鄂爾多斯盆地延長氣田儲(chǔ)層壓力特征與含氣性關(guān)系

鄂爾多斯盆地延長氣田儲(chǔ)層壓力特征與含氣性關(guān)系

劉寶平

(延長石油(集團(tuán))油氣勘探公司采氣一廠，陜西延安716000)

摘要：通過對(duì)延長氣田上古生界主力氣層試氣資料詳細(xì)分析，認(rèn)為研究區(qū)主要存在兩種類型氣藏，二疊系山西組和石盒子組盒8段是強(qiáng)負(fù)壓和負(fù)壓為主的氣藏，石炭系本溪組是負(fù)壓和常壓為主的氣藏。此外，山西組山2段和本溪組局部存在弱超壓和超壓現(xiàn)象；儲(chǔ)層壓力特征與氣井產(chǎn)能、產(chǎn)水量、流體性質(zhì)等有一定的關(guān)系，從強(qiáng)負(fù)壓→負(fù)壓→常壓，隨著壓力系數(shù)的增加，氣井產(chǎn)能和產(chǎn)水量都在增加，而天然氣組分中重?zé)N含量減少，二氧化碳含量明顯增加，甲烷含量有減少的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地；延長氣田；儲(chǔ)層壓力；產(chǎn)能；流體性質(zhì)

中圖分類號(hào)：TE112.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-602X(2015)01-0074-04

收稿日期：2014-12-20

基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)課題(2011ZX05010-001)；陜西省高水平大學(xué)建設(shè)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2013SXTS03)；延安大學(xué)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(YDK2012-1)資助

作者簡介：劉寶平(1971—)，男，陜西延安人，陜西延長石油(集團(tuán))油氣勘探公司高級(jí)工程師。

Abstract：Through the analysis of the well testing dates of the upper Paleozoic gas reservoir in Yanchang filed, it is concluded that the existence of two types of gas reservoirs,one is a strong negative pressure to negative pressure one,another kind is negative pressure to normal pressure one.The former mainly gassy formations are Permian Shanxi Formation and He 8 Formation,the latter is Carboniferous Benxi formation. Reservoir pressure and gas production,water production,fluid properties,also have a certain relationship,from the strong negative pressure and negative pressure to normal pressure,with the increasing of pressure coefficient, the productivity of gas and water also increase,and in the composition of natural gas the heavy hydrocarbon content decreases, content of carbon dioxide increases significantly,the methane content has a tecdency to reduce.

自上世紀(jì)90年代中期以來，在鄂爾多斯盆地北部上古生界陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了蘇里格廟、烏審旗、靖邊、榆林、大牛地等多個(gè)探明儲(chǔ)量超千億方大型氣田。多年的勘探開發(fā)證實(shí)，這些氣田都具有“低孔、低滲、低壓、低產(chǎn)”四低的特征，其中異常低壓與天然氣成藏之間的關(guān)系備受關(guān)注，許多學(xué)者對(duì)盆地異常壓力特征及形成機(jī)制與天然氣運(yùn)移、聚集、成藏等關(guān)系做了大量的研究[1-8]。筆者以延長氣田為例，分析儲(chǔ)層異常壓力的分布特征與儲(chǔ)層物性、氣井產(chǎn)能、流體性質(zhì)之間關(guān)系。

延長氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部(圖1)，行政區(qū)劃上隸屬于延安地區(qū)。延長氣田主要含氣層位為上古生界石炭系本溪組，二疊系山西組山2段、山1段及石盒子組盒8段。

1地層壓力分類標(biāo)準(zhǔn)

地層壓力又叫孔隙流體壓力，在正常壓實(shí)條件下，地層壓力一般用等深度的靜水柱壓力來表示，正常地層壓力就是指從地表到目的層中部的靜水柱壓力，但由于地下諸多因素的影響，地層壓力往往不等于靜水柱的壓力，通常把偏離靜水柱壓力的地層孔隙流體壓力稱之為異常地層壓力。為了描述沉積盆地的地下壓力狀態(tài)，需要對(duì)地層壓力偏離靜水柱壓力的幅度進(jìn)行劃分，即壓力分類。國內(nèi)外學(xué)者普遍采用壓力系數(shù)(實(shí)測(cè)地層壓力與同深度靜水壓力的比值)進(jìn)行劃分(表1)。由于現(xiàn)今研究區(qū)地層壓力系數(shù)差異較大，在0.367～1.44之間，所以本文采用郝芳分類方案。

2延長氣田儲(chǔ)層壓力特征

2.1　壓力類型

根據(jù)收集的324個(gè)層段試氣數(shù)據(jù)，延長氣田上古生界石炭系本溪組—二疊系石盒子組盒8段儲(chǔ)層壓力系數(shù)小于0.8占51.2%，0.8～0.96占34.3%，0.96～1.06占11.1%，1.06～1.27僅占2.8%，總體以強(qiáng)負(fù)壓和負(fù)壓為主。

表1　地層壓力分類方案 [9]

由于埋深不一樣，不同層位，壓力類型有所差異(圖2)。石盒子組盒8段壓力系數(shù)0.367~0.958之間，平均壓力系數(shù)0.729，其中小于0.8占71.4%，0.8～0.96占28.6%，表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)壓和負(fù)壓；山西組山1段壓力系數(shù)0.589~0.973之間，平均壓力系數(shù)0.812，其中小于0.8占42.5%，0.8～0.96占52.5%，0.96～1.06占5%，表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)壓和負(fù)壓，少量為常壓；山西組山2段壓力系數(shù)0.508~1.44之間，平均壓力系數(shù)0.771，其中小于0.8占74.8%，0.8～0.96占20%，0.96～1.06占3%，表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)壓和負(fù)壓，極少量為常壓，個(gè)別為弱超壓和超壓；本溪組壓力系數(shù)0.473~1.177之間，平均壓力系數(shù)0.904，其中小于0.8占17%，0.8～0.96占46%，0.96～1.06占30%，1.06～1.27占7%，表現(xiàn)為負(fù)壓和常壓，其次為強(qiáng)負(fù)壓，少量為弱超壓。整體來說，本溪組壓力系數(shù)最高，本溪組和山2段個(gè)別表現(xiàn)為弱超壓和超壓，盒8段最低。

圖2　延長氣田儲(chǔ)層壓力系數(shù)分布頻率圖

2.2　壓力與深度的關(guān)系

延長氣田石盒子組盒8段氣層中部埋深2168~2976 m，平均埋深2542 m，壓力在10.206~27.523 MPa之間，平均壓力18.8 MPa；山西組山1段氣層中部埋深2128~3121 m，平均埋深2562 m，壓力在14.35~28.551 MPa之間，平均壓力20.761 MPa；山西組山2段氣層中部埋深2380~3580 m，平均埋深2734 m，壓力在14.418~31.806 MPa之間，平均壓力20.9 MPa；本溪組埋深1944~3686 m，平均埋深2756 m，壓力在12.034~31.501 MPa之間，平均壓力24.802 MPa。一般來說，隨著埋深的增加，壓力也隨著增加，但是從延長氣田儲(chǔ)層壓力與深度關(guān)系(圖3)來看，位于靜水壓力趨勢(shì)線以上的壓力點(diǎn)(對(duì)應(yīng)層位主要為本溪組和山2段)并不是埋深最大的位置，相反埋深越大，其壓力值(對(duì)應(yīng)層位主要為山1和盒8)偏離靜水壓力趨勢(shì)線越遠(yuǎn)，可見延長氣田各氣層段并非一個(gè)壓力系統(tǒng)，山2和本溪組在海拔-1300～-1800 m深度段出現(xiàn)異常高壓，這是由于縱向上存在多個(gè)巖性封隔層造成的，研究區(qū)本溪組頂部發(fā)育煤層且其上部太原組為一套穩(wěn)定的灰?guī)r沉積，是區(qū)域性封隔層，山2段也發(fā)育有多套煤層，另外，本溪組和山2段暗色泥巖及含煤層系是主力烴源巖，生烴增壓作用對(duì)壓力的異常有很大的影響，而山1和盒8段遠(yuǎn)離主力生烴層系且不存在類似分布穩(wěn)定封隔層，因此在地質(zhì)歷史中因流體散失而造成生烴增壓作用大幅度降低。

圖3　延長氣田儲(chǔ)層壓力與深度的關(guān)系

3儲(chǔ)層壓力與含氣性的關(guān)系

3.1　儲(chǔ)層壓力與產(chǎn)能的關(guān)系

延長氣田上古生界山2段、山1段及盒8段氣藏總體屬于強(qiáng)負(fù)壓和負(fù)壓氣藏，以強(qiáng)負(fù)壓為主，而本溪組為負(fù)壓和常壓氣藏，以負(fù)壓為主；局部山2段和本溪組表現(xiàn)為弱超壓和超壓，山2和本溪組壓力系數(shù)高于山1和盒8，這與各層試氣結(jié)果呈正相關(guān)性。通過對(duì)延長氣田260個(gè)層段試氣結(jié)果統(tǒng)計(jì)，盒8段無阻流量小于2×104m3/d低產(chǎn)井占65.5%，山1段無阻流量小于2×104m3/d低產(chǎn)井占77.7%，山2段無阻流量小于2×104m3/d低產(chǎn)井占31.8%，本溪組無阻流量小于2×104m3/d低產(chǎn)井占39.5%，大于10×104m3/d高產(chǎn)井基本全部為山2和本溪組。一般來說，在相同的儲(chǔ)集條件下，隨著壓力系數(shù)的增加，氣藏驅(qū)動(dòng)能量越大，無阻流量也會(huì)隨著增加，盡管各層的無阻流量與壓力系數(shù)之間的關(guān)系不完全相同(圖4)，盒8、山1和本溪組相關(guān)性較好，高產(chǎn)井壓力系數(shù)普遍大于0.8，當(dāng)壓力系數(shù)小于0.8時(shí)，無阻流量一般小于10×104m3/d；山2段相關(guān)性較差，但是整體來說，相對(duì)較高的壓力分布區(qū)是高產(chǎn)氣層分布區(qū)。

圖4　延長氣田上古生界儲(chǔ)層壓力系數(shù)與無阻流量的關(guān)系

3.2　儲(chǔ)層壓力與產(chǎn)水量的關(guān)系

實(shí)際資料表明，延長氣田上古生界氣藏類型主要為干氣氣藏，產(chǎn)水量較少，對(duì)175層次試氣日產(chǎn)水量統(tǒng)計(jì)，最高產(chǎn)水量為15.6 m3/d，平均產(chǎn)水量1.36 m3/d，但不同層位和不同壓力類型其產(chǎn)水量有所差異。如圖5所示，從強(qiáng)負(fù)壓→負(fù)壓→常壓，隨著壓力系數(shù)增加產(chǎn)水量也有所增加，從常壓—弱超壓—超壓則呈相反趨勢(shì)，常壓平均日產(chǎn)水量最高，強(qiáng)超壓最低；從層位來看，本溪組日產(chǎn)水量最高，平均1.52 m3/d，其次為山2，山1最低。

3.3　儲(chǔ)層壓力與流體性質(zhì)的關(guān)系

根據(jù)87個(gè)氣樣分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，延長氣田氣藏中天然氣主要成分(表2)，各氣層甲烷平均含量較為接近，但從盒8—山2段隨著埋深及壓力系數(shù)的增加，甲烷和重?zé)N的平均含量略有減少，到本溪組甲烷含量又有所增加；但二氧化碳含量從盒8—本溪，隨著埋深和壓力系數(shù)的增加而增加的趨勢(shì)比較明顯，表明在不同壓力系統(tǒng)下，烴類流體性質(zhì)有所差異，這與生儲(chǔ)蓋組合類型及天然氣運(yùn)移聚集的方式有關(guān)。

表2　延長氣田上古生界氣藏天然氣主要成分及壓力系數(shù)統(tǒng)計(jì)

4結(jié)論

延長氣田上古生界氣藏總體為強(qiáng)負(fù)壓—常壓氣藏。根據(jù)儲(chǔ)層壓力類型，可分為兩類，一類為負(fù)壓—常壓，主要為石炭系本溪組，另一類為強(qiáng)負(fù)壓—負(fù)壓，主要為山西組和盒8，局部山2段和本溪組表現(xiàn)為弱超壓和超壓。儲(chǔ)層壓力類型及壓力系數(shù)的大小與氣層產(chǎn)能、產(chǎn)水量及流體性質(zhì)有一定的關(guān)系，從強(qiáng)負(fù)壓→負(fù)壓→常壓，隨著壓力系數(shù)的增加，氣井產(chǎn)能和產(chǎn)水量都在增加，而天然氣組分中重?zé)N含量減少，二氧化碳含量明顯增加，甲烷含量有減少的趨勢(shì)但不明顯。

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[責(zé)任編輯李曉霞]

Pressure Characteristics of Reservoir and Accumulations of

Nature Gas in Yanchang Gas Field of Ordos Basin

LIU Bao-ping

(The First Gas Production Plant,Yanchang Oil and Gas Exploration Company Co.,LTD,Yan'an 716000,China)

Key words：Ordos Basin; Yanchang gas field; reservoir pressure; productivity; fluid properties