莺—琼盆地高温高压领域天然气成藏与勘探大突破

经过多年勘探研究与实践,莺—琼盆地已经取得天然气勘探重要进展,但是深层地震资料品质差、地质条件错综复杂、高温高压条件下天然气成藏机理不清晰等不利因素制约了该盆地高温高压中深层领域天然气勘探的进一步突破。以莺—琼盆地高温高压环境下成盆、成藏机理等理论体系及其相关勘探技术方法体系为核心,结合实例精细解剖,综合研究了高温高压条件下天然气成藏机理、成藏主控因素及成藏模式。研究认为:莺—琼盆地高温高压领域天然气资源潜力巨大,为天然气勘探大突破提供了雄厚的物质基础;创新提出"走滑伸展盆地内构造转换带优势物源+不均衡沉降控制重力流展布"新认识;进一步完善了高温高压天然气成藏理论,构建了"走滑伸展控源控砂、超压裂隙输导、多期叠合"的高温高压成藏模式。研究成果为莺—琼盆地高温高压领域大中型油气田勘探突破方向选择以及其他高温高压盆地油气勘探提供了理论依据。近年来相继发现并成功评价X13-1、X13-2、L13-2及L25-1等大中型气田,开创了莺—琼盆地高温高压领域天然气勘探新局面。     

莺―琼盆地天然气勘探回顾与存在的主要问题及进一步勘探的建议

莺―琼盆地(莺歌海盆地和琼东南盆地简称)天然气勘探历程坎坷,迄今虽然建成了一定的天然气储量规模,但目前的勘探与研究难度越来越大;天然气勘探领域及方向不明,尚处在探索徘徊阶段。通过对该区天然气成藏地质条件的分析,认为首先应从形成气田的主要烃源岩研究入手,坚持“寻找煤成气”的战略勘探方向,以期获得天然气勘探的重大突破,发现新气田,扩大天然气储量规模。     

莺歌海-琼东南盆地天然气勘探新认识与新进展

南海莺歌海-琼东南盆地(莺-琼盆地)历经几十年勘探取得了良好的天然气发现,但气田主要集中在莺歌海盆地东方区和琼东南盆地深水区中央峡谷西区。从莺-琼盆地基础石油地质条件出发,通过分析莺歌海盆地乐东区构造事件与沉积、成藏之间的耦合关系及琼东南盆地深水区中央峡谷水道储层发育、油气运移成藏模式,提出了乐东区斜坡近洼带具有探明千亿立方米天然气的资源基础和中央峡谷水道东区是拓展勘探重要领域的新认识。在此新的地质认识指导下,新钻井获得重大发现,新增天然气地质储量约600×108m3,深水东区测试获得日产约百万立方米的高产,从而揭开了莺-琼盆地高温高压和深水天然气勘探的新篇章。     

莺歌海-琼东南盆地天然气勘探新认识与新进展

南海莺歌海-琼东南盆地(莺-琼盆地)历经几十年勘探取得了良好的天然气发现,但气田主要集中在莺歌海盆地东方区和琼东南盆地深水区中央峡谷西区。从莺-琼盆地基础石油地质条件出发,通过分析莺歌海盆地乐东区构造事件与沉积、成藏之间的耦合关系及琼东南盆地深水区中央峡谷水道储层发育、油气运移成藏模式,提出了乐东区斜坡近洼带具有探明千亿立方米天然气的资源基础和中央峡谷水道东区是拓展勘探重要领域的新认识。在此新的地质认识指导下,新钻井获得重大发现,新增天然气地质储量约600×108 m3,深水东区测试获得日产约百万立方米的高产,从而揭开了莺-琼盆地高温高压和深水天然气勘探的新篇章。     

准噶尔盆地东部石炭系天然气勘探潜力

准噶尔盆地火山岩油气藏表现为西油东气的聚集特点,盆地东部吉木萨尔凹陷石炭系火山岩油气藏是勘探的潜在领域。前期该区石炭系烃源岩发育特征及火山岩储集体平面展布形态不清,依据盆地东部克拉美丽气田、五彩湾气田、北三台—吉木萨尔凹陷油气显示井的岩心、薄片鉴定,结合录井、测井、物性分析化验及试油成果资料,系统评价吉木萨尔凹陷石炭系烃源岩生烃潜力,指出火山岩储集体平面展布规律,综合分析成藏条件,总结成藏模式,为该区天然气勘探提供地质依据。结果表明,研究区石炭系存在多套烃源岩,其中松喀尔苏组b段（C₁s^b）烃源岩发育南、北两大烃源槽,南部烃源槽发育区以吉木萨尔凹陷最为有利：烃源岩厚度大、有机质丰度高,已达高成熟阶段,具备形成大中型气田的资源基础;储集体以爆发相火山角砾岩和溢流相安山岩为主,发育孔隙、裂缝双重介质的储集空间;此外研究区石炭系构造变形弱,盖层厚度大,保存条件好,烃源岩生气后沿断裂向上疏导就近运移至圈闭中聚集成藏,天然气勘探潜力大。     

渤海湾油型湖盆大型天然气藏形成条件与勘探方向

渤海湾盆地是典型的油型盆地,天然气地质储量占比较小,气源岩主要为中—深湖相的Ⅱ2—Ⅱ1型干酪根,晚期构造活跃导致天然气保存条件较差,油型湖盆大型天然气田形成条件研究一直是业界难题。基于渤海湾盆地勘探实践成果,结合国内外大型气田类比剖析,从成藏动力、构造和沉积3个方面开展大型天然气藏形成条件研究,提出渤海湾盆地常规大型天然气藏形成的条件主要包括一个核心要素和两个关键要素。一个核心要素即古近系区域超压泥岩"被子"强封盖,两个关键要素包括烃源岩晚期快速熟化高强度生气和大规模储集体。在此基础上,建立了渤海湾盆地大型天然气成藏与富集贫化模式,进一步划分为区域超压泥岩发育富集型、局部超压泥岩发育贫化型、富砂沉积洼陷贫化型和晚期断裂强发育贫化型4种常规大型天然气富集贫化模式,指出环渤中凹陷、辽中凹陷北部、板桥凹陷等地区具备大型天然气富集的有利条件、值得勘探探索,对渤海湾盆地大型天然气藏勘探具有重要的借鉴意义。图8表2参52     

莺-琼盆地天然气成藏条件及地球化学特征

研究莺一琼盆地天然气成藏条件以及地球化学特征，认为该盆地天然气成藏条件良好：高温环境促进了有机质的热演化作用，缩短了烃源岩的成熟时间；储盖组合好，孔隙型的储集层利于天然气富集，具有超压的盖层提供了优异的封闭性能；圈闭多，类型丰富；构造活动提供了天然气运移的通道；烃源岩晚期排烃的特征保证了气田不会因为长时间的扩散而损失。天然气地球化学特征揭示：莺一琼盆地天然气中烷烃碳同位素普遍较重，以煤成气为主；莺歌海盆地由于具有流体幕式充注的特点，混有生物成因气。CO2成因比较复杂，莺歌海盆地既有壳源有机成因CO2，又有壳源无机成因和壳幔混合成因CO2；琼东南盆地CO2为无机成因，包括壳源无机成因CO2和幔源无机成因CO2。图7表1参31     

渤海湾盆地渤中凹陷太古界潜山气藏BZ19-6的气源条件与成藏模式

传统上认为渤海湾盆地是受湖相泥岩生油母质烃源岩控制的富油型盆地,新构造断裂发育等因素不利于天然气聚集和保存。在认识渤海海域渤中凹陷发育的构造成因、演化与沉积充填特征基础上,开展了烃源岩热演化及生气产率热模拟研究,重新认识了富油型盆地在快速生烃的背景下,初次裂解气发育阶段的油气藏在深埋过程中也具备形成大型天然气藏的生烃强度。区域性分布的巨厚古近系超压泥岩,不仅防止了天然气的散失,也为天然气运移充注提供了超压动力。流体包裹体研究显示渤中凹陷普遍经历了早期油藏、晚期气藏的成藏过程。BZ19-6潜山构造由于多源高强度生气、靠近烃源的快速强充注、厚层泥岩超压封盖,形成大型高丰度凝析气藏。BZ19-6凝析气田的成藏认识和成功发现,突破了富油型盆地难以寻找大气田的认识,拓展了天然气勘探领域,对深埋古老变质岩潜山和活动断裂带天然气勘探具有重要的理论价值。      

中国含油气盆地深层、超深层超压盖层成因及其与超大型气田的关系

进入21世纪以来,中国陆上与海域含油气盆地的深层、超深层持续发现超大型天然气田,并且已有大量的文献对该类气田形成的地质条件与发育规律进行了探讨,然而对于其形成与超压的关系则研究较少。为此,在分析深层、超深层超大型气田的气藏发育规律、封盖条件、超压特征等的基础上,研究了深层、超深层超压盖层的形成机制,探讨了深层、超深层超大型气田的发育规律及其与超压盖层的关系,进而指出了下一步深层、超深层天然气勘探的有利领域。研究结果表明:(1)深层、超深层超大型气田的形成与超压盖层的发育密不可分,超压盖层是深层、超深层超大型气田形成的必备条件,并且存在着盐膏层压力封闭、隆升残留压力封存、生烃增压压力封闭等3种超压形成机制;(2)深层、超深层超压盖层与超大型气田存在着4种不同压力环境下的储—盖组合模式,即:超高压盐膏层封盖与超高压超大型气田(Ⅰ型)、超高压封存箱内幕与超高压超大型气田(Ⅱ型)、超高压封存箱底部高压泥页岩封盖与常压超大型气田(Ⅲ型)、超压烃源岩封盖与常压超大型气田(Ⅳ型)。结论认为,塔里木盆地库车坳陷存在着Ⅰ型,准噶尔盆地存在着Ⅱ、Ⅲ型,四川盆地存在着Ⅰ～Ⅳ型,渤海湾盆地存在着Ⅳ型等不同类型的超大型气田。     

渤海海域深层太古界变质岩潜山大型凝析气田的发现及其地质意义

渤海湾盆地是我国东部典型的油型盆地,已发现天然气田储量规模较小。近几年渤海油田通过勘探研究思路转变和地质认识创新,在渤中凹陷西南部渤中19-6构造深层太古界变质岩潜山获得天然气勘探重大突破。通过重新认识凹陷生排烃能力,提出渤中凹陷巨大生气潜力是大型凝析气田形成的基础;完善深层优质盖层"被子"封闭模式,提出区域性稳定分布的高压异常泥岩控制大型天然气田的形成;明确变质岩储层成因机理,提出构造-风化作用主导下的裂缝型储层形成机制,运用地球物理多属性融合技术实现了优质裂缝型储层预测;提出渤中19-6构造区具有"优质烃源岩深埋生气、变质岩潜山多期构造运动控储、厚层超压泥岩‘被子’控制油气汇聚运移和保存"的天然气成藏模式。这些创新成果指导了渤中19-6构造大型凝析气田的发现,实现了渤海海域天然气勘探的领域性突破,所取得的理论认识突破和勘探实践经验对于推动渤海湾盆地深层天然气勘探具有重要指导意义。     

南海高温高压勘探钻井技术现状及展望

南海北部莺- 琼盆地高温高压区域具有巨大的天然气资源勘探潜力。但该区域具有温度高、压力高、压力台阶多、安全密度窗口窄等地质特性,对高温高压钻井工程设计和作业提出了巨大的挑战。经过三十余年的技术攻关和在该海域超过50 口高温高压井的作业实践,形成了适用于南海高温高压天然气勘探的钻井关键技术体系,包括多机制地层超压预测、抗高温钻井液、压稳防窜固井、窄压力窗口安全钻井、高温高压一体化钻井与提速等关键技术,克服了南海复杂高温高压环境下的勘探钻井技术难题,实现了南海高温高压勘探钻井作业的安全和高效。这一套较为成熟完善的海上高温高压探井安全高效钻井技术体系和管理模式,为石油工业海上高温高压钻探提供了借鉴。     

莺歌海盆地中深层天然气运聚成藏特征及勘探前景

莺歌海盆地泥底辟带异常高温高压的中深层目的层是该盆地新的油气勘探领域。根据新钻探的两口深探井(X井、Q井)地质地球物理综合解释及测井、录井资料，探讨该盆地中深层目的层天然气的运聚成藏条件，分析了中深层目的层在高温高压环境下的封盖体系，指出该区存在质量相对较好具高突破压力的泥岩封盖层；结合烃源岩有机地球化学分析的结果，认为莺歌海盆地中深层具有良好的烃源条件。盆地中深层具有广阔的油气勘探前景，预测了盆地中深层的有利勘探区带。图4表3参9     

莺歌海盆地中央坳陷带成藏体系的盖层评价及控藏作用

莺歌海盆地是我国南海重要的天然气探区。通过对莺歌海盆地中央坳陷带不同成藏体系典型气藏和含气构造的精细解剖,评价了盖层的有效性及控制因素,并分析了盖层对天然气成藏的控制作用。研究结果表明: ①莺歌海盆地中央坳陷带浅层和超浅层成藏体系中,盖层的封盖有效性受到盖层、底辟构造及底辟构造活动伴生断裂的共同控制;中深层成藏体系中普遍存在异常高流体压力,且断裂不太发育,盖层水力封闭是控制油气差异富集的关键因素。②浅层和超浅层成藏体系内,脆性盖层保持封盖有效性的临界断接厚度为86～98 m;中深层成藏体系内,盖层的封盖有效性可以通过水力破裂压力系数进行评价,当系数大于 1 时,意味着盖层已发生破裂或具有极强的水力破裂的风险。③整体上中央坳陷带超压诱发的水力破裂是中深层盖层封闭失效的根本原因,深层天然气通过水力破裂通道运移至浅层,最终经断裂调整至超浅层成藏,气源充足的条件下,超浅层及浅层气藏主要集中分布在底辟的顶部,而中深层气藏主要集中分布于底辟翼部及斜坡区。     

珠江口盆地文昌A凹陷低渗凝析气藏天然气成因及成藏模式

利用海上钻井分析测试、地震等资料,运用油气地球化学、成藏综合研究方法,重新研究了珠江口盆地西部文昌A凹陷上渐新统珠海组主要低渗凝析气藏天然气成因与成藏模式。研究认为,文昌A凹陷天然气组分以烃类气为主,为成熟的油型气,有别于邻区莺-琼盆地崖城13-1气田的煤型气。文昌A凹陷天然气源自下渐新统恩平组,且恩平组发育大范围的母质类型较好的浅湖相沉积,提升了该区油气资源潜力。5Ma以来天然气充注珠海组圈闭,目前珠海组储层因埋深大而变得致密。气源充足、源-储紧邻且压差大、油气运移通道畅通,是文昌A凹陷珠海组低渗气藏形成的主控因素与地质条件。      

东营凹陷深层古流体压力演化过程及其地质意义

渤海湾盆地东营凹陷深层气藏(包括凝析气藏)现今地层流体压力变化大,既有常压,也有超压,未能真实反映古流体压力的变化特征。为明确该区地层压力变化与油气成藏的关系,在分析现今地层压力的基础上,根据流体包裹体均一温度、气液比和流体组分测定等资料,采用VTFLINC古流体压力热动力学模拟软件来拟定古流体压力,结合古埋藏史埋深所对应的古静水压力,得到古流体压力系数和捕获年龄,构建了该区地层古流体压力的演化过程,并剖析了古流体压力演化的两种作用机制及其地质意义。结论认为:1该区深部地层的古流体压力经历超压—泄压—超压和超压—泄压—常压两种演化过程,非平衡压实作用和生烃增压作用是深层流体压力增大的主要原因;2早期欠压实作用保存了储层孔隙,有利于后期凝析气充注,形成流体压力系数高、油气产能高的凝析气藏,此类凝析气藏是该区天然气勘探的重点对象;3早期生烃作用与油气充注形成的古油藏经后期高温作用,重烃裂解形成凝析气藏和常规气藏,该类气藏亦具有重要的天然气勘探价值。     

塔里木盆地深层海相轻质油/凝析油的成因机制与控制因素

塔里木盆地是中国蕴含丰富海相凝析油的克拉通含油气盆地,目前已在塔北隆起、塔中隆起及其斜坡区的震旦系—三叠系发现6个大型海相凝析油气藏,这些油气藏呈现出轻质油、高含蜡凝析油气、干气—轻质油—挥发性油多种类型油气藏围绕烃源岩有序聚集的特点。基于烷烃损失量计算、凝析油中烃类分子成熟度参数和天然气同位素组成的分析,提出塔北隆起满深—顺北地区轻质油和塔中隆起西部地区凝析油气藏是烃源岩在高成熟度演化阶段的产物,明确轮古东—吉拉克—桑塔木地区和塔中东段凝析油气藏是气洗分馏作用的产物。多套烃源岩差异生烃形成多期油气充注是塔里木盆地海相凝析油气藏的物质基础;晚期天然气对早期油藏的改造,导致液态烃组分与天然气发生溶解-解溶作用;构造抬升或断裂活动导致的地层温度和压力条件改变,决定了油气藏的相态。叠合盆地的多期构造活动、多源灶的多阶段供烃以及盆地在晚期的持续深埋作用,共同控制了塔里木盆地海相轻质油和凝析油气藏的富集和分布。气洗分馏作用机制不仅可为叠合盆地拓展轻质油/凝析油勘探领域提供新思路,也有助于预测盆地深层斜坡区油气的物理性质、评价深层天然气的勘探潜力。     

烃源岩层中异常高压研究——以渤海湾盆地东营凹陷古近系为例

异常高压对油气成藏具有重要作用。渤海湾盆地东营凹陷古近系沙三、沙四段烃源岩普遍存在异常高压,泥岩的欠压实作用和生烃作用是异常高压产生的主要因素,异常高压的高值区与暗色泥岩厚度大的地区有较好的对应关系。现今异常高压主要分布在2700~3500 m的深度范围,随着深度的增加,异常高压范围增大。应用异常高压研究成藏作用时,要考虑异常高压的时代性。烃源岩中现今异常高压对油藏的保存具有积极的作用,是未来油源灶;古异常高压对排烃是有效的,油气的主要富集区位于大规模生烃后的古异常低压区。      

四川盆地震旦系灯影组天然气的差异聚集分布及其主控因素

为了揭示四川盆地震旦系灯影组油气藏之间的成生联系和古今气藏的转换机理,采用地质、地球物理与地球化学研究方法相互支撑,宏观、中观与微观研究结果相互印证的思路,利用多年来的钻探资料对该盆地灯影组天然气的差异聚集分布及其主控因素进行了研究。结果表明:①距今100 Ma以前灯影组古油藏的原油原位裂解形成早期超压古气藏,而在距今100~20 Ma期间,四川盆地持续隆升,特别是构造高点的迁移和威远构造的初步形成,使得早期超压古气藏调整形成晚期超压古气藏;②随着距今20 Ma以来隆升幅度的加大,威远构造上覆地层被快速剥蚀,盖层封盖能力大大降低,保存条件变差,致使灯影组天然气从威远构造顶部地表下三叠统嘉陵江组天窗开始泄漏和逸散,启动了四川盆地华蓥山以西地区灯影组天然气的差异聚集和逸散过程,位于资阳、金石和龙女寺—磨溪—安平店—高石梯等气藏构造圈闭溢出点以外的天然气沿灯影组顶部不整合面向威远构造运移聚集,并通过其顶部的嘉陵江组天窗向地表逸散,气藏压力系数由异常高压向正常压力过渡。四川盆地震旦系灯影组天然气的差异聚集分布模式与经典油气差异聚集理论既有相同点又有差异性,对该区天然气的勘探有着重要的启示和指导作用。     

准噶尔盆地西北缘不整合储层流体包裹体特征与油气成藏期次

准噶尔盆地西北缘存在着众多的地层油气藏,目前对于其油气成藏期次及成藏时间的认识尚存在争议。为此,采集了该区26口钻井的58块流体包裹体样品,利用流体包裹体显微测温技术,结合埋藏史及热演化史分析成果,研究了上述流体包裹体的显微特征和均一温度特征,确定了该区地层油气藏的油气成藏期次,进一步结合该区烃源岩生排烃史和构造发育史,恢复了地层油气藏的成藏过程。结论认为:①晚二叠世-早三叠世,二叠系佳木河组烃源岩生成的成熟油气进入石炭系火山岩储层和二叠系佳木河组、风城组、夏子街组等碎屑岩不整合储层中聚集成藏;②晓三叠世-早侏罗世,二叠系风城组烃源岩生成的成熟油气进入二叠系内部以及三叠系底部不整合砂砾岩储层中聚集,以形成中深部油藏为主;③晚侏罗世-早白垩世,二叠系佳木河组烃源岩生成的天然气和二叠系下乌尔禾组烃源岩生成的成熟油气进入三叠系底部、侏罗系底部、白垩系底部等碎屑岩不整合储层中聚集,以形成中浅部油/气藏和稠油油藏为主。     

四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系大型气藏特征与聚集模式

四川盆地震旦系—寒武系具有良好的油气成藏条件,但由于地层时代早、经历构造运动次数多,大型气田勘探难度增大。自1964年发现威远震旦系大型气田后,历经49年的艰苦探索,于2013年在磨溪地区寒武系龙王庙组发现了中国迄今为止单个规模最大的整装特大型气田——安岳气田,探明天然气地质储量4 404×108 m3,且高石梯—磨溪地区震旦系灯影组和寒武系龙王庙组气藏的三级储量之和超过万亿立方米。天然气组分、轻烃、储层沥青丰度等证据均表明这些天然气主要为原油裂解型干气,甲烷含量为82.65%~97.35%,乙烷含量为0.01%~0.29%;低氮(0.44%~6.13%)、低氦(0.01%~0.06%),中—低含硫化氢为主(0.62~61.11g/m3)。气藏压力由震旦系的常压(压力系数为1.07~1.13)逐渐增高至寒武系龙王庙组的高压(压力系数为1.53~1.70),气藏温度137.5~163.0℃;气藏圈闭类型包括构造型、构造-地层和构造-岩性复合型。桐湾期大型继承性稳定古隆起、大面积分布的古老烃源岩、大面积孔洞型优质储层、大型古油藏裂解及良好保存条件的有效配置造就了震旦系—寒武系天然气的规模富集。根据古油藏原油裂解之前的古构造格局、沥青丰度及现今气藏分布特点,将裂解气藏聚集类型划分为聚集型、半聚半散型和分散型3类。上述认识对四川盆地震旦系—寒武系天然气勘探领域的拓展具有重要指导意义。