对非常规天然气成藏特性释解

对非常规天然气成藏特性释解

圈闭条件圈闭是形成常规油气藏的必要条件之一,是盛装油气的“天然容器”,封闭的圈闭能够确保油气不散失。常规天然气藏的圈闭包括储层、盖层及阻止油气运移,造成油气聚集的遮挡物,与常规天然气藏相比非常规气藏没有特定圈闭。页岩气藏集三者于一身,是隐性圈闭。煤层气藏的形成需要良好的保存条件,一般认为顶底板封盖能力及水动力条件是反映煤层气藏保存条件好坏的标志。顶底板边界的封盖能力主要是由岩石的岩性、厚度和物性决定的。水动力边界包括两种:一种是当煤层气由深部向浅部渗流,地层水由浅部向深部渗流;第二种是地层水在重力作用下,在构造浅部位形成静水压力,形成水动力封闭边界。致密砂岩气藏对气藏顶底的封盖要求都较为严格,其顶部可以为大范围分布的泥页岩封闭,也可以是气水界面上的力平衡界面,其底部可以是其烃源岩或者非渗透性封隔层。因此可以认为致密砂岩气藏的边界不受构造等高线控制,受控于力学平衡与物质平衡,所以其“圈闭”更加隐蔽。天然气运聚页岩气和煤层气是“自生自储”原地成藏,只做很短的运移或者没有运移而直接在源岩旁聚集成藏,在页岩气藏中,页岩气的运移通道主要是孔隙和裂缝。在开采过程中,先将煤层中的水排出使煤层中的压力降低,煤层气由于压力的降低先从煤基质内表面解吸成为游离状态,然后由于裂隙和井孔之间的压力梯度及煤层气的浓度梯度产生煤层气渗流,最终由煤层气井产出。深盆气藏具有“源—藏伴生”的特征,以断层、不整合以及裂缝作为其疏导层。若其区域性盖层未遭破坏,天然气运移距离通常不超过100m,间接型深盆气藏垂向运移距离可达300m,在烃源岩中生成的天然气,首先在扩散作用下向孔渗性好的方向聚集,当达到饱和状态后,继续生成的气体会造成局部高压,气体就会在高压条件下继续向周围的致密砂岩层运移。

在近期的勘探实践和研究证明了该类气藏的存在。次生生物煤层气是指在煤形成之后,由于构造抬升作用,使煤层抬升到近地表,含菌地表水下渗到煤层,使得在煤化过程中生成的烃类气体分解及有机物质被细菌降解生成甲烷气[16]。热成因气阶段主要在中煤化作用阶段和高煤化作用阶段,指从褐煤到长焰煤再到贫煤和无烟煤阶段,其%6%时,则此时煤层失去了储层的能力,对甲烷不再具有吸附作用,也不能形成煤层气藏,只有当煤阶在一定范围时(%

温度,压力以及水动力条件变化的影响,吸附态,游离态和溶解态三种状态处于动态平衡过程中。煤层生成的气体只有10%左右保留在煤层中,其余的都会通过各种渠道逸散到相邻的岩层中,形成常规气藏或深盆气藏[18]。深盆气藏1926年在美国圣湖安盆地最早发现深盆气藏,而其勘探开发史也有了40多年,其概念最早出现在美国。目前,美国、加拿大、俄罗斯、中国等国家都已经发现了深盆气藏,其中美国和加拿大的勘探开发技术处于世界领先水平。而我国在深盆气藏研究方面起步较晚。深盆气藏又称为盆地中心气藏、致密砂岩气藏等,可以将其理解为分布在盆地中央及盆地构造的下倾部分,具有异常地层压力,无底边水且在致密砂岩中储存的气水倒置的气藏。深盆气藏形成的先决条件是具有足够的气源并且储层砂岩致密。深盆气藏的形成与常规天然气的气水置换式方式不同,主要是在剩余压力差作用下的活塞式过程。其形成过程可分为三个阶段:第一阶段当生成的天然气进入储层之后,由于储层致密,孔喉半径较小,无法克服毛细管力及上覆静水压力向上运移,随着排烃量的继续增加,生成的天然气形成巨大的压缩膨胀力,当压缩膨胀力大于毛细管力、上覆静水压力及自身重力时,天然气向上运移,而由于孔喉半径小,形成的束缚水膜很薄无法使天然气的顶底界的地层水相互交换,从而形成天然气活塞式推动地层水不断向上运移、气水倒置,形成深盆气藏。在此阶段气藏气水界面上压力为异常高压,向下依次为正常压力和异常低压。在勘探过程中,遇到异常高压,异常低压及正常压力共存现象,可以说明此时深盆气藏正在处于第一阶段;第二阶段是气水界面上升到一定的阶段就不再上升,此时,压缩膨胀力等于边界点上的毛管力和上覆静水压力之和,供给气量与散失气量平衡[19]。天然气分子会在水的浮力作用下穿过水层向上逸散,如果遇到适合的圈闭则形成常规气藏,在此阶段中,气藏处于动态平衡,气藏的范围达到最大,气水界面为正常压力;第三阶段为深盆气藏的萎缩阶段,此时排烃量小于散失量或源岩不再排烃,气藏内压力为低异常压力[20]。

三者都属于隐蔽气藏,孔隙度、渗透率低,气藏面积大、丰度低,具有很强的非均质性,分布广泛。其源岩为厚层的黑色、灰黑色页岩或比较厚的煤层。三者储源一体或近源,游离相排烃,其中页岩气和煤层气主要以吸附状态吸附在岩石颗粒及有机物颗粒表面或以游离状态赋存在储层孔隙中,深盆气藏储层多为致密砂岩,以游离状态储存在储层孔隙中。与常规气藏需要生、储、盖合理组合相比,三者都无特定圈闭,且为自身封盖或顶底封盖,都具有异常压力。我国非常规气藏储量丰富,是对常规气藏的重要补充,具有良好的商业开发前景,南方广大地区都发育有大套的黑色页岩,华北和西北地区的煤层含有大量的煤层气,而在我国的鄂尔多斯及新疆等地都有商业价值的深盆气藏。