天环坳陷西南部延长组长63段气藏分析

2019-01-21，，，，，.

非常规油气 2018年6期

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(1.长庆油田研究院，陕西西安 710021；2.西北大学地质学系，陕西西安 710069)

三叠纪末期，受印支运动影响，鄂尔多斯盆地发生挤压抬升，盆地西缘延长组地层不同程度地受到剥蚀及河谷下切作用，形成表面沟壑纵横的古地貌。彭阳地区位于鄂尔多斯盆地天环向斜南段西翼(图1)，临近构造复杂的西缘冲断带，延长组长3、长4+5，长6部分地层自东向西逐渐剥蚀，延安组不整合于延长组之上，受古地形影响，延9、延8局部分布[1-2]。一直以来，鄂尔多斯盆地勘探研究目标以延安组和长3岩性油藏、断层圈闭油藏、鼻隆构造油藏及其复合油藏为主，工业气藏少有发现[3-5]。但近年来，随着盆地西缘勘探的推进，长庆油田在研究区长63小层内发现工业气藏，其中演179井日产气51 001 m3，演180井日产气41 133 m3。由于该区研究程度较低，气源、气藏面积、含气区边界及气藏类型等尚不清楚，为此通过对油气地化资料、4 km×4 km二维地震测线和10口测井录井解释分析，研究天然气来源、长63小层沉积相、断裂和构造特征，并开展地震资料衰减含气检测，综合确定气藏边界和类型，以期对盆地西缘延长组气藏深化认识，对生产单位的勘探部署提供指导作用。

图1 研究区位置Fig.1 Location of the research area

1 气藏沉积相

前人认为彭阳地区长63小层为扇三角洲平原或辫状河三角洲沉积，主要发育北东向展布的河道[6-8]。研究区10口井测井显示，长63地层厚度介于30～45 m之间，平均约为40.00 m；累计砂厚介于5～29 m 之间，平均约为13.31 m，单砂层最厚为11 m。长63储层物性较好，平均孔隙度为18.04%，最大孔隙度可以达到22.5%；平均渗透率为4.00 mD，最大渗透率值可达10.28 mD。演179井长63小层GR值介于50～150 API之间，可细分为3段，下部GR值自下而上变小，对应由粉砂岩变为中—细砂岩；中部GR值较大，对应为泥岩；上部GR值逐渐变大，对应由中—细砂岩变为粉砂质泥岩。结合区域沉积背景及其上下测井曲线分析，应属三角洲平原—三角洲前缘亚相，微相自下而上分别为河口坝、分流间湾及分流河道(图2)。

图2 演179井长63单井相图Fig.2 Single well facies of well Yan179

从过演179井砂体对比和气藏剖面图可以看出，长61小层存在两套稳定分布的砂岩，长63小层西高东低、北高南低，以透镜状砂体为主，砂体较薄，连通性较差(图3)。在前人区域沉积相研究成果基础上，利用区内10口井统计和二维地震储层预测，制作了长63沉积相平面图。结果表明，研究区有两条北东向展布的砂地比大于0.4的分支河道沉积。北部河道带平均宽约4.1 km，长约10 km；南部河道带长约9 km，平均宽约2.2 km。砂地比大于0.4的地区为河道砂坝和河口坝微相，是油气主要储层区(图4)。

图3 演90-孟11-演179-演53井长63砂体与气藏剖面(平面位置见图4)Fig.3 Chang-63 sand body and gas reservoir section of well Yan90-Meng11-Yan179-Yan53(Location in Fig.4)

图4 研究区长63储集层沉积相图Fig.4 The sedimentary facies of Chang-63 reservoir in the study area

2 气藏构造特征

如图5所示，研究区受中生代以来构造运动的影响，长63小层被北北东和北东东向展布的两组断层严重破坏，主体为西北高东南低，沿北西西向展布复杂断背斜构造，其中产气井均位于构造相对高点。北东东向展布的4条断层均为北西西倾的高角度逆断层，延伸长度较短，约4 km，断距最大为60 m。北北东展布两条较大断层和三条较小断层，其中两条较大断层均为北北西倾的高角度逆冲断层，延伸最大可达10 km，段距最大可达80 m。这些断裂可能是油气二次运移的通道，同时也可能是气藏的边界。

3 气源分析

鄂尔多斯盆地上古生界二叠系气源岩主要为本溪、山西以及太原组的煤系地层，岩性包括煤岩、暗色泥岩、灰岩，属高成熟晚期—干气阶段，供烃能力较强[8]；盆地中生界三叠系张家滩页岩成熟度(Ro)介于0.7～1.3之间，主要处于生油阶段，不具备大量生气的能力[9-12]。演180井天然气CH4相对含量为94.828%，属湿气，具体成分如图6所示。

图5 研究区长63储集层顶部构造与气层厚度叠合图Fig.5 Chang-63 top structure and gas layer thickness in the study area

图6 中生界气与古生界气色谱分析对比折线图Fig.6 Mesozoic and Paleozoic gas chromatographic analysis line chart

该井中生界天然气CH4含量与上古生界煤层气相近，C2～C6相对含量明显偏高，CO2含量明显低；该井中生界天然气δ13C1介于-55‰～-40‰之间，C1/C2+3介于50～100之间，据戴金星等对天然气类型的划分，该井天然气属于石油伴生气，即研究区长63天然气主要源于长7底部的张家滩页岩。研究区张家滩页岩分布西薄东厚(图7)，一般为5～20 m，朝西北部尖灭，东南部最厚28 m，有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主，TOC平均为7.12%，生烃潜量平均为 30.9 mg/g，有机质丰度好；Ro平均为0.76%，Tmax=443.83 ℃，有机质均已成熟[9]，具备产生石油伴生气的条件。

图7 彭阳地区张家滩页岩分布Fig.7 Distribution of Zhangjiatan shale in Pengyang area

除此之外，中生代及之后的构造活动使得研究区附近的温梯度升高，烃源岩局部演化程度变高[12-14]。通过对研究区临近二维测线观察，在研究区产气井西南部约65 km处存在侵入体，表现为不规则上拱刺穿形态，从基底刺穿至长7底部。侵入体上部沉积的侏罗系地层产状均发生了变化，即岩浆活动应发生在侏罗纪之后。

4 含气检测

气层对地震波能量的吸收较强，当地震波穿过气层时，地震波高频能量快速衰减，低频能量相对增强[16-17]。含气层与非含气层相比主频变低，在单频能量剖面上表现为含气区能量最大值对应的单频能量剖面频率小于非含气区能量最大值对应的单频能量剖面频率[16-20]，我们将其称为含气异常或衰减含气异常，基于这一现象我们利用分频技术对目的层进行含气性检测。

围绕研究区产气井演179和演180井共有a、b、c、d、e五条二维地震剖面，其平面展布如图4所示。根据合成地震记录，在地震剖面上长63小层为长7底强振幅标志层波谷相邻的上波谷位置，测井资料显示演179气层约为15 m，演180气层约为6 m，均位于波谷内部。

由于研究区二维地震资料的采集时间、震源、施工、处理流程均有所不同，各测线质量和主频有所差别。我们对产气井附近5条测线目的层底±35 ms进行主频分析，其中c测线目的层主频较低约为24 Hz，a、b、d、e测线目的层主频较高约为28 Hz。利用短时傅立叶变换对5条剖面进行分频处理，提取15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz对应的能量剖面。演180井附近的c剖面目的层段长63波谷变宽，频率变低，可能为含气所造成(图8)。在该测线不同频率的分频能量剖面图上，演180井以西存在一个约1.3 km宽的含气异常响应，其特征为在长63主频24 Hz情况下，该异常段在20 Hz时能量最强(图9)。已获工业气流的演180井距该测线投影距为753 m，说明该含气异常段是与钻井一致的，且气层厚度可能大于演180井的6 m，因为受地震资料分辨率所限，只有10 m以上的气层才能形成异常。

图8 地震剖面c含气异常响应Fig.8 Gas response of seismic section c

图9 剖面c单频能量Fig.9 Single-frequency energy of section c

b剖面目的层也有4个主频约为20 Hz的异常区(图10)。不产气的孟17井向北164 m投影至b剖面，对应位置在图10单频能量剖面上也没有含气响应特征。类似地，a、d测线在长63目的层段也有含气异常响应，e测线长63无含气异常，具体异常位置如图4所示。

5 气藏圈闭类型

结合沉积相图、长63砂岩厚度、长63顶面构造图以及含气检测异常段的分布，可以看到含气检测异常与分支河道边滩沉积分布较吻合，构造高点与异常段匹配较弱，断层控制着气藏边界。因此，在长63顶面构造图上勾绘出研究区含气范围和气层厚度(图5)，3个气藏呈北东向条带展布，气藏圈闭由3个孤立砂体透镜体与逆断层限定，即气藏是受砂岩透镜体和断裂共同控制的复合圈闭气藏。演179井区气藏面积约为5.5 km2，闭合高度约为60 m，气层最厚约15 m；演180井区气藏面积约为4.5 km2，闭合高度约为30 m，气层最厚约10 m；北部气藏主要通过含气异常确定，无井验证，最大气层厚度大于10 m。