鄂尔多斯盆地的深盆气

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与常规气藏相比, 深盆气 是由一种特殊的非 常规圈闭形成的天然气聚集 。在这类圈闭中 , 相对密度小的 气 位于构造下倾低部位处 , 而相对 密度大的 水 却在构造高部位, 起着貌似 封闭 下 倾低部位 气 的作用。因此 , 气水倒置 是这种圈 闭最大的特点。要形 成这种 气 水倒置 的特殊圈 闭, 必须具备 3 个主要条件 : 一是构造平缓, 若构造 陡峭, 地层倾角大, 重力分异作用显著, 气水就不易 倒置 ; 二是储层致密, 在渗透性好的、 流体易流动 的储层中 , 也不易形成 气水倒置 ; 三是在低部位气 区邻近要有优质生气母岩不断地给之供气 , 以使气 体在开始运移到储层中去的时候, 可以把储层中的 水推向上倾方向 , 而在达到一定平衡时 , 虽仍有气体 上窜泄漏 , 但可以把水 顶住 , 使之在一定高度上稳 定下来。 深盆气 是 70 年代中期在加拿大阿尔伯达盆 地深盆区内首先被发现的一种特殊的天然气聚集 , 1979 年 J. A. M ast ers 将 其定 名为 深 盆 气 ( Deep 探力度。
图1 鄂尔多斯盆地构造区划图
78. 3 1012 m 3 ( 其中, 煤岩 吸附气量约 73 1012 m 3 , 泥岩吸附气量约 5. 3 1012 m 3 ) 、 水溶气量约为 3 1012 m 3 , 两者共计达 81. 3 1012 m 3 左右。这一部分 天然气无疑可作为天然气源的补充。然而, 更大的 补充是地层 过饱和 天然气的释放。早白垩世末地 层抬升过程中 , 压力 降低引起 了地层的 过饱和 。 由古、 今地层的压力、 温度可推算出早白垩世末至今 上古生界地层 天然气 过饱和 释 放气量累 计可达 155 1012 m 3 。 这一阶 段 , 盆 地区域构造面貌为东、
中国石油学 会石油 地质 专业委 员会 编 . 中国 含油 气系 统 的应用与进展 . 北京 : 石油工业出版社 , 1997
* 闵
琪 , 1945 年 生 , 教 授 级 高 级 工 程 师 ; 1968 年 毕 业 于 原 北 京 石 油 学院 ; 现 任 长 庆 油田 公 司 副 总 地 质 师。地 址 :
2. 鄂尔多斯盆地广布型沉积的上古生界煤系地 层为 深盆气 的形成提供了丰富的气源 鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩是一套广布型沉 积的海陆交互相含煤岩系。煤层、 暗色泥岩和石灰 岩是烃源岩的基本类型。其中, 煤层和暗色泥岩是 最重要的气源岩 , 展布面积约 18 12 10 km 。气源岩
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1012 m 3 ) , 广布型 生气 , 生气强度中
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等 ( 15 10 ~ 40 10 m / km ) , 生气速率慢( 生气高 峰期的产气速率仅为 0. 15 108 m 3 / km 2 Ma 左右) , 生气高峰期地质时代早( 为侏罗纪 早白垩世 ) 。 从沉积埋藏和构造热演化生烃 史来看, 可将上 古生界气源岩生气、 供气与天然气运聚划分为两个 阶段。 第一阶段: 早白垩世末盆地抬升前 , 气源岩持续 深埋, 并处于生气高峰 , 总生气量大 ( 大于 350 10 m 3) , 生 气速率相对较 快 ( 约为 0. 15 10 8 m 3 / km 2
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。除气水倒置外, 深盆气藏一般还具含气面积
广、 含气区内很少有水层、 地层压力异常、 没有明显 1~ 3 的气水边界但有一个气水过渡带等特点 。故一 旦被确定为 深盆气 , 就意味着有较大的天然气储 量与资源量。 鄂尔多斯盆地上古生界构造平 缓, 又是生气量 大的煤系地层, 储层岩性致密
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, 具有形成深盆气藏
图2 鄂尔多斯盆地上古生界气水分布图
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管压力 偏高、 喉道 半径偏细、 孔隙连通性 较差的特 点。平均喉道半径仅为 0. 128 1 m , 属小孔细喉型 储层。这套储层之所以如此致密, 是由于沉积与成 岩作用造成的。经模拟及推算, 上古生界砂岩堆积 时孔隙度为 39. 4% , 压实后剩余原生粒间孔隙度为 9. 8% ; 粘土矿物和二氧化硅胶结作用又使其减少了 9. 1 个百分点 , 剩下 0. 7% ; 在酸性环境下发育次生 孔隙, 使其增加 4. 8 个百分点 ; 次生孔隙在成岩晚期 又损失 1. 7 个百分点 ; 砂岩中发育的微裂缝平均孔 隙度为 0 88% 。经过如此复杂而 又强烈的 成岩变 化 , 储层的总孔隙度最后就只有 7% 左右。 综合储层物性如此之差 , 固然极大地影响着气 藏的单井产量, 但也正是这些致密砂岩与巨大的砂 体、 平缓的构造及丰富的气源相配套, 对深盆气 气 水倒置 的形成极为有利。这是因为在一个平缓倾 斜且下倾部位渗透率低、 上倾部位渗透率较高的饱 含水地层中 , 气体从下倾末端不断注入 , 气水界面处 的气压始终等于或大于水压。这样, 气就能以非润 湿相冲过受限制的孔隙系统沿上倾方向驱替孔隙系 统中 的水, 而 上倾方向的水不 能向下流动和 驱气。 随着气体的不断注入并沿上倾方向不断地驱替孔隙 中的水 , 气水界面不断向上倾方向推进 , 气藏不断扩 大。当推进的气 水界面到 达渗透性 较好的某 个部 位 , 由于孔隙喉道变大、 浮力成为主要因素, 气体穿 过界面而逸散, 气藏规模达到最大( 在模拟实验中发 13
天
然
气
工
业
地质勘探
洲砂层厚 100~ 120 m, 杭锦旗三角洲砂层厚 100~ 400 m, 靖边三角洲砂层厚 100~ 210 m , 米脂三角洲 砂层厚 100~ 180 m 。这些砂体均呈南北向的透镜状 或条带状, 横向变化大, 单个砂体厚度较薄, 仅 3~ 15 m 。据对盆地东部上古生界露头区二叠系几十个单 个砂体的测量, 其宽度只有几十米至上千米。据中 部地区地震预测数据 , 砂体东西一般宽几十米至几 百米, 最宽 3 km; 南北长约 8 km 。但是, 中部地区为 三角洲平原 区 , 沉积的河道砂岩总趋势表现为南 北走向的条带状砂岩, 实际上应是 网状 砂岩。这 种 网状 砂体互相沟通, 成为了气水运移的通道。 鄂尔多斯盆地上古生界砂体较 发育, 但物性较 差 , 是一典型的低孔隙度、 低渗透率的致密砂岩。其 孔隙度 平均值小于 8% , 渗 透率小于 1 10 m 。 仅在北部伊盟地区局部有相对的高渗透砂岩分布。 储层中原生粒间孔隙极不发育, 平均面孔率不超过 0. 7% 。因此, 次生孔隙成为了本区上古生界致密砂 岩最 主 要 的 孔 隙 类 型, 但 面 孔 率 也 仅 1. 02% ~ 1 75% 。从压汞分析来看 , 这些致密储层具有毛细
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平均坡降每 1 000 m 仅为 10 m 、 地层倾角仅为 0. 5 , 为深盆气的聚集提供了良好的构造条件。
M a) , 有效供气强度大。在这个时期, 区域构造北高 南低, 天然气 ( 油 ) 运移方向主要指向北、 东北方向, 正好与南北展布的河流 三角洲沉积相带的方向一 致 ( 图 2) 。如此丰富的气源, 相对较快的生气速率, 南低北高的构造 , 南北展布的砂体, 均为上古生界天 然气的聚集和深盆气的形成提供了有利的条件。 第二阶段: 早白垩世末至现今, 盆地大范围抬升 剥蚀 , 气源岩 埋深变浅 , 受热 温度 ( 地温 ) 明 显降低 ( 据估算 , 总计降低 30~ 50 ) , 生气速率明显降低。 但鄂尔多斯盆地中部上古生界烃源岩吸附气量约为
参 1 考 文 献
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Basin Gas 或 Deep Basin Gas T raps)
。 80 年 代中
期 , 美国在一些盆地中相继发现了类似的天然气资 源 , 并命名为 盆地 中央 气藏 ( Basin Centered Gas Accumulat ion, P. R. Rose, 1984; 或 Basin - Center Gas Accumulat ion, D. J. Cant , 1986) 。 就 现 在 来 看, 深 字并没有太深刻的实际含义, 只是一个先入为 主的词。只要存在 气水倒置 , 一般就可视为 深盆 气
R o 为 0. 5% ~ 1. 0% , 属低成熟
县 庆阳一带成熟度最高 , R o 高达 2. 5% 以上; 全盆 地大部分地区烃源岩都处于大量成气的有利阶段。 由于本区上古生界煤系有机母质类型是以高等 植物为主要来源的腐殖型母质, 因而上古生界煤系 气源岩油气生成的主要特点是以产气为主 , 总产气 量大( 达 484
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工
业
地质勘探
鄂尔多斯盆地的深盆气
闵 琪* 杨 华 付金华
( 长庆油田公司 )
闵 摘
琪等 . 鄂尔多斯盆地的深盆气 . 天然气工业 , 2000; 20( 6) : 11~ 15 要 深盆气 是由一种 气水倒置 的特殊圈闭 形成的 非常规 天然气 聚集 , 构造平 缓 、 储 层致密 和具有 不
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厚度具有东西两侧厚、 中部薄的变化特征, 煤层一般 厚 5~ 20 m, 东北部厚 20~ 30 m, 最厚可达 40 m; 暗 色泥岩厚 60~ 100 m 。 这些气源岩有机质丰度较高。煤层有机碳含量 高达 70. 77% , 暗 色泥岩 平均有 机碳 含量为 3% 左 右。有机母质类型均以腐殖型为主, 主要显微组分 为有利于成气的镜质组。从烃源岩成熟度来看, 盆 地大部分地区已处于高成熟 阶段。东北部东胜 神木 过成熟的湿气 干气 府谷一带成熟 度较低, 成熟阶段; 南部富
间断供气的气源是其形成的主要条件 。 鄂尔多斯盆地上 古生界 岩性致 密 、 构 造平缓 , 又 存在生气 量巨大 的煤系 地 层 , 具有形成深盆气的地质条件 ; 同时又 具有 区域性 的气 水倒置 、 盆 地中 部普遍 含气 及地 层压力 异常 等特点 。 所 以 , 鄂尔多斯盆地上古生界天然气的聚集为 深盆气 似应 无疑 。但 是 , 其 广 布型 的生烃层系 及储层连 通性很差 , 与加 拿大阿尔伯达地区的 深盆气 有一定的差异 。 深盆气 的确定意味着巨大的 资源潜力 , 目前勘 探需寻找现 有 工艺技术条件下可开采的相对的 高渗区 ; 开采时要采用 大型压裂为主的增产措施 , 同时注意防止对储层的伤害 。 主题词 鄂尔多斯盆地 晚古生代 致密砂岩 气藏 压力异常 增产措施 深盆气