川东北飞仙关组鲕滩气藏压力与成藏特征研究

川东北飞仙关组鲕滩气藏原始地层压力在平面上分布极不均匀,高异常压力区呈局部块状分布.压力分布、气藏特征、成藏演化历史综合研究发现,不同压力状态反映不同气藏类型:正常压力系统(压力系数在1.25以下),多处于台地边缘礁滩相,储层岩性以云岩为主,储集类型多为孔隙型,气藏一般甲烷含量低、储层舍大量沥青、气藏连通范围大,具边底水等特征,主要为构造或岩性-构造型气藏;异常高压或超高压系统(压力系数多达1.65以上),多处于海槽区或台内云岩欠发育区,储层岩性以灰岩为主,甲烷含量高、储层不含或含极少量的沥青,不含或有限边底水等特征,主要为裂缝型岩性气藏;而处于台地内部,介于以上两种压力状态之间的过渡类型气藏,多出现轻微高压,压力系数多在1.20～1.45,孔隙-裂缝或裂缝-孔隙型储层交替出现,气藏连通范围有限,气水特征较复杂,主要为岩性型或构造-岩性气藏特征.同时鲕滩气藏压力系数与气藏储集系数明显成反向关系,地层压力大小体现了天然气储集系统空间大小,天然气富集于正常压力系统.地层压力威因及形成过程实际上反映了优质储层发育历史、天然气的充注历史、礁滩气藏成藏历史的配置关系和相互作用过程,详细研究它们的配置关系和作用过程对正确认识飞仙关组礁滩气藏的形成和分布规律有重要的理论和现实意义.     

川东北飞仙关组鲕滩气藏成藏作用研究

四川盆地东北部迄今已发现了罗家寨、渡口河、铁山坡、滚子坪4个气田和金珠坪、七里北、正坝南等气藏,天然气CH4含量为70％～85％,C2^ 为0．04％～0．11％,H2S为5％～20％,属高含H2S的干气藏。飞仙关组地层自上而下依次为T1f^4、T1f^3、T1f^2和T1f^1四个岩性段。T1f^3-1是产气段,优质储层平均孔隙度达到13％～17％。     

川东北飞仙关组高含H2S气藏特征与TSR对烃类的消耗作用

四川盆地川东北地区飞仙关组近年来发现了罗家寨、渡口河、铁山坡、普光等多个大、中型气田，它们均以高含硫化氢（H2S在气体组分中占10%~17%，平均为14%）为最显著特征。深入研究后发现，虽然这些大型鲕滩气藏储量规模较大，单井产量高；但是这些气藏充满度普遍偏低（在25%~91%之间），压力系数不高（大部分小于1.2）。从成藏条件来看，该区鲕粒溶蚀孔隙发育，有效储层厚度大，二叠系龙潭组、志留系龙马溪组优质烃源岩十分发育，油气源充沛，而且由断层构成的疏导体系发育，泥岩及膏质岩类组成的盖层封盖性良好，因此气藏的低充满度现象，可能是圈闭中发生过大量烃类的损耗或消耗。由于川东北飞仙关组H2S是烃类和硫酸盐在储层中发生热化学反应（TSR）形成的，气藏中硫化氢含量与压力系数、地层水矿化度、烃类含量等都存在反相关关系，因此飞仙关组高含硫化氢气藏压力系数小、充满度低，很可能是烃类被TSR大量消耗和储集空间增容所致。     

川东北飞仙关组鲕滩气藏天然气运聚效率

设计进行了封闭体系下原油裂解成气的模拟实验, 建立并标定了原油裂解成气及其碳同位素分馏的化学动力学模型, 以罗家寨气田罗家7井为例分别进行了地质应用.生烃动力学研究发现, 飞仙关组古油藏具备“高效气源灶”的特点, 原油在中晚侏罗世172~151Ma约20Ma时期内裂解殆尽, 且原油裂解气的生成与其运聚成藏作用具有良好的时空匹配关系, 由此可促成飞仙关组气藏天然气的高效运聚.碳同位素分馏动力学研究证实甲烷成藏参与率达87%.利用生烃动力学与碳同位素分馏动力学结合的方法对天然气的运聚效率进行探讨是一个新的有效途径.      

四川盆地高含H2S天然气的分布与TSR成因证据

四川盆地是中国高含硫化氢天然气分布最集中的地区,目前已在震旦系(威远气田)、下三叠统飞仙关组(罗家寨、普光、渡口河、铁山坡、七里北)、嘉陵江组(卧龙河)和中三叠统雷口坡组(磨溪、中坝)发现了近10个高含硫化氢的大中型气田(藏),探明储量5000×108 m3.这些高含硫化氢气藏普遍经历过较大的埋深过程(储层经历过较高温度),储层上下或储层中间均发育有膏质岩类,且气源充足,具备硫酸盐热化学还原反应(Thermochemical Sulfate Reduction,TSR)发生的物质基础和热动力条件.从气藏地质特征以及天然气组成和碳、硫同位素等方面的证据表明,四川盆地中、下三叠统和震旦系气藏的硫化氢属于TSR成因.而且TSR对烃类的大量选择性消耗一方面导致天然气干燥系数增大,另一方面导致气藏充满度降低,气藏压力系数变小.     

四川盆地H2S的硫同位素组成及其成因探讨

四川盆地天然气绝大部分含有硫化氢,部分含量高达15%以上。其中高含硫化氢天然气主要分布在三叠系飞仙关组、雷口坡组和嘉陵江组;震旦系、石炭系、二叠系属于低含硫化氢,上三叠统须家河组和侏罗系属于微含硫化氢或不含硫化氢天然气藏。研究表明,三叠系飞仙关组、雷口坡组和嘉陵江组、震旦系、石炭系储层中发育的膏质岩类为TSR形成硫化氢提供了物质基础;富含有机硫源岩的高温裂解是二叠系低含硫化氢天然气的主要成因。硫同位素组成表明,高含硫化氢天然气的硫同位素比储层硫酸盐硫同位素δ34S亏损7‰～11‰;而低含硫化氢天然气硫同位素分布区间较宽,在0‰～20‰之间,大部分比同期硫酸盐的硫同位素轻15‰左右。四川盆地三叠系膏岩的硫同位素值分布较宽,并呈现阶梯状变化,而硫化氢的硫同位素则呈现出相似的分布规律,表明各气层硫化氢中的硫来自于本层系的硫酸盐,即TSR发生在各自的储集层中;另外四川盆地三叠系TSR发生时各气藏的温度条件相近,即各气藏的硫化氢在大致相同的温度条件下发生;同时也说明TSR过程中硫同位素的分馏过程与硫酸盐本身硫同位素数值的高低无关,而与TSR反应的温度条件和反应程度有关。还建立了运用硫化氢的硫同位素和含量判识硫化氢成因类型的模式。     

川东北飞仙关组甲烷为主的TSR及其同位素分馏作用

川东北开江-梁平陆棚东北侧飞仙关组多孔鲕粒白云岩中发生了以甲烷为主的热化学硫酸盐还原作用(TSR),产生高达20%的H₂S;而西南侧鲕粒灰岩以低孔、低H₂S天然气为特征。东北侧白云岩主要发育白云石粒间溶孔或粒间扩大溶孔,这些溶孔可与方解石(δ¹³C=-10‰~-19‰)、储层沥青、元素硫、黄铁矿和石英紧密共生,可分布于片状储层沥青与白云石晶体之间,说明白云石溶解作用发生在沥青形成以后。白云石的溶解作用导致现今天然气以无机CO₂为主,δ¹³C_CO2主要介于-2‰~+2‰之间。这种溶解作用是在酸性条件下,硬石膏或天青石参与下发生的,可能先产生MgSO₄配对离子,而后MgSO₄又与甲烷反应产生H₂S,净增大了孔隙。研究还发现,普光气田及以东天然气的来源不同于河坝和元坝天然气;对普光气田及以东天然气分析显示,甲烷δ¹³C值与残余烃含量 之间存在对数相关关系。这表明TSR过程中,甲烷同位素分馏作用遵从封闭体系下瑞利分馏原理。据此计算显示,渡4井约有15%甲烷被氧化了。     

川东北地区飞仙关组-长兴组天然气富集机制

飞仙关组-长兴组气藏在川东北不同地区成藏要素基本相同,但是区域上天然气富集程度有所不同。为了揭示天然气的富集机制,通过烃源岩分析测试资料、岩心和薄片观察资料、测井和岩屑录井资料等,分析了川东北地区飞仙关组-长兴组天然气的来源、主力烃源岩生烃强度、储层性质与规模、天然气的保存条件、生烃演化史和油气藏的调整过程。研究表明：（1）川东北地区处于或邻近生烃中心,油气初次运移距离短;（2）礁滩岩性气藏相对独立,礁滩储层分布范围控制着古油藏的规模;（3）气藏上覆多套膏盐岩盖层,天然气保存条件好;（4）早期的古油藏经历高温已经全部裂解,形成现今的气藏;在构造作用控制下,天然气聚集成藏经历了古油藏的形成、古油藏裂解及古气藏的形成和现今气藏的形成3个阶段。对川东北天然气富集机制的探讨,有助于进一步寻找有利靶区,指导天然气勘探。     

川东北飞仙关组包裹体特征及其在天然气成藏研究中的应用

在系统检测四川盆地东北部下三叠统飞仙关组碳酸盐岩储层中流体包裹体的类型、均一温度、冰点、盐度及单个包裹体成分的基础上,探讨了该区飞仙关组鲕滩气藏天然气的充注时期和运移方向。研究表明,在四川盆地东北部飞仙关组碳酸盐岩储层中,流体包裹体的类型有沥青包裹体、气液包裹体、气相包裹体和液相包裹体,其中沥青包裹体相对含量最多,普遍达50%~60%,其次是气液两相包裹体(一般占20%~30%);均一温度从55~220℃均有分布,表现出连续充注的特点;包裹体气相成分主要以烃类气体为主,其中CH4含量为0.04%~91.3%,非烃组分以CO2为主,占0.11%~65.49%;油气的充注时期主要在侏罗纪,油气总体上有从研究区西南部向北东方向运移的趋势,但在不同时期、不同构造带上略有差异。     

川东北飞仙关组鲕滩储层成岩作用和孔隙演化

川东北飞仙关组鲕滩储层是四川盆地重要的勘探目的层,受成岩作用的改造非常强烈。通过对岩心、普通薄片、铸体薄片、阴极发光、碳氧同位素、微量元素和流体包裹体等多种资料进行综合研究,详细阐述了主要成岩作用的类型、形成机理及其产物,分析了其对储层的影响。胶结作用和压实作用是原生孔隙和部分次生孔隙的主要破坏者;混合水白云石化作用、溶蚀(岩溶)作用、破裂作用是次生孔隙的主要建造者,其产生的溶孔、溶洞和裂缝是天然气的主要储集空间和运移通道。成岩作用是储层物性的主要控制者,控制了孔隙的演化过程。     

四川盆地东北部三叠系飞仙关组高含硫气藏H2S成因研究

四川盆地东北部宣汉－开县地区的下三叠统飞仙关组气藏埋深3000－4500m,地温在100℃左右,天然气中H2S含量为12％－17％。这些H2S为飞仙关组气藏附近的硬石膏经硫酸盐热化学还原作用（TSR）而成。与TSR有关的硬石膏,H2S,S^0和FeS2的δ^24S分别为＋30.4‰, 12.9‰, 19.1‰和＋19.4‰,交代硬石膏的方解石的δ^13C为－7.26‰,δ^18O为－6.41‰,其内所含两相流体包裹体的均一温度为109－151℃。这些高含硫气藏的天然气和储层沥青的热演化程度比其他地区飞仙关组气藏的更高。该区飞仙关组最大埋藏温度超过180℃,但由于后期构造抬升,大于104℃地温的埋藏时间小于20Ma,故气藏H2S含量低于20％。     

川东宣汉地区天然气地球化学特征及成因

依据10余口探井60多个气样的化学成份和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储层沥青分析资料,系统剖析了四川盆地东部宣汉地区普光、毛坝场等构造带天然气地球化学特征,并探讨了其成因及来源。研究结果表明:这些构造带中飞仙关组—长兴组天然气为高含硫化氢的干气,天然气化学成份表现出古油藏原油裂解气的特点。其烃类气体中以甲烷为主(高于99.5%);富含非烃气体,CO2和H2S平均含量分别达5.32%和11.95%。甲烷碳同位素较重(-33‰～-29‰),表征高热演化性质;乙烷δ13C值主要分布在-33‰至-28‰范围,属油型气。这些天然气与川东邻近气田的同层位天然气具有同源性,而与石炭系气藏天然气在化学成份、碳同位素组成上有所不同,意味着有不同的气源。硫化物硫同位素和沥青元素组成证实高含量的H2S是气藏发生TSR作用所致。δ34S值表征层状沉积成因的硬石膏是TSR作用的反应物,而脉状硬石膏则是其残余物。储层的孔隙类型可能与TSR作用强度和H2S含量高低有联系,裂缝型气层中H2S少,孔洞型储层中H2S丰富。乙烷、沥青和各层系烃源岩干酪根碳同位素对比表明研究区飞仙关组—长兴组气藏天然气主要来自二叠系烃源层。     

川东北罗家寨气田下三叠统飞仙关组鲕粒滩成岩作用

四川东北部罗家寨气田的储层为下三叠统飞仙关组孔隙性鲕粒白云岩。其沉积相属碳酸盐台地的鲕粒滩微相，为台地潮下较高能环境沉积，主要受潮汐作用的控制。原生岩石为亮晶鲕粒石灰岩和泥晶鲕粒石灰岩，白云石化作用使其岩石结构大多遭受破坏。对储层起建设性作用的成岩作用主要有白云石化作用、埋藏溶解作用。白云石化作用是形成优质储层的基础。埋藏溶解作用主要在粒间半充填剩余缝隙、交代白云石的晶间孔内进行，这进一步溶蚀造就了大量超大孔隙、粒间溶孔、粒内孔、铸模孔等。对储层起到破坏作用的主要是充填作用，表现为次生溶蚀孔隙、裂缝、溶洞中充填自生矿物，它们的包裹体测温数据证明充填作用发生在埋藏时期。各种自生矿物充填的不均匀性揭示了岩石与孔隙水之间相互作用的复杂性，以及岩溶水在不同时期是变化的。     

四川盆地东北部飞仙关组高效气藏形成机理

最近10年,四川盆地东北地区发现了一批飞仙关组鲡滩高效气藏。本文通过对大量实验测试数据的分析整理以及成藏过程的模拟研究,提出了高效气藏形成机理。指出古油藏及分散液态烃在燕山中期快速升温条件下,形成高效气源灶,为高效气藏的形成提供了丰富的气源;优质鲡粒白云岩储集层经历6个阶段的演化历史,受控于沉积相带、烃类充注、深埋藏条件下强烈溶蚀以及多期断层活动;二叠系烃源岩与飞仙关组储集层存在强大的剩余压力差,为油气沿断层发生优势输导提供强大动力;燕山晚期-喜马拉雅期的构造作用,使得气藏发生调整与改造。     

四川盆地蜀南地区飞仙关组沉积格局与演化

通过对野外露头剖面、录井、测井等资料的综合分析,深入研究了四川盆地蜀南地区下三叠统飞仙关组的沉积格局、沉积相的类型、特征、分布及演化。认为本区飞仙关组以堆积海相陆源碎屑岩和碳酸盐岩及其两者的混合沉积为特征,属于混积台地类型,主要由潮坪、泻湖、台内滩相等组成。指出以鲕粒灰岩为代表的台内滩有利储集相带在纵向上具有明显的层位性,主要产于飞一段和飞三段,平面上集中分布于泸州古隆起区。     

川中雷口坡组膏盐岩成因及对储层的影响

通过岩心观察、薄片鉴定、成岩孔隙演化与埋藏史关系研究等手段,分析了川中雷口坡组膏盐岩微相的成因及其演化,并从沉积相、成岩过程、构造作用三个方面论述了膏盐岩对川中雷口坡组储层的控制与影响。研究表明,川中雷口坡组膏盐岩形成于受限陆表海的潮坪环境,其微相分为潮上带的膏盐池、潮间带的膏盐湖和局限潮下带的膏盐盆;其成因可分为潮上带浓卤水在低洼处汇聚成因或潮间潮下带表层浓卤水下沉置换成因;其分布与海平面升降导致的膏盐岩沉积中心迁移有关,同时与点滩的分布也有一定联系。膏盐岩的形成以及同生—准同生期溶蚀、表生期溶蚀垮塌、中—深埋藏期的硫酸盐热化学还原反应产生的埋藏溶蚀等作用对川中雷口坡组中上部储层的形成控制有重要贡献。此外,膏盐岩的底辟作用和构造运动产生的裂缝、断层,对烃源的运移、气藏的重新分布起着一定的促进作用。     

川北地区飞仙关组储层特征及其主控因素

采用宏观和微观相结合的方法,对川北地区飞仙关组鲕粒滩储层的研究表明,其储集岩类型主要有鲕粒白云岩和鲕粒灰岩,储集空间以次生孔隙为主,储集物性较差,多为低孔、低渗的裂缝-孔隙型和孔隙-裂缝型储层。研究区飞仙关组储层是海平面下降形成的一套产物,储层的发育及演化受到沉积作用和成岩作用的共同控制。二叠纪长兴组生物礁古地貌高地和龙门山岛链的形成,为飞仙关组的沉积提供了高能沉积环境,而相对海平面的下降促进了高能滩体的形成,位于台地边缘的高能鲕粒滩体是储层发育的有利部位;混合水白云化作用和埋藏溶解作用为次生孔隙的形成提供了有利条件,改善了储层的储集性能。