什股壕地区上古生界天然气运聚特征与成藏机理探讨

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,认为什股壕地区下石盒子组确实存在天然气的长距离侧向运移事件,同时,也存在与该区域南部泊尔江海子断裂以南相似的气藏特征,应该是长距离侧向运移+原地运移的混合气藏。天然气成藏机理应该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形式,水溶气的脱溶成藏是什股壕地区盒2+3段大面积岩性气藏发育及天然气规模聚集的重要成藏机理,也解释了什股壕地区下石盒子组盒1气藏普遍含水且气水关系复杂的现象,以及北部烃源岩发育差、盒2+3段却能形成大规模天然气聚集的重要原因。     

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。     

天然气运移有机-无机地球化学示踪指标——以四川盆地川西坳陷侏罗系气藏为例

以四川盆地川西坳陷侏罗系气藏作为研究实例,通过分析天然气组分和碳同位素组成特征,结合地层水化学特征、储集层中自生矿物碳、氧同位素组成以及流体包裹体特征,提出了C_1/C_2值、N_2含量、芳烃/烷烃值、甲烷碳同位素组成、地层水矿化度及水化学特征参数、储集层中自生方解石碳氧同位素组成、含烃盐水包裹体均一温度及盐度等指示天然气运移相态、运移方向和运移路径的有机-无机地球化学示踪指标,并对天然气的运移过程及机制进行了探讨。研究表明,川西坳陷中侏罗统天然气以水溶相运移为主,随着运移脱溶过程的进行表现出苯/烷烃值增大、甲烷碳同位素组成变重的趋势,同时具有气藏伴生地层水矿化度较低、含气砂岩中自生方解石的碳氧同位素组成偏轻、含烃盐水包裹体均一温度高且盐度较低等特征;上侏罗统天然气则以游离相运移为主。结合区域地质以及水溶气脱溶成藏过程中的相态演化等方面的研究,证明提出的有机-无机地球化学示踪指标可对川西坳陷侏罗系天然气的运移方向及路径进行有效的判识。     

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。     

四川盆地威远气田水溶气脱气成藏地球化学证据

目前,对于四川盆地威远气田的形成过程和天然气来源在认识上还存在着较大分歧。为此,针对该气田天然气的甲烷碳同位素值异常偏重的现象,首先分析了气藏的地质特征和天然气的地球化学特征:气田主力气层是震旦系灯影组,天然气以甲烷为主,含微量乙烷和痕量丙烷;气藏含水饱和度较高,普遍含有保存很好的原生水。进一步根据天然气中H_2S含量与甲烷碳同位素值的关系,判断该区天然气甲烷碳同位素值偏重并非由硫酸盐热化学还原反应(TSR)造成。最后根据该区天然气的甲烷碳同位素值和邻区的对比结果,结合构造演化背景,判断认为,威远气田的天然气主要来自水溶气,并非过去认为的自邻区经侧向运移而来。结论认为:①由于水中释放出的甲烷碳同位素值较重,水溶气的脱气成藏造成了威远气田天然气甲烷碳同位素值偏重的现象;②伴随喜马拉雅期构造运动,威远地区大幅度抬升,形成构造圈闭,在高温、高压状态下溶解在水中的天然气发生减压脱溶,释放出的气体在圈闭中成藏,进而形成了威远气田;③经计算,威远气田圈闭下的水中释放出的天然气数量与该气田的探明储量相当,印证了该气田水溶气脱气成藏的观点。     

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。     

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     

川中地区须家河组水溶气形成及脱气成藏有利地质条件分析

针对川中地区须家河组煤系烃源岩生气强度比较低但仍形成了一系列大气田（藏）的事实,针对其成藏研究存在的问题,采用地球化学分析手段对川中地区须家河组天然气、地层水进行了详细的研究。结合地质背景,对川中地区须家河组水溶气形成地质条件进行了详细剖析。研究表明,川中地区须家河组地层水比较发育,多层煤系烃源岩与多套砂岩相互叠置,具备很好的水溶气形成条件。气藏中地层水为CaCl₂型,矿化度高,H、O同位素值远离大气降水线,天然气在独立的成藏系统中近距离成藏,说明地层水保存条件较好。喜马拉雅期的构造运动使川中地区大幅度抬升,上覆地层遭受剥蚀,地层水中溶解的天然气发生减压脱溶作用,释放出天然气可为已有的气藏补充额外的天然气,或在储集层高部位形成游离气藏。经过计算,须家河组整体抬升后,每立方米地层水大概可以释放出2.4m的甲烷。     

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。     

川东北元坝、马路背地区上三叠统须二段气藏产能差异的原因

元坝地区和马路背地区是四川盆地东北部（川东北）上三叠统须家河组二段的主要产气区,均为以石英滩坝相储层为主的岩性气藏,但二者的产能差异较大（前者低后者高）。为此,基于前人的研究成果和新收集的分析化验、地震剖面以及测录井资料,从沉积环境、储层成岩作用和成藏条件模式等方面入手,探讨了上述两个地区须二段石英砂岩储层天然气的富集高产稳产规律及差异性。结果表明：①尽管大巴山物源区提供的沉积物质、马路背地区的古地貌和水动力条件等均有利于可溶填隙物保存,马路背地区经历的强构造运动也有助于形成网状裂缝提高储层的连通性,但受制于岩石本身石英颗粒含量和造缝规模程度,沉积和储层成岩作用均不能成为上述两个地区须二段储层天然气聚集存在巨大差异的主要因素;②由于马路背地区存在断距大、纵深远的深源逆断层,不仅使得上覆须三段烃源层与须二段储层对接,还沟通了下伏海相烃源层,天然气可以沿侧向＋垂向持续向石英砂岩储层运移,形成“双重供烃、立体输导”的复式成藏模式,这才是该区M101井实现天然气高产稳产的关键因素。     

徐家围子断陷深层气藏类型及成藏模式

松辽盆地北部徐家围子断陷隐蔽型天然气藏形成机制和分布规律复杂,制约了勘探开发工作的进展。为此,依据天然气藏的成因,从勘探开发实用性出发,研究了该区深层气藏类型和成藏模式。结果认为：徐家围子断陷深层主要发育有构造-岩性、岩性-构造、岩性、构造-地层、基岩风化壳等5种气藏类型和上生下储式、自生自储式、下生上储式、幔生上储式等4种成藏模式。另外,根据甲烷碳同位素值、乙烷碳同位素值和干燥系数3方面的天然气成因类型划分结果,认为下白垩统营城组天然气主要分布在煤成气区域,主要来源于下白垩统沙河子组的湖相泥岩和煤层。     

川中古隆起北部蓬莱气区多层系天然气勘探突破与潜力

近3年,四川盆地相继在川中古隆起北斜坡上震旦统灯影组二段和四段、下寒武统沧浪铺组一段、二叠系茅口组二段取得勘探突破,继安岳气区发现之后形成了新的万亿立方米级大气区——蓬莱气区。受大型张性走滑断裂、古裂陷槽、台缘带联合控制,蓬莱气区纵向上发育多层系规模化烃源岩、储集层及断控岩性圈闭;良好的"源-储"配置和垂向输导通道促进了多层系油气高效充注;"古隆今斜"的构造演化保证了油气高效汇聚;多层系直接盖层和区域盖层的发育为油气提供了良好的保存条件。得益于成藏要素在时间和空间上的良好配置,蓬莱气区震旦系—二叠系形成了特有的斜坡区深层—超深层、多层系、海相碳酸盐岩立体成藏模式——"立体供烃、立体成储、立体输导、早油晚气、立体成藏"。蓬莱气区多层系天然气勘探突破不仅大大拓宽了四川盆地深层—超深层天然气勘探领域,也证实了在历经多期构造运动后,古隆起斜坡部位的超深、超老地层仍具有形成规模性天然气聚集的潜力,对进一步深化四川盆地超深层天然气勘探具有重要指导意义。     

四川盆地西北部上三叠统须三段储层超致密与气藏超压成因

关于四川盆地西北部地区上三叠统须家河组储层致密、气藏超压的相关研究较多,但是对于致密储层的形成机理、异常超高压的展布特征与形成机制、热演化作用对大规模致密气聚集的影响等研究则尚不够系统和深入。为此,利用近期获得的大量钻井资料,研究该区须家河组三段(以下简称须三段)储层特征及主控因素,结合烃源岩热演化和成岩作用演化分析储层致密的原因;在分析气藏流体温度压力特征的基础上,结合构造运动分析气藏超压的形成机制;最后在归纳总结大型超压气藏特征的基础上,分析大规模超压天然气聚集机制。研究结果表明:①须三段极致密储层是强成岩压实与沉积物提供大量碳酸盐岩碎屑导致的强钙质胶结的共同结果 ;②须三段储层经历了深埋下的高热演化,储层最致密的地区既是热演化程度最高的地区,也是致密气的主要发育区,超高压致密气的形成受强成岩作用以及白垩纪末期高热演化的影响明显;③剑阁地区须三段砂/砾岩成岩压实使孔隙度下降了20%,安县构造运动使龙门山隆升为须家河组沉积提供的大量碳酸盐岩物源是碳酸盐胶结导致储层致密化的重要原因,使孔隙度损失了10%～20%;④该区坳陷带气藏异常高压的形成并非构造挤压造成的,而是因断裂不发育、生烃增压与构造反转导致泄压不畅所致,形成极致密储层超高压发育区;⑤龙门山、米仓山断裂带前缘断裂发育导致压力释放,为常压区,储层物性也好于坳陷带。结论认为,该区大规模超高压致密气藏的形成机制复杂、影响因素多样,紧密的源储组合关系、白垩纪末期的高热演化生烃增压、喜马拉雅期构造反转与地层隆升剥蚀、圈闭围岩极好的封闭能力所引起的极致密储层泄压不畅等原因,造就了该区异常超高压天然气的大规模聚集。     

四川盆地震旦系-寒武系天然气成藏模式与勘探领域

四川盆地震旦系-寒武系成藏条件好、天然气勘探领域多、资源潜力大,发育寒武系筇竹寺组、震旦系灯影组三段和陡山陀组优质泥岩以及震旦系灯影组泥质碳酸盐岩4套烃源岩,震旦系灯影组四段丘滩体白云岩、灯影组二段丘滩体白云岩、下寒武统龙王庙组颗粒滩白云岩和中寒武统洗象池组岩溶白云岩4套规模储层,震旦系灯影组三段泥岩、下寒武统筇竹寺组泥岩和中寒武统高台组膏盐岩3套直接盖层,具有良好的生-储-盖组合。根据不同区域成藏条件和成藏主控因素的不同,建立了四川盆地震旦系-寒武系的4种成藏模式：裂陷两侧台缘带构造-岩性气藏成藏模式、裂陷内岩性气藏成藏模式、川中台内构造岩性气藏成藏模式和川东川南构造气藏成藏模式。评价了全盆地的4个勘探领域：①裂陷两侧台缘丘滩体的储层品质和源-储配置好,勘探的关键在于优选构造稳定且保存条件好的目标;②裂陷内孤立丘滩体发育岩溶储层,且被烃源岩包围,精细刻画孤立丘滩体是勘探的关键;③川中台地内的储层和烃源岩大面积叠置,构造稳定,但资源相对分散,寻找富集区是勘探的关键;④川东-川南构造带发育成排成带的构造圈闭,寻找保存条件好的圈闭是勘探的关键。     

断层输导型天然气成藏模式的动态成藏过程——以川西坳陷新场构造带上三叠统须二段气藏为例

上三叠统须家河组二段气藏是四川盆地川西坳陷致密砂岩气勘探开发的重要区块,但须二段气藏气水分布关系复杂、勘探开发难度较大。为了给川西坳陷须家河组气藏的高效勘探提供新思路,以新场构造带须二段气藏为研究对象,根据地层水化学特征,结合构造、断层输导体系特征及单井生产动态分析,探讨了SN走向断层对须二段气藏天然气成藏及气水分布的影响。研究结果表明:(1)新场构造带须二段气藏油气高产富集区主要表现为断层输导型天然气成藏模式,该类成藏模式具备良好的构造—断层—储层配置条件,含气性好;(2)断层输导型成藏模式的气藏高产富集主控因素为"古今构造高位+断层通源输导+优质储层聚气",构造—断层—储层时空配置是控制气水分布的关键;(3)根据构造—断层—流体—成岩—成藏时空配置的差异性,结合单井生产数据,将断层输导型天然气成藏模式细分为"高产稳产、气水同产""中产稳产、低产水""低产气、高产水"3种气水产出特征;(4)具有"高产稳产、气水同产"生产特征的钻井,表现出"断层、储层在构造高部位相接"的特征,而具有"中产稳产、低产水"生产特征的钻井,普遍具有"断层、储层在构造高部位、低部位均相接"的特征,单井以产气为主,天然气产量稳定,仅产少量低矿化度地层水,可以通过实施水平井钻井来提高单井产量,以获得较好的经济效益。