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。     

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。     

西湖凹陷中央构造带中南部油气成藏条件、特征及富集规律

基于大量钻测资料、油气地球化学特征和流体包裹体测试分析,从烃源岩、储集层、盖层、圈闭等成藏要素及其时空匹配等对西湖凹陷中央构造带中南部纵向地层油气成藏条件、特征及富集规律进行了研究。源岩方面,平湖组煤系源岩为主要烃源岩,还原-弱还原和水动力较弱的沉积环境使源岩有机质得到很好保存;储集层方面,常规油气藏储层物性好,主要孔隙类型为原生孔和次生孔,下部低渗近致密-致密砂岩气藏物性较差,局部发育的"甜点"是有利储集体;盖层方面,花上段发育的区域盖层对花港组油气起到了较好的封闭,花下段和平湖组近致密-致密砂岩气除了常规泥岩盖层封闭外,还有致密砂岩物性封闭、气毛细管封闭和超压增压封闭;圈闭方面,花上段油气聚集在挤压反转型背斜圈闭中,而花下段、平湖组油气则聚集在非常规岩性圈闭或与构造叠加的复合圈闭中;成藏要素匹配方面,两者油气充注期与生储盖等成藏条件及其时空上都表现出有利匹配。两类油气藏的富集规律存在差异,断裂输导体系、圈闭条件和保存条件控制着花上段常规油气富集,源岩有机质丰度和物性控制平湖组近致密-致密砂岩油气富集,构造反转和断裂可能也对致密气也存在一定控制作用。     

川西坳陷东坡沙溪庙组气藏成藏演化模式

川西坳陷东坡气藏主力产层为沙溪庙组,其圈闭类型以构造-岩性圈闭为主,多为致密砂岩储层,但断层发育,有效改善了储层物性,断砂匹配样式与构造演化对油气成藏过程有重要影响。基于前人已有的认识,通过沙溪庙组气藏成藏动力演化、气水分布特征及生烃期次分析,结合构造演化、成藏幕次等研究,认为沙溪庙组天然气成藏受构造古隆起、断砂配置、储层物性、构造演化影响,形成了“构造控向、断砂控运、储层控藏、演化控调”的成藏演化模式,同中存异,高庙子地区古构造的控制作用更为明显,而中江地区岩性控制作用占主导。沙溪庙组气藏间歇性充注具“燕山期三幕成藏,喜山期调整改造”的成藏特征,多期构造演化和较强的储层非均质性影响了含气饱和度,导致沙溪庙组气藏分布、气藏产能差异大。     

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。     

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。     

苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气成藏条件及过程分析

致密砂岩气成藏过程复杂,而有利的成藏要素是连续型致密砂岩气大规模运聚成藏的基本条件,因此明确成藏条件及成藏过程对致密砂岩气理论研究及勘探实践都具有重要意义。利用烃源岩地球化学数据、地层测试数据、综合测井数据等资料并结合前人研究,对苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气藏形成的主要因素(烃源岩、储集层、盖层、构造运动)进行了分析,总结了研究区连续型致密砂岩气的有利成藏条件并剖析了其成藏过程。研究表明:烃源岩广覆式生烃,源储紧邻,大面积分布的致密储层,有效的区域盖层及相对稳定的构造环境是苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气成藏的可靠保证;研究区致密气砂岩成藏孔隙度下限约为2%;苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气藏形成过程可以分为4个演化阶段:早侏罗世前的连续型致密砂岩气藏孕育阶段,即致密储层形成阶段;中侏罗世天然气开始大规模持续充注,为连续型致密砂岩气藏发展阶段;早白垩世气藏规模达到最大,为连续型致密砂岩气藏成型阶段;晚白垩世到现今为气藏萎缩阶段。     

南襄盆地泌阳凹陷赵凹安棚油田深盆油(气)藏

泌阳凹陷赵凹安棚油田深层系部分油(气)藏属于深盆油(气)藏,即深盆致密砂岩油(气)藏。利用深盆气藏理论和分析方法,通过对其成藏要素分析,发现其深层系油(气)藏具有深盆油气藏的典型特征。构造呈现单斜背景上的鼻状,自西北向东南生油中心倾没;赵凹安棚油田深层系内油水分布较为复杂,在横向连续储层内,出现了油水关系倒置的深盆油(气);储层属非均质低渗透储层;从深盆油(气)观点看,属一种动态致密砂岩油(气)藏;地层压力异常低,甚至负异常压力。在泌阳凹陷勘探程度极高油区,如果进行思想变革,就能实现资源的突破。     

鄂尔多斯盆地上古生界气藏与深盆气藏成藏机理之辩析

通过对鄂尔多斯盆地上古生界气藏形成基本条件、气水分布规律和成藏动力学特征研究分析.并与北美典型深盆气进行对比发现,如果仅从气源丰富、储层致密、异常压力、大面积舍气等气藏表现特征观察,上古生界气藏与典型深盆气藏极为相似.但从各区气藏形成条件来看,上古生界烃源岩生气速率慢,持续地供气条件较差;气藏上倾方向多因物性或岩性封挡,主要表现为非均质储层条件下的岩性和构造一岩性气藏类型;舍气范围内的同一气层连通性较差,气水分布受区域构造控制,局部明显存在边底水,也没有整体活塞式气驱水作用形成的区域性气水界面.成藏动力学机理反映,上古生界储层毛细管阻力过大,天然气二次运移的浮力不够,主要是就近运移聚集成藏,没有大规模运移的迹象,难以实现整体活塞式气驱水运移.所以用深盆气藏成藏机理还不能合理解释鄂尔多斯盆地上古生界气藏成因.综合分析认为,持续供气能力不够、储层连通性差是造成上古生界气藏有别于深盆气藏的主要原因.     

川西坳陷深层叠复连续型致密砂岩气藏成因及形成过程

川西坳陷深层上三叠统须家河组发育典型的致密砂岩气藏,由于该气藏多期构造演化、多期生排烃过程、多期成藏及储层致密化过程复杂的特点,其成因类型和成因机制经过多年的勘探和研究仍然存在争议。文章在剖析典型气藏的基础上,结合研究区构造演化、烃源岩生排烃史和储层致密化过程的研究,综合判识了致密气藏的成因类型,并分析其成因机制。研究结果表明：川西坳陷深层须家河组致密砂岩气藏具有“叠复连续资源潜力大、构造高点低点富气共存、高孔低孔储层含气共存、高压低压气层共存、气水分布复杂”的地质特征。目前气藏的成因类型为“后成”型致密气藏与“先成”型致密气藏的叠加复合型,属叠复连续型致密气藏。川西坳陷深层须家河组演化过程中存在浮力成藏下限和成藏底限,致密砂岩气藏形成和演化受控于2个界限控制下的3个流体动力场的分布和演化。叠复连续型致密砂岩气藏成藏过程可划分为4个阶段：①三叠纪沉积初至三叠纪末,初期天然气成藏条件准备阶段;②三叠纪末至中侏罗世末,早期常规气藏形成阶段;③中侏罗世末至晚侏罗世末,“先成”型致密气藏与“后成”型致密气藏形成阶段;④早白垩世至今,叠复连续型致密油气藏形成及改造阶段。     

烃源岩油气藏的圈层效应特征、差异成藏机制与有序分布模式

近源找油、进源勘探是未来油气勘探的方向。目前近源找油、进源勘探还面临很大的风险,主要原因是对烃源岩附近,尤其是烃源岩内的油气成藏条件、成藏机理、分布规律认识不到位。重新定义了烃源岩系统和烃源岩油气藏的概念,认为一个烃源岩系统就是一个独立的油气成藏单元,而烃源岩油气藏为赋存于烃源岩系统内的油气聚集。划分出常规油气藏与非常规油气藏两大类,泥岩裂缝油气藏等6种烃源岩油气藏,受构造控制,造就了它们独有的形成机制和特定的分布规律,形成了横向并列成圈、纵向有序成串、上下分层过渡、常规与非常规差异机理成藏和有序共生的圈层结构特征：即从内圈的深湖相页岩油气藏、浊积砂岩性油气藏,到中圈的半深湖相的致密油气藏,再到外圈的浅湖-半深湖过渡相的岩性尖灭油气藏分布序列。成藏机制上,也形成了内圈的页岩油气藏以原地连续性“滞留”与微运移“停留”,中圈的致密油气藏以大面积初次运移“停留”、外圈的岩性尖灭油气藏以浮力二次运移“截流”为特征的有序成藏机理序列。明确了页岩油气藏甜点区位于深盆区内圈前三角洲相带的具有“优势组构-滞留烃超越效应”的区域;致密油气藏甜点区位于深盆区中圈三角洲前缘相带的具有“优势孔缝耦合”的区域;...     

库车坳陷依南2“连续型”致密砂岩气藏成藏临界物性条件

“连续型”致密砂岩气藏是一种重要的非常规油气资源.恢复储层临界物性条件的演化对于揭示致密砂岩气成藏机理及成藏过程具有重要的理论意义.以库车坳陷依南2“连续型”致密砂岩气藏为例,利用数值模拟方法结合盆地模拟技术,恢复了储层临界物性的演化过程,并根据临界物性条件和储层演化的耦合关系,确定了该地区“连续型”致密砂岩气藏可以成藏的最早时间.研究表明,“连续型”致密砂岩气成藏临界物性并不是固定不变的,它随着地质条件的变化而不断发生改变.依南2“连续型”致密砂岩气藏最早的形成时间为距今9 Ma,对应的临界孔隙度为6.95%;现今储层临界孔隙度为7.26%.结合实际地质情况进一步证实了依南2气藏为“连续型”致密砂岩气藏.      

塔里木盆地库车坳陷致密砂岩气藏成因类型

为深化对库车坳陷致密砂岩气藏成因类型的认识, 采集致密砂岩储层岩样, 开展了油气充注史和孔隙度演化史研究.通过流体包裹体岩相学和显微测温厘定了油气充注史, 利用沉积-构造-成岩一体化模型恢复了储层孔隙度演化史, 根据两者的先后关系, 划分了致密砂岩气藏的成因类型.结果表明, 依南2侏罗系气藏存在两期油气充注, 第一期是吉迪克期到康村期(23~12 Ma)的油充注, 第二期是库车期到现今(5~0 Ma)的天然气充注, 储层孔隙度在库车期前(12~8 Ma)降低到12%以下, 形成致密砂岩储层.迪那2古近系天然气藏存在两期油气充注, 第一期是康村期到库车期(12~5 Ma)的油充注, 第二期是库车期到现今(5~0 Ma)的天然气充注, 储层孔隙度在西域期(2~0 Ma)降低到12%以下, 形成致密砂岩储层.综合分析认为, 库车坳陷存在两种成因类型的致密砂岩气藏, 依南2侏罗系气藏致密储层形成之后充注天然气, 成因类型为"致密深盆气藏"; 迪那2气藏古近系致密储层形成之前, 天然气已大量充注, 成因类型为"致密常规气藏".这对深化库车坳陷致密砂岩气勘探与开发有重要意义.      

中国东部陆相断陷盆地成熟探区油气勘探新领域分析*

经过50多年勘探开发,中国东部陆相油气田均已进入勘探中后期阶段,受石油地质认识局限性和勘探技术的限制,待发现目标日趋隐蔽,油气勘探难度日益增大。针对中国东部陆相断陷盆地深层低孔渗—致密砂岩储集层评价方法的局限性、深部砂砾岩储集体成因模式问题以及基岩风化壳形成和分布的复杂性问题,作者经过近几年的探索和总结,取得以下主要研究进展: (1)基于砂岩储集层物性演化动力学原理,提出了致密砂岩储集层动态评价的新思路和新方法,指出过去评价较低的深部凹陷带低孔渗—致密砂岩体仍然具有较大的勘探潜力; (2)运用地震地层学方法,通过建立断陷盆地陡坡带斜向大型扇三角洲沉积模式,指出斜向大型扇三角洲砂砾岩是断陷盆地深层有利的储集体,可以作为下一步有利勘探方向; (3)根据基岩风化壳双层结构新模式,结合风化壳储集层改造—破坏—保存机理的动力学新模型,指出断陷盆地中低部位是最有利风化壳储集层发育带,断陷盆地缓坡内带(洼槽区)风化壳是下一步油气勘探的重要新领域。文中提出的上述3大勘探新领域不仅是对断陷盆地油气成藏模式的补充和发展,更重要的是展现出中国东部断陷盆地深层常规和非常规油气勘探领域的巨大潜力,为深化东部成熟盆地油气勘探指出了明确的方向。     

中国东部陆相断陷盆地成熟探区油气勘探新领域分析*

经过50多年勘探开发,中国东部陆相油气田均已进入勘探中后期阶段,受石油地质认识局限性和勘探技术的限制,待发现目标日趋隐蔽,油气勘探难度日益增大。针对中国东部陆相断陷盆地深层低孔渗—致密砂岩储集层评价方法的局限性、深部砂砾岩储集体成因模式问题以及基岩风化壳形成和分布的复杂性问题,作者经过近几年的探索和总结,取得以下主要研究进展: (1)基于砂岩储集层物性演化动力学原理,提出了致密砂岩储集层动态评价的新思路和新方法,指出过去评价较低的深部凹陷带低孔渗—致密砂岩体仍然具有较大的勘探潜力; (2)运用地震地层学方法,通过建立断陷盆地陡坡带斜向大型扇三角洲沉积模式,指出斜向大型扇三角洲砂砾岩是断陷盆地深层有利的储集体,可以作为下一步有利勘探方向; (3)根据基岩风化壳双层结构新模式,结合风化壳储集层改造—破坏—保存机理的动力学新模型,指出断陷盆地中低部位是最有利风化壳储集层发育带,断陷盆地缓坡内带(洼槽区)风化壳是下一步油气勘探的重要新领域。文中提出的上述3大勘探新领域不仅是对断陷盆地油气成藏模式的补充和发展,更重要的是展现出中国东部断陷盆地深层常规和非常规油气勘探领域的巨大潜力,为深化东部成熟盆地油气勘探指出了明确的方向。     

中国油气储层中纳米孔首次发现及其科学价值

油气储层孔隙可分为毫米级孔、微米级孔、纳米级孔3种类型,常规储层孔隙直径一般大于1μm。北美地区页岩气储层纳米级孔径范围为5~160nm,主体为80~100nm。在对中国非常规油气储层研究中,应用场发射扫锚电子显微镜与纳米CT重构技术,首次发现了小于1μm的油气纳米孔。其中,致密砂岩油气储层中纳米级孔隙以颗粒内孔、自生矿物晶间孔及微裂缝为主,喉道呈席状、弯曲片状,孔隙直径范围10~1000nm,主体为300~900nm;页岩气储层纳米级孔隙以有机质内孔、颗粒内孔及自生矿物晶间孔为主,孔隙直径范围5~300nm,主体为80~200nm。纳米级孔是致密储层连通性储集空间的主体。纳米级孔隙系统的发现,改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识,为认识常规油气局部富集,非常规油气连续聚集的地质特征、研究连续型油气聚集机理、增加资源潜力具有重要的科学意义。     

深盆气成藏关键地质问题

深盆气藏是与源岩紧密相连的气水倒置气藏，具有气水倒置、储层致密、源储相连、无水动力驱动、地层普遍含气、含气面积大、地质储量大、通常出现于盆地的构造较深部位且以含煤地层为主要的气源岩等特征。地层内部天然气能量的最初来源是油气生成过程中由干酪根热化学反应所产生的化学能转换，生气作用过程的持续发生赋予了天然气离开气源岩并进入地层孔隙的基本能量，生烃膨胀力作用导致了气水活塞式的排驱过程和特征，形成了宏观上的气水倒置现象。在地层条件下，气水倒置关系的产生只有两种可能：当天然气最初从源岩排入常规储层时，气水倒置现象产生但具有较小的气柱高度(与浮力作用有关)；在深盆气成藏条件达到满足时(如均质性较强、大面积发育且紧邻气源岩的致密储集层发育等)，浮力作用失去效力，产生较大气柱高度的气水倒置。与受浮力作用影响(与气柱高度有关)的典型常规气藏相比，典型深盆气成藏与埋藏深度有关。常规气藏表现为原生的高异常地层压力，但深盆气藏具有较大的异常压力变化幅度，两者均可在成藏动力条件达到平衡时具有相对静止的稳态保存特征。     

火山活动影响下的致密砂岩气储层特征及气藏富集主控因素

受火山活动影响的致密砂岩气藏是一种特殊的致密气藏。本文以松辽盆地南部德惠断陷为例,综合应用岩芯、分析化验、测井、地震和气藏测试资料,研究火山活动特征、火山活动影响下致密砂岩沉积、储层特征及富集主控因素。在火山作用和火山相分析基础上,研究砂岩储层的沉积、岩性和物性特征,明确扇三角洲前缘为有利储层相带,提出致密砂岩储层划分标准。通过对德惠断陷致密气藏系统研究表明,火山作用对致密砂岩气藏的天然气形成、气藏温压系统、成藏有重要影响。主要表现在四个方面:(1)晚期火山活动形成的火山侵入,增加了地层温度压力,促进了烃源岩生排烃;(2)火山活动影响湖盆沉积充填,控制储层分布,促进优质储层发育,为气藏富集提供了良好储集空间;(3)早中两期火山活动对整个地层起到了"包裹作用",促进了圈闭的形成;(4)火山活动与区域生排烃期次的时空配置好,保证了致密砂岩气成藏和富集。这些认识对致密砂岩气藏的形成与分布研究有重要的借鉴意义。     

断裂对川西坳陷致密砂岩气藏天然气运聚的控制作用

川西坳陷致密砂岩气藏的形成和分布受断裂控制作用明显。在对断裂的分布特征、断裂性质、断层几何特征、断裂形成时间等研究的基础上,结合研究区断裂与砂体的沟通关系、已发现气藏的开发情况和失利井的综合分析,揭示了断裂对陆相领域致密气藏天然气运聚的控制作用。研究结果表明,断裂影响和控制川西坳陷致密天然气藏有5种情况:断裂发育促使深层须家河组天然气富集成藏、断裂输导使深部须家河组天然气部分破坏、断裂输导深部须家河组天然气使中浅层侏罗系成藏、断裂破坏严重使中浅层侏罗系成藏效率低和断裂不发育的部位中浅层侏罗系含气性较差。单井与断裂距离的远近对单井产能具有一定的影响,且不同级别断裂影响规律存在较大差异:I级断裂(延伸长度L≥100 km)和II级断裂((10km2 000 m,单井产能低。