武陵山復雜構造區古生界海相油氣實現重大突破

翟剛毅, 包書景, 龐　飛*, 任收麥, 趙福平,張　福, 周　志, 王都樂

1)中國地質調查局油氣資源調查中心, 北京 100029;　2)中國地質調查局, 北京 100037; 3)貴州省國土資源廳, 貴州貴陽 550000;　4)貴州黔能頁巖氣開發有限責任公司, 貴州貴陽 550000

武陵山復雜構造區古生界海相油氣實現重大突破

翟剛毅1), 包書景1), 龐飛1)*, 任收麥2), 趙福平3),張福4), 周志1), 王都樂1)

1)中國地質調查局油氣資源調查中心, 北京 100029;2)中國地質調查局, 北京 100037; 3)貴州省國土資源廳, 貴州貴陽 550000;4)貴州黔能頁巖氣開發有限責任公司, 貴州貴陽 550000

在對武陵山復雜構造帶主要殘留向斜油氣地質條件調查的基礎上, 通過油氣成藏主要參數的對比,提出了注重沉積與構造保存的選區評價思路, 優選了安場向斜有利區并布署實施安頁1井鉆探工程。該井二疊系棲霞組油氣顯示活躍, 含氣層厚147 m; 在志留系石牛欄組鉆遇多個高壓氣層, 首次在南方該層系海相灰巖獲得高產天然氣流, 并見到少量稠油; 在上奧陶統五峰組—下志留統龍馬溪組鉆獲高含氣黑色頁巖近20 m, 達到了頁巖氣商業勘探的標準, 進一步擴大了我國南方頁巖氣商業勘探范圍; 在奧陶系寶塔組鉆遇高壓氣層, 首次在南方該層系獲得天然氣發現。

武陵山; 棲霞組; 石牛欄組; 五峰—龍馬溪組; 寶塔組; 天然氣

1　井位部署

安頁1井位于貴州省北部正安縣境內, 北鄰道真自治縣、東接務川自治縣, 南與鳳岡縣、綏陽縣和湄潭縣交界, 西與桐梓縣接壤(圖1)。

圖1　安頁1井地理位置圖Fig. 1　Location of well Anye-1

構造位置位于武陵—湘鄂西褶皺帶南段, 由北東向、北北東向高陡背斜帶與寬緩向斜和斷裂帶組成的褶皺, 成排成帶平行排列(張金川等, 2008; 聶海寬等, 2009; 郭彤樓和劉若冰, 2013)。井位位于安場向斜西翼南段, 北鄰道真向斜(圖2)。該向斜由奧陶系封閉, 總體由北東緊閉向南西撒開, 軸跡清晰微呈S形, 軸向北北東, 延伸長度約30 km。核部出露侏羅系—三疊系地層, 翼部為志留系—奧陶系地層。向斜東翼地層傾角較陡, 傾角一般在50°左右;西翼地層傾角相對較緩, 一般在25°～35°, 內部斷裂不發育(圖3)。

圖2　安頁1井構造位置及油氣礦權分布圖Fig. 2　Structural location of well Anye-1 and oil & gas mining rights range

圖3　過安頁1井地震剖面Fig. 3　Seismic profile through well Anye-1

安頁1井鉆探主要目的為主探上奧陶統五峰組—下志留統龍馬溪組頁巖氣, 兼探二疊系棲霞—茅口組、志留系石牛欄組和奧陶系寶塔組天然氣, 完鉆井深2 900.17 m。

2　油氣發現情況

2.1二疊系棲霞組油氣顯示活躍

二疊系棲霞組為一套海相碳酸鹽巖沉積地層,巖性以灰色、深灰色灰巖、泥灰巖為主(劉喜停等, 2014)。安頁1井鉆至井深1 130 m棲霞組灰巖地層時, 氣測全烴和甲烷異常值持續上升, 井深1 193 m處, 全烴異常值由0.83％躥升至85.93％, 甲烷異常值由0.35％躥升至62.18％(圖4)。經統計, 全烴異常值大于1％的地層累計厚達147 m, 異常值大于2％的地層累計厚61 m, 氣測異常顯示活躍且連續。

圖4　安頁1井棲霞組錄井柱狀圖Fig. 4　Logging histogram of Qixia Formation in well Anye-1

現場巖心分析, 棲霞組有機質含量較高, 顏色呈深灰色(圖5), TOC含量最高可達5％以上, 可見熒光顯示(圖6)。

圖5　棲霞組深灰色灰巖Fig. 5　Dark gray limestone of Qixia Formation

2.2志留系石牛欄組鉆遇多個高壓氣層, 裸眼中途測試獲高產天然氣流

志留系石牛欄組上部為致密灰巖, 下部以條帶狀-扁豆狀-瘤狀泥灰巖、灰質泥巖為主, 為一套深水混積陸棚沉積地層(馬東洲等, 2006; 王正和等, 2013)。石牛欄組含氣層主要在該組下部, 以裂縫型氣藏為主。經統計, 該層共鉆遇氣測異常層17層,含氣層段累計厚95.7 m(圖7)。鉆至深2 105.6～2 107.2 m石牛欄組灰巖見到強烈氣測異常,全烴異常值由0.35％迅速躥升至85.40％, 甲烷異常值由0.25％躥升至80.50％, 接氣液分離器管線點火,火焰高1.5 m, 后效測試點火火焰高3.5 m。鉆至2 122.73 m時井口出現溢流, 接氣液分離器管線再次點火, 火焰高達30 m(圖8)。鉆至2 136.30 m時氣液分離管線點火火焰3～4 m并持續燃燒, 泥漿密度調整至1.96 g/cm3近平衡氣層壓力。

圖6　棲霞組灰巖熒光顯示Fig. 6　Fluorescent image of Qixia Formation limestone

圖7　安頁1井石牛欄組錄井柱狀圖Fig. 7　Logging histogram of Shiniulan Formation in well Anye-1

圖8　氣液分離管線點火照片Fig. 8　Gas-liquid separation line pipeline ignition

圖9　中途測試放噴點火照片Fig. 9　Blowout ignition of drillstem test

為進一步評價石牛欄組天然氣產能和氣藏規模, 并確保安全鉆進并保證五峰—龍馬溪組頁巖氣發現, 對石牛欄組進行了裸眼中途測試。測試獲得高產天然氣流, 6 mm油嘴放噴60 min, 最大初始產量42.01萬m3/d, 平均產量9.50萬m3/d, 并有少量稠油流出(圖9, 圖10)。

圖10　放噴口見少量稠油Fig. 10　A small amount of heavy oil Outflow from nozzle

中途測試后再次鉆遇高壓氣層, 鉆至井深2 194.96 m井口出現溢流, 氣液分離點火, 火焰高約20 m, 泥漿密度進一步加大至2.25 g/cm3近平衡地層壓力。

石牛欄組天然氣藏具有以下特點: 地層壓力高,井底壓力約42 MPa, 井口最大壓力14 MPa; 地層壓力下降較快, 放噴120 min, 井口壓力從8～10 MPa下降到1～2 MPa; 壓力恢復快, 關井16～18小時壓力又能恢復到8～10 MPa。初步分析,石牛欄組天然氣藏壓力大、氣量充足, 但滲透性較差, 儲集空間類型主要為微裂縫和微孔隙, 屬于高壓低滲天然氣藏, 測試過程中稠油的流出對縫隙有一定堵塞, 影響了產能的穩定性。完井后進行采取射孔酸化壓裂改造, 提高儲層的滲透性, 將會取得更高的穩定產量。

2.3五峰組—龍馬溪組獲得頁巖氣重要發現

五峰—龍馬溪組巖性為灰黑色、黑色頁巖, 筆石化石發育, 可見黃鐵礦(圖11), 為典型的深水陸棚相沉積地層(劉樹根等, 2013; 郭旭升, 2014)。鉆遇高含氣黑色頁巖累計厚19.50 m, 全烴異常最高7.56％(圖12)。巖心現場浸水試驗, 氣泡逸出劇烈,呈連續串珠狀。解析氣可燃, 火焰呈淡藍色(圖13,圖14)。對13塊巖心樣品進行含氣量解析, 解析氣量分布在0.996～2.36 m3/t, 總含氣量最高可達6.49 m3/t(不含殘余氣)。

圖11　龍馬溪組黑色頁巖, 見黃鐵礦和大量筆石化石(2 322.80—2 322.88 m)Fig. 11　Black carbonaceous shale of the Longmaxi Formation, containing pyrite and a large number of grapholite fossils (2 322.80—2 322.88 m)

2.4奧陶系寶塔組鉆遇高壓氣層

中奧陶統寶塔組為廣海陸棚相碳酸鹽巖沉積。巖性為灰巖, 普遍含泥質并夾泥質條帶, 具有“龜裂紋”網紋形態特征(張富成, 1988; 許效松等, 2001)。該井鉆至井深2 333.6 m寶塔組馬蹄狀灰色灰巖時開始出現氣測異常, 至井深2 333.85 m全烴異常值升至7.73％, 井深2 346.0 m時發生泥漿溢流,氣液分離管線點火火焰高約20 m, 泥漿比重提升1.85 g/cm3近平衡氣層壓力,初步判斷為裂縫型氣藏。

安頁1井鉆井過程中, 共發現三套天然氣層和一套頁巖氣層。研究認為二疊系棲霞組、志留系石牛欄組、奧陶系寶塔組具有天然氣的成藏條件, 發育三套生儲蓋組合: 合川組頁巖(蓋)+茅口組和棲霞組灰巖(生+儲); 韓家店組粉砂質泥巖和石牛欄組上部致密灰巖(蓋)+石牛欄組灰巖(儲)+五峰—龍馬溪組頁巖(生); 五峰—龍馬溪組頁巖(蓋)+寶塔組(儲)+五峰—龍馬溪組頁巖(生), 其主要烴源巖均為五峰—龍馬溪組富有機質頁巖(黃文明等, 2011)。安頁1井的突破和發現, 證實了五峰—龍馬溪組具有較強的生烴能力和較好的頁巖氣形成富集條件。

圖12　安頁1井五峰—龍馬溪組綜合錄井圖Fig. 12　Wefeng-Longmaxi formation Logging histogram of well Anye-1

圖13　龍馬溪組巖心浸水試驗見大量氣泡Fig. 13　A large number of bubbles escape from Longmaxi shale

圖14　龍馬組頁巖解析氣可燃Fig. 14　Ignitable desorbed gas of Longmaxi Formation

3　成果意義

安頁1井是首次在南方志留系石牛欄組海相灰巖獲得高產天然氣流, 并見到少量稠油; 首次在四川盆地外二疊系棲霞組灰巖和奧陶系寶塔組獲得天然氣新發現; 首次在武陵山復雜構造帶的殘留向斜獲得高產天然氣流。上述發現和突破是新區、新層系、新類型的天然氣重大突破, 開創了南方油氣勘查新領域(中國地質科學院, 2016)。五峰組—龍馬溪組頁巖氣達到了商業開發的標準, 將志留系商業勘探范圍向南擴大約100 km。該發現證實了殘留向斜不但具有連續性的頁巖氣形成富集條件, 也可通過壓性斷層和巖性遮擋形成常規油氣藏, 將進一步提升和堅定加強南方復雜構造區油氣勘查的信心。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos. 12120115004601, 1211302108020).

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Breakthrough of the Natural Gas of Paleozoic Marine Strata in Wuling Mountain Complex Tectonic Zone

ZHAI Gang-yi1), BAO Shu-jing1), PANG Fei1)*, REN Shou-mai2), ZHAO Fu-ping3), ZHANG Fu4), ZHOU Zhi1), WANG Du-le1)
1) Oil & Gas Survey, China Geological Survey, Beijing 100029; 2) China Geological Survey, Beijing 100037; 3) Department of Land and Resources of Guizhou Province, Guiyang, Guizhou 550000; 4) Guizhou Qianneng Shale Gas Development Co., Ltd., Guiyang, Guizhou 550000

On the basis of an investigation of petroleum geological conditions of the residue syncline in Wuling Mountain complex structural belt and by contrasting main parameters of hydrocarbon reservoirs, the authors put forward the idea of paying special attention to evaluation of selected areas preserved by sedimentation and tectonics. The Anchang syncline favorable zone was chosen through optimization, and well Anye-1 was deployed. In this well, active oil and gas shows in Permian Qixia Formation have gas-bearing thickness up to 147 m. Multiple high pressure gas reservoirs were observed through drilling in Silurian Shiniulan Formation, and this was for the first time that high-yield gas flow was obtained in this formation in southern China. In addition, a small amount of heavy oil was observed. Nearly 20 m high gas-bearing carbonaceous shale was drilled in the Upper Ordovician Wufeng Formation-Lower Silurian Longmaxi Formation. It meets the shale gas standard for commercial development and further expands the range of commercial exploration of shale gas in southern China. In addition, high pressure gas reservoir was drilled in Ordovician Baota Formation which was also the first discovery.

Wuling Mountain; Qixia Formation; Shiniulan Formation; Wufeng-Longmaxi Formation; Baota Formation; gas

P534.42; TE155

A

10.3975/cagsb.2016.06.02

本文由中國地質調查局地質調查項目“南方頁巖氣基礎地質調查”(編號: 12120115004601)和全國油氣資源戰略選區項目(編號: 1211302108020)聯合資助。獲中國地質調查局、中國地質科學院2015年度地質科技十大進展第二名。

2016-05-10; 改回日期: 2016-06-11。責任編輯: 張改俠。

翟剛毅, 男, 1958年生。教授級高級工程師。主要從事油氣基礎地質調查和戰略選區調查。E-mail: zhaigangyi@126.com。

龐飛, 男, 1984年生。工程師。主要從事頁巖氣資源調查評價與有利區優選。通訊地址: 100029, 北京市朝陽區安外小關東里10號院。電話: 010-64697555。E-mail: upcpang@sina.com。