天環坳陷西南部延長組長63段氣藏分析

， ，，，，.

(1.長慶油田研究院，陜西西安 710021；2.西北大學地質學系，陜西西安 710069)

三疊紀末期，受印支運動影響，鄂爾多斯盆地發生擠壓抬升，盆地西緣延長組地層不同程度地受到剝蝕及河谷下切作用，形成表面溝壑縱橫的古地貌。彭陽地區位于鄂爾多斯盆地天環向斜南段西翼(圖1)，臨近構造復雜的西緣沖斷帶，延長組長3、長4+5，長6部分地層自東向西逐漸剝蝕，延安組不整合于延長組之上，受古地形影響，延9、延8局部分布[1-2]。一直以來，鄂爾多斯盆地勘探研究目標以延安組和長3巖性油藏、斷層圈閉油藏、鼻隆構造油藏及其復合油藏為主，工業氣藏少有發現[3-5]。但近年來，隨著盆地西緣勘探的推進，長慶油田在研究區長63小層內發現工業氣藏，其中演179井日產氣51 001 m3，演180井日產氣41 133 m3。由于該區研究程度較低，氣源、氣藏面積、含氣區邊界及氣藏類型等尚不清楚，為此通過對油氣地化資料、4 km×4 km二維地震測線和10口測井錄井解釋分析，研究天然氣來源、長63小層沉積相、斷裂和構造特征，并開展地震資料衰減含氣檢測，綜合確定氣藏邊界和類型，以期對盆地西緣延長組氣藏深化認識，對生產單位的勘探部署提供指導作用。

圖1 研究區位置Fig.1 Location of the research area

1 氣藏沉積相

前人認為彭陽地區長63小層為扇三角洲平原或辮狀河三角洲沉積，主要發育北東向展布的河道[6-8]。研究區10口井測井顯示，長63地層厚度介于30～45 m之間，平均約為40.00 m；累計砂厚介于5～29 m 之間，平均約為13.31 m，單砂層最厚為11 m。長63儲層物性較好，平均孔隙度為18.04%，最大孔隙度可以達到22.5%；平均滲透率為4.00 mD，最大滲透率值可達10.28 mD。演179井長63小層GR值介于50～150 API之間，可細分為3段，下部GR值自下而上變小，對應由粉砂巖變為中—細砂巖；中部GR值較大，對應為泥巖；上部GR值逐漸變大，對應由中—細砂巖變為粉砂質泥巖。結合區域沉積背景及其上下測井曲線分析，應屬三角洲平原—三角洲前緣亞相，微相自下而上分別為河口壩、分流間灣及分流河道(圖2)。

圖2 演179井長63單井相圖Fig.2 Single well facies of well Yan179

從過演179井砂體對比和氣藏剖面圖可以看出，長61小層存在兩套穩定分布的砂巖，長63小層西高東低、北高南低，以透鏡狀砂體為主，砂體較薄，連通性較差(圖3)。在前人區域沉積相研究成果基礎上，利用區內10口井統計和二維地震儲層預測，制作了長63沉積相平面圖。結果表明，研究區有兩條北東向展布的砂地比大于0.4的分支河道沉積。北部河道帶平均寬約4.1 km，長約10 km；南部河道帶長約9 km，平均寬約2.2 km。砂地比大于0.4的地區為河道砂壩和河口壩微相，是油氣主要儲層區(圖4)。

圖3 演90-孟11-演179-演53井長63砂體與氣藏剖面(平面位置見圖4)Fig.3 Chang-63 sand body and gas reservoir section of well Yan90-Meng11-Yan179-Yan53(Location in Fig.4)

圖4 研究區長63儲集層沉積相圖Fig.4 The sedimentary facies of Chang-63 reservoir in the study area

2 氣藏構造特征

如圖5所示，研究區受中生代以來構造運動的影響，長63小層被北北東和北東東向展布的兩組斷層嚴重破壞，主體為西北高東南低，沿北西西向展布復雜斷背斜構造，其中產氣井均位于構造相對高點。北東東向展布的4條斷層均為北西西傾的高角度逆斷層，延伸長度較短，約4 km，斷距最大為60 m。北北東展布兩條較大斷層和三條較小斷層，其中兩條較大斷層均為北北西傾的高角度逆沖斷層，延伸最大可達10 km，段距最大可達80 m。這些斷裂可能是油氣二次運移的通道，同時也可能是氣藏的邊界。

3 氣源分析

鄂爾多斯盆地上古生界二疊系氣源巖主要為本溪、山西以及太原組的煤系地層，巖性包括煤巖、暗色泥巖、灰巖，屬高成熟晚期—干氣階段，供烴能力較強[8]；盆地中生界三疊系張家灘頁巖成熟度(Ro)介于0.7～1.3之間，主要處于生油階段，不具備大量生氣的能力[9-12]。演180井天然氣CH4相對含量為94.828%，屬濕氣，具體成分如圖6所示。

圖5 研究區長63儲集層頂部構造與氣層厚度疊合圖Fig.5 Chang-63 top structure and gas layer thickness in the study area

圖6 中生界氣與古生界氣色譜分析對比折線圖Fig.6 Mesozoic and Paleozoic gas chromatographic analysis line chart

該井中生界天然氣CH4含量與上古生界煤層氣相近，C2～C6相對含量明顯偏高，CO2含量明顯低；該井中生界天然氣δ13C1介于-55‰～-40‰之間，C1/C2+3介于50～100之間，據戴金星等對天然氣類型的劃分，該井天然氣屬于石油伴生氣，即研究區長63天然氣主要源于長7底部的張家灘頁巖。研究區張家灘頁巖分布西薄東厚(圖7)，一般為5～20 m，朝西北部尖滅，東南部最厚28 m，有機質類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，TOC平均為7.12%，生烴潛量平均為 30.9 mg/g，有機質豐度好；Ro平均為0.76%，Tmax=443.83 ℃，有機質均已成熟[9]，具備產生石油伴生氣的條件。

圖7 彭陽地區張家灘頁巖分布Fig.7 Distribution of Zhangjiatan shale in Pengyang area

除此之外，中生代及之后的構造活動使得研究區附近的溫梯度升高，烴源巖局部演化程度變高[12-14]。通過對研究區臨近二維測線觀察，在研究區產氣井西南部約65 km處存在侵入體，表現為不規則上拱刺穿形態，從基底刺穿至長7底部。侵入體上部沉積的侏羅系地層產狀均發生了變化，即巖漿活動應發生在侏羅紀之后。

4 含氣檢測

氣層對地震波能量的吸收較強，當地震波穿過氣層時，地震波高頻能量快速衰減，低頻能量相對增強[16-17]。含氣層與非含氣層相比主頻變低，在單頻能量剖面上表現為含氣區能量最大值對應的單頻能量剖面頻率小于非含氣區能量最大值對應的單頻能量剖面頻率[16-20]，我們將其稱為含氣異常或衰減含氣異常，基于這一現象我們利用分頻技術對目的層進行含氣性檢測。

圍繞研究區產氣井演179和演180井共有a、b、c、d、e五條二維地震剖面，其平面展布如圖4所示。根據合成地震記錄，在地震剖面上長63小層為長7底強振幅標志層波谷相鄰的上波谷位置，測井資料顯示演179氣層約為15 m，演180氣層約為6 m，均位于波谷內部。

由于研究區二維地震資料的采集時間、震源、施工、處理流程均有所不同，各測線質量和主頻有所差別。我們對產氣井附近5條測線目的層底±35 ms進行主頻分析，其中c測線目的層主頻較低約為24 Hz，a、b、d、e測線目的層主頻較高約為28 Hz。利用短時傅立葉變換對5條剖面進行分頻處理，提取15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz對應的能量剖面。演180井附近的c剖面目的層段長63波谷變寬，頻率變低，可能為含氣所造成(圖8)。在該測線不同頻率的分頻能量剖面圖上，演180井以西存在一個約1.3 km寬的含氣異常響應，其特征為在長63主頻24 Hz情況下，該異常段在20 Hz時能量最強(圖9)。已獲工業氣流的演180井距該測線投影距為753 m，說明該含氣異常段是與鉆井一致的，且氣層厚度可能大于演180井的6 m，因為受地震資料分辨率所限，只有10 m以上的氣層才能形成異常。

圖8 地震剖面c含氣異常響應Fig.8 Gas response of seismic section c

圖9 剖面c單頻能量Fig.9 Single-frequency energy of section c

b剖面目的層也有4個主頻約為20 Hz的異常區(圖10)。不產氣的孟17井向北164 m投影至b剖面，對應位置在圖10單頻能量剖面上也沒有含氣響應特征。類似地，a、d測線在長63目的層段也有含氣異常響應，e測線長63無含氣異常，具體異常位置如圖4所示。

5 氣藏圈閉類型

結合沉積相圖、長63砂巖厚度、長63頂面構造圖以及含氣檢測異常段的分布，可以看到含氣檢測異常與分支河道邊灘沉積分布較吻合，構造高點與異常段匹配較弱，斷層控制著氣藏邊界。因此，在長63頂面構造圖上勾繪出研究區含氣范圍和氣層厚度(圖5)，3個氣藏呈北東向條帶展布，氣藏圈閉由3個孤立砂體透鏡體與逆斷層限定，即氣藏是受砂巖透鏡體和斷裂共同控制的復合圈閉氣藏。演179井區氣藏面積約為5.5 km2，閉合高度約為60 m，氣層最厚約15 m；演180井區氣藏面積約為4.5 km2，閉合高度約為30 m，氣層最厚約10 m；北部氣藏主要通過含氣異常確定，無井驗證，最大氣層厚度大于10 m。

圖10 剖面b單頻能量Fig.10 Single-frequency energy of section b

6 結論

(1)研究區長63屬于三角洲前緣—前三角洲亞相，砂巖微相主要為分流河道、河口壩等；區內兩條分流河道呈北北東、北東東向延伸，砂體呈透鏡狀展布。研究區西北高東南低，發育北北東和北東東向兩組斷裂，斷層以北西傾為主，最大斷距約為180 m，氣藏邊界均受斷裂控制。

(2)分頻技術對于研究區含氣性檢測具有較好的作用，檢測結果與井產氣情況相互吻合，對氣藏描述和下步評價井鉆探有一定的參考意義。

(3)研究區天然氣屬源于張家灘頁巖的原油伴生氣，氣藏受孤立砂體透鏡體與逆斷層限定，屬構造巖性復合氣藏。