天然氣地質新進展(二)
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[時間:2009-03-20 中國鉆井網 關注度:0]
摘要: 3、天然氣富集理論勘探實踐表明,含氣盆地天然氣遵循一定地質規律,呈區帶狀富集分布,我國學者在對大氣田主要控制因素研究的基礎上,提出了大中型天然氣藏富集理論:生氣中心控氣論、區域封蓋層控氣論、構造區帶類型控氣論、富氣盆地論。
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3、天然氣富集理論勘探實踐表明,含氣盆地天然氣遵循一定地質規律,呈區帶狀富集分布,我國學者在對大氣田主要控制因素研究的基礎上,提出了大中型天然氣藏富集理論:生氣中心控氣論、區域封蓋層控氣論、構造區帶類型控氣論、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。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,即生氣強度一般大于20×108m3/km2的范圍內。
2)區域封蓋層控氣論
地質家早已認識到,蓋層的封蓋性能對天然氣成藏有重要作用。隨著天然氣勘探和對天然氣成藏、富集規律研究的逐步深入,區域蓋層在大氣田形成中的重要作用被倍加關注。優質的蓋層不僅要有良好的微觀封蓋能力,還要區域性穩定分布,塑性強而不易破裂,特別是在構造變形強烈的地區。分布穩定、塑性較強的區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,同時控制著天然氣的富集程度。
3)構造區帶類型控氣論
①前陸沖斷帶控氣。沖斷─褶皺帶斷裂構造帶是靠近前陸盆地的生烴中心,擠壓背斜圈閉發育,沖斷─褶皺帶斷裂系統可溝通烴源巖與圈閉構造帶,并在圈閉構造帶內聚集成藏。沖斷─褶皺帶內儲層多為高孔高滲的砂巖儲層,蓋層為前陸盆地沉積的煤系和膏泥巖,這些優越的天然氣地質條件決定了沖斷─褶皺帶易于形成大中型氣田。
②古隆起(構造)控氣。大型的繼承性古隆起發育在大型的穩定沉積盆地中,具有早期形成的大型圈閉或與生烴同時形成的大型圈閉,這種圈閉有利于天然氣的聚集。水下古隆起水體較淺,常可發育高能環境下的碳酸鹽巖儲集層,如亮晶砂礫屑碳酸鹽巖、鮞粒灰巖等,不僅發育原生孔隙,也有利于后期成巖作用改造,形成次生溶蝕孔隙。而且在臺地和斜坡盆地之間,還可發育礁體儲層。水下古隆起常露出水面,這對于混合巖化作用、蒸發作用較有利,所形成的白云巖是良好的儲集體。
③海相泥拱(構造)控氣。泥拱構造帶控制天然氣的聚集, 不僅在于形成了多個構造圈閉,而且在上覆地層中形成了一些斷裂裂隙,這些斷裂構造具有下開上封特點,有利于天然氣藏形成,并為天然氣的垂向運移提供了良好的通道,同時高壓泥拱本身是一個良好載體,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層中。
④同生背斜(構造)控氣。自始新世以來,隨著印藏碰撞事件的發生和昆侖山、阿爾金山的迅速隆升以及阿爾金斷裂左行走滑活動,柴達木盆地相對下降,在全盆地范圍內沉積了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的加強,第四紀沉積中心遷移至盆地東部地區,接受了巨厚的第四系沉積,同時由于基底塊斷活動,第四系內形成多個同生背斜構造。其成藏模式可總結為“淺層自生自儲短距離運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別首先在于成烴原始有機質,其次是烴源巖所經歷的演化階段。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。我國富氣盆地主要有四類:克拉通?前陸復合盆地、中間地塊?類前陸盆地組合、陸緣斷坳盆地和裂谷盆地中。
4、非常規天然氣地質研究
1)煤層氣地質理論
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,美國在圣胡安、黑勇士兩盆地的煤層甲烷氣的勘探開發取得突破性進展。在皮申斯猶因地、阿科馬、綠河盆地亦均獲得了煤層氣工業氣流。90年代,煤層甲烷氣在美國已逐漸發展成為一門新興能源工業。通過20年的勘探開發工作,美國已形成系統的煤層氣地質理論(包括煤層氣生氣理論、賦存、煤儲層特征及評價、煤層氣吸脫附規律、高產富集條件等)和鉆采工藝技術。
我國是世界上煤炭和煤層氣資源最豐富的國家之一,煤層氣資源量約35×1012m3(趙慶波,1996)。錢凱等(1996)全面系統探討了煤層甲烷的形成及特征、煤層氣儲層特征、煤層甲烷的形成條件、煤層甲烷綜合評價與地質選區、儲量計算以及鉆采工藝技術和與煤層甲烷氣有關的實驗測試技術。
趙慶波等(1996)系統分析了中國煤層氣資源的分布,指出華北、西北和華南地區煤層氣資源豐富,認為中國煤層氣藏可劃分為壓力封閉型氣藏、承壓水封堵型氣藏、頂板水網絡狀微滲濾封堵氣藏、構造圈閉氣藏,總結了煤層氣高產富集的基本條件,包括煤層分布廣(>200km2 ),厚度大(煤層集中段總厚>15m),煤巖鏡質組含量高( > 80% )、演化程度適中(Ro為0.7%-- 4.0%)、處于區域巖漿熱變質區、煤層割理發育、構造裂縫適中、直接蓋層5m以上且連續穩定分布(且其上又有區域性蓋層)、處于承壓水區、處于構造斜坡帶或埋藏適中的向斜區、處于地層高區等。
趙慶波評價出沁心盆地環斜坡帶的晉城、潞安和沁源地區、陜西北部的吳堡一府谷地區、渤海灣盆地冀中坳陷東北部的大城地區、豫西含煤區的榮鞏地區、山東魯西地區、焦作地區、鄂爾多斯盆地東緣(黃河以東)、南方六盤水地區等8個近期可供鉆探或需要進一步研究的煤層氣有利勘探目標或目標區。
2)深盆氣成藏理論
深盆氣藏是一種上傾水封、散失與聚集動態平衡“滿盆氣”的特殊類型氣藏,形成的地質條件主要有:
①關鍵條件之一是有充足而持續的氣源供給。勘探實踐表明,富含有機質的煤系是最理想的深盆氣藏的氣源巖。
②要有有利的儲集條件,即儲集層連片分布,孔喉半徑要小于一定的臨界值,沿上傾方向物性變好,使天然氣既能排驅孔隙中的自由水,又能在毛細管力的作用下整體向上傾方向推進。
③在地層傾角適當的斜坡帶,順層方向的浮力分量小于儲集層孔隙喉道的毛細管力,深盆氣向儲集層上傾方向的繼續運移被毛細管力阻礙,這是深盆氣藏形成的有利構造條件。(林壬子等,1996;李振鐸等,1998)
我國在20世紀90年代初對鄂爾多斯盆地、四川盆地川西地區深盆氣成藏條件進行了研究和勘探實踐(戴金星等,1997;宋巖, 2001;王濤,2002),在深盆氣成藏機理研究方面也取得了重要進展(張金川,金之均,龐雄奇,1999,2000)。
3)頁巖氣成藏理論
頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中,以吸附或游離狀態為主要存在方式的天然氣聚集。在頁巖氣藏中,天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、甚至砂巖地層中,為天然氣生成之后在源巖層內就近聚集的結果,表現為典型的“原地”成藏模式。
張金川等(2004)認為頁巖氣成藏機理兼具煤層吸附氣和常規圈閉氣藏特征,體現出了復雜的多機理遞變特點;在頁巖氣的成藏過程中,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;完整的頁巖氣成藏與演化可分為3個主要的作用過程,自身構成了從吸附聚集、膨脹造隙富集到活塞式推進或置換式運移的機理序列;相應的成藏條件和成藏機理變化對頁巖氣的成藏與分布產生了控制和影響作用,巖性特征變化和裂縫發育狀況對頁巖氣藏中天然氣的賦存特征和分布規律具有控制作用。
4)致密砂巖氣
王金琪等(1993、2000)對致密砂巖含氣區、砂巖致密化的影響因素以及致密砂巖氣藏的特征進行分析研究,認為低孔滲砂巖級別以上儲層,必須有局部圈閉才能成藏,向斜凹部“深盆氣”只能在致密砂巖級別中形成;超致密砂巖只有裂縫發育條件下方可成藏。中國致密砂巖含氣領域廣闊,可慨括為四大類型:
①活動性超致密砂巖含氣區(如四川西部);
②“深盆氣”區(如鄂爾多斯盆地);
③斷陷盆地致密砂巖含氣區(如松遼J3—K1斷陷);
④非常深埋高豐度致密砂巖含氣區(如準噶爾盆地南部)。并建立了中國含氣致密砂巖成藏模式。
階段Ⅰ:原生常規儲層油氣聚集;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。