水溶气脱溶的关键时期研究——以成都凹陷沙溪庙组为例

水溶气脱溶成藏是许多石油地质工作者研究的重点,特别是对水溶气脱溶关键时期的确定更是难点。在水溶气脱溶的关键时期,水溶气大规模脱溶,若具有匹配良好的储层、圈闭及保存等条件,天然气就可聚集成藏。利用包裹体、地层水矿化度、温度及压力等分析测试资料,结合盆地模拟手段,通过天然气溶解度回归方程,计算了成都凹陷重点时期沙溪庙组天然气溶解度,并研究了各时期天然气溶解度的变化特征。结果表明:须家河组五段烃源岩生排烃高峰期至沙溪庙组成藏期,天然气溶解度降低幅度最大,是沙溪庙组水溶气脱溶的关键时期。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

储层流体特征在天然气运移中的示踪意义探讨——以川西坳陷中段龙门山前中侏罗统上、下沙溪庙组气藏为例

以川西坳陷中段龙门山前中侏罗统上沙溪庙组和下沙溪庙组气藏为研究实例,通过分析地层水化学参数、方解石胶结物碳氧同位素组成、Fe–Mn元素含量差异明确了储层流体特征,并结合孔隙类型差异对天然气的运移方式和路径进行探讨。结果表明,下沙溪庙组地层水表现出高矿化度、高Na+/K+、高Ca2+、高HCO3–的特征,方解石具有相对较低碳氧同位素值,相对较高Fe、Mn元素含量,储层孔隙类型以方解石溶蚀孔为主;上沙溪庙组地层水表现出低矿化度、低Na+/K+、低Ca2+、低HCO3–的特征,方解石具有相对较高碳氧同位素值,相对较低Fe、Mn元素含量,储层孔隙类型以原生孔隙为主。储层流体特征差异表明,断层是龙门山前上沙溪庙组和下沙溪庙组天然气的主要运移通道,其中,下沙溪庙组气藏受下部热流影响较大,天然气以水溶相运移为主;上沙溪庙组气藏受下部热流影响较小,天然气以游离相和扩散运移为主。     

四川盆地须家河组水溶气的长距离侧向运移与聚集特征

四川盆地水溶气的脱溶成藏是众多地质工作者研究的重要问题,但仅有少数人找到了不同地区水溶气脱溶成藏的证据。经过对大量天然气的组分特征、同位素特征及成藏条件的研究,认识到川中地区上三叠统须家河组确实存在水溶气的长距离侧向运移与脱溶成藏事件,并从天然气性质的变化特征、同位素特征等方面找到了支持这一观点的证据。该区水溶气的长距离侧向运移存在气源区的超高压、非均质致密储层、强烈侧向压差等3个有利条件,同时也具备顺层压差驱动下的水溶气幕式运移、运移过程中的断续脱气与聚集、天然气聚集规模受连通储集体大小控制等3个重要运聚特点。水溶气的脱溶成藏具有运移距离越远、成藏越晚、天然气越干、越富集重同位素¹³C或²H等特征。水溶气的脱溶成藏也解释了川中地区须家河组气藏普遍含水且气水关系复杂现象的原因。丰富的水溶气资源也是四川盆地未来天然气发展的重要新类型与新领域,值得重视。     

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。     

四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气地球化学特征及地质意义

四川盆地侏罗系沙溪庙组天然气具有埋藏浅、成本低、周期短、见效快等优点，受到广泛的重视，是目前低油价下效益开发的重要现实领域之一。通过对侏罗系沙溪庙组天然气组分、天然气碳同位素等地球化学实验数据的分析，揭示了川西地区侏罗系沙溪庙组天然气来自于下伏的须家河组煤系烃源岩，川中北地区沙溪庙组天然气来自于下伏侏罗系湖相烃源岩，川东北地区侏罗系沙溪庙组天然气来自于下伏的须家河组煤系烃源岩和侏罗系湖相烃源岩。结合气源分析结果、构造背景和目前盆地致密气勘探开发程度，明确了侏罗系沙溪庙组浅层致密气向川西北、川中北和川东北地区进行"深化、甩开勘探开发部署"的总体方针，其中川西地区龙门山前缘北段的梓潼凹陷，川中北地区的金华、秋林、公山庙、营山地区以及川东北大巴山前缘的五宝场、渡口河地区具备良好的成藏条件，是下一步浅层致密气的重点勘探地区。     

平落坝气田成藏时期的确定

平落坝气田须家河组和沙溪庙组气藏的成藏受多方面因素的控制,如沉积构造发展、烃源岩演化、油气运移聚集等。从天然气和凝析油地球化学特征入手,结合油气生成、运移、聚集方式阐明了平落坝气田须家河组和沙溪庙组的成藏模式,确定了成藏时期。证明平落坝气田无论须家河组气藏还是沙溪庙组气藏均是燕山期成藏,喜山期改造,进而形成现今的大中型气田,而且须家河组气藏和沙溪庙组气藏的成藏时期有一定差异。     

库车前陆冲断带天然气具有深埋水溶气的特点

有关库车前陆冲断带天然气的许多基本地球化学指标相互矛盾,而且晚期成藏的天然气充注率很高。通过深埋水溶作用、储层流体包裹体均一化温度、储层油气演化史和水溶气脱溶成藏地质条件等4个方面的分析,认为库车前陆冲断带天然气的异常特征和高充注率与深部水溶气幕式(快速)脱溶聚集有关,并认为这是中国西部前陆区油气在喜山前陆强烈形成期通过断裂运移调整形成大中型气田的成藏规律之一。     

平落坝气田成藏时期的确定

平落坝气田须家河组和沙溪庙组气藏的成藏受多方面因素的控制,如沉积构造发展、烃源岩演化、油气运移聚集等。从天然气和凝析油地球化学特征入手,结合油气生成、运移、聚集方式阐明了平落坝气田须家河组和沙溪庙组的成藏模式,确定了成藏时期证明平落坝气田无论须家河组气藏还是沙溪庙组气藏均是燕山期成藏,喜山期改造,进而形成现今的大中型气田,而且须家河组气藏和沙溪庙组气藏的成藏时期有一定差异。     

川西坳陷洛带气田沙溪庙组天然气成藏规律

洛带气田沙溪庙组气藏成藏受古构造、烃源岩、储层、运聚和保存条件等诸多因素的控制。沙溪庙组发育多种类型有利储集砂体，天然气运移的通道主要是切源断层及与之衔接的裂缝网络系统。洛带构造沙溪庙组在平面上和纵向上均处于天然气运移的过路地带，同时局部地区发育向上的跨层断裂，导致一部分天然气运移到上覆地层中聚集成藏，为此洛带构造沙溪庙组无法形成大规模的气藏。天然气遵循早期聚集成藏，中晚期调整气藏定型的成藏规律。     

四川盆地中侏罗统下沙溪庙组致密气勘探潜力及有利方向

基于对四川盆地中侏罗统下沙溪庙组多年的勘探实践,研究了致密气成藏富集的关键条件,认为下沙溪庙组致密气藏为多层叠置、整体含气的次生构造—岩性气藏,具有明显的源控、相控、位控的“三元”控藏特点:①下侏罗统自流井组、上三叠统须家河组暗色泥岩、碳质泥岩与煤层等多套源岩提供了天然气来源;②冲积扇、三角洲相等沉积体系中的各类河道砂体和泥页岩组合形成的泥包砂结构是有利的富集组合体;③广泛分布的“叶肢介页岩”或紫红色泥页岩层可以作为区域盖层;④喜马拉雅运动之后形成的3大古隆起和3大坳陷,隆坳相间,发育了一系列下沙溪庙组顶部构造,具有全盆地分布形成有利含气圈闭的条件;⑤从须家河组断至下沙溪庙组的断层可以形成远源气藏的运移通道,近源的自流井组烃源可以通过小断层或微裂缝就近输导。据此,建立了下沙溪庙组致密气成藏模式,认为下沙溪庙组具备形成大中型气田的基础,川西地区勘探潜力最大,川北及川南地区次之,川中地区成藏条件配置较差,勘探潜力较差。      

川西地区浅、中层天然气藏化探判别模型

川西地区上沙溪庙组储层的物上气甲烷、丙烷、重烃,酸解烃甲烷、丙烷、重烃,荧光320 nm和360 nm等浓度指标及物上气湿度系数、物上气丙烷/甲烷、酸解烃湿度系数、酸解烃丙烷/甲烷、荧光360 nm/320 nm、荧光405 nm/320 nm等比值指标均明显高于蓬莱镇组储层,具有显著的浓度降或浓度正向梯度,确实存在烃类的垂向微运移。上沙溪庙组储层天然气三维荧光图谱具有明显的T₂峰,峰型相对复杂,与蓬莱镇组储层具有显著的差异性。聚类、模糊聚类、因子分析、非线性映射和对应分析等可以很好地将蓬莱镇组、上沙溪庙组储层划分为两大类,反映了蓬莱镇组和上沙溪庙组储层具有良好的自然分群特征及可判别性。依据费歇尔准则建立的判别模型表明,物上气甲烷作用最大,反映了物上气在井中化探判别天然气储层中的重要作用。     

中国中西部砂岩天然气大规模聚集机制与成藏效应

中国中西部大型含油气盆地中天然气大规模富集区具有多种特殊的聚集机制与不同的成藏效应。以天然气成藏地质理论与方法为基础,开展了典型含油气盆地区域地质与构造背景、地层埋藏演化、气藏基本特征、流体地质与地球化学等方面的研究。结果认为,喜马拉雅期以来隆升剥蚀所产生的构造抽吸、泥岩吸水、水溶气脱溶、流体封存等地质作用都能形成大规模的天然气聚集,并能形成不同的天然气成藏地质效应。如:大面积的构造抽吸作用与流体封存作用有利于区域性超高压流体的赋存及大规模超高压气田的形成;低砂地比地层中产生的泥岩吸水作用有利于区域性低压、无水气藏等大气区的发育;大面积厚层砂岩中水溶气的脱溶作用不仅能形成大规模的天然气聚集,而且地层水侧向运移产生的水溶气脱溶,会产生区域性有规律的天然气同位素分馏效应,即天然气水溶气运移距离越远,所聚集形成的天然气甲烷碳同位素组成越重。图7表1参69     

流体包裹体拉曼定量技术在致密砂岩气藏研究中的应用——以四川盆地中部侏罗系沙溪庙组为例

致密气勘探是中国非常规能源战略的重要组成部分,四川盆地中部金秋气田侏罗系沙溪庙组致密气多期河道立体勘探连续取得上产突破,致密气藏烃类流体演化过程分析是致密气成藏机理研究的关键.以四川盆地中部秋林、金华气田侏罗系沙溪庙组储层砂岩岩心为研究对象,基于岩石学观察和原位显微拉曼光谱观测,发现储层成岩矿物赋存有纯CH4气包裹体、...     

四川盆地西部侏罗系沙溪庙组气藏成藏条件

四川盆地西部侏罗系沙溪庙组是河流-三角洲-滨浅湖沉积为主的红色砂泥岩系，天然气资源相当丰富。综合研究认为，沙溪庙组气藏成藏条件应具备以下条件，即充足的气源、发育的储集砂体和气源断裂、一定规模的圈闭条件和良好的保存条件。白垩纪-早第三纪是上三叠统烃源岩的主要生气期，沙溪庙组气藏分布受古构造的影响。进一步指出，大邑-蒲江-新津地区，江油-梓潼-苍溪地区是沙溪庙组气藏勘探的有利地区，勘探前景广阔。