鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下天然氣勘探技術(shù)研究

賈方方 郭偉鵬 郭田超 楊驍

陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司延長氣田采氣五廠 陜西 延安 716000

近年來，研究發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下層系的地質(zhì)條件獨(dú)特，具有利于氣藏積聚的封蓋條件。另外，由于米脂鹽洼中心的沉積水體較深，更加便于烴源巖的發(fā)育和保存，從而對氣藏的形成更加有利。在鹽下天然氣勘探的實踐過程中，對于奧陶系鹽下的地質(zhì)情況有了進(jìn)一步的認(rèn)識，儲層分布和天然氣富集現(xiàn)象也有了更深地了解，對鹽下天然氣勘探提供一定的參考價值。

1 鄂爾多斯盆地奧陶系鹽地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地在長時間的地質(zhì)演變過程中，逐漸由海相向海陸不斷過渡，然后再向著陸相進(jìn)行沉積演化，其中沉積巖的厚度達(dá)到了6500m。在奧陶紀(jì)，其盆地內(nèi)部相對穩(wěn)定，而且盆緣比較活躍，具有南北隆升，西沖東抬的特點[1]。對于盆地而言，按照構(gòu)造單元進(jìn)行劃分可以分為6個單元，其中的伊陜斜坡對于油氣的聚集相當(dāng)有利，如圖1所示。同時，對于環(huán)縣—蘇里格—鄂托克旗一線發(fā)育的近南北向古隆結(jié)構(gòu)起到了一定的分隔作用，從而使得中東部地區(qū)發(fā)展成為一個相對封閉的環(huán)境，其中以馬家溝組成為了其中的一個標(biāo)志性的代表。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元劃分圖

2 鹽下天然氣成藏特征

鄂爾多斯盆地奧陶系鹽再不斷地勘探發(fā)展過程中，對于盆地的勘探層位和圈閉類型都有了一個較好地認(rèn)識，從而對于奧陶系鹽下的地質(zhì)特征和天然氣成藏情況有所了解。

3 膏巖發(fā)育區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)變

3.1 上古生界煤系烴源巖是鹽下氣藏的主要?dú)庠?/h3>

由于鄂爾多斯盆地的獨(dú)特地質(zhì)條件，處于中東部地區(qū)的鹽巖沉積會形成一個較好的封閉結(jié)構(gòu)，在利于天然氣的不斷聚集保存的同時，對于天然氣的運(yùn)移也有了一定的抑制[2]。所以，氣源問題是對于奧陶系鹽下天然氣逐漸聚集成藏的重要問題。

3.2 晶間孔型白云巖是鹽下氣藏的主要儲層

巖性因素是鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下天然氣儲集的一個重要原因，通過相關(guān)的研究表明：該區(qū)域的儲層主要以碳酸鹽巖儲層為主，其中主要包括白云巖類型，對于白云巖的類型主要可以分為兩個大類，第一個主要是以粉晶—細(xì)晶為主要的白云巖，由于這種類型的白云巖主要為晶粒結(jié)構(gòu)，一般為中—厚層[3]。對于這一類的白云巖而言，在顆粒的沉積過程中會相對優(yōu)先于白云巖化形成晶間孔的結(jié)構(gòu)，在其局部會看的見由于后期的溶蝕作用導(dǎo)致較大的溶孔結(jié)構(gòu)的形成，其儲層部分的平均孔隙度大致在2%～9%之間，滲透率的大小主要分布在0.1～6mD的范圍之類。第二類的白云巖結(jié)構(gòu)是泥晶—細(xì)粉晶的白云巖，其中泥質(zhì)的含量主要在5%～30%左右。由于該種類型的白云巖主要以薄層結(jié)構(gòu)為主，而且在其橫向的分布相對比較穩(wěn)定，在儲層的儲集空間范圍內(nèi)會逐漸形成由鹽巖礦物發(fā)生溶解而逐漸產(chǎn)生的溶孔結(jié)構(gòu)，而且會生成一些白云巖晶間孔。對于儲層段而言，其儲層的平均孔隙度大致分布在1%～7%的范圍，其滲透率分布在0.1～8mD的范圍內(nèi)。通過研究分析發(fā)現(xiàn)，雖然對于不同的層段和不同的巖石結(jié)構(gòu)在儲集空間上有一定的差異，可是通過對鹽下層系的白云巖儲集空間進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：對于儲集空間影響較大的主要是晶間的孔隙大小，然后就是溶孔結(jié)構(gòu)。其中，晶間孔發(fā)育層段主要分布在馬五7亞段、馬五9亞段和馬四段白云巖，因為這種白云巖的分布情況同沉積期的古隆有著緊密的聯(lián)系。另外，溶孔結(jié)構(gòu)主要分布在馬五6亞段、馬五8亞段、馬五10亞段的白云巖，不僅分布較廣，而且具有較好的連續(xù)性，逐漸成為目前鹽下天然氣勘探的重點。

3.3 天然氣的側(cè)向運(yùn)移是鹽下成藏的必要條件

針對鹽下勘探展開分析發(fā)現(xiàn)，在早期對于奧陶系天然氣的勘探工作主要放在奧陶系頂部的風(fēng)化殼成藏方向，普遍地認(rèn)為煤系生氣，而后再以垂向的運(yùn)移方式逐漸進(jìn)入到風(fēng)化殼儲層，從而聚集形成氣藏[3]。近些年，由于白云巖的巖性圈閉和風(fēng)化殼古地貌圈閉呈現(xiàn)的差異性，導(dǎo)致天然氣的聚集模式轉(zhuǎn)變成了側(cè)向運(yùn)移。通過勘查實踐發(fā)現(xiàn)，以晶間孔型為主的白云巖儲層的馬五5亞段儲層，沉積類型為旋回特征的馬五5-馬五10亞段儲層，還有短期海進(jìn)旋回沉積類型為主的鹽下馬五7亞段、馬五9亞段具有比較類似的巖性圈閉成藏條件，聚集模式主要為側(cè)向運(yùn)移，對于鹽下藏非常有利。

3.4 勘探方向與目標(biāo)

通過，對天然氣成藏特點進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，選擇馬四段是進(jìn)行鹽下天然氣勘探的最佳層系。其中，對于儲集體分布影響較大的主要是巖相，對馬四段沉積期的巖相進(jìn)行分析，位于靖邊氣田東側(cè)至榆林—延安的一帶區(qū)域，常常是進(jìn)行鹽下深層多層系白云巖巖性天然氣氣藏勘探的最佳區(qū)域，烏審旗—橫山云灰緩坡相帶和東部神木云灰隆起相帶是現(xiàn)階段的重點關(guān)注區(qū)域。另外，局部構(gòu)造也會對奧陶系鹽下深層天然氣的富集情況產(chǎn)生相應(yīng)的影響，針對巖性相變帶內(nèi)的構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉成為了目前進(jìn)行勘探的一個重要的目標(biāo)。對奧陶系鹽下進(jìn)行綜合評價，可以將以下兩個層系作為現(xiàn)階段的主要勘探目標(biāo)，如圖2所示，其中總面積達(dá)到了1×104km2，通過預(yù)計其儲量大致達(dá)到了5.0×1011m3，相對來說具有很大的勘探潛力。

4 鹽下勘探技術(shù)發(fā)展情況

4.1 工藝進(jìn)展

在前期對于鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下天然氣的勘查過程中，主要是針對奧陶系風(fēng)化殼溶孔型儲層進(jìn)行改造，酸化壓裂形成的酸蝕裂縫能夠較好地提高導(dǎo)流能力。在酸化改造時，主要是采用以“稠化酸+降阻酸”進(jìn)行酸化壓裂的方式，用酸量一般在50～120m3的范圍，排量主要在2～3m3/min左右，形成的酸蝕裂縫長度在30～50m左右。這種工藝主要應(yīng)用在改造規(guī)模相對較小的儲層，一般形成的酸蝕裂縫比較短，被廣泛應(yīng)用在奧陶系的風(fēng)化殼儲層改造。現(xiàn)階段，對于奧陶系鹽下馬四段已經(jīng)實踐壓裂了20口井，其中酸量平均達(dá)到了103m3，排量控制在2.9m3/min左右，其改造后的平均產(chǎn)量達(dá)到了2.0×103m3/d。為了進(jìn)一步提高改造后的裂縫長度，在結(jié)合酸蝕壓裂的基礎(chǔ)上，采用“多級交替注入、多體系酸液轉(zhuǎn)向”的技術(shù)，使用耐酸的滑溜水對于改造效果有較好地提升。同時，使用不同黏度的酸液組合可以有效地保證儲層改造的均勻性。

近幾年，由于鹽下馬四段應(yīng)用酸壓進(jìn)行儲層改造的產(chǎn)量較低，對該層段進(jìn)行大量的實驗研究和數(shù)值模擬分析，造成該段改造效果較差的主要原因是由于該區(qū)塊的儲層相對致密、儲層的灰質(zhì)含量高，從而導(dǎo)致酸化壓裂改造過程中酸—巖的反應(yīng)較慢，而且酸壓的作用范圍也更加的短，從而改造過程形成的裂縫的電流能力也較小。因此，需要把常規(guī)使用的酸化壓裂方式轉(zhuǎn)變成加砂壓裂的方式，將改造模式的重點放在裂縫的擴(kuò)展、改造工具的研發(fā)和壓裂模式的細(xì)化研究。經(jīng)過大規(guī)模的實踐研究，對于儲層相對較為致密、裂縫的延伸壓力加大的情況，壓裂改造設(shè)計應(yīng)該優(yōu)先選擇41/2in的大直徑管柱和大排量的模式，從而能夠有效地降低摩阻，對于提高裂縫的延伸壓力和裂縫體積有較大的好處。對于碳酸鹽巖而言，由于其巖石的彈性模量高，壓裂改造過程中形成的裂縫相對較窄，而且加砂過程也相對較難，通過選擇40～70目、80～90目的小粒徑支撐劑，應(yīng)用連續(xù)加砂的模式，能夠達(dá)到較好的壓裂效果。另外，由于碳酸鹽巖具有較高的抗張、抗壓強(qiáng)度，為了提高改造效果，可以預(yù)先對其進(jìn)行前置酸預(yù)處理，從而能夠有效地降低儲層的破裂壓力，能夠提高改造效果[4]。

4.2 奧陶系鹽下勘探突破的意義

鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下作為一個相對較新的勘探領(lǐng)域，不斷提高對于勘探理論的認(rèn)識，是現(xiàn)階段尋求勘探工作進(jìn)步的關(guān)鍵。通過對于奧陶系鹽下古隆起、烴源巖、儲層分布及圈閉等成藏條件的進(jìn)一步了解，開展了對于奧陶系鹽下天然氣的勘探，隨著地質(zhì)工程的一體化，鹽下馬四段天然氣的勘探工作取得巨大的突破。在數(shù)十年的勘探探索過程中，隨著MT1井在奧陶系獲得了一個很高的產(chǎn)氣流，從而開啟了一個嶄新的天然氣勘探領(lǐng)域。

4 勘探前景

由于奧陶系鹽下具備較好的成藏條件和儲氣資源，現(xiàn)階段對其的勘探成為了未來的重點。對于馬五6亞段鹽巖層而言，不僅擁有較好的封蓋條件，而且由于白云巖儲層相對較為發(fā)育，從而導(dǎo)致儲層具有較好的巖性圈閉?，F(xiàn)階段，對于鹽下勘探逐漸取得重大進(jìn)展，在靖邊東側(cè)勘探發(fā)現(xiàn)流量達(dá)到1.27×106m3/d的氣藏，清晰地表明奧陶系鹽下天然氣勘探具有較大的前景。同時，在橫山—延安總面積5000km2的區(qū)域內(nèi)，其勘查到的天然氣儲量達(dá)到了千億立方米。另外，對于鄂爾多斯盆地奧陶系的勘探工作主要集中在風(fēng)化殼氣藏方面，針對奧陶系鹽下的勘探實踐相對較少，從而給奧陶系深層的烴源巖、儲層、成藏方面的研究造成了較大的難度。在對鹽下天然氣勘探地不斷探索過程中，在相關(guān)鉆探資料地輔助下，對于馬四段、馬二段等層段的古沉積環(huán)境及相帶發(fā)育情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該層段地巖性主要包括白云巖和石灰?guī)r，其分布特點為橫向向上，同時在東西方向上呈現(xiàn)出巖性相變的特點。在巖性相變和局部的鹽巖底面鼻隆構(gòu)造兩者的共同影響下，能夠構(gòu)成利于氣藏形成的巖性圈閉，是奧陶系鹽下天然氣勘探的重要的目標(biāo)層系，勘查工作具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5 結(jié)束語

綜上所述，鄂爾多斯盆地奧陶系由于其獨(dú)特的地理特點，具有較好的成藏條件，利于天然氣的儲存；其獨(dú)特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如上古生界煤系烴源巖是鹽下氣藏的主要?dú)庠?、晶間孔型白云巖利于聚集形成氣藏、側(cè)向運(yùn)移利于鹽下成藏等，對其的勘探成為未來的重點目標(biāo)，勘查工作具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>