尼日尔三角洲盆地油气地质特征及开发潜力

尼日尔三角洲盆地油气地质特征及开发潜力

尼罗斯三角洲盆地是世界上重要的含油气盆地。该盆地油气勘探始于1908年,1951年在Akata-1井见到油砂,1956年在瓦里城东的Oloibiri-4井实现工业性发现,1958年开始商业性生产,1973年石油产量突破1×108t,此后石油年产量基本上稳定在(1.00～1.21)×108t之间。尼日利亚是石油输出国组织成员,世界第12大产油国。尼日利亚拥有尼日尔三角洲盆地油气资源量的97%,该盆地也是尼日利亚唯一的在产含油气盆地。2008年,尼日利亚探明石油剩余可采储量48×108t,探明天然气剩余可采储量5.15×1012m3,油、气储量规模相当。但是长期以来,该国只重视石油的勘探开发,而轻视天然气资源的勘探、开发和利用,产出的大量伴生气也成为了石油开发商的负担,每年放空燃烧的伴生气达数百亿立方米,极大地浪费了资源,污染了环境。尼日利亚基本上没有开展过专门的天然气勘探工作,天然气储量都是在石油勘探过程中顺便发现的。近年来,液化天然气(LNG)工业在尼日利亚得到了快速发展,年输出LNG超过200×108m3。受此鼓舞,尼日利亚政府于2007年提出了一个所谓的“天然气总体规划”(GasMasterPlan),并于2007和2008年,在世界各地进行了路演,以吸引投资者国内三大石油公司都已在尼日利亚石油勘探开发领域占有一席之地,且在不断成长之中。如何有效地识别油气层,提高勘探开发的成功率,是我们共同面临的重要课题。本文在剖析尼日尔三角洲大量油气田实际资料的基础上(由于资料保密原因,不便明确资料来源),总结出了一套简单可行的该三角洲油、气层及油、气、水界面的测井识别方法。1尼日尔三角洲油田尼日尔三角洲盆地位于大西洋几内亚湾内,是一个正在发展中的中、新生代大型三角洲,是世界上最大的海退型三角洲,总面积30×104km2,其中陆上及浅海区(200m以内)面积约7.5×104km2,深水区超过20×104km2;沉积中心最大厚度达10000m,沉积物总体积为50×104km3。从下往上,尼日尔三角洲地层划分为三个组,即阿卡塔组(AkataFormation)、阿格巴达组(AgbadaFormation)和贝宁组(BeninFormation),均为穿时的地层单元。阿卡塔组推测地层厚度超过由厚层海相粘土岩以及浊积砂、粉砂岩组成,为前三角洲和浅海陆架沉积,富含有机质,是该区主要的烃源岩。已钻井极少钻遇阿卡塔组。阿格巴达组,地层厚度300～4500m,为进积的近岸-三角洲前缘沉积,由交错层理砂岩、粉砂岩和泥(页)岩组成。上部以砂岩为主,随着埋深的增加,泥(页)岩含量增加。阿格巴达组砂岩是该三角洲的油气储集岩。阿格巴达组又可以粗略地划分为三段,即下段、中段和上段。下段以泥(页)岩为主,砂岩比例小于20%,砂岩压实和胶结程度高,多形成高压油气藏。中段砂、泥(页)岩比例相当,砂岩压实和胶结程度较低,是该区主要的油气储集层。上段以砂岩为主,仅夹少量泥岩,砂岩比例达80%左右,砂岩压实和胶结程度更低,也可形成一些油气藏,以气藏为主。上段地层水为淡水,砂岩电阻率较高;中、下段为咸水,砂岩电阻率较低。上、中段孔隙度一般在30%以上,渗透率达(1～10)×10-3μm2;下段孔隙度一般也在20%以上,渗透率0.5×10-3μm2以上。贝宁组,地层厚度0～2100m,为陆相河流及岸后沼泽沉积,主要岩性为砂砾岩,除局部地区存在天然沥青外,基本上不含油气。贝宁组砂砾岩表现为高电阻率特征。图1展示了尼日尔三角洲某油田的地层柱状图。该油田贝宁组地层厚度约800m,阿格巴达组上段(C6以上)约400m,中段(C6-D3)约800m,下段(D3以下)大于900m。2尼日尔三角洲的岩性尼日尔三角洲阿格巴达组岩性比较单一,只有泥岩和砂岩。岩性识别的主要指标是自然伽马,正常砂岩的自然伽马值相对于基线的降低幅度大于40API,一般在60～100API之间;泥岩相对于基线的降低幅度小于10API;降低幅度10～40API之间可能确定为泥质粉砂岩(表1)。事实上,尼日尔三角洲能够储存油气的砂岩基本上是纯净砂岩,在岩性的识别上,自然伽马就足够了。贝宁组和阿格巴达组上段地层水为淡水,阿格巴达组中、下段为咸水。所以,自然电位能很好地识别阿格巴达组中、下段的砂岩,但是基本上不能识别浅层砂岩。1990年以前,自然电位一直是尼日尔三角洲的常规测井项目,但是,近年来已基本不用了。很多情况下钻井过程中泥岩段存在应力垮塌现象。所以,泥岩段普遍存在扩径现象,斜井尤为严重。而砂岩渗透率高,容易形成泥饼,表现为不同程度的缩径现象。3层深侧向电阻率下面介绍如何从砂岩中识别出烃层、水层和致密干层。深侧向电阻率(真电阻率)是识别尼日尔三角洲砂岩含烃性的主要指标(表2)。尼日尔三角洲贝宁组砂岩一般不存在含烃层,水层深侧向电阻率高,一般达10～100Ψ·m;在阿格巴达组上段砂岩中,水层深侧向电阻率也较高,一般为1～10Ψ·m,含烃层深侧向电阻率一般大于10Ψ·m;在阿格巴达组中段和下段砂岩中,水层深侧向电阻率低,小于3Ψ·m,一般小于1Ψ·m,含烃层深侧向电阻率大于3Ψ·m,一般大于5Ψ·m。因此,含烃层和水层可以比较容易地通过深侧向电阻率来识别。在阿格巴达组的中、下段砂岩中,也存在部分致密砂岩。其表现形式,一是厚度小于3m的薄层砂岩单独存在,二是作为厚层或中厚层砂岩的顶板或底板。这种致密砂岩一般不含烃,但是深侧向电阻率一般大于5Ψ·m,容易和含烃层混淆。在这种情况下,区分含烃层和致密砂岩干层最有效的指标是岩石总密度。因为含烃层的岩石总密度小于2.4g/cm3,一般小于2.3g/cm3;而致密砂岩干层的岩石总密度大于2.4g/cm3,一般大于2.5g/cm3。4油、气层辅助指标下面将介绍如何从含烃层中识别出油层还是气层。中子孔隙度是从尼日尔三角洲含烃层中识别出油、气层的主要指标(表3)。油层的中子孔隙度大于20%,一般为25%～40%;而气层的中子孔隙度小于20%,一般为5%～15%。识别油、气层的辅助指标包括岩石总密度和声波时差。油层的岩石总密度小于2.4g/cm3,一般为1.9～2.3g/cm3;;气层的岩石总密度小于2.3g/cm3,一般为1.8～2.1g/cm3。油层的声波时差大于90ms/ft,一般100～140ms/ft;气层的声波时差大于100ms/ft,一般110～160ms/ft。前面说过,在阿格巴达组的中、下段砂岩中,也存在部分致密砂岩干层。这种致密砂岩干层,也存在高电阻率和低中子孔隙度值的特点,与气层非常相似。如前所述,区分气层和致密砂岩干层最有效的指标仍然是岩石总密度。5油气界面识别尼日尔三角洲阿格巴达组储层厚度普遍较大,而该三角州含油气高度普遍较低,油气、油水同层的现象很普遍。图2是尼日尔三角洲一口典型井阿格巴达组中段的测井曲线,从中既可以看出油、气层的区别,也可以清楚地识别出油气界面和油水界面。通过中子孔隙度和岩石总密度交汇图,可以识别出油气同层的含气段、含油段和油气界面。对于储层物性基本一致的油气同层的含气段,除了如表3所述的非常明显的中子孔隙度低值外,其岩石总密度一般比油层段低0.2g/cm3左右。尼日尔三角洲油品性质好,原油粘度很低,地层条件下一般小于纵向上不存在较厚的油水过渡带,可以很清晰地划分出油水界面。油水界面的确定,在深侧向电阻率曲线上,一般取“水层电阻率+1Ψ·m左右”这个点就可以。尼日尔三角洲很难发现真正的气水界面。因为,在一般情况下,气、水之间存在油环,只是油环厚度有别。6储层含烃层识别(1)尼日尔三角洲盆地主要存在砂岩和泥(页)岩两种岩性。阿格巴达组砂岩是该三角洲的油气储集岩(2)岩性的识别立足于自然伽马。正常砂岩的自然伽马值相对于基线的降低幅度大于40API,一般在60～100API之间。(3)储层含烃性的识别立足于深侧向电阻率。在阿格巴达组上段砂岩中,含烃层深侧向电阻率一般大于10Ψ·m,水层一般为1～10Ψ·m;在阿格巴达组中段和下段砂岩中,含烃层深侧向电阻率大于3Ψ·m,一般大于5Ψ