鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏类型辨析

针对鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏是否为深盆气藏的问题,从成藏条件、成藏期次和气水分布特征等方面与典型的加拿大阿尔伯达深盆气藏进行综合对比。研究结果表明鄂尔多斯盆地上古生界气藏烃源岩分布广泛、生气中心不明显、生气速率较低、持续供气条件较差且供气分散,难以形成满足深盆气藏气驱水的动力;储层物性差、非均质性强、展布方向与构造走向一致且上倾方向为物性较差的致密层,不具备深盆气藏储层向上倾方向物性变好的条件;源储配置样式为"自生自储"式和"垂向叠置"式,由于砂体规模小、分布不连续,源储接触局限,不具备深盆气藏源储大面积接触的特征;天然气发生3期成藏,在盆地埋藏期与抬升期均可成藏,成藏时间较早,后期气藏调整改造强烈,不具备深盆气藏的保存条件。气水分布主要受储层物性和区域构造控制,分布复杂、分异不明显,没有气驱水形成的"气水倒置"界面。成藏特征综合对比分析表明鄂尔多斯盆地上古生界气藏并非深盆气藏,应为主要由储层物性控制的岩性气藏,该区油气勘探应以优质储层研究为重点。     

深盆气成藏平衡原理及数学描述

天然气从底部向储层中的注入过程一般可分为两种典型特征,一种是具有通常意义的置换式运移和成藏,形成常规气藏;另一种是具有活塞式气水排驱特征的天然气运移和成藏,形成天然气聚集与气源岩紧密相连的深盆气(根缘气)藏。深盆气藏形成的基本条件是储层致密、源储相通,但当致密储层中有裂缝发育时,典型的深盆气成藏条件不再满足,气水的排驱过程表现为置换式和活塞式的同时存在和发生。对典型和复杂情况下的深盆气成藏条件进行了讨论,分别建立了成藏时相应的动力平衡方程,对所建立方程的应用也进行了相应讨论。结果表明,深盆气成藏的基本条件是气源丰富、储层致密、源储相通、储盖一体。除此之外,埋藏深度和时间变化是典型深盆气藏的重要影响因素。     

深盆气藏成因机理与模式及有利区预测方法

深盆气藏是一种特殊机理形成的非常规天然气藏,致密储层束缚天然气在盆地或向斜低凹区富集成藏,表现出“气水倒置”、“负压”、“连片分布”、“储量巨大”等异常特征。深盆气藏形成需要满足4个条件,气源持续充足、储层致密连片、盖层底封严密、构造稳定平缓。它是含油气盆地演化至中晚期后的地质产物。致密储层内天然气膨胀力小于毛管力和静水压力之和的区域有利于深盆气富集成藏,两种力所圈定的范围与深盆气圈闭范围对应一致;深盆气圈闭范围内,进入气量与溢散气量的平衡关系决定着深盆气含气范围的大小。在含气范围内,高孔渗富气区块的富气量在当前技术条件下具有开采价值,它们与深盆气藏的现实资源量对应一致,约占10％～20％。本文依据对深盆气成藏条件和力平衡原理、物质平衡方程及高孔渗发育区带的研究对鄂尔多斯盆地上古生界盒8段深盆气藏有利发育区(圈闭范围)、含气范围和可能存在的富气区块进行了初步预测。     

深盆气藏地质特征与研究意义——以鄂尔多斯盆地为例

深盆气藏位于构造下倾部位或盆地中央，上部含水，是具有特殊成藏地质条件的非常规气藏，深盆气藏具以下特征；气在水在上的气水倒置，气藏流体压力低于静水压力，烃源岩与气藏紧密伴生，源岩生气量大供气充足，油气热演化程度高，储层具低孔隙度低渗透率，单井产量低但地质储量大等，本以我国鄂尔多斯盆地为例进一步阐明深盆气藏的特征，国外对深盆气藏研究极为重视，天然气的产量也占有很大比重，在我国研究程度较低，深盆气的深入研究对我国天然气的勘探开发有重要意义。     

鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏流体动力学特征及成藏过程分析

鄂尔多斯盆地上古生界气田是一个在向西低角度倾斜背景下形成的深盆气田。在深盆气田的形成过程中,部分天然气伴随离心流漏失。天然气往储层上翘一侧有侧漏是深盆气藏的重要特征之一。在鄂尔多斯盆地,由于储层十分致密,地下水的流动补给十分缓慢,随着天然气的不断漏失,逐渐形成低压。另外,天然气的运移速度十分缓慢也有利于深盆气藏的保存。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移特征及成藏过程分析

运用石油地质动态分析及综合研究方法,以鄂尔多斯盆地上古生界砂泥岩压实特征、古压力恢复、包裹体、成岩作用资料为基础,对上古生界天然气运移的地质背景、天然气运移特征进行详细分析,对储层致密化、古高压异常对天然气运移、成藏的影响等方面进行研究,认为上古生界砂岩致密化发生于中三叠世一晚三叠世,早于大规模油气运移时期,天然气呈连续相运移需要的临界气柱高度远大于砂岩的单层厚度,受压力封存箱的封闭以及封存箱内不均匀分布的高压泥质岩阻隔,天然气难以沿构造上倾方向作大规模运移,主要为就近垂向运移聚集成藏;成藏特征研究显示,只有毛管中值压力平均值小于6.21 MPa、厚度大于4 m以上的优质储层段能够允许天然气成藏,而且气水分布主要受构造部位、储层非均质控制.故此,上古生界气藏主要为致密储层条件下的岩性和构造-岩性气藏类型;根据各时期、各地区、各层段不同的天然气运移、成藏特征,将上古生界压力封存箱划分为非烃源岩和烃源岩两个成藏子系统,前者具自生自储、短距离运移、早期(J2-K1)源内成藏特点,形成原生气藏,而后者属近-远距离运移、晚期(K1-K2,K2末-Q)源外成藏特点.     

深盆气藏勘探开发现状及发展趋势

深盆气藏是发育在构造下倾方向或下部层位、气源岩与致密储层邻接的天然气聚集。其成藏机理表现为天然气从构造下倾部位或致密储层底部对储层中原始地层水的活塞式推进,而常规圈闭气藏则表现为天然气与地层水的置换式运移,两者在成藏机理上形成了鲜明对比。在调研大量国内外深盆气藏勘探开发实践的基础上,对深盆气藏的地质条件、成藏主控因素以及勘探开发现状进行了系统研究,结合四川盆地川西坳陷的石油地质特点进行类比,认为川西坳陷可能存在深盆气藏。     

根缘气成藏主控地质因素

根缘气是在特殊成藏机理作用下形成的气水倒置关系气藏,它的形成需要特殊的地质条件.从天然气运移的机理过程分析,天然气对地层孔隙水活塞式的排驱方式是典型根缘气成藏的关键性控制因素.由于根缘气成藏介质条件变化的复杂性通常导致活塞式和置换式的气水排驱过程在储层孔隙内同时发生,那些促使气水活塞式排驱过程发生的因素条件就构成了根缘气成藏的主要地质条件,其主要包括大面积高效生排气的源岩基础、普遍致密且均质性强的储层物性以及密切接触的源储关系等,尤其是静水柱地层压力(气层埋藏深度)对根缘气的成藏范围具有直接影响.     

临兴地区致密砂岩气藏形成机理与成藏模式

本文以鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密砂岩气成藏机理与成藏模式为研究目标,通过测井资料解释、流体包裹体测定和古流体压力恢复等方法,总结了气藏类型与分布特征,分析了其成藏期次、运移动力和输导体系,阐明了形成机理与成藏模式。研究表明,临兴地区上古生界主要含气层位为太原组、山西组和下石盒子组,气藏分布受生储盖组合、构造部位和储层物性控制。临兴地区上古生界主要有2期成藏,中侏罗世为第1期,天然气以CO2为主、含少量气态烃,储层中流体剩余压力较低,裂缝多未切穿石英颗粒,天然气运移速率较低,汇聚成藏规模小;早白垩世为第2期成藏,天然气以甲烷为主、含少量重烃和液态烃,储层中剩余压力较高,裂缝普遍发育并切穿石英颗粒,与断层结合形成了三维网状输导空间网络,流体运移速率大,运移距离长,汇聚面积大,形成了一系列大型气藏,是临兴地区上古生界最主要的成藏期。靠近紫金山岩体的地层,在晚侏罗世到早白垩世期间遭受高压流体的侵入,形成一个以岩体为中心向外逐渐减弱的成藏作用带。临兴地区致密砂岩天然气成藏模式可总结为:“两期成藏、晚期为主;早期非烃,晚期甲烷;超压为主、浮力次之;孔缝为主、断裂为辅;岩性占优、构造偏少”。     

低渗透背景下西湖凹陷致密砂岩气藏的成藏条件

东海盆地西湖凹陷天然气资源丰富,油气勘探发现古近系砂岩储层渗透率普遍较低,低渗透气藏在多个含油气构造均有分布且表现出致密砂岩气藏特征。根据致密砂岩气藏成藏机理对西湖凹陷的石油地质条件进行了分析,并与致密砂岩气勘探开发程度较高的鄂尔多斯盆地进行了对比。结果表明,低渗透砂岩大范围分布背景下西湖凹陷具备形成致密砂岩气藏的构造、沉积、气源岩、储层及封盖保存条件,埋深≥3 500m的古近系砂岩普遍进入致密储层阶段,是致密砂岩气藏发育的有利层位,与鄂尔多斯盆地在致密砂岩气藏形成的生-储-源储配置条件上具有一定的相似性。综合分析认为,西湖凹陷初步具备形成致密砂岩气藏的地质条件。     

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界低压力异常及其与产气性的关系

通过对鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区上古生界地层压力的分布规律、压力历史恢复及其与产气性关系的详细分析,认为上古生界气藏现今属异常低压-常压气藏,各气藏及同一气层的不同区域多为不同的压力系统,气藏横向连通范围有限,与阿尔伯达埃尔姆沃斯地区典型的的深盆气藏有较大的区别;上古生界烃源岩流体压力的演化历史恢复结果及平衡深度法计算证实上古生界泥岩在最大埋深时(早白垩世末)古压力系数达1.46~1.62;现今上古生界储层的异常低压是由历史中的古高压演化而成的,目前塔巴庙地区上古生界为一个高低压相间共存的复杂压力系统;区域压力封盖层——上石盒子组控制了上古生界天然气成藏,目前发现的天然气在纵向上集中分布于下石盒子组、山西组及太原组;上古生界气层压力与气层分布、无阻流量、物性、气藏流体特征有较密切的关系,相对高压力的盒3段、盒2段、太原组为较有利层段,92%的高产气井分布在压力系数大于0.95的区域内,地层压力较低的山1段产气性较差。研究资料显示盒3、2段有明显的富集成藏过程。盒3、2段为下生上储富集型气藏,太2段表现为自生自储近距离聚集型气藏。     

鄂尔多斯盆地上古生界煤层气与致密气联合优选区评价

鄂尔多斯盆地上古生界具有煤层气和致密砂岩气成藏的有利条件。上古生界煤层气与致密砂岩气具有相同的烃源岩,且煤层与致密储层垂向上相互叠置,为二者联合勘探开发奠定了地质基础。在综合考虑煤层气与致密砂岩气成藏地质条件的基础上,建立了鄂尔多斯盆地煤层气与致密砂岩气共同勘探选区的评价指标体系,包括煤层厚度、烃源岩热演化程度、生气强度以及致密储层厚度4个指标。依据建立的评价指标体系,对鄂尔多斯盆地内5个区块进行煤层气与致密砂岩气共同选区评价,评价结果为区块Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ为勘探目标区,主要分布在盆地的东西缘,煤层厚度大、烃源岩生气强度大,勘探前景好;区块Ⅰ和Ⅳ为勘探有利区,呈条带状分布在盆地的东北部和西北部,煤层气与致密砂岩气协同勘探潜力较大。     

杨山晚古生代沉积盆地成因类型及其与桐柏-大别造山带关系的探讨

杨山晚古生代沉积盆地位于桐柏-大别山北麓,它具有明显的前陆盆地沉积特点,由早期(D₂?—C₁)的复理石建造到晚期(C₁—P?)的磨拉石建造;古生物地理分析表明其与华北、扬子陆块都有密不可分的联系,其间不可能有古洋盆的存在,因而它应当是桐柏一大别造山带碰撞造山过程中形成的前陆盆地。杨山晚古生代前陆盆地的形成说明,扬子陆块和华北陆块的陆-陆碰撞起始于晚泥盆世之前(S₃—D₂),而桐柏-大别造山带中生代的构造事件则可能代表一次大规模陆内逆冲-推覆作用。     

利用生烃动力学和碳同位素生烃动力学探索油气田气体来源

利用气体碳同位素探索油气来源的传统方法由于受源岩类型、源岩成熟度等因素的影响,其实际应用受到很大的限制。生烃动力学和碳同位素动力学结合在这方面具有非常明显的优越性。本文利用热模拟实验,通过生烃动力学和碳同位素动力学计算,表明鄂尔多斯盆地上古生界苏里格气田气体的主要是他源阶段累积气,来源于气田南部高成熟区域、西部的天环坳凹陷气体的贡献比例分别为49%、22%,气田区域的源岩累积气体占29%。     

鄂尔多斯盆地上古生界低压异常研究中应注意的几个问题

通过对鄂尔多斯盆地上古生界砂泥岩压实特征、压力成因的研究,结合上古生界不同岩性的组合关系分析,认为上古生界非烃源岩与烃源岩、砂岩和泥岩的地层压力成因有明显区别。非烃源岩系统泥岩的异常高压主要由“非均衡压实”作用产生;而生气作用是烃源岩增压的关键因素,同时也是上古生界天然气运移、成藏的主要动力源;砂岩与泥岩弹塑性有明显差别,构造抬升剥蚀成为砂岩降压的主要机理,而对泥岩影响有限,石千峰-上石盒子组非烃源岩目前仍具明显非均衡压实特征,多处于高压异常,而储层表现为低—正常压力,目前上古生界为一个高低压相间共存的复杂压力系统。上古生界压力的形成与演化历史表明,对于上古生界用流体势的高低来研究互不连通砂体之间的区域运移可能并不适宜。利用Berg临界烃类柱高度的公式计算,上古生界储层能引起天然气运移需要的最小连续气柱高度在22.07 m～67.36 m,远大于砂岩的单层厚度(5 m～15 m)。从天然气的生产能力、天然气聚集、成藏角度分析,山2段毛管中值压力平均值小于6.21MPa、砂岩厚度大于4 m以上的优质储层,才具有聚集、成藏和产出天然气能力,而排驱压力大、孔隙结构差、厚度小的砂岩,由于成藏动力小于成藏阻力,难于形成具规模的气层。     

渭河盆地及周缘上古生界残留地层分布及油气意义

近年来,由于全球资源量的需求增多,作为勘探程度较低的渭河盆地受到了越来越多学者的关注。而制约渭河盆地油气勘探的主要矛盾是缺乏烃源岩,若盆地存在上古生界烃源岩,则具有重要油气地质意义,可为氦载体气成藏提供物质基础。为了研究渭河盆地及周缘上古生界残留地层分布特征,本文系统收集、整理了渭河盆地及周缘已有地球物理资料,结合地质、地震、钻井、地球化学等研究成果,明确了研究区上古生界残留地层分布,通过对比盆地南北缘上古生界烃源岩特征,探讨渭河盆地内部上古生界天然气勘探潜力。结果表明,渭河盆地内确实存在上古生界地层,主要位于西安凹陷和固市凹陷内,固市凹陷中煤系地层的厚度较西安凹陷大,且厚度较大处靠近南部。烃源岩产生的甲烷气通过盆地内大量的断裂运移到新生界断层封闭的圈闭构造中成藏,新生代地层中发育优质的储盖组合,新近系张家坡组上部分布大范围的湖泛沉积泥岩,构成了良好的区域性盖层,为天然气提供了有利的保存条件。此外,天然气藏的存在可为盆地内氦气成藏提供基础条件。对渭河盆地基底气源岩认识的深化,为鄂尔多斯周缘盆地群油气基础地质调查提供重要的借鉴意义。     

深盆气研究现状综述

深盆气是指在特殊地质条件下形成的,具有特殊圈闭机理和分布规律的非常规天然气藏。在总结前人关于深盆气研究的基础上,对深盆气藏特征、成藏地质条件、成藏机理、成藏模式及分布规律进行了详细的厘定。深盆气概念的提出为寻找油气提供了一个广阔的领域和新的思维方式。我国深盆气藏勘探具有广阔的领域和良好的勘探前景。     

陕北斜坡上古生界构造裂缝及其天然气成藏意义

鄂尔多斯盆地陕北斜坡上古生界气藏发育多套储层,中上部储层（石盒子组及石千峰组）与烃源岩（山西组下部及本溪组煤系地层）之间发育280~350 m致密砂泥岩隔层,由于盆地断裂构造不发育,天然气运移通道及成藏模式成为该区气藏研究的焦点。在岩心观察、微裂缝研究、测井解释、岩心孔隙度-渗透率实验研究的基础上,结合成岩作用及裂缝形成时间分析,对研究区上古生界隔层裂缝分布与中上部气藏之间的匹配关系进行了系统研究。结果表明:研究区上古生界主要发育剪性裂缝,裂缝形成于晚侏罗世－早白垩世,裂缝的形成在改善储层渗透性的同时,为天然气的纵向运移提供了必要的运移通道。综合分析认为：研究区上古生界隔层裂缝与中上部气藏在时空上具有良好的耦合关系,形成了基于裂缝运移及砂岩储存的石盒子组与石千峰组“岩性-裂缝型”气藏。