基本介紹
- 中文名：碳酸鹽岩油氣藏
- 外文名：carbonate off andgas pool
- 學科：石油與天然氣地質學
- 釋義：碳酸鹽岩圈閉中所聚集的油氣聚集
- 分類：裂縫型油氣藏、生物礁型油氣藏等
- 開發難點：碳酸鹽岩裂縫溶洞系統的儲層預測
油氣藏簡介,分類,各類型簡介,構造類油氣藏,地層岩性油藏,複合類油氣藏,開發技術趨勢,
油氣藏簡介
隨著石油工業的迅速發展,石油和天然氣勘探領域不斷擴大,碳酸鹽岩油氣藏大量發現,目前的油氣藏分類,不能全面的表現出碳酸鹽岩油氣藏的特點,如礁型油氣藏,就是其他岩類所沒有的,過去石油工作者,將其劃入岩性圈閉油氣藏中,這種歸屬只表現了礁型油氣藏的岩性特點,而忽略了它的成因特徵；又如裂縫型油氣藏主要見於碳酸鹽岩中,其他岩類中是罕見的,過去的分類中,沒有它的位置；成岩圈閉油氣藏,也是碳酸鹽岩常見的油氣藏類型,是隨著成岩作用研究的深入發展而逐漸被人們重視的。
國外對碳酸鹽岩油氣藏研究比較早。20世紀80年代國內碳酸鹽岩油氣藏的開發處於起步階段，90年代主要是鑽井技術及儲層橫向技術的突破，目前裂縫溶洞系統的儲層預測技術趨於成熟，研究的重點主要集中於複雜碳酸鹽岩油氣藏合理開發方式上。
分類
世界上在一些沉積盆地中發現了大量的岩性地層油氣藏。如在美國、加拿大、俄羅斯、墨西哥、利比亞、印度和中國都在碳酸鹽岩中發現了這類油氣藏，其中有一些屬於大油氣田。由於碳酸鹽岩沉積體系的多樣性及成岩作用的複雜性，很難對碳酸鹽岩油氣藏的類型進行定義及分類。根據碳酸鹽岩儲層的分布及幾何形態，可以劃分出6種油氣藏類型，即碳酸鹽灘、生物建隆、泥質白雲岩/泥灰岩、白堊、不整合及岩溶型、晚期埋藏成岩型。
碳酸鹽岩儲層從岩性分為白雲岩及石灰岩兩大類。大型碳酸鹽岩油氣田中，寒武紀一奧陶紀及三疊紀碳酸鹽岩儲層多數為白雲岩儲層，而白堊紀 新近紀碳酸鹽岩儲層主要為石灰岩。
碳酸鹽岩儲層發育的沉積環境多樣。統計202個碳酸鹽岩油氣田，除陸棚及碳酸鹽緩坡相粒屑灰岩、生物礁灰岩及生屑灘灰岩為較好的儲集岩外，陸棚相及盆地相的泥質碳酸栽岩也是較好的儲集岩。
碳酸鹽岩儲層發育，由原生基質孔隙及次生裂縫、溶孔、溶洞組成。孔隙型、溶洞型、裂縫型為基本儲集類型，孔洞型、縫洞型、孔縫型、孔縫洞複合型為過渡類型。全球202個大型碳酸鹽岩油氣田的統計表明，溶蝕作用、白雲岩化作用及構造作用是最為主要的成岩作用。
各類型簡介
從圈閉類型、油氣藏形態、流體性質、岩性、埋深等不同角度，對油氣藏可以採用不同的分類方案，通常按油氣藏的圈閉成因類型劃分為構造、地層、複合等三大類。
圖1
圖1由於碳酸鹽岩油氣藏數量眾多、特徵各異，為了深入認識油氣藏特徵，有利於油氣勘探開發，有必要進行碳酸鹽岩油氣藏的詳細分類。因此，首先從油氣圈閉是受局部構造或是儲層控制出發，將碳酸鹽岩圈閉分為構造類、地層岩性類，以及受雙重作用控制的複合類等三大類，從而形成了構造類、地層岩性類、複合類等三大類油氣藏。地層岩性類碳酸鹽岩油氣藏非常多，主要受儲層控制，以儲層分類為基礎，可以將地層岩性類分為礁灘型、風化殼型、白雲岩型等三個亞類，在此基礎上根據儲層特徵進一步分為七種類型(圖1)。構造類油氣藏根據圈閉特徵進一步分為三種類型，複合類油氣藏根據構造與儲層的作用可分為兩種類型(圖1)。
構造類油氣藏
構造類油氣藏受局部構造圈閉控制，通常具有良好的儲層物性，儲層之間連通性好，具有統一的油氣水界面、統一的溫壓系統，與碎屑岩構造油氣藏相似。塔里木盆地構造類油氣藏主要有背斜型、斷背斜型、斷塊型等三種類型，主要分布在儲層物性較好的白雲岩中。
背斜型圈閉有兩種成因：一是在區域構造擠壓作用下形成的褶皺背斜，如英買力地區、塔中-巴楚等地區寒武系鹽下發育一系列褶皺背斜；二是碳酸鹽岩古潛山殘丘形成地貌背斜圈閉。
塔里木盆地下古生界碳酸鹽岩發育一系列背沖斷裂夾持的斷壘帶，在塔中、塔北、巴楚隆起區都有分布，其中儲層連通性好的斷裂帶可形成斷背斜圈閉，油氣聚集其中形成斷背斜油氣藏，如英買32油藏。在古風化殼的高部位，由於多期不同方向的斷裂發育，發育一系列受斷裂側向封堵的斷塊圈閉，可以形成油氣富集的斷塊油氣藏，如牙哈7油藏。
地層岩性油藏
由於塔里木盆地碳酸鹽岩儲層以次生溶蝕孔、洞、縫為主，油氣藏主要受儲層控制，形成以縫洞體儲層為主體的地層岩性類油氣藏，在礁灘體、風化殼、白雲岩等三大亞類劃分的基礎上，可以根據儲層的特徵分為多種類型的油氣藏。
風化殼油氣藏是岩溶作用形成的縫洞體所控制的油氣藏，儲層的非均質性極強，基質孔隙度一般小於1.2%、滲透率一般小於0.5mD，油氣主要受一系列縫洞體控制，在相對獨立的縫洞體內具有統一的溫壓系統、統一的油氣水界面。目前發現的油氣藏主要為風化殼類油氣藏，輪南一塔河油田是典型的潛山風化殼油藏分布區，塔中北斜坡鷹山組層問風化殼是大型的凝析氣藏分布區，都是由一系列縫洞體控制的油(氣)藏疊置連片分布組成。由於風
化殼縫洞體的連通性對油氣的賦存與產出具有重要的影響，根據縫洞體的組成進一步可以劃分為孤立的定容洞穴型油氣藏、連通縫洞型油氣藏，這兩種類型的油氣藏具有不同的儲層分布、不同的滲流特徵、不同的油氣產出，這種劃分對勘探開發油氣藏建模大有裨益。
化殼縫洞體的連通性對油氣的賦存與產出具有重要的影響，根據縫洞體的組成進一步可以劃分為孤立的定容洞穴型油氣藏、連通縫洞型油氣藏，這兩種類型的油氣藏具有不同的儲層分布、不同的滲流特徵、不同的油氣產出，這種劃分對勘探開發油氣藏建模大有裨益。
礁灘型油氣藏主要受沉積相帶的展布控制，油氣分布沿礁灘體儲層展布，如塔中I號帶上奧陶統良里塔格組油氣主要呈條帶狀沿鑲邊台緣礁灘體分布，在輪古東地區一問房組油氣主要呈團塊狀沿緩坡型台緣灘體分布。儲層發育主要是在優勢儲集相帶的基礎上疊加後期改造作用形成，基質孔隙度較高，儲層均質性較風化殼好，儲層段孔隙度可達2%-6%，明顯優於風化殼。
白雲岩型油氣藏分布在碳酸鹽岩台地內部，是受白雲岩非均質儲層控制的非構造油氣藏。白雲岩型油氣藏孔隙度與奧陶系台地相灰岩相當，滲透率較高，同樣具有強烈的非均質性，以埋藏期溶蝕作用形成的次生孔洞為主，缺少大型縫洞體。油、氣、水不均一分布於白雲岩儲層中，不受局部構造控制，在相互連通的孔隙中，油、氣、水分異明顯，具有統一的溫壓系統，油氣水性質基本相同，形成受孔洞型儲層控制的白雲岩油氣藏。
複合類油氣藏
在局部構造發育、儲層較發育但非均質性強烈的地區，油氣可能受局部構造圈閉與儲層的雙重控制，其中孔隙性儲層發育區或是裂縫發育區與構造圈閉疊合的部位，易於形成複合型油氣藏。由於多種作用的共同控制，可以組合形成多種多樣的複合型油氣藏，塔里木盆地主要存在構造一縫洞型、岩性一構造型兩種類型的複合油氣藏。
開發技術趨勢
碳酸鹽岩儲層預測研究的關鍵是沉積相帶的分布研究，有利儲集相帶的選擇是尋找有利儲層的前提。碳酸鹽岩的岩性變化大、儲集空間類型多、次生變化明顯、非均質性強，成岩作用的複雜性使碳酸鹽岩儲層的非均質性增強，其孔隙度和滲透率的分布難以預測。裂縫的分布規律複雜，所以碳酸鹽岩縫洞研究一直是國際性攻關難題。通過對國內外碳酸鹽岩油藏開發技術現狀的總結分析，碳酸鹽岩開發技術的發展趨勢主要有以下幾點：
(1)注氣的規模進一步擴大。注氣是碳酸鹽岩油藏提高採收率的主要技術之一，過去一直以注烴氣為主。隨著注非烴氣技術的發展，注CO2和N2氣的項目迅速增多，規模越來越大。特別是CO2驅，由於其在技術和經濟上的成功，已成為近年來美國唯一的、工業化套用規模不斷擴大的提高採收率技術。據美國對CO2驅的經濟情況研究表明，CO2驅的採油成本與蒸汽驅相當，比聚合物驅低得多。
(2)酸壓新技術不斷發展。碳酸鹽岩的壓裂液體系主要包括水基壓裂液、油基壓裂液、泡沫壓裂液、乳化壓裂液和醇基壓裂液。其中，水基壓裂液的最大進展是清潔壓裂液。清潔壓裂液是20世紀90年代末由斯倫貝謝的道威爾公司開發的新型無聚合物壓裂液，全球範圍內使用清潔壓裂液進行的壓裂作業已超過2100井次，在加拿大阿爾伯塔，美國堪薩斯、懷俄明、俄克拉荷馬，義大利亞得里亞海及美國墨西哥灣等油田的常規壓裂作業中得到了廣泛的套用，增產效果好於使用聚合物壓裂液的井。
碳酸鹽岩酸化廣泛採用了自轉向酸和用泡沫做轉向劑的轉向技術。這種新的轉向劑技術使用獨特的膠化酸。當這種酸體系與碳酸鹽反應時，會形成臨時阻擋層，在高滲透率地帶和自然裂縫中產生比較高的流動阻力，並且對地層的傷害較低，可在高溫下使用。
(3)研究配套鑽井技術。研究一套適合于海相碳酸鹽岩地層易漏失、地層破碎、儲層保護難、油層鑽遇率低、含硫等特點的鑽井完井配套技術，提高漏失層預測精度，提高堵漏成功率，降低鑽井液對儲層傷害，提高油層鑽遇率，提高單井產量和最終採收率。
(4)水平井、側鑽水平井等綜合技術廣泛套用。加拿大的一些碳酸鹽岩油藏利用水平井注水的實踐證明，可使原油採收率提高10%。北海發現的Valhall油田於1982年投入開發，成功地採用了水平井開發技術、水平井酸化壓裂技術和大位移井開發技術，20多年來，原油產量穩定增長。各種新技術的套用，使這個油田的總可采儲量達到初期可采儲量的4倍以上。
(5)碳酸鹽岩油藏表征技術受到重視。採用油藏描述、數值模擬以及鑽井和完井等多學科的綜合技術，充分認識油藏及其潛力，是提高採收率的最有效手段。近年來，利用三維地震、岩心分析、測井、試井、層序地層學等進行綜合油藏描述的碳酸鹽岩油藏表征技術已得到了廣泛的套用，對於確定碳酸鹽岩油藏的裂縫體系，評價剩餘油和提高原油採收率發揮了巨大作用。
(6)碳酸鹽岩微生物驅技術套用前景廣闊。近10年來，微生物採油技術已從室內研究走向了礦場試驗。中歐最大的Matzen油田的兩個微生物採油試驗區已取得了較好的效果。美國、英國、加拿大、俄羅斯等國家的微生物採油礦場試驗均證實，這種方法可多采出5%～10%的剩餘油。
