国外海相油气田勘探实例_之一_挪威埃科菲斯克油田_金顺爱20051.pdf
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1、海 相 油 气 地 质第!卷 第!期# $ # %&()*+(公司勘探实例,-年!月摘要介绍了挪威埃科菲斯克油田的基本概况及油田勘探历史! 描述了该盆地的演化油气系统区域地层及沉积相# 该油田的构造类型为盐丘构造! 主要的储集层为麦斯特里希特统$.,%&下古新统$丹麦阶%托尔组和埃科菲斯克组 埃科菲斯克组以构造裂隙为主! 托尔组主要发育与缝合线有关的裂隙 白垩地层主要为生物成因/其成分为分解的贝壳或浮游的#*000*12*(+3藻颗石 浮游类和海底有孔虫类关键词埃科菲斯克油田 晚白垩世 古新世 海相地层 油气藏特征 油气勘探 勘探史# $ # %&()*+(公司为石油天然气上游客户提供勘探开发
2、类比决策专家知识库系统和相关专业服务! 以欧美资深石油地球科学家为核心!以油气藏类比为特长4本文摘译自#$# %&()*+(公司的资料库!并经该公司授权许可原文资料包括5节#本文略去第5节$生产工程分析%&,6幅插图&!参数表&-!篇参考文献!原文中多处用英制单位!请加注意和作相应换算!789:; !+?9,:- 0=!油田概况埃科菲斯克(A*7+A%油田位于北海中央地堑中(图!%B水深,; 78!)这是北海第一个具有商业价值的油气藏!发现于!6C6年!6D!年试开采!6D年全面投入生产其蕴藏的原始地质储量为C6!5桶油!,;年按采收率CE评估的可采储量为;,!5桶油和C!,78;气 油被圈闭
3、在状的盐核穹隆内!盐核穹隆为四面倾斜闭合!下倾侧翼的储集层质量下降!并导致油水界面的深度变化较大和形成超长的油过渡带 托尔组(F*( G=:%和埃科菲斯克组(A*7+A G=:%这两个白垩储层由碎屑流和滑塌物组成!并间夹深海硅质及粘土质沉积 控制储层质量的因素比较复杂!虽然大多数再沉积的白垩孔隙度较高(平均高达E%!但孔隙保存要依赖于超压(:C6 1+H78%及早期含油饱和度 通常!基质渗透率非常低(!I,%!J;=,%! 但天然裂隙可以使其渗透率提高(达到!-!J;=,%!因此!单井日产能大于!桶油 与某些走滑断层和正断层方向一致的封闭性反转断层和开放性裂缝!控制着流体的流动深海白垩层内裂隙
4、密度比较低! 往往造成垂向连通性较差 其油为轻质油(;CKLM%!具有低粘度&高气油比的特性N!-;标准立方英尺H标准状态桶O!但未饱和一次采油采用了压力和溶解气驱动*自!65D年以来! 由于顶部气回注和水平井酸化压裂增产措施收效不大! 所以二次采油采取了下侧翼注水法) 到!666年年中! 产油层的压实导致海底沉降了大约,- 78)虽然!66年采用注水阻止了产层中压力的降低!但却没能立即停止压实! 因为水渗透到含油白垩层中时! 导致了岩石结构的崩塌) 为此! 油田不得不全面调整开发方案)!665+,;年间! 更换了所有地面设施!替换了所有井!并延长生产许可 截至,;年年中! 埃科菲斯克油田已累
5、计产油,!5桶!占原始地质储量的;,P! 预计可持续生产到,5年之后油田的基本参数归纳于表!国外海相油气田勘探实例!之一挪威埃科菲斯克油田46海相油气地质!#年 第$%卷 第&期图!北海中央地堑挪威区域白垩层顶部深度构造图及埃科菲斯克油田位置#$#%! ! #$%$&()&%公司*挪威埃科菲斯克油田!基本情况油田名称埃科菲斯克位 置挪威北海+,-!./012-,#3!.!44,52,6#7盆地名称北海中央地堑盆地类型89:;分类#早期裂谷上的克拉通盆地$?5A4BC%4D-D年E发现井产量日产4064桶首次开采4D64年现今状况二次开发勘探和评价井数5口生产井数4DD-年二次开发之前-6口F计
6、划到?00.年新增井5,口注水井数4DD-年二次开发之前.6口钻井平台G生产中心4DD-年二次开发之前4?个!?00.年.个水 深?.0 HI圈 闭构造背景受盐影响的裂陷后热沉降凹陷圈闭类型盐核隆起及构造闭合之下的成岩圈闭圈闭形成的时代中新世闭合机制四面倾斜和侧翼储集层质量下降发现依据据二维地震上的构造确定地震数据勘探G开发#二维$4D11和4DDD年4,0J=?三维直接烃类标志%KLM无油层顶部深度海平面以下D510 HI储集层倾角一般小于5!溢出点垂直闭合高度100 HI原始烃柱高度油#平均4?00 HI溢出点的闭合面积不详油田面积4?400英亩%5DJ=?原始流体界面油水界面#海平面以下
7、约40600HI%变化很大现今流体界面不详#储集层产 层托尔组和埃科菲斯克组%麦斯特里希特阶&古新统沉积体系深海陆架和深海盆地相类型碎屑流%主要的滑塌N次要的深海%第三结构G几何形状迷宫状流体流动限制大规模! 封闭断层和泥质层中规模! 闭合裂缝和泥质层小规模!硅质胶结%燧石颗粒和碎屑粘土流动单元G层数?构造封存箱数量大于4构造G地层封存箱数量大于?厚 度总厚度#1?0 HI$托尔组#,00O4000 HI%平均-00 HI$埃科菲斯克组#.,0O,00HI%平均500HI岩石总体积不详储集层净厚度,D0 HI净厚度G总厚度0P.O420+平均026E产层厚度,D0 HI岩 性白垩+灰泥岩E孔隙
8、类型粒间孔%主要粒内孔%次要岩心孔隙度.?Q( 托尔组R平均.0QS最大54QT埃科菲斯克组R平均.?QS最大51Q裂缝孔隙度不详空气渗透率平均%4O?$40A.!=?最大40 $40A.!=?开采后渗透率达到4,0 $40A.!=?原始含水饱和度一般,QO6Q!平均40Q$源 岩地层与时代U9VW:组%保多纪伏尔加期岩 性泥岩沉积体系局限海陆架和局限海盆地总有机碳%XY!5QODQ干酪根类型型排烃时间古新世以来%封盖层地层时代#(Z9:9VW群%古新世岩性超压泥岩沉积体系深海厚度约400 HI&储集层及产层原始地质储量-D$401桶油%?00.年$托尔组#?.$401桶油%.Q$埃科菲斯克组
9、#5-$401桶油N-6Q单位岩石体积的原始储量不详最终可开采储量.?$401桶油和-$404?HI.气%?00.年累积产量?D$401桶油当量!?$401桶油%?00.年中期初始产量.24,0桶G日%4D6?年最大产量.,0000桶G日%4D6-年40月现今产量?D6000桶G日!?-.$40-HI.气G日现今含水率?6Q%4DDD年单井最大产量近垂直井#%40000桶G日%4D60年$水平井#4?000桶G日%4DDD年单井一般产量?000&1000桶G日%4DDD年采油指数不详烃组分比重.-!BM粘度储集层条件下4=9)%含硫量02?I2Q含腊量不详气比重溶解气#02-1气组分1.Q甲烷
10、TDQ乙烷冷凝油产量不详初始气油比4,.0标准立方英尺G标准状态桶地层体积系数426N地层条件下桶GN标准状态桶饱和压力泡点R ,-0 %)倾点?,(油田特征储集层温度海平面以下40500 HI处?-1储集层原始压力海平面以下40500 HI处64.,%)现今压力托尔组R,400%)T埃科菲斯克组R5600%)N?000年压力梯度0P-D %)G HI水的矿化度变量T平均-4000$40_-39!:自然驱动机制压实与溶解气膨胀二次采油方法下倾侧翼注水与次高点注气三次采油方法无采收率5-Q生产井间距N4DD-年?00英亩T二次开发井主要为水平井注水率N年代150000桶G日N4DD6年累积注水量
11、4,$401桶)完井措施完井方式射孔套管射孔层段托尔组上部和埃科菲斯克组下部含油带油井处理酸化与水力压裂表!埃科菲斯克油田基本参数表,4海相油气地质!#年 第$%卷 第&期!勘探历史受年在荷兰海岸格罗宁根!()*+,+-.+巨型油田发现的鼓舞#!%世纪/%年代早期#在英国和荷兰之间北海的南部天然气盆地的浅水区开始了油气勘探$随着在南部浅水水域天然气的发现#钻探工作逐渐向北深入到北海中部及北部的深水区# 但最初的成果比较局限$ 整个/%年代#北海探区共钻了!%多口探井#其中包括挪威地区的0!口井#未发现有商业价值的烃类矿产$&/年&!月#就在石油工业界对北海勘探失去兴趣时# 菲利普挪威集团首
12、次在埃科菲斯克发现了一个大油田$!123&45井录井表明麦斯特里希特阶 !67789),:;9,7+%丹麦阶!$桶$%年# 相继成功的三口评价井#其最大测试流量为日产0?#%桶油# 总储油量也被确定为具有商业性价值$ 试生产始于发现油藏仅$?个月后的$年#并持续了2年#直到$2年油田安装了永久性平台$A$%年代早期#在埃科菲斯克附近地区白垩储层中发现了$%多个油藏和凝析气藏#该地区被称为大埃科菲斯克区$埃科菲斯克& 托尔!B*)& 埃尔德菲斯克!CDE=,8F&埃达!CEE7和阿尔巴斯克基尔!4DGH8FI.DD等#个油气田!位置见图 加上科德!J*E气田K古新统砂岩L#也都利用了埃科菲斯
13、克油田的全套设备进行开发$盆地演化与油气系统埃科菲斯克油田位于挪威域内的北海中央地堑南部# 该中央地堑为中生代三叉型古裂谷的一个分支#上覆一热沉降盆地!图&$ 裂谷在埃科菲斯克油田附近约&%FM宽#称作N.E7地堑$ 经济基底为二叠系赤底统!O*9D,.-.+E和下伏的石炭系变形层#最大埋深约0%=9$继二叠纪最初发生微小裂陷之后#该地区经历了一段较长时间的坳陷期#期间#约$#% =9厚的二叠系蔡希施坦统!P.:;89.,+蒸发岩沉积于中央地堑中0A#随后连续沉积了以泥岩为主的三叠系陆相地层$虽然三叠纪的一次重要扩张活动主要发生在中央地堑东部的挪威%丹麦盆地#但由此而引发的盐侵运动却发生于更广
14、泛的地区2A$中侏罗世#发生于中央地堑&莫里湾!6*)7Q N,)9;地堑与南维京!R*H9; S,F,+-地堑三个地堑结合部的热隆起主要表现为火山喷发活动&东西向延伸&大范围隆起及下侏罗统和三叠系的剥蚀$主要不整合面上上超了海陆交互相的RD.,T+.)组和UH-,+组沉积#A$ 晚侏罗世%早白垩世#北东%南西向拉张的裂谷作用达到了高潮#上侏罗统富含有机质的泥岩沉积于局限深海环境中#在地堑内形成了一个富含油的源岩区!图!$此后#整个白垩纪%全新世#以热沉降为主#晚白垩世和中新世发生了微小的构造反转作用#导致上二叠统!蔡希施坦统盐体侵入#在埃科菲斯克油田及其周围油区下面形成了许多底辟构造!图0$
15、该区存在三个不同特征的构造区带!$南部#主要为北西向的林德斯内斯海岭!V,+E.8+.8 O,E-.反转隆起区(!中部#为北西西%南东东枢纽带#以盐体引起的构造为特征(!0北部#即埃科菲斯克油田所在地#表征为北西西至北西向盐体及由地壳构造作用引起的构造带!图&$ 由沿RF)HGG.断裂带右旋滑动所引起的北北东%南南西向的挤压作用在土仑期%坎佩尼期!BH)*+,7+3J7MT7+,7+占主导作用# 但在埃科菲斯克地区麦斯特里希特期!6778!9),:;9,7+%古新世变为北西%南东向的区域性沉降运动/A$整个白垩纪和第三纪# 中央地堑的沉降速率超过沉积物供给速率#并以深海环境为主$ 最初#该坳陷
16、部分填充了J)*M.) W+*DD群的泥岩& 粉砂岩和泥灰岩$在晚白垩世到古新世期间#沉积物供给速率很慢#形成了颗石藻软泥#构成了埃科菲斯克油田的白垩储层$ 盆地形状主要受诸如林德斯内斯海岭和阿尔巴斯克基尔盐核背斜等同沉积生长构造的控制$聚积于这些盆内高地和盆地边缘上的白垩层常常作为碎屑流再运移# 并滑到像埃科菲斯克这样的低部地区/A$晚古新世#区域性的隆升作用导致大量细颗粒硅质碎屑物质泛滥于中央地堑#以致封盖白垩储层并迅速埋藏上侏罗统烃源岩至生烃的深度!图27$ 始新世%中新世#再次的挤压作用使老的盐核背斜复活并形成了新的盐核背斜# 包括埃科菲斯克构造$ 而在属于英国南部&挪威和丹麦中央地堑
17、以外的区域# 则很少在白垩层中获得勘探成功#这也许是靠近硅质碎屑层底部的浊积砂岩不能起到封盖作用所致$#! ! #$%$&()&%公司*挪威埃科菲斯克油田图!中央地堑南部区域地层!岩性构造事件和油气系统要素+,海相油气地质!#年 第$%卷 第&期埃科菲斯克油田的烃类来源于中央地堑中厚达几千英尺的上侏罗统()*(+组泥质烃源岩!在埃科菲斯克地区仅从一口井中取到了该烃源岩样品其剩余的总有机碳含量#,-.$为&/!#01!/20属成熟有机质345% 取自地堑边缘的未成熟样品具有较高的总有机碳含量平均值其值为60120为偏油的!型干酪根!始新世&全新世期间的快速埋藏作用导致早中新世以来的生油高峰以及低
18、渗透泥岩中的超压作用 结果引起烃类沿着破碎断裂带垂向运移到埃科菲斯克圈闭中图6$%!构造与圈闭埃科菲斯克构造是个具盐核的穹隆 它成型于晚白垩世 并影响了储层的沉积 最后定型于始新世&中新世期间中央地堑的挤压构造幕% 原油产于麦斯特里希特阶 7!$&古新统的两个白垩储层中这两个储层被一个低渗透但又不具封闭性的白垩带分割开了图#$%顶部盖层是上古新统超压泥岩%这个构造虽是向四面倾斜闭合的 但由于横向成岩封闭作用的影响 这个圈闭向下延伸至上部储层溢出点的下方图#8$% 上白垩统白垩储层主要受中新世挤压构造的影响 有三个方向的主断层( 北东南东和南南东% 理论上 这可以用应变椭圆概念将它们与区域性的南
19、南东)北北西右旋走滑运动联系起来395% 而盐隆作用引起的复杂性及在地震剖面上识别侧向断层所存在的难度 造成储层中的大部分断层显示正断距甚至于在挤压方向上也显示正断距只是在很远的北端和南端才有少量断层显现负断距% 除了贯穿北部地区的北北东向崩塌地堑具有!%:;左右的最大沉陷幅度以外该区断层的断距一般小于#%:;很少有达到&%:;的% 而在中部受气影响的区域编制的断层可能不可靠%南&北向延伸的平缓的埃科菲斯克构造倾角平均小于6!%该油田长&宽#=面积为62 油水界面深度一般在海平面以下垂直深度&%4%:;处但由于偏低且多变的渗透率所造成的毛细压力的影响 油水界面的深度变化较大3&%5%油柱高度平
20、均为&!%:; 在顶部储集层比构造闭合高度超出约6% :;图#8$% 油大部分分布在高孔储层内 但在油田边缘处也有分布在低孔储集层中的这可能是由于晚期发生微小的构造倾斜或较小的脉动状油气运移3&5%在埃科菲斯克地区 开发钻井所揭示的油气富集范围比早期地震图所标定的要大得多 这是由于气烟囱和浅层超压带影响了地震图关于油气富集范围的标示%在海底地震记录上 油田中央上部的气烟囱和浅层超压带造成了假凹陷 并破坏了下部储层的反射%&299年和&222年分别进行了三维地震勘探%&222年的地震勘探采用了针对目标构造勘探的海底电缆% 这项工作提高了地震资料品质 揭示了很多有助于我们确定相关高产裂缝带的小断层
21、 但气烟囱的影响仍然很明显 虽然气影响的地区是变小了%图贯穿中央地堑南部的西南!东北向区域地震剖面显示晚侏罗世裂陷沉积和上覆的由盐和反转构造造成形变的热拗陷沉积剖面位置见图&左下图#6! ! #$%$&()&%公司*挪威埃科菲斯克油田图!大埃科菲斯克地区埋藏史!显示了上侏罗统源岩的热模拟结果和成熟度#!#模拟的现今上侏罗统烃源岩热成熟度$%!&图据()#*等+ ,-./+,海相油气地质!#年 第$%卷 第&期图!从孔隙度模型的横剖面和储层的顶界面透视埃科菲斯克油田北部浅色区域孔隙度较高!大部分白色区域为油充填() 埃科菲斯克致密带把埃科菲斯克组储集层与托尔组储集层分割开!但由于断层错位和裂缝影
22、响并未完全封闭!#东西向示意性剖面展示储层质量对埃科菲斯克油田油水界面的控制作用$%&!%世纪(%年代中期以来! 垂直地震剖面技术一直用于改善气影响地区储层的地震成像! 并取得了一定效果 最近!三维噪声检测#*+, -./0.-.1$和环形垂直地震剖面技术应用到开发井的钻探中! 以试图改善气烟囱下的储层模型()%地层和沉积相主要的储集层是麦斯特里希特阶&2!$下古新统&丹麦阶$的托尔组和埃科菲斯克组!即!3%45厚的设得兰得群&6785/.9:$的上部地层托尔组分成三个地层单元(上部)中部和下部!而只有托尔组的上部为有效含油层埃科菲斯克组分为#个单元层!从上到下依次为( 上部多孔带);589致
23、密带)再沉积的丹麦阶) 再沉积的麦斯特里希特阶和埃科菲斯克致密带 埃科菲斯克致密带基本上属非储层单元!它将托尔组和埃科菲斯克组储集层分隔开来!但受断层位移和裂缝影响!并不具封闭性设得兰得群下部的两个白垩地层组?即:A.组和:组在埃科菲斯克油区平均厚度分别为#%45和(%45!而向南至林德斯内斯海岭的西部地区则迅速增厚 它们被虽薄&约!% 45厚$但却广泛分布的泥岩层所分割 托尔组地层向北部迅速变厚! 在油田$%多千米的范围内其厚度变化从#% 45到大于$% 45! 平均厚3% 45埃科菲斯克组地层厚度变化范围从边缘的*#%45到油田中部地区的#% 45!平均厚度为B% 45!这主要是由于差异压
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