小將會(huì)形成氣藏內(nèi)的天然氣密度下降與氣體的壓力降低。經(jīng)模擬計(jì)算顯示,在140℃古地溫的天然氣藏內(nèi),溫度降低70℃,天然氣擴(kuò)散達(dá)5%;當(dāng)壓力降低4.5%左右,則天然氣擴(kuò)散達(dá)10%;當(dāng)壓力降低9%左右,天然氣的擴(kuò)散達(dá)20%,可直觀看出天然氣的擴(kuò)散量越大,其對(duì)應(yīng)壓力的下降就越是顯著。

3例舉蘇里格氣藏

蘇里格天然氣藏在鄂爾多斯盆地的西部偏北方,它的東面是烏審旗氣田。此氣田向南北方向延伸,它的特點(diǎn)有:

(1)其天然氣藏受到南北方向分布的砂體所控制,氣藏主要儲(chǔ)于下石盒子組與山西組分流河道的砂體里。

(2)石英砂巖與巖屑石英砂巖為其儲(chǔ)層巖性,填隙物里泥質(zhì)巖屑的含量比較高,有個(gè)別能達(dá)到33%至37%。

(3)主要以原生粒、殘留粒、溶蝕粒間孔形成其儲(chǔ)集空間,其孔隙度5%至10%,其滲透率,顯現(xiàn)物性不佳。

3.1 后期的埋深變化使壓力降低

其天然氣藏埋深3018～3800m,深度平均值3365m,其流體的壓力約32.9至22.5MPa,均值27.99MPa,壓力的梯度每百米0.92至0.65MPa,均值每百米0.83MPa,是非常典型的低壓油氣藏。

依據(jù)油氣成藏后,因其成巖作用的停止,壓力不再受制于后期埋藏因素影響,故對(duì)蘇里格氣田中部分井氣藏的壓力實(shí)行恢復(fù)原貌處理,其計(jì)算結(jié)果顯示,在扣除了白堊系和它的上地層以后,經(jīng)過(guò)對(duì)前白堊系殘留的厚度換算所得出流體的壓力梯度每百米0.9至1.14MPa,壓力梯度的平均值每百米1.06MPa,相較目前,流體的壓力梯度平均值高出21.4%。

3.2 溫度下降使壓力降低

蘇里格的天然氣藏古溫度歷經(jīng)整個(gè)升、降溫的過(guò)程。其在形成后,喜馬拉雅的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致盆地隆升,使中生代的地層受到較多剝蝕。剝蝕過(guò)程中,氣藏的溫度也會(huì)持續(xù)降低,且這種狀態(tài)將一直維持到剝蝕期結(jié)束后。如古溫度的梯度保持不變,那么隨著新的地層沉積,其氣藏溫度就會(huì)持續(xù)上升?？傮w而言,新沉積物的埋藏所形成的升溫現(xiàn)象要比剝蝕所形成的降溫更小,使得氣藏的溫度處于持續(xù)降低過(guò)程。古溫度的這種變化必將導(dǎo)致氣藏流體的壓力改變。

按蘇里格天然氣藏埋深平均值3365m,現(xiàn)今地溫的梯度每百米2.46℃,地表12℃為參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,此氣藏如今地溫平均值95℃。假如其溫度下降55℃,則模擬計(jì)算顯示其壓力降低14.9%。

除此之外,因次生孔隙的形成而導(dǎo)致的孔隙體積增加通常是2%至5%,使得氣藏的儲(chǔ)集空變化有限,所以孔隙的變化對(duì)于天然氣藏流體的壓力產(chǎn)生的影響較小,通常是5%至10%。有研究認(rèn)為隆升剝蝕的作用也是使壓力出現(xiàn)下降的成因,但實(shí)際上,隆升剝蝕對(duì)于天然氣藏流體的壓力改變有著雙重的影響,其特點(diǎn)是:

(1)隆升剝蝕致使荷載的厚度減少,流體的壓力梯度相應(yīng)增大。再次埋藏,其流體的壓力梯度則又將下降。

(2)隆升剝蝕將導(dǎo)致氣藏的溫度降低,從而形成壓力的降低。

4結(jié)語(yǔ)

鄂爾多斯盆地的上古生界氣藏流體的壓力具備顯著低壓的特點(diǎn),它的流體壓力梯度呈現(xiàn)出東高西低的形態(tài)。在其盆地區(qū)域內(nèi),東部是正常的流體壓力區(qū),而西部則是較低的流體壓力區(qū),在兩者之間是壓力過(guò)渡帶區(qū)域,與如今的地形構(gòu)造形態(tài)大致相同,這就表示后期的構(gòu)造變化與埋藏的作用對(duì)于壓力梯度的分布有著相當(dāng)重要的影響作用。處于構(gòu)造位置較低部位的蘇里格氣田,其氣藏低壓的特點(diǎn)特別明顯。經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算可以得出,剝蝕期溫度的下降與后期埋藏深度的增加是形成該盆地的上古生界氣藏的低壓主因。

參考文獻(xiàn)

[1] 安文武,邸領(lǐng)軍,鄧建華,何月慧,齊振琴,潘勇.鄂爾多斯盆地氣藏低壓成因探討.[J].錄井工程.2009,20(4).

[2] 馮喬,耿安松,徐小蓉,楊華.鄂爾多斯盆地上古生界低壓氣藏成因.[J].石油學(xué)報(bào).2007,28(1).

[3] 李明瑞,竇偉坦,藺宏斌,張清,焦積田.鄂爾多斯盆地東部上古生界致密性氣藏成藏模式.[J].石油勘探與開(kāi)發(fā).2009,36(1).