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.     

砂岩孔隙介质内天然气运移的微观物理模拟实验研究

采用真实的砂岩微观模型,通过与实际地质状况较为相似条件下的气驱水运移实验模拟天然气在砂岩孔隙内的二次运移,直接观察了天然气在砂岩孔隙、喉道内运移的过程和特征,在此基础上,分析和探讨了真实砂岩孔隙介质中天然气的微观运移机理。研究发现,天然气运移路径的形态通常迂回曲折,表现复杂的分支状特征,而且气体只沿毛细管阻力最小的运移路径向前运移;受真实砂岩孔隙结构的非均质性和运移动力变化的影响,天然气运移的速率不均一,呈现出跳跃式的运移方式;在孔喉比相差较大的亲水介质中,气体的卡断现象较为普遍,卡断增加了气体运移的阻力,对天然气运移十分不利;外界突发性的振动能够增加天然气运移的有效性。     

连续型致密砂岩气近源累计聚集的特征及成因机制

致密砂岩气是非常规油气资源的重要组成部分,是当前技术条件下可动用程度最高的部分.致密砂岩气可分为连续型致密砂岩气和圈闭型致密砂岩气.通过系统地对比圈闭型和连续型致密砂岩气在运聚、分布上的地质、地化特征差异,并使用物理模拟实验揭示了连续型致密砂岩气呈近源累计聚集的动力学成因机制.研究表明:圈闭型致密砂岩气是天然气远距离运聚的结果,在天然气组分和碳同位素上都有很明显的分馏效应,具有良好的输导体系,形成了“常规圈闭汇聚、具有边底水、优质盖层封盖”的特征;连续型致密砂岩气是近源累计聚集的结果,天然气组分和碳同位素基本不产生分馏效应,同一地区碳同位素呈现离散性,表现出“连续分布、近源汇聚、气-水分布复杂或倒置”的特征.连续型致密砂岩气近源累计聚集是致密砂岩储层中近纳米级孔喉背景下天然气运移动阻力变化及平衡的结果.在天然气运移至气-水临界界面之前,气-水界面将天然气与地层水分为两个系统,天然气运移的动力是气体异常压力,浮力作用产生的基本条件不满足,运移阻力是上覆地层水压力和毛细管压力.连续型致密砂岩气圈闭可认为是非常规动力圈闭,其核心可概括为“(近)纳米级孔喉、气体活塞式推进、浮力基本不起作用、动阻力平衡决定气-水界面”.      

碳同位素在天然气运移路径示踪中的应用研究进展

碳同位素在天然气运移路径示踪中的应用十分广泛,以游离相运移的天然气,运移过程中碳同位素的分馏主要受"质量分馏效应"控制;以水溶相运移的天然气,运移过程中碳同位素的分馏主要受"溶解分馏效应"控制。天然气运移中碳同位素的分馏程度不仅与气体分子质量、气体分子水溶解度等物理化学性质有关,同时也受天然气运移距离、输导层物性等外部环境条件的影响。常用的天然气运移路径示踪参数有δ~(13)C_1、δ~(13)C_2-δ~(13)C_1、δ~(13)CO_2及储集层中自生方解石的碳同位素。对研究现状分析后提出运移相态识别、碳同位素失真分析是应用碳同位素示踪天然气运移路径的基础,非烃碳同位素、多参数对比是碳同位素示踪天然气运移路径研究的未来趋势。     

川西坳陷中段原、次生气藏天然气特征及运移机制探讨

天然气的烃类组分、氮气和二氧化碳含量、干燥系数大小均是较好的天然气运移地球化学指标,其纵向变化规律显示天然气纵向运移特征.通过川西坳陷中段千余个天然气地球化学参数的系统分析,对川西坳陷中段原、次生气藏天然气特征及运移机制进行探讨.川西坳陷中段天然气随着运移距离的增加氮气含量逐渐增大(0～9.63%),二氧化碳含量逐渐减小(1.94%～0);次生气藏天然气沿着运移方向甲烷含量(83.48%～99.86%)、干燥系数(0.83%～1.0O%)逐渐增大;而原生气藏天然气的变化趋势正好相反,甲烷含量(99.93%～85.06%)、干燥系数(1.00%～0.85%)逐渐减小.地层压力和区域构造应力场是川西坳陷中段天然气运移的主要驱动力.川西坳陷中段侏罗系次生气藏和三叠系原生气藏运移方式有着明显区别:上侏罗统天然气主要由下部须家河组天然气窜层渗流运移而来,断裂是其最重要的运移通道;中侏罗统部分气藏由须家河组气源沿高速运移通道运移而来,而部分气藏是通过下部气源以水溶相的方式运移聚集成藏;须四段天然气以扩散运移方式为主,反应该层段天然气成藏时储层已相对致密;须二段天然气则以渗流方式为主,断裂在其中起到了重要的作用.     

天然气运移的气体同位素地球化学示踪

本文通过鄂尔多斯等含油气盆地内岩石酸解烃、罐顶气和同源多产层天然气碳同位素组成的变化，从实例剖析出发，探讨了天然气运移时气体同位素组成的变化及其对天然气运移的示踪。天然气在通过沉积地层中孔隙系统和微裂隙运移时，天然气中的甲烷碳同位素会发生一定的分馏，而乙烷以上重烃碳同位素几乎不发生分馏；在天然气层所在深度，罐顶气甲烷碳同位素组成与天然气一致，在天然气层附近，罐顶气甲烷碳同位素则明显偏离了热演化趋势线；烃源岩酸解烃与其同源的天然气重烃碳同位素组成具有较好的一致性和可比性。由此，可利用气体组分碳同位素的上述变化特征，追索天然气的运移作用。     

鄂尔多斯盆地延长组长8油层组石油成藏机理及成藏模式

鄂尔多斯盆地延长组长8油层组在不同地区其勘探成果和油藏规模存在明显的差异,为了分析其原因,对长8油层组油藏的油源、成藏期古物性特征、毛细管力、浮力和过剩压力等进行了研究,得出了过剩压力远大于毛细管力、源储压差能够克服相应储层的毛细管力从而运移成藏的认识。在此基础上,根据姬塬、陇东和陕北三个地区烃源岩和储层发育特征、物性及运移通道的特征,构建了三种不同的成藏模式。具体表现为,姬塬地区的双向排烃、复合成藏模式:即长7段优质烃源岩异常发育,生烃增压作用强烈,使得生成的烃类流体在过剩压力的驱动下向上覆的长6-长4+5地层和下伏的长8地层中双向排烃,在多层系富集成藏;陇东地区的上生下储、下部成藏模式:长7烃源岩发育,存在较高过剩压力,下伏的长8油层组储层物性明显的要优于上覆的长6油层组储层物性,利于烃类大规模向下运移,在长8聚集成藏;陕北地区的侧向运移、上部成藏模式:长7段烃源岩在该区不发育,且上覆长6储层物性远优于下伏长8储层物性,烃类优先在长6成藏,长8油藏规模有限。这三种成藏模式代表了以长7为主要烃源岩的油藏的主要成藏机理,三者在油气分布规律上存在明显的差异。     

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。     

长庆气田中区马五14储层流体识别及天然气富集规律研究

鄂尔多斯盆地长庆气田中区马五１４储层分了层,低产水层,中高产纯水层,气水同层,千层五种产层类型,建立了相对应的测井综合判识标准。剖析了马五１４气藏的成藏的条件,认为燕山中期的构造运动系天然气运移聚集的转折点。后期天然气由西向东运移而聚集在上倾方向致密遮挡带下的圈闭内。研究了马五１４储层气,水分布特征及天然气富集规律。     

地层压力和产水对低渗透气藏气井产能的影响

通常情况下,随着地层压力降低,储层渗透率及流体性质的变化会导致气井产能方程随之发生变化。对于低渗透产水气藏,由于应力敏感、紊流效应、滑脱效应等非线性渗流效应及后期产水的影响,气井产能急剧降低。为了定量评价以上因素对气井产能的影响,基于常规二项式产能方程,建立了综合考虑地层压力变化、非线性渗流效应及产水对气井产能影响的产能方程。通过实例计算表明,由于应力敏感、紊流效应、滑脱效应等非线性渗流效应的综合影响,二项式系数A随地层压力的降低而减小,而系数B随地层压力的降低而增大;此外,由于后期产水影响,含水饱和度不断上升,气相相对渗透率随水气比的上升而减小,使二项式系数A、B均随水气比的上升而增大;因此,气井的产能下降幅度随地层压力下降呈线性升高趋势,随水气比下降呈对数降低趋势。该研究成果对于低渗透产水气井的产能预测及分析具有指导作用。     

致密砂岩储层与常规砂岩储层成藏动力学特征的差异性:以松辽盆地北部三肇地区扶余油层砂岩储层为例

为了研究三肇地区扶余油层砂岩储层特征,采用三维CT扫描技术和恒速压汞技术,对储层微观孔喉结构特征进行表征。结果表明,常规砂岩储层的孔喉大量发育,连通性好,为微米级孔喉。致密砂岩储层孔喉非均质性强,孤立零散分布,连通性差,以纳米级孔喉为主。微观孔喉特征的差异决定了油气充注、运移、聚集及渗流机理等成藏动力学特征具有差异性。通过对该区扶余油层砂岩储层的高压压汞实验、浮力与毛细管阻力公式计算及岩芯流动实验进行分析,认为油气在常规砂岩储层中初次运移动力是超压,二次运移及聚集的主要动力是浮力,油气以侧向运移为主,断层和砂体的匹配是主要的运移通道,流体流动状态呈达西渗流规律;油气在致密砂岩储层中运移动力为超压,油气以垂向运移为主,流体呈低速非达西渗流现象,以活塞-推挤的方式聚集。由于常规和致密油藏成藏动力学特征的差异,决定了油藏地质特征及分布的差异。三肇地区常规油藏主要是远距离、构造高部位聚集,上油下水规律明显,受构造控制;致密油藏主要是近距离、源下聚集,"甜点区"富集,圈闭边界不明显。     

非常规油气藏的形成及其分布特征*

非常规油气领域是目前油气勘探和开发的热点领域, 也是石油工业的发展趋向, 非常规油气的成藏研究对非常规油气勘探具有重要指导意义。非常规油气与常规油气成藏的最本质区别在于非常规油气是非浮力驱动聚集, 这主要是由于致密储集层中微纳米级孔隙发育导致毛细管阻力较大, 同时缺乏提供强大浮力的有利条件。根据烃源岩演化与非常规油气成藏的关系, 将非常规油气资源分为油页岩、页岩油、致密油、页岩气、致密气和煤层气6种类型。油页岩、页岩油、煤层气和页岩气的源储组合特征都是“源储一体”, 而致密油气源储组合有2种类型：一种是源储叠置的临源型致密油气, 另一种是与常规油气藏类似的源储不相临、但距离不远的近源型致密油气。成藏动力学上的差异使非常规油气藏在地质上表现为大面积分布、局部富集、油气赋存具有明显的“滞留”或短距运移特征、没有明显的圈闭边界和无统一的油水界面等特点。     

页岩气成藏动力特点及其平衡方程

针对页岩气吸附加游离的成藏方式对其成藏动力特点进行了系统分析。与特定的储集物性条件与相应的气源压力相匹配时,页岩气藏中游离气具有与根缘气或常规储层气相似的作用力类型,包括生烃膨胀力、连续气柱顶界静水柱压力、连续气柱底界静水柱压力、连续气柱重力、毛细管压力和动水头压力等,而造成气体分子在有机质颗粒及岩石矿物表面进行吸附与游离相态转换的作用力类型则为吸附作用力和解吸作用力。天然气动力类型存在运移动力与成藏动力的区别,页岩气作为源储一体的聚集模式,其运移动力和成藏动力具有方向相反特点。根据页岩热演化程度、生气强度、构造条件、物性条件等,将页岩气成藏划分为4个阶段,对每一阶段的成藏动力特点进行了系统分析,据此建立了成藏(运移)动力平衡方程,并采用权重系数赋值方法建立了页岩气成藏(运移)动力平衡方程通式。     

库车坳陷迪那2构造油气运聚模拟实验

为了研究油气运聚过程, 以迪那2构造为地质模型, 在构造特征、储盖组合、油气来源分析的基础上建立油气运聚过程物理模拟的二维实验模型.通过模拟实验, 揭示: (1)断层是迪那2构造中油气运移的主要通道; (2)泄压区是油气运移的有利指向区; (3)毛管力及浮力在渗透性相近的砂岩中起重要作用; (4)油气总是选择优势通道运移, 在沿断层运移的同时, 也向两侧砂体中扩散; (5)油驱水之后的气驱油运移通道具有继承性的特点.      

地震泵抽吸作用与油气运聚成藏物理模拟

地震泵抽吸作用是在断裂活动开启过程中,引发流体进入断裂带,并发生垂向运移的作用方式。在裂隙递进扩张形成优势裂隙并进一步发展成大的断裂面的演化过程中,地震泵抽吸作用发生,围岩中的流体在相对负压抽吸作用下进到断裂带中,之后主要在构造应力和异常高孔隙流体压力的共同作用下向上运移,并向着邻近断裂的封闭程度差、体积大、物性好的储层中充注运移,运移效率远远高于达西流和扩散流。断裂周期性破裂活动的特征决定了油气沿断裂的垂向泵吸运移呈周期性、间歇性和脉动的特点,同时也决定了油气易于在断裂错开的最新层位聚集成藏。通过克拉2气田天然气运聚成藏过程物理模拟实验结果表明,紧邻圈闭的盐下断裂为有效的天然气运移通道,穿盐断裂为无效的天然气运移通道,天然气在地震泵抽吸作用下沿断裂运移速度快、效率高,在断裂活动的短时间内可以大规模运聚成藏。     

The Genetic Mechanism and Model of Deep-Basin Gas Accumulation and Methods for Predicting the Favorable Areas

As a kind of abnormal natural gas formed with special mechanism, the deep-basin gas, accumulated in the lower parts of a basin or syncline and trapped by a tight reservoir, has such characteristics as gas-water inversion, abnormal pressure, continuous distribution and tremendous reserves. Being a geological product of the evolution of petroliferous basins by the end of the middle-late stages, the formation of a deep-basin gas accumulation must meet four conditions, i.e., continuous and sufficient gas supply, tight reservoirs in continuous distribution, good sealing caps and stable structures. The areas, where the expansion force of natural gas is smaller than the sum of the capillary force and the hydrostatic pressure within tight reservoirs, are favorable for forming deep-basin gas pools. The range delineated by the above two forces corresponds to that of the deep-basin gas trap. Within the scope of the deep-basin gas trap, the balance relationship between the amounts of ingoing and overflowing gases d     

幔源CO_2充注驱油机理——以松辽盆地南部长岭凹陷为例

分析天然气(CH4)驱油、原油驱水原理,建立了幔源CO2流体的充注驱油模型,在模型中CO2能否形成足够驱动力是驱油的关键。松辽盆地南部长岭凹陷泉四段储层与该模型相符合,在储层中发现幔源CO2与油气混层现象,并且CO2充注时间晚于油气注入时间。根据研究区地质条件,对幔源CO2驱油动力和阻力以及影响其大小的参数(CO2与原油的密度、界面张力、孔喉半径和CO2柱高度)进行分析,得出幔源CO2与原油所产生的浮力足可以突破油气运移阻力(毛细管阻力)。从物理和数学的角度证明幔源成因CO2能够对油气运移起到推动作用。     

莺歌海盆地高温高压气藏水溶气释放对气水界面的影响

莺歌海盆地X区属于高温高压气藏,水溶气含量大,水溶气释放对气水界面及水侵规律的影响不明.通过PVT物性分析仪,采用复配的天然气和地层水测试了X区不同区块水溶气溶解度变化规律.设计可视化填砂管实验,探索了水溶气释放对气水界面的影响规律.研究表明:水溶气溶解度受温度、压力、地层水矿化度和天然气组分的影响,随压力的增大逐渐增大,随温度的增大先减小后增大,拐点温度为80~90℃,地层温压条件下（145℃,54 MPa）X-1区块水溶气含量为22.5 m3/m3,X-2区块为8.7 m3/m3.可视化填砂管实验研究表明:衰竭开采过程中,水溶气不断释放且携带地层水运移,同时在地层水自身泄压及毛管力作用下,气水界面明显上升.在此基础上,数值模拟气藏衰竭开采表明:水溶气溶解度越大气水界面上升越快,气井见水越早.预测期10 a中,考虑水溶气时,X-1区要早800 d见水,平面上推进快800 m,纵向上推进快7.3 m;X-2要早300 d见水,平面上推进快近500 m,纵向上推进快7.0 m.      

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。