鄂尔多斯盆地油气地质研究进展与勘探技术

鄂尔多斯盆地是我国第二大沉积盆地,油气资源丰富,勘探前景广阔,是我国近20年来石油天然气储量、产量增长最快的盆地,目前已成为我国第一大油气生产盆地和第一大天然气产区.长庆油田通过50多年的攻关研究,创新发展了"陆相淡水湖盆页岩油、内陆坳陷湖盆大型三角洲、侏罗系古地貌油藏群、陆相致密砂岩气、奥陶系岩溶古地貌天然气"等5项...     

中国中西部富氦气藏氦气富集机理——古老地层水脱氦富集

氦气是天然气中的伴生资源,是重要的稀缺战略物资,但对其富集机理研究却比较薄弱。针对富氦气藏中的氦气如何富集这一备受关注的难点问题,采用地球化学研究方法,在分析中国主要富氦气藏中氦气富集的基础上,认为氦气之所以在少数气藏中富集,是因为气藏额外捕获了古老地层水中释放出的氦气。古老地层水溶解的氦气释放到气藏,是富氦气藏中氦气富集的主要机理。首次提出富氦气藏的形成经历过“多源供氦、主源富氦”的观点,氦源来自烃源岩、储集层中U和Th的放射性衰变,以及地层水中溶解的来自其他岩石U和Th的衰变,主源是古老地层水中溶解的氦气,来自古老地层中U和Th经长时间的衰变积累的水溶氦。当溶有氦气的古老地层水与游离气或气藏相遇,由于水中氦气的分压远高于游离气或气藏中氦气的分压,根据亨利定律,水中的氦气几乎完全可以释放到气藏中,形成富氦气藏。     

四川盆地早寒武世裂陷槽西部页岩发育背景与有机质富集

四川盆地绵竹-长宁裂陷槽内部发育潜力巨大的下寒武统烃源岩。对位于裂陷槽西部中央的错巴沟剖面下寒武统页岩开展了总有机碳(TOC)、矿物组成和主、微量元素测试,以揭示其发育时期的构造背景、陆源输入、古气候、初级生产力、水体氧化还原条件与热液活动等与有机质富集之间的关系。结果表明研究区主要处于被动大陆边缘沉积环境,具有较稳定的沉积速率,气候温暖湿润,存在间歇性气候变冷。TOC值分布在5.96%~23.15%之间,平均含量为11.64%。营养元素P、Ba、Cu和Ni等揭示了该时期高的初级生产力,这是因为温暖湿润的气候加剧了化学风化,从而向海洋输入大量的营养物质导致的。氧化还原敏感元素指标与黄铁矿含量说明研究区Ⅱ段、Ⅲ段富有机质沉积物主要发育于厌氧硫化的底水环境。下寒武统异常富集的微量金属元素可能与早寒武世裂陷槽拉张背景下的海底热液活动有关,其不仅可促进化能自养型生物的发育,同时与海水混合后有利于底水厌氧硫化环境的形成,促进有机质的保存。     

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。     

中上扬子地区下志留统龙马溪组有机质碳化区预测

确定有机质碳化区分布范围和排除页岩气勘探高风险区是中国南方海相页岩气选区和勘探评价面临的重要任务。以大量钻井、露头资料为基础,对中上扬子地区下志留统龙马溪组开展了有机质碳化区识别与预测,编制龙马溪组有机质碳化区分布工业化图件,初步获得四点成果和认识:①提出海相页岩有机质碳化判识标准,其中测井电阻率"细脖子型"响应特征与页岩有机质石墨化具有唯一相关性,是判断高过成熟海相页岩有机质碳化的金标准。②中上扬子地区龙马溪组有机质碳化分布具有一定规律性,主要分布于川东-鄂西、鄂西北部、川南西部和长宁构造东侧4个探区,总面积超过35 000 km^2。③在川东-鄂西和川南西部2个探区,龙马溪组有机质碳化呈连片分布趋势,面积较大,显示弱-严重碳化特征。④在鄂西北部和长宁构造东侧2个探区,有机质碳化区面积相对较小,分别显示严重碳化和弱碳化特征。综合认为,上述4个碳化区为龙马溪组页岩气勘探禁区,也是页岩气资源评价和战略选区面临的高风险区。     

四川盆地中部地区海相储层煤成气来源

四川盆地中部地区(川中地区)海相的三叠系雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组及二叠系长兴组都发育有气藏,多年来对于这些气藏中天然气的来源仍有较大分歧,特别是雷口坡组气藏,气源具体来自哪一套烃源岩仍不明朗。采用天然气地球化学研究方法,结合地质背景对川中地区二叠系和三叠系气藏天然气进行组分和同位素对比研究,认为雷口坡组四段天然气有不少样品为煤成气,天然气来自上覆须家河组烃源岩,还有部分天然气来自下伏雷口坡组烃源岩;雷口坡组一段和嘉陵江组天然气与长兴组、飞仙关组天然气同源。在龙岗地区,长兴组、飞仙关组天然气主要来自下伏龙潭组煤系烃源岩。在磨溪气田龙潭组在一些地区可能相变为吴家坪组,以腐泥型有机质为主,生成的天然气为油型气,相应的上覆长兴组、飞仙关组、嘉陵江组和雷一段储集层中的天然气为油型气。     

鄂尔多斯盆地天环坳陷北段低生烃强度区致密气成藏富集规律及勘探目标

鄂尔多斯盆地天环坳陷北段上古生界煤系烃源岩生烃强度为（10~20）×10⁸ m³/km²,下石盒子组8段（盒8段）储层平均孔隙度为8.3%,平均渗透率为0.94×10^-3 μm²,裂缝相对较发育;试气出水普遍,同时多口井获高产工业气流,气水关系复杂;天然气富集规律不明,勘探目标优选困难。针对上述问题,通过对构造、烃源岩、储层等成藏地质条件及成藏主控因素的系统分析,明确了天环坳陷北段属低生烃强度区,气藏类型为构造—岩性复合气藏,改造期浮力调整对天然气二次成藏富集起到了关键作用,相对优质储层区局部构造高部位是首选有利区带。经过对烃源岩生烃强度、地层局部构造的精细刻画和储层的综合评价,优选了有利区带,积极助推了天环坳陷北段上古生界天然气勘探取得突破。     

四川盆地龙岗与元坝气田陆相油气系统差异

四川盆地龙岗气田与元坝气田地理位置毗邻,但其陆相层系气源存在差异。根据天然气组分、烷烃气的稳定碳、氢同位素组成特征,将中、上三叠统划分为T_2l—T_3x~(1-2)和T_3x~(3-6) 2个油气系统,前者具有煤成气与油型气混合成因的特点,后者属于单一煤成气;中、下侏罗统也可分为2个油气系统,中侏罗统在2个地区均为自生油型气气藏;下侏罗统在元坝地区是以T_3x~(3-6)为气源的次生煤成气气藏,在龙岗地区属于自生油型气气藏。另外,天然气组分iC_4/nC_4值等于1可作为判识天然气类型的指标,随着干燥系数的增加,iC_4/nC_4值有下降的趋势,在成熟阶段减小速度缓慢,在高、过成熟阶段,快速降低;须家河组甲烷氢同位素值异常偏高,不同于下伏海相和上覆内陆淡水湖相所代表的甲烷氢同位素特征,可为半咸水环境下发育的沉积有机质所形成甲烷的氢同位素提供借鉴。     

煤层气与页岩气含氦性及氦气富集条件

针对煤层气和页岩气能否形成富氦气藏的问题,采用地球化学方法开展了煤和页岩中U、Th含量、煤层气与页岩气中氦气含量研究,并对煤和页岩生氦潜力及含氦性进行了客观评价。结果表明：尽管相对于其他岩石,煤和页岩中U、Th的含量明显偏高,发生放射性衰变产生的氦气相对较多,但煤和页岩生成的大量天然气会对氦气造成严重的稀释作用,从而导致煤层气和页岩气难以富氦。相同演化程度下,煤中有机碳含量远高于页岩,其生气量也远高于页岩,对氦气的稀释程度远大于页岩,因此煤层气中氦气含量远低于页岩气。在少数地区发现了富氦页岩气和煤层气,其主要是由于气藏中混有其他来源（特别是古老基底岩石）的氦气供给,这些气藏多分布在古老花岗岩体之上或附近或构造活动带上,但这种情况并不普遍。     

气田水对甲烷氢同位素分馏作用

水对甲烷碳同位素有明显的分馏作用,但对甲烷氢同位素是否也有分馏作用目前还未见报道。采用自然脱气和真空水浴加热脱气的方法对四川盆地安岳大气田龙王庙组气藏中的气田水进行分步脱气,开展水溶气与游离气中甲烷氢同位素对比研究。发现气田水中脱出的甲烷氢同位素值比游离气的明显偏高。分步脱气研究表明,先后脱出的甲烷氢同位素有依次增高的趋势,说明气田水对甲烷氢同位素组成有明显的分馏作用。由此推断,在气藏形成过程中如果经历了大幅度的构造抬升,就会有较多的天然气从水中释放出来混入到游离气中,会使气藏中的甲烷氢同位素值增高。