[科普中國]-礁塊油氣藏

簡介

生物礁以其良好的儲(chǔ)集性能在碳酸鹽巖油氣田中占有重要的地位，其蘊(yùn)藏的石油天然氣資源一直是世界矚目的寶貴財(cái)富。礁型油氣藏因具有儲(chǔ)量大、產(chǎn)量高及勘探成本較低等特點(diǎn)而備受人們關(guān)注。國外生物礁油氣勘探開發(fā)始于20世紀(jì)初。與國外相比，我國生物礁油氣鉆探及研究起步較晚。但是，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，特別是近20年的發(fā)展，我國生物礁油氣勘探取得了突出的成就，相繼發(fā)現(xiàn)了一些高產(chǎn)油氣田，油氣儲(chǔ)量得到快速增長，生物礁油氣在油 氣勘探中已被列為重要對(duì)象。我國生物礁油氣資源豐富，勘探前景好。重視礁型油氣田勘探的研究，對(duì)于緩解我國油氣資源供給與需求之間的矛盾，促進(jìn)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。1

成藏模式油氣藏成藏模式中的所謂“近源”，是指烴源巖與儲(chǔ)蓋層在空間上緊密相鄰，有時(shí)候甚至烴源巖本身同時(shí)又是蓋層?！敖闯刹亍笔巧锝赣蜌獠氐闹饕刹啬Ｊ?。從已知的部分國內(nèi)外礁油氣藏來看，在礁體中賦存的油氣大部分來源于與礁體直接接觸的上下左右(同期或相近時(shí)期)沉積的泥頁巖或石灰?guī)r，屬于“近源”或“近地生成就地儲(chǔ)集”，至于“遠(yuǎn)源” 成藏的油氣田即生物礁油氣藏中的油氣來源于遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸，極為少見。生物礁近源成藏模式歸納起來有兩大類，即單源生烴型和多源生烴型。單源生烴指生烴層只有一層，它又包括蓋生型、側(cè)生型和下生型3類;多源生烴指生烴層包含兩層及兩層以上，目前只發(fā)現(xiàn)側(cè)生-蓋生型、側(cè)生一頂生型和上下共生型3類。因此生物礁近源成藏模式可劃分為兩大類6種類型。

1. 單源生烴型

1.1 蓋生型

這種成藏模式在礁油氣藏中占有相當(dāng)?shù)臄?shù)量，往往形成大型或特大型礁油氣田。這一模式中，深水相泥(頁)巖或石灰?guī)r沉積封閉了礁體并形成了良好的蓋層，同時(shí)又成為有機(jī)質(zhì)豐富的沉積體。這樣，蓋層同時(shí)又是生油層，是一種理想的成藏模式。

1.2 側(cè)生型

即油氣來源于礁體側(cè)向(同期)沉積的泥頁巖或碳酸鹽巖，它們也往往形成(特)大型礁油氣田。這些油田共同的特點(diǎn)是，它們的烴源多數(shù)來源于與礁體緊鄰的深水相或盆地相沉積的 泥頁巖和碳酸鹽巖。

1.3下生型

在造礁前.海進(jìn)海退時(shí)期沉積的泥頁巖或石灰?guī)r，它們往往富含海洋生物而有可能成為烴源巖，使礁體的下伏層也具有供烴能力，形成下生型。

2. 多源生烴型

礁油氣藏中“側(cè)生型”向“蓋生型”成藏模式過渡或轉(zhuǎn)化，“下生型”與“蓋生型”共同生烴，或者是“側(cè)生型”過渡為頂層生烴等類型均屬多源生烴型。

礁油氣藏的勘探實(shí)踐證明，近源成藏類型占有絕對(duì)的多數(shù)，它是生物礁油氣藏的主要成藏模式。生物礁中的油氣絕大部分來源于礁體的圍巖(上下左右沉積的泥頁巖或石灰?guī)r)，它屬于烴源巖與緊鄰礁體的近距離運(yùn)移，生成的油氣就近或直接進(jìn)入多孔性的礁巖，形成“近地生成就地儲(chǔ)集”的經(jīng)典成藏模式。通過遠(yuǎn)距離運(yùn)移的遠(yuǎn)源成藏模式在礁油氣藏勘探實(shí)踐中被證明是為數(shù)不多的，其主要原因在于礁體周圍具有良好的烴源巖形成條件，這些近鄰的烴源具極其容易進(jìn)入礁儲(chǔ)集體，因而就減少了遠(yuǎn)源成藏的機(jī)會(huì)。2

儲(chǔ)層特征1. 巖石學(xué)特征

生物礁是由固著生物所建造的本質(zhì)上是原地沉積的碳酸鹽建造。生物礁的類型劃分有很多方法，現(xiàn)在比較科學(xué)的分類方案是根據(jù)生物礁的結(jié)構(gòu)組分(基質(zhì)、骨架和膠結(jié)物)進(jìn)行分類。這種分類方案將生物礁分為3大類:基質(zhì)支撐的生物礁、骨架支撐的生物礁和膠結(jié)物支撐的生物礁(Riding, 2002)。

2.孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)生物礁孔隙的成因，可以劃分為原生孔隙和次生孔隙。前者主要類型有:粒間孔隙、骨架孔隙以及生物鉆孔孔隙和潛穴孔隙;次生孔隙主要有:粒內(nèi)孔隙、鑄?？紫丁⑷芸?、溶洞和裂縫。

2.1粒間孔隙

鱺粒、生物屑和球粒之間的孔隙，是沉積時(shí)期形成的原生孔隙。這類孔隙常在鱺粒、生物屑和球粒的周緣有等厚、短軸環(huán)邊的文石和高鎂方解石膠結(jié)物，其殘余孔隙往往成為有效孔隙，完全充填時(shí)則失去其有效性。 2.2骨架孔隙是由造礁生物生長發(fā)育時(shí)形成的一種原生孔隙，是生物礁儲(chǔ)層重要的一種孔隙類型。骨架孔隙在礁體發(fā)育早期，往往很快被不同粒度的沉積物充填，從而形成復(fù)雜的孔隙系統(tǒng)(James etal. , 1983)，在成巖過程中往往被膠結(jié)物部分或全部充填。例如由造礁生物(藻化石)形成的骨架孔隙

2.3體腔孔隙

以龍介蟲的棲管孔隙為代表。龍介蟲的棲管呈中空的管狀，直徑一般2~3mm，管壁厚0. 5~lmm，內(nèi)部可充填藻類殘?bào)w。

2.4粒內(nèi)孔隙

以鱺粒內(nèi)孔隙為代表。這種孔隙由于鱺粒內(nèi)的某一同心層被溶蝕后形成的孔隙，一般富屑層易被溶解，而富藻層因含有機(jī)質(zhì)不易被溶解。這類孔隙往往呈孤立孔洞群狀分布，當(dāng)缺乏其他類型的孔隙伴生時(shí)，即使具有很高的孔隙度，滲透率不一定很高。

2.5溶孔、溶洞

溶孔溶洞是生物礁儲(chǔ)層最重要的一種孔隙類型。在成巖作用過程中，由于孔隙流體壓力、溫度、鹽度，pH值的變化，可使生物礁發(fā)生不同方式的溶解。溶解作用是生物礁孔隙的最主要的形成作用，包括早期淡水溶解作用和埋藏溶蝕作用，表現(xiàn)為藻骨架、顆粒的溶解或藻骨架之間、體腔孔隙膠結(jié)物的溶解。溶解作用的結(jié)果是形成大小不一，形態(tài)不規(guī)則的次生溶蝕孔隙，使得孔隙與喉道無明顯的分別，增強(qiáng)了連通性，提高了儲(chǔ)集性能。

2.6白云石晶間孔

隨相對(duì)湖平面的升降變化，生物礁很容易處于混合水作用帶而發(fā)生混合水白云石化(Badiozamani, 1973)，該作用的結(jié)果是使白云石的含量增加，白云石為泥粉晶他形。生物礁被埋藏以后，發(fā)生埋藏白云石化作用，與早期混合水白云石化相比，晶粒變大，晶形變好，呈半自形或自形，分布于生物礁之中。埋藏白云石化使不易被保存的微孔隙轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诒４娴木чg孔(雷卞軍等，1994)，形成白云石晶間孔隙，這類孔隙比較少見，對(duì)孔隙的貢獻(xiàn)不大。3

儲(chǔ)層物性特征各種文獻(xiàn)研究生物礁油氣藏儲(chǔ)層物性的主要方法是通過壓汞曲線即毛細(xì)管壓力曲線反映生物礁孔喉的大小、偏度、滲透率及不同孔隙直徑的總體分布特征。也有通過鏡下單位面積法，初步獲取孔面率的相關(guān)滲透率的數(shù)據(jù)。

總體來講，生物礁油氣藏尤其是海相礁油氣藏，孔隙度和滲透率普遍較高。而陸相油氣藏，特別是氣藏，滲透率較低，有些甚至是低滲油氣藏。并且生物礁油氣藏儲(chǔ)集層非均質(zhì)性明顯，通常生物礁的底部(礁基)和頂部(礁蓋)孔滲性較差，而生物礁的中部即發(fā)育鼎盛時(shí)期形成的礁體(礁核)具有良好的孔滲性。

生物礁孔隙的主要形成作用1、沉積作用

沉積作用及沉積環(huán)境是影響生物礁孔隙的一個(gè)重要因素，不同沉積作用可產(chǎn)生不同的原生孔隙類型。當(dāng)礁發(fā)育時(shí)，某些造礁生物，如枝管藻形成的纖維狀、細(xì)枝狀骨架，可產(chǎn)生 巨大的開放孔隙系統(tǒng)，孔隙度可以達(dá)到50%以上。此外生物鉆孔、潛穴孔隙也受沉積環(huán)境控制，但這類孔隙易受壓實(shí)作用影響，很難保存下來。

2、膠結(jié)作用

包括準(zhǔn)同生膠結(jié)作用和埋藏膠結(jié)作用。膠結(jié)作用導(dǎo)致孔隙減少，物性降低。

3、溶解作用

在沉積期后作用過程中，由于孔隙流體壓力、溫度、鹽度，pH值的變化，可使生物礁發(fā)生不同方式的溶解。溶解作用是生物礁孔隙的最主要的形成作用，包括早期淡水溶解作用、埋藏溶蝕作用和和晚期暴露地表的淋溶作用，表現(xiàn)為藻骨架、顆粒的溶解或藻骨架之間、體腔孔隙亮晶膠結(jié)物的溶解。溶解作用的結(jié)果是形成大小不一，形態(tài)不規(guī)則的次生溶蝕孔隙，使得孔隙與喉道無明顯的分別，增強(qiáng)了連通性，提高了儲(chǔ)集性能，孔隙度和滲透率明顯提高。

4、白云巖化作用

隨相對(duì)湖平面的升降變化，生物礁很容易處于混合水作用帶而發(fā)生混合水白云化，該作用的結(jié)果是使白云石的含量增加，白云石為泥粉晶它形。生物礁被埋藏以后，發(fā)生埋藏白云化作用，往往表現(xiàn)為生物選擇性或組構(gòu)選擇性白云化，與早期混合水白云化相比，出現(xiàn)了鐵白云石，而且白云石的晶粒變大，晶形變好，呈半自形或自形，零星分布于生物礁之中。白 云巖化作用對(duì)儲(chǔ)層的孔滲貢獻(xiàn)不大。

5、裂縫作用

裂縫作用可以在淺埋藏到深埋藏的任何階段發(fā)生，由地層壓力作用產(chǎn)生。柴西多次強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生裂縫作用的直接原因。裂縫作用可以明顯改善巖石的滲透性。3

分布特征1.基本特征

大量勘探實(shí)踐表明，塔里木、四川、鄂爾多斯等盆地碳酸鹽巖含油氣層系多、分布廣。但是，大油氣田中主力含油氣層位分布穩(wěn)定，可集中在某個(gè)層組，甚至在某個(gè)層段。

2.碳酸鹽巖大油氣田中油氣藏“集群式”分布特征

碳酸鹽巖油氣藏“集群式”分布是我國古老碳酸鹽巖中低豐度大油氣田最顯著的特點(diǎn)。所謂“集群式”分布是指同一類型油氣藏沿某個(gè)層系或幾個(gè)層系集中分布，單個(gè)油氣藏規(guī)模小，但數(shù)十個(gè)乃至數(shù)千油氣藏群累計(jì)規(guī)模大，共同構(gòu)成大油氣田。造成油氣藏“集群式”分布的主要因素是碳酸鹽巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)烈，藏與藏之間缺乏連通性。由于圈閉成因不同，油氣藏“集群式”分布特點(diǎn)也不同，因而所采取的勘探開發(fā)技術(shù)對(duì)策也有所差異?？偨Y(jié)我國塔里木、四川、鄂爾多斯三大盆地海相碳酸鹽巖大油氣田中油氣藏群分布，可歸納如下。

1)臺(tái)緣帶生物礁油氣藏藏和顆粒灘要去藏“串珠狀”狀分布。臺(tái)緣帶生物礁圈閉及鱺灘圈閉均為巖性圈閉，受沉積相帶控制，總體表現(xiàn)出“串珠狀”環(huán)繞臺(tái)緣帶分布。這類油氣

藏受礁、灘儲(chǔ)滲體控制，“一礁、一灘、一藏”特征明顯。

2)縫洞油氣藏群受縫洞儲(chǔ)層發(fā)育層位控制，“似層狀”大面積分布。洞油氣藏群主要發(fā)育在大型古隆起及其斜坡帶，順層巖溶作用及層間巖溶作用是這類儲(chǔ)集體似層狀、大面積分布的主要因素，可形成縱向多層系、橫向分布廣的分布特點(diǎn)。

3)后期構(gòu)造改造的碳酸鹽巖油氣藏分布受構(gòu)造帶控制，以構(gòu)造型和復(fù)合型(主要有構(gòu)造一地層復(fù)合型、構(gòu)造一巖性復(fù)合型)為主，沿主斷裂帶分布。4