延长探区天然气勘探重大突破及启示.pdf
第 3 5卷第 1 期 天然气比 0 I L G A S G E O L O G Y 2 0 1 4年 2月 文章编号 0 2 5 39 9 8 5 2 0 1 4 0 1 0 0 0 1 0 9 延长探区天然气勘探重大突破及 王香增 [ 陕西延长石油 集团 有限责任公司, 陕西 西安 7 1 0 0 7 5 ] d o i 1 0 . 1 1 7 4 3 / o g g 2 0 1 4 0 1 0 1 白; 口 、 摘要 延长石油集团天然气探 区位于鄂尔多斯盆地伊 一陕斜坡东南部。长期以来, 盆地存在“ 南油北气” 的固有认识, 导致对延长探 区上古生界天然气勘探潜力评价较低。自2 0 0 3年完钻 了第一口真正意义上的天然气探井以来, 通过强化地质研究, 明确 了延长探 区位于油气富集的陕北斜坡东部, 储集层以水下分流河道砂体、 障壁岛砂坝为主, 烃源岩广泛发育, 泥岩盖层厚度大、 分布稳定, 天 然气资源潜力在7 5 0 0 1 0 。 m 以上。通过积极推动理论和技术创新, 明确提出“ 优质储层与古流体运聚空间的有效配置决定着天 然气富集程度” 的成藏认识, 成功研发出适合延长探 区上古生界致密砂岩气藏的新型 V E SC O 。泡沫压裂液体系, 取得 了探明地质 储量超过3 0 0 01 0 m 3 、 年产天然气能力达到7 . 2 1 0 m 的良好效果, 在短时间内取得 了天然气勘探的重大突破。此外, 还在鄂 尔多斯盆地首次发现 了具有百万方以上无阻流量的高产气层石炭系本溪组。 关键词 致密砂岩气藏; 天然气勘探; 延长气田; 上古生界; 鄂尔多斯盆地 中图分 类号 T E 1 3 2 . 1 文献标识码 A Ma j o r b r e a k t h r o u g h o f g a s e x p l o r a t i o n i n Ya n g c h a n g b l o c k s a n d i t s s i g n i fi c a n c e W a n g Xi a n g z e ng [ S h a a n x i Y a n c h a n g P e t r o l e u m G r o u p C o . , L t d . , X i ’ a n , S h a a n x i 7 1 0 0 7 5 , C h i n a ] A b s t r a c t T h e n a t u r a l g a s e x p l o r a t i o n b l o c k s o f Y a n c h a n g P e t r o l e u m G r o u p Y a n c h a n g e x p l o r a t i o n b l o c k s a r e l o c a t e d i n t h e s o u t h e a s t o f Yi s h a n s l o p e o f Or do s Ba s i n. Th e b a s i n ha s l o n g b e e n b e l i e v e d t o b e ric h i n o i l i n i t s s o u t h pa r t a n d a b u n d a n t i n g a s i n i t s n o rth - a mi n d s e t t h a t r e s u he d i n p e s s i mi s t i c e v a l u a t i o n d a t a o f g a s p o t e n t i a l i n t h e Up p e r P ale o z o i e e x p l o r a t i o n b l o c ks o f t he Gr o u p. Th e fir s t r e a l e x p l o r a t o r y we l l f o r g a s wa s d ril l e d i n t h e a r e a i n 2 00 3.Ge o l o g i c a l d a t a g a t h e r e d s i n c e t he n h a v e r e v e a l e d t h a t t h e b l o c k s s i t i n t h e e a s t e r n p a rt o f t h e n o rth e r n S h a n b e i s l o p e, wh i c h i s ric h i n b o t h o i l a n d g a s . T h e r e s e r v o i r s a r e d o mi n a t e d b y u n d e r w a t e r d i s t r i b u t a ry c h a n n e l s a n d b a r r i e r i s l a n d s , s o u r c e r o c k s a r e w i d e l y d i s t r i b u t e d, a n d mu d s t o n e s e als a r e t h i c k a n d s t a b l e . T h e g a s r e s o u r c e wa s e s t i ma t e d t o b e o v e r 7 5 0 b c m. T h e o r e t i - c a l a n d t e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n o b t a i n e d d u ri n g e x p l o r a t i o n i n t h e b l o c k s b y t h e G r o u p h a d l e d t o t h e fol l o w i n g a c h i e v e - m e n t s 1 A n e w u n d e r s t a n d i n g o f g a s a c c u m u l a t i o n i s p r o p o s e d , i . e . g a s a c c u m u l a t i o n s a r e c o n t r o l l e d b y c o mb i n a t i o n o f r e s e r v o i r s w i t h p a l e o fl u i d m i g r a t i o n a n d a c c u m u l a t i o n s p a c e ; 2 A n e w foa m f r a c t u ri n g s y s t e m V E SC O 2 w a s d e v e l o p e d a n d t e s t e d for t he Up p e r Pa l e o z o i c t i g h t g a s r e s e rvo i r s . A p r o v e n g a s i n p l a c e o f mo r e t h a n 3 0 0 b c m a n d a n n u a l g a s p r o d u c t i o n c a pa c i t y o f 72 0 mi l l i o n a m we r e o b t a i n e d.W h a t ’ S mo r e, t he Ca r b o n i f e r o u s Be n x i Fo r ma t i o n i n t h e b a s i n wa s f o u n d t o b e a b l e t o p r o d u c e g a s a t a n a b s o l u t e o p e n fl o w o f o v e r mi l l i o n c u b i c me t e rs. Ke y wo r d s t i g h t s a n d g a s r e s e rvo i r ; g a s e x p l o r a t i o n; Ya n g c h a n g g a s fi e l d; Up p e r P a l e o z o i c; Or d o s B a s i n 鄂尔多斯 盆地是我 国具有代 表性 的克拉通 内盆 地 , 中、 晚三叠世一早 白垩世陆相盆地叠加 在早 、 晚古 生代大型海相 、 海 一陆交互相盆地之上 , 属多重叠合型 盆地⋯。其构造发育史大体与华北地台相当, 沉积岩 层厚度大 、 分布稳定 , 蕴藏着丰富的油气及煤炭资源。 近年来 , 陆续在盆地北部上古生界发现了苏里格、 榆 林、 大牛地、 乌审旗等多个探明储量超千亿方的大型气 田; 其 中, 苏里格气 田目前探 明、 基本探明天然气储量 2 . 8 5 1 0 m [ 2 j ,是 目前 国内天然气储量及产量增长 的重点 区域 。然而与北部相 比, 盆地南部的天然气勘 探进展缓慢 , 这与早期形成 的“ 南油北气 ” 的固有认识 及较低 的勘探程 度有 关 , 地质认 识不 清制 约 了北纬 3 8 。 线以南天然气勘探的思路及步伐。 延长石油集团的天然气勘探区域位于陕西省延安 市境内, 构造位置处于鄂尔多斯盆地伊陕 一 斜坡东南 部 , 资源面积 1 0 7 7 5 k m 。2 0 0 4年全 国第三次资源评 收稿 日期 2 0 1 3 0 92 2 ; 修订 日期 2 0 1 31 23 1 。 作者简 介 王香增 1 9 6 8 一 , 男 , 教授级 高级工程师 、 博士后 , 石油天然气勘探开发技术 。E- ma i l s x y c p c w x z 1 2 6 . c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 王香增. 延长探区天然气勘探重大突破及启示 同年 , 延气 2 、 延 1 2 8井区在上古生界盒 8段、 山 1段 、 山2 段、 本溪组计算天然气探明地质储量超过 1 0 6 0 1 0 m。 ,延长探 区大型天然气田正式发现 。 在探区中部及南部取得突破之后 , 更加坚定 了延 长石油集 团进一步扩 大天然气勘探 战果 的信心 和决 心。2 0 1 1 年, 在探区北部实现天然气探明储量超过 1 1 0 0 i o 1T I ; 2 0 1 2年, 在探 区东部 、 东北部实现天然 气控制储量超过 1 7 0 01 0 m。 , 有望在 2 0 1 3年获得天 然气探 明储量 1 0 0 01 0 r n 。期间 , 延长石油集团在 延气 2 、 延 1 2 8两个先导试验区各建成 L N G 液化天然 气 站一座 , 于 2 0 1 2年 4月 投产试运行 , 目前 已形 成 7 . 21 0 m 的年产能力。 2 延长探 区天然气勘探实践 2 . 1 以地质认识的突破指导天然气勘探的突破 2 . 1 . 1 深入分析延长探 区地质条件 , 明确天然气资源 潜 力 据 2 0 0 4年全 国第 三次资源评 价 , 延 长探 区天然 气资源量仅 3 0 0 71 0 m , 平均资源丰度 0 . 2 7 9 6 1 0 m / k m , 天然气勘探潜力有限。受鄂尔 多斯盆地 北部陆续发 现大气 田的启 发 , 通过 深入开 展油 气地 质基础研究, 认识到“ 南油北气” 分布格局的形成是 受到延长探 区位 于盆地 南部 的深湖 区、 储 集层 不发 育等传统认识 限制 的结果。 2 0 0 7 --2 0 0 8 年, 延长石油集团调整油气勘探开发 思路 , 提出了“ 油 气并举 ” 的勘探方 针 , 重新落实 了探 区资源量 , 希望转变以油为主的能源结构。在充分利用 已完钻的4 0 余 口气井资料的基础上, 通过与相邻气田 地质条件的比较分析 , 认为延长探 区位于油气比较富集 的陕北斜坡东部, 储集条件具备。石炭系 一 二叠系煤系 气源岩 煤层 、 暗色泥岩、 含泥生物灰岩等 广泛分布 , 厚 度大; 有机质丰度较高, 有机质类型较好, 以腐泥 一 腐殖 型干酪根为主 ; 热演化程度 高, 镜质体反射率 值 在 0 . 7 % 一 3 . 5 %; 在 晚侏罗世一早 白垩世 末期大面积 成 熟 , 表现出“ 广覆式” 生烃特征。气源岩上部的上石盒子 组 一石千峰组泥质岩 系厚度大 、 分布稳定、 横向连续性 好 , 组成 良好的区域性盖层 。最新资源评价结果表明, 延长探区天然气资源丰度应为 0 . 71 0 m 。 / k m , 资源 量应在 7 5 0 01 0 m 以上 , 预计可探 明天然气地质储 量 3 OO0 3 8 O O 1 0 / 13 。 。从而明确了延 长探区的天 然气资源潜力, 为天然气勘探工作的开展夯实了基础。 2 . 1 . 2 以地质认识的突破指导天然气勘探部署 , 以工 程技术的进步为勘探 突破提供保障 延长探 区的天然气在勘探初期面临诸多难题 , 如 物源及沉积体系分布规律不清楚 ; 受 地震资料品质限 制 , 储层横向预测技术难度大 ; 天然气成藏主控因素及 富集规律不明确 ; 天然气规模化开发关键技术研究未 开展 , 尤其是气层压裂改造技术经验欠缺等。为了解 决这些问题, “ 十一五” 期间延长石油集团开展了多项 专项技术难题攻关, 为天然气勘探突破提供了有力的 技术支持。 首先 , 在 区域构造和沉积背景控制下 , 依据前人已 有研究成果 , 在沉积学、 层序地层学、 储层地质学等理 论的指导下 , 采用 由点 井 一线 剖面 一面 平面 一 域 时间与空间域 一点 有利 目标 的研究思路 , 明确 了延长探 区的沉积展布格局和沉积演化规律 , 包 括石 炭系海 一 陆变迁及相应滨岸沉积展布格局、 二叠系三 角洲空间展布规律与相带分异特征 ; 总结 了石炭系本 溪组滨岸沉积类型及碎屑岩发育特征与分布规律; 搞 清了二叠系三角洲南、 北两大区域的发育与展布特征 , 明确了延长探区位于南、 北物源 的交汇区域。同时 , 确 定了主要储层发育 的沉积相带 、 砂体宏观规模及沉积 体系演变对储层发育 的控制作用 , 为天然气富集层段 及储层分布规律的研究奠定 了基础。 其次 , 开展了上古生界天然气成藏机制、 高产要素 及富集规律的研究 。通过分析石炭系 一 二叠系主要含 气层段储层物性特征, 明确了高产、 低产气层的储层物 性差异的成因 , 为气 田采用相应的开采工艺与技术提 供了地质依据。通过盖层分布规律、 封盖机理及 天然 气富集规律研究 , 分析 了区内已知气藏的成藏要素, 明 确了成藏期次与阶段 , 建立 了相应的成藏模式 , 提出了 “ 优质储层与古流体运聚空 间的有效配置决定天然气 富集程度 ” 的新认识 , 实现了对鄂尔多斯盆地上古生界 天然气富集规律的补充和完善。 针对鄂尔多斯盆地上古生界储集层普遍具有 “ 低 孑 L 、 低渗、 低产” 的特点 , 力求最大限度解放气层 , 积极开 展以酸压技术为主 的工程技术攻关 , 成功研发出新 型 V E S C O 泡沫压裂液体系, 在实践中取得了良好效果, 有效提高了单井产量 。该项技术已获国家专利 3项 , 为 天然气勘探重大突破提供了强有力的技术保障。 在勘探部署的具体实施 中, 遵循 “ 整体勘探、 分步 实施” 的指导思想, 按照“ 甩开勘探、 探点连线、 整体解 剖、 重点发现” 的勘探思路 , 深入开展钻探后评估工作 , 及 时开展部署优化调整 , 实现 “ 完钻一 口、 搞 清一片” 的 目的 , 走 出了认识一实践一再认识一再实践的勘探 之路, 为延长探区在短时间内实现上古生界天然气勘 探重大突破创造 了条件。 2 . 2 形成适合致密砂岩气藏的配套技术 2 . 2 . 1 物 源及 沉积相 分析技 术 前人针对鄂尔多斯盆地上古生界 的地质综合研究 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 5卷 裂 , 无阻流量仅为 2 . 1 5 3 31 0 m 。 / d ; 采用 V E SC O 2 泡沫压裂 , 压后无 阻流量为 9 . 9 2 9 31 0 m / d , 增产 3 6 0 %。延 2 8 7井之前采用胍胶压裂液压裂 , 无阻流量 仅为 1 . 4 2 4 31 0 m。 / d ; 采用 V E SC O 2 泡沫压裂 , 压 后无阻流量为 2 . 9 91 0 m / d , 增产 1 1 0 %。 3 延长探区天然气勘探突破的启示 延长探区从 2 0 0 3年完钻第一口天然气探井到 2 0 1 2 年的短短 9年时间里 , 在上古生界探 明地质储量超过 2 0 0 01 0 m 、 控制地质储量超过 1 7 0 01 0 m , 建成 我国鄂尔多斯盆地南部首个超千亿方大型气田, 对我国 西部能源化工产业 的提升及国家能源紧张局面的缓解 具有重要意义。这些成就的取得 , 主要得益于延长石油 集团强化地质研究, 推动理论和技术创新 , 突破前人“ 南 油北气” 固有认识, 实现 了天然气勘探的高效、 快速 发展 。 3 . 1 勘探工作必须解放思想、 勇于挑战传统认识 延长天然气勘探的重大突破 , 是在认真分析探 区 地质条件的基础上 , 解放思想 , 勇于探索 , 转变思路 , 敢 于挑 战传统认 识 的结 果 , 是 一条 认 识一实践一再 认 识一再实践 的成功之路。 通过认真分析延长探区古生界的资源潜力, 解放 了思想, 挑战了“ 贫气” 传统认识, 制定出“ 油气并举” 的勘探方针; 不拘泥于相邻探区的勘探认识, 勇于探 索 , 在石炭系本溪组 、 二叠系 山西组 、 下石盒子组钻井 获数万方 以上无阻流量 , 使之成为延长探区的主要 目 的层 , 其中石炭系本溪组获无 阻流量百万方以上 的高 产 , 属鄂尔多斯盆地首次发现; 敢于挑战 固有技术 , 积 极寻求技术突破, 成功研发出适合延长探区上古生界 致密砂岩气藏的新型 V E SC O 泡沫压裂技术 。 3 . 2 地质认识及理论的深化和发展是 天然气勘探 突 破的基础 天然气勘探取得的突破 , 首先是地质理论和地质 认识的突破。延长石油集团科研人员在积极继承相邻 气 田成功地质理论和勘探模式的基础上 , 大胆创新 , 不 断提出新认识 、 新思维 , 进一步深化了探区沉积展布格 局及沉积演化规律 , 补充完善 了鄂尔多斯盆地上古生 界天然气富集规律。这些新认识 的取得为延长气 田的 发现及取得成功奠定 了基础。 3 . 3 工程技术的进步是勘探取得突破的重要保证 实现预期勘探 目标, 不仅需要科学合理的地质部 署方案 , 而且需要先进适用 的工程技术予 以支持。延 长石油集团针对上古生界气层“ 低孔、 低渗、 低产” 难 题 , 积极发展 以酸化压裂为主的配套工程技术 , 成功解 放 了气层, 实现了单井产量的突破 。因此 , 地质认识 和 工程技术 的有效结合、 地质认识 的深化和工程技术 的 进步同步开展 , 是延长石油集团天然气取得重 大突破 的重要保证。 3 . 4 实现勘探的突破必须 有一支迎难而上 、 锲而不 舍、 攻坚啃硬的技术队伍 长期 以来 , 延长石油集团未设立专业科研板块 , 限 制了企业的技术创新能力。2 0 0 8年 , 延长石油集 团研 究院正式成立 , 确立 了“自主创新 、 人才立 院、 开放协 作 、 支撑发展” 的办院方针 , 建成了集油气田勘探开发 、 油 田工程技术 、 石油化工和煤盐化工综合开发利用为 一 体的综合性技术研 发机构 , 迅速形成 了基础理论扎 实 、 掌握先进勘探技术 、 敢于攻坚 啃硬 、 积极奋 发向上 的技术研发团队, 为企业发展 、 产业发展、 科研生产提 供了强有力的技术支持, 大大提高了延长探区整体地 质认识 , 为天然气勘探突破奠定了坚实基础 。 4 认识与结论 1 自2 0 0 3年完钻第一 口真正意义上的天然气探 井延气 1井以来 , 延长气 田历经 了“ 初期探索 、 勘 探突破、 勘开一体化” 等发展阶段, 突破了前人“ 南油 北气” 的固有成藏认识, 已取得估算天然气探明地质储 量超过 3 0 0 01 0 m 、 年产能力 7 . 21 0 r n 。的 良好 勘探开发效果 , 预示着鄂尔多斯盆地南部天然气具有 广 阔的勘探开发前景 。 2 延长探区天然气勘探实践表 明, 通过深入分析 地质条件, 明确了该区天然气资源潜力, 以地质认识的 突破带动了天然气勘探开发的突破 , 并形成 了适合该 区致密砂岩气藏 的“ 物源及沉积相分析技术、 黄土塬地 震沉积学应用技术 、 天然气运聚成藏分析技术、 V E S一 12 0 , 泡沫压裂储层改造技术” 等系列配套技术, 走出了 一 条认识一实践一再认识一再实践的勘探之路 , 为延 长探 区在短时间内实现上古生界天然气勘探重大突破 创造 了条件。 3 延长石油集 团天然气勘探 之所 以能在短 时间 内取得高效、 快速发展 , 关键在于解放 了思想 , 勇于挑 战传统认识 ; 强化了地质研究, 及时深化、 发展了地质 认识及成藏理论 ; 推动 了理论和技术创新 , 确保地质认 识深化和工程技术进步同步开展 ; 培养 了一支锲而不 舍 、 攻坚啃硬 的技术队伍。 参考文献 [ 1 ] 刘池洋 , 赵红格 , 桂小军 , 等 . 鄂尔多斯盆地演化 一改造 的时空坐 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 l 期 王香增. 延长探 区天然气 勘探重大突破及启示 9 标及其成藏 矿 响应[ J ] . 地质学报 , 2 0 0 6, 8 0 5 6 1 7 6 3 8 . 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