新庄油田油气微生物勘探研究.pdf

天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 4年 4月 出版 新庄油 田油气微生物勘探研究术 孙宏亮 ， z 1 ． 中国石油吐哈油 田勘探公司 袁志华s 朱卫平z 赵绪 辰 张长久 陈 实 2 ． 中国石油吐哈 油田公 司勘探开发研究院3 ． “ 油气资源与勘探技术” 教育部重点实验室 长江大学 摘要将油气微生物勘探技 术应用于新庄油 田。通过该 区的样品采集 、 实验 、 分析 和研 究 ， 完成了油和 气的 微生物异常 区的圈定 ， 微生物异常显示与工区 内已知4 口探井的含油气情况基本吻合。以微生物异常为基础 ， 结合 研 究区现有的区域地质概况 、 钻 井和测井等资料 ． 对新庄油 田微生物异常圈定 了3 个明显的异常 区， 其 中中部 异常 区为最 有利 的勘探 区块 ， 北部异常 区为较有利 的目标 区块 ， 东南异常 区为可勘探的 目标区块 。 根据新庄油 田油气显 示的微生物异常值特征， 对含油气情况进行了初步解释 ， 评价了新庄油田的油气远景， 并与邻区的西峰油田相比， 验征了该技 术的实用性和可靠性 。 分析表 明， 油气微生物勘探技术特 别适合于鄂尔多斯盆地 ， 特 别是地震效果不甚 理想和岩性 油气藏 的地 区。图3表3参 1 l 关键词 新庄油 田 油气微生物勘探 微生物异常 油气远景 油气微生物勘探 MP O G 技术作 为一种新的地 表油气勘探方法 ，是由地质微生物学家和地球化学 家发展起来的。 经过6 0 多年的曲折发展 ， 油气微生物 勘探技术终于以其直接 、 有效 、 多解性小而经济等优 势 1 3 益受到全球油气勘探界的重视【 1 - 2 3 。MP O G的原 理是轻烃以“ 微泡上浮” 的机理从深部油气藏向上垂 直运移 ， 逸出到油气藏上方的表层土壤 中， 为以轻烃 为食料的高度专一性细菌烃氧化菌的发育创造 了良好的条件 ， 导致烃氧化菌的数量大大增加 ， 从而 形成了烃氧化菌浓度的异常区。根据这种可检测的 微生物异常 区可以评价和预测下伏油气藏的存在和 性 质 『3 。 长庆桥新庄油 田油气微生物勘探技术包括 ① 甲烷氧化菌 气显示 ； ②轻烃氧化菌 c 一 c 烃 ， 油 显示 ； ③烃氧化菌数量 MU 值 [81 。 1 新庄油 田概况 1 ． 1 工区地 理 与构造 位 置 新庄油 田位于黄土高原 中部 ，区内基本上为黄 土覆盖 ． 受高原气候的影响 ， 地表风化 、 剥蚀 、 冲刷作 用强烈 ， 切割剧烈 ， 形成了典型的黄土塬侵蚀地貌 。 地表发育有塬 、 墚 、 峁 、 坡 、 沟等多种地貌 ， 冲 沟多呈 放射状或树枝状 展布。 研究 区塬宽谷窄 ， 地形起伏较 大 ， 地表海拔 高度介于8 5 0 ～ 1 3 5 0 m之间 ， 相对高差一 般都在2 0 0 I n 以上 。 其中在和盛一太 昌一新庄一带为 宽阔的塬地 ， 地势相对平缓。 钻井施工条件部分地 区 较好 ， 地震施工条件较差 图1 。 图1 新庄油 田地理位置构造 图 1 _ 2 区域 地 质及储 层 概况 新庄油 田位于鄂尔多斯盆地南缘伊陕斜坡和渭 北隆起的交界处 。 按照现今构造带的划分区块 ， 属伊 陕斜坡，钻井和地震资料均反映区块 内断裂和褶皱 不发育 ， 其构造形式 已具备稳定地 台的特征 ， 构造运 动对区块的影响主要表现 为地层的升降和由此带来 基金项 目 中国石油科 技中青年创新基 金“ 油气微生物勘探 中土壤样 品专性菌快速评价新技术研究 2 0 0 3 Z 0 5 0 6 ” 部分成果 作者简介孙 宏亮， 男 ， 1 9 8 5 年 出生， 2 0 1 1 年 获长江大学矿产普查与勘探 专业硕士学位 ， 工程 师； 现 主要 从事勘探部署 与管理工作 。地 址 8 3 9 0 0 9 新疆鄯善县 火车站镇吐哈 油田勘探公 司2 O 6 室 。电 1 3 2 3 9 7 3 3 0 5 1 。E ma il s h l k t p e t r o c h i n a ． c o m c n 2 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 7卷第 2期 天 然 气 勘 探 与 开 发 的不均衡抬升所造成的微弱变形 。 区块内探井 自上而下钻遇地层为 第四系 Q 、 白垩 系 K ， 、 侏 罗 系 直 罗组 J z 、 延 安组 J 。 y 、 三叠 系延长组 、 纸坊组 T z ， 缺 失古近 系一 下白垩 统 、 中上侏岁统直罗组下部 、 下侏罗统延 安组延9 油 组以上、 上三叠统延长组长2 油组以上地层 。研究区 内中生界主要勘探 目的层为上三叠统延长组和早侏 罗统延安组延长组属鄂尔多斯盆地西南部沉积体 系的一部分 ， 为一套三角洲一 湖泊相沉积。延安组是 在晚三叠世印支运动所刻画的古侵蚀面背景控制下 沉积的一套河流一 河漫沼泽相碎屑岩地层 ，区块 内 延 安组仅 残 留延9 和延 l 0 油组 地层 ， 主 要 以河 漫 沼泽 相沉积为主 ， 砂岩厚度l 0 ～ 9 0 m。区块内延长组沉积 厚度为4 2 0 ～ 8 4 0 I l 1 ． 从下到上延长组大致经历了从河 流 相一 三 角洲相一 湖泊 相一 三 角洲相 的变 化 。从沉 积环境上延长组也经历了由陆上沉积到浅湖相沉积 的转变 包括长l 0 到长3 油组 ． 区内长l 0 油组地层全 区分布 ，长9 和长8 油组沉积时期区块主要以浅湖相 沉积为主． 长8 油组沉积晚期又逐渐过渡到三角洲前 缘亚相的沉积．砂岩块状层理为主，常见到虫孔构 造 ， 连续厚度可大于1 0 m。长7 油组沉积早期为全盆 地 最大 一次湖 侵期 ，区块 内沉 积 一套 以黑 色页岩 和 油侵泥岩为主 ， 夹数层 1 ～ 3 m的凝 灰层 ， 厚度2 O ～ 3 0 I l l ， 具有高电阻 、 低 自然伽玛特征 ， 此时 区块 内大多 地 区 町以划 分为 半深湖 相沉 积 ．随后逐 渐过 渡到 三 角洲前缘亚相沉积 ．三角洲前缘亚相沉积主要集中 分布 在长7 油 组 中上 部 。 砂岩 连 续 厚 度较 大 ， 一般 可 超过1 0 I l l 长3 地层仅残留在区块的西北部 ， 目前只 有3 口探井w2 、 W5 和W9 井中钻遇 ， 厚度为4 5 ～ 6 0 m。 2样 品 采集 思 路 油气微生物勘探技术 MP O G 可 以增加发现油 气藏的机会， 减少干井的机率 。 在勘探初期或野猫井 阶段 ． 首先使J} 月 该技术确定前景区。 然后再使用高成 本的勘探技术 ， 可大大降低勘探成本 。在2 D 或3 D 地 震勘探 ，特 别是难以实施或成本太高的地区MP O G 可以实施而对于单个或 多个前景区均可通过该技 术少量采样进行快速 评价，从而可提供远景级别 评 价 ， 为勘探人员提供决策依据I “ ” ．该技术可发现多 种类型的油气藏 ，其它方法不易发现的岩性油气藏 和分布狭窄的冲积扇油气藏 ，并可指示出地下断层 构造 在成熟勘探区， 采用小距离的采样问距可以查 明未发现的含油气圈闭及漏失的油气藏 [ 1 1 1 。 新庄油山研究区面积共1 6 2 ． 5 0 k i n 。 测点间距南 t l O O O l n 东西5 0 0 n l ， 研究区内设} t i l 点3 6 4 个。通过 对新庄油田区块的油气微生物勘探， 达到以下目的 1 圈定 与深部油气藏 有关 的烃氧化 菌异常 区 ， 预测油 、 气的聚集类型和平面展布规律 ， 为勘探 区块 评价和井位没计提供依据 ； 2 研究油气微生物勘探中各个指标对预测油 气聚集的作用。 3油气微生物异常特征及有利 区预 测 根据前人研究在新庄油出附近的西峰油 出所建 立的参照体系 表1 ， 并在取得第一手原始培养分析 资料的基础上 ， 综合考虑该工区内的地表类型 、 地面 高度 、 地形地貌 、 样品p H值 、 湿度 、 岩性 等情况 各种 影响 ， 得出图2 中所显示的油气异常分布区域 。 表1 油气微生物勘探参照体 系表 表 l 中异常 A为微 生物 异 常 显示 最 好 的级 别 ， 即 有望获工业油气流井 ， 指示油气勘探的 目标区； 异常 B 为微生物异常显示略好的级别 ， 指示有含油气性 ； 不确定区为油气异常不确定区域，即为含油气下限 的过渡区域 ；背景值反映的是烃氧化菌在无深部油 气藏烃气供给情况下发育的微生物状况 ，即位于油 气微生物异常下限之外的区域 ，以此值指示微生物 相对异常区。本研究区油显示异常A 级的仅在北部 和东南部异常区呈珠点状 分布 ．气显示达异常A级 的则较好 ， 呈条带状分布 ， 油气显示达异常B 级区域 呈条带状分布于研究区内。 3 ． 1 油 、 气显 示及 微生 物油 气异 常值 特征 1 油显示及微生物油异常值特征 纵观整个油异常显示分布情况 ，可在该工区内 圈定出3 个明显的含油前景区 图2 ①北部异常区 该异常区域较大 ，形态分布最完整 ．异常面积约为 1 ． 6 9 k i n ； ② 中部异常 区 异常分布近东西向 ， 形态分 布不甚理想 ， 异常面积约为3 ． 9 2 k i n ； ③东南异常区 异 常形 态呈 狭长状 且 极不 规则 ， 面 积约 为2 ． 2 6 k m 。 油 异常 值 MU值 [J Me a s u r e me n t U n i t ， 是 一 个 综 合评价微生物 的细胞数量和生物活性 的测量单元 变化范围为1 5 。 2 ～ 6 0 ． 2 ， 含油前景区域 异常A和B 区 MU 值高于3 1 ． 5 ， 异常区域中心 异常A MU 值则高于 4 1 ． 5 。由此表明 ， 从油藏微生物异常 角度来看 ， 本区 ．25 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 4年 4月出版 O ． 0 o o l ∞ O m 2 ∞ O O ． o o o _一 回回囡 __ 回 浦异常值≥4 1 5 油 肄 常值 3 1 5油 异 常f fi 2 6 0 { F位 f I』 庄 流眨公路 油异常值≥3 8 0 漓异常f 3 0 0 油异常值 2 5 0 诈 位 图2新 庄 油 田油 左 和 气 右 异 常 分 布 图 的油资源前景比较可观 、 2 气显示及徽生物气异常值特征 从气异常显 示图 中可以看 出 ，异常 区域呈东 北一西南展布 ， 可圈定出两个明显的气异常区 ①北 部 异 常 区 ，该 异常 区 内形 态 较 完 整 。面 积 为 l 1 ． 7 0 k m ； ②东南部异常区 ， 该异常区与油异常类似 ， 呈狭 长条带状 ． 面积约为4 ． 2 l k m 。 气异常值 MU 值 变化 范围为4 ． 8 ～ 6 5 ． 2 ， 含气前景区域 异常A和B区 MU值 高于3 1 ． 5 ， 异常区域中心 异常A 则高于4 1 ． 5 。从天 然气微生物异常 角度来看，本区的天然气资源前景 可观 为进 一步 了解 本 区油气 微生 物异 常值 的整 体特 征， 在此对本研究区的油异常值 、 气异常值及样品数 进行了统汁 其油藏微生物异常值大于3 0 ． 0 0 ff J 样品 占总样品数约7 ． 4 ％， 气异常的占1 0 ． 4 ％ 油异常值在 2 5 ． o 0 ～ 3 0 ． 0 0 的 样 品 占9 ． 6 ％， 气 异常 的样 品 占 1 1 ． 8 ％ 而属 于背 景 值 区 MU 值 小 于2 5 ． 0 0 的油 异常 样 品 占 8 3 ． 0 ％， 气异常样品占7 7 ． 7 ％ 因此 ， 从油藏 、 天然气 微生物异常值频率分布情况来看，本区油气资源前 景比较可观 ， 且天然气略好于油藏的前景 3 ． 2油气前 景探 讨 为了更直观地反映新庄油 出研究区内含油气情 况 ， 在此将油异常显示和气异常显示区相互重叠 ， 即 将气显 示的异常 区 异常A 和B 级别 覆盖在油 异常 显示图上 图3 、 可以看出． 在整个研究区内， 油显示 与气显示的异常分布不仅呈现明显的相关性 ，且具 有3 个较为明显的异常区 表2 。 凶此 ， 通过对本研究 区的MP 0 G的实践 ， 可以明确圈定3 个含气顶的油田 或油气互层的油 出， 即北部异常 区、 中部异常区和东 南异常区 在新庄油 出研究区内均显示有微生物异 常 ． 证明油气微生物勘探技术在本区内适应性较好 ． 且 由本方 法 指 示的 几个 异常 区域 油气 远景 均 比较 可 观 ， 进一 步证 明 了技 术的理 论性和 实 用性 的对 应 。 1 中部 异常 区 从表2 中可以看出 ，仅从微生物异常值来看 ， 无 沦是油显示还是气显示，该异常区的值虽然不是研 表 2新 庄 油 田油 气 显 示 异 常 区统 计 表 2 6 回舭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 7卷第 2朗 天 然 气 勘 探 与 开 发 __ - ． 。 ．I ； i 怕 3 8 ． 1 { }f n 3 0 O ． m 悄 2 5 O ‘ W 常 牛 l 『 {河 ， 龉 图3新庄 油 田油 气 综 合 异 常 分布 图 究区内最高的 ， 最高值仅次于北部异常 区， 但该异常 区不仅面积较大，油气显示平均值是研究区内最高 的 ， 而且在其附近 已有一 L j 探井W2 井 ， 便于新的探 井参考 。凶此 ， 将其定为最有利的 目标区块 。 2 北 部 异常 区 该异常区l 天 】 油气显示值均最高 ．表明该异常区 的油气富集度最佳 ， 但该异常区面积较小 ， 这对于勘 探初期来i 兑， 圈定的面积未免过小。因此 ， 将该北部 异常 区定 为较 有 利的 目标 区块 。 3 东 南 异常 区 该异常区油气异常值综合排名第三，位于研究 区的东南角． 是本区内面积最小的一个异常区 ． 赋于 该异常区位于本研究区边界， 且有向外延伸的趋势。 凶此， 将东南异常区定为可勘探的目标区块 。 3 ． 3与 西峰 油 田对 比 由于新庄油出与西峰油田紧邻，二者均属鄂尔 多斯盆地南部 ， 地表条件相同 ， 取样时间相 同。 更重 要的是新庄油田的油气指标体系是参照西峰油田建 立的 ， 二 者的指 标体 系亦 一致 。 凶此 。 在 评价 新庄 油 田油气前景时 ， 选取西峰油出是比较合理的一 经过统 计 得 出 ， 在 同一指 标体 系的 条件 下 ， 新 庄 油出的背景值区 占8 3 ％ 远远高于西峰油田的背景 值区 占2 l ％ ， 而新庄油 } } { 的异常A 2 ％ 和异常B 5 ％却远远 低于西峰 的相应值 分别 为3 9 ％和 2 l ％ 由此 ， 不难得出 ， 与西峰油田相比， 新庄油 田 的含油气区域面积不如西峰油出好，但含油气丰度 却与其相当，从微生物角度来看本研究区油气远景 比较 Ⅱ 】 观 。 西峰油田在开发之前 ，也经过了漫长的勘探阶 段 ， 经过 多次失败之后， 才有今天的超级大油 出 、西 峰油 E 廿 采集样 品是在主力产油区董志塬区，仅在该 主力产油区的外围延伸约 l k In ， 加之采样『 甘 J 距较小， 为5 0 0 i n ， 在西峰油田内的土壤样品微生物异常较强 烈是很正常的。如果在新庄油出已有的异常区内有 针对 性地 加密 取 样 ，将 会 更加精 确地 反映 微 生物 异 常分布范围 ， 从而为大大降低新庄油 出勘探风险 ， 提 高油气发现的成功率提供更为可靠的依据 4钻探符合率情 况 在前面已较为详细地对研究区内异常区进行了 勘探 目标排序 ，中部异常区为最有利的 目标勘探区 块 ，凶此 在 该最 有 利 异 常 区 内 部 署一 L J 探 井 ． Wl 7 井。根据区域资料可知 ， 对应于中部异常 区的长7 和 长8 的砂体累积厚度至少有2 0 m， 目的层位主要是长 7、 长8 油组 。 在进行新庄油田油气微生物勘探时，所做的油 气显示测定数据均是严格按照野外采样要求 ，然后 按照一套规范的实验流程，在综合考虑各种影响因 素的情况下完成的。在进行该技术之前或进行之 中 未考虑任何地质背景资料 、 地震数据 、 探井及含油气 等资料 。因此 ， 就本区微生物勘探的结果而言 ， 其分 析结果排除了任何人为凶素的干扰 ， 是客观的 、 纯实 验性的。 至于地表 、 样品的各种物性等影响凶素在数 据处理过程中均作了相应的处理 ．使之消除或将影 响的程度最小化 ， 以便使结果更加可靠 为 了验 证 MP O G 在 本 研 究 区 内 的 应 用 效 果 ， 通 过 已钻探井的油气生产情况 表3 ， 与油 、 气异常显 示进行比较 ， 初步了解其符合情况 ， 同时为下一步指 出有利的勘探区块提供依据 表 3新 庄 油 田微 生 物 勘探 结果 与 钻 井 情 况 对 比 表 对本区7 E l 已钻的探井而言， 如果不考虑任何凶 素 ， 其MP O G 的异常与现有的钻井结果基本相符 。特 2 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 l 4年 4月出版 别是W7 、 W8 和wl 3 井 ，这三 口井均是在MP O G 初步 成果提供后完钻的探井 微生物勘探结果表明 ． 这3 口井 均 位 于背 景 值 区 ， W7 井 的油 显 示 值 为 l 4 ． 5． W8 井的油显示值 为1 2 ． 7 ，二者均远低于油显 示的不确 定 区界线 值2 5 ． 0 。钻井结 果 表 明 ． 这 3 口井均 未 获 得 工业性油气流。这一结果映证了油气微生物勘探在 本 区应 用的 可靠性 和实 用性 5 结论 1 通过在新庄油 出进行油气微生物勘探 ， 并 结合地质 、 测井等资料 ， 圈定了新庄油 田的3 4 “ 油气 微生物异常区 ． 即北部 、 中部 、 东南部异常 区。 2 对新庄油田内的3 个异常区进行 了勘探远 景分级排队 ． 即研究区中部为最有利 目标区块 、 北部 的较有利 目标区块和东南部的可勘探 目标区块。 3 提供了 目标 区内可供勘探 的没计井位 ， 即 中部异常区。 油气徽生物异常与现有fl J 7 口探井的含 油气情况相比 ． 基本吻合， 特别是当该技术初步成果 完成后所钻fl ,,tj W7 和W8 两口探井 ，其含油气情况与 微生物异常相吻合 ， 反证 了该技术的实用性。 4 实践表明 ，油气微生物勘探技术比较适 合 于鄂 尔 多斯 盆 地 ．特 别 是在 地震 效 果不甚 理 想和 非 构造 的岩性 油 气藏 的地 区 应 用性 较 好 。 参考 文献 o f mo l e c u l a r t r a n s p o r t a n d fl u i d fl o w i n u n f a u h e d a n d f a u l t e d p o l i t i c r o c k s ． J o n e s G a n d F i s h e r Q e d ． F a u l t i n g ，F a u l t s e a l i n g a n d fl u i d fl o w i n h y d r o c a r b o n r e s e l w o i r s [ J ] ． G e o l o g i c a l So c i e t y ，Lo n d on ，S pe c i a l Pu b l i c a t i o ns ．1 9 98，1 47 l 35 1 46． 2 Wa g n e r M．Wa g n e r M J r ．P i s k e J ．e t a 1 ．C a s e h i s t o r i e s o f mi c r o b i a l p r o s p e c t i o n f o r o i l a n d g a s o n s h o r e a n d o ff s h o r e i n n o rt h w e s t E u r o p e ． S c h u ma c h e r D e d ． 『 J 1 ．A A P G S E G Ca s e Hi s t o fi e s ． 2 0 0 0 3 悔博 文 。 袁志 华． 王修垣 ． 油气 微生物勘探 法【 J J _ 中国 石油 勘探 ． 2 0 0 2 ， 7 3 4 2 5 3 ． 4 梅博文 ， 袁志 华． 地质 微生物技 术在油气勘探开 发中的应 用『J 1 ． 天然气地球科学 ， 2 0 0 4 ． 1 5 2 1 5 ． 5 吴传芝． 微生物油气勘探技术及其应 用．天然气地球科学 ⋯． 2 0 0 5 ． 1 6 2 1 8 2 8 7 ． 6 赵政璋 ， 吴国干 ． 胡素云 ． 等． 全球油气勘探 新进 展⋯． 石油 学报 ， 2 0 0 5 ， 2 6 6 1 1 9 一 l 2 6 ． 7 袁 志华 ． 田军 ， 孙 宏亮 ． 石油微生物 勘探技 术在 滨北地 区 的应 用f J 1 ． 长江大学学报 自然科学 版 ． 2 0 1 0 ． 7 3 2 4 5 2 47． 8袁志华 ． 孙宏亮 ． 张 玉清． 油气 微生物勘 探技术 在大 庆升 平油 田的应 用 ． 地质论评 ， 2 0 1 1 ． 7 1 1 4 l 一 1 4 6 ． 9袁志华． 梅博文 ． 余跃 惠 ． 等． 石油 微生物勘探技 术在西柳 地 区的应 用『 J 1． 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