油气二次运移过程差异物理模拟实验

采用饱和水、玻璃珠充填的直玻璃管为模型,通过底部注入、顶部采出的方式分别进行油气二次运移物理模拟实验,模拟石油和天然气的二次运移过程。结果表明,原油的二次运移分为活塞式和优势式2个运移阶段;天然气的二次运移是一种断续式运移,也主要包括活塞式和优势式2种基本运移方式。结合油、气、水物理化学性质分析,探讨了油气二次运移过程的差异,认为石油和天然气自身属性的差异导致其二次运移过程不同。原油二次运移过程中不仅会驱替岩石孔隙中的自由水,而且会置换岩石表面的吸附水,可以与孔隙岩石形成稳定的作用关系,因此原油二次运移过程的阶段性比较明显;天然气与地层水密度差异较大,导致二次运移的动力——浮力较强,而且天然气不能改变孔隙岩石的润湿性,因此运移比较活跃,形成与原油二次运移明显不同的断续式运移。     

鄂尔多斯盆地西缘推覆带上古生界天然气成藏地球化学特征

鄂尔多斯盆地西缘推覆带上古生界天然气为非烃类组分含量相对较低、烃类烃组分含量相对较高的煤成气。根据上古生界太原组有机质Ro值平面、纵向上的分布，结合构造演化特征，认为天然气的生成、成藏应晚于推覆构造发生的时间——晚侏罗纪，且烃类以垂向运移为主。根据天然气地化特征纵向变化，认为天然气成藏具有同期次性或运移的均衡性特征，烃源岩较强的排烃能力造成天然气甲烷碳同位素偏重。     

鄂尔多斯盆地上古生界准连续型气藏天然气运移机制

基于鄂尔多斯盆地上古生界主要产气层段天然气地球化学特征和运移基本地质条件的分析,对上古生界准连续型致密砂岩大气田的天然气运移特征进行了研究。研究表明,鄂尔多斯盆地上古生界准连续型致密砂岩大气田天然气组分和碳同位素组成在平面上的变化主要受烃源岩热成熟度控制,纵向上受到烃源岩热成熟度和天然气运移分馏作用的共同影响。结合运移动力和输导条件进一步分析认为,上古生界致密砂岩大气田主要为初次运移直接成藏和短距离二次运移近源成藏。运移的动力主要为异常高压和气体分子浓度差产生的扩散作用力,浮力作用弱或无。运移方式主要为异常高压驱动下的幕式涌流和扩散作用引起的扩散流。其中,位于生烃体系内的太原组、山2段主要为异常高压驱动下的幕式涌流运移;生烃体系外的山1段、盒8段及以上层段扩散作用引起的扩散流运移对于天然气的成藏具有重要贡献,苏里格气田天然气组分和碳同位素纵向上的规律变化就是其直接反映。     

鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界天然气成藏机理分析

以鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界气藏的天然气组分特征、气藏产层现今压力特征和区域性裂缝特征研究为基础,对气藏的成藏过程进行了分析。据二次运移特征把成藏分为两个阶段:一是天然气首先主要富集于盒1段及其以下层段中,形成高温高压的太原组、山西组和盒1段等早期气藏;二是区域抬升剥蚀后,下伏天然气沿后期产生的大量高角度裂缝再运移进入浅部的盒2~3段中形成压力系数高和轻烃含量高的晚期气藏。具有物性封闭和超压封闭双重作用的上石盒子组泥质岩区域盖层和天然气运聚动平衡,使大量天然气得以保存至今。     

川中-川南过渡带须家河组天然气成藏条件与主控因素分析

通过对须家河组构造演化、成藏过程、圈闭与烃源岩的时空配置关系等成藏地质条件的综合分析认为,控制川中-川南过渡带须家河组天然气成藏的主要因素包括：充足的烃源岩是油气成藏的物质基础;中三叠统侵蚀面是油气横向运移的主要通道;印支末期古构造带的发育是油气富集的关键,其中后2个因素通过沟通油气源、有利沉积相带和形成圈闭等作用控制着油气的成藏。     

构造演化对莺歌海盆地天然气成藏差异性的控制作用

尽管两个重要的天然气勘探区"东方区"和"乐东区"均位于莺歌海盆地莺歌海凹陷中央底辟带,但二者天然气的成藏机制却存在一定差异。为此,分析了构造演化对烃源岩发育和底辟活动的控制作用以及对两区天然气成藏差异性的影响:①中新世以来的构造演化导致沉降、沉积中心由东方区向乐东区迁移,这是控制该区中新统烃源岩发育和底辟活动的主要因素,对天然气的生成、成藏和分布产生重要影响;②东方区烃源岩生气时间较早、持续时间较长,而乐东区烃源岩的生气时间则相对较晚、生气更集中,更有利于天然气聚集成藏;③晚中新世以来的底辟活动对天然气的运移、成藏和分布起决定性作用;④东方区底辟构造较少、活动能量较弱,而乐东区底辟构造更发育且活动更为复杂;⑤二者天然气的成藏机制也有共同之处,即均处于高温高压带,天然气成藏均受控于底辟活动。结论指出,该盆地底辟波及区能量相对较低,中深层天然气的成藏时间较早,保存条件较好,CO_2风险较低,是有利的优质天然气分布区域。     

冀中坳陷北部天然气类型、成藏模式及成藏条件研究

从天然气的地球化学特征入手,结合天然气藏的地质环境,划分出生物成因气、生物改造气、生物—热催化过渡带气、热解气、煤成气和煤层气等6种成因类型的天然气。以此为线索,深入剖析了各类天然气的形成条件及形成机制,总结了持续沉降高演化气、二次生气、浅层运移、生物—热催化作用和浅层(后期式)生物作用等5种成藏模式,发现了煤成气和以第三系为源岩的天然气两种成藏序列,对天然气勘探具有重要的指导意义。     

东营凹陷油气资源相态类型分布规律

根据生烃模拟实验,结合相图特征,研究了东营凹陷烃源岩生排油气相态类型演化特点。结果表明:沙四段烃源岩在不同演化阶段,生、排油气相态类型不同,其相态类型包括稠油、常规油、挥发性油、凝析气和湿气—干气相态;沙三段烃源岩则全部处于生排常规油相阶段。对二次运移过程中油气相态类型的变化及主要影响因素分析表明:二次运移过程中,油气相态类型变化主要包括油溶天然气出溶和原油稠化。油溶天然气出溶主要受地层温度、压力和油气流体组成控制,生物降解可加速油溶天然气出溶;原油稠化的主要地质作用为生物降解作用和水洗作用。在此基础上,结合对已发现油气藏相态类型的统计,确定了东营凹陷不同相态类型油气资源的垂向分布范围。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移聚集特征

鄂尔多斯盆地上古生界主要发育煤系气源岩和海相碳酸盐岩气源岩,在晚三叠世进入生气门限,早中侏罗世进入排气门限,晚侏罗世─早白垩世末达到生排气高峰期。上古生界最大埋深时古异常超压对天然气的运移富集起着重要作用,是微裂缝排气的主要动力。由于排气较晚,天然气的初次运移主要为扩散排气和微裂缝排气。二次运移期间,在上古生界石盒子组出现较大面积的异常高压,形成了阻止天然气向上穿层运移扩散的压力封闭;而部分地区上古生界内部的异常高压为上古天然气向下穿层运移进入奥陶系提供了动力。分析区域构造演化和古流体势分布对天然气运移的综合控制作用后认为,地史期紧邻生气中心、处于构造高部位上的相对低势区及低压区为天然气聚集成藏的最有利地区,这一认识已被勘探实践所证实。     

新构造运动对天然气晚期成藏的控制作用

天然气藏的形成是一个散失与聚集的动态平衡过程 ,因此晚期成藏更有利于天然气的保存。对我国中部、西部天然气成藏特征分析表明 ,新构造运动对天然气的晚期成藏起着非常重要的控制作用 ,主要表现在 4方面 :1晚期成盆有利于气源岩晚期供气 ,晚期快速沉降作用有利于气源岩的晚期快速熟化 ;2新构造运动为天然气晚期成藏提供了新的动力 ;3晚期圈闭的形成控制着天然气的晚期成藏 ;4晚期断裂的形成为浅层气晚期成藏提供了运移通道     

The solution and exsolution characteristics of natural gas components in water at high temperature and pressure and their geological meaning

The processes of solution in, and exsolution from, formation water influence the component content of natural gas by contrasting the relative contents of components before the natural gas dissolves in water and those after exsolving from water under different conditions of high temperatures and pressures. Compared with the composition of original natural gas, the relative content of methane and nitrogen increased after the natural gas dissolved in water. The increase of nitrogen content exceeds that of methane, but the content of ethane, propane, pentane etc reduced. At the same temperature and with pressure increasing the content of methane increased and that of heavier hydrocarbons reduced. At the same pressure the content of methane increased quickly from 90°C to 120°C, and the content of heavier hydrocarbons reduced. But at even higher temperatures, the increase of methane slowed down and the content of heavier hydrocarbons increased slightly. At the same temperature and different pressures, heavier hydrocarbons reduced much more with increasing carbon atom number, while with temperature increasing the content difference of heavier hydrocarbons reduced. Therefore, the influence of the solution and exsolution should be considered in the study of the migration and accumulation mechanism of natural gas.     

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通过对松辽盆地北部天然气的烃类和非烃类组成、甲烷碳同位素、分子量、重烃气浓度、甲烷系数、重烃系数等资料的分析，研究了盆地北部不同地区天然气化学组成特征和物理性质。同时根据天然气地化特征，对盆地北部天然气的成因类型进行了划分，并探讨了生物甲烷气、成熟—高成熟油型气、高成熟煤型气和过成熟煤型气的化学组成及分布规律。研究结果表明：生物甲烷气埋深浅、碳同位素轻、气组分甲烷含量高、氮气含量高；油型气主要分布于盆地中部含油组合（萨、葡、高油层），甲烷碳同位素重于生物气，轻于煤型气，烃气成分变化较大，受各种因素的影响，表现出不同的干湿性；高成熟和过成熟煤型气主要分布于深部含油气组合（扶余油层以下），碳同位素重，气组分甲烷含量高，天然气分子量低     

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川西地区白马庙气田侏罗系的天然气，以往大都认为是来自上三叠统煤系地层，但对具体来源于上三叠统哪一个层位却存在较大的分歧。有的认为是须二段气藏破坏后形成的次生气藏，有的则认为是来自须五段地层。根据天然气组成、碳同位素、凝析油（天然气浓缩烃）轻烃和储集层沥青的生物标志化合物分布特征的综合研究，表明白马庙气田侏罗系气藏的天然气主要是上三叠统煤系地层中不同烃源层生成天然气的混合产物，其中以须二段气藏气为主。天然气组成甲烷含量高，干燥系数大，碳同位素组成重，储层抽提物的甾烷成熟度参数都表明侏罗系的天然气成熟度较高，是高成熟阶段的产物，具晚期运移和聚集成藏的特征。从区域地质背景上看，大兴⑤断层对天然气的向上运移聚集起到了重要的作用。     

塔里木盆地塔中天然气的地球化学特征及其成因

塔里木盆地塔中天然气的成因十分复杂,长期以来存在不同的认识。对塔中天然气组分和碳同位素的地球化学特征研究表明:塔中的天然气以烃类气体为主,塔中东、西部天然气的组分和碳同位素存在显著差异,塔中东部和I号构造带的天然气具有较高的干燥系数、较重的碳同位素比值和较高的氮含量。研究认为这些差异除了一定程度上受有机质类型和次生变化的影响外,主要取决于有机质热演化程度的差异。塔中东部下古生界有机质成熟度的定型时间较早,紧邻满加尔凹陷的寒武系烃源岩,因此主要聚集了高-过成熟的寒武系烃源岩生成的天然气;塔中西部主要发育中—上奥陶统有机质,且有机质成熟度的定型时间较晚,因此主要聚集了中等成熟的中—上奥陶统有机质生成的天然气。综合分析表明天然气主要生成于不同热演化阶段的干酪根,原油裂解生气在本区不显著。      

煤层气与常规天然气成藏机理的差异性

为弄清煤层气与常规天然气成藏的异同处,给煤层气的勘探开发提供科学参考,通过对煤层气与常规天然气的地球化学特征、储层特征、气体赋存形式、成藏过程及机理的对比分析,揭示了煤层气与常规天然气成藏的差异性：①煤层气以甲烷为主且成分简单,而常规天然气成分相对复杂;②煤层气主要以吸附态储集于煤岩微孔和过渡孔的表面,常规天然气以游离态存在于储层孔隙或裂缝中;③煤层气藏均经历了晚期抬升过程,后期保存条件好坏是能否成藏的关键,常规天然气成藏经历了生烃、运聚和保存与破坏演化过程,天然气形成的静态地质要素和天然气成藏过程的动态地质作用的最佳时空匹配是成藏的关键;④煤层气的聚集受水势、压力的控制,往往具有向斜富集的特征,而常规天然气聚集受气势的控制,往往具有背斜或高部位富集的特征。     

渤海湾盆地济阳坳陷浅层天然气成因及其来源

渤海湾盆地济阳坳陷古近系和新近系浅层天然气资源丰富,但对于其成因及来源却一直都存在着争议。为了给该坳陷浅层天然气的勘探提供技术支撑,根据天然气的组分、轻烃指纹以及碳同位素值等测试资料,分析了该区浅层天然气的地球化学特征,明确了浅层天然气的成因类型,进而探讨了浅层天然气的来源。研究结果表明:①济阳坳陷浅层天然气的组分以甲烷为主,干燥系数高(超过95%),属于典型的干气;②轻烃中的正构烷烃含量低、异构烷烃含量高,表现为具有生物降解特征的油型气;③甲烷碳同位素值偏轻(-55.7‰～-42.3‰),乙烷、丙烷碳同位素值出现倒转,同时CO_2碳同位素值偏重,具有典型原油降解气特征以及湿气组分改造的特征。结论认为:①该坳陷浅层天然气为生物成因和热成因改造而形成的混合次生气,是常规油藏生物降解的产物,由原油降解气和油溶释放气组成,并且原油降解气所占比例超过60%;②稠油区的浅层气应作为该坳陷天然气增储上产的重要勘探开发目标。     

川西平落坝气田原生与次生气藏烃类组成特征

对川西平落坝气田的原生气藏和次生气藏的地质和地球化学特征进行了对比。原生气藏是形成于生烃层系内的气藏和与烃源层系上部、下部相接触或接近的非生烃层系内的气藏。根据气藏与生烃层系的关系将次生气藏分为再分配型次生气藏、非再分配型次生气藏和混合型次生气藏。平落坝次生气藏的天然气重烃含量高、相对密度高 ,甲烷含量相对低 ,非烃气体很少。原生气藏和次气藏的异戊烷 /正戊烷比值接近或比后者略高。次生气藏的异丁烷 /正丁烷比值高于原生气藏。侏罗系次生气藏的碳同位素要比原生气藏天然气碳同位素轻。原生气藏比次生气藏中含有更多的较重的残留烃。     

天然气充注成藏与深部砂岩储集层的形成 ——以塔里木盆地库车坳陷为例

在塔里木盆地库车坳陷深层天然气成藏条件分析的基础上,阐明深部有效储集层的形成机制.研究表明,天然气充注成藏过程与深部砂岩有效储集层的形成具有密切关系:早期曾捕获到油气的储集层,后期深埋后储集层性能较好;若早期未能捕获到油气,深埋后储集层则比较致密.深埋压实作用对孔、缝的保存影响较大.在储集层深埋致密化之前发生的油气充注过程,抑制了岩石的机械压实和裂缝闭合,阻碍了致密化进程,使储集层的有效孔、缝得以保存.库车深层煤系气源充沛,高演化侏罗系烃源岩成气潜力依然较大,深部砂岩储集层发育次生孔隙和微裂隙,膏盐盖层分布广,厚度大,生储盖空间配置好;以断裂为主构成的输导体系发育,排烃效率高,运聚系数大,油气被高效捕获成藏;盐构造下的深部和超深部圈闭发育.因而,库车坳陷深层和超深层成藏条件好,勘探潜力巨大.     

鄂尔多斯盆地致密砂岩气及伴生氦气形成演化特征

鄂尔多斯盆地孕育了中国最大的超大型致密砂岩大气区及目前中国最大的特大型富/含氦气田——东胜气田,也是中国首例特大型致密砂岩富/含氦气田。运用流体包裹体地球化学方法,对比分析流体包裹体气体与现今气藏中天然气组分和同位素差异,揭示了古今天然气地球化学与成藏演化过程及氦气地球化学特征。结果表明,现今气田主要以烃类气体为主,甲烷含量多数为90%～95%;现今气田中天然气δ¹³C₁、δ¹³C₂、δ¹³C₃、δ¹³C₄值分别为-36.5‰～-28.7‰、-25.3‰～-22.1‰、-27.0‰～-21.8‰、-25.6‰～-20.7‰。气层流体包裹体中δ¹³C₁、δ¹³C₂、δ¹³C₃值分布区间分别为-42.6‰～-24.6‰、-32.7‰～-18.0‰、-27.6‰～-15.1‰。流体包裹体中...     

四川盆地威远气田水溶气脱气成藏地球化学证据

目前,对于四川盆地威远气田的形成过程和天然气来源在认识上还存在着较大分歧。为此,针对该气田天然气的甲烷碳同位素值异常偏重的现象,首先分析了气藏的地质特征和天然气的地球化学特征:气田主力气层是震旦系灯影组,天然气以甲烷为主,含微量乙烷和痕量丙烷;气藏含水饱和度较高,普遍含有保存很好的原生水。进一步根据天然气中H_2S含量与甲烷碳同位素值的关系,判断该区天然气甲烷碳同位素值偏重并非由硫酸盐热化学还原反应(TSR)造成。最后根据该区天然气的甲烷碳同位素值和邻区的对比结果,结合构造演化背景,判断认为,威远气田的天然气主要来自水溶气,并非过去认为的自邻区经侧向运移而来。结论认为:①由于水中释放出的甲烷碳同位素值较重,水溶气的脱气成藏造成了威远气田天然气甲烷碳同位素值偏重的现象;②伴随喜马拉雅期构造运动,威远地区大幅度抬升,形成构造圈闭,在高温、高压状态下溶解在水中的天然气发生减压脱溶,释放出的气体在圈闭中成藏,进而形成了威远气田;③经计算,威远气田圈闭下的水中释放出的天然气数量与该气田的探明储量相当,印证了该气田水溶气脱气成藏的观点。