Condiciones de acumulación de gas en arenisca compacta y potencial de exploración de la Formación Shahezi en la Depresión de la Falla Xujiaweizi
(Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo de Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing, Heilongjiang 163712)
Acerca del autor: Zhang, hombre, ingeniero, actualmente principalmente dedicado a la investigación de sedimentación y secuencia, correo electrónico: zdz-007 @ 163.com
Resumen: el gas arenisca compacta pertenece al gas natural no convencional y es uno de los recursos de respaldo del gas natural convencional. A través de un análisis exhaustivo de las condiciones de acumulación de gas natural de la Formación Shahezi en la depresión de la falla Xujiaweizi, se cree que la Formación Shahezi tiene las condiciones geológicas para la formación de depósitos de gas de arenisca compacta. La roca madre y el conglomerado arenoso son gruesos y anchos. Distribuido, alto contenido de materia orgánica, maduro y sobre maduro, tiene grandes recursos y amplias perspectivas de exploración. La comprensión preliminar de las condiciones para la acumulación de yacimientos de gas de arenisca compacta en la Formación Shahezi es: (1) Fondo estructural y sedimentario favorable; (2) Condiciones de fuente de gas suficientes (3) Condiciones del yacimiento de baja porosidad y baja permeabilidad; ) Buena (5) Condiciones coincidentes de migración y dragado (6) Condiciones favorables de la trampa (7) Buena combinación fuente-reservorio-tapa; Al comparar las características de los yacimientos de gas de esquisto en el país y en el extranjero, se encuentra que la Formación Shahezi tiene las condiciones para formar yacimientos de gas de lutita. Con una investigación en profundidad y avances en la tecnología de exploración, se podrán lograr mayores avances en la exploración de yacimientos de gas no convencionales en la Formación Shahezi.
Palabras clave: Depresión de la falla de Xujiaweizi; Formación Shahezi; petróleo no convencional y gas natural; condiciones de acumulación de arenisca; Potencial de exploración de la Depresión de la falla de Xujiaweizi yacimiento de gas de arenisca
Zhang Yangfengpingyin Changhai Xiao
(Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo de Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing 163712, China)
Resumen: El gas arenisca compacta pertenece al gas natural no convencional y es uno de los recursos de respaldo del gas natural convencional. Se analizaron las condiciones de acumulación de petróleo y gas de la Formación Shahezi en la depresión de la falla Xujiaweizi. Las investigaciones muestran que la Formación Shahezi desarrolla condiciones geológicas que favorecen la formación de gas arenisca compacta. Las rocas generadoras y los conglomerados arenosos de la Formación Shahezi son gruesos, ampliamente distribuidos, ricos en materia orgánica y las rocas generadoras están maduras o sobremaduradas. Por lo tanto, la Formación Shahezi tiene grandes recursos y amplias perspectivas de exploración. La conclusión preliminar de las condiciones de acumulación de gas de arenisca compacta de la Formación Shahezi es: (1) Fondo estructural y sedimentario favorable; (2) Fuente abundante de gas (3) Yacimiento de baja porosidad y baja permeabilidad (4) Favorable para la protección; 5) Migración adaptativa; (6) Trampas favorables; (7) Combinación de fuente de pozo, yacimiento y tapa. Al mismo tiempo, las características geológicas de la Formación Shahezi son similares a las del gas de esquisto nacional y extranjero. Es posible que se desarrolle gas natural de esquisto lodoso en la Formación Shahezi. Con la profundización de la exploración y los avances tecnológicos, se espera que la exploración de gas natural no convencional en la Formación Shahezi logre avances significativos.
Palabras clave: depresión del rift de Xujiaweizi; formación Shahezi; petróleo y gas natural no convencionales; condiciones de acumulación de petróleo y gas no convencionales; el petróleo y el gas no convencionales son recursos alternativos importantes para la futura energía del petróleo y el gas. Petróleo y gas no convencionales se refiere a “todas las acumulaciones de gas natural que no se ajustan a los principios de acumulación de petróleo y gas convencionales o tienen características especiales en términos de origen, composición, ocurrencia, propiedades, medios de almacenamiento y mecanismo de sellado” [1], incluido el petróleo. esquisto, gas de roca de esquisto, metano de yacimientos de carbón, hidrato de gas natural y gas de arenisca compacta. Este artículo analiza principalmente el origen de la Formación Shahezi en la depresión de la falla Xujiaweizi. El gas arenisca compacta se refiere a baja porosidad (< 12%), baja permeabilidad (< 1× 10-3 μ m2), baja saturación de gas (< 60%), alta saturación de agua (> 40%), gas natural Gas natural no convencional en formaciones de arenisca de flujo lento. En la actualidad, los yacimientos de gas de arenisca compacta a gran escala desarrollados en el extranjero son principalmente yacimientos de gas de cuencas profundas, concentrados en el oeste de Canadá y el oeste de Estados Unidos [4]. Se han descubierto enormes yacimientos de gas de arenisca en las cuencas de Junggar, Ordos y Sichuan occidental en China [5]. Al mismo tiempo, también se han descubierto yacimientos de gas de arenisca en las cuencas de Songliao, Bohai Bay, Nanxiang, Northern Jiangsu, Jianghan, Tarim y Tuha [6], y existe un gran potencial en el futuro. Tomando como objeto de investigación la Formación Shahezi en la Depresión de la Falla de Xujiaweizi en la Cuenca Songliao, se analizaron las condiciones de acumulación y el potencial de exploración de yacimientos de gas de arenisca compacta, lo que tiene cierta importancia teórica y orientadora para la futura exploración y desarrollo de yacimientos de gas no convencionales en esta área.
1 Servicio Geológico
La Depresión de Falla de Xujiaweizi está situada en la parte norte de la Cuenca Songliao, con una superficie total de 5.300 km2 y una distribución general noroeste. La parte occidental está separada de la zona central de paleo-levantamiento por fallas, y la parte oriental está en una transición de pendiente desde la zona de levantamiento Shangjia-Chaoyanggou. Es una depresión de falla compuesta en forma de salto controlada por tres fallas: la falla Xuxi (secciones norte y sur), la falla Xuzhong y la zona de falla Xudong (Fig. 1a, B). el oeste y superpuestos en el este.
Controladas por la estructura regional y la sedimentación, la Formación Huoshiling del Jurásico Superior, la Formación Shahezi del Cretácico Inferior, la Formación Yingcheng, la Formación Dengluoku y la Formación Quantou se desarrollaron de abajo hacia arriba en las capas profundas [7 ~ 12]. La Formación Shahezi se divide en Shahe Miembro 1 y Shahe 2. La litología es principalmente un conjunto de lutitas negras y gris-negras, areniscas medianas grises, areniscas finas y conglomerados, intercaladas con vetas de carbón (Fig. 1c). El ambiente sedimentario está formado principalmente por depósitos lacustres y de deltas en abanico, con un espesor de los estratos residuales que oscila entre 400 y 2800 m·m. Debido a la gran profundidad de enterramiento de la Formación Shahezi en la Depresión de la Falla de Xujiaweizi (más de 3000 m). El yacimiento de conglomerado arenoso es denso (porosidad inferior al 6%, tasa de permeabilidad inferior a 0,1×10-3μm2), hay menos trabajo de investigación. Las personas anteriores creían que la Formación Shahezi era la principal roca generadora, con un bajo grado de exploración y características de desarrollo poco claras de su conglomerado arenoso. La mayoría de los pozos perforados hasta ahora están ubicados en el borde de la depresión de la falla, pero básicamente todos tienen muestras de gas. La producción máxima diaria se produce cuando la presión de un solo pozo excede los 5 × 104 m3, lo que indica que las perspectivas de exploración de gas de arenisca estrecha son de. La Formación Shahezi es buena.
Figura 1 Características estructurales y diagrama de columnas de litología de la depresión de falla de Xujiaweizi
2 Condiciones de acumulación de gas natural en arenisca compacta de la Formación Shahezi
2.1 Estructuras favorables y fondo sedimentario
La Formación Shahezi se encuentra en un fuerte período fallante, controlado por tres fallas: la falla Xuxi, la falla Xuzhong y la zona de falla Xudong, formando dos depresiones, Xuxi y Xudong, que se convirtieron en el hundimiento sedimentario de este período. En el centro, se desarrollan estratos extremadamente gruesos de la Formación Shahezi, con un espesor local de 2.800 metros (Figura 2), gravas arenosas de 0 a 700 metros de espesor (Figura 3) y lutitas oscuras de 0 a 165.438 metros de espesor. Las facies sedimentarias como el abanico delta, el abanico submarino cercano a la costa y el abanico aluvial se desarrollan principalmente en el borde del hundimiento (Figura 5). Debido a su proximidad a la fuente, su rápida tasa de sedimentación, la composición compleja de los materiales clásticos y sus malas propiedades de clasificación, los sedimentos clásticos pueden avanzar rápidamente hacia los sedimentos del lago, formando rocas fuente y rocas reservorio superpuestas. Sus fondos estructurales y sedimentarios son los siguientes: Propicio. a la formación de yacimientos de gas de arenisca compacta.
Fig. 2 Espesor estratigráfico residual de la Formación Tutu de Shahezi.
Figura 3 Mapa de espesor del conglomerado arenoso residual de la Formación Shahezi
2.2 Condiciones favorables de la fuente de gas
Una fuente de gas suficiente es la base para formar un yacimiento de gas favorable. La propia Formación Shahezi es la roca generadora más importante en las capas profundas de la depresión de la falla Xujiaweizi. Las rocas generadoras están ampliamente distribuidas y son gruesas. El espesor de la lutita oscura revelada por los terremotos es de 0 ~ 1100 m, y el espesor de las vetas de carbón reveladas por la perforación es de 0 ~ 150 m. El contenido de carbono orgánico de la lutita oscura es de 0,22% ~ 5,48%, con un promedio de 65438±0,57. %, y el contenido de asfalto de cloroformo "A" es 0,0065438 ± 0,06% ~ 0,4776%, el promedio es 0,04965438±0% y la madurez es 65438±0,02 ~ 4,666465476. El contenido de carbono orgánico en la veta de carbón es 9,6545438. El tipo de kerógeno es principalmente el tipo ⅲ, que representa el 55,3%, seguido del tipo ⅱ, que representa el 31,8%, el tipo I es el menos, que representa el 12,9%. Según estudios previos [13, 14], la profundidad umbral de generación de petróleo de la roca generadora de kerógeno Tipo I en la Cuenca Songliao es de aproximadamente 1100 m, la profundidad umbral de generación de petróleo de la roca generadora de kerógeno Tipo II es de 1200 ~ 1300 m, y el Shahezi La formación está enterrada a menos de 3000 mm, se puede ver en los indicadores geoquímicos anteriores que, según el estudio sobre la intensidad de generación de gas de la roca madre de la Formación Shahezi en el Pozo Xu Shen 1, se encontró [15] que la intensidad de generación de gas de lutita oscura es 38×108m3/km2, y la intensidad de generación de gas de la veta de carbón es 100×108m3/km2, la intensidad total de generación de gas de esta capa es 138×. Bueno, Xushen 1 está ubicado en la parte media de la estructura anticlinal de Shengping-Xingcheng, y la deposición de lutita oscura es delgada. Según la predicción del espesor del basamento y la distribución de la fase sedimentaria, el espesor máximo de la lutita oscura de la Formación Shahezi en la depresión de la falla central de Xujiaweizi es de aproximadamente 1100 m. Por lo tanto, la intensidad máxima de generación de gas de la lutita oscura de la Formación Shahezi en Xujiaweizi. La depresión de la falla puede alcanzar 220×108 m3/km2, lo cual es suficiente para cumplir con las condiciones de la fuente de gas para formar campos de gas.
Figura 4 Mapa de espesor de lutita oscura residual de la Formación Shahezi
Figura 5 Mapa sedimentario del segundo miembro de la Formación Shahezi
2.3 Condiciones del yacimiento
Los principales yacimientos del yacimiento de gas compacto de la Formación Shahezi son los yacimientos de conglomerados arenosos del delta en abanico y los yacimientos submarinos de conglomerados arenosos en abanico en alta mar. Las partículas de conglomerado arenoso están principalmente en contacto lineal y puntual, y tienen una fuerte compactación. Los cementos son principalmente rocas volcánicas y carbonatos, y los tipos de cementación son la cementación poroso y la cementación basal. El espesor de una sola capa varía mucho, generalmente entre 1 y 10 m, y el espesor máximo supera los 40 m. Debido a que está cerca de la fuente de petróleo, el yacimiento está lateralmente intercalado entre rocas generadoras, lo que facilita la acumulación de petróleo y gas.
La investigación actual muestra que el espesor total del yacimiento de conglomerado arenoso está entre 0 y 700 metros, lo que representa del 0 al 40% del espesor total de la Formación Shahezi. El análisis de las propiedades físicas muestra que el yacimiento tiene las características de baja porosidad, baja permeabilidad y fuerte diagénesis. La porosidad es en su mayoría inferior al 10 % (principalmente entre el 2 % y el 6 %) y la permeabilidad es inferior a 0,1 x 10-3 μm2. La observación del núcleo y la investigación de características microscópicas muestran que todavía hay algunos poros secundarios en el conglomerado arenoso de la Formación Shahezi, que tiene las condiciones para formar un depósito de gas.
2.4 Condiciones de preservación sellada
La propia Formación Shahezi ha desarrollado rocas generadoras gruesas, que pueden servir como rocas generadoras y rocas de cobertura regionales efectivas. Hay dos mecanismos de sellado principales. Uno es el sellado litológico. La roca madre en sí es densa y puede servir como una buena roca de cobertura. El conglomerado arenoso está enterrado profundamente y tiene un depósito estrecho. Debido a la densa litología, la propia roca tiene una alta presión de ruptura, lo que dificulta la migración del gas natural. El segundo tipo es el sellado a presión. En la actualidad, los coeficientes de presión de las capas de producción de la Formación Shahezi son todos superiores a 1, lo que es sobrepresión y tiene buenas condiciones de sellado de presión. Es difícil que el gas natural migre hacia arriba. Aunque la existencia de fracturas y grietas provocará pérdida de gas, se puede suministrar continuamente una fuente de gas suficiente para formar un equilibrio dinámico. Al mismo tiempo, en áreas que se transformaron seriamente en el período posterior, los primeros yacimientos de gas natural se redistribuyeron y ajustaron en el período posterior y se reunieron en nuevas trampas para formar nuevos yacimientos de gas.
2.5 Condiciones de migración y orientación
El yacimiento de la Formación Shahezi es estrecho y existen dos situaciones para la migración de gas natural. La primera situación es que la migración del gas natural ocurre antes de la densificación del conglomerado arenoso. En este momento, la diagénesis no es fuerte y los poros primarios y secundarios se desarrollan en grandes cantidades, lo que resulta en el enriquecimiento del gas natural. En el segundo caso, la migración de gas se produce tras la densificación del conglomerado arenoso. En ese momento, debido a la intensa transformación de la diagénesis, las propiedades físicas del conglomerado arenoso cayeron drásticamente y el gas natural migró a lo largo del sistema de fallas o fracturas formado por la actividad tectónica, lo que resultó en un enriquecimiento del gas natural. Según las investigaciones actuales, una migración a gran escala de gas natural debería producirse después de la densificación de los conglomerados arenosos. En términos de características estructurales, la Formación Shahezi tiene una fuerte actividad tectónica, y las fallas Xuxi y Xuzhong que controlan el desarrollo de la depresión de la falla Xujiaweizi son fuertes. Al mismo tiempo, el desarrollo de fallas asociadas que conectan rocas generadoras y yacimientos proporciona canales para que el gas natural migre hacia altos estructurales a lo largo de superficies de discordancia y fallas grandes. En los márgenes de las depresiones de fallas se desarrollan varias trampas, como la superposición estratigráfica, la inclinación ascendente y la extensión, que favorecen la acumulación de gas natural.
La roca madre de la Formación Shahezi en la Depresión de la Falla de Xujiaweizi comenzó a generar una rápida generación de gas hace 1100 Ma, y hubo dos períodos pico significativos de generación de gas hace 95 Ma y 75 Ma. El período de acumulación de gas natural en rocas volcánicas profundas en el área de Xingcheng fue hace 60 ~ 103 Ma, es decir, después de la deposición de la formación principal Denluuku, que favorece la preservación del gas natural profundo [16]. Esto resultó en la formación de reservorios de gas litológico volcánico a gran escala en el Miembro Ying 1 (como el reservorio de gas de la Cueva Changde), reservorios de gas superpuestos de la Formación Dengluuku (como el reservorio de gas Shenwei 5) y reservorios de gas de presión hacia arriba. (como el depósito de gas Fangshen 801, el depósito de gas Shenwei 501)[1]. Debido a que el gas natural generado en la Formación Shahezi puede migrar a largas distancias y formar yacimientos de gas en la Formación Yingcheng y la Formación Dengluuku, también puede migrar y acumularse en los conglomerados arenosos de la Formación Shahezi a través de conexiones con fallas y fracturas para formar yacimientos de gas. .
2.6 Condiciones de la trampa
El yacimiento de gas de la Formación Shahezi se forma principalmente después de la densificación del yacimiento y, al mismo tiempo, el yacimiento de conglomerado arenoso y la roca generadora interactúan con frecuencia. Bajo la transformación de las actividades tectónicas tardías, se formaron principalmente trampas consistentes con estructuras antiguas como fondo, como las trampas estructural-litológicas, estructurales-diagenéticas y de fallas litológicas.
2.7 Combinación fuente-yacimiento-roca de cubierta
En la Formación Shahezi, la roca fuente es tanto la roca fuente como la roca de cubierta. El gas adsorbido puede acumularse en la superficie de la lutita oscura. y fracturas y puede utilizarse como reservorio “autogenerado y autoalmacenado”. Al mismo tiempo, el gas natural puede acumularse en el conglomerado arenoso que interactúa con las rocas generadoras cercanas, o puede acumularse en el conglomerado arenoso en el borde de la depresión de la falla a través de una migración de larga distancia, formando una "otra fuente cercana". yacimiento" y un "otro yacimiento de fuente lejana". Yacimiento de gas.
3 Evaluación del potencial de exploración de gas arenisca compacta en la Formación Shahezi
3.1 Estimación de recursos
Muchos académicos han realizado investigaciones en profundidad sobre la expulsión de hidrocarburos. coeficiente de esquisto Li Mingcheng [18] obtuvo una tasa de expulsión de hidrocarburos (coeficiente de expulsión de hidrocarburos) del 70% al 80% mediante cálculos de simulación de rocas generadoras del Paleógeno en varias depresiones en la cuenca de la Bahía de Bohai. Song [19] calculó la relación entre la madurez y el coeficiente de expulsión de hidrocarburos de las rocas de carbón del Paleozoico superior en el área petrolera de Shengli (Tabla 1), lo que refleja que las tasas de expulsión de hidrocarburos de las rocas de carbón en diferentes etapas de evolución son diferentes cuanto mayores son. grado de evolución, mayor será el número de sistemas de expulsión de hidrocarburos. La madurez de la Formación Shahezi es de 1,02 ~ 4,16, con un valor promedio de 2,89, y su coeficiente de expulsión de hidrocarburos debe estar por encima del 80%.
La producción de gas y los volúmenes de escape de las vetas de lutita y carbón se muestran en la Tabla 2. Calculados en base a un coeficiente de agregación del 2% ~ 3%, los recursos de gas natural de la Formación Shahezi son (4072 ~ 6108) × 108m3. El gas natural puede migrar a la arenisca cercana de la Formación Shahezi para formar un depósito de gas. Al mismo tiempo, con referencia a los datos de la Tabla 1, se puede ver que la capacidad de adsorción de gas de las vetas de carbón y lutitas de la Formación Shahezi es relativamente grande, superando los 20 m3/d, por lo que puede haber abundantes recursos de gas natural en Shahezi. Formación de lutita.
Tabla 1 Tabla de cálculo de la relación entre la madurez del carbón y el coeficiente de expulsión de hidrocarburos [19]
Tabla 2 Generación, expulsión y cantidad de recursos de gas natural en la Formación Shahezi de la Depresión de la Falla de Xujiaweizi
Tabla 3 Comparación de las características de la Formación Shahezi en la Depresión de la Falla Xujiaweizi y el gas natural de arenisca compacta en China
3.2 Evaluación del potencial de exploración
La exploración y el desarrollo de Los yacimientos de gas de arenisca apretados en el país y en el extranjero han logrado grandes logros. Habrá algunos avances. Hay 23 cuencas que contienen yacimientos de gas de arenisca compacta en los Estados Unidos. Gracias a la mejora de la tecnología sísmica tridimensional, la intensificación de la red de pozos, la fracturación vertical en capas de pozos y otras tecnologías, su exploración y desarrollo han logrado un gran éxito [20]. La exploración y el desarrollo de gas de arenisca compacta en China se concentra principalmente en la cuenca de Sichuan, la cuenca de Ordos y la cuenca de Tuha. Comparando sus características, se puede encontrar (Tabla 3) que la arenisca compacta de la Formación Shahezi en la depresión de la falla Xujiaweizi es similar a ellas, y algunas condiciones son incluso superiores, como la propiedad de contener gas y el espesor de la roca madre. Por lo tanto, el conglomerado arenoso apretado de la Formación Shahezi tiene el potencial de formar reservas a gran escala.
Al mismo tiempo, las gruesas vetas de lutita y carbón de la Formación Shahezi tienen la posibilidad de acumulación de gas natural adsorbido. La acumulación de gas natural de lutita es el resultado de una gran cantidad de gas natural que permanece en la roca madre. Las funciones de generación, almacenamiento, sellado, migración, acumulación y preservación de la acumulación de gas natural se completan en el mismo conjunto de formaciones de lutita. Por tanto, el control de la acumulación Los factores son relativamente simples y pueden formar una gran cantidad de recursos [21]. En comparación con las cuencas de Estados Unidos donde se ha explotado con éxito el gas de esquisto (Tabla 4), el TOC y el Ro de la Formación Shahezi son más altos y la roca madre es más gruesa. Por lo tanto, la Formación Shahezi tiene las condiciones geológicas para el desarrollo de gas natural de lutita.
Tabla 4 Comparación entre la Formación Shahezi en la Depresión de la Falla de Xujiaweizi y los yacimientos de gas de esquisto en el país y en el extranjero
Continuación
(Se citan datos extranjeros y occidentales de Sichuan de referencias [21])
En la actualidad, la Formación Shahezi ha llevado a cabo trabajos relacionados, como el reexamen de pozos antiguos y el diseño de fracturación, y gradualmente se están llevando a cabo más trabajos de investigación. Por lo tanto, con la profundización de la investigación y el avance continuo de la tecnología de exploración, se podrán lograr mayores avances en la exploración de gas natural no convencional en la Formación Shahezi.
4 Comprensión preliminar
A través del análisis anterior, se obtiene la siguiente comprensión preliminar: Primero, la Formación Shahezi en la Depresión de la Falla de Xujiaweizi tiene las condiciones geológicas para la formación de gas arenisca compacta. y tiene grandes recursos, las perspectivas de exploración son amplias. El segundo son las condiciones para la acumulación de gas en arenisca compacta en la Formación Shahezi: (1) Fondo estructural y sedimentario favorable; (2) Condiciones de fuente de gas suficientes (3) Condiciones del yacimiento de baja porosidad y permeabilidad (4) Buen sellado y conservación; condiciones; (5) condiciones coincidentes de migración y dragado; (6) condiciones favorables de la trampa; (7) buena combinación fuente-reservorio-tape. En tercer lugar, la Formación Shahezi tiene lutitas espesas y oscuras, vetas de carbón bien desarrolladas y altos TOC y Ro. Comparando las características de los yacimientos de gas de esquisto en el país y en el extranjero, es posible formar yacimientos de gas de lutita. Con la profundización de la investigación y el avance de la tecnología de exploración, es posible avanzar en la exploración de yacimientos de gas de lutita.
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