武陵山复杂构造区古生界海相油气实现重大突破

翟刚毅, 包书景, 庞　飞*, 任收麦, 赵福平,张　福, 周　志, 王都乐

1)中国地质调查局油气资源调查中心, 北京 100029;　2)中国地质调查局, 北京 100037; 3)贵州省国土资源厅, 贵州贵阳 550000;　4)贵州黔能页岩气开发有限责任公司, 贵州贵阳 550000

武陵山复杂构造区古生界海相油气实现重大突破

翟刚毅1), 包书景1), 庞飞1)*, 任收麦2), 赵福平3),张福4), 周志1), 王都乐1)

1)中国地质调查局油气资源调查中心, 北京 100029;2)中国地质调查局, 北京 100037; 3)贵州省国土资源厅, 贵州贵阳 550000;4)贵州黔能页岩气开发有限责任公司, 贵州贵阳 550000

在对武陵山复杂构造带主要残留向斜油气地质条件调查的基础上, 通过油气成藏主要参数的对比,提出了注重沉积与构造保存的选区评价思路, 优选了安场向斜有利区并布署实施安页1井钻探工程。该井二叠系栖霞组油气显示活跃, 含气层厚147 m; 在志留系石牛栏组钻遇多个高压气层, 首次在南方该层系海相灰岩获得高产天然气流, 并见到少量稠油; 在上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组钻获高含气黑色页岩近20 m, 达到了页岩气商业勘探的标准, 进一步扩大了我国南方页岩气商业勘探范围; 在奥陶系宝塔组钻遇高压气层, 首次在南方该层系获得天然气发现。

武陵山; 栖霞组; 石牛栏组; 五峰—龙马溪组; 宝塔组; 天然气

1　井位部署

安页1井位于贵州省北部正安县境内, 北邻道真自治县、东接务川自治县, 南与凤冈县、绥阳县和湄潭县交界, 西与桐梓县接壤(图1)。

图1　安页1井地理位置图Fig. 1　Location of well Anye-1

构造位置位于武陵—湘鄂西褶皱带南段, 由北东向、北北东向高陡背斜带与宽缓向斜和断裂带组成的褶皱, 成排成带平行排列(张金川等, 2008; 聂海宽等, 2009; 郭彤楼和刘若冰, 2013)。井位位于安场向斜西翼南段, 北邻道真向斜(图2)。该向斜由奥陶系封闭, 总体由北东紧闭向南西撒开, 轴迹清晰微呈S形, 轴向北北东, 延伸长度约30 km。核部出露侏罗系—三叠系地层, 翼部为志留系—奥陶系地层。向斜东翼地层倾角较陡, 倾角一般在50°左右;西翼地层倾角相对较缓, 一般在25°～35°, 内部断裂不发育(图3)。

图2　安页1井构造位置及油气矿权分布图Fig. 2　Structural location of well Anye-1 and oil & gas mining rights range

图3　过安页1井地震剖面Fig. 3　Seismic profile through well Anye-1

安页1井钻探主要目的为主探上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气, 兼探二叠系栖霞—茅口组、志留系石牛栏组和奥陶系宝塔组天然气, 完钻井深2 900.17 m。

2　油气发现情况

2.1二叠系栖霞组油气显示活跃

二叠系栖霞组为一套海相碳酸盐岩沉积地层,岩性以灰色、深灰色灰岩、泥灰岩为主(刘喜停等, 2014)。安页1井钻至井深1 130 m栖霞组灰岩地层时, 气测全烃和甲烷异常值持续上升, 井深1 193 m处, 全烃异常值由0.83％蹿升至85.93％, 甲烷异常值由0.35％蹿升至62.18％(图4)。经统计, 全烃异常值大于1％的地层累计厚达147 m, 异常值大于2％的地层累计厚61 m, 气测异常显示活跃且连续。

图4　安页1井栖霞组录井柱状图Fig. 4　Logging histogram of Qixia Formation in well Anye-1

现场岩心分析, 栖霞组有机质含量较高, 颜色呈深灰色(图5), TOC含量最高可达5％以上, 可见荧光显示(图6)。

图5　栖霞组深灰色灰岩Fig. 5　Dark gray limestone of Qixia Formation

2.2志留系石牛栏组钻遇多个高压气层, 裸眼中途测试获高产天然气流

志留系石牛栏组上部为致密灰岩, 下部以条带状-扁豆状-瘤状泥灰岩、灰质泥岩为主, 为一套深水混积陆棚沉积地层(马东洲等, 2006; 王正和等, 2013)。石牛栏组含气层主要在该组下部, 以裂缝型气藏为主。经统计, 该层共钻遇气测异常层17层,含气层段累计厚95.7 m(图7)。钻至深2 105.6～2 107.2 m石牛栏组灰岩见到强烈气测异常,全烃异常值由0.35％迅速蹿升至85.40％, 甲烷异常值由0.25％蹿升至80.50％, 接气液分离器管线点火,火焰高1.5 m, 后效测试点火火焰高3.5 m。钻至2 122.73 m时井口出现溢流, 接气液分离器管线再次点火, 火焰高达30 m(图8)。钻至2 136.30 m时气液分离管线点火火焰3～4 m并持续燃烧, 泥浆密度调整至1.96 g/cm3近平衡气层压力。

图6　栖霞组灰岩荧光显示Fig. 6　Fluorescent image of Qixia Formation limestone

图7　安页1井石牛栏组录井柱状图Fig. 7　Logging histogram of Shiniulan Formation in well Anye-1

图8　气液分离管线点火照片Fig. 8　Gas-liquid separation line pipeline ignition

图9　中途测试放喷点火照片Fig. 9　Blowout ignition of drillstem test

为进一步评价石牛栏组天然气产能和气藏规模, 并确保安全钻进并保证五峰—龙马溪组页岩气发现, 对石牛栏组进行了裸眼中途测试。测试获得高产天然气流, 6 mm油嘴放喷60 min, 最大初始产量42.01万m3/d, 平均产量9.50万m3/d, 并有少量稠油流出(图9, 图10)。

图10　放喷口见少量稠油Fig. 10　A small amount of heavy oil Outflow from nozzle

中途测试后再次钻遇高压气层, 钻至井深2 194.96 m井口出现溢流, 气液分离点火, 火焰高约20 m, 泥浆密度进一步加大至2.25 g/cm³近平衡地层压力。

石牛栏组天然气藏具有以下特点: 地层压力高,井底压力约42 MPa, 井口最大压力14 MPa; 地层压力下降较快, 放喷120 min, 井口压力从8～10 MPa下降到1～2 MPa; 压力恢复快, 关井16～18小时压力又能恢复到8～10 MPa。初步分析,石牛栏组天然气藏压力大、气量充足, 但渗透性较差, 储集空间类型主要为微裂缝和微孔隙, 属于高压低渗天然气藏, 测试过程中稠油的流出对缝隙有一定堵塞, 影响了产能的稳定性。完井后进行采取射孔酸化压裂改造, 提高储层的渗透性, 将会取得更高的稳定产量。

2.3五峰组—龙马溪组获得页岩气重要发现

五峰—龙马溪组岩性为灰黑色、黑色页岩, 笔石化石发育, 可见黄铁矿(图11), 为典型的深水陆棚相沉积地层(刘树根等, 2013; 郭旭升, 2014)。钻遇高含气黑色页岩累计厚19.50 m, 全烃异常最高7.56％(图12)。岩心现场浸水试验, 气泡逸出剧烈,呈连续串珠状。解析气可燃, 火焰呈淡蓝色(图13,图14)。对13块岩心样品进行含气量解析, 解析气量分布在0.996～2.36 m³/t, 总含气量最高可达6.49 m³/t(不含残余气)。

图11　龙马溪组黑色页岩, 见黄铁矿和大量笔石化石(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奥陶系宝塔组钻遇高压气层

中奥陶统宝塔组为广海陆棚相碳酸盐岩沉积。岩性为灰岩, 普遍含泥质并夹泥质条带, 具有“龟裂纹”网纹形态特征(张富成, 1988; 许效松等, 2001)。该井钻至井深2 333.6 m宝塔组马蹄状灰色灰岩时开始出现气测异常, 至井深2 333.85 m全烃异常值升至7.73％, 井深2 346.0 m时发生泥浆溢流,气液分离管线点火火焰高约20 m, 泥浆比重提升1.85 g/cm3近平衡气层压力,初步判断为裂缝型气藏。

安页1井钻井过程中, 共发现三套天然气层和一套页岩气层。研究认为二叠系栖霞组、志留系石牛栏组、奥陶系宝塔组具有天然气的成藏条件, 发育三套生储盖组合: 合川组页岩(盖)+茅口组和栖霞组灰岩(生+储); 韩家店组粉砂质泥岩和石牛栏组上部致密灰岩(盖)+石牛栏组灰岩(储)+五峰—龙马溪组页岩(生); 五峰—龙马溪组页岩(盖)+宝塔组(储)+五峰—龙马溪组页岩(生), 其主要烃源岩均为五峰—龙马溪组富有机质页岩(黄文明等, 2011)。安页1井的突破和发现, 证实了五峰—龙马溪组具有较强的生烃能力和较好的页岩气形成富集条件。

图12　安页1井五峰—龙马溪组综合录井图Fig. 12　Wefeng-Longmaxi formation Logging histogram of well Anye-1

图13　龙马溪组岩心浸水试验见大量气泡Fig. 13　A large number of bubbles escape from Longmaxi shale

图14　龙马组页岩解析气可燃Fig. 14　Ignitable desorbed gas of Longmaxi Formation

3　成果意义

安页1井是首次在南方志留系石牛栏组海相灰岩获得高产天然气流, 并见到少量稠油; 首次在四川盆地外二叠系栖霞组灰岩和奥陶系宝塔组获得天然气新发现; 首次在武陵山复杂构造带的残留向斜获得高产天然气流。上述发现和突破是新区、新层系、新类型的天然气重大突破, 开创了南方油气勘查新领域(中国地质科学院, 2016)。五峰组—龙马溪组页岩气达到了商业开发的标准, 将志留系商业勘探范围向南扩大约100 km。该发现证实了残留向斜不但具有连续性的页岩气形成富集条件, 也可通过压性断层和岩性遮挡形成常规油气藏, 将进一步提升和坚定加强南方复杂构造区油气勘查的信心。

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

本文由中国地质调查局地质调查项目“南方页岩气基础地质调查”(编号: 12120115004601)和全国油气资源战略选区项目(编号: 1211302108020)联合资助。获中国地质调查局、中国地质科学院2015年度地质科技十大进展第二名。

2016-05-10; 改回日期: 2016-06-11。责任编辑: 张改侠。

翟刚毅, 男, 1958年生。教授级高级工程师。主要从事油气基础地质调查和战略选区调查。E-mail: zhaigangyi@126.com。

庞飞, 男, 1984年生。工程师。主要从事页岩气资源调查评价与有利区优选。通讯地址: 100029, 北京市朝阳区安外小关东里10号院。电话: 010-64697555。E-mail: upcpang@sina.com。