天然氣地質(zhì)新進(jìn)展(二)
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[時(shí)間:2009-03-20 中國(guó)鉆井網(wǎng) 關(guān)注度:0]
摘要: 3、天然氣富集理論勘探實(shí)踐表明,含氣盆地天然氣遵循一定地質(zhì)規(guī)律,呈區(qū)帶狀富集分布,我國(guó)學(xué)者在對(duì)大氣田主要控制因素研究的基礎(chǔ)上,提出了大中型天然氣藏富集理論:生氣中心控氣論、區(qū)域封蓋層控氣論、構(gòu)造區(qū)帶類型控氣論、富氣盆地論。
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3、天然氣富集理論勘探實(shí)踐表明,含氣盆地天然氣遵循一定地質(zhì)規(guī)律,呈區(qū)帶狀富集分布,我國(guó)學(xué)者在對(duì)大氣田主要控制因素研究的基礎(chǔ)上,提出了大中型天然氣藏富集理論:生氣中心控氣論、區(qū)域封蓋層控氣論、構(gòu)造區(qū)帶類型控氣論、富氣盆地論。
1)生氣中心控氣論
天然氣藏的形成也遵循“源控論”理論,生氣中心及其周緣是形成天然氣藏的有利地區(qū)。越靠近生氣中心,天然氣的供氣量和供氣速率就越大,因此規(guī)模較大的天然氣聚集受生氣中心控制。氣源巖的體積越大,形成大中型氣田的機(jī)率就越高。大中型天然氣田一般形成于生氣中心或周緣,即生氣強(qiáng)度一般大于20×108m3/km2的范圍內(nèi)。
2)區(qū)域封蓋層控氣論
地質(zhì)家早已認(rèn)識(shí)到,蓋層的封蓋性能對(duì)天然氣成藏有重要作用。隨著天然氣勘探和對(duì)天然氣成藏、富集規(guī)律研究的逐步深入,區(qū)域蓋層在大氣田形成中的重要作用被倍加關(guān)注。優(yōu)質(zhì)的蓋層不僅要有良好的微觀封蓋能力,還要區(qū)域性穩(wěn)定分布,塑性強(qiáng)而不易破裂,特別是在構(gòu)造變形強(qiáng)烈的地區(qū)。分布穩(wěn)定、塑性較強(qiáng)的區(qū)域蓋層能封蓋住下伏烴源巖生成的大部分天然氣, 與烴源巖分布共同控制著氣層的縱向分布,同時(shí)控制著天然氣的富集程度。
3)構(gòu)造區(qū)帶類型控氣論
、偾瓣憶_斷帶控氣。沖斷─褶皺帶斷裂構(gòu)造帶是靠近前陸盆地的生烴中心,擠壓背斜圈閉發(fā)育,沖斷─褶皺帶斷裂系統(tǒng)可溝通烴源巖與圈閉構(gòu)造帶,并在圈閉構(gòu)造帶內(nèi)聚集成藏。沖斷─褶皺帶內(nèi)儲(chǔ)層多為高孔高滲的砂巖儲(chǔ)層,蓋層為前陸盆地沉積的煤系和膏泥巖,這些優(yōu)越的天然氣地質(zhì)條件決定了沖斷─褶皺帶易于形成大中型氣田。
、诠怕∑(構(gòu)造)控氣。大型的繼承性古隆起發(fā)育在大型的穩(wěn)定沉積盆地中,具有早期形成的大型圈閉或與生烴同時(shí)形成的大型圈閉,這種圈閉有利于天然氣的聚集。水下古隆起水體較淺,?砂l(fā)育高能環(huán)境下的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層,如亮晶砂礫屑碳酸鹽巖、鮞;?guī)r等,不僅發(fā)育原生孔隙,也有利于后期成巖作用改造,形成次生溶蝕孔隙。而且在臺(tái)地和斜坡盆地之間,還可發(fā)育礁體儲(chǔ)層。水下古隆起常露出水面,這對(duì)于混合巖化作用、蒸發(fā)作用較有利,所形成的白云巖是良好的儲(chǔ)集體。
、酆O嗄喙(構(gòu)造)控氣。泥拱構(gòu)造帶控制天然氣的聚集, 不僅在于形成了多個(gè)構(gòu)造圈閉,而且在上覆地層中形成了一些斷裂裂隙,這些斷裂構(gòu)造具有下開上封特點(diǎn),有利于天然氣藏形成,并為天然氣的垂向運(yùn)移提供了良好的通道,同時(shí)高壓泥拱本身是一個(gè)良好載體,將深部富含烴類的塑性泥流,通過斷裂和裂隙帶到淺部釋放并聚集到淺層圈閉儲(chǔ)層中。
、芡承(構(gòu)造)控氣。自始新世以來,隨著印藏碰撞事件的發(fā)生和昆侖山、阿爾金山的迅速隆升以及阿爾金斷裂左行走滑活動(dòng),柴達(dá)木盆地相對(duì)下降,在全盆地范圍內(nèi)沉積了E-N的一套河湖相沉積物,沉積中心自西南逐漸向北、向東遷移;到上新世末,隨著阿爾金斷裂左行走滑活動(dòng)的加強(qiáng),第四紀(jì)沉積中心遷移至盆地東部地區(qū),接受了巨厚的第四系沉積,同時(shí)由于基底塊斷活動(dòng),第四系內(nèi)形成多個(gè)同生背斜構(gòu)造。其成藏模式可總結(jié)為“淺層自生自儲(chǔ)短距離運(yùn)移聚散平衡的生物氣藏”。
4)富氣盆地論
富氣盆地指氣資源量約占油氣總資源量的85%以上,以天然氣為主的盆地(杜永林, 張玉清,1988)。富氣盆地與富油盆地的主要區(qū)別首先在于成烴原始有機(jī)質(zhì),其次是烴源巖所經(jīng)歷的演化階段。這類盆地從原始沉積和成盆演化開始就決定了其成氣潛力大于成油潛力。我國(guó)富氣盆地主要有四類:克拉通?前陸復(fù)合盆地、中間地塊?類前陸盆地組合、陸緣斷坳盆地和裂谷盆地中。
4、非常規(guī)天然氣地質(zhì)研究
1)煤層氣地質(zhì)理論
煤層氣是指煤層中以吸附為主的甲烷和少量其他氣體。自1997年2月AMOCO公司首先在圣胡安盆地完鉆第一口煤層甲烷氣井以來,美國(guó)在圣胡安、黑勇士?jī)膳璧氐拿簩蛹淄闅獾目碧介_發(fā)取得突破性進(jìn)展。在皮申斯猶因地、阿科馬、綠河盆地亦均獲得了煤層氣工業(yè)氣流。90年代,煤層甲烷氣在美國(guó)已逐漸發(fā)展成為一門新興能源工業(yè)。通過20年的勘探開發(fā)工作,美國(guó)已形成系統(tǒng)的煤層氣地質(zhì)理論(包括煤層氣生氣理論、賦存、煤儲(chǔ)層特征及評(píng)價(jià)、煤層氣吸脫附規(guī)律、高產(chǎn)富集條件等)和鉆采工藝技術(shù)。
我國(guó)是世界上煤炭和煤層氣資源最豐富的國(guó)家之一,煤層氣資源量約35×1012m3(趙慶波,1996)。錢凱等(1996)全面系統(tǒng)探討了煤層甲烷的形成及特征、煤層氣儲(chǔ)層特征、煤層甲烷的形成條件、煤層甲烷綜合評(píng)價(jià)與地質(zhì)選區(qū)、儲(chǔ)量計(jì)算以及鉆采工藝技術(shù)和與煤層甲烷氣有關(guān)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。
趙慶波等(1996)系統(tǒng)分析了中國(guó)煤層氣資源的分布,指出華北、西北和華南地區(qū)煤層氣資源豐富,認(rèn)為中國(guó)煤層氣藏可劃分為壓力封閉型氣藏、承壓水封堵型氣藏、頂板水網(wǎng)絡(luò)狀微滲濾封堵氣藏、構(gòu)造圈閉氣藏,總結(jié)了煤層氣高產(chǎn)富集的基本條件,包括煤層分布廣(>200km2 ),厚度大(煤層集中段總厚>15m),煤巖鏡質(zhì)組含量高( > 80% )、演化程度適中(Ro為0.7%-- 4.0%)、處于區(qū)域巖漿熱變質(zhì)區(qū)、煤層割理發(fā)育、構(gòu)造裂縫適中、直接蓋層5m以上且連續(xù)穩(wěn)定分布(且其上又有區(qū)域性蓋層)、處于承壓水區(qū)、處于構(gòu)造斜坡帶或埋藏適中的向斜區(qū)、處于地層高區(qū)等。
趙慶波評(píng)價(jià)出沁心盆地環(huán)斜坡帶的晉城、潞安和沁源地區(qū)、陜西北部的吳堡一府谷地區(qū)、渤海灣盆地冀中坳陷東北部的大城地區(qū)、豫西含煤區(qū)的榮鞏地區(qū)、山東魯西地區(qū)、焦作地區(qū)、鄂爾多斯盆地東緣(黃河以東)、南方六盤水地區(qū)等8個(gè)近期可供鉆探或需要進(jìn)一步研究的煤層氣有利勘探目標(biāo)或目標(biāo)區(qū)。
2)深盆氣成藏理論
深盆氣藏是一種上傾水封、散失與聚集動(dòng)態(tài)平衡“滿盆氣”的特殊類型氣藏,形成的地質(zhì)條件主要有:
、訇P(guān)鍵條件之一是有充足而持續(xù)的氣源供給?碧綄(shí)踐表明,富含有機(jī)質(zhì)的煤系是最理想的深盆氣藏的氣源巖。
、谝杏欣膬(chǔ)集條件,即儲(chǔ)集層連片分布,孔喉半徑要小于一定的臨界值,沿上傾方向物性變好,使天然氣既能排驅(qū)孔隙中的自由水,又能在毛細(xì)管力的作用下整體向上傾方向推進(jìn)。
、墼诘貙觾A角適當(dāng)?shù)男逼聨,順層方向的浮力分量小于?chǔ)集層孔隙喉道的毛細(xì)管力,深盆氣向儲(chǔ)集層上傾方向的繼續(xù)運(yùn)移被毛細(xì)管力阻礙,這是深盆氣藏形成的有利構(gòu)造條件。(林壬子等,1996;李振鐸等,1998)
我國(guó)在20世紀(jì)90年代初對(duì)鄂爾多斯盆地、四川盆地川西地區(qū)深盆氣成藏條件進(jìn)行了研究和勘探實(shí)踐(戴金星等,1997;宋巖, 2001;王濤,2002),在深盆氣成藏機(jī)理研究方面也取得了重要進(jìn)展(張金川,金之均,龐雄奇,1999,2000)。
3)頁(yè)巖氣成藏理論
頁(yè)巖氣是指主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥頁(yè)巖中,以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的天然氣聚集。在頁(yè)巖氣藏中,天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中,為天然氣生成之后在源巖層內(nèi)就近聚集的結(jié)果,表現(xiàn)為典型的“原地”成藏模式。
張金川等(2004)認(rèn)為頁(yè)巖氣成藏機(jī)理兼具煤層吸附氣和常規(guī)圈閉氣藏特征,體現(xiàn)出了復(fù)雜的多機(jī)理遞變特點(diǎn);在頁(yè)巖氣的成藏過程中,天然氣的賦存方式和成藏類型逐漸改變,含氣豐度和富集程度逐漸增加;完整的頁(yè)巖氣成藏與演化可分為3個(gè)主要的作用過程,自身構(gòu)成了從吸附聚集、膨脹造隙富集到活塞式推進(jìn)或置換式運(yùn)移的機(jī)理序列;相應(yīng)的成藏條件和成藏機(jī)理變化對(duì)頁(yè)巖氣的成藏與分布產(chǎn)生了控制和影響作用,巖性特征變化和裂縫發(fā)育狀況對(duì)頁(yè)巖氣藏中天然氣的賦存特征和分布規(guī)律具有控制作用。
4)致密砂巖氣
王金琪等(1993、2000)對(duì)致密砂巖含氣區(qū)、砂巖致密化的影響因素以及致密砂巖氣藏的特征進(jìn)行分析研究,認(rèn)為低孔滲砂巖級(jí)別以上儲(chǔ)層,必須有局部圈閉才能成藏,向斜凹部“深盆氣”只能在致密砂巖級(jí)別中形成;超致密砂巖只有裂縫發(fā)育條件下方可成藏。中國(guó)致密砂巖含氣領(lǐng)域廣闊,可慨括為四大類型:
、倩顒(dòng)性超致密砂巖含氣區(qū)(如四川西部);
、凇吧钆铓狻眳^(qū)(如鄂爾多斯盆地);
③斷陷盆地致密砂巖含氣區(qū)(如松遼J3—K1斷陷);
④非常深埋高豐度致密砂巖含氣區(qū)(如準(zhǔn)噶爾盆地南部)。并建立了中國(guó)含氣致密砂巖成藏模式。
階段Ⅰ:原生常規(guī)儲(chǔ)層油氣聚集;階段Ⅱ:“深盆氣”;階段Ⅲ:超致密化;階段Ⅳ:裂縫重組氣藏;階段Ⅳ’:次生淺層氣藏。