尼日爾三角洲盆地油氣地質(zhì)特征及開發(fā)潛力

尼日爾三角洲盆地油氣地質(zhì)特征及開發(fā)潛力

尼羅斯三角洲盆地是世界上重要的含油氣盆地。該盆地油氣勘探始于1908年,1951年在Akata-1井見到油砂,1956年在瓦里城東的Oloibiri-4井實(shí)現(xiàn)工業(yè)性發(fā)現(xiàn),1958年開始商業(yè)性生產(chǎn),1973年石油產(chǎn)量突破1×108t,此后石油年產(chǎn)量基本上穩(wěn)定在(1.00～1.21)×108t之間。尼日利亞是石油輸出國組織成員,世界第12大產(chǎn)油國。尼日利亞擁有尼日爾三角洲盆地油氣資源量的97%,該盆地也是尼日利亞唯一的在產(chǎn)含油氣盆地。2008年,尼日利亞探明石油剩余可采儲(chǔ)量48×108t,探明天然氣剩余可采儲(chǔ)量5.15×1012m3,油、氣儲(chǔ)量規(guī)模相當(dāng)。但是長期以來,該國只重視石油的勘探開發(fā),而輕視天然氣資源的勘探、開發(fā)和利用,產(chǎn)出的大量伴生氣也成為了石油開發(fā)商的負(fù)擔(dān),每年放空燃燒的伴生氣達(dá)數(shù)百億立方米,極大地浪費(fèi)了資源,污染了環(huán)境。尼日利亞基本上沒有開展過專門的天然氣勘探工作,天然氣儲(chǔ)量都是在石油勘探過程中順便發(fā)現(xiàn)的。近年來,液化天然氣(LNG)工業(yè)在尼日利亞得到了快速發(fā)展,年輸出LNG超過200×108m3。受此鼓舞,尼日利亞政府于2007年提出了一個(gè)所謂的“天然氣總體規(guī)劃”(GasMasterPlan),并于2007和2008年,在世界各地進(jìn)行了路演,以吸引投資者國內(nèi)三大石油公司都已在尼日利亞石油勘探開發(fā)領(lǐng)域占有一席之地,且在不斷成長之中。如何有效地識(shí)別油氣層,提高勘探開發(fā)的成功率,是我們共同面臨的重要課題。本文在剖析尼日爾三角洲大量油氣田實(shí)際資料的基礎(chǔ)上(由于資料保密原因,不便明確資料來源),總結(jié)出了一套簡單可行的該三角洲油、氣層及油、氣、水界面的測井識(shí)別方法。1尼日爾三角洲油田尼日爾三角洲盆地位于大西洋幾內(nèi)亞灣內(nèi),是一個(gè)正在發(fā)展中的中、新生代大型三角洲,是世界上最大的海退型三角洲,總面積30×104km2,其中陸上及淺海區(qū)(200m以內(nèi))面積約7.5×104km2,深水區(qū)超過20×104km2;沉積中心最大厚度達(dá)10000m,沉積物總體積為50×104km3。從下往上,尼日爾三角洲地層劃分為三個(gè)組,即阿卡塔組(AkataFormation)、阿格巴達(dá)組(AgbadaFormation)和貝寧組(BeninFormation),均為穿時(shí)的地層單元。阿卡塔組推測地層厚度超過由厚層海相粘土巖以及濁積砂、粉砂巖組成,為前三角洲和淺海陸架沉積,富含有機(jī)質(zhì),是該區(qū)主要的烴源巖。已鉆井極少鉆遇阿卡塔組。阿格巴達(dá)組,地層厚度300～4500m,為進(jìn)積的近岸-三角洲前緣沉積,由交錯(cuò)層理砂巖、粉砂巖和泥(頁)巖組成。上部以砂巖為主,隨著埋深的增加,泥(頁)巖含量增加。阿格巴達(dá)組砂巖是該三角洲的油氣儲(chǔ)集巖。阿格巴達(dá)組又可以粗略地劃分為三段,即下段、中段和上段。下段以泥(頁)巖為主,砂巖比例小于20%,砂巖壓實(shí)和膠結(jié)程度高,多形成高壓油氣藏。中段砂、泥(頁)巖比例相當(dāng),砂巖壓實(shí)和膠結(jié)程度較低,是該區(qū)主要的油氣儲(chǔ)集層。上段以砂巖為主,僅夾少量泥巖,砂巖比例達(dá)80%左右,砂巖壓實(shí)和膠結(jié)程度更低,也可形成一些油氣藏,以氣藏為主。上段地層水為淡水,砂巖電阻率較高;中、下段為咸水,砂巖電阻率較低。上、中段孔隙度一般在30%以上,滲透率達(dá)(1～10)×10-3μm2;下段孔隙度一般也在20%以上,滲透率0.5×10-3μm2以上。貝寧組,地層厚度0～2100m,為陸相河流及岸后沼澤沉積,主要巖性為砂礫巖,除局部地區(qū)存在天然瀝青外,基本上不含油氣。貝寧組砂礫巖表現(xiàn)為高電阻率特征。圖1展示了尼日爾三角洲某油田的地層柱狀圖。該油田貝寧組地層厚度約800m,阿格巴達(dá)組上段(C6以上)約400m,中段(C6-D3)約800m,下段(D3以下)大于900m。2尼日爾三角洲的巖性尼日爾三角洲阿格巴達(dá)組巖性比較單一,只有泥巖和砂巖。巖性識(shí)別的主要指標(biāo)是自然伽馬,正常砂巖的自然伽馬值相對(duì)于基線的降低幅度大于40API,一般在60～100API之間;泥巖相對(duì)于基線的降低幅度小于10API;降低幅度10～40API之間可能確定為泥質(zhì)粉砂巖(表1)。事實(shí)上,尼日爾三角洲能夠儲(chǔ)存油氣的砂巖基本上是純凈砂巖,在巖性的識(shí)別上,自然伽馬就足夠了。貝寧組和阿格巴達(dá)組上段地層水為淡水,阿格巴達(dá)組中、下段為咸水。所以,自然電位能很好地識(shí)別阿格巴達(dá)組中、下段的砂巖,但是基本上不能識(shí)別淺層砂巖。1990年以前,自然電位一直是尼日爾三角洲的常規(guī)測井項(xiàng)目,但是,近年來已基本不用了。很多情況下鉆井過程中泥巖段存在應(yīng)力垮塌現(xiàn)象。所以,泥巖段普遍存在擴(kuò)徑現(xiàn)象,斜井尤為嚴(yán)重。而砂巖滲透率高,容易形成泥餅,表現(xiàn)為不同程度的縮徑現(xiàn)象。3層深側(cè)向電阻率下面介紹如何從砂巖中識(shí)別出烴層、水層和致密干層。深側(cè)向電阻率(真電阻率)是識(shí)別尼日爾三角洲砂巖含烴性的主要指標(biāo)(表2)。尼日爾三角洲貝寧組砂巖一般不存在含烴層,水層深側(cè)向電阻率高,一般達(dá)10～100Ψ·m;在阿格巴達(dá)組上段砂巖中,水層深側(cè)向電阻率也較高,一般為1～10Ψ·m,含烴層深側(cè)向電阻率一般大于10Ψ·m;在阿格巴達(dá)組中段和下段砂巖中,水層深側(cè)向電阻率低,小于3Ψ·m,一般小于1Ψ·m,含烴層深側(cè)向電阻率大于3Ψ·m,一般大于5Ψ·m。因此,含烴層和水層可以比較容易地通過深側(cè)向電阻率來識(shí)別。在阿格巴達(dá)組的中、下段砂巖中,也存在部分致密砂巖。其表現(xiàn)形式,一是厚度小于3m的薄層砂巖單獨(dú)存在,二是作為厚層或中厚層砂巖的頂板或底板。這種致密砂巖一般不含烴,但是深側(cè)向電阻率一般大于5Ψ·m,容易和含烴層混淆。在這種情況下,區(qū)分含烴層和致密砂巖干層最有效的指標(biāo)是巖石總密度。因?yàn)楹瑹N層的巖石總密度小于2.4g/cm3,一般小于2.3g/cm3;而致密砂巖干層的巖石總密度大于2.4g/cm3,一般大于2.5g/cm3。4油、氣層輔助指標(biāo)下面將介紹如何從含烴層中識(shí)別出油層還是氣層。中子孔隙度是從尼日爾三角洲含烴層中識(shí)別出油、氣層的主要指標(biāo)(表3)。油層的中子孔隙度大于20%,一般為25%～40%;而氣層的中子孔隙度小于20%,一般為5%～15%。識(shí)別油、氣層的輔助指標(biāo)包括巖石總密度和聲波時(shí)差。油層的巖石總密度小于2.4g/cm3,一般為1.9～2.3g/cm3;;氣層的巖石總密度小于2.3g/cm3,一般為1.8～2.1g/cm3。油層的聲波時(shí)差大于90ms/ft,一般100～140ms/ft;氣層的聲波時(shí)差大于100ms/ft,一般110～160ms/ft。前面說過,在阿格巴達(dá)組的中、下段砂巖中,也存在部分致密砂巖干層。這種致密砂巖干層,也存在高電阻率和低中子孔隙度值的特點(diǎn),與氣層非常相似。如前所述,區(qū)分氣層和致密砂巖干層最有效的指標(biāo)仍然是巖石總密度。5油氣界面識(shí)別尼日爾三角洲阿格巴達(dá)組儲(chǔ)層厚度普遍較大,而該三角州含油氣高度普遍較低,油氣、油水同層的現(xiàn)象很普遍。圖2是尼日爾三角洲一口典型井阿格巴達(dá)組中段的測井曲線,從中既可以看出油、氣層的區(qū)別,也可以清楚地識(shí)別出油氣界面和油水界面。通過中子孔隙度和巖石總密度交匯圖,可以識(shí)別出油氣同層的含氣段、含油段和油氣界面。對(duì)于儲(chǔ)層物性基本一致的油氣同層的含氣段,除了如表3所述的非常明顯的中子孔隙度低值外,其巖石總密度一般比油層段低0.2g/cm3左右。尼日爾三角洲油品性質(zhì)好,原油粘度很低,地層條件下一般小于縱向上不存在較厚的油水過渡帶,可以很清晰地劃分出油水界面。油水界面的確定,在深側(cè)向電阻率曲線上,一般取“水層電阻率+1Ψ·m左右”這個(gè)點(diǎn)就可以。尼日爾三角洲很難發(fā)現(xiàn)真正的氣水界面。因?yàn)?在一般情況下,氣、水之間存在油環(huán),只是油環(huán)厚度有別。6儲(chǔ)層含烴層識(shí)別(1)尼日爾三角洲盆地主要存在砂巖和泥(頁)巖兩種巖性。阿格巴達(dá)組砂巖是該三角洲的油氣儲(chǔ)集巖(2)巖性的識(shí)別立足于自然伽馬。正常砂巖的自然伽馬值相對(duì)于基線的降低幅度大于40API,一般在60～100API之間。(3)儲(chǔ)層含烴性的識(shí)別立足于深側(cè)向電阻率。在阿格巴達(dá)組上段砂巖中,含烴層深側(cè)向電阻率一般大于10Ψ·m,水層一般為1～10Ψ·m;在阿格巴達(dá)組中段和下段砂巖中,含烴層深側(cè)向電阻率大于3Ψ·m,一般大于5Ψ