川东北地区飞仙关组古油藏原油裂解型天然气的生成动力学地质模型

天然气组分、碳同位素组成以及气藏储层固体沥青的热变质成因,都说明飞仙关组古油藏确曾存在并发生了裂解,天然气主要为原油裂解气。通过高压封闭体系下的原油热裂解模拟实验,从气态烃组分及产率变化、焦沥青的生成等方面探讨了原油裂解生气特征。结合川东北地区飞仙关组的埋藏史、古地温史、构造演化等地质因素,将实验结果外推至地质条件下,建立了古油藏原油裂解生气的动力学地质模型,指出鲕滩天然气藏的形成经历了古油藏、古气藏和气藏调整定型3个演化阶段。通过动力学计算定量恢复了古油藏裂解生气的成藏过程,揭示出在不同地质年代和地质温度下甲烷（C₁）、总烃类气体（C_1-5）和焦沥青等原油裂解产物的转化率的变化。取得的动力学地质模型对古油藏原油裂解型天然气的成藏研究具有重要的实用价值。     

���������ɹ�����̲������������Ȼ���ɲع���

文章在古地貌格局研究基础上，以流体势和储层沥青为依据，分析了四川盆地东北部下三叠统飞仙关组鲕滩气藏形成过程。应用有机岩石学和有机地球化学方法对储层沥青进行了系统的研究。这些沥青为液态烃类裂解后的残留物，其含量呈规律性变化。各类型岩石中，储集孔隙发育的残余鲕粒白云岩中的沥青含量最高，其高低与原始液态烃类聚集的多少有关。沥青含量与天然气产量、气藏规模及储层物性之间呈正相关关系。古隆起和储层控制着天然气的运移富集。鲕滩气藏的形成可分为岩性—构造型和构造型两种成藏模式。前一类型包括罗家寨、渡口河及铁山坡等储集性能好的气藏；后一类型以金珠坪气藏为代表。鲕滩气藏属于印支晚期—燕山期聚油气、喜山期调整定型成藏的晚期成藏类型。     

四川盆地桐湾期古隆起震旦系储层沥青特征与天然气聚集机制

四川盆地桐湾期古隆起震旦系近期获得了天然气勘探的新突破,但是对其天然气成藏机理的认识还存在着较多的争议。该古隆起震旦系储层普遍发育沥青,使得据沥青的发育规律来研究其古油藏与气藏的关系成为一种可能。为此,开展了针对该区震旦系储层沥青发育特征与规律的研究。结果表明:①古隆起震旦系储层沥青主要发育于四川盆地重要热液事件之后,即著名的二叠纪中晚期的峨眉地裂作用之后;②沥青的分布主要与印支期—燕山期古构造所控制的古油藏有关,这一时期的古构造高部位沥青含量较丰富;③桐湾期古隆起震旦系大规模的油气聚集发生于印支期—燕山期,形成了乐山—资阳古油藏与高石梯—磨溪—广安古油藏,这些古油藏主体部位原油的裂解控制了现今天然气藏的发育;④震旦系储层沥青的发育不仅反映灯影组古油藏的油气主要来自下寒武统烃源岩,而且还证明震旦系储层中聚集的天然气应为震旦系古油藏裂解晚期阶段的产物;⑤四川盆地印支期—燕山期震旦系的古构造是其古油藏发育的有利地区,寻找这一时期震旦系油气大规模聚集的区带,对开拓震旦系天然气勘探新领域具有重要的意义。     

川东北罗家寨飞仙关组气藏成藏过程及聚集效率

罗家寨下三叠统飞仙关组气田是四川盆地迄今为止储量规模超过500×10⁸m³,居第3位的大型气田。天然气甲烷含量一般为75.29%～84.95%,乙烷含量0.07%～0.11%,硫化氢含量7.13%～10.49%,为高含硫化氢的过成熟干气。罗家寨气田气源主要为上二叠统烃源岩,富集在中下三叠统区域性膏盐岩盖层之下、受断裂控制的构造圈闭中,属于下生上储顶盖的它源近常压的垂向运移成藏系统,成藏条件优越。储层中普遍存在的沥青为古油藏原油裂解成气的中间产物,并且沥青含量与储层孔隙度及天然气产能呈正相关。气藏的形成主要经历了印支晚期-燕山早中期的鲕粒岩聚油气、液态烃类深埋裂解以及喜马拉雅期的构造形成、流体进行局部调整、构造控气的成藏过程,烃类充注期主要为中-晚侏罗世。高效的输导体系、优质的储集空间以及良好的封堵条件,确保了罗家寨气田较高的聚集效率。     

基于有利相带约束下的鲕粒滩薄储层地震预测

川西北九龙山地区三叠系飞仙关组二段在天然气勘探中取得重大突破,具有较大的勘探潜力。井下钻探资料显示飞仙关组二段（简称飞二段）发育多套储层且主要集中于飞二上亚段,整体非均质性较强,岩性、物性复杂多变,储层厚度较薄、钻井较少,难以明确鲕滩储层的空间展布特征,制约着该区天然气勘探进程。针对川西北九龙山地区飞二上亚段鲕滩储集层,利用井下储层特征及三维地震资料,分析鲕滩储层反射特征,再利用正演模拟,建立鲕滩储层地震响应模式,明确该区鲕滩储层地震响应特征为弱振幅—断续反射;通过采用层拉平印模法恢复飞二段古地貌,结合地震相分析及地震振幅属性特征,确定了鲕滩体发育有利相带分布特征。在有利相带分布的基础上,利用以相对阻抗为主的调谐振幅反演及波形差异反演方法对储集层空间展布进行精细预测,明确了储集层的空间展布特征,同时对鲕滩储层厚度及裂缝发育进行了预测,其储层厚度预测结果与实钻结果较为吻合,证实了该预测方法在该地区具有适用性,并根据裂缝发育、波阻抗值小于1.6×10⁶ g/（cm²·s）、储层厚度大等指标进一步圈定鲕滩储层有利发育区,为下一步勘探开发提供有利依据。     

原油裂解气在天然气勘探中的意义

从油气生成理论和古油藏演化过程的讨论中引申出原油裂解气的问题。一般所说的原油裂解气主要是指古油藏演化中的原油裂解气 ,油藏中的原油由于后期深埋 ,必然发生裂解而形成天然气和沥青。这种原油裂解气只有在特定的地质条件下才能形成 ,如塔里木盆地巴楚隆起的和田河气田的天然气 ,主要是由于构造运动使早期形成的油藏埋藏很深导致原油裂解的产物。塔北隆起东部桑塔木断垒带的天然气与和田河气田的天然气同是源自寒武系烃源岩 ,但桑塔木天然气主要为干酪根裂解气 ,而和田河天然气主要为原油裂解气 ,因此二者在天然气组成和天然气组分碳同位素特征上存在差异 ,如虽然二者成熟度一致 ,但和田河气田天然气的非烃气体含量高于桑塔木天然气 ,其甲烷碳同位素值则比桑塔木天然气的轻。对于古油藏而言 ,原油裂解既对油藏起破坏作用 ,同时又可形成天然气藏的特殊气源。图 6参 1 2     

川东北黄龙场气田飞仙关组台缘滩型碳酸盐岩储层预测

在沉积与储层基本特征研究的基础上,利用多种地震预测方法对川东北黄龙场气田下三叠统飞仙关组鲕滩储层的分布进行了预测:利用地震剖面层拉平方法,恢复了黄龙场气田飞仙关期东高西低的沉积古地貌,自东向西依次发育台地边缘、台缘斜坡及陆棚相带;根据地震响应特征,识别出4种不同的地震相类型,并且利用神经网络波形聚类技术,指出了不同地震相的平面分布;通过均方根振幅、波形及弧长等地震属性的提取与处理,发现飞仙关组鲕滩储层具有强振幅、高频衰减、强相位异常等特征,揭示了鲕滩储层主要分布于东部的D4井-hl6井-hl9井一带;应用井约束稀疏脉冲反演方法,指出飞仙关组鲕滩储层低速异常明显,主要分布在距飞四底反射层0~60ms范围内;利用三维地震数据体追踪点集,雕刻了飞仙关组鲕粒滩体的三维空间分布特征。实际应用效果表明,该地震储层预测技术方法体系对四川盆地东北部鲕滩储层的预测具有较好的指导意义。     

四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系大型气藏特征与聚集模式

四川盆地震旦系—寒武系具有良好的油气成藏条件,但由于地层时代早、经历构造运动次数多,大型气田勘探难度增大。自1964年发现威远震旦系大型气田后,历经49年的艰苦探索,于2013年在磨溪地区寒武系龙王庙组发现了中国迄今为止单个规模最大的整装特大型气田——安岳气田,探明天然气地质储量4 404×108 m3,且高石梯—磨溪地区震旦系灯影组和寒武系龙王庙组气藏的三级储量之和超过万亿立方米。天然气组分、轻烃、储层沥青丰度等证据均表明这些天然气主要为原油裂解型干气,甲烷含量为82.65%~97.35%,乙烷含量为0.01%~0.29%;低氮(0.44%~6.13%)、低氦(0.01%~0.06%),中—低含硫化氢为主(0.62~61.11g/m3)。气藏压力由震旦系的常压(压力系数为1.07~1.13)逐渐增高至寒武系龙王庙组的高压(压力系数为1.53~1.70),气藏温度137.5~163.0℃;气藏圈闭类型包括构造型、构造-地层和构造-岩性复合型。桐湾期大型继承性稳定古隆起、大面积分布的古老烃源岩、大面积孔洞型优质储层、大型古油藏裂解及良好保存条件的有效配置造就了震旦系—寒武系天然气的规模富集。根据古油藏原油裂解之前的古构造格局、沥青丰度及现今气藏分布特点,将裂解气藏聚集类型划分为聚集型、半聚半散型和分散型3类。上述认识对四川盆地震旦系—寒武系天然气勘探领域的拓展具有重要指导意义。     

四川盆地东北部飞仙关组鲕滩储层分布研究与勘探潜力分析

四川盆地东北部飞仙关组鲕滩储层主要是鲕粒坝(滩)经云化及溶蚀作用改造后形成的残余鲕粒云岩类孔隙性储渗体,是四川气田目前勘探的重点区层。储层分布明显受沉积相带控制,庞家山—月溪场—紫水坝一线以西为储层发育的最有利区,向北东方向储层物性变差。目前已发现渡口河、铁山坡、罗家寨及金珠坪等四个大中型鲕滩岩性—构造复合圈闭气藏,获天然气探明+控制+预测储量1822.77×10~8m~3。储层预测表明,在四川盆地东北部近4000km~2范围内,储层地震异常分布广泛,分布面积达上千平方千米,资源潜力大,勘探领域广阔。     

普光气田飞仙关组鲕滩分布规律研究

普光气田飞仙关组滩相大气田的发现,展示了碳酸盐岩滩控型储层巨大的勘探潜力,然而后续的开发井钻探表明,传统沉积相研究提出的成带分布的台缘滩并不稳定,因此,研究鲕滩发育分布规律尤为必要。以四川盆地普光气田下三叠统飞仙关组为研究对象,通过对颗粒岩测井识别模型、滩体的环境微相及其分布主控因素分析,深入探索了普光气田飞仙关组鲕滩的发育分布规律。依据颗粒岩与地层厚度之比把台缘滩划分为滩核、滩缘及滩间微相,从而给碳酸盐岩微相赋予更多的环境和储集意义。普光气田飞仙关组发育台缘鲕滩和台内鲕滩2种滩体。鲕滩分布受控于沉积期地貌变化,总体上沿台地边缘呈带状分布,但其内部存在的次一级微地貌变化导致了滩体横向分布的变化,进而导致了滩相储层严重的横向非均质性。     

川东北飞仙关组-长兴组天然气几个地球化学问题探讨

基于川东北地区大普光、元坝和通南巴构造带百余个飞仙关组-长兴组天然气样品的分子和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储集岩分析资料,就原油裂解气与烃源岩裂解气的区分、烷烃气碳同位素的反序分布和CO₂与H₂S的成因关系等问题进行了探讨。研究结果表明,大普光、元坝区块富含固体沥青的孔洞型气藏的原油裂解气中,丙烷相对较多,以较低的ln（C₂/C₃）值（<3.0）为识别标志。而通南巴等区块裂缝型气藏的烃源岩裂解气（可溶沥青和干酪根的高温裂解气）,具有ln（C₁/C₂）和ln（C₂/C₃）同步升高的组成特征,以较高的ln（C₂/C₃）值（>3.0）与典型的古油藏原油裂解气相区别。各构造带的飞仙关组-长兴组烷烃气存在碳同位素反序分布,可能有多种原因。其中,通南巴构造带河坝场气田飞仙关组烷烃气中的该现象,是由于龙潭组过成熟干气混入志留系气源气所致。飞仙关组-长兴组发生过TSR（硫酸盐热化学还原反应）作用的天然气中,多呈高CO₂、低H₂S和低CO₂、高H₂S两种分布模式,两种非烃气的相对含量受气藏流体-岩石相互作用体系的控制。在高含H₂S的气藏中,CO₂主要来源于烃类的氧化,并经流体-岩石交换作用,其δ¹³C值相对较负;而在CO₂异常丰富的天然气中,CO₂主要由碳酸盐岩的化学分解而来,δ¹³C较重。     

川东北飞仙关组鲕滩天然气富集成藏特征及勘探前景

川东北飞仙关组发现了迄今四川盆地最大的它源常压型鲕滩气田，根据天然气组分、储集层沥表以及成藏地质条件分析，天然气主要来源于古油藏原油裂解，为富含H2S的干气，H2S的形成与硫酸盐岩热化学还原作用有关，天然气的运移富集受古隆起背景的控制，分布在中三叠统雷口坡组区域性膏盐岩层之下，气藏形成于受断裂控制的构造圈闭中，有岩性-构造型和构造型两种成藏模式，控制鲕滩气藏规模的两大关健因素是有利沉积相带内经白云岩化，溶性次生改造后储集性能极大改善的鲕粒岩和与构造圈闭的有效匹配，属于印支晚期-燕山期聚油气、喜马拉雅期调整定型成藏的晚期居藏类型。岩性-构造型气藏包括罗家寨、渡口河及铁山坡气藏等，主要经历了印支晚期-燕山早中期的鲕粒岩聚油气、液态烃类深埋裂解以及燕山晚期-喜马拉雅期的构造形成、流体局部调整、构造控气的成藏过程，构造型气藏包括金珠坪气藏，印支晚期-燕山早中期虽有油气运移，但受储集空间所限未形成大规模态烃类的聚集，燕山晚期-喜马拉雅期的构造形成后由构造空气，鲕滩气藏鲕粒岩分布广，资源潜力大，具有良好的勘探前景。图4参19     

川东北地区大中型气藏天然气特征及气源

四川盆地东北部下三叠统飞仙关组、上二叠统长兴组内发现了丰富的天然气资源,展现了良好的潜力。结合川东北地区烃源岩特征,对比分析长兴-飞仙关组天然气组分、同位素待征与石炭系气藏的异同,从而确定其主力烃源岩层;对长兴-飞仙关组储层进行密集采样,分析其有机碳值,进而定量评价储层沥青的含量;同时根据物质守恒原理,计算出普光古油藏裂解生成的天然气总量。研究发现,龙潭组烃源岩是长兴-飞仙关组气藏的主力烃源岩,干酪根裂解气超过原油二次裂解气的贡献,是气藏的首要气源类型;普光气藏的古油藏裂解生成天然气总量为3 610×10⁸ m³,其贡献不能满足普光大型气藏的形成,进一步验证了关于长兴-飞仙组气藏首要气源为干酪根裂解气的结论。     

川东北地区普光气田长兴—飞仙关气藏成藏模式与成藏过程

四川盆地川东北地区随着普光1井、2井在二叠系长兴组和三叠系飞仙关组储层中喷出高产工业天然气流,发现了四川盆地有史以来储量最大的天然气田——普光气田。研究表明,普光气田主要以二叠系长兴组台地边缘形成的礁滩和白云岩组合以及三叠系飞仙关组浅海开阔台地相沉积的粒屑滩、鲕粒滩为储层,后期埋藏溶蚀孔为主要储集空间。天然气主要来自中下寒武统、下二叠统、上二叠统烃源岩。印支、燕山及喜马拉雅运动都对普光古圈闭及油气藏的形成有重大影响。普光气藏属于构造—岩性复合孔隙型气藏,其成藏模式与成藏过程经历了原生油藏阶段、气藏阶段和改造定型阶段。普光气田的成藏模式与成藏过程对广大川东北地区勘探类似天然气藏具有借鉴与指导意义。      

四川盆地下古生界油气地质条件及气藏特征

采用地表与地下地质相结合,应用有机和无机地球化学分析技术刻画了四川盆地下古生界油气地质条件,分析了下古生界气藏特征,揭示了古油藏与气藏相互耦合关系,初步建立了下古生界油气成藏模式。下寒武统和下志留统是四川盆地下古生界的2套高品质烃源岩,平均厚度约为100 m,两者分布区域具有显著继承性,存在川南、川东及鄂西3个生烃中心。储层主要为中上寒武统洗象池组,中下奥陶统南津关组及宝塔组,下志留统石牛栏组或小河坝组;基质孔隙度小于1%者占70%～80%,但局部层段发育岩溶孔洞、裂缝型及礁灰岩等优质储层,有效孔洞率可达4%～11%。下古生界发育有上奥陶统-下志留统泥质岩、中下寒武统膏质岩2类区域性盖层,其主要分布在川南地区和川东北地区。四川盆地下古生界天然气显示主要分布在乐山-龙女寺古隆起区,层位繁多。天然气干燥,非烃含量高,多为原油裂解气,川东、川南气源分别主要为志留系烃源岩和寒武系烃源岩。四川盆地下古生界油气成藏共经历了如下过程：油气生成→古油藏（捕获成藏）→古油藏调整(跨层运移)→古气藏(高温裂解)→古气藏遭受破坏或形成现今气藏(构造调整)。古油藏原油裂解气是下古生界现今气藏天然气的主要来源,古油藏对四川盆地现今天然气藏的成藏和分布具有重要的控制作用。     

川东北铁山坡构造飞仙关组气藏特征

铁山坡构造位于四川省宣汉县、万源市境内，区域构造位置属四川盆地川东北中隆高陡构造区双石庙构造群的西北部，为黄金口构造带北段的一个主体构造。该构造为南北两个反向逆断层夹持的断隆，存在3个局部高点。综合地震、地质、钻井、测井、岩心、测试及岩屑、气水的物化资料，研究了该构造下三叠统飞仙关组气藏的构造、储层、成藏特征。结果认为，该构造飞仙关组储层属台地边缘鲕滩相，经同生白云化、成岩溶蚀作用和造山运动，使得储层内孔、洞、缝比较发育；以粉晶灰岩及亮晶鲕粒云岩、石灰岩为主的储层物性较好，但非均质性也较强；气藏气水界面、含气面积准确，属裂缝-孔隙型储集空间、含气丰度高的大型气藏。越靠近该构造南翼，则储层孔隙越发育、有效储层厚度越大。     

川东北地区海相碳酸盐岩油气成藏作用及其差异性——以普光、毛坝气藏为例

对普光气藏与毛坝气藏的成藏要素、天然气和沥青特征、气源、成藏演化和成藏机制等进行对比分析,研究川东北地区海相碳酸盐岩油气成藏作用的差异性及其原因.普光飞仙关组、长兴组气藏与毛坝长兴组气藏的成藏作用具有较大的相似性,但毛坝飞仙关组气藏成藏作用在时间、空间和天然气成分上却有明显差异.川东北地区气藏具有多层系源和多转化源,表现为各气藏具有明显的来源差异.海相碳酸盐岩地层中受特殊沉积相带控制的特殊储集层的发育对油气藏分布具有重要的影响;多旋回叠合盆地复杂的构造演化背景在宏观上控制油气成藏要素,从根本上制约成藏规律和成藏机制,是导致海相碳酸盐岩差异成藏的根本原因.