鄂尔多斯盆地富县探区上古生界天然气运移模式

鄂尔多斯盆地富县探区位于陕北斜坡，通过对该探区上古生界天然气初次运移的历史、动力、方向和二次运移方向的研究，认为该区上古生界在晚侏罗世一早白垩世开始大量生成天然气，为排烃的高峰期，初次运移的动力除扩散作用外，主要是气源岩所产生的异常压力，方向垂直向下，即指向奥陶系风化壳；天然气的二次运移方向主要是北东向，但由于地层倾角较小，横向进行二次运移的动力不足以及受储集层物性差和砂体展布方向等方面的制约，天然气只能在较短的范围内运移。富县探区是鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏的最佳地区。图6参8     

鄂尔多斯盆地上古生界准连续型气藏天然气运移机制

基于鄂尔多斯盆地上古生界主要产气层段天然气地球化学特征和运移基本地质条件的分析,对上古生界准连续型致密砂岩大气田的天然气运移特征进行了研究。研究表明,鄂尔多斯盆地上古生界准连续型致密砂岩大气田天然气组分和碳同位素组成在平面上的变化主要受烃源岩热成熟度控制,纵向上受到烃源岩热成熟度和天然气运移分馏作用的共同影响。结合运移动力和输导条件进一步分析认为,上古生界致密砂岩大气田主要为初次运移直接成藏和短距离二次运移近源成藏。运移的动力主要为异常高压和气体分子浓度差产生的扩散作用力,浮力作用弱或无。运移方式主要为异常高压驱动下的幕式涌流和扩散作用引起的扩散流。其中,位于生烃体系内的太原组、山2段主要为异常高压驱动下的幕式涌流运移;生烃体系外的山1段、盒8段及以上层段扩散作用引起的扩散流运移对于天然气的成藏具有重要贡献,苏里格气田天然气组分和碳同位素纵向上的规律变化就是其直接反映。     

鄂尔多斯盆地延安地区下古生界天然气成藏过程和机理

延安地区下古生界碳酸盐岩主体位于古岩溶斜坡,勘探证实含气性良好,但天然气的成藏过程和机理研究相对薄弱。主要采用盆地数值模拟技术,恢复出关键地质时期的古流体动力特征,分析天然气运移方向,总结上、下古生界输导体系的配置关系,根据马家沟组微观流体活动记录,如包裹体的均一温度、盐度反映的成岩环境和活动期次,及与上古生界储层的对比,探讨了下古生界天然气的成藏过程和机理。研究认为,下古生界天然气主要来自上古生界。三叠纪末,山西组发生第一期油气充注,因规模较小且向下运移动力不足,未能在马家沟组充注。中、晚侏罗世,山西组发生第二期油气充注,在向下运移动力的驱动下,沿着砂体-裂缝输导体向下运移到风化壳,由古沟槽处和岩溶高地铝土岩缺失部位进入马家沟组,在储集性能较好的古地貌构造高点以及沟槽附近聚集成藏。早白垩世,上古生界烃源岩进入生、排烃高峰期,山西组发生第三期油气充注,是天然气向下运移的主要时期,除在第二期油气充注的区域外,在东部酸性流体活动形成的次生孔隙中也可聚集成藏。晚白垩世,烃源岩生气能力降低,天然气进入运聚调整阶段。总体上,延安地区西部、中部,因长期接受上古生界天然气的运移而发生充注,并在马家沟组内发生侧向运移,容易形成较大规模聚集。     

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鄂尔多斯盆地上古生界有石炭－二叠系煤系和石炭系碳酸盐岩两套气源岩,其中前者对天然气的生成贡献最大。古地质温度计测温和古地温场模拟计算结果显示出,在晚侏罗世－早白垩世存在异常高地温场,使盆地古地温场和热流值均远高于现今值。受古地温场演化史的控制,天然气的生成具有侏罗纪之前深成变质作用控制下的生烃演化,早、中侏罗世深成变质作用和局部热异常控制下的生烃演化,晚侏罗世－早白垩世深成变质作用和区域热变质共同控制下的生烃演化及早白垩世之后降温过程下的生烃演化4个阶段;相应的烃源岩在晚三叠世局部开始进入生烃门限,之后随生气量的逐渐增加,生烃范围不断扩大,至早中侏罗世开始有少量天然气的排出,晚侏罗世受燕山中期异常热事件的强烈影响,在晚侏罗世－早白垩世达到生排气高峰期。并最终形成以东部为主、西部次之的广覆式资源分布特征。     

储层压力与天然气分布关系——以鄂北塔巴庙地区上古生界储层为例

通过分析塔巴庙地区储层压力的分布特征，建立了研究区泥岩压实曲线，并对影响和控制该区储层压力的主要因素和机理进行了探讨，对“欠压实”剩余压力、生气增压、抬升引起的降压进行了定量计算。分析结果表明，晚三叠-早白垩世末“欠压实”作用和晚侏罗-早白垩世末烃源岩大量生烃作用使塔巴庙地区上古生界形成异常高压；晚白垩系构造抬升降压，使得现今储层为正常-低异常压力。同时证实了“欠压实”对天然气有压力封盖作用，天然气都分布在最大“欠压实”幅度以下的储层当中。烃源岩生气高峰为晚侏罗-早白垩世末，但天然气大规模运移是在晚白垩世，方向以沿过剩压力梯度降低较快的方向（太原-山西组至下石盒子组）垂向运移，通道主要为裂缝，运移的动力主要为异常高压。由于储层致密，聚集成藏能量有限，造成天然气充注不足、气水分异不好、含气饱和度低。     

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鄂尔多斯盆地中部气区上古生界煤系气源岩生气强度大 ,大部分地区生气强度大于 40× 1 0 8m3/km2 ;丰富的气源和良好的储盖条件表明中部气区具备形成大型上古生界气藏的条件。气藏的分布受气源、砂体分布、盖层的质量和分布所控制。上古生界天然气藏的形成可分为两个阶段 :第一阶段是三叠纪—早白垩世 ,天然气向北、北东方向大规模运移 ;第二阶段是早白垩世后 ,天然气难以大规模运移 ,上古生界气源岩生成天然气主要就近聚集成藏 ,局部鼻隆构造起到了使天然气相对富集的作用。中部气区上古生界气藏的形成主要与第二阶段天然气的生成、运移和保存有关。今后该区天然气勘探的主攻方向应是中部气区上古生界气藏。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气富集的主要控制因素

鄂尔多斯盆地从三叠纪至现今上古生界气源岩具有持续的供气能力,早日垩世后上古生界气源岩仍然具有可观的排气量。上古生界气源岩持续的供气能力、巨大的排气量是上古生界天然气富集成藏的有利条件,表明鄂尔多斯盆地具有形成深盆气的物质基础。鄂尔多斯盆地上古生界天然气三叠纪-早白垩世向北大规模运移,早白垩世后天然气主要是就近运移聚集,为盆地大面积含气创造了有利的气源条件。下石盒子组-山西组分流河道和河口砂坝砂体物性最好,分布于4个大型河流-三角洲沉积体系中。这些沉积体系中的河道砂体是天然气富集的有利场所。稳定的构造背景和区域盖层、直接盖层良好的封盖能力构成了上古生界天然气保存的有利条件。鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏的最关键条件是有利砂体的分布。加强石盒子组-山西组砂岩储层的分布预测对上古生界天然气的勘探有着重要意义。      

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鄂尔多斯盆地北部为气源运移的指向区，具有较好的生储盖条件。下古生界气源岩为下奥陶统马家沟组碳酸盐岩，上古生界气源岩为石炭系太原组和二叠系山西组碎屑岩；下古生界储集层为马家沟组风化壳，上古生界储集层为石炭系本溪组、太原组和二叠系山西组、下石盒子组，前者以碳酸盐岩为主，后者以碎屑岩为主；下古生界风化壳气藏的区域盖层为石炭系底部的泥岩、铝土岩及铝土质泥岩，上古生界气藏的区域盖层为二叠系上石盒子组泥质岩。由于天然气聚集于两个不同的领域，其成藏各具特点，因而天然气富集控制因素就有所不同：下古生界天然气富集主要受气源、区域性岩相变化、盖层及古地貌影响，而控制上古生界天然气富集的决定因素有气源、砂岩体、局部构造的发育程度及源岩生烃期与圈闭形成期的匹配。     

鄂尔多斯盆地东北部致密砂岩气成藏机理与富集规律——以榆林气田为例

鄂尔多斯盆地东北部具有南北向构造特征及发育的裂缝,为天然气成藏提供有利条件。研究区山西组主要存在两期充注成藏:依次为早侏罗世—中侏罗世和晚侏罗世—早白垩世。气源岩有机质含量较高,提供了丰富的生气母质。研究区以石英砂岩为主,且山西组顶部发育有良好的盖层条件。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏地质特征及勘探方法

尔多斯盆地上古生界为一套以碎屑岩沉积为主的含气层系,下部煤系暗色岩类气源充足,中部河流、三角洲砂岩储集层广泛分布,上部湖相泥岩盖层区域稳定。晚古生代至中、新生代,盆地经多次稳定沉降,并最终整体抬升后,完成了上古生界天然气的生成,运移和聚集。盆地周边在地史期构造活跃、砂体发育,以构造圈闭为主;盆地内部构造稳定、在倾角不到１度的西倾单斜上,湖北向展布的河流三角洲砂体与侧向的河湖间湾相泥质岩配合形成了近     

黄骅坳陷中生代构造运动对上古生界煤系烃源岩生烃演化的控制

近期,渤海湾盆地黄骅坳陷港北、乌马营和歧北等古潜山内幕与上古生界煤系有关的原生气藏勘探取得重大发现,揭示其巨大的油气资源潜力。为了深入认识该坳陷中生代构造运动对上古生界煤系烃源岩生烃演化的控制作用,采用构造解析、埋藏—热史分析、岩心薄片观察以及盆地生烃模拟等手段,综合分析了中生代构造体制与演化、盆地迁移过程、煤系烃源岩地球化学特征和生烃史,研究了中生代盆地沉降、迁移及岩浆活动对煤系烃源岩生烃的影响。研究结果表明:①黄骅坳陷中生代发生了多期、多类型的构造运动,构造事件主要有三叠纪克拉通抬升—沉降运动、侏罗纪差异压陷—压扭运动、白垩纪火山活动和伸展抬升运动;②盆地迁移过程为由南向北,孔店隆起为南、北迁移的重要界限;③黄骅坳陷上古生界煤系烃源岩经历两次生烃过程,存在着早期油气藏;④沧东凹陷上古生界煤系晚侏罗世末进入有效生烃门限,歧口凹陷上古生界煤系烃源岩早白垩世末进入生烃门限;⑤中生代构造运动对烃源岩一次生烃演化的控制主要体现在中生代各时期盆地迁移事件控制烃源岩一次生烃序列、岩浆岩局部加热事件促使烃源岩中有机质加速生烃和异常成熟等两个方面。结论认为,该研究成果明确了中生代构造运动对上古生界煤系烃源岩一次生烃演化的控制作用,对华北地区中生代构造运动、原型盆地恢复、煤系生烃演化研究以及油气勘探等都具有参考价值。     

银根-额济纳旗盆地烃源岩特征及油气富集规律

基于对银根-额济纳旗盆地上古生界、侏罗系和白垩系烃源岩地球化学特征的系统评价,分析了盆地内各凹陷的油气来源和富集规律。盆地上古生界石炭系—二叠系暗色泥岩整体已达到过成熟阶段,中生界凹陷内已发生浅变质—变质作用,油气保存条件较差,油气资源和勘探潜力小;中—下侏罗统发育一套煤系烃源岩,在盆地腹部及南部凹陷中已达成熟阶段,具有一定生烃潜力;白垩系巴音戈壁组烃源岩的有机质丰度高、类型较好,是盆地的主力烃源岩层系,且油源对比结果证实,盆地已发现的油气均来源于该套烃源岩。银根-额济纳旗盆地的油气成藏过程可划分为早白垩世晚期油气成藏和早白垩世末期调整改造2个阶段,油气的富集主要受巴音戈壁组烃源岩的热演化程度和晚期构造活动强度共同控制。银根-额济纳旗盆地腹部是其油气富集的最有利区,中西部是油气勘探的有利区,中东部的油气成藏条件较差。     

川西前陆盆地南部储层流体包裹体特征及其在天然气成藏研究中的应用

川西前陆盆地南部邛西、平落坝及白马庙气田上三叠统原生气藏和侏罗系次生气藏储集层有机包裹体以气相、气液两相为主,形态多不规则,大小以3～6μm为主,主要分布在石英颗粒裂隙及充填裂缝的方解石脉中。须家河组二段有机包裹体均一温度分布范围为60～170℃,主峰在90～130℃;侏罗系有机包裹体均一温度范围在70～130℃,主峰为80～100℃。根据均一温度测试结果,结合三叠系烃源岩演化史分析,须家河组二段气藏经历了印支晚期少量油气充注,燕山期的大量油气充注及喜马拉雅期的调整、少量充注的全过程,其主要充注时期为燕山期(侏罗纪-白垩纪)。侏罗系气藏为次生气藏,主要充注时期为喜马拉雅期。通过恢复不同时期包裹体的古流体势,认为川西前陆盆地南部须家河组二段气藏流体势呈无序性。天然气运移以源、储之间的垂向运移为主,侧向运移不明显。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气成因及来源

天然气成因及来源研究对天然气勘探开发具有重要作用,可以为天然气的运移成藏提供理论依据。通过对鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界天然气组分、碳同位素、轻烃及烃源岩等特征进行综合分析研究,探讨该区上古生界天然气成因及来源。结果表明:临兴地区上古生界天然气组分含量以甲烷为主,重烃和非烃含量较低,主要属于干气;天然气δ^13C1值、δ^13C2值和δ^13C3值分别介于-45.6‰^-32.9‰、-28.9‰^-22.3‰和-26.2‰^-19.1‰之间,总体表现出正碳序列变化趋势,并且δ^13C1值均小于-30‰,具有典型的有机成因气特征。轻烃组成特征上具有一定的相似性,C7系列表现出甲基环己烷优势;C5-7系列主要表现出异构烷烃优势。该区上古生界天然气主要属于成熟煤成气,含有少量煤成气与油型气的混合气;石盒子组天然气藏主要是由山西组烃源岩生烃增压扩散运移至近源或远源储层内充注成藏;太原组天然气藏主要来自于太原组自身的烃源岩,在源岩内自生自储成藏。     

Geochemical characteristics of noble gases in natural gas and their application in tracing natural gas migration in the middle part of the western Sichuan Depression, China

Noble gases in natural gas, from Xiaoquan, Xinchang, Hexingchang and Fenggu gas reservoirs in the middle part of the western Sichuan Depression, China, were analysed. Results show that the volume content of crustal noble gases accounts for 97.9% to 99.7% of the total noble gas content, indicating that the noble gases in the study area are very largely derived from the crust. Moreover, the 40Ar time-accumulating effect of source rocks is used to determine the complex relationship between gases and source rocks in this area, and the results agree well with that from analysis of source rock light hydrocarbons. Due to the short migration distance, the separation of 4He and 40Ar is not significant in Xujiahe natural gas and Lower and Middle Jurassic natural gas, so it is difficult to trace natural gas migration. However, this separation characteristic of 4He and 40Ar in Middle and Upper Jurassic natural gas is significant, which indicates that natural gas migration was from the Middle Jurassic to Upper Jurassic formations. In addition, the variation trends of 3He/4He ratio and δ13C1 value indicates that natural gas migration is from the Xujiahe formation to the Jurassic layer in the study area.     

鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏研究

鄂尔多斯盆地存在前缘坳陷和大型斜坡组成的深盆地结构。上古生界发育海陆交互相和陆相砂泥岩生储组合,大型三角洲体系形成了广泛发育的致密砂岩储集层。煤系地层形成了深盆气藏的主要气源岩,范围广、丰度高的煤系有机质除东北部处于低成熟外,盆地中普遍进入成熟─高成熟演化阶段。深盆气的生成─运移─聚集从三叠纪持续到晚白垩世,其后进入保存期。上古生界形成了一个几乎覆盖全区的特大型深盆气藏,地层压力以异常低压为主,气水分布明显呈现南气北水下气上水的特征,气层分布不受构造控制,预测地质储量为１． ４７ × １０１２～ １０． ５ × １０１２ｍ３。     

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近年来,塔里木盆地油气勘探取得很大突破。盆地发育有三套重要的烃源岩：寒武系烃源岩由于处于高—过成熟阶段,在晚近期以形成天然气为主;中—上奥陶统烃源岩由于其特殊的生烃母质类型而既能生油又能生气;侏罗系则由于其属于腐殖型烃源岩而以生成天然气为主。盆地在资源分布上具有富含气的特征。气源对比结果表明,塔里木盆地目前发现的天然气主要源自上述３套重要的烃源岩。盆地内广泛发育的５套区域盖层是形成大型、特大型天然气藏的必要条件。因此,从生成和保存两方面说明塔里木是一个富含天然气的盆地。“八五”期间,塔里木盆地探明天然气储量１０９２．３６×１０８ｍ３、凝析油３８４５．３×１０４ｔ（塔指探区）。这说明塔里木盆地除了富含原油外,同时也是一个富含天然气的叠合、复合盆地。