天然氣藏類(lèi)型及特征研究進(jìn)展

2013年5月地下水May.,2013第35卷第3期Ground waterVol 35 NO. 3天然氣藏類(lèi)型及特征研究進(jìn)展李琦,張金功,徐秋晨,劉哲(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,陜西西安710069)[摘要]研究天然氣藏的特征,正確劃分天然氣藏的類(lèi)型,指導天然氣勘探開(kāi)發(fā)工作。根據國內外相關(guān)文獻綜合分析,分析顯示前人對天然氣藏類(lèi)型及特征的研究主要基于圈閉類(lèi)型、儲層巖性、流體特征三方面,并且集中于嚴格圈閉界限內的氣藏;將氣源巖、儲層、蓋層孤立看待。建議以砂、泥巖組合為基礎對氣藏特征進(jìn)行研究;將源、儲、蓋看作一起,研究分布于大范圍連片儲集體內的氣藏。[關(guān)鍵詞]氣藏;儲層;圈閉;巖性;流體[中圖分類(lèi)號]TE122.33[文獻標識碼]A[文章編號]1004-1184(2013)03-0192—04Research Progress of Types and Characteristics of Natural Gas ReservoirLI Qi, Zhang Jingong, Xu Qiu-hen, Liu ZheDepartment of Geology, Northwest University, Xian 710069, Shaanxi)Abstract: The paper makes a research on characteristics of natural gas reservoirs to classify their types in aproper way. Previous studies in the field at home and abroad, which treat source rock, reservoir and cap rock asthree unrelated items, are mainly focus on types of traps, reservoir lithology and fluid characteristic and the objectof these studies is always the gas reservoir within the traps. The paper brings up a new research method whichtreats source rock, reservoir and cap rock as a whole to study the characteristic of the migmatite of sandstone andmudstone which spread in geographically extensive reservoirs.Keywords: Natural gas field reservoir; trap; lithology and fluid氣藏是指天然氣在單一圈閉中的聚集?！皢我弧钡暮x的側向擠壓而形成的擠壓背斜,可發(fā)育在褶皺區和斷塊區。主要指受單一要素控制,在統一面積內具有統一的壓力系以威遠氣田為例(戴金星等,2003),威遠構造圈閉為軸向統、統一的(油)氣水邊界。氣藏是天然氣聚集的基本單元,NEE的大型彎窿背斜,具壓扭性特征,燈影組氣藏為背斜型不同類(lèi)型氣藏的形成條件、分布規律及勘探方法不同,所以底水塊狀氣藏。正確的劃分氣藏類(lèi)型對指導天然氣的勘探開(kāi)發(fā)工作至關(guān)重2)逆牽引背斜圈閉要。前人對天然氣藏類(lèi)型及特征的研究主要依據于三個(gè)方在盆地(或坳陷)、凹陷斜坡區主斷裂下降盤(pán),在斷塊活面[1]:圈閉、儲層巖性、流體。本文將對以上三方面的氣藏動(dòng)和重力滑動(dòng)共同作用下,使地層發(fā)生逆傾向變動(dòng),形成逆類(lèi)型及特征進(jìn)行綜合分析,并指出其存在的問(wèn)題以及天然牽引背斜。以東濮凹陷白廟逆牽引背斜砂巖氣藏為例(王氣藏特征研究的發(fā)展趨勢耀明等,2003),白廟氣田是受蘭聊斷層控制的滾動(dòng)逆牽引1以圈閉為基礎對氣藏特征方面的研究半背斜,是既受構造控制又受巖性影響的復合型圈閉3)同生沉積背斜圈閉934年, McCollough首先提出圈閉一詞,圈閉組成包為邊沉積邊隆升形成的背斜,其主要特征是地層厚度括儲層、蓋層和促使油氣聚集的遮擋條件三個(gè)要素,一般根翼部厚、頂部薄,而又非沉積壓實(shí)作用造成。對柴達木盆地據圈閉成因及形態(tài)分為構造圈閉、巖性圈閉、地層圈閉三大的生物氣氣藏研究表明(關(guān)德師等,1997),柴達木盆地已有類(lèi)氣田和含氣構造均屬同沉積背斜型圈閉,同沉積背斜是形1.1構造團閉成天然氣藏的主要控制因素,發(fā)育早、隆起幅度高的同沉積1.1.1背斜團閉背斜更有利于天然氣富集11)擠壓背斜圈閉1.1.2斷層圖閉由地層褶皺的側向擠壓力和兩側相向正斷層下掉造成斷層圈閉是指沿儲集層上傾方向受斷層遮擋所形成的[發(fā)稿日期]2013-02-27[基金項目]國家重大專(zhuān)項“鄂爾多斯盆地上古生界巖性氣藏模擬實(shí)驗”項目編號:20082X05007-005[作者簡(jiǎn)介]李琦(1986-),男陜西咸陽(yáng)人,在讀碩士研究生,主攻方向:天然氣地質(zhì)研究。192第35卷第3期地下水2013年5月圈閉,對其類(lèi)型特征的研究有以下兩個(gè)方面:不整合面在儲層之上共同構成的地層圈閉,儲層可以1)斷背斜圈閉是沉積巖、也可以是火成巖或變質(zhì)巖的結晶基地,可以稱(chēng)古后期斷層將原有背斜構造切割成若干斷塊,總體上還潛山油氣藏,也稱(chēng)作古風(fēng)化殼油氣藏。以鄂爾多斯盆地上可看出背斜圈閉的背景,但切割后的各斷塊氣水界面,含氣下古生界氣藏為例,楊華等(2005)指出加里東運動(dòng)使奧陶高度以及油氣性質(zhì)有所不同。如鄂爾多斯盆地西緣勝利井系地層抬升剝蝕,碳酸鹽巖發(fā)生風(fēng)化淋濾作用,溶蝕作用強斷背斜砂巖氣藏,研究顯示該地區有多排背斜帶,背斜的烈沿斜坡形成多個(gè)巖溶臺地和溶蝕潛溝,溶蝕孔洞發(fā)育,東、西兩側均被南北向斷層狹持,同時(shí)還發(fā)育幾乎等間距的成為儲層發(fā)育的有利地區。其上部被石炭系的鐵鋁泥質(zhì)巖東西向張性斷層,故形成南、北、中3個(gè)小型斷塊背斜氣封蓋形成良好的古風(fēng)化殼圈閉氣藏藏。2以?xún)訋r性為基礎對氣藏特征方2)斷塊圈閉切以斷層封閉為主的圈閉統歸為斷塊圈閉,這種圈面的研究閉可以由彎曲或交叉斷層與單斜地層組成,也可以由四周因具有孔隙而能儲存和滲流流體的巖石稱(chēng)為儲集巖,由儲為斷層切割的斷塊組成。以蘇橋潛山斷塊油氣藏為例,劉集巖構成的地層稱(chēng)為儲集層。能夠儲存和產(chǎn)出天然氣的儲春成等(2006)認為重力垂向地層溶蝕垮塌構造作用可形成集層稱(chēng)為天然氣儲層或含氣層。對其儲層巖性研究如下:潛山式的斷塊油氣藏,蘇橋潛山斷塊油氣藏是由奧陶系自2.1碎屙巖儲集層生自?xún)Φ挠筒?被上覆石炭一二疊系天然氣藏所疊加,形成碎屑巖儲集層是最主要的天然氣儲層,包括礫巖、粗砂典型復式油氣藏巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖以及未膠結或者膠結疏松的砂1.2巖性圈閉層。其中以中、細砂巖和粗粉砂巖分布最廣,儲層物性也較般將地層內部由于沉積時(shí)的巖相變化和成巖后生變好世界上眾多大氣田的儲集層都是碎屑巖?；瘜е聜认蚍舛露纬傻娜﹂]統稱(chēng)為巖性圈閉,巖性圈閉2.2碳酸鹽巖儲集層氣藏主要包括以下兩類(lèi):碳酸鹽巖儲集層主要類(lèi)型有三種:沉積型儲集層,以1)儲層上傾尖滅圈閉生物礁、顆粒灘或礁/灘復合體為主體;成巖型儲集層,以埋在岸帶附近或古隆起周?chē)练e的砂巖儲層易發(fā)生上藏白云巖和熱液白云巖為兩種主要類(lèi)型;改造型儲集層,以?xún)A方向尖滅;或者砂體、碳酸鹽巖儲集體的前緣帶與隆起構溶蝕淋濾型碳酸鹽巖儲集層(風(fēng)化殼)為主(趙文智等,造相配置,都可能形成儲層上傾尖滅圈閉氣藏。以渤海灣2012)盆地興隆臺油氣田為例興隆臺潛山東翼“半山腰”位置是2.3非沉積巖儲集層扇中砂體發(fā)育的有利部位,來(lái)自東部物源的濁流砂體在這火山巖氣藏儲集層類(lèi)型多,巖性比較復雜,一般可分為里形成上傾尖滅,它們多期疊置,從而有利于形成砂體上傾三類(lèi):熔巖類(lèi):即玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖?；鹕剿榧鉁缬蜌獠匦紟r類(lèi):凝灰集塊巖、火山角礫巖凝灰礫巖、砂屑凝灰巖和2)儲層透鏡體圈閉粉砂屑凝灰巖?；鹕剿樾家怀练e混合型巖石類(lèi):沉積火山砂巖或碳酸鹽巖四周為非滲透層封閉,能形成儲層透碎屑巖和火山碎屑沉積巖(2。鏡體圈閉氣藏。以鄂爾多斯盆地上古生界巖性圈閉氣藏為除此之外,作為天然氣聚集特殊類(lèi)型的頁(yè)巖儲集層巖例,張滿(mǎn)郎等(2010)分析鄂爾多斯上古生界山2段砂體發(fā)性成分方面具有如下特征:頁(yè)巖多為瀝青質(zhì)或富含有機質(zhì)育特征,認為低位體系域下切谷和地形坡折帶控制優(yōu)質(zhì)儲的暗色、黑色泥頁(yè)巖,或為暗色泥巖與淺色粉砂巖的薄互層的發(fā)育,同時(shí)也控制了氣藏的分布,下切谷河道砂體的兩層凵3]。對于煤層氣儲集層煤階研究表明:我國低階煤(褐煤側為分流間灣、沼澤泥巖所圍限,上覆為河漫泥巖,形成凸和長(cháng)焰煤等)和高階煤(貧煤和無(wú)煙煤)的煤層氣資源量占鏡狀巖性圈閉。全國煤層氣資源總量的2/3以上,而中階煤(氣煤、肥煤1.3地層圈閉煤和瘦煤)的煤層氣資源量?jì)H占1/3或更少。地層圈型閉主要是指與不整合面有關(guān)的圈閉,根據不整合面與儲層關(guān)系,可以分為兩類(lèi):3以流體為基礎對氣藏特征方面的研究1)不整合面上地層圈閉氣藏中的流體特征主要包括流體的相態(tài)、壓力、氣水關(guān)不整合面以上的地層圈閉氣藏主要由地層超覆沉積形系等三個(gè)方面成的,當水體漸進(jìn)時(shí),沉積范圍逐漸擴大,較新沉積層覆蓋3.1天然氣的相態(tài)在老的地層侵蝕面上,以不整合相接觸時(shí)就形成了地層超地殼中的天然氣,依據存在的相態(tài)可以分為游離態(tài)溶覆型圈閉。例如塔里木盆地塔中101東河砂巖油藏,均屬解態(tài)、吸附態(tài)和固態(tài)氣水合物。于此種類(lèi)型的油氣藏1)游離態(tài)2)不整合面下地層圈閉游離態(tài)的氣藏氣是指圈閉中具有商業(yè)價(jià)值的單獨的天193第35卷第3期地下水2013年5月然氣聚集可以是非伴生氣藏氣,也可以是氣頂氣。近幾年3.3氣水關(guān)系特征國內外發(fā)現的深部凝析氣藏往往含有許多重質(zhì)組分,使流般認為氣藏存在三種氣水組合方式:體出現復雜的氣、液、固三相相變,巨厚的凝析氣藏流體表1)上氣下水關(guān)系現出近臨界特征,甚至出現異常的流體分布狀態(tài)1此種關(guān)系最常見(jiàn)于背斜圈閉之中,其上為非滲透性蓋2)溶解態(tài)層封閉,在充滿(mǎn)水的儲層中運移的天然氣在靜水條件下進(jìn)水溶氣是天然氣的一種,其主要成份是甲烷。水溶氣入圈閉在圈閉中按密度分異氣在最高部位聚集,水在底在地下的富集主要受溫度壓力水礦化度和儲層水容量等部。例如四川盆地的威遠氣田。因素的控制。儲水量越大、水介質(zhì)溫壓越高地下可能儲集2)下氣上水關(guān)系的水溶氣資源量越大。在水量和水介質(zhì)溫度壓力條件相同如果地層巖石足夠致密儲層孔隙半徑足夠狹小則當的情況下,水的礦化度越低、水的溶氣飽和度越高,水的儲壓力較大的天然氣被充足其中時(shí),天然氣與孔隙壁之間所氣量就越大。形成的束縛水膜厚度也就足夠薄,阻斷了地層水穿越天然3)吸附態(tài)氣所在孔隙段的流動(dòng)天然氣頂、底界的地層水之間無(wú)法通煤層氣是一種新型潔凈能源,其主要成分是甲烷。煤過(guò)自由流動(dòng),出現氣水倒置分布關(guān)系。金之釣等(2003)認層氣在煤儲層中主要以吸附態(tài)形式賦存。有關(guān)煤層氣吸附為深盆氣藏的主要地質(zhì)特征表現為氣水倒置以及由氣水倒的研究甚多1,但研究多采用 Langmuir,,BET等模型描置所引出的其他相關(guān)的地質(zhì)表現(2]述煤層氣的吸附特性,使其吸附特性參數及等溫吸附曲線(xiàn)3)氣水過(guò)渡關(guān)系等成為評價(jià)煤層氣資源及其開(kāi)發(fā)潛力的重要數。對于物性很好的儲層氣水界面明顯,而對于物性較差的4)固態(tài)氣水合物非均質(zhì)性?xún)託庵叨仍?0~90m時(shí)含氣飽和度才能達到天然氣水合物是一種由氣體(主要是甲烷)和水組成的50%,氣水過(guò)渡帶在整個(gè)儲層縱向上占有相當大的比例。以冰狀固態(tài)化合物,可在低溫高壓條件下的自然界和人為環(huán)澀北氣田為例澀北氣田儲層縱向上砂泥巖間互分布,對于孔境中形成主要分布在陸地永久凍土帶沉積層、大陸外緣的隙結構較差以細小孔隙為主孔隙與喉道半徑較小且分選性海洋底部以及深海海底平原沉積層較差的儲層將導致氣水分異作用減弱,從而形成較長(cháng)的氣水3.2氣藏壓力特征過(guò)渡帶。油氣藏壓力又稱(chēng)地層壓力,指油氣藏中液體(油氣4存在問(wèn)題水)所承受的壓力,對于氣藏則稱(chēng)氣藏壓力。氣藏壓力通常用壓力系數表示,所謂壓力系數是指實(shí)測氣藏壓力Pg與同從現階段人們對氣藏認識的三個(gè)方面出發(fā),依據圈閉深度靜水壓力Ph的比值。即:壓力系數a=Pg/Ph類(lèi)型,儲層巖性,流體特征對不同類(lèi)型的氣藏特征進(jìn)行了顯按壓力系數可將氣藏劃分為三種類(lèi)型(王允誠,大量深人的研究但也存在一些問(wèn)題1993)前人受石油天然氣地質(zhì)傳統理論“生、儲、蓋、圈、運、1)常壓氣藏(1.01.2)層、泥頁(yè)巖系統內天然氣儲集單元“源儲藏蓋”四位一超壓氣藏具有較常壓氣藏更高的含氣濃度。例如克拉體,都模糊了圈閉界限的概念認為源儲一體,氣藏分布2氣藏地層壓力均值為73~75MPa,壓力系數18左右氣于大范圍連片的儲集體內。因此用新的理論和概念作為藏為強超壓特征,宋巖等(2006認為克拉2氣藏異常高指導,認真研究他人的經(jīng)驗,一定會(huì )使我國天然氣勘探事壓與氣藏的形成均是構造作用和保存條件演化的結果。業(yè)有更大的發(fā)展。3)低壓氣藏(a<1.0)低壓氣藏較常壓氣藏有更低的含氣濃度。鄂爾多斯盆參考文獻地東部地區石千峰組氣藏壓力系數在04左右,為低壓氣[熊金星等中國天然氣地質(zhì)學(xué)[M北京石油工業(yè)出版杜19藏。楊華等(200認為石千峰組氣藏是在地層抬升過(guò)程2)金星,威遠氣田成藏期及氣源[石油實(shí)驗地質(zhì)200:25473~478.中,以下部高溫高壓原生氣藏作為“氣源巖”,以區域性蓋層[3]王明耀海彬李力白廟氣田沙三上亞段沉積環(huán)境與油氣分布關(guān)系超壓釋放產(chǎn)生的微裂縫作為運移通道,從而形成的低溫低[J].西北地質(zhì),200336(2):93~9壓次生氣藏。[4]關(guān)德師控制生物氣富集成藏的基本地質(zhì)因素[].天然氣工業(yè)194第35卷第3期地下水2013年5月1997;17(5):8~12方法探討[.天然氣地球科學(xué),2003,14(5):416-421[5]付金華段曉文席勝利鄂爾多斯盆地上古生界氣藏特征[J].天然[17] Fitzgerald, SudibandriyoM,PanZ,etl! 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