富氦天然气藏成藏特征及主控因素

在充分调研全球探明氦资源分布及开采现状的基础上,对国外典型富氦天然气藏的空间分布特征、氦气成因来源和气藏类型进行解剖,再结合地质背景分析了富氦天然气藏的成藏主控因素。研究结果表明,美国是目前世界上探明氦资源最多的国家;由于受技术手段等条件的制约,目前主要是从富氦、高氦天然气藏中获取氦气资源。通过对国外富氦天然气藏的解剖发现,富氦天然气藏平面上主要分布在古老克拉通地区,垂向上以埋藏较浅的元古界和古生界为主;绝大多数富氦天然气中的氦气主要是由地壳中的铀、钍等放射性元素衰变形成。根据天然气组成特征可将富氦天然气藏划分为富氦烃类气藏、富氦二氧化碳气藏和富氦氮气藏,其中大多数富氦烃类气藏主要位于克拉通内部隆起带之上,气藏规模和氦资源量较大;富氦二氧化碳/氮气藏多位于克拉通边缘活动带,气藏规模和氦资源量较小。在对气藏特征进行总结的基础上,综合实际地质背景提出两种富氦天然气藏成藏模式:古老克拉通内部隆起富氦天然气藏成藏模式和古老克拉通边缘活动带富氦天然气藏成藏模式,其中具备花岗岩基底隆起、深大断裂、晚期构造活动和区域性盖层等地质条件的地区是氦资源勘探的重点有利区。     

中国含油气盆地富氦天然气藏氦气富集模式

氦气由于其化学惰性、分子量小、低沸点、强渗透性、高导热性等特点,广泛用于航空航天、低温超导、医疗以及高科技领域,是一种不可替代的战略性稀缺资源。但关于氦气如何在天然气藏中富集的研究较为薄弱。为此,在探讨富氦气藏划分标准的基础上,系统剖析了典型富氦气藏氦气成因、来源及富集过程,重点突出了主力氦源对富氦气藏的贡献,并提出了中国含油气盆地富氦气藏氦气富集模式。研究结果表明：(1)针对中国不同含油气盆地建立了壳源富氦和壳幔混合富氦2大类,6种氦气富集模式;(2)富氦气藏具有供氦多元、富集模式多样的特征;无论哪种氦气富集模式,都离不开主氦源对气藏的贡献;(3)中西部盆地富氦气藏中的氦气以壳源氦为主,富集模式包括古老地层水沿断层上移释氦、天然气沿古老储集层运移过程中富氦、页岩气富氦模式。(4)东部盆地富氦气藏中氦气为壳幔混合成因,富集模式包括以烃类气为主的气藏富氦模式、以二氧化碳为主的气藏富氦模式、以氮气为主的气藏富氦模式。结论认为,中国含油气盆地富氦气藏氦气富集模式的建立,可为氦气富集规律和富集主控因素的研究提供参考和借鉴,同时,该认识对氦气有利勘探区带评价具有重要意义。     

哈萨克斯坦苏克气田富氦天然气藏地质特征及成藏主控因素

根据13口新井岩心、物性、测井、试气、气组分和氦气分布等资料,结合区域构造演化、沉积背景和典型气藏剖面,分析并总结富氦天然气藏地质特征及成藏主控因素。研究结果表明：自下而上发育基底花岗岩和变质岩裂缝型气藏、上泥盆统致密砂岩构造气藏和下石炭统大面积分布的连续型碳酸盐岩气藏;构造高点裂缝发育形成高产,构造低点普遍含气;干气天然气中富含氦气,氦气含量自下向上逐渐减少;广覆式分布的前泥盆系花岗岩和变质岩基底为氦气主要来源,上泥盆统和下石炭统百米厚度高伽马砂岩作为次要氦源;断层形成双向输导,一方面将下石炭统烃源岩生成的烃类气体向下运移至上泥盆统和基底圈闭;另一方面将下部生成的氦气向上运移至下石炭统气藏中;下石炭统顶部发育厚层、互层状硬石膏和致密灰岩作为区域盖层对富氦天然气藏起到保存作用。     

苏北盆地浅层天然气藏成藏条件探讨

苏北盆地深度小于1500m的浅层天然气资源丰富，已在新近系盐城组发现周庄气田和溪桥气田，在古近系阜宁组发现刘庄气田。苏北盆地浅层虽然仅局部地区的阜宁组生成未熟-低熟油，但储盖条件较好，且下伏层位烃源岩生成的天然气沿断层向上运移，在盐城组或部分地区阜宁组圈闭配置理想的条件下形成了气藏，苏北盆地天然气藏的发育受断裂、气源、生气强度和盖层等4个因素控制，其中断裂为主控因素，根据气源，可将气藏成因类型划分为3种：生物气-低温热解气（刘庄气田）；油田伴生气-凝析气（周庄气田）；多源混合气（溪析气田）。3种成藏模式为：1刘庄气田为自生自储型生物气成藏模式；2周庄气田为下生上储型热解气成藏模式；3溪桥气田为有机气和幔源气混合成藏模式。图4表1参14     

库车坳陷天然气藏成藏条件分析

本文通过对库车坳陷石油地质特征的综合分析,指出库车坳陷具有良好的天然气成藏条件。库车坳陷气源丰富,具有形成大气田的有利气源条件。断裂对气藏的形成具有重要的控制作用。断裂勾通深部气源和浅部储集层,是天然气垂向运移的主要通道。成藏期晚和第三系欠压实泥岩形成大面积的压力封盖,有利于天然气的保存。库车坳陷天然气生成、运移、聚集、圈闭形成等诸要素配置较好,有利于大中型气田的形成,是塔里木盆地寻找大中型气田的有利地区。     

鄂尔多斯盆地氦源岩特征及生氦潜力

氦源是氦气资源形成的首要条件,盆地基底变质岩、泥岩、泥质白云岩、煤和铝土岩等沉积岩为潜在氦源岩。通过野外地质调查、重磁资料解释、岩心描述与主、微量元素测试等方法,研究了鄂尔多斯盆地2大类5套潜在氦源岩及其成氦潜力。研究结果表明：鄂尔多斯盆地的潜在氦源岩分为基底型和沉积型两大类。基底型氦源岩发育在太古宇陆块及其上叠加的古元古界之中,岩性主要为高级变质片麻岩-变粒岩、大理岩、混合岩和花岗片麻岩,U和Th元素平均丰度分别为3.15×10^-6和12.38×10^-6,生氦强度为0.735×10^-6 cm³/(a·g)。沉积型氦源岩主要发育在中元古界长城系沉积变质岩和古生界沉积岩之中。长城系黑色板岩主要分布在盆地北部和西南部,U和Th平均丰度分别为2.36×10^-6和8.28×10^-6,生氦强度为0.522×10^-6 cm³/(a·g);下古生界下奥陶统马家沟组泥质白云岩分布在盆地中部及东部,U和Th平均丰度分别为1.71×...     

塔里木盆地典型海相成因天然气藏成藏模式

塔里木克拉通盆地海相成因的天然气藏分布于塔北、塔中和巴楚隆起上,它们在气组分、相态、非烃组分和碳同位素上具有各自的特征。通过对轮南9井石炭系、塔中1井奥陶系凝析气藏和玛4井奥陶系干气气藏三个典型气藏中天然气成因分析,识别出干酪根裂解气和原油裂解气,综合地质分析,总结出干酪根晚期裂解干气充注古油藏形成凝析气藏;古油藏晚期发生内部原油向气的热裂解形成凝析气藏;古油藏裂解形成的干气运移至新的圈闭形成干气气藏等3种类型的气藏成藏模式。     

基岩型富氦气藏形成条件

氦气是一种广泛应用于军工、航天、医疗等高新技术产业的稀缺战略资源,但其在世界分布极其不均,中国是贫氦国家面临着严峻的氦气供给安全问题。在系统总结前人研究成果基础上,结合本次实验分析对比了世界上最成熟的氦气生产气田（美国潘汉德—胡果顿气田）与中国氦气生产潜力较大的东坪气田,探讨两者的成藏要素及富氦机理。结果发现：两者均是以天然气作为载体气的基岩型富氦气藏,储层物性好,均发育以膏岩为主的低渗致密的良好盖层。两者的差异性在于,前者花岗岩形成年代更为古老,尤其是碳酸盐岩地层中富含的花岗岩碎屑,其年龄集中在元古宙,平均比东坪气田花岗岩的形成年代早400 Ma;前者氦气运移模式偏向于单一的饱和地下水脱溶释放,而后者存在“过路”古老花岗岩储层的天然气“萃取”释放。两者对比之下,提出形成年代久远的高U、Th氦源岩、充足的载体气、良好的基岩风化壳储层与致密的盖层,和充足的地下水（边底水）作为媒介参与氦气运移,是形成基岩型富氦气藏的必要条件。     

准噶尔盆地腹部莫索湾地区油气成藏条件与成藏模式

准噶尔盆地腹部莫索湾地区是一个为二叠系生油凹陷所围绕的继承性隆起区,南面又面临侏罗系的生烃区,具有充足的油气来源。该区拥有四大套储盖组合：以石炭系火山岩体为储集层,其上的风化壳为盖层;以二叠系夏子街组为储集层,下乌尔禾组为盖层;以上乌尔禾组和中下三叠统为储集层,上三叠统为盖层;侏罗系自储自盖。该区圈闭以构造圈闭为主,形成早、容积大。因此该区具有优越的油气成藏条件。对该区地层压力结构的研究表明,该区存在上下两个流体压力封存箱：下封存箱包括二叠系和三叠系,形成于三叠纪末或侏罗纪早期;上封存箱主要包括侏罗系下部,形成于白垩纪晚期。该区存在的3次成藏事件与封存箱的演化有重要关系。三叠纪和早侏罗世是下封存箱的箱内成藏期,源于风城组的油气在二叠系和三叠系形成原生油气藏;中晚侏罗世和白垩纪是下封存箱的箱外成藏期,源于二叠系的油气在下封存箱外的侏罗系形成油气藏;第三纪至今,对于上、下封存箱都是箱内成藏期,上封存箱形成侏罗系自生自储气藏,下封存箱则形成源于二叠系的油气藏。莫索湾地区常压带、上封存箱和下封存箱都具有广阔的勘探前景。图5参2（张年富摘）     

苏北盆地CO2气藏成藏规律及富氦成因

随着“碳达峰”“碳中和”双碳目标的提出,CO₂地质封存研究越来越受到重视。针对苏北盆地已发现的CO₂气藏,利用δ¹³C值、³He/⁴He值等的分析,对CO₂气藏分布、CO₂来源以及富氦气藏He富集成因等进行研究。认为苏北盆地CO₂气藏主要分布于盆地南侧的苏南隆起区、苏南隆起与东台坳陷交接处的断裂带以及断裂带外延断层发育区,苏北盆地CO₂整体为幔源岩浆成因,黄桥气藏中的氦气为混合来源。在前人提出He的富集过程主要与CO₂的溶解与矿化有关的基础上,提出He富集成藏可能是CO₂大量溶解和散失而形成的观点。     

松辽盆地富氦气藏差异性富集规律及有利区预测

氦气是稀缺战略资源,在国家安全和高新技术等领域发挥着重要的作用。松辽盆地作为中国大型陆相含油气盆地之一,具有良好的氦气资源显示,但对氦气来源尚无统一的认识,尤其对其富集规律缺少系统总结。基于此,对松辽盆地氦气来源、分布等特征进行了归纳,结合构造演化和岩浆作用等对其运移及富集规律做出初步分析,并预测了富氦气藏勘探有利区。结果表明：松辽盆地主要为幔源氦及壳源氦的混合气,幔源氦贡献在南北呈现一定的差异;盆地基底及周缘花岗岩、深大断裂和有利的盖层,是氦气富集的最重要影响因素;盆地中南部为幔源氦聚集的有利区带,东南部是壳源氦的有利富集区带,中央坳陷及东南隆起带是壳幔混源氦气聚集的有利区域。研究结果对松辽盆地氦气的高效勘探开发具有指导意义。     

鄂尔多斯盆地东胜气田氦气分布规律及特大型富氦气田的发现

近年来,随着鄂尔多斯盆地北缘杭锦旗地区东胜气田勘探开发进程的逐步推进,发现在该地区天然气中普遍伴生具有工业价值的氦气。通过对东胜气田166口井天然气样品分析发现,氦气含量为0.045%~0.487%,达到含氦-富氦气田标准。气田中部独贵加汗区带及北部什股壕区带2个基底断裂发育区氦气含量较高,平均含量大于0.1%,具有较大的氦气勘探开发潜力。纵向上从下（盒1段）到上（盒3段）氦气含量依次降低,盒1段和盒2段氦气含量较高,均大于0.1%,为主要的氦气勘探开发层系。根据氦气同位素组成发现,东胜气田氦气为典型的壳源成因,主要来源于基底的太古宇—元古宇变质岩—花岗岩系,氦气分布受基底岩相和深大断裂双重控制,高值区主要沿泊尔江海子等通基底断裂两侧分布,在二级断裂的通氦源断裂与四级断裂的输导体系交汇处和太古宇—元古宇变质岩—花岗岩系基底发育区富集。通过对东胜气田重点天然气井中短期内氦气含量随气井生产动态的变化特征研究,发现天然气在较长的开发时期内氦气含量保持稳定;按照体积法计算,其氦气探明储量为2.444×10⁸ m³,三级储量为8.304×10⁸ m³,是目前我国第一大特大型含氦—富氦气田,资源潜力巨大。建议选取东胜气田作为氦气资源开发利用的先导试验区,加快论证建设氦气战略储备基地的可行性;同时加强主要含油气盆地天然气中氦气成藏规律、资源潜力评价以及氦气等伴生资源的综合利用研究,指导氦气资源勘探开发和综合利用。     

塔里木盆地克深气田成藏条件及勘探开发关键技术

克深气田位于塔里木盆地库车坳陷中部,是继克拉2气田之后发现的又一大型气田。自2008年获得重大突破以来,克深气田相继发现了克深2、克深5和克深8等一批大—中型气藏,这些气藏具有超深、高压—超高压、特低孔和中—低渗等特征,其天然气地质储量达万亿立方米,建成产能近100×10⁸m³,是塔里木盆地的天然气主力产区。克深气田位于库车坳陷克拉苏构造带的叠瓦逆冲构造中,其结构包括由盐上顶蓬构造、塑形流变的盐岩以及盐下断背斜构造群构成的大型楔形冲断体。克深气田的白垩系巴什基奇克组三角洲砂岩广泛分布,与上覆古近系巨厚膏盐层形成优越的储-盖组合;深层三叠系—侏罗系的油气沿喜马拉雅晚期成排成带的断裂体系垂向运移,沿盐下储集层内的裂缝体系横向输导,从而形成背斜、断背斜型高压油气藏群。复杂山地三维地震采集处理、挤压型盐相关构造建模和裂缝型低孔砂岩储层评价等技术为克深气田勘探目标的落实奠定了基础;高温高压超深层低孔砂岩气藏测井采集与评价、裂缝型低孔砂岩气藏高效开发等技术为克深气田的高效勘探开发和快速上产提供了技术保障。     

远源油气成藏条件与富集主控因素——以库车坳陷南部斜坡带中生界—新生界油气藏为例

库车坳陷南部斜坡带发育中生界—新生界陆相含油气系统,油气资源丰富,是远源油气藏的重点勘探领域,在空间上具有"西富东贫、纵向集中、下油上气、油气并存、以气为主"的分布格局.基于岩心、钻井、孔隙度和渗透率、流体包裹体、油气地球化学等分析测试资料,通过对库车坳陷南部斜坡带中生界—新生界远源油气的成藏条件及富集主控因素进行系统...     

庆城油田成藏条件及勘探开发关键技术

2019年中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地中生界延长组长7油层组烃源岩层系内发现了中国最大的页岩油田——庆城油田,新增探明地质储量为3.58×10⁸t、预测地质储量为6.93×10⁸t,合计为10.51×10⁸t,实现了长7油层组页岩油勘探的历史性突破。近年来,围绕生油层内是否发育甜点区、能否形成工业产能和能否实现规模效益开发等关键难题,中国石油长庆油田公司通过持续深化成藏地质研究和不断探索关键配套技术,实现了烃源岩内油藏勘探的一系列理论认识创新和技术突破。研究结果表明,长7油层组中页岩油的成藏主要受以下因素控制:①广覆式细粒沉积组合具有整体生烃的特征,其中,黑色页岩和暗色泥岩等湖相优质烃源岩奠定了页岩油形成的物质基础;②泥页岩层系所夹持的砂质沉积物为勘探甜点段,而砂体组合的类型主要受控于湖底地形;③微米孔隙和纳米喉道的互补使得储层具有较好的储集性能;④高强度的源内充注形成了具有高含油饱和度、高气油比的油藏。这4个因素的有效组合是鄂尔多斯盆地长7油层组页岩油形成规模富集的关键。目前,通过创新关键配套技术,打造页岩油勘探...     

四川盆地中江气田成藏条件及勘探开发关键技术

川西坳陷东部斜坡的侏罗系油气藏总体表现出上三叠统须家河组五段和下侏罗统优质烃源岩"双源"供烃、多期多套叠置河道规模砂岩储集体发育、烃源断层持续活动供烃以及古今断裂-砂体配置条件有利的特征,具备形成致密砂岩大气田的成藏地质条件与源-储时空组合.通过总结分析中江气田的成藏地质条件,提出了中江气田中侏罗统沙溪庙组油气藏为"河...     

气藏天然气输导效率研究

基于达西定律,利用天然气渗滤运移输导速度建立了一套气藏天然气输导效率的研究方法。以我国19个大、中型气田为例,对其天然气输导效率进行的研究结果表明,这些大、中型气田天然气输导效率差异较大,断裂输导的大、中型气田天然气输导效率明显高于砂体输导的大、中型气田的天然气输导效率,这主要是由于断裂渗透率和源岩-圈闭的垂直距离明显大于砂体渗透率和源岩-圈闭垂直距离的缘故。对我国19个大、中型气田天然气聚集效率与其输导效率之间关系的研究结果表明,高效大、中型气田形成所需要的天然气输导效率应大于1.96nm/s,中效大、中型气田形成所需要的天然气输导效率应为1.96~0.15nm/s,低效大、中型气田形成所需要的天然气输导效率应小于0.15nm/s。     

氦气资源的分类、特征及富集主控因素分析

我国氦气供应量不足,根本原因是氦气资源相对贫乏。加强对富氦天然气的分类研究,明确不同类型氦气藏的特征及富集主控因素,对促进我国氦气勘探开发研究和保障我国用氦安全都具有重要意义。通过研究氦气的成因,同时考虑氦气资源丰度禀赋,铀、钍放射性元素所处空间层位,载体气藏类型,以及成藏主控因素的差别,对含氦气藏进行了细致划分。氦气藏总体分为两类：壳幔混合型和壳源型,壳源型又可细分为壳源远源型(包括烃类伴生型和水溶气型)和壳源近源型(页岩气型),不同类型氦气资源特征大相径庭。从国内目前发现的氦气藏来看,只有与烃类气藏共同成藏的壳源氦才具有工业利用价值,尽管其资源品位相对较低,但资源潜力较大。壳源远源型和壳源近源型氦气藏富集主控因素大致相同,但在氦源岩和运移通道上存在差异。     

川西白马庙气田气层类型划分及分布

川西白马庙气田侏罗系蓬莱镇组含气丰富，但气层类型及分布都相对复杂，不同类型气层产气量相差悬殊。根据测井响应特征的差异，将其划分为中、高孔渗高含气丰度气层和中、低孔渗低含气丰度气层及泥质粉（细）砂岩气层三种类型。通过研究该区沉积环境与气层类型，总结出沉积环境与气层类型之间的对应关系，并对白马庙气田气层纵、横向的分布特征进行研究，划分出了各类气层分布范围及含气有利区块。