鄂尔多斯盆地东缘上古生界致密储层含气系统压力演化

鄂尔多斯盆地东缘上古生界多层系致密气发育，准确认识气藏压力演化过程对深化致密气成藏认识和实现气井高产稳产具有指导意义。综合应用钻测井资料和岩心流体包裹体测试，结合盆地埋藏史和热演化史模拟，揭示了鄂尔多斯盆地东缘上古生界含气系统压力演化。结果显示，研究区自下而上发育欠压、略微欠压和常压系统。均一温度和盐度总体上连续分布，反映了油气连续充注过程。太原组、山西组和下石盒子组均一温度和盐度正相关，反映近源生烃后快速充注；上石盒子组和石千峰组均一温度和盐度负相关，受流体远距离运移充注和紫金山构造热事件作用下的气藏再平衡影响。研究区在白垩纪中期大量生烃，形成了异常高压，储层压力在34.89～38.26 MPa。后期地层抬升造成储层压力降低，其中地层降温贡献了50.31%～57.85%；天然气膨胀引起的气体运移贡献了28.25%～41.95%，且以上部地层降低为主；孔隙反弹贡献了0.37%～0.79%。相关成果系统揭示了上古生界致密气藏压力系统演化及现今气藏压力成因，对于认识鄂尔多斯盆地和类似盆地致密气富集成藏规律具有借鉴意义。     

鄂尔多斯盆地神木—榆林地区上石盒子组石千峰组天然气成藏机理

在对现今流体压力分析的基础上,采用泥岩压实研究、砂岩流体包裹体实测和盆地数值模拟技术等多种方法恢复古流体动力分布及其演化规律,探讨了鄂尔多斯盆地神木-榆林地区上石盒子组-石千峰组天然气的成藏条件、成藏期次和成藏类型.流体动力学分析表明,该地区地质历史上曾存在明显的超压现象,现今的常压或负压是后期形成的,压力的增、减历史构成了两个过剩压力旋回.在上石盒子组和石千峰组形成天然气聚集的地区,垂向上水动力的封隔能力比较薄弱,天然气靠自身浮力和下高上低的水动力差异,可实现向浅部地层的运移并聚集成藏.在上述流体动力背景下,天然气的成藏具有明显的阶段性:侏罗纪为缓慢成藏阶段,白垩纪为快速成藏阶段,第三纪-第四纪为缓慢调整阶段.所形成的天然气藏包括常规储层条件下的岩性和构造气藏、致密砂岩气藏等类型.上石盒子组-石千峰组天然气聚集的主要原因可能与天然气的"烟囱式"运移有关.     

鄂尔多斯盆地东南部延长探区上古生界天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地东南部的天然气勘探进展缓慢,缘于对其上古生界天然气成藏方面的相关研究较少。为此,利用大量钻井、地球化学薄片鉴定、压汞试验、流体包裹体测试等资料,研究了该区上古生界天然气的成藏地质条件和成藏期次。结果表明:①与盆地北部一样,东南部延长探区具有"广覆式生烃、大面积成藏"的特点,其主力生烃层系为下二叠统山西组2段、中石炭统本溪组暗色泥岩和煤系地层;②储层砂体发育,多层系砂体垂向叠置、横向连片,加上构造不发育,具备形成大面积复合岩性圈闭的重要条件;③上石盒子组—石千峰组发育的巨厚泥岩具有物性和压力双重封闭性能;④流体充注时期发生在晚三叠世、中晚侏罗世和早白垩世。依据生储盖的空间配置关系,将该区上古生界气藏划分为源内成藏、近源成藏和远源成藏3种组合类型,并在分析圈闭类型、输导体系、运聚特征等的基础上,建立起了上古生界天然气的成藏模式。结论认为:该区上古生界具有良好的天然气成藏地质条件和勘探潜力,是鄂尔多斯盆地下一步天然气储量增长的新领域。     

鄂尔多斯盆地东缘紫金山侵入构造对上古生界致密砂岩气藏形成和分布的影响

紫金山岩体位于鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带中段,其隆升对于上古生界致密砂岩气的成藏期次、气藏分布、成藏模式产生重要影响,相较于整个鄂尔多斯盆地差异明显。研究表明:紫金山构造带气藏为层状的岩性气藏,连通性差;太原组至石千峰组多层含气,上石盒子组、石千峰组等浅层气藏发育,相较于盆地中部含气层段整体上移;浅层天然气以垂向运移为主,断层和高角度裂缝是主要的运移通道。研究区天然气具有2期成藏过程,其中第二期成藏过程受到紫金山岩体构造隆升的影响,早白垩世至始新世紫金山岩体缓慢抬升,导致紫金山邻区上古生界断层及裂缝异常发育,断裂致使下石盒子组、山西组、太原组部分原生气藏遭到破坏,天然气沿裂缝继续向上部运移,在上石盒子组、石千峰组形成浅层次生气藏,这种远源成藏模式成为研究区上古生界致密气勘探的重点气藏类型。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气成因及来源

天然气成因及来源研究对天然气勘探开发具有重要作用,可以为天然气的运移成藏提供理论依据。通过对鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气组分、碳同位素、轻烃及烃源岩等特征进行综合分析研究,探讨该区上古生界天然气成因及来源。结果表明:临兴地区上古生界天然气组分含量以甲烷为主,重烃和非烃含量较低,主要属于干气;天然气δ^13C1值、δ^13C2值和δ^13C3值分别介于-45.6‰^-32.9‰、-28.9‰^-22.3‰和-26.2‰^-19.1‰之间,总体表现出正碳序列变化趋势,并且δ^13C1值均小于-30‰,具有典型的有机成因气特征。轻烃组成特征上具有一定的相似性,C7系列表现出甲基环己烷优势;C5-7系列主要表现出异构烷烃优势。该区上古生界天然气主要属于成熟煤成气,含有少量煤成气与油型气的混合气;石盒子组天然气藏主要是由山西组烃源岩生烃增压扩散运移至近源或远源储层内充注成藏;太原组天然气藏主要来自于太原组自身的烃源岩,在源岩内自生自储成藏。     

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鄂尔多斯盆地东部神木地区上石盒子组、石千峰组频繁的含气显示逐渐引起勘探家的重视。从区域成藏地质条件分析入手，运用流体势、包裹体分析、同位素分析、超压异常计算及构造分析等研究方法，研究了盆地东部地区浅层天然气的沉积、储层等基本成藏地质条件，并建立了上石盒子组、石千峰组砂岩气藏的两阶段成藏模式：早白垩世末形成的山西组、下石盒子组早期高压气藏阶段；晚白垩世末形成石千峰组浅层气藏阶段，并在综合评价的基础上得出神木地区神5井—榆22井区是浅层天然气运聚的有利地区，具有较好的勘探前景，为该地区天然气勘探部署提供了依据。     

渤海湾盆地黄骅坳陷乌马营潜山内幕原生油气藏形成特征

钻于渤海湾盆地黄骅坳陷乌马营潜山构造带之上的营古1井在二叠系下石盒子组砂岩获非含H2S高产油气流,油气来源于上古生界煤系烃源岩,属于潜山内幕原生油气藏,展现出古生界潜山内幕原生油气良好的勘探前景。通过原生油气藏的烃源条件、潜山内幕储盖组合与油气成藏时间研究,论述了乌马营潜山内幕原生油气藏的形成与聚集特征。乌马营潜山内幕原生油气藏具有煤系烃源岩二次规模生气、潜山内幕多储盖组合叠置发育、晚期油气充注为主3大优势成藏条件,形成了古生界潜山内幕源上砂岩和源下碳酸盐岩复式油气聚集。伴随中、新生代多期构造活动,乌马营潜山内幕原生油气藏的形成具有"早期油气混注局部成藏,中期高点迁移调整成藏,晚期天然气规模充注复式成藏"的特征。图7参30     

川中地区须家河组天然气成藏机制研究

以天然气形成时期研究、天然气地球化学特征分析及运移地质条件分析为基础，对川中地区上三叠统须家河组天然气成藏机制进行了系统研究。研究认为川中地区须家河组气藏为2期气相充注，在燕山末期-喜山期构造抬升过程中，储层水溶气脱溶可能性小、残余气相的卸压膨胀具有一定贡献；虽然须家河组砂岩厚度大、分布广，但储层强烈的非均质性以及较平缓的区域地层，限制了油气进行长距离运移；天然气及凝析油等地球化学特征表现为近距离运聚成藏特点。从而为川中地区须家河组构造-岩性气藏的勘探提供了新的依据。     

根据流体包裹体确定神木地区上古生界气藏成藏期

分析了鄂尔多斯盆地神木地区神3等7口井的流体包裹体，结合构造发育史、沉积埋藏史、热史和生烃史等，探讨了该区上古生界上石盒子组、石千峰组气藏形成过程中天然气的运移相态、运移通道以及成藏时间。研究结果表明，神木地区上石盒子组、石千峰组天然气共发生三次运移，其中晚侏罗世末期—早白垩世早期发生的第二次天然气运移和早白垩世末期一晚白垩世早期发生的第三次天然气运移对该区成藏起关键作用，运移相态以混合相为主。     

临兴地区致密气“多层系准连续”成藏模式与大气田勘探实践

2013年底,在位于鄂尔多斯盆地东部晋西挠褶带的临兴地区石炭—二叠系探获了一口高产气井,此后又陆续发现了一批高产气井。为了给该区上古生界天然气资源评价提供支撑,基于地质背景调查、构造演化解剖、钻井地质分析以及大量的岩心取样及实验分析等手段,对该区致密砂岩气的成藏条件、富集规律、成藏模式等开展了研究和勘探开发实践,并于2020年底探明了临兴千亿立方米大气田。研究结果表明:(1)该区上古生界烃源岩主要为海陆过渡环境沉积的含煤层系,具有有机质丰度高、厚度及分布面积较大的特点;(2)储集体以多期摆动、往返迁移的水上或水下分流河道沉积为主,砂体纵向叠置、平面复合连片,次生溶孔发育,泥质岩盖层纵横向广泛分布;(3)上古生界储层在中侏罗世时期发生普遍的致密化,上石炭统本溪组及下二叠统太原组大量的煤系烃源岩在晚侏罗世开始规模排烃,在源内储层聚集富集以后,在逐次扩散到近源的中二叠统下石盒子组致密砂岩中,其顶部受石盒子组中部区域性大盖层遮挡,进而形成源内及近源成藏体系;(4)紫金山于早白垩世侵入上古生界地层中,形成大量贯通的断裂体系,石盒子组中部区域性盖层遭受明显破坏,源内与近源天然气沿断裂向中二叠统上石盒子组、上二叠统石千峰组运移,形成远源成藏体系;(5)生储盖组合有效搭配,共同为临兴大气田的形成奠定了基础。结论认为,临兴气田具有充足的气源条件,优质砂岩与泥岩互层的"三明治"岩性组合,良好的断层、裂缝输导体系,三者共同作用形成了"多层系准连续"的致密气成藏模式;该成果为中海油实现陆上油气储量与产量突破提供了现实的途径。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密气成藏特征及物理模拟

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密砂岩气藏资源勘探潜力巨大,但是成藏规律及运移方式较为模糊。基于构造、沉积相和砂体展布特征,临兴地区上古生界源-储组合关系可分为源内、近源和远源3种类型。利用岩石热解、热成熟度测定、岩心描述、薄片鉴定、扫描电镜观察,物性分析以及地震和测井等资料,对烃源岩、储层、充注动力及断裂的发育进行分析。结果表明：临兴地区发育煤、炭质泥岩和暗色泥岩3套烃源岩,干酪根类型为Ⅲ和Ⅱ₂型,有机质丰度较高,普遍进入成熟-高成熟阶段,生气潜力较大;储层岩石类型以成熟度中等的长石岩屑砂岩为主,非均质性强,孔喉类型多样,包括原生粒间孔、溶解粒间孔、溶解粒内孔、晶间孔和微裂缝。物性以低孔-低渗为主,平均孔隙度为6.81%,平均渗透率为0.610×10^-3 μm²,属于典型致密储层;地层超压普遍发育,气体膨胀力是源内、近源组合成藏的关键动力;断裂十分发育,既可为天然气垂向充注至远源组合提供运移通道,又能改善储层品质,提高天然气横向运移能力。在此基础上,对建立起的成藏模式进行物理模拟实验,发现储层非均质性及断裂的发育是影响气水关系的主要因素,源内组合处于成藏优势区,可作为后期勘探开发的重点。     

四川盆地致密砂岩天然气成藏特征及规模富集机制

四川盆地川中地区须家河组致密砂岩气藏含水饱和度普遍较高。基于天然气地球化学分析测试数据和核磁共振高压充注模拟实验,研究了天然气运聚特征及气藏高含水机制。结果表明：①须家河组烃源岩—储层大面积交替叠置发育奠定了油气近距离聚集的基础,随烃源岩成熟度增高,天然气湿度系数变小、δ¹³C₁值增高,为近源成藏;②须家河组气藏含气饱和度主体分布在50%~65%之间,储集空间的主要孔隙半径为0.1~10 μm,相对大孔径占比越大,含气饱和度越高;③随充注压力增大,天然气在致密砂岩中由大孔径向小孔径空间“渐进式”聚集,并呈现出快速增加、缓慢增加和基本稳定的“三段式”充注特点,小压力驱动与相对大孔隙储集的耦合是川中地区须家河组天然气可以形成大中型气藏但含水饱和度高的主要原因。研究成果将为致密砂岩领域的拓展勘探提供理论技术支撑。     

鄂尔多斯盆地西部奥陶系克里摩里组天然气成藏特征

基于鄂尔多斯盆地西部奥陶系克里摩里组地质条件,研究克里摩里组缝洞型储层条件、烃源岩条件和气藏特征,分析天然气运聚条件,建立不同地区的天然气成藏模式。研究表明,克里摩里组主要为角砾质灰岩,储集空间为裂缝和孔洞的缝洞系统,测井响应上具有高自然伽马、高声波时差和低电阻率的特点,连井剖面显示良好的连通性,其成因主要受到岩性和斜坡地貌控制;奥陶系乌拉力克组-拉什仲组泥灰岩和石炭系-二叠系煤系地层均为有效烃源岩,气源对比结果为克里摩里组天然气主要来自于煤系烃源岩。克里摩里组气藏主要为溶蚀缝洞型气藏,局部发育白云岩透镜体气藏,属于干气藏,具有顺层发育,呈现出似层状分布特点;结合天然气甲烷碳同位素和组分的分布特点,克里摩里组天然气成藏模式包括顺层输导“倒灌”型、直接“倒灌”型和断裂输导垂直“倒灌”型3种类型,分别处于拉什仲-乌拉力克组沉积区、克里摩里组暴露区和断层分布地区。     

库车坳陷古流体动力与天然气成藏特征分析

根据库车坳陷超压的成因分析结果,将其分为沉积型超压和构造挤压型超压。利用实测压力、包裹体形成压力和最大埋深时期的古压力等直接证据作为约束条件,根据所建立的流体压力演化数学模型,恢复出不同地质时期的沉积型超压;基于构造压实作用机理,评价了喜马拉雅期构造型超压的形成幅度。将二者加以叠合,获得了目的层的压力演化历史,并恢复出气势的演化历史,分析了流体动力对天然气运移、成藏的影响。研究认为,目的层在库车组沉积前处于沉积型超压阶段,而库车期以来则属沉积型超压的萎缩和构造挤压型超压的发育阶段;侏罗系烃源岩与下白垩统储层之间过剩压力的大小对比关系,形成了天然气的持续充注、早期充注晚期停滞、早期充注早期停滞等3种运移类型;不同时期的气势梯度分布表明,库车组沉积以后的侧向运移、成藏作用最为活跃;第四纪以来的构造运动促成天然气的运移、聚集强度增大,是造成天然气晚期成藏的主要原因。     

鄂尔多斯盆地延安地区下古生界天然气成藏过程和机理

延安地区下古生界碳酸盐岩主体位于古岩溶斜坡,勘探证实含气性良好,但天然气的成藏过程和机理研究相对薄弱。主要采用盆地数值模拟技术,恢复出关键地质时期的古流体动力特征,分析天然气运移方向,总结上、下古生界输导体系的配置关系,根据马家沟组微观流体活动记录,如包裹体的均一温度、盐度反映的成岩环境和活动期次,及与上古生界储层的对比,探讨了下古生界天然气的成藏过程和机理。研究认为,下古生界天然气主要来自上古生界。三叠纪末,山西组发生第一期油气充注,因规模较小且向下运移动力不足,未能在马家沟组充注。中、晚侏罗世,山西组发生第二期油气充注,在向下运移动力的驱动下,沿着砂体-裂缝输导体向下运移到风化壳,由古沟槽处和岩溶高地铝土岩缺失部位进入马家沟组,在储集性能较好的古地貌构造高点以及沟槽附近聚集成藏。早白垩世,上古生界烃源岩进入生、排烃高峰期,山西组发生第三期油气充注,是天然气向下运移的主要时期,除在第二期油气充注的区域外,在东部酸性流体活动形成的次生孔隙中也可聚集成藏。晚白垩世,烃源岩生气能力降低,天然气进入运聚调整阶段。总体上,延安地区西部、中部,因长期接受上古生界天然气的运移而发生充注,并在马家沟组内发生侧向运移,容易形成较大规模聚集。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界压力特征及其成因机制

查明鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界压力特征及其成因可为煤系气运聚和成藏研究奠定基础。根据实测压力资料并结合修正公式,得出临兴地区上古生界石盒子组压力特征。根据声波时差预测剥蚀量的方法,应用Easy%RO模拟软件、实测镜质组反射率得出本溪组8+9号煤层的埋藏史和热史;结合包裹体测温数据和钻测井资料,得出石盒子组古埋深。在此基础上,分别计算出地温降低、欠压实作用、气体逸散及孔隙反弹引起的上古生界石盒子组压力的下降值。结果表明：研究区石盒子组正常压力类型占23%,低压类型占73%,超压仅占4%;早白垩世末期地层压力达到最大;地层剥蚀导致地温下降引起的压力下降为7.9~17.3MPa,占整个压力降幅的40%~55%;欠压实作用引起的压力下降为1.81~2.24MPa,占压力降幅的7%~11%;气体逸散引起的压力下降为7.61~11.99MPa,占压力降幅的34%~42%;孔隙反弹引起的压力下降为1.68~1.95MPa,占压力降幅的6.40%~6.68%。砂岩气量与压力系数之间呈正相关关系。该研究成果为该区石盒子组压力系统研究奠定了基础。     

莺歌海盆地乐东10区新近系黄流组储层天然气充注与超压演化史

莺歌海盆地乐东10区新近系黄流组储层异常高压极其发育,压力系数最高可达2.3,超压的发育和演化与天然气成藏关系密切。基于流体包裹体岩相学观察,通过流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析恢复黄流组储层气包裹体捕获压力,研究储层天然气充注和压力演化的关系。莺歌海盆地乐东10区黄流组储层发育纯CO₂气包裹体、富CH₄气包裹体、CO₂-CH₄混合气包裹体,对应两期CO₂和两期烃类气体充注。两期CO₂充注时间分别在2.0 Ma和1.0 Ma,包裹体中碳同位素显示两期CO₂为无机成因。两期烃类气体充注时间均晚于两期CO₂充注时间,分别是在1.8 Ma和0.4 Ma。黄流组储层超压经历了先增后降的过程。在2.0～1.0 Ma,两期CO₂和一期天然气的充注使黄流组储层压力逐渐升高,第二期CO₂充注到黄流组储层中之后,最大压力系数达到2.43。第二期烃类气体充注对应的黄流组储层剩余压力和压力系数都低于第二期CO₂充注时期,可能指示了在第二期CO₂充注之后,存在天然气泄漏的现象,使储层压力在1.0～0.4 Ma降低。莺歌海盆地乐东10区黄流组储层天然气充注与压力演化的关系对认识天然气成藏规律具有重要意义。     

致密砂岩气充注机制及成藏富集规律

致密砂岩气资源量潜力巨大,已成为全球非常规天然气勘探的重点领域。根据成藏期储层物性控制成藏机理,可将致密砂岩气藏划分为先成藏后致密型、先致密后成藏型和复合型3种类型。致密深盆气藏具有近源运聚、持续充注、非达西渗流的特征,成藏动力主要是超压压差和源储压差,含气性受充注压力、储层物性、非均质性和渗透率级变系数的共同控制,特殊的"动力圈闭"成藏机制决定了其成藏过程的多阶段性及复杂的气水分布关系。致密砂岩气大规模富集成藏需要具备大面积高丰度的烃源岩、与源岩紧密接触的大面积非均质致密储层、区域性盖层及平缓的构造背景4个条件。     

断陷盆地天然气运聚成藏史研究——以东濮凹陷文23气田为例

天然气运聚成藏史包括天然气的来源、运移通道、充注过程、充注期次及成藏各要素的配置关系。以渤海湾盆地东濮凹陷文23气田为例,在油气地质综合研究基础上,借助天然气分析测试资料,对该气田沙四段气藏天然气生成、运移、聚集、保存等动态成藏过程进行了研究。结果表明,文23地区天然气主要来源于前梨园洼陷石炭-二叠系煤系源岩。在沙一段沉积期至东营组沉积末期,洼陷带生成的煤成气沿文东断层向上运移进入沙四段砂体,并沿着砂体高孔隙高渗透带向西北方向运聚,在沙四段储集层的有利部位聚集成藏,为一期连续充注成藏。其古气水界面比现今气藏的气水界面约低10m,表明文23沙四段气藏中的天然气在东营运动晚期存在一定程度的散失。