威利斯顿盆地埃尔姆古力大油田石油地质研究剖析.docVIP

威利斯顿盆地埃尔姆古力大油田石油地质研究 Stephen A. Sonnenberg 和Aris Pramudito 摘要威利斯顿盆地埃尔姆古力(Elm Coulee)油田发现于2000年，是巴肯组中段(泥盆系-密西西比系)的一个大型油田，其石油最终可采储量估计在两亿桶以上。2000年开始在这个油田钻水平井，到目前为止油井总数已达600多口。油田区域内巴肯组的总厚度介于3.1到15.3m之间，可划分为三段：(1)上页岩段；(2)中粉沙质白云岩段；和(3)下粉砂岩段。上页岩段呈黑灰色到黑色，质地坚硬，以硅质为主，略含钙质，含黄铁矿，呈页状。页岩的组成包括暗色干酪根、少量粘土、粉沙级石英及一些方解石和白云石。干酪根以无定型为主，而且整个页岩段内有机质均匀分布(而不是呈层状或透镜状集中分布)。上页岩段的厚度为 1.8～3.1m。中段为粉砂质白云岩，厚度为3.1～12.2m。下段为棕灰色富含有机质的泥质粉砂岩，常见掘穴动物和腕足动物化石碎片。它相当于这个油田以北地区巴肯组下段的黑色页岩相，被解释为较深水黑色页岩相在向陆上倾方向上的同位地层。下段的厚度为0.61～1.8m。根据化石的丰富程度和掘穴的数量来判断， 巴肯组各段的沉积环境分别为含氧环境(中段，掘穴常见，但化石少见)、低氧环境(下段，化石常见，但掘穴数量较少)和缺氧环境(上段，化石和掘穴都少见)。 埃尔姆古力油田的储层主要分布在巴肯组中段，其基质孔隙度和渗透率都比较低，埋藏深度为2593～3203m。目前探明的含油面积大约为1165km2。巴肯组中段的孔隙度介于3%到9%之间，渗透率平均为0.04md。总体上，巴肯组中段的储层物性向上随着粘土基质含量减少而变好。地下成像和白云岩岩相分析结果显示，巴肯组中段为白云岩化的碳酸盐滩相沉积。基质渗透率在区内石油开采中发挥着主要作用。在岩心中偶见垂直裂缝和水平裂缝。成藏层带的纵向厚度为2.4～4.3m。巴肯组略微超压，压力梯度为0.53psi/ft(0.02kPa/m)。水平井的井距为640～1280英亩(259～518.4公顷)，水平井的类型有单分支井、双分支井和三分支井。水平井段通过加砂压裂、凝胶基液压裂或水基液压裂进行增 产 处理。初产量为200～1900桶/日。该油田的巴肯组上段可能对石油产量也有一定的贡献，但具体大小并不清楚，估计在总产量的20%以下。 埃尔姆古力油田的情况说明，威利斯顿盆地巴肯组油气系统的勘探潜力十分巨大。1994)也用证据说明，巴肯组烃源岩所生石油大都保留在巴肯组内，并没有运移进入上覆的麦迪逊群。早期的研究认为，巴肯油气系统内巴肯页岩向整个麦迪逊群储层供烃(Dow，1974；Williams，1974；Meissner，1978)。 巴肯组中段的沉积环境为海平面快速下降之后形成的浅水，这次海平面下降引发了一次海退事件(Meissner等，1984；Smith和Bustin，1996)。在盆地的中部， 巴肯组中段的组成为富含化石且含黄铁矿的绿灰色泥质粉砂岩， 这说明其沉积环境为适度含氧但偶尔贫氧。中段的上部为砂质交错层，说明波浪作用很强(LeFever等，1991)。巴肯组中段的矿物学特征在盆地中有变化，其矿物组成包括30%～60%的硅质碎屑物质(石英和长石)，30%~80%的碳酸盐(方解石和白云石)以及少量的基质(伊利石、蒙脱石、绿泥石和高岭石) (LeFever，2007)。巴肯组中段的碎屑物质源自北面和西北面(Webster，1984)。 裂缝改善了致密巴肯储层的储集性能(Murray，1089；Meissner，1978；Pitman等，2001)。研究认为巴肯组存在3种类型的裂缝：(1)与构造有关的构造裂缝；(2)与应力有关的区域裂缝；(3)与生烃引起的超压有关的排驱裂缝(Druyff，1991)。Murray(1968)认为，安蒂洛普油田(图5)的裂缝性油藏是安蒂洛普构造强烈褶皱作用的结果。 巴肯组因生烃作用而区域超压，而超压作用引发了水力裂缝(Meissner，1978；Pitman等，2001；Nordeng和LeFever，2008)。已有报告称，巴肯页岩中富含粘土和有机质的层段发育水平排驱裂缝(Carlisle等，1992，Pitman等，2001)。烃源岩的成熟过程和生油作用也引起巴肯页岩的体积发生巨大的变化和声波速度的大幅下降，而这种声波速度的变化可以通过声波测井加以识别(Meissner，1978；Carlisle，1991)。引起巴肯组厚度变化的因素有多种，包括沉积速率的变化、基底断层作用或泥盆纪普雷里组蒸发岩溶蚀作用产生的古构造以及盆地边缘的上超地层等。诸如内森背斜的构造特征极大地影响了巴肯组的沉积样式，而且还影响了油气的运移。威利斯顿盆地巴肯组的最大厚度出现在内森背斜以东的邻近区