西湖凹陷黃巖區(qū)深層低滲天然氣藏差異聚集規(guī)律及成因淺析

李文俊，段冬平，蔣云鵬，王 偉，潘 威，張伯成

(中海石油(中國)有限公司 上海分公司，上海 200335)

引 言

西湖凹陷是東海陸架盆地油氣勘探開發(fā)的重要區(qū)域，目前已實(shí)現(xiàn)中淺層常規(guī)油氣藏、深層低滲-致密天然氣儲層并舉的勘探開發(fā)局面[1]，且低滲-致密氣藏正在逐步成為勘探開發(fā)的接替領(lǐng)域。然而，前人針對西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶的低滲-致密氣藏富集規(guī)律認(rèn)識尚未統(tǒng)一[2-4]。

筆者結(jié)合前人研究成果，以西湖凹陷近年來低滲氣藏開發(fā)取得重要進(jìn)展的黃巖區(qū)為例，通過鉆井資料、流體檢測、斷裂解析及低滲天然氣藏運(yùn)聚方式等綜合分析，研究低滲儲層天然氣藏運(yùn)聚模式，解釋HY氣田“一層多藏”的差異聚集現(xiàn)象，總結(jié)黃巖區(qū)背斜-似花狀斷裂構(gòu)造背景下低滲天然氣藏富集的規(guī)律，以期為區(qū)內(nèi)QY構(gòu)造的滾動勘探提供參考，亦為西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶同類型低滲天然氣藏的勘探開發(fā)提供借鑒。

1 黃巖區(qū)地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地中段的浙東坳陷東部，凹陷整體呈NNE向展布[5]。黃巖區(qū)位于西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶中南部，主要包括HY、QY等多個含油氣構(gòu)造，其構(gòu)造特征均為NE-SW向背斜-斷背斜構(gòu)造(圖1)[6-8]。

圖1 黃巖區(qū)地理位置、氣田及井位分布

黃巖區(qū)屬勘探開發(fā)早期，其中的HY構(gòu)造屬開發(fā)早期，目前已有探井3口，開發(fā)井5口，QY構(gòu)造仍屬勘探階段，目前僅有探井3口。區(qū)內(nèi)鉆井主要分布在構(gòu)造軸部高點(diǎn)，構(gòu)造翼部井控程度低，鉆井揭示地層為新生界古近系、新近系。

黃巖區(qū)油氣資源豐富，漸新統(tǒng)花港組是其主要含油氣層段，沉積環(huán)境為淺水三角洲沉積體系，有利儲層為分流河道砂體[9]。區(qū)內(nèi)主要目的層花港組上段H3—H6層埋深為3 300～3 700 m，儲層因受壓實(shí)作用影響而物性較差，表現(xiàn)為低孔低滲—特低滲儲層，氣藏平均孔隙度10%～12%，平均滲率為(1～10)×10-3μm2(圖2)。

圖2 黃巖區(qū)主要目的層地層對比

2 黃巖區(qū)構(gòu)造及斷裂特征

東海陸架盆地是位于中國東部大陸邊緣的中生代—新生代含油氣盆地，其西湖凹陷、麗水凹陷和長江凹陷等構(gòu)造單元在漸新統(tǒng)、中新統(tǒng)和古新統(tǒng)等多套地層中均發(fā)育反轉(zhuǎn)構(gòu)造，對油氣聚集成藏產(chǎn)生了重要影響[10-11]。西湖凹陷是東海陸架盆地油氣資源最為豐富、反轉(zhuǎn)構(gòu)造最為典型的構(gòu)造單元，尤其是中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶已成為油氣勘探開發(fā)的熱點(diǎn)地區(qū)。依據(jù)地震資料解釋結(jié)果，西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶發(fā)育特征自北向南發(fā)生規(guī)律性變化，可進(jìn)一步分為嘉興構(gòu)造段、寧波構(gòu)造段、黃巖構(gòu)造段和天臺構(gòu)造段4段，黃巖區(qū)多個含油氣構(gòu)造均位于中央反轉(zhuǎn)帶南部黃巖構(gòu)造段內(nèi)[12]。

黃巖區(qū)外部東西兩側(cè)為大型斷裂控制下的斷階帶，區(qū)內(nèi)構(gòu)造反轉(zhuǎn)強(qiáng)度較低，形成低幅背斜形態(tài)，同時背斜內(nèi)似花狀斷裂密集發(fā)育，形成似花狀-背斜構(gòu)造，但其斷裂規(guī)模、晚期活動強(qiáng)度等均弱于兩翼斷階帶(圖3)[13]。黃巖區(qū)目的層系位于T20—T30之間，T30—T40之間的平湖組為優(yōu)質(zhì)烴源巖，似花狀斷裂體系是研究區(qū)天然氣垂向運(yùn)移最主要的通道。黃巖區(qū)構(gòu)造內(nèi)斷裂具有明顯的翼部規(guī)模大、核部規(guī)模小而密集的特征。不同位置的斷裂特征影響區(qū)內(nèi)天然氣的垂向及側(cè)向運(yùn)聚。QY構(gòu)造與HY構(gòu)造是發(fā)育于黃巖區(qū)北段及南段的2個含油氣構(gòu)造，均發(fā)育背斜-似花狀斷裂構(gòu)造樣式(圖3(a)、圖3(c))。

圖3 黃巖區(qū)的典型構(gòu)造樣式

3 HY構(gòu)造低滲透天然氣藏富集規(guī)律

黃巖區(qū)HY構(gòu)造與QY構(gòu)造具有類似的構(gòu)造演化、斷裂樣式與儲層特征，HY構(gòu)造已進(jìn)入開發(fā)，而QY構(gòu)造仍處于勘探階段。筆者結(jié)合HY已鉆井天然氣富集特征，通過HY構(gòu)造平面含氣性預(yù)測，提出背斜-似花狀構(gòu)造體系下低滲儲層“翼部主運(yùn)、核部調(diào)節(jié)”的天然氣運(yùn)聚模式，解釋了HY氣田“一層多藏”的天然氣差異聚集現(xiàn)象。

3.1 平面含氣性預(yù)測

在海上少井條件下，運(yùn)用地球物理方法開展儲層含油氣性預(yù)測是目標(biāo)評價(jià)的重要手段[14]。針對HY構(gòu)造主力開發(fā)氣藏花港組H5氣藏的測錄井信息，結(jié)合主要目的層為砂泥巖背景、儲層埋深大于3 500 m等特征，優(yōu)選EEI(擴(kuò)展彈性阻抗)屬性進(jìn)行流體檢測。經(jīng)實(shí)鉆驗(yàn)證，該方法預(yù)測的平面含氣性結(jié)果與鉆井實(shí)際具有較好的吻合度，可進(jìn)一步用于HY構(gòu)造平面含氣性分析。

EEI屬性預(yù)測的H5層平面含氣異常顯示，HY構(gòu)造除3口探井鉆遇的構(gòu)造中心高部位含氣異常明顯外，在構(gòu)造東西兩翼及西南角低部位亦具有較明顯的含氣性異常(圖4)。

圖4 HY氣田H5擴(kuò)展彈性阻抗(EEI)屬性

平面含氣異常檢測結(jié)果表明，H5氣藏非均質(zhì)性較強(qiáng)，具有在不同構(gòu)造背景下發(fā)育多個氣藏的可能，這可作為HY構(gòu)造開發(fā)井部署的參考。

3.2 已鉆井含氣性規(guī)律分析

氣田內(nèi)原有3口探井在H5氣藏均鉆遇氣層，含氣飽和度Sg在54%～65%，電阻率為30～70 Ω·m。早期在探井控制區(qū)域?qū)嵤?口開發(fā)井，生產(chǎn)特征較為一致，具有帶水生產(chǎn)現(xiàn)象， 水氣比穩(wěn)定，約1∶1×104?；诤瑲庑灶A(yù)測結(jié)果(圖5)，在構(gòu)造低部位部署了開發(fā)評價(jià)井A7井，A7井在H5層成功鉆遇垂厚25.2 m高阻氣層，揭示H5低滲氣藏“一層多藏、差異聚集”的富集規(guī)律。

圖5 HY氣田H5層擴(kuò)展彈性阻抗流體檢測剖面

A7井在H5氣藏鉆遇的氣層電阻率達(dá)100 Ω·m，含氣飽和度68%，生產(chǎn)特征表現(xiàn)為高產(chǎn)氣、不產(chǎn)水，明顯優(yōu)于高部位的前期開發(fā)井，為與前期探井鉆遇的氣藏相互獨(dú)立的氣藏單元。A7井實(shí)施成功后，堅(jiān)定了在HY氣田低部位繼續(xù)滾動開發(fā)的信心，2021年又實(shí)施的2口開發(fā)井A16、A13井進(jìn)一步證實(shí)氣田H5低滲儲層“一層多藏”的差異成藏現(xiàn)象。A16井與A13井的H5儲層埋深基本一致，含氣性卻截然不同，A16井鉆遇垂厚約19 m氣層(含氣飽和度60%)，A13井鉆遇3 m氣層及25 m氣水同層(含氣飽和度僅30%)。通過類比A7井發(fā)現(xiàn)，同樣是由于低部位F6斷層對天然氣側(cè)向運(yùn)移的阻隔，卻造成低部位的A16井含氣性高于高部位的A13井。HY氣田多口井的H5氣藏連井對比顯示，構(gòu)造高低并不是控制低滲天然氣富集的主控因素，構(gòu)造低部位的A16井、A7井砂體含氣性甚至優(yōu)于構(gòu)造最高部位的早期探井(圖6)。

3.3 低滲天然氣藏富集規(guī)律及成因

黃巖區(qū)大部分?jǐn)鄬有纬捎谏煺箶嘞輹r期(距今43—23 Ma)，在后期的龍井運(yùn)動時期(距今16—13 Ma)受到擠壓形成低幅背斜圈閉，區(qū)內(nèi)油氣大規(guī)模充注時間為距今5 Ma—今，主要的天然氣匯聚以晚期充注為主[15-16]。體積流和擴(kuò)散流是天然氣運(yùn)移充注的兩種主要方式[17-18]。體積流是天然氣在壓差驅(qū)動下以游離相在孔隙性介質(zhì)中發(fā)生的流動。擴(kuò)散流是天然氣分子在濃度梯度作用下從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)運(yùn)移的分子運(yùn)動。擴(kuò)散流是致密儲集層中天然氣以非常規(guī)運(yùn)聚方式發(fā)生大規(guī)模成藏的主要機(jī)制，而體積流是形成含氣富集區(qū)最重要的方式。天然氣向致密儲集層充注和運(yùn)移必須具備一定的啟動壓力，在孔喉結(jié)構(gòu)好的情況下形成體積流。

構(gòu)造翼部斷裂形成于伸展斷陷期，斷裂規(guī)模大，活動性強(qiáng)，長期溝通主力烴源巖，且在晚期擠壓時受擠壓應(yīng)力影響較小，成為構(gòu)造內(nèi)主控油氣垂向運(yùn)移的斷層。當(dāng)構(gòu)造翼部垂向運(yùn)移而來的天然氣向構(gòu)造核部匯聚時，核部小斷層由于受晚期擠壓應(yīng)力作用較強(qiáng)，在斷層面附近形成非滲透區(qū)，導(dǎo)致低滲天然氣的體積流較難越過斷層繼續(xù)向上充注。由此，構(gòu)造核部的小斷層對低部位天然氣運(yùn)移形成遮擋，這種遮擋在斷層兩盤砂砂對接的情況下仍然可能有效，易使構(gòu)造翼部形成天然氣富集區(qū)。筆者稱其為黃巖區(qū)低滲天然氣藏的“核部調(diào)節(jié)”現(xiàn)象。

以A7井為例，其含氣性高于高部位探井的成因或是構(gòu)造翼部的天然氣在向上匯聚時受到核部小斷層F5的阻隔，盡管井點(diǎn)處已處于F5斷層的末端，仍然使其下傾方向A7井位置成為天然氣富集區(qū)(圖5)，A16井區(qū)天然氣富集條件亦與之類似。反觀A13井區(qū)，由于其處在核部密集斷層發(fā)育區(qū)，翼部向上運(yùn)移的天然氣在側(cè)向運(yùn)移中頻頻受阻，致使其雖位于構(gòu)造軸部，卻在層層阻隔中成為天然氣匯聚的不利區(qū)，僅發(fā)育含氣水層(圖6、圖7)。

圖6 HY氣田H5層鉆井天然氣發(fā)育情況對比

圖7 HY氣田A16-A13聯(lián)井地震剖面

4 QY構(gòu)造低滲天然氣藏富集區(qū)評價(jià)

為進(jìn)一步探索黃巖區(qū)低滲天然氣藏“翼部主運(yùn)、核部調(diào)節(jié)”富集規(guī)律的普適性，開展了區(qū)內(nèi)具有類似成藏背景的QY構(gòu)造H5氣藏含氣性評價(jià)。根據(jù)QY構(gòu)造H5層流體檢測結(jié)果，在其構(gòu)造中心已鉆探井的西側(cè)及南部發(fā)育多期河道砂體，且低部位靠近翼部斷層的區(qū)域具有明顯的含氣異常顯示。位于QY構(gòu)造高部位的N3井已鉆遇氣層，氣柱高度僅30 m(圖2)，而低部位含氣異常區(qū)氣柱高度預(yù)測達(dá)150～200 m(圖8)。類比HY氣田天然氣分布規(guī)律不難發(fā)現(xiàn)，QY構(gòu)造翼部的含氣異常形成特征與其類似，均具有因構(gòu)造核部小斷層形成側(cè)向運(yùn)移阻隔，而在翼部近斷區(qū)形成天然氣富集區(qū)的特點(diǎn)。

進(jìn)一步的砂體精細(xì)解剖表明，QY構(gòu)造H5層發(fā)育2期呈X型切疊的河道，河道1砂體受河道2及核部小斷層分隔為南北兩段，在斷層兩側(cè)及河道相接的地方都易形成非滲透區(qū)，而成為低滲天然氣藏體積流運(yùn)移的阻隔帶。河道1砂體南北分段后，兩段與兩翼油源斷層均有接觸，但具有差異成藏的現(xiàn)象。北段源巖斷層斷距較小，天然氣運(yùn)移能力較弱，導(dǎo)致北段N3井砂體氣柱高度約25 m；西南段砂體直接接觸的源巖斷層斷距大，天然氣運(yùn)移能力更強(qiáng)，油氣側(cè)向運(yùn)移時受核部斷層側(cè)封，使南部有利聚集區(qū)的氣柱高度可達(dá)150～200 m(圖8)。

圖8 QY構(gòu)造H5層河道1近南北向地震剖面

5 黃巖區(qū)低滲天然氣藏富集規(guī)律小結(jié)

基于黃巖區(qū)兩個典型構(gòu)造的低滲天然氣鉆井資料、含氣性檢測與油氣運(yùn)聚分析，認(rèn)為黃巖區(qū)低滲氣藏具有“翼部主運(yùn)，核部調(diào)節(jié)”的油氣富集規(guī)律，即油氣主要通過構(gòu)造翼部的深大斷裂向上運(yùn)移，在儲層的橫向運(yùn)移過程中，由于構(gòu)造核部小斷層的調(diào)節(jié)效應(yīng)，中斷了低滲天然氣藏向高部位的“體積流”運(yùn)移，從而在構(gòu)造翼部形成天然氣有利富集區(qū)(圖9)。

圖9 QY氣田“翼部主運(yùn)、核部調(diào)節(jié)”成藏模式

目前該氣藏富集模式已在HY氣田獲得證實(shí)，對QY構(gòu)造兩側(cè)翼部的勘探可作為下一步的勘探方向。

6 結(jié) 論

(1)黃巖區(qū)低滲氣藏具有“區(qū)域成藏、一層多藏”的天然氣規(guī)模成藏與差異成藏現(xiàn)象，構(gòu)造高低并不是控制低滲儲層天然氣富集的主控因素。

(2)黃巖區(qū)似花狀斷裂密集發(fā)育，控制了低滲儲層中天然氣的側(cè)向運(yùn)聚，天然氣較難越過斷層通過“體積流”繼續(xù)向上充注，呈現(xiàn)“翼部主運(yùn)、核部調(diào)節(jié)”的差異聚集特征。

(3)“一核兩翼、近斷富集”是黃巖區(qū)目標(biāo)評價(jià)的方向。當(dāng)構(gòu)造核部斷層密集發(fā)育時，構(gòu)造翼部與深大斷裂直接接觸的低滲儲層有望成為天然氣富集區(qū)。