塔里木盆地柯东1井工业油气藏发现与油气勘探

塔里木盆地柯东1井工业油气藏发现与油气勘探

2010年4月4日，发现了khoa1冷凝析气藏。这是中国石油天然气有限公司的一项重大风险勘探变革。这是塔里木盆地油气勘探史上的一个新里程碑，表明塔西南地区的油气勘探进入了新的历史阶段。柯东1凝析气藏行政上隶属于新疆维吾尔自治区和田地区皮山县,构造上属于塔西南前陆盆地前陆逆冲带的柯东断裂构造带(图1)。该带走向呈北西—南东转为东西展布,西南为西昆仑山造山带,东北紧邻叶城凹陷,勘探面积为3600km2。柯东断裂构造带可以进一步划分为柯东、普东、普西3个段。柯东1凝析气藏位于东部的柯东构造段,是一个受基底卷入断层控制的隐伏背斜构造。1联合勘探中新统目的层塔西南昆仑山前的油气勘探始于20世纪50年代,分为以下几个阶段:(1)1958—1977年钻探地面构造,发现塔里木盆地第一个凝析油气田。该阶段以地面地质调查为主要手段,其次为少量电法及模拟地震,先后钻探了英吉沙、固满、甫沙等构造,钻浅层探井20余口。于1977年5月发现柯克亚浅层中新统凝析气田。(2)1978—1981年针对中新统目的层钻探的一批构造都相继失利。(3)1982—1997年该区的勘探断断续续。以二维地震勘探为主要手段,通过二维地震普查,在盆地南部发现一批背斜,构造面积大、目的层埋藏深,并沿南部山区零星部署了少量沿沟二维地震测线;仍以中新统为目的层钻了少量探井,未获得发现。(4)1998—2001年以白垩系为目的层,获得新发现。通过地质调查和地质综合评价认为白垩系克孜勒疏群砂岩区域分布,为塔西南地区的主要目的层。先后钻探了柯深101井、苏1井、阳1井、甫沙2井等探井,柯深101井、甫沙2井钻探证实白垩系克孜勒疏群砂岩的存在,柯深101井在白垩系见低产气流。虽然山前冲断带也先后钻探了苏1井、阳1井、甫沙2等探井,由于地震、钻井技术不过关,构造落实程度差,始终没有获得突破。(5)2001年以来,强化地震攻关,锁定钻探目标,实现战略突破。从2001年开始进行地震攻关,先后进行了山地直测线、宽线、宽线+高覆盖、宽线+双大组合地震攻关,2009年7月落实了柯东1钻探目标,部署了柯东1风险探井,2010年4月在白垩系获得重大突破。2柯东断裂构造带盆地的大构造埋藏深,浅层西河甫组储层砂体横向变化大、物性变化大,缺乏沟通油源的大断裂,因而将勘探重点向山前带转移,锁定主要攻关方向为柯东断裂构造带。制约油气勘探突破的关键问题,是地震资料品质差导致构造难以发现和落实。2.1柯东断裂构造带地震勘探的最大难点体现在两个方面:一是巨厚黄土覆盖区,地震资料成像难。塔西南昆仑山前地表为大面积疏松的风成沙、黄土,在河床两岸出露第四系砾石层和新近系的砂、砾岩层,地形上呈北低南高走势。塔西南黄土覆盖区,由于地表起伏和表层松散,地震激发产生大量的侧面和散射干扰;同时,由于黄土塬对地震高频信号有较强的吸收和衰减,造成地震记录杂乱,信噪比低。二是构造变形强烈,地震波场复杂。柯东断裂构造带总体上与西昆仑山平行,呈弧形展布,西段与西昆仑山斜交,并被后者改造,向西构造带消失。由于西昆仑山向北强烈冲断及帕米尔突刺向北楔入联合作用,构造带东段主要受向北挤压应力作用,西段除了受北东向侧向挤压外,还受到右行走滑作用的影响,构造变形强烈,地层破碎,纵向上由多个冲断片上下叠置,地震波场复杂,地震资料难以成像。2.2地震技术的精度为了提高地震资料品质,针对柯东断裂构造带地震勘探难点,持续开展地震攻关。最终,宽线+双大组合地震勘探技术破解了该区地震勘探的难题。2.2.1超深微气藏勘探研究柯东断裂构造带早期仅作了少量沿沟地震弯线,直到2000年才开始进行直测线勘探,先后进行了单深井、组合井激发和超深微测井表层调查等方面的攻关,地震资料品质改善不大。2.2.2覆盖次数无明显差异2004年开始进行宽线攻关,主要是提高覆盖次数,采用4线4炮,覆盖次数达到829次,效果不理想。2007年采用4线9炮,覆盖次数达到7200次,仍未得到好资料。2.2.3地表水岸部位的原生干扰宽线采集、组合激发、组合接收,宽线达到提高覆盖次数的目的,组合激发黄土覆盖区激发能量下传,大组合接收最大限度地压制由起伏地表引起的次生干扰。2007年下半年,库车宽线+大组合地震勘探技术取得好效果,2008年把这一技术用到该区,并根据柯东断裂构造带地面的山地和黄土塬的特点,创新性地使用宽线+双大组合地震勘探技术,即2线3炮,大组合激发(一般井深40m,6炮组合激发),大组合接收,覆盖次数达到720次,取得好资料(图2),破解了山地、黄土塬地震勘探的难题。2.3逆冲推覆构造格架在取得好资料的基础上,加强了构造地质建模和区带地震资料解释,深化了昆仑山前柯东断裂构造带石油地质特征和地质结构的认识,认为柯东断裂构造带发育逆冲推覆构造,构造特征与克拉—大北断裂构造带相似,同时,存在白垩系克孜勒苏群砂岩与白垩系—古近系膏泥岩构成的储盖组合,石油地质条件优越,并发现了一批构造显示。通过2008年、2009年加密地震测线落实了柯东1背斜,为柯东1井的突破做好了准备。3白垩系克孜勒苏群井段柯东1井是中油股份公司的一口风险预探井,位于柯东断裂构造带东部柯东1背斜上,设计井深4900m,于2009年7月13日开钻,2010年3月4日钻至井深4579m完钻,井底层位为白垩系克孜勒苏群(未穿)。对白垩系4286~4425m井段测试,3mm油嘴求产,油压51.16MPa,折日产油31.17m3、天然气52113m3。该井的成功钻探,有力地推动了塔西南昆仑山前油气勘探步伐,更加坚定了塔里木油田在塔西南地区寻找油气勘探大场面的信心。3.1优质储盖组合柯东1井钻遇地层层序完整,断层造成部分地层重复。由上至下依次为新近系克孜洛依组,古近系巴什布拉克组、乌拉根组、卡拉塔尔组、齐姆根组、阿尔塔什组,白垩系依格孜牙组、乌依塔克组,古近系阿尔塔什组(地层重复),白垩系依格孜牙组(地层重复)、乌依塔克组(地层重复)、库克拜组和克孜勒苏群(图3)。其中白垩系砂岩和古近系阿尔塔什组膏岩构成该区优质储盖组合。古近系阿尔塔什组厚110m,整体为巨厚层白色、灰白色石膏岩、泥质膏岩,顶部有一层浅灰色含泥灰岩。柯东1井区阿尔塔什组膏岩层厚80~120m,为一套优质的区域性盖层。上白垩统依格孜牙组厚5m,岩性以褐色含泥膏质灰岩为主。乌依塔克组厚45m,岩性以褐色、灰褐色含砾细砂岩、砂砾岩、细砂岩为主,底部有泥质粉砂岩。库克拜组厚60m,岩性上部以厚层褐色细砂岩、粉砂岩为主,下部为粉砂岩、泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩,底部夹含砾中砂岩。出油层位为上白垩统。下白垩统克孜勒苏群区域上厚约400~500m,本井未钻穿。岩性为中—厚层状灰褐色、褐色细砂岩、含砾细砂岩与粉砂岩、泥质粉砂岩互层,夹薄层红褐色泥岩、粉砂质泥岩,已见良好油气显示,由于柯东1井位于构造低部位,因而未测获工业油气流。3.2储层物性评价柯东1凝析气藏主要目的层为白垩系砂岩,包括下白垩统克孜勒苏群和上白垩统库克拜组、乌依塔克组,均可以作为较好储层。下白垩统克孜勒苏群沉积相类型主要为辫状河三角洲前缘亚相。岩石类型为长石岩屑中细砂岩,孔隙类型以原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔为主。柯东1井钻开克孜勒苏群99m,测井解释储层厚度为29.5m,孔隙度在3.1%~12.2%之间,平均为8.17%;渗透率在0.05~0.19mD之间,平均为0.11mD。结合该区邻井物性资料,按塔里木盆地山前区白垩系碎屑岩评价标准,总体属于低孔、低—中渗Ⅲ类储层。上白垩统库克拜组储层岩性以褐色细砂岩、粉砂岩为主,沉积相类型为辫状河三角洲前缘或扇三角洲前缘的水下分流河道。岩石类型以中细粒长石岩屑砂岩为主,储层孔隙类型主要为原生粒间孔,偶见微裂缝。储层孔隙度在7.4%~16%之间,平均为9.95%;渗透率在0.04~0.39mD之间,平均为0.17mD。储层物性评价为低孔低渗的Ⅲ类中等储层。上白垩统乌依塔克组储层岩性以砂砾岩、含砾砂岩为主。物性稍差于库克拜组和克孜勒苏群,但成像测井显示裂缝较为发育,在4285~4339m达到平均每米2~3条裂缝,为低孔低渗储层高产提供了基础。因此该组储层总体为裂缝—孔隙型储层。3.3逆冲断层—圈闭类型为背斜圈闭柯东断裂构造带发育受高角度基底卷入式断裂控制的楔状叠瓦扇,其根部向南延伸收敛在基底卷入的高角度逆冲断层上,叠瓦扇前缘收敛在中生代和新生代地层接触界面上,发生滑脱形成薄皮逆冲构造。柯东1构造由深部的断层转折褶皱和浅部的构造三角带组成,为典型的挤压构造。构造的南翼受南倾逆冲断层控制,断距较大,使地表背斜破坏严重,其下发育柯东1隐伏背斜,表现为断层转折褶皱。在白垩系顶面构造图上为一近东西走向的短轴背斜,长轴长约9.4km,短轴长约2.9km。背斜高点海拔为-1750m,以-2046m为溢出点,圈闭面积为20km2,幅度为296m(图4)。3.4凝析油及地层水柯东1凝析气藏地层温度为85~88℃,地温梯度为1.91~1.98℃/100m,属正常的温度系统;地层压力为73~75MPa,压力系数在1.76~1.78之间,属高压气藏。原油密度为0.82g/cm3(20℃),黏度为9.2mP.s,凝固点为26℃,含蜡量为17.8%,胶质+沥青质为3.77%,生产气油比为1000~2132.5。通过PVT相图分析流体为含凝析油的凝析气藏,凝析油含量为129.096g/m3,最大反凝析液量为6.58%。地层水为NaHCO3型,氯根为3.7×104mg/L,总矿化度为7.1×104mg/L,代表大陆环境条件下形成的水型,是含油良好的标志。依据试油及测井综合分析,气水界面暂定在井深4415m,海拔-2045.4m。气藏类型初步判断为底水块状背斜型凝析气藏。4仑前油气勘探的意义柯东1井的突破,发现了一个新的油气勘探区带,对于加快昆仑山前油气勘探步伐,保障塔西南勘探开发公司石化厂、化肥厂的生产,促进喀什、和田、克孜勒苏柯尔克孜自治州少数民族地区人民生活的改善、环境保护及社会稳定都有重要的意义。4.1地质及凝析油地质储量柯东1井的突破发现了一个大油气田,经计算天然气地质储量为280×108m3,凝析油地质储量为1400×104t。揭示了柯东断裂构造带良好的勘探潜力,也有效地指导了前陆冲断带的油气勘探。4.2上白垩统基根据露头资料及柯东1井、柯深101井、甫沙2井等井钻探,白垩系克孜勒苏群为冲积扇—辫状河三角洲砂体,厚度在250~400m,砂岩原生粒间孔发育,储集条件好,在柯东断裂构造带均有分布(图5)。在拉张环境下古特提斯洋第二次进入塔西南盆地,形成了上白垩统含灰泥岩与广泛分布的古近系厚层膏岩(图6)。柯东1井的突破,证实了这套盖层的有效性。白垩系—古近系这套区域储盖组合,在柯东断裂构造带广泛分布。4.3叠纪—进一步证实柯东断裂构造带油气源充足叶城凹陷主要发育石炭系、二叠系和侏罗系等3套烃源岩。其中石炭系—二叠系在塔西南昆仑山前广泛分布。石炭系海相烃源岩,有机碳含量为0.6%~1.5%,为中等烃源岩,现今处于过成熟生干气阶段。二叠系烃源岩以暗色泥岩为主,有机碳含量达1.5%以上,为中等偏好烃源岩,现今处于高成熟大量生凝析油气阶段,二叠系烃源岩在昆仑山前分布面积达到2.1×104km2,总体生烃强度高。侏罗系烃源岩呈零星状分布,沉积相主要为河流—沼泽相,主要以Ⅲ型有机质为主,目前刚刚进入生油门限。根据生物标志物和碳同位素的研究成果,认为柯东1的油气与柯克亚油田相同,主要来自于二叠系烃源岩。柯东断裂构造带位于二叠系生烃中心附近,油气源非常充足。4.4圈闭发育特点柯东断裂构造带东西长180km,南北宽约13~20km,构造成排成带分布,圈闭发育,具有南北分带、东西分段的特点。冲断带由南向北发育由浅到深相互叠置的3排构造,东西向可分为柯东、普东、普西3个段。已发现圈闭及显示14个,总面积为936km2。目前仅钻探柯东1构造,勘探程度低,勘探前景好。5克洛伊木马1的发现5.1勘探目的层的转变地质认识的突破,实现了勘探目的层和勘探领域的两个转变。对白垩系—古近系储盖组合的认识,实现了勘探目的层的转变。昆仑山前从柯30井的突破,以新近系中新统西河甫组为目的层到柯西1井的钻探,历经30多年都无大的发现。对白垩系克孜勒苏群—古近系区域储盖组合的认识,实现了勘探目的层的转变。柯东断裂构造带的认识,实现了盆地前渊背斜的勘探向前陆冲断带勘探的转变。这些认识上的突破带来了柯东1的突破。5.2储盖组合的失稳柯东断裂构