天然气地质基础研究中的几项新进展及其勘探意义.pdf

Y! ) $ 主生气期内的生气速 率 8Q# % ( ! 化 的 速 度 # 生 气 速 率 是 指 主 生 气期范围内 单 位 时 间 单 位 面 积 烃 源 岩 生 气 的 数 量 # 生气速率愈大 ! 气 源 灶 对 气 藏 的 供 气 效 率 亦 高 # 在 对各类盆地气源灶 评 价 的 基 础 上 ! 总 结 提 出 高 效 气 源灶的几个评价指 标 下 限 值 ! 即 主 生 气 期 的 作 用 时 ! 熟化速率 J5 ! 主生气 间 !6 &* &1 7 &# & ’K) 1 7 Q’
图 !! 不同升温速率条件下天然气生成的 作用时间与转化率速率相关图
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!" 0! 高效气源灶的勘探意义 高效气源灶是在 气 源 灶 基 础 上 ! 加 入 气 灶 经 受 的热动力学过程以 及 发 生 运 移 的 天 然 气 空 间 分 配 与 可成藏圈闭在时 ( 空 间 的 耦 合 关 系 # 对 形 成 高 效 气 藏的贡献不仅在于 单 位 时 间 内 的 供 气 数 量 大 ! 而 且 也有气灶内部因快 速 生 气 产 生 的 微 裂 缝 发 生 幕 式 排
Y! ) $ 期内的生气速率 8 !主 & # % d ! & 6Y" -1 7 6 -P Q’
生气期生气量 8S 占 总 生 气 量 的 % &K 以 上 # 同 时 要 考虑主生气期距 今 时 间 的 长 短 ! 主 生 气 期 距 今 时 间 !以 &" !@&$ ’1 7 &1 7 为最好 #
导致天然气运移 输 导 体 系 与 常 规 气 灶 的 不 同 ! 以 及 成藏时间相对 & 短 促’ !减 少 了 天 然 气 散 失 数 量 等! 这些因素共同作用 使 高 效 气 源 灶 提 供 的 生 气 总 量 有 效地转化成高效天 然 气 资 源 量 ! 成 为 控 制 高 效 气 藏 形成的首要因素 # 从 天 然 气 运 聚 成 藏 机 理 分 析 ! 高 效气源灶的排气机 理 和 二 次 运 移 途 径 不 同 于 常 规 气 灶 # 从高效气藏勘 探 效 率 分 析 ! 高 效 气 源 灶 是 形 成 高效天然气资源的 物 质 基 础 ! 在 高 效 气 源 灶 发 育 区 发现高效气藏的几率最大 #
" 卷 ! 第 # 期 !$ % % "年#月 !第!
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接力成气 $ 模式 ’! 有机质 #
我国中西部地区叠 合 盆 地 深 层 发 育 的 海 相 烃 源 岩!现 今 热 演 化 程 度 普 遍 较 高! 大 量 生 油 阶 段 已 过 ! 按传统理论属 已 耗 尽 的 烃 源 岩 ! 不 再 有 生 烃 潜 力 # 过成熟烃源岩 # 究 竟 有 无 生 气 潜 力! &K % J5("# 这个 问题 不仅关系 到相当 多的 地区和 层 系 是否 剔 除 在勘探选择之外的 问 题 ! 而 且 对 破 译 我 国 中 西 部 地 区很多成藏机理问题都很有助 # 过成熟阶段有机质成烃习性 2 ’" !! 高 首先开展了不同 演 化 程 度 & ! ’ ! ( 型 干 酪 根
气田的物质保障 # 烃源 灶 # 的概念最早由 I > L 5 ? 7 L ‘ 5 @P 8 M ? I = @ G% A
*& + 提 出 的#用 于 表 征 烃 源 区 特 征 及 其 分 V I 5 6 7 G等 !
布 ! 研究内容包括 烃 源 灶 的 位 置 和 分 布 ( 烃 源 灶 的 生烃 # 油(气% 强度(不同地质时期的生烃量 和 区 带 聚集量 # 国内 学 者 近 年 来 对 烃 源 灶 也 做 了 深 入 研 究 ! 重点是评价烃 源 灶 中 源 岩 的 有 机 相 及 展 布 ( 有 机 成 熟 度 和 生 烃 史( 烃 源 区 和 油 气 藏 形 成 关 系
+ ! * ! 使运移效率更高 ! 由于单位时 间的快 速供气 气*
主生气期生气 比 例 8S # (主生气 期 距今 时 间 ! K% @ # % 等 ’ 项新指标来表征 # 主生气期作用时间是 指 1 7 完成大量生气过程 所 需 的 时 间 # 基 于 生 烃 动 力 学 研 究数据 ! 作出不同升 温 速 率 条 件 下 干 酪 根 的 天 然 气 转化速率和完成生气过程所需时间 的 相 关图 # 图 !% ! 随着天然气转化速 率 的 增 大 ! 完 成 生 气 过 程 所 需 的 时间缩短 ! 以作 用 时 间 * &1 7为 拐 点! 小 于 * &1 7 的 气 源 灶! 天 然 气 转 化 速 率 急 剧 增 大# 而 大 于 的气源 灶 ! 天 然 气 转 化 率 速 率 随 作 用 时 间 的 * &1 7 减少 ! 增大的幅 度 较 小 # 因 此 ! 主 生 气 期 的 作 用 时 间小于 * &1 7 是高效 气源灶 评价的 最 有效 指 标 # 熟 化 速率是指单位时间内有机质成熟度增加的量! 可
) $ 6 -P " &d! & 6Y" 是 形 成 大 中 型 气 田 的 主 控 因 素 之 + !! " 一* # 气源岩 的 优 质 和 生 气 总 量 大 是 形 成 大 中 型
质条件的特 殊 性
!在天然气勘探中还面临着很
多需要 回 答 的 科 学 问 题 ! 如 # !% 气 源 灶 有 效 性 ! 即如 何定 量评价气 源灶对 天然 气高效 成 藏 发挥 的 作 %高 % 过 成熟阶 段烃 源岩生 气潜 力 评 价 " # 用" # " ( $ 煤系可溶有机质成气 机理与 潜力评 价 " # *% 深 层 优 质储层高物性的保 持 机 理 等 # 本 文 通 过 对 上 述 科 学 问题进行深入研 究 ! 提 出 了 高 效 气 源 灶 的 概 念 及 评 价方法 " 建立了 有 机 质 & 接 力 成 气’ 模 式"提 出 深 层形成优质储层的 * 种 模 式 ! 这 些 新 认 识 对 于 分 析 中 国 叠 合盆地特殊地 质环境 下天 然气 藏 形 成的 有 利 条件很有帮助 #
! !,! $+ 等* # 这些研究对气源灶中源岩生气过程关注较
少 # 通过对不同类型 气 源 灶 的 生 气 特 征 及 相 关 天 然 气藏的成藏机理分 析 不 难 发 现 ! 生 气 强 度 反 映 的 是
& & ’ ( & + ( & + 收稿 !" & & ’ ( & 0 ( " " 收修改稿 !" 九七三 ’ 高效天然气藏形成分布与凝析 ( 低效气藏经济开发的基础研究项目资助 # 批准号 $" % & & ! . / " & 0 ! & & ! " 国家 & $ ( 6 7 8 9 _ ^ _ = M L 5 ? I 8 @ 7 # ? 5 6# ? @ !2 !S
排出源岩的天然气总量大和单位时间输送至圈闭中可供聚集的气量远大于散失量等高效气源灶的评价高效气源灶生排聚气效率高的特点可用主生气期作用时间17熟化速率j5q主生气期内的生气速率8q主生气期生气比例8s主生气期作用时间是指完成大量生气过程所需的时间基于生烃动力学研究数据
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气源岩在一定范围 内 的 累 积 生 气 量 ! 不 反 映 生 气 过 程 # 相同质量的烃 源 岩 ! 大 规 模 生 气 发 生 的 早 晚 与 过程持续的长短 对 天 然 气 成 藏 影 响 很 大 ! 大 量 生 气 过程持 续 时 间 越 短 ( 高 峰 期 越 晚 ! 则 散 失 量 越 少 ! 富集程度越高 # 高效 气 源 灶 的 研 究 就 是 寻 找 那 些 在 较短时间内就完成 了 大 量 生 气 过 程 的 气 源 灶 ! 以 此 确定高 效 天 然 气 藏 可 能 形 成 的 最 佳 时 间 与 空 间 位 置# !" !! 高效气源灶的定义与内涵 高效气源灶强调 了 气 源 灶 大 量 生 气 ( 排 气 与 聚 气的效率以及对 高 效 成 藏 的 作 用 # 定 义 为 $ 具 有 一 定分 布 范围的高 有机质丰 度气源 岩 在特 定 的 热力 或 生物化学营力作用 下 高 效 生 气 ! 且 这 一 过 程 与 天 然 气聚集成藏作用 在 时 ( 空 间 有 良 好 耦 合 关 系 ! 从 而 在大中型气藏形成 中 高 效 发 挥 作 用 的 气 源 灶 # 包 含 $ 方面含义 $ # !% 原 始 生 气 潜 力 与 规 模 大 ! 包 括 丰 度高 ( 类型好 ( 演化 适 中 ( 生 气 潜 力 和 总 量 均 大 的 气源岩 " # "% 生 气 灶 具 有 效 性 ! 即 气 源 灶 的 生 气 ( 排气过程与有效圈 闭 在 时 空 间 不 仅 有 匹 配 关 系 ! 而 且生成的气量可满 足气藏工业 性聚 集 需要 " # $% 成 气效率高 ! 包括单 位 时 间 生 气 量 高 ! 排 出 源 岩 的 天 然气 总 量大和单 位时间输 送至圈 闭 中可 供 聚 集的 气 量远大于散失量等 # !" ’! 高效气源灶的评价 高效气源灶生 ( 排 ( 聚 气 效 率 高 的 特 点 可 用 主 % ( 熟 化 速 率 J5 % ( 生气期作用 时 间 !6 # 1 7 1 7 K) Q#
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!! 高效气源灶及评价方法
传统研究气源岩 的 方 法 主 要 从 生 气 潜 力 评 价 指 标和气源岩的空 间 分 布 评 价 源 岩 的 生 气 潜 力 # 戴 金
) $ 星对中国已 发 现 的 探 明 储 量 大 于 ! & &d! & 6 大中
型气田的气源岩研 究 ! 统 计 分 析 认 为 生 气 强 度 大 于
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天然气地质基础研究中的几项 新进展及其勘探意义 "
赵文智 ! 王红军 ! 王兆云 ! 赵长毅 ! 汪泽成
中国石油勘探开发研究院 ! 北京 ! & & & ) $
摘要 !! 通过不同类型干酪根 及 原 油 样 品 的 生 烃 动 力 学 实 验 ! 研 究 了 不 同 母 质 成 气 特 征 ! 结 合 实 际地质条件对气源灶的有效性 进 行 了 研 究 ! 提 出 高 效 气 源 灶 的 概 念 和 评 价 新 指 标 ! 实 现 了 对 气 源 灶的定量评价 $ 认为 & ! ’ 型干酪 根 和 液 态 烃 在 成 气 时 机 和 先 后 贡 献 上 构 成 接 力 过 程 ! 滞 留 于 烃 源岩中的分散液态烃是重要的 成 气 母 质 # 煤 系 成 气 首 先 是 ( 型 干 酪 根 成 气 ! 然 后 是 可 溶 有 机 质 热 裂解成气 ! 其中煤系可溶有机 质 含 量 高 ! 对 成 气 有 重 要 贡 献 # 以 物 理 模 拟 与 地 质 分 析 相 结 合 ! 指 出具备早成藏 " 晚埋藏 " 次生作用 " 构造托举及膏盐悬浮的地质环境利于深层形成优质储层 # 关键词 !! 天然气 ! 高效气源灶 ! 接力成气 ! 优质储层 ! 进展 六 五’ 至 !! 中国天然气 地 质 基 础 理 论 研 究 经 过 & 九五 ’ 的 " & &年科 技 攻 关!在 天 然 气 成 因 理 论 及 大 中 型 天 然气藏形成主控 因素 研究等 方 面 取得 的 显 著 进展有效拓展了天 然 气 勘 探 领 域 ! 促 进 了 我 国 天 然 #当前我国天然气工业 正处于快速发展 的 阶 段 ! 由 于 中 国 叠 合 盆 地 石 油 地 气探明储量 的 快 速 增 长
$ 的固体! .核磁共振分析 ! 反映出 * 个特征 $
# % ! $ K ,+ ! K !’,( 型 的 脂 & 型的 脂 碳 率 为 % 碳率为 $ ! K ,* ! K ! 即 & 型较 ’!(型母质含有更多 能生成油气的脂族碳 ! 生烃潜力大 # 图" % " # V% # %& 型 母 质 的 油 潜 力 碳 含 量 大 于 气 潜 力 碳! " 生烃演化过程中 ! 总 生 油 量 大 于 总 生 气 量 ! 即 油 气 # 比高 " ’ , ( 型母质则反之 # 图" % ,# % % " 7 = % & 型和 ( 型 母 质 的 油 潜 力 碳 含 量 在 生 油 窗 # $ 阶段均大幅度 减 少 ! 在 J5 f!# $K 时 ! 分 别 已 降 至 ! &K 和 ’K 以 下 ! 表 明 已 生 成 大 量 液 态 烃 " 而 在 高 成熟阶段 ! 油潜力碳含量很小且降解速度缓慢 " % & 型和 ( 型 母 质 的 气 潜 力 碳 含 量 在 生 油 窗 # * 阶段也有 所 降 低 ! 表 明 在 此 阶 段 也 生 成 了 部 分 气 ! 过 成熟阶段# 所有母质的油气潜力碳均 &K % J5("#