碎屑岩盆地天然气成藏及分布序列

随着勘探程度的提高和非常规天然气研究的深入，多种聚集机理类型的天然气及其相互关系逐渐成为了研究焦点，即当煤、泥页岩等不同类型和成熟度的烃源岩与物性复杂变化的储层夹、互层存在时，煤层气、页岩气、根缘气、常规储层气等不同类型气藏将同时发育而形成基于气源岩的天然气机理及分布序列。通常情况下，常规储层气藏形成时的优先顺序晚于煤层气、页岩气、根缘气等非常规类型，处于天然气成藏与分布序列的顶端，加之非常规类型天然气聚集的成藏下限条件较之常规储层气藏要低。因此常规气藏的发现预示着非常规类型气藏的发育。由于盆地类型及其地质条件差异较大，不同类型天然气的分布及其资源量规模配比也表现出较大的不同。结合盆地勘探实践及理论研究认为，不同机理类型天然气之间存在相互关联和连续过渡，并由此建立了碎屑岩盆地不同类型天然气发育的地质模式。     

中国天然气勘探的两个重要领域

依据成藏过程和原理，天然气藏可被划分为常规圈闭气、根缘气、煤层气、页岩气、溶解气（含水溶气）以及天然气水合物等类型。除水溶气和天然气水合物以外，上述其他四种类型气藏均已在北美实现了工业化勘探开发。为此分析了中国相关盆地的地质特点以及油气成藏条件，结果认为：①上述前四种类型气藏也是中国天然气勘探所面对的基本对象，尤其是其中的根缘气和页岩气具有重要的现实意义，是中国天然气勘探值得重视的两个基本领域；②根据储层致密、源储接触以及砂岩底部含气等特点，可对根缘气发育进行早期判识，中国的根缘气分布可划分为三区四块，以致密砂岩底部含气作为识别标志，简化了识别方法并有可能发现更多的根缘气藏；③页岩气具有典型的无或短距离运移、自生自储、隐蔽成藏以及较强的抗构造破坏能力等特点，中国南方碳酸盐岩地区、西北地区及华北地区中、古生界等均是页岩气勘探的重要领域，其中尤以南方地区，四川、鄂尔多斯、吐哈等盆地最值得关注。     

非常规天然气成藏体系

有别于常规天然气,非常规天然气在成藏条件、富集机理、分布模式、预测方法及勘探应用技术等方面都具有明显的特殊性。从成藏系统的角度分析非常规天然气成藏过程和主控因素,对于非常规天然气评价和预测具有重要的意义。为此,基于成藏机理和分布模式,将非常规天然气成藏体系划分为页岩气、煤层气、致密碳酸盐岩气、致密砂岩气、水溶气及天然气水合物共6种主要类型;按照成藏体系"元素—功能—结构"的研究思路和"气源岩—输导体系—成藏分布"的组配关系,将非常规天然气成藏体系划分为6类"源—位结构"关系,分析了除天然气水合物以外的其余5种类型非常规天然气成藏体系的特点。研究结果表明:(1)页岩气、煤层气、致密碳酸盐岩气均属于源内型非常规天然气成藏体系,具有生供气能力强、无输导体系、缺乏二次运移、生储盖一体、原地成藏等结构特点;(2)致密砂岩气和水溶气属于源缘型非常规天然气成藏体系,具有生气类型多样、邻层近源聚集、储层内部运移、就近成藏富集等结构特点;(3)盆地演化、沉积环境和后期构造运动控制了非常规天然气成藏体系的类型。结论认为,我国南方古生界海相沉积有利于页岩气和致密碳酸盐岩气成藏体系的形成;南、北方上古生界海陆过渡相沉积则有利于煤层气、页岩气及致密砂岩气成藏体系的发育;中、东部中新生代深水陆相沉积有利于深层致密砂岩气和页岩气成藏体系,浅水陆相盆地则对煤层气、致密砂岩气及页岩气成藏体系的形成更为有利;水溶气则广泛见于新生代富有机质浅层区或邻近气源岩的高压储层中。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗探区上古生界天然气成藏机理

多类型天然气共生现象在越来越多的盆地中被发现,并已引起广大学者的注意。但是我国对于多类型天然气共生研究重视不够,更多地集中于单一类型天然气研究。以鄂北杭锦旗探区为例,展开多类型天然气研究。研究表明杭锦旗探区上古生界具备发育多类型天然气藏的地质条件,煤层气、根缘气(深盆气)、常规气共同发育。3种不同类型天然气在成藏机理上具有递变关系,从吸附机理过渡至活塞式、置换式运聚机理,在空间上依次形成了煤层气藏、根缘气藏(深盆气藏)及常规气藏,构成了杭锦旗探区上古生界天然气成藏机理序列。从实际勘探角度而言,仅根缘气藏(深盆气藏)和常规气藏具有工业勘探价值。     

东海西湖凹陷非常规天然气分布序列与勘探潜力

依据天然气成藏分布序列理论,分析了东海西湖凹陷非常规天然气的地质特点及富集条件,并以盆地为对象预测多类型天然气的分布。研究表明,西湖凹陷特殊的构造-沉积条件决定了其与理想模式下天然气分布序列存在差异,平湖组与花港组下段是多类型天然气富集的主要层系,垂向上符合下部煤层气或页岩气、中部致密砂岩气、上部发育常规(储层)天然气藏的分布序列,平面上则呈由沉降-沉积中心向凹陷边缘依次为页岩气—致密砂岩气—常规(储层)气—煤层气的递变分布序列。常规(储层)气和致密砂岩气是西湖凹陷现实的天然气勘探类型,而煤层气和页岩气也应加强研究,明确其资源潜力及勘探方向。     

页岩气形成条件及成藏影响因素研究

美国5大页岩气盆地的勘探开发实践已证明,页岩气是一个很有潜力的非常规油气勘探新领域,资源丰富。页岩气与深盆气、煤层气一样属于"持续式"聚集的非常规天然气。在页岩气系统中,富含有机质的页岩既是系统的烃源层又是储层,也可能是盖层,各产层地质、地球化学条件迥异。页岩气存在形式主要以吸附气与游离气为主,形成机制可划分为生物成因、热成因及二者混合成因。页岩气的地质储量丰富,影响其成藏的因素主要有总有机碳、有机质类型和成熟度、产层孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等,同时还要兼顾各参数之间的联系。四川盆地发育2套优质页岩(下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组),与美国5大页岩气盆地相比,具备形成裂缝性油气藏所需的优越的地质、地球化学条件,是一个天然气勘探开发值得高度重视的新领域。     

鄂尔多斯盆地石炭系-二叠系煤系非常规天然气勘探开发进展与攻关方向

随着非常规天然气甜点评价、水平井分段压裂及多层立体开发等技术的发展,非常规天然气勘探开发对象逐渐由单一型向复合型转变,海-陆过渡相复合型煤系非常规气共探合采有望成为中国页岩油气后的“新非常规革命”。石炭系-二叠系是鄂尔多斯盆地重要的烃源岩层系,非常规天然气资源潜力巨大,但尚处在勘探开发初级阶段。基于“十三五”勘探进展和攻关认识,总结出鄂尔多斯盆地石炭系-二叠系具有“两源、三高、三气”的非常规天然气地质特征。石炭系-二叠系发育多种岩性/岩性组合类型,其中富煤岩性组合和富有机质页岩岩性组合（“两源”）是勘探潜力比较大的主体类型,烃源岩有机显微组分以镜质组为主,储集空间以有机孔和微裂缝为主,具有高有机碳含量、高热演化程度和高含气量的“三高”特点;气体赋存状态深、浅层分异明显,浅层煤层以吸附气为主,深层煤层存在游离气,形成了煤层气、页岩气、致密砂岩气“三气”共存的多种组合类型。聚焦煤系储层致密、甜点识别难度大、应力大等挑战,初步形成了“长水平段、大排量、大液量、大砂量”钻完井工艺,有效支撑了深层煤系非常规天然气勘探突破。“十四五”期间将进一步加强煤系烃源岩及岩性组合综合研究,建立地质-工程甜点综合评价理论与技术,形成立体勘探开发与工程配套技术,助力鄂尔多斯盆地非常规天然气高质量发展。     

四川盆地页岩气成藏地质条件

与传统上的“泥页岩裂缝气”并不完全相同,页岩气是主体上以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及页岩地层中的天然气。四川盆地经历了克拉通和前陆盆地演化过程中复杂的构造变动,形成了与美国典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件,其中的古生界页岩不仅是盆地内常规气藏的烃源岩,而且还是页岩气成藏及勘探的主要对象,目前已发现了页岩气存在的大量证据。根据演化及勘探地质特点,四川盆地非常规天然气具有两分格局,东南部以页岩气为主而西北部以根缘气为主,古生界主体发育页岩气而中生界主体发育根缘气。川东和川南地区（包括川西南）古生界生气页岩发育厚度大、有机质含量高、埋藏深度小,下寒武统和下志留统具有良好的页岩气成藏及勘探地质条件;川中地区同时发育中、古生界烃源岩,上三叠统、下志留统和下寒武统可作为页岩气勘探的有利层位;川西中生界泥/页岩常与致密砂岩形成频繁互层并产生具有砂岩底部含气特点的根缘气,整体上存在着页岩气发育和勘探的远景条件,局部埋藏相对较浅的高碳泥/页岩是页岩气勘探的基本对象。     

世界页岩气勘探开发现状

非常规油气包括页岩气、煤层气、致密砂岩气、水溶性天然气、天然气水合物、稠油、油砂及油页岩等。而致密砂岩气、页岩气等非常规气藏储量巨大,分布广泛,发展前景广阔,已经成为现今世界各国勘探开发的重点。我国的非常规油气资源勘探尚处于起步阶段,但由于国家的高度重视,在国内已掀起了页岩气勘探开发的热潮,本文将介绍世界页岩气的勘探开发现状。     

鄂尔多斯盆地上古生界全油气系统成藏特征与天然气富集地质模式

通过对鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩、生储盖组合和天然气成藏特征的分析,从全油气系统的角度,讨论天然气成藏富集主控因素,建立该盆地上古生界全油气系统天然气富集模式。结果表明,烃源岩、断裂和致密储集层等要素及其相互耦合关系对天然气分布和富集具有控制作用,其中,烃源岩的分布和生烃能力控制源内滞留页岩气和致密气的富集程度和分布范围;烃源岩的生烃能力与致密储集层的物性耦合关系控制盆地中心近源致密气的分布和甜点发育;盆地边缘远源致密气主要受断裂展布的控制,并且使得源内、近源和远源天然气分布受断裂调整改造。鄂尔多斯盆地上古生界天然气具有源内的煤层气与页岩气、致密砂岩夹层气和近源致密天然气、远源断裂输导天然气4种富集模式,目前盆地勘探的重点是源内致密气、近源致密气,未来煤层和页岩气、远源天然气聚集将是重要的潜在勘探领域。     

生物成因非常规天然气研究进展及展望

生物成因气在全世界范围内具有广阔的勘探前景。国外生物成因气研究经历了摸索阶段、探讨阶段和理论形成阶段,形成一套较为可靠的识别方法,并在一些盆地勘探开发中获得了成功。中国具有大面积分布的非常规油气资源,其中煤层气和页岩气已得到了很好的研究,但对生物成因气还未开展实质性工作,其评价基础还略显薄弱。通过分析国外生物气研究方法,认为中国应尽快开展生物成因天然气的基础理论工作,特别是浅层源岩中生物气的成因、聚集、保存及成藏等方面的研究,以完善中国非常规油气资源评价。     

常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望——以中国致密油和致密气为例

油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越,是石油工业发展的必然趋势,二者在油气类型、地质特征及聚集机理等方面明显不同。常规油气研究的灵魂是成藏,目标是回答圈闭是否有油气;非常规油气研究的灵魂是储层,目标是回答储集有多少油气。非常规油气主要表现在连续分布、无自然工业产量。目前,常规油气面临非常规的问题,非常规需要发展成新的"常规"。伴随技术的进步,非常规可向常规转化。常规油气聚集包括构造油气藏、岩性-地层油气藏,油气以孤立的单体式或较大范围的集群式展布,圈闭界限明显,储集体发育毫米级—微米级孔喉系统,浮力成藏。非常规油气聚集包括致密砂岩油和气、致密碳酸盐岩油和气、页岩油和气等,一般源储共生,大面积连续或准连续分布于盆地斜坡或中心,圈闭界限不明显,页岩系统储集体广泛发育纳米级孔喉,浮力作用受限,油气以原位滞留或短距离运移为主。以中国重点盆地致密油和致密气为例,系统分析了其地质特征与勘探潜力。非常规油气储集空间主体为纳米级孔喉系统,局部发育微米—毫米级孔隙,其中页岩气储层孔径为5～200nm,致密灰岩油储层孔径为40～500nm,致密砂岩油储层孔径为50～900nm,致密砂岩气储层孔径为40～700nm。针对全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"的概念,指出"纳米油气"是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代将随之到来。     

“进(近)源找油”:油气地质理论创新与重点领域勘探思考

创新地质理论和勘探重点领域是石油地质学科发展与工业探索发现的永恒主题,"进（近）源找油"正成为石油地质研究和油气勘探的新方向。地质理论创新引领石油工业从常规油气向非常规油气跨越,立足中国特色石油地质条件和勘探研究历程,取得4项研究认识。（1）松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地是中国的常规-非常规油气"共生富集"大盆地,未来油气勘探潜力仍很大,常规-非常规油气地质学将指导"共生富集"大盆地实现两种油气资源类型的整体发现、极限开发与协同发展。（2）石油地质理论在大油气田的发现中发挥重要作用,深化烃源岩认识可以不断开辟常规-非常规油气资源新领域,挖潜"共生富集"大盆地可以不断推动常规-非常规油气大发现。（3）重点领域是油气规模增储和战略发现的主力军,深层-超深层和非常规烃源岩层系是未来陆上重点发现和发展领域,中西部突出深层-超深层优质油气资源,中东部突出中-深层非常规规模油气资源。（4）立足6大常规-非常规油气"共生富集"盆地基础研究,突出烃源岩附近及其内部油气资源的规模快速利用,常规油气聚焦"富油气层系"战略发现,非常规油气聚焦"人造油气藏"规模开发,攻关"共生富集"盆地资源序列、重点领域风险勘探、万米超深层科学探索、非常规油气人工改造、煤炭一体化地下气化、页岩油及煤岩油原位转化6大战略领域,努力实现深层-超深层油气发现成规模、非常规油气资源能动用。面向未来10~15年,新一轮地质理论创新和重点领域优选,将带动中国油气工业继续增储上产。     

非常规油气资源勘探开发政策思考

依据新一轮全国油气资源评价成果,对我国煤层气、油页岩、油砂等非常规油气资源的潜力、勘探开发现状、面临的主要问题及促进发展的政策建议等进行了系统分析,明确提出非常规油气资源是常规油气资源的重要补充。其中,煤层气资源量与常规天然气相当,有效开发利用会对常规天然气形成重要补充;油页岩不仅可以对常规石油形成补充和替代,而且通过综合勘探开发利用,还可以创造更大的价值;油砂资源有一定潜力,可作为常规石油资源的补充。当前,面对国际金融危机和低油价的影响,应当加大对非常规油气资源勘探开发利用的投入,加强基础地质工作,作好资源和技术储备,严格监督管理,出台有关优惠政策,为促进我国能源多样化、积极改善能源结构、增强能源供给、缓解进口石油的压力而努力。     

中国沉积盆地油气立体综合勘探论

中国油气勘探近15年来进入发现高峰期,在成熟区精细勘探、新区、新层系、新类型、新领域勘探中不断取得突破,常规与非常规油气勘探取得重要进展,剖析这一阶段勘探的性质与思维方法将为中国油气勘探持续深入开展奠立重要基础。从沉积盆地系统论与油气勘探方法论的角度,通过剖析沉积盆地的油气地质基础,结合现阶段油气勘探实践,提出了新时期的勘探理念与方法。研究表明,中国的沉积盆地多为多旋回叠合盆地,沉积盆地的演化受周缘板块构造作用、陆内构造变形及其深部地幔地质过程的控制,复杂构造背景下油气多层系规模聚集。中国沉积盆地有常规油气、低熟油、生物气、致密气、页岩油气、煤、煤层气、盐类、天然气水合物和金属等多种矿产资源,资源潜力大。中国的油气勘探经历了构造油气藏、岩性-地层油气藏勘探阶段,现今进入常规与非常规油气并举的"立体综合勘探"阶段。这一阶段是针对"全盆地、多层系、多尺度储集体、多类型资源"的全链条的整体勘探,钻探进入万米尺度,海域进入深水区。立体综合勘探的理论基础是多旋回叠合盆地油气地质学、油气成藏动力学与非常规油气地质学,技术手段是多尺度(微米-纳米)储集体分析技术、"两宽一高"高精度地震勘探技术与"水...     

纳米油气与源储共生型油气聚集

在对比非常规油气与常规油气类型、地质特征及勘探技术的基础上,提出"纳米油气"的概念,指出"纳米油气"是未来石油工业的发展方向。纳米油气是指用纳米技术研究和开采聚集在纳米级孔喉储集系统中的油气,纳米油气主要分布在烃源岩层及与其大面积紧密接触的近源致密储集层系中,涵盖了页岩油、页岩气、煤层气、致密砂岩油、致密砂岩气、致密灰岩油等,储集层孔喉直径一般为纳米级;油气水在纳米孔喉中渗流能力差,相态分异难,主要依靠超压驱动,油气被滞留吸附,在源储共生致密层系中大面积连续分布。中国含油气盆地发育源储共生型致密层系、碳酸盐岩缝洞层系、火山岩缝洞层系、变质岩裂缝层系等多种类型油气聚集层系,其中源储共生层系油气聚集位于盆地中心或斜坡部位,源内或近源层状大面积聚集,是资源分布的主体和未来发展重点领域。以鄂尔多斯盆地和四川盆地源储共生型油气聚集为典型实例,提出连续型油气"两线一区"(即源储共生层系油气聚集顶底界线、油气连续聚集边界线、"甜点"分布核心区)评价方法。图10表9参32     

鄂尔多斯盆地延长探区油气勘探理论与实践进展

陕西延长石油（集团）有限责任公司在鄂尔多斯盆地坚持深化精细勘探常规油气藏,积极探索非常规油气,揭示了低渗混合润湿孔隙介质通道中石油推进式运移的动力学条件与机理,创建了特低渗交替式石油成藏理论,厘清了油藏控制因素及富集规律,指明了老油区勘探方向。在天然气勘探方面,揭示了上古生界砂体及裂缝输导、多期充注、原地或垂向运聚的成藏机理,其具有“广覆式”生烃、“大面积”成藏、储集砂体垂向叠置横向连片、近距离运移多层段聚集的特点;下古生界古地貌环境、储层岩溶及成岩作用、运移动力、铝土岩不整合输导体等因素控制了奥陶系马家沟组天然气聚集成藏。形成了对页岩气成因类型、赋存空间、赋存顺序的多项认识,并通过配套使用针对低渗-特低渗油藏及页岩气、致密油等非常规油气领域的多项勘探工程技术,有力指导了油气勘探实践。     

四川盆地页岩气与煤层气勘探前景分析

页岩气与煤层气是非常规气勘探的重要领域,国外早已进入实质性商业勘探开发。我国从本世纪初对页岩气关注渐增。页岩气以吸附、溶解、游离状态存在,形成于暗色高炭泥质烃源岩中。该文根据四川盆地烃源岩研究成果,论证了上二叠统龙潭组煤系利于煤层气成藏,有利区块位于华蓥山及其东南侧与南端地带。该地带以烟煤为主,瓦斯含量高、埋藏浅。上三叠统须家河组煤系,煤岩瓦斯含量低,有利页岩气成藏。有利区块有二：一是川西南威远背斜周缘及川南之北段区块;二是米仓山前缘,目的层埋藏较浅。 油系泥质烃源岩有利页岩气成藏的层系是下侏罗统,有利区块位于川东北、川北有机质成熟度高的高陡构造翼部及盆地边缘浅埋带。下志留统龙马溪组、下寒武统筇竹寺组暗色泥质烃源岩,在盆地内早期有利页岩气成藏。现今因成熟度剧增,不利页岩气保存,而且目的层埋深大,可在老气田“立体勘探”时关注。但在大巴山靠盆地一侧,江南古陆西北缘,其有机质成熟度有降低的趋势,不失为页岩气成藏的有利地带。     

鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气成藏条件研究现状与展望

海陆过渡相页岩是页岩气勘探的重要接替领域。与海相页岩相比,海陆过渡相页岩层段岩石类型多样、厚度分布不稳定、有机质丰度较低,页岩气的勘探难度较大。随着鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气勘探的不断突破,亟需加强页岩气成藏过程、保存条件及时空匹配等方面的精细化研究,以明确不同构造区海陆过渡相—页岩气—富集主控因素与成藏模式。研究以鄂尔多斯盆地东缘北部和南部页岩气潜力区为研究对象,在详细对比页岩基本地质条件和生烃潜力基础上,从能量场—演化、保存条件—有效性及成藏模式特征进行系统总结。综合分析认为：鄂东缘北部太原组页岩层段生烃潜力优越,具备页岩气勘探潜力;南部山西组页岩生烃潜力要优于太原组页岩,但能量场及页岩气保存条件的研究还相对薄弱;海陆过渡相页岩气成藏模式建立的关键参数缺乏校正,有待精细研究。未来需要在精细刻画岩性组合和流体单元的基础上,开展能量场的重建和盖层封闭性的评价,精细描述能量场对页岩气赋存方式的控制,进而准确建立页岩生排烃过程与保存条件的时空匹配关系,从而建立鄂东缘海陆过渡相页岩气的精细成藏模式,以期为该区页岩气高效勘探开发提供重要理论支撑。