济阳坳陷成熟探区探井失利地质原因分析

高 磊

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营 257015）

济阳坳陷成熟探区探井失利地质原因分析

高 磊

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营 257015）

胜利油田经过近40多年的勘探,按照国内外勘探程度划分的标准,其主力探区济阳坳陷目前已处于成熟勘探程度,全面进入隐蔽油气藏勘探阶段,勘探难度越来越大。尽管济阳坳陷探井成功率保持较高的水平,但仍有50%左右的探井落空或低效。根据“失利”探井定义,从生、储、盖、圈、运、保等6种油气成藏控制因素出发,参考济阳坳陷石油地质特点和近几年的勘探经验,主要从圈闭是否有效、储层是否存在、输导体系是否发育、油气充满程度等4个方面进行失利探井地质原因分析,建立起成熟探区探井失利地质原因分析方法。总结了济阳坳陷“十五”以来主要增储目标,即:砂砾岩体、浊积砂体、滩坝砂体、河道砂体等储层类型的失利地质原因。在明确上述目标类型最主要勘探风险的基础上,提出了勘探攻关重点及风险规避建议。

济阳坳陷;油气勘探;失利地质原因;储层类型;风险规避

胜利油田主力探区济阳坳陷包括前第三系、古近系和新近系3套含油层系,是一个北断南超的箕状断陷盆地,主要由陡坡带、洼陷带、缓坡带和凸起等类型构成,发育了砂砾岩体、浊积砂体、滩坝砂体、河道砂体等多种储层类型,并且其构造与储层的有机组合形成了多种多样的圈闭类型[1-7]。

经过40余年的勘探,目前济阳坳陷探井密度平均超过0.21口/km2,石油资源探明程度超过45.9%。按照国内外勘探阶段划分的标准,济阳坳陷目前已总体进入成熟勘探阶段,为成熟探区。尽管济阳坳陷探井成功率基本保持较高的水平,但仍有50%左右的探井落空或低效。这样使得很大一部分勘探资金沉没,进而使得在当前勘探投资保持相对稳定的情况下,用于进一步扩大油气发现的投资大大减少。

根据探井钻探目的,结合济阳坳陷的勘探实践,满足下列条件之一者即为由于地质研究原因导致的探井“失利”:(1）录井或取心过程中的油气显示级别在油迹以下,仅少部分为油斑;(2）电测、气测、地化解释为含油水层、水层或干层;(3）没有下油层套管(钻探滩浅海目标、潜山圈闭且无须下油层套管固井者除外,或下油层套管后试油未获工业油气流和试油工艺出现问题者除外）。需要说明的是,在设计目的层之外钻遇油层或获得工业油气流而成功的井,仍为“失利“探井[8]。

1 “失利”探井地质原因分析方法

根据“失利”探井定义,主要从生、储、盖、圈、运、保等6种油气成藏控制因素出发,参考济阳坳陷石油地质特点和近几年的勘探经验,主要从输导体系是否发育、圈闭是否有效、储层是否发育、油气充满程度等4个主要方面进行失利地质原因分析。

1.1 缺乏有效的输导体系

有效的输导体系包括有效的油气运移通道、充足的运移动力以及有利的运移指向。尽管济阳坳陷总体资源探明程度己经接近50%,但是仍然没有形成准确识别油气运移通道的有效方法。因此,在远离生油中心的层系和区带,由这一原因造成的失利探井的比例是最高的。油气有效运移通道一般是由单条或多条断层、渗透性砂体、不整合面及构造脊构成的。圈—源距离越远,通道组合越复杂,油气运移过程越复杂(如缓坡带、潜山披覆构造带和复杂断裂带的圈闭）,有效通道就越难识别。

油气运移动力主要是指油气从源岩边界向圈闭进行二次运移时的动力,其影响因素主要有油源供给能力、油气流体性质以及运移距离和方向。油源供给能力主要受烃源岩排烃规模控制,排烃量越大,油气供给越充足。油气的黏度和密度越大,流动能力越差,有效运移动力越低。随着运移距离的增大,流体不断分散、逸失,能量不断消耗而导致动力下降。在运移方向上,油气最容易向上运移,其次是侧向运移,而向下方运移最难,因为向下方运移时一般须具备异常高压。由于济阳坳陷的油气富集程度非常高,且生油洼陷在各凹陷中所占的面积较大,因而在各凹陷主体部位油气运移动力对成藏的影响并不明显,由此导致预探井失利的情况也较少。但在距离生油洼陷较远的凸起部位,由油气运移动力不足导致探井失利的情况就增多了。例如,2007年完钻的埕中5井,其钻探目的是要揭示了解埕北凹陷西斜坡馆陶组含油气情况。分析表明,该圈闭储盖条件有利,是一个有效的圈闭,但在实际钻探中,在目的层未见到显示,导致该井失利。综合研究表明,在凹陷上方部位以前钻探的多口井(如埕中1、埕中2）都没有见到油气显示,而在北边面向生油洼陷的下方部位钻到了油藏,如埕东6井;根据“网—毯”理论,从埕中5井区目的层储层发育,即“毯”发育,但缺乏与生油层沟通的断层,即“网”不发育,缺乏有效输导体系而难以形成有效的油气聚集(图 1）。

油气运移指向主要受制于圈闭所处的宏观和微观构造背景,圈—源距离越远,这种制约特点表现越明显。因而远离油源中心的圈闭主要是因为缺乏有效输导体系而失利。

1.2 圈闭的有效性

圈闭的有效性,主要由圈闭的封堵条件、构造落实程度等共同决定,因此导致探井失利在圈闭方面的因素主要为侧向(盖层）不封堵、构造不落实。由于目前济阳坳陷大部地区已被三维覆盖,且断裂复杂区实施了高精度三维,能很好的识别圈闭,因此圈闭的有效性主要为侧向(盖层）不封堵失利地质原因。

图1 埕中1—埕东6井油藏剖面Fig.1 Reservoir profile from well Chengzhong 1 to Chengdong 6

济阳坳陷内的断块圈闭发育,决定了断层在圈闭遮挡中的重要作用。当前还不能对圈闭的侧向封堵性作出准确判断,由于这一原因导致预探井失利的比例较高,并且在各种构造带都常见。例如,2008年钻探的大141井,该井位于大14东部断块,为一断鼻构造,主要受南部顺向断层控制,断距达40 m,北部顺向断层切至沙三段烃源岩,成藏条件优越。主探目的层为沙二段滩坝砂体,位于其西部的大14井在1 818.7～1 831.7 m处试油5 m/4层为含油水层。从过设计井剖面可以看出,砂岩的反射特征为中强到弱的断续反射特征,砂体向南、向东高部位尖灭特征明显,可以形成构造岩性油气藏。钻探结果表明,大141沙二段目的层滩坝砂岩发育,物性较好,见荧光显示,但测井解释为水层。究其原因,主要是断层两侧砂体连通,圈闭侧向没有形成封堵,导致油气继续向上运移。因此,虽然具有良好的圈闭形态,却没有成藏(图2）。

图2 大14—大113井油藏剖面Fig.2 Reservoir profile from well Da 14 to Da 113

1.3 储层条件差

目前,由于目的层向深层发展、目标越来越隐蔽,因此受地震分辨能力、地区地质条件复杂、勘探认识程度低等因素的影响,导致对储层横向连续性及储集性能的预测能力不足成为探井失利的主要原因之一。其可以分为两种情况:一是砂体发育,但储层物性差,这种情况多见于陡坡带快速堆积的砂砾岩体;二是是储集岩性(如砂岩、灰岩等）不存在或者薄层,这种情况多见于洼陷带中厚层泥岩所夹的薄层砂岩。例如,2008年完钻的坨721井位于坨71古冲沟,沟内物源丰富,油源充足,在沙三、沙四沉积时期发育多套砂砾岩体储层,这些砂砾岩体埋藏于沙三、沙四段的湖相暗色泥岩中,与烃源岩直接接触,成藏条件有利。经过对坨719井北一套砂砾扇体的精细描述,在坨710、坨720井的相当层位均钻遇砂砾岩体储层,并考虑由于构造位置较低因而含油性较差的因素,在该扇体的高部位钻探了坨721井。钻探结果表明,目的层砂体变薄,仅见荧光显示,测井解释为干层。究其原因,主要是砂体向高部位尖灭,导致物性变差而失利(图3）。

图3 坨710—坨721井油藏剖面Fig.3 Reservoir profile from well Tuo 710 to Tuo 721

1.4 油气充满度低

圈闭虽己成藏,但由于油气没有充满整个圈闭(如地层倾角导致含油面积较小的圈闭）,再加之油水边界确定不准确,致使探井落入油水界面之外而造成探井失利。例如,2007年完钻的陈313井,构造位置为陈家庄凸起北坡馆陶组超覆带,其钻探目的是要向北扩大陈316块第三系含油气范围。分析表明,该圈闭储盖条件有利,处于油气有效运移通道上。钻探结果表明,目的层砂体存在,储盖组合有利,见油斑、荧光显示,但测井解释油水同层。其原因是地层油藏含油条带窄,钻遇超覆砂体低部位,而导致失利(图4）。

图4 陈7—陈41井油藏剖面Fig.4 Reservoir profile from well Chen 7 to Chen 41

2 主要增储领域“失利”地质原因及规避建议

“十五”以来,济阳坳陷年新增探明储量主要由陡坡带砂砾岩体、洼陷带浊积砂体、缓坡带滩坝砂体、浅层河道砂体等储集类型组成,占90%以上;由此可见,总结上述储集类型失利地质原因,提出规避建议,有利于提高上述目标的探井成功率。

表1 济阳坳陷主要增储领域“失利”探井分布特征Tab.1 The distribution of unsuccessful well in major stimulation area in Jiyang Depression

2.1 砂砾岩体

“砂砾岩体”主要是指发育在陡坡带各类扇体的总称,主要由冲积扇、近岸水下扇、扇三角洲等组成。“十五”以来钻探砂砾岩体探井共167口,失利井76口,失利率45.5%,从失利地质原因统计分析来看(表1）,因储层条件差失利探井49口,占64.5%,因圈闭有效性失利探井17口,占22.4%,因输导条件差失利探井6口,占7.9%,因油气充满度低失利探井4口,占5.3%。由此可见,“砂砾岩体”探井最主要的失利原因为储层条件差,其次为圈闭封堵性差。这主要是因为在陡坡带,由于靠近生油深洼陷,油源条件较好;并且由于边界大断裂的长期持续活动,物源充足、储层条件较好。但由于多套扇体叠合连片及埋深较大,断层上下储层对接,从而导致有效储层识别难度加大以及圈闭侧向封堵条件差。

综上所述,针对砂砾岩扇体勘探应做好以下工作:一是加强储层分布规律研究,对多期扇体分砂组进行沉积相及微相研究;二是提高地震采集分辨率,应用多种地球物理技术(包括地震属性、叠前处理、地质建模等）,提高砂砾岩扇体有效储层的识别能力;三是对处于断裂发育区的圈闭应进行断层封堵性研究。

2.2 浊积砂体

浊积砂体发育在洼陷带内,主要为岩性圈闭,“十五”以来钻探浊积砂体探井共315口,失利井135口,失利率42.9%。从失利地质原因统计分析来看(表1）,因储层条件差失利探井70口,占51.9%,因充满度低失利探井30口,占22.2%,因圈闭有效性失利探井25口,占18.5%;因输导条件差而失利探井10口,点7.4%。由此可见,“浊积砂体”探井最主要的失利原因为储层条件差,其次为充满度低。这主要是因为在洼陷带内,断层不发育,且大部分目标区自身就能生油,油源和保存条件较好;但由于埋藏较深,落实储层的有无以及提高储集性能评价的水平成为探井成功与否的关键,同时在常压洼陷内,因充注动力不足导致油气可能无法充满整个圈闭,因而充满度低也成为除储层原因之外的一个重要的失利地质原因。

由此可见,浊积砂体圈闭勘探应加强以下工作:一是强化物源条件和沉积古背景条件分析,二是综合应用地震属性技术、反演技术等提高地震识别有效储层的能力。

2.3 滩坝砂体

滩坝砂体主要是指发育洼陷缓坡带上,浅湖环境中,厚度较薄。“十五”以来钻探滩坝砂体探井共144口,失利井50口,失利率34.7%。从失利地质原因统计分析来看(表1）,因储层条件差失利探井27口,占54.0%,因圈闭有效性失利探井9口,占18.0%;因输导条件差而失利探井8口,点 16.0%;因充满度低失利探井 6口,占12.0%。由此可见,“滩坝砂体”探井最主要的失利原因为储层条件差。这主要是因为滩坝砂储层厚度较薄,现有的地震资料在识别滩坝砂体储层存在较大的困难,从而导致落实滩坝砂储层的有无成为探井成功与否的关键。

济阳坳陷滩坝砂岩主要发育在沙四上亚段、沙二段沉积时期,沉积展布范围广,单层厚度小,针对滩坝砂岩特点及失利地质原因分析,滩坝砂岩需加强以下勘探工作:一是强化地球物理储层描述预测技术攻关,二是东营、车镇凹陷区别对待,东营凹陷常压区不仅要预测砂体分布,更要预测储层的有效性;车镇凹陷滩坝砂是它源型油气成藏,不仅要预测砂体分布,还应加强输导体系有效性分析和滩坝砂含油高度评价。

2.4 河道砂体

河道砂体是指发育新近系(馆陶组和明化镇组）浅层的河道砂,“十五”以来钻探河道砂体探井共249口,失利井 123口,失利率 49.4%。从失利地质原因统计分析来看(表1）,因充满度低失利探井48口,占39.0%;因输导条件差而失利探井38口,点30.9%;因圈闭有效性失利探井31口,占25.2%;因储层条件差失利探井6口,占4.9%。从上面分析可知,河道砂体最主要的失利地质原因为油气充满度低,其次为输导条件差和圈闭有效性。这是因为新近系埋藏较浅,沉积特征相对简单,利用现有的勘探技术,基本上能对储层进行较精确的横向预测,能较准确地把握储层特点,但是由于浅层河道砂体远离生油层系,对砂体的含油高度预测存在较大误差,从而导致因充满度低成为最主要的原因,同时浅层河道砂体十分发育,断层侧向封堵性判断误差较大,从而造成输导条件差和圈闭有效性也成为影响河道砂体成藏的主要地质原因。

因此,河道砂体为了更好的规避地质风险,应加强以下几方面工作:一是在滩海地区部署探井时,建议进行勘探目标经济评价;二是由于新近系河道砂油藏,圈闭幅度小,远离油源,勘探部署过程中,在对成藏规律研究的同时,强化油气有效输导体系研究,只有畅通的输导才可能形成“小而肥”的油气藏。

3 结论

(1）根据济阳坳陷勘探实践,成熟探区主要从圈闭是否有效、储层是否存在、输导体系是否发育、油气充满程度等4个方面进行失利钻井地质原因分析。

(2）通过对“十五”以来济阳坳陷主要增储领域探井失利地质原因的统计分析,认为发育于古近系的“砂砾岩体”、“浊积砂体”、“滩坝砂体”最主要的失利地质原因相同,均为储层条件差,但存在一定的差异,而发育于新近系的“河道砂体”最主要的失利地质原因为油气充满度低。

(3）针对济阳坳陷“十五”以来主要增储领域的探井失利地质原因,应强化相应的研究工作,以规避风险。

[1]李丕龙.断陷盆地油气聚集模式及其动力学特征[J].石油大学学报(自然科学版）,2000,24(4）:26-28.

[2]王永诗,张善文,曾溅辉,等.沾化凹陷上第三系油气成藏机理及勘探实践[J].油气地质与采收率,2001,8(6）:32-34.

[3]丁贵明,张一伟,吕鸣岗,等.油气田勘探工程[M].北京:石油工业出版社,1997:179-180.

[4]李祥权,崔丽静,陈少平.隐蔽油气藏勘探回顾与展望[J].油气地质与采收率,2005,12(1）:30-32.

[5]李丕龙,蒋有录.东营凹陷中央背斜带油气运移聚集特征[J].石油勘探与开发,2000,27(4）:64-66.

[6]郝志伟,王楠,孙明涛,等.太平油田馆陶组下段辫状河储层地震反射假象分析[J].油气地质与采收率,2007,14(1）:56-59.

[7]毕彩芹.地层超覆油气藏勘探失利原因及解决方法——以太平油田和陈家庄油田为例[J].油气地质与采收率,2008,15(2）:43-45.

[8]郭元岭,蒋有录,赵乐强,等.济阳坳陷预探井失利地质原因分析[J].石油学报,2006,26(6）:52-56.

Prospect well unsuccessful geologic analysis of causes method in Jiyang Depression

Gao Lei
(Geologic Scientif ic Research Institute,SINOPEC Shengli Oilf ield Company,Dongying257015）

After nearly 40 years of exploratory development,Jiyang Depression entered into mature development stage and its exploration targets are subtle reservoirs now which brought great difficulty for exploration.Though the successful rate of exploratory wells in Jiyang Depression is high,but there are nearly 50%wells failed or with low efficiency.According to the definition of unsuccessful exploratory well,based on 6 controlling accumulation factors such as source rock,reservoir,cap rock,trap,transportation and seal,failed well analysis method was built in terms of effective trap,existing reservoir,developed transportation system,and oil and gas fullness.Sand conglomerate,turbidite,beach bar and channel sand formations were the stimulation targets in Jiyang Depression in the“10th five year”plan,but they were not successful.Principal exploration risks of above-mentioned formation types were identified and risk aversion were proposed in this paper.

Jiyang depression;oil and gas exploration;geologic reasons;reservoir types;risks aversion

TE132.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.008

1008-2336(2010）01-0008-06

2009-11-26;改回日期:2009-12-28

高磊(1975—）,女,工程师,1999年毕业于石油大学(华东）石油地质专业,长期从事油气地质综合研究工作。E-mail:glei@slof.com。