川东北及川东区天然气成因类型探讨

通过对川东北、川东区11口钻井天然气组分及其烷烃碳同位素的研究表明,两区天然气成因类型明显有别,川东北天然气为过成熟裂解混源气,其中,Ⅱ—Ⅲ₁类型母质烃源岩的贡献可能大于Ⅰ₁—Ⅰ₂类型母质烃源岩的贡献;川东区建南气田长兴、飞三、嘉一产层天然气多属Ⅰ₁—Ⅰ₂类型母质烃源岩过成熟裂解混源气;个别天然气表现为煤型气与油型气的混源气,腐泥型有机质的贡献可能大于腐殖型有机质的贡献;石炭系产层天然气可能为志留系所生原油的二次裂解气。     

四川盆地陆相天然气成因类型划分与对比

对四川盆地天然气轻烃指纹、碳氢同位素、稀有气体同位素等进行了系统研究。天然气碳同位素δ¹³C₁—δ¹³C₂关系的分区和分层对比研究显示天然气受母质类型、成熟度及运移等多种因素影响。轻烃指纹表明川西坳陷天然气以腐殖型来源为主,川中、川南及川东地区天然气既有腐殖型也有腐泥型来源,天然气明显具有油型气特征。川西坳陷中段须二段天然气碳同位素δ¹³C₁较高,而部分碳同位素δ¹³C₂位于-28‰以下显示了其油型气和高成熟度特征,研究区其它样品分布区间相对集中,均表现为典型的煤型气特征。四川盆地海、陆相天然气可以利用δ¹³C₂—δD₁很好区分,氢同位素δD₁=-140‰和碳同位素δ¹³C₂=-28‰可将四川盆地海相和陆相天然气进行区分。稀有气体同位素表明天然气基本上为壳源成因,无幔源稀有气体的加入。     

川东北陆相储层天然气地球化学特征及来源分析

通过分析川东北地区陆相储层天然气组分、碳同位素特征,并结合海相天然气数据进行天然气类型划分。对比海相和陆相天然气甲烷氢同位素组成δDCH4、稀有气体同位素40 Ar/36 Ar,分析陆相天然气的来源。不同区域陆相储层天然气的地球化学特征、成因类型及来源差别较大。通南巴地区的陆相储层天然气δ13C2值较低(-29‰),δDCH4值分布范围较大(-186‰~-127‰)且跨越海、陆相分界线(-160‰),为海相来源油型气和陆相来源煤型气、油型气的不均匀混合,海相来源天然气贡献显著;元坝地区陆相储层天然气δ13C2值分布范围较大且跨越煤、油型气分界线(-29‰~-26‰),以煤型气为主,伴有少油型气,δDCH4值较低,为陆相地层自生自储型油型气;阆中地区陆相储层天然气δ13C2和δDCH4特征显示其为陆相来源的油型气。     

川东北地区下侏罗统自流井组陆相页岩储层孔隙结构特征

页岩的孔隙结构对页岩气的成藏和富集有着重要的影响。通过对川东北地区下侏罗统自流井组样品的薄片观察、氩离子抛光扫描电子显微镜分析、物性测试、压汞—N₂吸附联合、X衍射全岩分析以及X衍射黏土矿物分析,对该区陆相页岩储层的孔隙结构特征进行了研究。（1）川东北地区自流井组陆相页岩的孔隙形态以平行板状孔和狭缝状孔为主,也发育墨水瓶状孔,页岩比表面积平均4.031 m²/g,总孔体积平均93.88×10^-4 mL/g,微孔隙以介孔（2~50 nm）为主;（2）页岩的比表面积与微孔、介孔孔体积存在正相关性,与大孔孔体积不存在相关性;黏土矿物中的伊—蒙混层、绿泥石与页岩比表面积和微孔孔体积呈正相关;陆相页岩TOC含量对大孔孔体积产生一定影响,与其呈一定程度的正相关;（3）自流井组大安寨段的页岩孔隙结构特征整体近似,东岳庙段依据页岩孔隙结构特征的差异可分为西北部和东南部两块,东南部东岳庙段的孔隙结构与大安寨段相似。     

川东北地区自流井组陆相页岩岩相类型及储层发育特征

中国陆相页岩气资源潜力巨大,其中川东北部分地区下侏罗统获得了工业性页岩气流。开展页岩岩相划分与储层特征的研究有利于进一步勘探开发陆相页岩气。通过XRD、普通薄片、扫描电镜、高压压汞、N₂吸附及CO₂吸附等实验方法对川东北地区自流井组陆相页岩进行精细研究。以有机质丰度及矿物组成为分类参数将页岩分为12种不同岩相,查明了自流井组页岩主要发育4种岩相,即贫有机质硅质页岩（Ⅰ₃）、含有机质混合质页岩（Ⅳ₂）、含有机质硅质页岩（Ⅰ₂）与富有机质黏土质页岩（Ⅱ₁）。不同岩相的页岩储层特征存在较大差异,富有机质黏土质页岩有机质含量大于2%,生烃潜力最好,有机质孔及黏土矿物晶间孔之间连通性较好且比表面积较大,发育的纹层状构造有利于工业压裂,为最优陆相页岩岩相,是最有利的陆相页岩气勘探开发目标;含有机质混合质页岩（Ⅳ₂）有机质含量大于1%,孔体积较高,储气能力较好,且发育有利于压裂的层状构造,为良好陆相页岩岩相,是较有利的勘探开发目标;而贫有机质硅质页岩（Ⅰ₃）与含有机质硅质页岩（Ⅰ₂）则具块状特征,孔体积与比表面积均较低,为较差陆相页岩岩相,是最不利的勘探开发目标。     

川东北元坝地区中浅层天然气气源及成因类型

川东北元坝地区中浅层（中三叠统雷口坡组及其以上地层）正在逐渐成为四川盆地天然气勘探的重要接替领域之一,由于该区油气系统错综复杂,查明其油气源及天然气成因类型,便显得尤为重要。为此,在分析该区烃源岩分布及地化指标的基础上,重点研究了天然气组成、碳氢同位素组成、硫化氢含量等地球化学特征,结合地层压力、断裂系统分布等地质特征,初步确定了该区中浅层天然气的来源：来自陆相地层本身,而非海相气源;自流井组为“自生自储”成藏模式,雷口坡组属于“倒灌”成藏模式。并根据目前应用较广泛的ln（C₂/C₃）-ln（C₁/C₂）等关系图版,基本明确了该区中浅层天然气的成因类型：中浅层天然气主要由干酪根直接裂解形成,但自流井组天然气中存在少量原油二次裂解所形成的天然气。     

塔中地区石炭系及部分奥陶系储层天然气的成因

塔里木盆地塔中地区石炭系及部分奥陶系储层内赋存着形式不同的凝析气和油田伴生气,其甲烷碳同位素值很接近。根据腐泥型有机质生烃演化模式和天然气碳同位素的分馏原理,分析认为,凝析油的是在生油高峰之后的形成的,因而凝析气的甲烷碳同位素值应比油田伴生气的甲烷碳同位素值重一些,而实际情况则是凝析气和油田伴生气甲烷碳同位素值几乎一致,且甲、乙烷碳同位素值的差值小,虽然不符合正常的碳同位素分馏原理。用单一成因的观点到解释这种现象。对此根据天然组分及碳同位素特征,结合天然气组成ln(C2/C3)与（δ^13C2-δ^13C关系图判识其成因,指出这种天然气主要是原油裂解气－深部地层古油藏的原油裂解以后气相运移方式进入石炭系及奥陶系储层。     

川东北地区陆相地层井眼失稳原因分析

川东北地区的勘探规模正在不断扩大,但施工时因陆相地层的失稳常造成重大经济损失,并延缓了勘探进度。室内试验结果表明,该地区陆相地层基本以泥岩为主,粘土矿物以伊利石为主,具有一定的膨胀能力,但表面水化作用非常显著,遇水后很短时间内即可达到最大水化程度,这有别于一般意义上的泥页岩地层。对该地区陆相地层基本资料进行了综合分析,并在此基础上归纳了陆相地层常见的失稳形式,分析总结了井壁失稳原因,以期对正确制定陆相地层井壁稳定技术方案提供参考。由于最终的分析结论均基于川东北地区近年来的相关技术资料,针对性强,与现场情况结合紧密,因此具有较好的可借鉴性。     

川东北地区碳酸盐岩储层测井综合评价

川东北地区碳酸盐岩储层具有非均质性强、基质孔隙度低、岩性复杂等特点,利用常规测井资料划分储层类型、评价储层具有很大的局限性。通过常规测井、成像测井以及丰富的岩心分析资料识别岩性,并利用FMI测井在评价裂缝孔洞方面具有的独特优势,分析确定了川东北地区碳酸盐岩储层裂缝孔洞类型及裂缝产状,研究了酸化对储层有效性的影响,综合评价了川东北地区碳酸盐岩储层,并确定了各类储层的评价标准。     

川东北地区富含H2S天然气烃类与CO2碳同位素特征及其成因

虽然近年来对川东北地区富含H₂S天然气的地球化学特征、成因及来源开展了广泛研究并积累了丰富的地质、地球化学资料,但由于该地区特殊的地质环境和复杂的天然气形成演化条件,天然气成因与来源问题一直备受关注并存有争议。川东北地区天然气中H₂S含量与烃类组分组成、甲烷、乙烷和CO₂碳同位素组成之间的关系表明,飞仙关组—长兴组富含H₂S的天然气主要是原油在硫酸盐催化下裂解的产物,可能主要来源于下志留统烃源岩;高含H₂S天然气中富集重碳同位素CO₂的生成,与天然气中H₂S含量的降低有关,是H₂S溶蚀储层碳酸盐岩的结果。     

川东北碳酸盐岩气藏岩石渗透率变化实验

地应力变化是一个三轴方向上的综合应力变化,传统的应力敏感性实验与地层真实情况存在较大误差。为了研究超高压碳酸盐岩气藏储层渗透率与有效应力的关系,针对实际井获取的岩心,设计了不考虑岩石中孔隙流体压力的三轴应力变形实验和考虑岩石中流体压力的变形实验方案,推导了由三轴应力实验数据计算渗透率变化的数学模型,在此基础上分析了川东北碳酸盐岩超高压气藏岩石渗透率变化与有效应力的关系。结果表明:在同样的有效应力条件下,考虑孔隙中流体压力时渗透率下降幅度更大。3号岩心有效应力达到50 MPa时,无因次渗透率下降幅度为57.48%。对于天然裂缝发育的岩心,使用考虑岩心中流体压力的变形实验能更好地获取渗透率的变化规律;对于天然裂缝不发育的岩心,使用不考虑岩心中孔隙流体压力的三轴应力实验能更好的获取基质渗透率的变化规律。对比国内外异常高压气藏,认为研究区气藏渗透率的应力敏感性较强。实验研究为气藏科学、高效开发提供了科学保障。     

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。     

四川盆地东北部马路背地区上三叠统须家河组天然气地球化学特征及气源

依据天然气化学组分及碳、氢同位素等地球化学资料,分析了四川盆地东北部马路背地区上三叠统须家河组天然气地球化学特征、天然气成因及来源。研究表明,马路背地区须家河组天然气组分以甲烷为主,含量介于92.60%~99.04%,平均为97.59%,干燥系数普遍高于0.990 0,平均为0.992 2,热演化程度较高;与邻区须家河组天然气对比,马路背地区须家河组天然气碳同位素明显具有甲烷碳同位素偏重、乙烷碳同位素偏轻的特征,δ¹³C₁值介于-33.70‰~-28.60‰,平均为-30.88‰,δ¹³C₂值介于-36.40‰~-28.90‰,平均为-33.11‰,甲烷和乙烷碳同位素多表现为倒转分布。天然气成因鉴别及气-源对比研究表明,马路背地区须家河组天然气为Ⅲ型和Ⅱ型干酪根生成的煤型气和油型气的混合热成因气,天然气主要来源于上三叠统须家河组煤系烃源岩及上二叠统吴家坪组海相烃源岩,甲烷和乙烷碳同位素倒转正是煤型气及油型气混合所致。马路背地区须家河组天然气高产富集与该区海相、陆相烃源岩双源供烃及深大断裂有效沟通海相、陆相多套优质烃源岩关系密切,沟通海相、陆相烃源岩的通源断裂在该区天然气成藏富集及后期调整改造方面具有重要作用。     

川东北地区典型海、陆相原油地球化学特征及来源

基于饱和烃和芳烃组分的GC/MS和GC/MS/MS分析,揭示了川东北天然气勘探区探井及露头剖面中发现的典型海、陆相原油（油苗）的分子地球化学特征,并结合烃源岩分析资料探讨其来源。研究结果表明,大普光构造带的新清溪1井和元坝构造带的元坝9井中侏罗统千佛崖组原油饱和烃呈姥鲛烷优势（Pr/Ph>1.5）;三环萜烷很少,ETR值低于1.2;芳烃中芴系列含量高;经与相关烃源岩干酪根碳同位素组成的对比,确认两者油源均来自本层位湖相烃源岩。但这两井原油的重排藿烷类化合物丰度相差悬殊,表征两者油源岩性质有所不同。大普光构造带的川岳84井二叠系原油Pr/Ph值（0.82）较低,三环萜烷丰富,含有C₂₆降胆甾烷,油-岩对比认为来源于上二叠统龙潭组海相烃源岩。江油二郎庙飞仙关组、长兴组油苗呈显著的C₂₉甾烷优势,24-异丙基-/24-正丙基-胆甾烷比值较高（1.1）,C₃₀甲基甾烷中以3β-、2α-甲基甾烷为主,C₂₆甾烷中27-降胆甾烷占优势,芳烃中缺少三芳甲藻甾烷,且全油碳同位素很轻（-34.1‰～-34.6‰）,表明源于寒武系-震旦系烃源岩。     

川东北地区长兴组酸性气藏中硫化氢来源及成因

川东北地区长兴组（P₃ch）和飞仙关组（T₁f）天然气藏中检测出的高浓度H₂S气体目前被认为是硫酸盐热化学还原作用（TSR）成因。然而,长兴组内并无类似于飞仙关组的膏岩层或硬石膏结核发育,因此长兴组气藏的酸化过程成疑。通过针对研究区地层古压力以及输导体系方面的探讨,并结合碳酸盐岩晶格硫酸盐（CAS）含量、同位素以及稀土微量元素分析,研究认为:①长兴组气藏中高浓度H₂S气体不太可能由飞仙关组酸性气藏“倒灌”形成,而是由本地地层中发生的TSR作用所导致;②嘉陵江组（T₁j）和黄龙组（C₂h）沉积时期蒸发性卤水以及长兴期海水并非主要来源,而飞仙关期蒸发性卤水的倒灌为长兴组TSR反应的发生提供了主要的SO₄^2-来源,并导致其内的TSR成因方解石具有与飞仙关组方解石相似的正Eu异常、高Sr（高达7 767×10^-6）和Ba含量（高达1 279×10^-6）以及相对同时期海水较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值（0.707 24～0.707 55）;③卤水穿层流动主要发生于沉积期或成岩早期,沉积-准同生期渗透回流作用和早-中埋藏阶段差异压实作用为卤水运移的主要机制;④长兴组白云岩化过程中释放的CAS也可能是重要的SO₄^2-来源,并导致该层位气藏中H₂S及储层沥青δ³⁴S值较飞仙关组略有偏负。     

川东北地区优质碳酸盐岩储层改造机制探讨

川东北普光气田优质碳酸盐岩储层主要为礁滩相白云岩,储集空间类型以次生粒内孔、粒间孔为主,并伴有明显的构造形迹。研究表明,次生孔隙主要形成于深埋阶段的2期溶蚀作用:第1期发生于中成岩早期埋藏阶段,大量的石油充注之前,对应于早中侏罗世(J1-2);第2期发生于中成岩晚期,对应于晚侏罗—早白垩世(J3—K1)的干气阶段。有机质热演化过程中形成的有机酸和膏盐地层中硫酸盐热化学成因(TSR)的H2S水溶液分别构成了这2期溶蚀作用的酸性流体介质。根据储层的显微岩石学特征和成岩作用标志可以识别和确认埋藏溶蚀作用。储层岩石中大量的构造形迹是中新生代多期构造运动的产物,其中燕山运动早期和中晚期2期构造运动与2期溶蚀作用时间相吻合,形成的裂缝、微裂缝提高了岩石的渗透率,使得酸性流体沿裂隙和早期的残留孔隙渗入岩石中发生非选择性溶蚀,形成了裂缝-溶孔"组合"。构造应力作用促进了埋藏溶蚀作用的进行,两者的相互作用成为储层改造和优化的重要方式。因此,根据储层形成的这种机制,利用"相控分布-构造应力+溶蚀改造"的储层发育模式,可以对优质碳酸盐岩储层进行预测。     

川东北元坝地区须家河组三段基于相控的相对优质储层预测

川东北元坝地区须家河组三级储量规模大,但储量探明率低、试采效果差。其主要原因是致密砂岩储层非均质性强,相对优质储层分布不明。因而采用了先精准预测砂砾岩,然后在砂砾岩中寻找相对优质储层的思路开展研究。在单井沉积微相划分基础上,通过岩性逐级识别,实现岩性准确解释;进而分析须家河组三段各砂组顶、底界面处岩性组合及其地震响应特征,明确地震剖面上波峰和波谷的地质含义,同时考虑井-震分层的差异,多方法确定提取地震属性时的合理时窗,进而提取相应范围内、不受上、下地层影响的多种地震属性,以钻井结果为比照,优选对砂砾岩最为敏感的地震属性,井-震结合,刻画须三段砂砾岩的展布。为了进一步搞清楚砂砾岩中相对优质储层段,应用岩心资料,对砂砾岩细分岩石相,明确了须三段发育中-粗粒钙屑砂岩和砂质细砾岩两类相对优质储层,建立其测井解释标准,在砂砾岩展布的约束下,精细刻画了两类相对优质储层的分布,为须三段气藏下一步规模有效开发奠定了坚实基础。     

川东北元坝区块中下侏罗统页岩油气地质分析

结合钻井、岩心、野外露头、测井等成果,从富含有机质页岩空间展布、地化特征、岩石矿物学、储集空间特征、孔渗性特征和地质力学性质等方面,对川东北元坝区块中下侏罗统页岩油气地质特征进行了综合研究。显著地质特征是：富有机质泥页岩主要发育于自流井组大安寨段和千佛崖组千一—二段,为浅湖—半深湖沉积,黑色泥页岩夹灰岩或砂岩。有机质较为发育,有机碳含量平均为1.14%,有机质类型以Ⅱ₂型为主,镜质体反射率（R_o）介于1.4%~1.6%之间,均处于凝析油—湿气的成熟—高成熟阶段。总体上,中下侏罗统页岩气构造简单、稳定,断裂不发育,保存条件良好,有利于烃类形成。大安寨段湖相页岩油气总体与北美Eagle Ford页岩气特征相似。大安寨段暗色泥页岩厚40~115 m,孔隙类型丰富,发育水平缝和微裂缝,脆性矿物含量平均为52.7%,杨氏模量平均为37 GPa,泊松比平均为0.30,有利于压裂形成网络裂缝。