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。     

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以克拉2气田为例，讨论了天然气在地层水中溶解—释放作用对气藏形成的影响，估算了因地层抬升所导致的水溶气释放为游离气的量，分析了影响水溶气与气藏中游离气组分分馏的主要因素。研究表明，天然气在地层水中的溶解—释放作用对克拉2气田天然气组分分馏起重要的作用，主要表现为：①在地层沉降和抬升过程中，由于地层温度、压力的变化，地层水选择性溶解和释放天然气组分；②在大规模水平挤压过程中，C₂+烃类气体随着边底水的迁移而流失；③地层异常高压导致大量C₂+烃类溶解于地层水中，致使气藏中甲烷相对富集。此外，水溶气释放对克拉2气田异常高压的形成也有一定的贡献作用。文章还通过天然气在水中溶解—释放模拟试验，分析了甲烷气体在地层水中因压力变化而释放的过程中碳同位素分馏状况。总结了克拉2气藏水溶气成藏过程及其成藏模式。     

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。     

琼东南盆地水溶气脱气成藏机制探讨

以天然气地球化学为指导,从地质和成藏演化角度分析了水溶气运移成藏的条件及过程,深度剖析了水溶气对琼东南盆地崖13-1、13-4构造天然气成藏的贡献。研究认为,崖南凹陷崖城组煤系烃源岩生成的天然气在深部高温、高压条件下大量溶于地层水,在异常压力的驱动下一部分向崖13-1低凸起运移;另一部分向崖城凸起长距离运移。运移过程伴随着温度压力的下降,因而水溶气会逐步脱溶成为游离天然气,其组分特征表现为干燥系数偏低、同位素偏轻。气-水界面下的饱和地层水则会在开发过程中,不断释放天然气,保持气田持续高产。     

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     

水溶气资源富集的主控因素及其评价方法探讨

水溶气是天然气的一种,其主要成份是甲烷。水溶气在地下的富集主要受温度、压力、水矿化度和储层水容量等因素的控制。储水量越大、水介质温压越高,地下可能储集的水溶气资源量越大。在水量和水介质温度压力条件相同的情况下,水的矿化度越低、水的溶气饱和度越高,水的储气量就越大。评价水溶气资源除应考虑地下天然气富集量之外,还应考虑钻探井的水日产量及采出地表后的释放气量。水溶气被采到地表时温压降低的幅度越大,释放出的气量越大。一般说来,每方水在地下含气饱和度在1～10m3之间;在我国东部沉积盆地这一数值为1～6m3。大庆长垣及其以西地区萨尔图、葡萄花和高台子组储层的水溶气量高达4500×108m3,依油气当量计算,相当于一个储量超过4.5×108t的大油田。在我国,水溶气具有广阔的勘探前景。     

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。     

考虑水溶气的煤层气物质平衡方程推导及应用

煤层气属非常规天然气,煤层气藏没有明显的气水界面,地层水填充在煤岩裂缝和基质中,在一定的温度和压力条件下,地层水中常含有丰富的水溶气。在前人对煤层气研究的基础上,考虑地层水中溶解气的影响,建立了新的物质平衡方程。将该物质平衡方程线性化,给出了累计产气量的预测方程和煤层气中平均含水饱和度的计算方法。计算结果表明,当考虑地层水溶解气时,计算得出的煤层气原始地质储量高于不含溶解气时原始地质储量。通过实例分析验证了该方程的可靠性,据此可以定量地确认地层水中的溶解气对天然气储量的影响。     

川西坳陷新场气田须家河组五段流体赋存状态

川西坳陷新场气田上三叠统须家河组五段气藏试采均表现出气水同产,天然气究竟是以水溶气还是游离气为主尚无定论。为此,对该区须五段地层水开展了不同温压条件下的甲烷溶解度实验,并与1 mol/kg NaCl溶液中甲烷的溶解度进行对比,并结合现今产出流体气水比和理想气体状态方程,明确了须五段中流体的赋存状态。研究结果表明,在现今平均埋深和历史最大埋深状态下,新场须五段地层水中甲烷的溶解度分别为2.260 m³/m³和3.194 m³/m³。受白垩纪末以来地层抬升影响,新场须五段水溶气脱溶主要是地层抬升减压降温脱溶。在不同埋深状态下,游离气和地层水在孔隙中所占体积比例分别普遍低于和高于50%,白垩纪末以来地层温压降低使得须五段中游离气体积发生膨胀,所占体积比例略有增大,而地层水被驱替排出,所占体积比例有所降低。地层温压降低导致部分水溶气脱溶出来,在总的天然气中游离气所占比例增大而水溶气所占比例降低,须五段天然气以游离气为主,水溶气所占比例不足5%。在地层抬升过程中,新场须五段有约29.3%的水溶气脱溶成为游离气,地层水共脱溶出了约1.8×10⁹ m³的天然气。     

天然气富集的相态转变条件及对成藏的贡献

天然气二次运移的初始相态由于受到源岩有机质类型和演化程度的影响,不同类型的有机质在不同演化阶段排出的天然气相态不同且会发生相态的相互转换,其中水溶相、油溶相和扩散相向游离相的转变才有利于天然气的富集成藏.水溶相和油溶相天然气向游离柑天然气转变需要埋深变浅、温度和压力降低,而扩散相天然气向游离相天然气转变则需要遇到浓度盖层或气藏,南此研究了水溶相、油溶相和扩散相大然气向游离相天然气转变及对成域贡献量的方法,并对水溶相、油溶相和扩散相天然气向游离相天然气转变量对成藏贡献进行了研究.结果表明,水溶相、油溶相和散相向游离相转变的天然气均可成为天然气富集成藏的重要组成部分.     

考虑水溶气的凝析气藏物质平衡方程

水溶性天然气是一种重要的非常规天然气资源,分布广泛。与气藏连通良好的大水体中的水溶气对气藏具有潜在影响,并可能成为气藏的补给气源,但常规物质平衡方法通常未考虑水溶气的影响。为此,基于质量守恒原理,建立了考虑水溶气的凝析气藏物质平衡方程,并基于相平衡原理,利用改进的PR状态方程计算了多组分天然气在地层水中的溶解度。将物质平衡计算结果与带水体的岩心实验结果进行了对比,并进一步讨论了水溶气对气藏的影响。研究结果表明,新建立的考虑水溶气的凝析气藏物质平衡方程具有可靠性,水溶气对气藏的总储量和生产动态均有影响,影响的大小与地层温度、压力、水体大小以及水溶气与凝析气之间的组成差异有关。该研究成果对于提高带水体凝析气藏的开发水平具有重要参考价值。     

四川盆地五指山构造天然气成藏条件新认识

五指山构造为四川盆地尚未勘探的区域，开展含油气性评价研究对于选择有利勘探区带、拓宽勘探领域和降低新区勘探风险具有十分重要的意义。综合应用构造史恢复和磷灰石裂变径迹分析、卫星遥感解译与野外地质考察、储层对比等方法和手段，深入研究了该区的气藏成藏条件。结果表明：五指山构造形成于喜山期，寒武系洗象池群储层物性与资阳、威远地区大致相似，但震旦系灯影组储层物性则比后两者差；五指山地区下寒武统平均生烃强度为63×10⁸ m³/km²，具备形成大中型气田的物质基础，但烃源岩生气高峰期在晚二叠世早期至白垩纪，圈闭形成期与生气期不相匹配。据威远气田天然气具有明显的水溶气特征而推测五指山构造的成藏模式也是以水溶气为主。根据地层水中天然气溶解度的回归方程，计算出五指山构造因地层抬升从震旦系灯影组地层水中可解析出的游离气为217.7×10⁸ m³，而该区油气地球化学勘探也证实了有较强的油气活动。因此，该区具有良好的勘探前景。     

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在天然气藏中，底水气藏占有很重要的地位，因而水锥的控制及数值模拟就成为气藏开发的一个重要问题，文章提供了计算气井水锥自由边界问题的边界元方法。首先把水锥剖面视为由气、水两区域构成，指出了以气体拟压力作为未知量的变系数椭圆型方程的自由边界问题；其次使用特殊的基本解和直接边界积分给出了问题的混合边界积分方程组，再利用周期变换和机械求积法导出了离散方程组。周期变换提高了求解的精度，而机械求积法简化了离散方程组系数矩阵的生成。由于离散方程组是建立在边界上，故网格点少，只包含边界处的未知量，因而只需要较小的计算量就可求解，利用迭代算法能很快就能确定水锥的位置。实算表明，本方法简单易行、计算量小，能够提高模拟质量，有利于制定气井开采方案。     

流体动力场演化与地层流体低压成因

在松辽盆地北部东区的扶杨油层和在东南缘的十屋断陷中,发育了三个地层流体低压区,压力系数分别为0.93～1.0,0.65～0.96和0.96～0.55,都是松辽盆地主要的天然气聚集区。低压的成因机理是由于天然气的漏失减小的能量大于天然气和地下水运移补给增加的能量。在盆地北部东区的扶杨油层中,由于在天然气流动方向上储层厚度、孔渗都明显增加,流体补给增加的能量与流体散失减小的能量之间的差值在天然气的运移方向上增加,导致在天然气运移方向上压力系数减小。十屋断陷的地层压力剖面可以划分为明显的三个带,它们分别对应于三个水文地质分带,即自由交替带,交替阻滞带和交替停滞带。在自由交替带地下水供排平衡,保持正常的地层压力。在交替阻滞带和交替停滞带,由于天然气漏失损失的能量大于天然气、地下水下渗补给增加的能量,形成低压,且往下地下水的补给量迅速减小、消失,而天然气的漏失量随着埋深的增加而增加,从而使得天然气运移方向上压力系数增加。     

煤储层水溶气研究及褐煤含气量预测

基于甲烷在不同矿化度水中和煤层水中溶解度的物理模拟,计算了褐煤层水溶气的含量。基于煤基块、气、水三相介质煤岩体三轴压缩实验,结合理想气体状态方程和马略特定律,推算了褐煤层游离气的含量。基于平衡水等温吸附实验,估算了褐煤层中的吸附气含量。以内蒙古海拉尔盆地为例,对褐煤层的含气量进行了预测     

柴达木盆地一里坪地区上新统狮子沟组生物气成藏研究

通过生物敢模拟实验,生物气生成条件及储盖条件分析,建立起柴达木盆地一里坪地区上新统狮子沟组（N2^3)生物气成藏模式,首先,根据厌氧微生物菌群的检测与计数和模拟生化产气实验,证实一里坪N2^3天然气为生物气,其次,根据生物气形成机理的特殊性,从沉积相,古气候条件及温度条件分析生物气形成条件,认为一里坪地区N2^3沉积湖盆总体水体多为微咸至咸水环境,草木植物丰富,奠定了生物气形成的物质基础,高盐度和低温条件减缓了沉积有机质向生物气的转化进程,使生物气的下限深度增加,然后,对储盖层条件进行分析,认为一里坪地区N2^3生物气储层和盖层条件不错,盖层封盖机理有物性差异封闭和羟类浓度封闭两种,最后,建立了一里坪地区N2^3生物气动态成藏模式,整个成藏过程可分为游离散失,水溶气藏,纯气藏一水溶气藏和水溶气藏一纯气藏的四个阶段。