威利斯顿盆地大型油气田石油地质研究要点.docx

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1、高等石油地质学期末考核作业一一文献翻译威利斯顿盆地Elm Coulee大型油田石油地质研究授课教授：蒋有录班级：资源研09-8班专业：地质工程姓名： 隋永婷学号： Z09010025威利斯顿盆地 Elm Coulee 大型油田石油地质研究摘要威利斯顿盆地Elm Coulee油田是巴肯组中段(泥盆系一密西西比系)的一个大型油田，发 现于 2000 年，在 2000 年开始在这个油田钻水平井，目前为止，油井总数已有600 多口，其石油可采储量在两亿桶以上。油田区域内巴肯组可划分为三段：(1)上页岩段；(2) 中粉砂质白云岩段；(3) 下粉砂岩段，总厚度介于 3 1 到 15 3 m 之间。上部页岩

2、呈黑灰色，坚硬，以硅质为主，呈页状。页岩 由暗色干酪根、少量粘土、一些方解石和白云石组成。干酪根以无定型为主，整个页岩段内有机质均匀分布。上页岩段的厚度为1. 83. 1 m。中段为粉砂质白云岩，厚度为3. 112. 2 m 。下段为泥质粉砂岩，有掘穴动物和腕足动物化石碎片。相当于油田以北地区巴肯组下段的黑色页岩相，为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0.611.8m 。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为含氧环境、低氧环境和缺氧环境。Elm Coulee油田的储层主要分布在巴肯组中段，孔隙度和渗透率都较低，埋藏深度为25933203 m。 目前发现

3、的油田面积大约为1 165 km2 。 巴肯组中段的孔隙度介于3 到 9 之间，渗透率平均为0. 04 mdo巴肯组中段的储层物性随着粘土基质含量减少而变好。基质 渗透率在区内石油开采中发挥着主要作用。水平井的井距为6401 280英亩。初产量为2001 900 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， 估计在总产量的 20 以 下。Elm Coulee 油田的情况说明，威利斯顿盆地巴肯组油气系统的石油开发潜力十分巨大。引言密西西比系泥盆系巴肯油气系统特点为：储层低孔低渗、烃源岩富含有机质和区域油气聚集。目前非常规成藏带是很多油气公司勘探开发的重点。研究认为巴肯组烃源岩的潜力巨

4、大， 生油量估计在1004 000亿桶 (Dow， 1974；Williams ， 1974； Meissner， 1 978； Schmoker和 Hester, 1983; Price 等，1984； Webster, 1984； Meissner 和 Banks, 2000； Pitman 等， 2001； Flannery 和 Kraus, 2006; LeFever和 Helms, 2006)。美国地质调查局认为，巴肯组 的油气资源量为石油 36 5 亿桶 (5 8 亿方 )、伴生气和溶解气1 85万亿立方英尺(518亿立方米 )、天然气 1 48亿桶 (0 235亿方 )。图 l

5、表示了威利斯顿盆地密西西比系的底面构造图。这个盆地Nessorr Billings和Cedar Creek背斜的特征比较明显。1950年第一次发现石油就是在Nesson背斜。1951年，Nesson背斜的志留系Interlake组油藏首先投入开发。有证据表明，这些构造很多都具有古老的成因，且对古生界的沉积有影响（Gerhard, 1990）CouleeMONTANNORTH DAKOTA2 Ncskxi anlrdine SjilinQj Jedsr Cneek anticline jSASKATCHEWAN“、 MANITOBAWYOMINGLimit ofBakken FormationC

6、ANADA050 miSOUTH DAKOTA图1威利斯顿盆地的位置图及密西西比系底面等高线图（海底）等高线间隔305 m。Elm Coulee油田位于蒙大拿州东北部。虚线显示了巴肯组的分布范围。P=帕歇尔油区的位置；A=安蒂洛普油田的位置。巴肯油气系统由巴肯组、Lodgepole组下段和ThreeForks组上段组成（图2）。在威利斯顿 盆地大部分地区，巴肯组由三段组成：（1）上页岩段；（2）中段粉砂质自云岩或白云质粉砂岩和 砂岩；和（3）下页岩段。巴肯油气系统的烧源岩为富含有机质的巴肯组上段和下段。26CHARLESN4_0_d_ss_SSGMISSIONCANYONLODGEPOLEBA

7、KKEN1NO山a-THREE FORKSNISKUBakken Petroleum I SystemLEGEND:收；套 j Llme&locieAnhydriteKM $fliiI7Z| BlaDk bbAq | 产 j Silty doloslNieL /J Do Io mileCalcareouB Mslonef I I* 5 i 11 -hi f图2巴肯组及相邻地层的柱状剖面图。巴肯油气系统的组成包括巴肯组的煌源岩以及巴肯组、Lodgepole下段和Three Forks上段的储层（据Webster, 1984）。巴肯油气系统在威利斯顿盆地的深部位形成了连续油气积累。连续油气积累具有

8、以下全 部特征：大面积油气聚集；没有明确的油水或气水界面；扩散边界超压；原始储量很大但采 收率很低；不产水；储层距离成熟姓源岩非常近；储层基质渗透率非常低；油藏上倾方向存 在含水层。巴肯油气系统具备所有这些特征。巴肯油气系统中很多储层的渗透率都很低。是由于天然裂缝或基质渗透率发育，产油区 储层渗透率比较高。Elm Coulee油田发现于2000年，位于蒙大拿州东北部威利斯顿盆地的西部（图1）。在2000 年钻水平探井之前，有几口垂直生产井从巴肯组采油（油井的主要目的层是较深部储层，巴肯组是次要目的层）。2000年开始在这个油田钻水平井，到目前为止水平井数达到600多口。油田最终可采储量估计在2

9、亿桶以上。文中总结了威利斯顿盆地巴肯组的石油地质概况，并 介绍了 Elm Coulee油田和蒙大拿州东北部地区的最新研究成果。日m Coulee油田的最新研究包括巴肯组始源岩成熟度、储层描述及性质以及圈闭机理。巴肯组石油地质概况威利斯顿盆地是一个大型沉积盆地，占地包括北达科他州、蒙大拿州、南达科他州、萨 斯喀彻温省和曼尼托巴省（图1）。盆地起源于克拉通边缘，被造山作用演化成为一个克拉通内 盆地（Gerhard等，1990）（图3）。在显生宙的大部分时间都有沉积作用，沉积地层的厚度大约为4 880 m。但显生宙的沉积地层可以划分为几种沉积类型。古生界地层主要由旋回性碳酸盐岩组成；而中生界和新生界

10、地层以硅质碎屑岩为主。在晚泥盆世和密西西比纪初，这个盆地位于北美大陆西部的沉降区。威利斯顿盆地的原型盆地是加拿大泥盆纪埃尔克波因特（Elk Point）拉张盆地，位于赤道附近的热带区域（图3）图3晚泥盆世（360 Ma）北美古地貌和黑色页岩沉积地理分布（Blakey , 2005）。构造特征：CS=加拿大地盾；AOB=安特勒（Antler）造山带；AH=阿卡迪恩（Acadian）高地；TA=横大陆 穹隆。黑色页岩沉积： B=巴肯；E=萨平顿（Sappingtong）; （212=卡顿伍彳i峡谷（Cottonwood Canyon）; L=莱 瑟姆（Leatham）; P -派勒特（Pil0t）

11、 ; PR=珀查（Pemha）; w=伍德福德；C=查塔努 加（Chattanooga）; NA=新 奥尔巴尼（New Albany） ; SB=森伯里（Sonbm-y）; A=安特里姆（Antrim）。虚线显示了赤道的位置 （EQ）。点线 指示了从浅水区到深水区。威利斯顿盆地巴肯组可以划分为三段：上段和下段为含有机质的页岩，中段为粉沙质白 云岩或石灰岩和砂岩(图2、4、5)。向威利斯顿盆地的边缘方向，巴肯组的三个地层段逐渐 减薄，上超到下伏的斯里福克斯组之上(图5)。在斯里福克斯组沉积之后，威利斯顿盆地边缘一带发生了重大的隆升和剥蚀作用(Webster; 1984)。SDIsopach Ba

12、kken .图4威利斯顿盆地美国部分巴肯组的等厚度图图5威利斯顿盆地横剖面示意图巴肯组的上段和下页岩段都是潜在的烂源岩，盆地的大部分地区两者的岩性都接近(Dow, 1974; Webster, 1984)。这些页岩是向巴肯组、斯里福克斯组、洛奇波尔组和米中峡谷组供姓的潜在姓源岩(Meissner, 1984)。这些页岩呈黑灰色到黑色，坚硬，以硅质为主，含 黄铁矿，块状到页状，常沿水平裂缝裂开或含贝壳状裂缝。上页岩段和下页岩段的岩性也有一定的差别，下页岩段局部有灰岩层和绿灰色页岩层， 而上段没有这种现象(Pitman等，2001) 页岩含有黑色有机质、粘土、粉砂级石英以及部分方解石和白云石。在盆

13、地的较深部位，页岩富含干酪根，而且有机质分布均匀。解释认为，上页岩段和下页岩段都是在海平面上升期间在缺氧的海洋环境中沉积的。 缺氧条件可能是由层状水文动态造成的(Webster， 1984； Smith和 Bustin ， 1996， 2000)。层状水柱存在一个上含水层，这个水层含氧量充足而且营养物质丰富，有机质产量很高(浮游藻类) 。这些生物死亡后向下沉降，生物分解这些有机物质时要消耗氧气并释放出硫化氢气体，形成了缺氧环境。巴肯组可能是晚Famennian期到Kinderhookian 期缺氧的产物(Meissner等，1984)。在整个威利斯顿盆地内，巴肯组烃源岩都还没有成熟。该盆地东部

14、的页岩未成熟，在测井图上表现为低阻，而在盆地的西部，这些页岩表现出高阻特征(Meissner， 1978)。最近Nordeng(2008)以及Nordeng和I. eFever(2008旅用时间一温度指数(TTI)法模拟了有 机质的成熟度。结果显示，有机物质大约在 100 Ma进入成熟期。Carlisle(1991)认为生姓:开 始于早白垩世。webster(1984床用TTI图研究认为，生油始于75 Ma左右(晚白垩世)。巴肯组黑色页岩所生成的石油大都排人了巴肯组中段(Pitman 等。2001)。 Price 和LeFever(1994通用证据说明，巴肯组煌源岩所生石油大都保留在巴肯组内。

15、早期的研究认为，巴肯油气系统内巴肯页岩向整个麦迪逊组供烃 (Dow， 1974；williams ， 1974； M eissner， 1978)。裂缝改善了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)与生烧引起的超压有关的排驱裂缝 (expulsion fracture)(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褶皱作用的结果。巴肯组因生烃作用而出现超压，超

16、压作用形成了水力裂缝。巴肯页岩中富含粘土和有机质的层段发育水平排驱裂缝。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， 这种声波速度的变化可以通过声波测井识别(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 Prairie 蒸发岩溶蚀作用产生的古构造以及盆地边缘的上超等。内森背斜的构造影响了巴肯组的沉积样式，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域 (图 4)。巴肯组三个地层段在这个区域的厚度都比较大。泥盆系 Prairie 蒸发岩

17、出现在巴肯组以下大约244 335 m 的地方，经历了区域或局部溶蚀作用(Parker, 1967; Rogers和 Mattox, 1985; Gerhard等，1990; Martiniuk , 1991; LeFever, 2005)。在古生代和中生代，泥盆系Prairie蒸发岩曾发生过多期溶解作用(Parker, 1967; Rogers和Mattox, 1985）。盐溶蚀模式包括：（1）沉积相控制作用；（2）周围沉积物的压实和脱水作用； （3）地表水从露头充注进入地层；（4）与前寒武纪构造运动的直接或间接产物。Prairie的溶蚀作 用发生在巴肯期，并影响了巴肯组的沉积（Rogers

18、和Mattox, 1985; Martiniuk, 1991; Sperr, 1991）。威利斯顿盆地巴肯组勘探史自1950年代以来，威利斯顿盆地巴肯组已开展了多轮勘探和开发（表1）。1953年在北达科他州获得了第一个油气发现，即安蒂洛普油田，这个油田的开发一直持续到 1960年代。以 巴肯组及斯里福克斯组上段（被称作Sanish段）为钻探目标。巴肯组及斯里福克斯组上段是安 蒂洛普油田的低渗裂缝性储层，这些裂缝的形成与紧密褶皱作用有关（Murray, 1968）。油井为直井，在采用油基压裂液进行加砂压裂增产处理后，产能平均达到了209桶/日。安蒂洛普油田已累积产油1 940万桶，产气327亿立

19、方英尺（9亿立方米）。在获得安蒂洛普油气发 现之后，勘探工作仍在继续但进展缓慢。安蒂洛普油田巴肯组的三个地层段和上覆的斯里福 克斯组都进行过打孔作业，获得的油气产量证实这些地层都是油气储层。Tablel. Bdkken Explordlion History in the U.S, IVillrslon Basin1953 Antelope Field was discoveredProduction in Bakken md Throe Forks was established1961 SlielI 41X-51 Elkhorn Ranh was drilled（ discovery we

20、ll for depositional limn play on Billings Nose Production from the upper Bd kken shale was establishedLdte 1970s Vertical vieJls wee drilled in the upper Bakken shale on Billings Nose 1987First horizontal well was drilled in theupper Bakken &ha旭 in the Billing Nobe area 1996 Albin welK were complete

21、d in the middle Bakken Sleeping giant concept was developed2000 First horizontal wells were drilled in the middle BakkenElkhorn Ranch 油田。Elm Coulee field discovered 2006 Parshall field was discc/uered1961年，壳牌集团获得了巴肯油气系统的第二个重大油气发现，即在比较深的主要目的层钻探失拜之后，在次要目的层巴肯组上页岩段中进行了作业。由于当时的油气价格比较低， 再加上这个地区比较偏远， 所以直到

22、1976年才在巴肯油气系统中钻了第二口探井。从此以后这个地区就被称为巴肯成藏有利区 （Fairway） ，在这里所钻的井都以巴肯组上页岩段及其他的古生界地层为目的层。这个成藏有利区沿比灵斯诺斯地区巴肯沉积盆地的西南缘分布（图 1）。这些井都进行过油基压裂液加砂压裂增产处理。1987 年开始在成藏有利区的巴肯组上页岩段钻水平井（LeFever， 2006）。第一口水平井是由Meridian公司钻的33 11MOI井（Sec. 11, T143N, R102W）,这口井在巴肯组地层中的水 平井段长794 1TI,日产油258桶，产气8 461 m。，而且在投产后的前两年产量相当稳定。这 口井的成功

23、使巴肯组上页岩段油气藏进入了水平井开发阶段。这个成藏层带的勘探开发一直持续到了 1990年代在这里经营的油气公司多达20 多家。 1990年代石油价格大幅下降，巴肯组上页岩段的油气产量具有一定的不可预测性，这一轮水平井开发结束。这个成藏有利区的开发井出现了好坏并存的局面，高产井的经济效益被低产井抵消。此外，有报告称部分井出现了压力衰竭和井问连通的情况。由于这里油价比较低，巴肯组再一次由首要勘探目标变为此要勘探目标。这种局面随着ElmCoulee 油田巴肯组中段大量油气储量的发现而改观。巴肯组中段油气藏的发现和开发引发了新一轮勘探开发，而这一轮勘探开发持续至今。Elm Coulee 油田历史20

24、00年在蒙大拿州里奇兰县开展的水平井钻探发现了Elm Coulee油田。比灵斯一家独立石油公司的 Dick Findley 发现了这个成藏层带， 并在以较深部Nisku 组为目标展开钻探时注意到了巴肯组中段的气测井显示。发现巴肯组油气潜力的关键井是KellyProspector 2 33Albin FI B（Sec . 33, T24N , R57E,里奇兰县）。这口井原本设计测试 Nisku组，但没有获得任何发现，所以就测试较浅的次要钻探目标巴肯组。根据气测井显示，2 33 井只打开了巴肯组中段 （而正常情况下上页岩段一般也要进行射孔作业）。采用裂液对这口井进行了增产处理，配制压裂液采用了

25、303 328 I水和68 917 kg砂。巴肯组中段从1996年3月开始出油，前20 天的产量为157 桶日，在后续的 3 个月内产量仍保持在 80 桶日。这口井的钻探结果非常鼓舞人心，确信在这个已有100多口井的地区存在一个被忽视的大型油田。对一个6. 48 km 宽、 48 km 长的区域进行了成图， 观察到了高阻地层中孔隙度比较发育的现象。 为了认识这个成藏层带， 1990 年代后期开展了多次再入钻（在开发这个成藏层带之时油价为8 美元/桶）。2000年开始在巴肯组中段钻水平井，发现了 曰m Coulee油田，并从此把这个油田投 入了连续开发。每口水平井都要采用水基加砂压裂液进行增产处

26、理，它们的初产量都在2001 200桶/日之间，单井最终开采量估计为 3075万桶。这个油田的最终石油开采量估计在2亿桶以上（Walker等，2006）。到2008年底，日m Coulee油田已经累计产油7 840万桶，产气 15X 10 n13o水平钻井和压裂增产处理新技术在这个油田的开发中发挥了重要的作用。巴肯油气系统的勘探方法有多种（Rog-ers和Mattox,1985;Sperr,1991），包括在沉积盆地 边缘一地展开勘探（这里更易于发生破裂作用而且裂缝的间距随着地层厚度的减小而减小）、勘探挠曲构造和线性构造、会出现这种侵入效应。构造曰mCoulee油田巴肯组的顶面构造呈现向盆地较

27、深部东倾的特征。（图6）在构造图上可以看到很多隐蔽的鼻状构造。这些构造可能与基底断层系统和蒸发岩溶蚀作用有关（Parker,1967; Rogers和Mattox, 1985）。它们一般都延伸到了基底，因而都是勘探目标。这些鼻状构 造和紧密褶皱可能也有助于 曰mCoulee油田巴肯组发生破裂作用。这个油田的油柱高度大约 为610 m。这个油田东半部的构造走向为北西向，到中部转变为南北向，而在西部为北东向。成图区域的构造走向和倾向的变化，可能是多种因素共同作用的结果图6 Elm Coulee油田巴肯组顶面构造图地层Elm Coulee油田巴肯组分为三段：（1）上页岩段；（2）中粉砂质白云岩段；（

28、3）下粉砂岩段 （图7）。油田区域内整个巴肯组的厚度介于 3. 1至I 12. 2 m之间（图8）。图9中的三个横剖面 显示了巴肯组各段的连续性及其相互关系。ElmCoulee油田的分布范围大致与巴肯组发育良好。巴肯组厚度最大的区域位于 曰m Coulee的北侧（图8）。这个厚度走向带的形成可能与基 底构造作用有关，也可能与普雷里蒸发岩溶蚀造成的超大可容纳空问有关。巴肯组与上覆的 洛奇波尔组呈整合接触，而与下伏的斯里福克斯组呈不整合接触。巴肯组与斯里福克斯组的 接触具有突变，代表着海退和海进侵蚀面（相对海平面上升之后的隆升和剥蚀）。美国地质调查局（USGS）岩心实验室提供了曰mCoulee油田

29、巴肯组的两块岩心及其分析结 果和姓源岩分析资料（Cenergyl4 W illiams, Sec 4, T23N , R55E; Balcron4424 Vaira, Sec. 24, T24N, R54E）。Peters （1986总结了采用裂解方法评价烂源岩的指导原则。图7 Balcron 44-24井（Sec. 24 T24N-R54E ,蒙大拿州里奇兰县）的测井曲线，从中可以看出巴肯组 3个Upper shaleMiddle doloMoneLower siftstone地层段。图8 Elm Coulee油田巴肯组的等厚度图上页岩段和烧源岩巴肯上页岩段呈黑灰色到黑色，坚硬，以硅质为主，

30、含黄铁矿，为块状到页岩。黄铁矿 在整个页岩段都有分布。页岩的矿物组成包括黑色干酪根、少量粘土、粉沙级石英以及一些 方解石和白云石。页岩富含干酪根(，而且有机质在整个页岩段分布均匀。油田区域内上页岩 段的厚度为1. 83. 1 m(图10)。在曰m Coulee油田的西部，上页岩段的厚度在西北方向上 略微偏厚，在2. 4 m以上，而在个别地方可达 3. 1 m以上。从Cenergy 14 W川iams岩心(Sec. 4, T23N, R55E)上采集了多个样品，进行了 TOC 分析，其中一个样品进行了裂解分析(表2)。这些岩样的T0C介于7. 23至IJ10. 6之间，从巴肯组上段和中段间的界面

31、向上，Toc值呈增大的趋势。在3 065 m深处所采集岩样的分析结 果表明，上页岩段的氢指数为 472 o对在3 065 m深处采集的williams上页岩段的岩样进行 了矿物学和粘土含量分析。这个页岩样品的矿物组成包括52 %石英、9 %长石、13%白云石、 9 %黄铁矿和17 %粘土。粘土的组成为3 %绿泥石和97 %伊利石。我们采用Schmoker和 Hester(1983)方法计算出上页岩段Toc最大值为9. 6。从 Balcron 4424 Vaira岩心(Sec. 24, T24N , R54E)j:采集了两个岩样，进行了裂解和分析，求取了 TOC（表2）。其Toc值介于7. 49

32、（3 051 m深处）和13. 9（3 050. 5 m深处）之 问。从巴肯组上段和中段间的界面向上，TOC值呈增大趋势。干酪根呈黄棕色，包括 98 %的 无定形物质和2 %的木植质。采用Schmoker和Hester（1983）方法计算的上页岩段的TOC最大 值为9. 3。炉6宗下.&SOU.0 三!P呈M舌左-V4 -UV.E 声 U MiommtHAMJXftJ a3图1l修改后的威利斯顿盆地巴肯组的Van Krevelen图巴肯组中段与上页岩段呈突变接触，这个界面可能代表着海进侵蚀面（图7、9）。在这个界面上可见滞留沉积，组成包括细粒沙级沉积物、牙形石碎片和黄铁矿。在 曰m Coule

33、e油田 的巴肯组中段识别出了两种岩相（图13）,自下而上分别为生物扰动白云岩相和砂质白云岩相。 这两种岩相在测井曲线上很容易识别和对比（图9）,砂质白云岩相的自然伽马值很低；而生物扰动白云岩相表现出向上变粗的测井特征。Upper BakkenshaleMiddle Bakkendolostonei-l I UE-1DinQifl11 hjei| j必jMvlithologyDrtaMoneMuiHU* 居SiibtcwSEDIMENTARY STRUCTURES 冒 区 回 krmnitofi由lanwiaennBiobjFtHrtdTRACE FOSSILS向byto：即Ptiflo/rfM

34、 ZoaphycfisFOSSILSLower Bakkensiltstone图13 Vaira 44-24井的岩心描述显示巴肯组中段存在两种岩相（生物扰动白云岩和砂质白云岩 ）生物扰动白云岩相的生物扰动程度中等到强烈。在这种岩相中观察不到原生沉积构造， 但可见Phycosiphon Zoophycos和Pianolites遗迹化石（Pramudito, 2008）。生物扰动现象丰富 和原生沉积构造缺乏，说明沉积环境为低能富氧的浅海陆架环境，沉积速率比较低。遗迹化 石种类单，说明水体深度有限或者水体含盐度比较低。巴肯组中段的孔隙度和渗透率分别为57 %和0. 02O. 04 mdo绘制了 Ba

35、lcron 4424Vaira井的深度一孔隙度和渗透率图（图14）。孔隙度为38% , 渗透率介于0. 010. 19 md之间，平均为0. 05 md。总体上，储层物性向上变好。岩相对 孔隙度和渗透率具有很强的控制作用。砂质白云岩相和生物扰动白云岩相上段是水平井的首 要钻探目标。储层物性的改善与地球物理测井曲线的总体形状一致（图7、9）。伽马测井曲线呈漏斗状，伽马值向上变小，说明粘土和有机质的含量向上减少（向上岩性变纯净或岩相转变为滩相的测井特征）。对Vaira井岩心进行了 25次测量，得出平均颗粒密度为 2. 75 g/cm3。 V由Vaira井岩心分析得出的含水饱和度介于 10%到50

36、%之间，平均为25% 。取心段的含 油饱和度为10%到71% ,平均为51 %。此外，还有一定的含气饱和度。图 7中Vaira井的 数字测井曲线显示了计算出的含水饱和度曲线。这条曲线上的数据表明，巴肯组中段中高阻 地层的含水饱和度不到20%。Permeability (md)i蓼US口t Permeability-PorosityPorosity (%)图14 Vaira 44-24井中巴肯组中段的孔隙度和渗透率剖面巴肯组中段的产层埋深为2 5933 203 m,净产层厚度图显示了储集岩相的分布。曰mCoulee油田明显呈北西南东向展布，油田西北部的宽度为19.3km,而东南部的宽度为8.1

37、km。在储层厚度最大的区域，初产量和累积产量都是最高的。对于巴肯组中段，不一致性出 现在向陆方向。在油田的东北部一东部，虽然一些低阻储层的孔隙度达到了截止值，但它们 并没有被纳入净产层，其原因是它们的储层物性比较差和/或含水饱和度比较高这就是这个 油田向东南方向变窄的原因。Elm Coulee油田巴肯组中段具有超压，压力梯度为 0. 02 kPa/m。这个压力梯度是根据 Balcron 4424 Varia井(Sec. 24, T24N , R54E)压力恢复中途测试资料得出的。在发现 曰mCoulee油田之前的大多数测试中，井史卡上所报告的最终关井压力都要低得多，这说明 在解释和应用中途测试

38、资料时要小心。井底温度平均为115c左右。气油比为50万立方英尺/桶(14 150立方米/桶)，在油田 西部上倾方向上气油比增加到 7080万立方英尺/桶(19 81022 640立方米/桶)。该油田的 驱动机理是溶解气驱。Elm Coulee图15巴肯组中段净产层的等厚度图水平井的井距为640或1280英亩（259或518公顷）。一般来讲，每个钻井单元上部署两 口水平井。在 曰mCoulee油田，水平井的方位从南北向到东西向不等，而且水平井的类型也 比较多。很多石油公司都优先采用南北向，但东西向的水平井也有效果。部署单水平井段的 水平井，采用北西一南东向的钻井方位。一次采油的采收率估计为10

39、 %左右。每平方英里（secti 的石油地质储量估计为500万桶（79万立方米）。2009年，巴肯水平井的钻井和完井成本为500 600万美元（Berman, 2008）。影响总建井成本的因素很多。对于巴肯组中段的石油开采，压 裂处理是关键，2009年单井压裂成本为100200万美元。经营者认为，在建井成本不超过 450万美元且单井控制储量在25万桶以上的条件下，如果西德克萨斯中质油的价格保持在 50 美元/桶，巴肯油气系统就具有经济开采价值 （Fox, 2009）。下粉砂岩段在Elm Coulee地区，巴肯组下段典型的黑色页岩并没有出现。ElmCoulee油田巴肯组下段由富含有机质的棕灰色泥

40、质粉砂岩到泥岩构成。在横剖面AA和BB （图9）上可见这种相变，而且大致上与1. 2 m等厚线一致（图16）。这种岩相含有丰富的有机质和黄铁矿。矿物类型有 白云石、石英和黄铁矿（薄片岩相分析结果）。在油田区域内巴肯组下段的厚度为 0. 61.8 m （图 1 6）。.1rr11111r图16巴肯组下段粉砂岩和页岩的等厚图巴肯组下段的孔隙度因压实作用比较强且泥质含量比较高而偏低，平均为 4. 5 ,渗透 率为0. 01 md。水平裂缝大都出现在富含粘土和有机质的层段。这些水平裂缝和Carlisle等（1992）以及Pitman等（2001）描述的裂缝相似。巴肯组下段与斯里福克斯组呈突变接触，而且

41、 在所观察的岩心中存在滞留沉积。这个界面为海侵剥蚀面。沉积模式巴肯组的沉积环境分别是有氧、低氧和缺氧的陆架环境。缺氧条件是由层状水文流态造成的，其存在的证据包括缺乏底栖动物、缺乏掘穴以及高 T0C 含量 （Meissner， 1978； Price 等，1984； Webster, 1984； Price和 I. eFever, 1994； Pitman 等，2001）。解释认为，Elm Coulee油田巴肯组中段的沉积模式为海相碳酸盐浅滩复合沉积。碳酸盐沉积物 （经成岩蚀变作用转变为白云石） 可能具有外源的性质，也可能是内源的。外源沉积物可能来自油田南部剥蚀的区域（较老地层的剥蚀产物，例如斯

42、里福克斯组） 。巴肯组中段丰富的硅质碎屑物质来自威利斯顿盆地以北的区域（Webster， 1984）。在盆地的北部，巴肯组中段的含砂量总体上增多。粉沙和极细粒砂可能通过悬浮流或者风成沉积作用向盆地方向搬运。圈闭Elm Coulee油田的圈闭具有地层圈闭的性质。储层为白云石化的碳酸盐浅滩复合体，成岩作用在改善储层物性方面发挥了重要作用。 滩相复合体向西北、 东北和西南方向尖灭（图 8、9、15）,而向东南沿下倾方向变窄。油柱高度为610 m。顶封闭层为巴肯组上页岩段和上覆的致密罗奇波尔组。底封闭层为致密的巴肯组下页岩段和粉砂岩以及致密的斯里福克斯组段。可容纳空间碳酸盐浅滩复合体的位置受可容纳空间

43、控制，这些可容纳空间是普雷里蒸发盐溶解或基底断块运动的结果。Prairie由盐体和页岩构成，在Elm Coulee油田区域巴肯组之下259. 2 305 m 处。 图 17 显示了盐体的分布范围和 Prairie 的等厚图。 目前的盐体分布界线是盐体的溶蚀边界，而不是原始的沉积边界（I. eFever和LeFever, 2005）。图的东北角是盐局部溶蚀区的 一个实例，等厚线的数值不到 45. 7 m。这些区域与巴肯组厚度比较大的区域具有一致性（图8、10、l2、16和17）。Elm Coulee地区位于Prairie盐体边界的南侧（图17）。如果在巴肯组沉 积期间Elm Coulee地区发生过盐体溶解，就会形成新的的可容纳空间，从而沉积了非常厚的 巴肯组中段（图18）。止匕外，淡水与含盐度更高的盆地水混合，可能导致 Elm Coulee油田巴肯 组中段的白云化作用。勘探和开发思路在威利斯顿盆地巴肯组中段的开发中，基质渗透率和裂缝的发育都发挥着重要的作用。在 Elm Coulee 的油田局部尤其供给，白云石化作用有关的基质渗透率是一个重