致密砂岩气藏注CO2提高天然气采收率微观机理

中国致密砂岩气藏资源储量丰富,复杂的气水渗流关系和气水同产特征制约了单井产能的发挥和天然气采收率提高,注CO₂是提高气藏采收率(EGR)和实现碳埋存的双赢途径。为明确致密砂岩气藏CO₂驱替微观渗流和提高天然气采收率机理,指导致密砂岩气藏CO₂-EGR方案设计,基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立了孔隙尺度多相多组分流动模型,揭示了致密砂岩气藏储层微观气水分布特征和CO₂-EGR的微观渗流机理,并明确了CO₂-EGR的主控因素。研究结果表明：(1)驱动压差显著影响了致密砂岩气藏的气水微观分布和水锁程度,使得气水流动能力和气水相对渗透率特征不同;(2) CO₂-EGR微观渗流过程包括气水两相的非混相驱替和CO₂-CH₄的混相驱替,对应EGR机理为分别受生产压差和地层压力控制的黏性驱替和混相扩散;(3)注入的CO₂可有效缓解水锁现象和贾敏效应,与CH₄良好的混相能力能促进沟通分...     

四川盆地川西坳陷成都大气田致密砂岩气地球化学特征

川西坳陷是中国石化在四川盆地的重要探区之一,该区陆相致密砂岩气勘探近年来取得重要突破,发现了以上侏罗统致密砂岩为主力储层的成都大气田,但对其天然气来源及与邻区天然气特征差异的认识缺乏地球化学证据。天然气地球化学特征研究表明,成都大气田侏罗系致密砂岩气干燥系数（C₁/C_1?5）介于0.939~0.982之间,δ¹³C₁、δ¹³C₂和δD₁值分别介于-33.7‰~-30.7‰之间、-25.4‰~-22.3‰之间和-162‰~-153‰之间,烷烃气碳、氢同位素系列均表现出正序特征。碳氢同位素组成揭示了侏罗系致密气为典型煤成气。根据煤成气二阶段分馏模式计算所得R_O值与成都气田须家河组五段烃源岩实测R_O值一致,反映了侏罗系致密砂岩气主体来自须五段烃源岩。研究区下侏罗统白田坝组基本不发育有效烃源岩,对侏罗系气藏没有显著贡献。受气源及成藏过程的差异影响,川西坳陷不同气田侏罗系天然气具有不同的地球化学特征。     

塔里木盆地英南2井侏罗系气藏性质

塔里木盆地英吉苏凹陷英南2井侏罗系天然气气藏具有深盆气藏的性质。该区古生界具有分布广、生烃强度高的烃源岩和区域深坳陷。生烃中心位于深坳陷中,其上倾方向为致密砂岩。而且在较好砂岩储集层的上部具有连片分布的致密砂岩。气藏盖层的封闭机理是由于致密砂岩微细孔喉产生的毛细管压力,致密砂岩所具有的水锁现象增大了微细孔喉的毛细管压力,成为油气封堵层,阻止了油气纵向上大量的散失,使得天然气在相对好的砂岩储集层中聚集成藏。由于天然气具有高度扩散能力,在漫长的地质历史时期,已经聚集成藏的天然气会部分扩散到上部地层中而发生散失,同时由于坳陷中的烃源岩具有持续生烃能力,使气藏中散失掉的气体得以补充,这样,便形成了动态平衡的气藏。     

鄂尔多斯盆地延长组7段页岩全组分定量生烃模拟及原油可动性评价

页岩油和致密油是中国目前油气勘探的热点,页岩生烃模拟实验可为此类油气资源勘探提供重要数据。以鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）页岩为例,利用金管-高压釜模拟生烃装置,系统研究了Ⅱ型有机质在与"生油窗"对应的成熟度范围（Easy R_o 0.7%~1.6%）内生烃产物中的气体烃（C_1-5）、轻烃（C_6-14）、重烃（C₁₄₊）、各族组分,以及生烃残渣的地球化学特征。发现长7段页岩在生油期可同时生成2.35~103.91 mL/g的气体烃和10.83~88.24 mg/g的轻烃。重烃的生成高峰对应的Easy R_o约为1.0%,与其中的饱和烃、芳烃和非烃的高峰产率对应的成熟度非常接近。重烃中沥青质的产率在Easy R_o约1.35%后开始下降,说明沥青质在此后才开始大量裂解与固化。而对原油物性影响很大的轻重比[（气体烃+轻烃）/重烃]及气油比[气体烃/（轻烃+重烃）]随成熟度增加而不断增大,其增速分别在Easy R_o为1.05%~1.15%之后明显变快。在生油过程中,长7段页岩残渣HI值和H元素的大量减少、干酪根固体碳同位素的变重均发生在Easy R_o约1.00%之前。干酪根碳同位素的变化相对较小,在鄂尔多斯盆地可以作为母源指标。通过对生烃产物中6种常见生物标志物成熟度参数的对比,证实多环芳烃成熟度参数中的甲基菲指数（MPI）和甲基菲比值（F1）在整个生油窗内都与成熟度有很好的线性相关性,可用于鄂尔多斯盆地母源为长7段页岩的原油成熟度判识。生烃产物的各地球化学特征变化节点、以及成熟度指标可用于鄂尔多斯盆地长7段页岩油或相关致密油资源的可采性评价。     

天然气运移轻烃地球化学示踪——以鄂尔多斯盆地东胜气田为例

基于天然气中轻烃化合物组成分析和区域性对比,结合组分和甲烷碳同位素组成特征,揭示轻烃地球化学特征对鄂尔多斯盆地东胜气田上古生界天然气运移和水溶及逸散等示踪作用,探讨运移作用对特定轻烃指标的关联效应。研究表明：(1)东胜气田二叠系下石盒子组天然气C_5-7异构烷烃含量高于正构烷烃,C_6-7轻烃组成呈链烷烃优势分布且芳香烃含量明显偏低(小于4.0%),C₇轻烃主体呈甲基环己烷优势分布,整体表现出煤成气特征且受到了水溶等作用影响;(2)东胜气田天然气经历了自南向北的游离相运移,并在充注后发生不同程度的水溶作用,其中泊尔江海子断裂以北什股壕地区天然气在聚集后具有明显的散失;(3)长距离的游离相运移导致天然气C₇轻烃中甲基环己烷相对含量和甲苯/正庚烷值降低、正庚烷/甲基环己烷值和庚烷值增大,水溶作用导致轻烃异庚烷值增大,天然气散失导致什股壕地区天然气中C_5-7正构烷烃相对异构烷烃含量增加。     

热解参数S1的轻烃与重烃校正及其意义——以渤海湾盆地大民屯凹陷E2s4(2)段为例

利用热解参数S₁（游离烃含量）对页岩油进行资源评价时存在轻烃和重烃损失的现象,导致计算资源量偏小。针对重烃损失,将相同泥页岩样品经抽提前、后热解实验所得的S₂（热解含量）进行对比,二者之差即为S₁损失的重烃含量。针对轻烃损失,基于未熟泥页岩样品Rock-Eval和PY-GC实验以及对原油进行的金管实验,根据化学动力学原理求取各动力学参数,结合Easy R_o模型计算出不同成熟度时生成的C_6-13与C₁₃₊的比值,将此值作为烃源岩内残留的C_6-13与C₁₃₊比值,并在经重烃恢复之后的S₁基础上进行轻烃恢复。使用轻烃与重烃恢复前、后的S₁作为页岩油资源评价参数,在资源量计算方面差别较大。以渤海湾盆地大民屯凹陷E₂s^4（2）段为例,其恢复前资源量为2.26×10⁸t,恢复后资源量为6.47×10⁸t,恢复后资源量为恢复前的2.86倍。因此在利用S₁对页岩油进行资源评价时,对S₁的轻烃和重烃恢复具有重要意义。     

塔中地区志留系砂岩中孔隙游离烃和包裹体烃对比研究及油源分析

对塔里木盆地塔中地区6个志留系沥青砂岩样品中的孔隙游离烃和包裹体烃,做了分离并分别进行了色-质分析。色-质分析表明孔隙游离烃和包裹体烃具有显著不同的特征:前者表现为前峰型轻质烃特点,主峰碳较小(为nC₁₆或nC₂₀),无奇碳优势,多伴有生物降解现象;而后者多表现出双峰分布特征,主峰碳数较大(为nC₂₅或nC₂₉),有一定奇碳优势。在生物标志物上,孔隙游离烃三环萜烷和孕甾烷含量都较高,C₂₇,C₂₈和C₂₉甾烷呈不对称"V"字型分布;而包裹体烃的三环萜烷和孕甾烷含量都较低,C₂₇,C₂₈和C₂₉甾烷呈斜线上升型分布。油源对比表明,沥青砂岩包裹体中捕获的烃与中-下寒武统烃源岩有关,而孔隙游离烃则与中-上奥陶统烃源岩有关。     

天然气烃指纹分析在气藏地球化学描述中的应用

应用天然气烃指纹特征可以有效地分析新场气田侏罗系蓬莱镇组蓬一气藏气层连通性。在有利天然气聚集的井区或层段,一些与天然气聚集保存条件相关的烃指纹参数呈现较明显的规律性,如C_3-4/C_5-6、烷烃C_5-6/C_7-8、己烷/环己烷呈现明显的增高,正构烷烃/异构烷烃、环戊烷/环己烷类、异构单取代/异构多取代相对减小。新场气田蓬莱镇组蓬一气藏气层各项烃指纹参数在横向上变化较大,气层的连通性较差,应属构造岩性气藏。天然气各项烃指纹参数由浅到深呈现明显的变化规律,充分反映了天然气运移成藏过程中的色层效应及组分的分离过程,说明气藏在形成过程中,烃类系来自深层,以垂向运移为主,并预示着深部地层天然气成藏、保存条件逐渐变好,具有找到气藏的可能性。     

四川盆地天然气C4～C7烃类指纹变化特征研究

利用自制的天然气C₃～C₈烃浓缩器，对天然气中微量C₄～C₇单体烃进行了浓缩，以此为样品做了试验分析研究，进而阐述了四川盆地不同成因天然气C₄～C₇烃类指纹的分布特征，并得出以下结论：天然气中C₄～C₇烃类组成、分布特征不仅与生烃母质密切有关，而且受成熟度的控制，还与天然气的运移作用有关；不同母质来源、不同热演化阶段的天然气，C₄～C₇轻烃的组成也明显不同；同时，天然气在运移过程中，由于地层水的溶解作用，轻烃的组成也会受到影响。     

吐哈盆地丘东洼陷致密砂岩气地球化学特征

丘东洼陷是吐哈盆地致密砂岩气勘探开发的重点地区。通过致密砂岩气、煤系烃源岩的地球化学实验等分析,研究了丘东洼陷中下侏罗统致密砂岩气地球化学特征、成因类型、主力气源类型与分布等。结果表明：丘东洼陷致密砂岩气以烃类气体为主,含量为56.8%～97.2%,非烃气体主要为N₂;天然气干燥系数（C₁/C_1-5）为0.79～0.89,全部为湿气;天然气均为热成因气,温吉桑地区致密砂岩气为煤型气,照壁山-红旗坎地区为混合成因气,鄯勒地区为混合气和油型气,柯柯亚地区为混合气和煤型气;丘东洼陷北部地区致密砂岩气成烃母质中含有一定量的腐泥组分,南部温吉桑地区生气母质以偏腐殖型有机质为主;依据烃源岩有机质生物来源构成与沉积环境等指标参数,将研究区中下侏罗统泥岩分为A、B、C、D  4种类型。精细气源对比表明,致密砂岩气烃源岩以煤系泥岩为主,煤岩不是主要的气源岩。有效泥质烃源岩发育区是寻找致密砂岩气“甜点”的重要方向。     

川西坳陷新场气田上三叠统须五段天然气来源及启示

新场气田是川西坳陷目前发现的规模最大的陆相气田,须五段是该区天然气勘探的重点层系之一,但有关须五段天然气成因和来源的认识存在分歧。在对新场气田不同层位天然气进行组分、稳定碳氢同位素和轻烃化合物组成进行测试分析的基础上,开展天然气成因鉴别和气源对比。地球化学特征研究表明,新场气田须五段天然气主体为湿气,δ¹³C₁值介于-40.2‰~-33.5‰之间,δ¹³C₂值介于-27.3‰~-23.6‰之间,δD₁值介于-215‰~-179‰之间,烷烃气碳氢同位素组成均为正序系列;C₇组成具有明显的甲基环己烷优势分布,C_5-7组成则以异构烷烃和环烷烃为主。新场气田须五段天然气为煤成气,与雷口坡组和须二段分别表现为油型气和混合气的特征明显不同,而侏罗系和须四段天然气尽管同样表现出煤成气特征,但其成熟度普遍高于须五段天然气。受须家河组不同层段烃源岩母质类型相似等因素影响,气—岩轻烃指纹对比不具有排他性,不适用于新场气田陆相天然气的气源精细对比。新场须五段天然气主要来自须五段自身,而侏罗系天然气则主要来自须三段、须四段烃源岩。     

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。     

顶空悬滴液相微萃取技术在油气化探中的应用

油气化探的理论基础是地下油气藏中的烃类向上渗漏,在近地表形成一系列可被检测的有规律的地球化学响应,而油气化探通常以C1-C5烃类为检测对象。如果说土壤或沉积物中的C1-C4烃类还有可能是细菌作用形成的,那么C6-C12的烃组分则应该完全为热成因的。因此,检测土壤或海底沉积物中的C6-C12的烃组分,可以为油气藏预测提供最直接的证据。由于汽油烃组分在土壤和海底沉积物中含量低及检测手段和技术的缺乏,导致汽油烃组分在油气化探中很少被关注。以分析完罐顶气后的钻井岩屑液体为对象,采用顶空悬滴液相微萃取技术(HS-SDME),对某钻井中不同深度的汽油烃(C6-C12)组分进行定量分析。研究结果显示,通过HS-SDME法可以很好地检测钻井岩屑液体中的汽油烃组分,且利用这些汽油烃组分含量判别的钻井油气储层深度与实际储层深度一致,表明HS-SDME法可用于井中化探及地表油气化探。     

MoS2在低熟有机质热演化生烃中的催化作用

MoS₂常用作有机质催化加氢热解的高效催化剂,通过活化流动相的高压H₂来提高热解产物的产率。但是MoS₂催化剂是否对有机质自身热演化生烃有影响却少有研究。为此,通过对低成熟Alum页岩干酪根及添加MoS₂催化剂的干酪根进行热模拟生烃对比实验,探究了MoS₂对干酪根热演化生烃的影响。实验结果表明MoS₂的加入使低熟干酪根具有更高的成烃潜力：(1)使轻烃(C_6-14)峰值产率增加且峰值温度前移24℃,但重烃(C₁₄₊)峰值产率显著降低,表明MoS₂加速了重烃向轻烃的热裂解转化;(2)使湿气产率在峰值温度(456℃)前轻微增加,但峰值温度后明显降低,表明MoS₂促进了湿气的生成及后期的裂解;(3)使甲烷(C₁)产率明显增加,特别是在528℃后C₁增加了近50%,这可能是因为MoS₂促进了高-过成熟阶段干酪根的加...     

渤南洼陷沙三段油气运移路径分析

基于地球化学分析方法,利用原油生物标志化合物及含氮化合物参数对渤南洼陷沙三段油藏的油气运移路径进行分析。对比各项地化参数,最终选取C29胆甾烷20S/（20S+20R）,(C₂₁+C₂₂)/(C₂₈+C₂₉)及∑C_21-/∑_C22+等生物标志化合物指标和1,8/2,4-二甲基咔唑、1,8/2,7-二甲基咔唑、苯并[a]咔唑/（苯并[a]咔唑+苯并[c]咔唑）等含氮化合物参数进行研究,结果表明,以上各参数均随着油气运移距离的增大而增大。综合分析认为,渤南洼陷沙三段油气首先由烃源岩沿渤深4断层与渤深4北断层进行垂向运移,这2条油源断层与沙三段储层的接触点即为油气进入沙三段的充注点,油气运移至充注点时,分别向洼陷南、北两侧发生侧向分流;同时地层压力对油气运移速率的影响较为明显,洼陷生烃中心地层压力较大的地区油气快速运移成藏,地化参数变化率很小,洼陷边缘地层压力较小的地区油气运移速率较低,地化参数变化率较大。     

柴达木盆地冷湖构造带天然气地球化学特征及成藏主控因素

柴达木盆地冷湖地区不同构造带天然气的地球化学特征及成藏控制要素研究比较薄弱。依据天然气组分和碳同位素手段对冷湖各构造带的天然气进行地球化学分析,并结合储层、构造及成烃演化等,探讨不同构造带天然气成因差异及成藏的控制要素。研究表明,冷湖地区天然气组分以烃类为主（66%~97%）,重烃含量相对较高（2%~11%）。冷湖三号至冷湖五号构造带甲烷碳同位素值（δ¹³C₁）介于-46.4‰~-25.4‰之间,冷湖五号至冷湖七号的δ¹³C₁值介于-25.4‰~ -42.7‰之间,显示其成熟度存在差异。冷湖构造带侏罗系天然气乙烷碳同位素（δ¹³C₂）值介于 -27.18‰~-30.3‰之间（平均为-28.54‰）,古近系—新近系δ¹³C₂值均大于-28‰,指示其主要来源于腐殖型有机质,以煤型气为主,可能混入了少量油型气。不同的供烃凹陷和深浅层阶段性聚集是导致天然气差异分布的主要因素。古近系—新近系圈闭的发育与天然气形成和充注同步,具有晚期动态成藏特点。浅层滑脱逆断裂导致天然气大量快速逸散,储层聚集成藏能力较弱;深层侏罗系源内及基岩不整合面附近发育构造圈闭,且形成时间早,完整性好,有利于早期原生油气藏的形成,指示深层可能是下一步天然气勘探的方向。     

塔里木盆地塔深1井寒武系油气地球化学特征

塔深1井是中国及亚洲陆上最深的探井。在埋深8400m左右、温度160℃、压力80MPa环境下的上寒武统白云岩溶洞储集体中发现了褐黄色的液态烃。研究表明,井深6800~7358m的下奥陶统—上寒武统气样的烃类气体含量为97%,干燥系数为0.97,甲烷碳同位素平均值为-37.9‰,对应的气源岩R_o为1.65%~1.91%,属于典型高演化油型干气,天然气轻烃指纹分析表明与塔河天然气具有相似的母质来源;塔深1井(8406.4~8407.37m)液态烃的正构烷烃齐全,OEP为1.029,C₂₁-/C₂₁+为0.49~1.46,Pr/Ph为0.762~0.991,具有植烷优势,反映了还原—强还原环境的海相腐泥型烃源岩;从表征原油成熟度变化的Pr/nC₁₇,Pr/nC₁₈及芳烃甲基菲指数等分析,与塔河油田奥陶系原油有较大区别,与来自中下寒武统烃源岩的塔东2井、T904井原油相似,其族组分碳同位素δ13C分布于-29.13‰~-25.84‰,具C₂₇>C₂₈<29甾烷特征,初步认为其来自于中下寒武统烃源岩,而高地层压力可能是其保存的重要原因。      

油气化探精查中的矿置异常特征与模式识别

油气化探精查是近年来开发完善的新技术,一般采用高密测网、轻烃检测新技术及非常规数值处理技术研究近地表烃类组成和分布特征,评价圈闭的含油气性或油气聚集的有利部位。化探精查矿置异常特征总体上属顶端晕类型,主要表现为复杂的块、环结合状,油田内外轻烃组构具有内重外轻的分异特征,烃类组分(特别是重组分)的浓集中心与深部油气聚集体具有较好的对应性。油气化探精查工作中应谨慎"圈环",重视对异常特征的研究,并借助物化探多参数综合判别、分形理论、神经网络等评价技术进行含油气性预测,提高油气化探解决复杂地质问题的能力。以HBG油田为例,采用3层BP神经网络技术对化探精查异常进行模式识别,预测的有利部位得到钻探证实,表明在矿置异常识别和评价时,采用浓度异常提取与模式识别类异常评价技术相结合进行含油气性预测是可行且有效的。      

川西新场地区须二段天然气成因类型和来源

须二段是四川盆地陆相天然气勘探的重要层系之一。天然气地球化学特征研究表明,新场地区须二段天然气干燥系数普遍高于0.95,为典型干气;δ13C1和δ13C2值分别为-34.5‰~-30.3‰和-29.1‰~-23.4‰,δD1值介于-168‰~-157‰之间,烷烃气碳、氢同位素系列主体表现出典型正序特征,部分样品发生了乙、丙烷碳同位素的部分倒转。新场须二段天然气为混合成因,重烃气表现出以原油裂解气为主并混有部分煤型气的特征,而甲烷则主要表现出煤型气的特点。气源对比研究表明,新场须二段天然气主要来自马鞍塘组—小塘子组烃源岩,须二段自身烃源岩也有一定的贡献。