铁山坡—五宝场北部地区飞仙关组成藏条件
———条件概率研究在勘探中的应用
韩应钧 丁玉兰
(中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院)
韩应钧等.铁山坡—五宝场北部地区飞仙关组成藏条件———条件概率研究在勘探中的应用.天然气工业,
2005;25(增刊A):24~27
摘 要 铁山坡—五宝场北部地区飞仙关组成藏地质模型为:飞仙关组沉积早—中期中高能带建造鲕粒粒屑灰岩(A)→飞仙关组沉积晚期准同生期白云化(B1)→印支期区域地下水溶蚀(B2)→燕山期油气充注、喜山期油气聚集成藏(B3);其成藏条件概率数学模型为:P(AB1B2B3)=P(A)P(B1|A)P(B2|AB1)P(B3|AB1B2);据此研究建议勘探目标;从1999年开钻铁山坡1井,在目标区钻探圈闭获气藏率达75%。
主题词 四川盆地 东 早三叠世 天然气 成藏 地质模型 条件概率 数学模型
川东地区飞仙关组气藏发现于1963年石油沟构造巴3井〔1〕(产层T1f1段石灰岩,日产天然气4.26×104m3)。为寻找飞仙关组鲕粒滩有利储层区带,人们用各种研究手段进行了有益的探索,并在上世纪80~90年代在铁山和渡口河构造发现了飞仙关组二—三段溶孔鲕粒粒屑白云岩储层气藏。 铁山坡—五宝场北部地区(以下简称本区),1998年前,位于对国外风险勘探招标区内,仅其西北端铁山坡地区于1988年完成地震详查,其余地区未开展地震勘探。区内无钻井,仅在距铁山坡西南约35km和25km的双石庙和东岳寨地区各有1口探井,其飞仙关组一—三段均为低能带灰岩、泥灰岩夹泥质条带建造(东岳寨地区探井仅钻达飞仙关组二段),飞四段为紫红色泥岩、白云岩、夹泥灰岩、石膏;东岳寨地区探井飞仙关组二段(灰岩夹泥质条带)产工业气流。本区否发育飞仙关组鲕粒粒屑滩储层,是勘探前期研究应回答的基本问题。
特征;其粒内、粒间溶孔壁多见沥青膜。飞仙关组油气藏的油气源,主要为二叠系;燕山初期,二叠系古地温达75~87℃,二叠系有机质热演化已进入低成熟—成熟生油阶段,据此分析,液态烃初次进入飞仙关组鲕粒粒屑白云岩溶孔的时间下限为燕山早期;依其成岩序次,飞仙关组鲕粒粒屑白云岩中大部分溶孔生成的时间上限则为印支期。铁山和渡口河构造飞仙关组气藏天然气中硫化氢含量均较高,表明其储层中天然气没有经历过长距离分异,具有油气就近聚集成藏的地化特征。
汇总微观分析,以及“八五”对区域地下水作用深度下限的研究成果Ο等,铁山和渡口河构造飞仙关组气藏简化的成藏地质模型如下。
飞仙关组沉积早—中期中高能带双向水流环境:建造鲕粒、粒屑(滩)灰岩(地质事件A)→飞仙关组沉积晚期准同生期非选择性白云化(地质事件B1):鲕粒、粒屑灰岩转变为细粉晶鲕粒粒屑白云岩→印支期中浅埋藏区域地下水溶蚀作用(地质事件B2):生成粒内、粒间各类溶孔→燕山期油气连续充注空隙、喜山期油气聚集成藏(地质事件B3)。 铁山和渡口河构造飞仙关组气藏成藏受上述4个地质事件约束。此类气藏形成的概率,遵循概率论中的条件概率。
一、典型样本的成藏地质模型和数学模型
铁山和渡口河构造飞仙关组气藏储层主要为溶孔鲕粒粒屑白云岩。显微观察其白云石以细—粉晶、它形晶为主,表现为准同生期超盐度卤水白云化
作者简介:韩应钧,1951年生,高级工程师;石油天然气地质勘探与开发专业。地址:(610051)四川省成都市府青路一段1号。电话:(028)86015678。E2mail:hyj@petrochina.com.cn
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第25卷 增刊A 天 然 气 工 业 地质与勘探
概率论中设A、B为同一随机实验中的2个事件〔2〕,并且随机事件B的概率P(B)>0,则称:
P(A|B)=
P(AB)
P(B)
(1)
为事件B发生条件下,事件A发生的概率。并且:
P(AB)=P(B)P(A|B)
(2)
对于A1,A2,A3,……,An,n个事件,并且P(A1A2……An)>0,则:
P(A1A2……An)=P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2)……P(An|A1A2……An-1)
(3)
根据铁山和渡口河构造飞仙关组溶孔鲕粒粒屑白云岩储层气藏成藏地质模型和式(3),铁山和渡口河构造飞仙关组溶孔鲕粒粒屑白云岩储层气藏成藏条件概率(数学模型)为:
P(AB1B2B3)=P(A)P(B1|A)P(B2|AB1)P(B3|AB1B2)
(4)
式中:P(AB1B2B3)为形成飞仙关组溶孔鲕粒粒屑白云岩储层气藏的概率;P(A)为飞仙关组发育鲕粒粒屑灰岩的概率;P(B1|A)为飞仙关组沉积晚期飞仙关组鲕粒粒屑灰岩发生准同生期非选择性白云化的概率;P(B2|AB1)为印支期在中浅埋藏区域地下水溶蚀作用下,飞仙关组鲕粒粒屑白云岩生成溶孔储层的概率;P(B3|AB1B2)为燕山期油气充注飞仙关组溶孔鲕粒粒屑白云岩储层空隙中,并在喜山期油气就地聚集形成飞仙关组溶孔鲕粒粒屑白云岩储层气藏的概率。
铁山和渡口河构造飞仙关组:P(A)=1、P(B1|A)=1、P(B2|AB1)=1、P(B3|AB1B2)=1,P(AB1B2B3)=1,即铁山和渡口河构造满足飞仙关组溶孔鲕粒粒屑白云岩储层气藏成藏的充要条件。
二、本区飞仙关组成藏地质模型及
条件概率探索
本区飞仙关组成藏地质模型可归纳为以下几点。
(1)中岗岭—黑楼门剪切断裂带将断裂带两侧大巴山南缘地区分隔成稳定地台(四川盆地地块)和台缘隆起地块(大巴山地块)
Π~Ρ,〔3〕
;飞仙关组沉积
期,本区位于四川盆地地块东北缘隆起区;其水动力基本特征是中高能带,双向水流环境,十分有利于鲕粒、粒屑灰岩建造,其基本地质模式如图1所示。位于中岗岭—黑楼门剪切断裂带东北侧的大巴山地块
图1 铁山坡地区飞仙关组鲕粒滩预测分析图
飞仙关组露头区鲕粒、粒屑灰岩的分布,具有从靠近中岗岭—黑楼门剪切断裂带,到远离断裂带的大巴山地块核部,飞仙关组鲕粒、粒屑灰岩发育层位,从飞一—二段向飞二—三段迁移,厚度增厚,滩体大面积高频率出现的特点。本区具有与之类似水动力背景,鲕粒、粒屑灰岩发育的机率应与之相似。鲕粒、粒屑灰岩发育概率P(A)等于隆起区内连续成滩区面积(Stan)与隆起带面积(S1)比,即:
P(A)=Stan/S1
(5)
经计算本区:P(A)≥0.8;鲕粒、粒屑灰岩厚度一般大于10m,其中铁山坡地区大于20m。P(A)≥0.8是大概率事件。
(2)飞一—三段成滩期后,飞四段建造期,海水向东和向西从四川盆地地块后撤,此时万源以南、铁山坡以西的川中北部地区,为半封闭的咸化泻湖,海水为高浓度咸化海水(超盐度卤水);铁山坡构造以东,至万县—川鄂西地块,逐渐转为正常盐度海水;由于海水密度差,造成高浓度咸化海水重力回流,本区以及渡口河构造飞仙关组一—三段鲕粒滩正处于重力回流带上,从而携带高浓度镁离子的重力流导致了鲕粒、粒屑灰岩准同生期非选择化白云化。 本区较渡口河构造更靠近重力流源头,因此白云化条件更优于渡口河构造。显然铁山坡—五宝场
北部地区:P(B1|A)=1。
(3)本区渡口河构造,印支期同位于开江古隆起上,飞一—三段均处于区域地下水作用带内。因此铁山坡—五宝场北部地区:P(B2|AB1)=1。 (4)本区渡口河地区燕山期基本继承了印支期古隆起的构造特点,均位于油气运聚的指向区,具有油气继承性充注的特点。
现今铁山坡地区飞仙关组构造为中埋藏断垒型圈闭,该类圈闭钻探获工业气流的机率大于或等于0.75。因此铁山坡地区飞仙关组:P(B3|AB1B2)≥
25
地质与勘探 天 然 气 工 业 2005年5月
0.75。
五宝场北部地区(清坪—青龙—白马庙正向构造带)位于逆掩断层消失端的转折部位。川东地区逆掩断层消失端的转折部位发育潜伏构造(地质事件C)的机率P(C)≥0.8,该类潜伏构造钻探获工业气流(地质事件D)机率P(D|C)=0.8左右,因此五宝场北部地区:P(B3|AB1B2)=P(CD)=P(C)P(D|C)≥0.8×0.8≥0.64。
通过上述成藏地质模型和成藏条件概率分析,可获得下述结论。
铁山坡地区飞仙关组成藏条件概率:
P(AB1B2B3)=P(A)P(B1|A)P(B2|AB1)P(B3|AB1B2)≥0.8×1×1×0.75≥0.6
五宝场北部地区(清坪—青龙—白马庙正向构造带)飞仙关组成藏条件概率:
P(AB1B2B3)=P(A)P(B1|A)P(B2|AB1)P(B3|AB1B2)≥0.8×1×1×0.64≥0.51
本区飞仙关组成藏条件概率大于0.5,高于新区新层勘探中实际探井获工业气流平均成功率(±33%),为大概率事件。
三、条件概率研究应用
基于上述分析,笔者在《万源—巫山区块科探井
设计资料说明》Σ
中,指出五宝场北部地区天星桥西
倾没潜伏构造带“,位于逆掩断裂带前缘的隐伏构造带,……川东地区逆掩断层消失端转折部位基本上均发育潜伏构造(大于80%),因此清坪、青龙、平楼场地面构造,地下存在的机率为80%,在该构造带打科探井成功的机率大于50%。”建议开展地震勘探(图2)。
1998年4月提交的四川石油管理局1997年勘探前期工程区带评价项目《万源,—巫山地区区域评价研究报告》建议铁山坡1井钻勘飞仙关组,指出铁山坡构造“……飞一—三段鲕粒(云化)灰岩、粒屑灰岩储层应该是存在的,厚度大于或等于20m。……力争在……飞仙关组一—三段鲕粒(云化)灰岩段钻获孔隙—裂缝型整装气藏、……”,同时在1997年6~8月建议地震测线Τ
基础上,建议地震重点勘探区(东端至马槽坝,含温泉井断褶带东北段),“……勘探目的层主要为飞仙关组一—三段鲕粒(云化)灰岩,……”
(图2)。 为扩大飞仙关组勘探领域,对上述成藏条件地26
图2 建议地震勘探区位置、探区钻效益分析图
质模型进一步探讨分析得出:龙门山北段前缘发育飞仙关组一段鲕粒粒屑滩、广元地区和旺苍—南江地区发育飞仙关组一段和三段鲕粒粒屑滩“,……旺苍—南江滩南部的旺苍—九龙山断褶带、广元滩西南部的广元—矿山梁—天井山断褶带是飞仙关组油气藏成藏的最有利区带。”提出九龙山构造上试飞三段,以及龙风场钻探飞仙关组等建议Υ~ς。
铁山坡—五宝场北部地区,经四川石油管理局、西南油气田分公司精心组织勘探,自1999年2月开钻铁山坡1井,同年9月28日于飞一—三段溶孔鲕粒粒屑白云岩段(13.89m)获高产天然气流以来,在预测的铁山坡构造以及清坪—青龙—白马庙正向构造带上,钻探了铁山坡等4个圈闭,钻探圈闭飞仙关组溶孔鲕粒粒屑白云岩发现率100%;圈闭获工业气流成功率75%,在铁山坡、金珠坪、滚子坪地区发现飞仙关组气藏;预探井获工业气流成功率大于55%。 此外,1997~1999年《大巴山米仓山南缘构造研
究》Ω
,用前述条件作为参数之一,对大巴山南缘构造
区带含油气条件排序,温泉井断褶带排序第一,其已于2000年5月在罗家寨地区发现飞仙关组气藏,2004年4月在断褶带东北段南翼正坝南地区发现飞仙关组气藏。
在撰写本文过程中,参考了以下内部资料:
Ο韩应钧、张闻林等“八五”,国家重点攻关项目,四川盆地中西部雷口坡组天然气富集条件研究,1994
第25卷 增刊A 天 然 气 工 业
地质与勘探
Π韩应钧等,万源—巫山地区区域评价研究报告,1998 Θ韩应钧等,黑楼门—双河寨构造带成藏条件研究及勘探目标选择,1999
Ρ韩应钧,大巴山米仓山南缘构造研究,1999
Σ韩应钧、张闻林、罗树林等,四川石油管理局临时任务,1997
Τ韩应钧,万源—巫山区块评价研究,内部资料,1997 Υ韩应钧、丁玉兰等,川西北广旺—龙门山北段飞仙关组构造与含油气区带研究,2001
ς韩应钧、丁玉兰、杨西南等,川西北广旺—龙门山北段前缘二—三叠系含油气区带研究,2003
Ω韩应钧、丁玉兰等,大巴山米仓山南缘构造研究,内部资料,1999
参 考 文 献
1 四川石油管理局,西南油气田分公司编.中国第一个天然
气工业基地———四川气田.北京:石油工业出版社,2003
2 浙江大学数学系高等教育教研组编.工程数学—概率论
与数理统计.北京:人民教育出版社,1979
3 韩应钧,丁玉兰.大巴山南缘中岗岭—黑楼门剪切断裂带
识别及其勘探实践中的意义.天然气工业,2002;22(增刊)
4 孙殿卿.地质力学找油的一个基本观点—构造体系的观
点.石油与天然气地质;1992;13(3)
5 卢家烂,傅家谟,张惠之,刘德汉.不同条件下天然气运移
影响的模拟实验研究.石油与天然气地质;1991;12(2)
6 〔美〕JM坎贝尔著,陈月明、朱思灵译,郎兆新、王福松校.
油气藏评价.北京:石油工业出版社,1984
7 〔澳〕BE霍布斯、〔美〕WD明斯、〔荷〕PE威廉斯著,刘和
甫、吴正文等译.构造地质学纲要.北京:石油工业出版社,1982
8 赵旭东编著.石油数学地质概论.北京:石油工业出版社,
1992
9 中国科学院地质所编著.数学地质引论.北京:地质出版
社,1977
(收稿日期 2004212228 编辑 黄君权)
27
NATURALGASINDUSTRY/SupplementaryissueA,2005
significanceforselectinganddeterminingtheexplorationtar2getinthearea.ItcausessomereductioninreflectionvelocityowingtoShaximiaoFormationcontainsoilandgas,whichmakestheFormationiswithoutadeterminationvelocityde2marcationlinewithmudstone.Throughobservingandde2scribingthefieldoutcropandcore,andcombiningthecom2prehensiveresearchondrillingandtestingetc.,itispointoutthatShaximiaoFormationreservoirbelongstothelowporosityandlowpermeabilityonewithstrongerheterogenei2ty.Thelogresponseisofthecharactersoflowgammaandhightimedifference.Theinversionresultsofnaturalgam2ma,velocityandporosityarefairlygoodinlinewiththoseobtainedbydrilling.Thecomprehensivepredictionresearchonthereservoirdistributionisconductedbytheinversionre2sults,andwhichindicatesthatDaxingxistructure,Taiping-Baizhang-YuegangandCheling-northweatNiupichang-southQingjianyanetc.areofthereservoirsdevelopedwellandcanbeexploredanddrilledatnextstage.
SUBJECTHEADINGS:SichuanBasin,ShaximiaoFor2
mation,Reversion,Reservoir,Prediction
ZhangGuangrong(engineer),bornin1976,graduated
fromDaqingPetroleumInstitutein1998.Now,heisstud2yingfoehisMaster’sdegreeinChengduCollegeofTechnolo2gy. Add:No.1,Section1,FuqingRd.,Chengdu,Si2chuan(610051),China Tel:(028)86015623 E2mail:zh2gr@petrochina.com.cn
RESEARCHONSTRUCTURALEVOLUTIONANDOIL/GASRESERVOIRINGOFFEIXIANGUANFORMATIONINNORTHWESTSICHUANBASIN2)
ZengYunxian,LiuWei(ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,SouthwestOilandGasFieldBranch,PCL)andLiXining(QinghaiEnvironmentGeologySurveyingBureau).
NA2
TUR.GASIND.v.25,supplementaryissueA,
pp.21—23,5/25/2005.(ISSN1000-0976;InChinese)
ABSTRACT:Thepaleostructuralfeaturesatthetopof
FeixianguanFormationaredescribedbythethicknesschan2gesoftheupperstrata.Thesequenceoffault2formingisstudiedbythedifferencebetweenthebrokendistanceand
3
stretchlengthofthethrustfaultstodeterminethesequenceofrelativetrap2forming.Combiningtheregionalstructurale2volutionofnortheastSichuanarea,itisconsideredthatearlyIndo2Chinamovement,middleYanshanorogenyandearlyHimalayanorogenyareoflargestinfluenceonthestructuralevolutionofFeixianguanFormationinnortheastSichuan.ThepaleostructuralshapeandreservoirbitumendistributionofFeixianguanFormationattheendofearlyJurassicSeries(beforethesedimentationofShaximiaoFormation)indicatethatthepaleo2reservoirofFeixianguanFormationgenerallyhasthesamedistributiverangeasthepaleostructuralhighbeltintheapproximateNWofTieshanpo-Dukouhe-Luoji2azhaidoes.ThroughstudyingthestructuralevolutionofFeixianguanFormationandthematchingrelationbetweenthegeothermalhistoryandhydrocarbongeneratinghistoryoflowerUpperPermiansourcerock,itisconsideredthatthepaleotrapintheendofLateJurassicSeriesmostlyapproac2hingthepeakofgas2generatingisthemostpossiblepaleo2gas2reservoir.
SUBJECTHEADINGS:NortheastSichuan,Feixianguan
Formation,Structuralevolution
ZengYunxian(engineer),bornin1974,graduated
fromPetroleumUniversity,BeijingwithhisMaster’sdegreein2000andisengagedinresearchonoilandgasexploration.
Add:No.1,Section1,FuqingRd.,Chengdu,Sichuan
(610051),China Tel:(028)86015664 E2mail:zengyunx2ian@sina.com
RESERVOIRINGCONDITIONSOFFEIXIAN2
GUANFORMATIONINTHENORTHAREAOF
TIESHANPO-WUBAOCHANG
———APPLICA2
TIONOFCONDITIONPROBABILITYRESEARCHTOEXPLORATION2)
HanYingjunandDingYulan(ResearchInsti2tuteofExplorationandDevelopment,SouthwestOilandGasFieldBranch,PCL).NATUR.GAS
IND.v.25,supplementaryissueA,pp.24—27,
5/25/2005.(ISSN1000-0976;InChinese)
ABSTRACT:ThereservoiringgeologicalmodelofFeix2
ianguanFormationinthenorthareaof
Tieshanpo
-
Wubaochangisasthefollowing:theooideclasticlimestonebuiltinthemiddle2highenergyzoneintheearly2middlesedi2
NATURALGASINDUSTRY/SupplementaryissueA,2005
mentaryperiodofFeixianguagFormation(A)→thesimilarsyngeneticdolomitizationinthelatersedimentaryperiodofFeixianguanFormation(B1)
→theregionalunderground
waterdenudationinIndo2ChinaPeriod(B2)→hydrocarboninjectioninYanshanperiodandhydrocarbomaccumulationreservoiringinHimalayanperiod(B3).Themathematicalmodelofreservioringconditionprobalityis:P(AB1B2B3)=P(A)P(B1—A)P(B2—AB1)P(B3—AB1B2).Inlightofthisresearch,explorativetargetwassuggested.Theratioofob2tainedgasreservoirsofdrilledtrapsinthetargetareacomesupto70%sincedrillingwellTieshanpo21in1999.
SUBJECTHEADINGS:FeixianguanFormation,Reser2
voiring,Geologicalmodel,Conditionprobability,Mathe2maticalmodel
HanYingjun(seniorengineer),bornin1951,isen2
gagedinresearchonoilandgasexplorationanddevelop2ment. Add:No.1,Section1,FuqingRd.,Chengdu,Si2chuan(610051),China Tel:(028)86015678 E2mail:hyjun@petrochina.com.cn
METHODSOFDETERMININGTHEMATRIXPETROPHYSICALCUTOFFSOFLOWPOROSITYANDLOWPERMEABILITYSANDSTONERESER2VOIR———TAKINGTHEJ2s1OILRESERVOIRINLAFIELDINCENTRALSICHUANASANEXAM2PLE
WeiXiaowei,XieJirong,TangDahai,ChenHongbinandXieBing(ResearchInstituteofEx2plorationandDevelopment,SouthwestOilandGasFieldBranch,PCL).NATUR.GASIND.v.25,supplementaryissue(A),pp.28—31,5/25/2005.(ISSN1000-0976;InChinese)
ABSTRACT:TheJ2s1(firstmemberofShaximiaoFor2
mation,MiddleJurassic)oilreservoirinLAfieldinCentralSichuanisastructural2lithologiccomplexreservoirwithoutedgewaterandbottomwater,thesinglewelltestdailyoilproductionrangingfromseveraltonstoaboutonehundredtons.Thereservoiristypicallycharacterizedbylowporosityandlowpermeabilityandtheproductivesectionhasporosi2tiesof3%-6%,averaging3.9%,andpermeabilitiesof0.1
×103—1.0×103μm2,averaging0.264×10-3μm2.Ac2
cordingtothegeologicalandtestdataandthemechanismex2
perimentalresearchresults,itwasshownthatthereservoirbelongsinafracture2porositytype.Onthebasisofstudyingtheconventionalmethodsandthroughapplyingmanyad2vancedexperimentaltechniquesasnuclearmagneticreso2nance,filtrationcapacitysimulationandcoredeliverabilitysimulation,etc.,theeffectivepetrophysicalcutoffsoftheoilreservoirweredeterminedasfollows:thematrixporositywas3%andthematrixpermeability0.17×10-3μm2,thusprovidingthebasisforreserveestimation.Thisresearchre2sultisofgreatimportancetothelowporosityandlowper2meabilityreservoirevaluationalso.
SUBJECTHEADINGS:Lowerporosityandlowpermea2
bility,Sandstonereservoir,Petrophysicalcutoff,JurassicPeriod,LA
WeiXiaowei(female,seniorengineer)graduatedinpe2
troleumgeologicalexplorationattheSouthwestPetroleumInstitutein1985.Nowsheismainlyengagedintheresearchonoilandgasexploration. Add:No.1,Section1,FuqingRd.,Chengdu,Sichuan(610051),China Tel:(028)86015669
NEWTECHNIQUEOFIDENTIFYINGTHENA2TUREOFFLUIDSINCOMPLEXCARBONATERESERVOIRS
HeXuquan1,ZhaoZuo’an2,TangXueping1andLiangTao1(1.ResearchInstituteofExplora2tionandDevelopment,SouthwestOilandGasFieldBranch,PCL;2.ExplorationDepartmentofSouthwestOilandGasFieldBranch,PCL).NA2
TUR.GASIND.v.25,supplementaryissueA,pp.32—34,5/25/2005.
(ISSN1000-0976;In
Chinese)
ABSTRACT:Itwasdissatisfactorytoidentifythenature
offluidsincomplexcarbonatereservoirs,suchashighresis2tivity(lowsalinity)waterlayersandlowresistivityoil2and/orgas2bearinglayers,byuseofconventionalloggingmeth2ods.Alongwiththedevelopmentinimagingloggingtech2nique,someformationmessagesasP2wavetransittime,S2wavetransittime,P2waveenergyandsoon,maybeob2tainedbyuseofdipoleshearwaveimagingloggingatpres2ent.Whentheformationgassaturationincreases,P2wavetransittimewillincrease;S2wavetransittimebeconstant;
4
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