由构造抬升引起的水溶气脱溶成藏问题

阐述了控制天然气在地层水中溶解度的地质因素 ,介绍了水溶气脱溶量的计算方法和天然气在地层水中溶解度的计算公式。通过对存在构造拍升造成水溶气脱溶转化成游离气现象的3个典型气藏实例(西西伯利亚盆地乌连戈伊气田、四川盆地威远气田和塔里木盆地克拉2气田)分析,讨论了游离气气藏中甲烷含量高的组分特征及其主要原因,总结了此类气藏成藏模式,提出了构造抬升造成水溶气脱溶成藏的4个主要控制因素。     

气田水对甲烷氢同位素分馏作用

水对甲烷碳同位素有明显的分馏作用,但对甲烷氢同位素是否也有分馏作用目前还未见报道。采用自然脱气和真空水浴加热脱气的方法对四川盆地安岳大气田龙王庙组气藏中的气田水进行分步脱气,开展水溶气与游离气中甲烷氢同位素对比研究。发现气田水中脱出的甲烷氢同位素值比游离气的明显偏高。分步脱气研究表明,先后脱出的甲烷氢同位素有依次增高的趋势,说明气田水对甲烷氢同位素组成有明显的分馏作用。由此推断,在气藏形成过程中如果经历了大幅度的构造抬升,就会有较多的天然气从水中释放出来混入到游离气中,会使气藏中的甲烷氢同位素值增高。     

四川盆地安岳气田龙王庙组气藏天然气有水溶气贡献的迹象

通过有机地球化学手段对四川盆地安岳大气田龙王庙组天然气和储层沥青进行了系统研究,发现天然气甲烷碳同位素较储层沥青明显偏重。这用目前大家普遍认为的油裂解气的观点难以解释,因根据歧化反应碳同位素分馏原理,油裂解生成的甲烷和沥青,甲烷碳同位素会明显轻于沥青。另外,甲烷碳同位素值与H₂S含量也没有明显的相关性,用TSR作用也很难解释气藏中甲烷碳同位素偏重的现象。从气田水中释放出的水溶气甲烷碳同位素较气藏游离天然气的甲烷碳同位素偏重或者重,推断可能是由于地层水水溶相天然气的脱溶,造成龙王庙组气藏中的天然气甲烷碳同位素较储层沥青碳同位素偏重。同时,经激光拉曼测试分析发现大部分烃类包裹体具有液相甲烷特征峰,进一步证实水溶相天然气的存在。通过对气源、地层水、温压环境、构造演化、盖层等地质条件进行分析,提出龙王庙组气藏具有良好的水溶气形成、保存以及晚期随构造抬升水溶气脱气成藏的条件。对比龙王庙组埋深最大时与现今气藏条件下甲烷在地层水中的溶解度,估算出龙王庙组1m³的地层水可释放出6m³的天然气。     

水溶气的类型特征及成藏的主控因素探讨

水溶气是一种重要的天然气资源。根据其赋存状态可以分为游离相和水溶相2种气藏类型。与常规天然气相比,水溶气的组分具有甲烷含量高、干燥系数大的特点,水溶气中含有一定量的CO2和N2等非烃气体。水溶气的同位素特征表现在与早期的气源相比,地层水中的水溶气甲烷碳同位素相对较轻,且脱溶形成的游离气的同位素又比水溶相天然气的轻。水溶气溶解度主要受温度、压力、水矿化度的控制。充足的气源和丰富的地层水资源是水溶气富集的基础,异常地层压力与构造抬升是水溶气脱溶成藏的重要条件。川中须家河组地层具有生气强度大、地层压力高、含水饱和度大以及晚期构造抬升强度大的特点,其水溶气资源非常丰富。     

一种计算气藏中水溶释放气贡献量的方法

水溶释放气是气藏形成的重要组成部分，在研究影响天然气在地层水中溶解能力各种因素的基础上，分析了造成水溶相天然气释放的地质条件。通过物理模拟实验，获得了温度、压力变化时，单位体积饱和天然气的地层水析出游离气量的回归方程。并以松辽盆地阿拉新气田为例计算水溶气释放量对气藏形成的贡献量。     

塔里木盆地和田河气田水溶气成藏过程

塔里木盆地和田河气田的天然气具备水溶气成藏地球化学特征和理想的水溶气成藏条件。喜马拉雅运动晚期和田河气田圈闭形成，巴楚断隆以南的西南坳陷寒武系高一过成熟烃源岩生成的天然气在深部高温、高压条件下大量溶解于水中。随着断裂的开启，在异常压力驱使下，水溶气沿断裂从深部寒武系运移至气田东部的奥陶系和石炭系圈闭中，由于压力和温度降低，水溶气释放形成游离气气顶，气水界面下部的水体继续自气田东部高压区向西部低压区沿不整合面长距离运移，运移过程中压力不断降低。导致水溶气不断释放，变成游离相天然气，在运移路径上成藏，形成条带状、串珠状分布的和田河气田。由此造成气田西部井区天然气偏干、甲烷碳同位素组成偏重、CO2含量明显偏高，一系列的水溶气运移参数自东部井区向西部明显增大。图6参27     

和田河气田水溶气成藏特点对克拉2气田的启示

塔里木盆地克拉2气田天然气成藏倍受关注,存在许多疑惑有待于解决。本文根据和田河气田水溶气成藏地质条件和成藏特点,认为克拉2气田具有更优越的水溶气成藏条件,拜城凹陷中生界煤系烃源岩生成的天然气在深部高温、高压状态下大量溶解于水,以水溶气的形式保留在深部地层中,而新构造运动产生了断层相关褶皱,深部的水溶气便沿断裂往上运移至第三系和白垩系圈闭中并随温度和压力降低脱气成藏,从而使天然气具备水溶气的某些特征。指出克拉2气田气-水界面以下的高压水体中未释放出的天然气储量也相当可观,随着气田开发,压力降低,水体中天然气会不断释放,这对该气田天然气可采储量和开采年限的重新估算都有重要的意义。     

四川盆地水溶气碳同位素组成特征及地质意义

在四川盆地川中、蜀南、川西北矿区天然气开发井产层三叠系须家河组、雷口坡组、嘉陵江组和二叠系茅口组取气层气钢瓶样品和气田水样品各22个,对比研究气层气与水溶气碳同位素组成的差异及其地质意义。气层气样品组分和碳同位素组成呈正常的有机成因气特征,而气田水脱溶气比气层气碳同位素组成明显偏重,说明气田水对天然气碳同位素组成有明显的分馏作用。在天然气成藏过程中,如果有较多的天然气从地层水中释放出来混入到气层气中,可能使气藏中天然气碳同位素组成偏重。水溶气碳同位素组成特征为天然气的成因及成藏机理研究提供了新的思路,地层水脱溶气的混入可能是塔里木盆地库车坳陷、四川盆地九龙山地区和威远气田、松辽盆地火山岩气藏天然气碳同位素异常的原因。     

水溶气脱溶成藏——四川盆地须家河组天然气大面积成藏的重要机理之一

近年来四川盆地上三叠统须家河组发现了大量岩性气藏及构造-岩性复合气藏,且普遍含水。通过开展流体性质与特征研究,发现了水溶气脱溶成藏的天然气组分变化依据与碳同位素特征变化依据：远离气源区的水溶气脱溶气藏甲烷含量高、干燥系数较大、异构烷烃与正构烷烃比值大、甲烷与乙烷碳同位素较重。水溶气脱溶成藏主要存在地层抬升减压降温脱溶成藏与水溶气顺层侧向运移减压脱溶成藏两种模式,川中地区具有水溶气脱溶成藏所需的有利条件,即丰富的水溶气资源、地层强烈抬升、流体减压降温及地层水矿化度局部浓缩等。水溶气的脱溶成藏是大川中地区大面积岩性气藏发育及天然气规模聚集的重要成藏机理之一,也是合川—安岳地区须一段烃源岩发育很差而须二段却能形成大规模天然气聚集的重要原因。图6参36     

水溶气对海上有水气藏开发指标的影响

对于海上有水气藏,通常地层水中的水溶气含量不可忽视,尤其是高温高压气藏。通过研究降压开发过程中水溶气释放对气田开发指标的影响,结合气田地质油气藏特征、边底水分布、水体大小等情况,建立机理模型,根据数模软件计算,系统分析水溶气对海上有水气藏产量、采收率、水侵量、水气比、压降、天然气组分等开发指标的影响,并通过Y1气田实例分析对结论进行验证。研究结果表明:①考虑水溶气时地层水压缩系数变大,水侵量增加,水气比变大,从而采收率略有降低,并且天然气组分中的CO2含量逐渐上升;②对于水驱气藏水体倍数越小,采气速度越高,CO2上升量越大;③水溶气对水驱气田开发指标的影响不可忽略,尤其是对气藏水侵的影响。④该研究成果对于类似气藏的开发具有一定的参考作用。     

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克拉2气田是世界上比较罕见的大型、超高压、巨厚砂岩气田。它是保证西气东输的气区,克拉203井又是目前克拉2气田中最具代表性的重点井。因此,从这口井试井资料的分析,可以了解到许多指导克拉2气田开发的重要信息。本文介绍利用分点录取的压力,研究了井筒中气水分离的相变过程。在仔细分析克拉203井试井资料的基础上,结合物探、测井、地质及工艺过程资料,对影响克拉2气田今后开发的诸多焦点问题一一给出了答案;排除井筒干扰后的无阻流量,地层的有效渗透率,钻井完井对地层的损害及措施改造的必要性,储层的延伸情况及对今后气田开采的影响。经过上述分析后认为,克拉2气田具有担负西气东输上游重点产气区的能力。     

克拉2大气田成因讨论

介绍了塔里木盆地克拉2大气田的宏观地质背景和天然气的地球化学特征。认为气田中的天然气和地层水来源于地幔。指出克拉2大气田恰好位于构造-地球化学巨边界上,而库车坳陷深部地壳的低速高导层有利于无机油气的费托合成,库车坳陷的3条深大断裂则为流体的向上运移提供了通道。在对克拉2大气田成因的不同认识中,明确强调了它的无机成因。     

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本文通过对川西坳陷气源岩的划分,提出孝泉构造天然气藏以上三叠统须4段底部为界,划分出以须2气藏为主的下部成藏系统和以中侏罗统、上侏罗统为主的上部成藏系统,且认为除上侏罗统及以上气藏外,主要为近源气藏.天然气运移到储层,只要储层稍有倾斜,天然气就会靠重力分异向上运移,若有一定的封盖条件就会增压;岩石致密化不仅缩小了储层的孔隙体积,而且增大运移阻力,因而形成异常高压,当储层压力大于地层破裂压力时,则形成微裂缝.微裂缝的形成期也是溶蚀孔的形成时期.笔者认为须2气藏、中侏罗统气藏在形成过程中主要受基底隆起和同生隆起的控制,燕山末期岩石的致密化使其定型或基本定型.须2气藏是生储盖组合优良的近源气藏,虽储层孔隙度较小,但因微裂缝和溶蚀孔发育仍具有形成大型气田的基本条件.新场气田X851井获得稳产高产(151×104m3/d)天然气,就是这一认识的佐证.     

异常压力与油气藏的同生关系——以库车坳陷为例

以库车坳陷克拉2气田为例，研究挤压背景异常压力与油气成藏的关系。大规模抬升早期阶段是天然气注入的主要时期，同时也是气藏压力急剧增加的时期。克拉2气藏的成藏模式总体为深大断裂沟通储集层和烃源岩层，在深部超压的驱动下油气运移至储集层成藏。储集层在成藏早期不是强超压，并且不完全封闭，可以存在流体排出过程。随着天然气替换构造圈闭中的地层水和成岩作用逐渐进行，储集层封闭性加强，气藏压力不断升高，最后形成超压气藏，气藏强超压形成于距今2Ma以来。异常高压与气藏的形成均是构造作用和保存条件演化的结果，二者本身不具备因果关系。气源断层与盖层完整的匹配是控制天然气成藏的关键因素。图4参16     

克拉2气田的储层应力敏感性

克拉2气田是一个异常高压气田，在其开发过程中，储层岩石所承受的有效上覆压力变化大，容易产生变形，引起孔隙度和渗透率变小，这对气田开发产生较大的影响。利用克拉2气田实际岩心，实验分析了其应力敏感性特征，研究预测了气田开发过程中储层物性的变化规律及其影响因素。结果表明：克拉2气田储层孔隙度和渗透率与有效上覆压力均呈幂函数关系，孔隙度变化规律较一致，比孔隙度变化区间小；渗透率的变化较为复杂，岩石初始渗透率越低，随有效压力增大其下降速率越快，相同有效压力下下降的幅度越大。克拉2气田衰竭开采至废弃压力，储层综合物性变化不大，孔隙度绝对值降低0.5%~1.5%，综合渗透率降低18.2%。这些变化对气藏产能的影响不大。     

异常高压气藏岩石变形特征及其对开发的影响――以克拉2气田为例

克拉 2气田是至今为止在中国陆上找到的最大整装干气气藏 ,也是“西气东输”的主力产气场 ,因此 ,开发好克拉 2气田意义重大而深远。由于该气田地层压力高 (74.3 6 MPa) ,压力系数高达2以上 ,属于异常高压气藏 ,故在衰竭式开采过程中 ,随着气藏的压力下降 ,该气藏的岩石骨架要承受比常规气藏大得多的净上覆压力 ,结果会使岩石发生显著的弹塑性形变和岩石渗透率、孔隙度和岩石压缩系数等物性参数减小 ,从而影响气藏的开发效果 1。据此 ,研究气藏开发过程中岩石形变对产能的影响是一个非常重要的课题。依据岩石覆压实验研究了克拉 2气田异常高压气藏岩石变形特征及其对开发的影响     

克拉2异常高压气藏开采压力变化对储层物性的影响

为了研究克拉2气藏是否可以采用衰竭式开采，以及储层岩石变形是否会对产能产生影响，开展了气藏开采压力变化对物性参数影响的实验模拟研究，研究表明，克拉2异常高压气藏开采过程中渗透率，孔隙度，孔隙压缩系数等物性参数都随开采压力而变化，但是在开采压力变化范围内，孔隙度，渗透率变化不大，渗透度变化具有轻微的不可逆性，对于克拉2气藏，储层岩石变形对产能影响不大，可以采用衰竭式开采，以充分发挥异常高压气藏弹性能量大的优势，提高开发经济效益，而孔隙压缩系数随有效压力的变化较为敏感，建议在进行气藏进行动态时把储层孔隙压缩系数考虑为压力的函数，这样有利于提高气藏生产动态预测的准确性。