天然气藏类型及特征研究进展

2013年5月地下水May.,2013第35卷第3期Ground waterVol 35 NO. 3天然气藏类型及特征研究进展李琦,张金功,徐秋晨,刘哲(西北大学地质学系,陕西西安710069)[摘要]研究天然气藏的特征,正确划分天然气藏的类型,指导天然气勘探开发工作。根据国内外相关文献综合分析,分析显示前人对天然气藏类型及特征的研究主要基于圈闭类型、储层岩性、流体特征三方面,并且集中于严格圈闭界限内的气藏;将气源岩、储层、盖层孤立看待。建议以砂、泥岩组合为基础对气藏特征进行研究;将源、儲、盖看作一起,研究分布于大范围连片储集体内的气藏。[关键词]气藏;储层;圈闭;岩性;流体[中图分类号]TE122.33[文献标识码]A[文章编号]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气藏是指天然气在单一圈闭中的聚集。“单一”的含义的侧向挤压而形成的挤压背斜,可发育在褶皱区和断块区。主要指受单一要素控制,在统一面积内具有统一的压力系以威远气田为例(戴金星等,2003),威远构造圈闭为轴向统、统一的(油)气水边界。气藏是天然气聚集的基本单元,NEE的大型弯窿背斜,具压扭性特征,灯影组气藏为背斜型不同类型气藏的形成条件、分布规律及勘探方法不同,所以底水块状气藏。正确的划分气藏类型对指导天然气的勘探开发工作至关重2)逆牵引背斜圈闭要。前人对天然气藏类型及特征的研究主要依据于三个方在盆地(或坳陷)、凹陷斜坡区主断裂下降盘,在断块活面[1]:圈闭、储层岩性、流体。本文将对以上三方面的气藏动和重力滑动共同作用下,使地层发生逆倾向变动,形成逆类型及特征进行综合分析,并指出其存在的问题以及天然牵引背斜。以东濮凹陷白庙逆牵引背斜砂岩气藏为例(王气藏特征研究的发展趋势耀明等,2003),白庙气田是受兰聊断层控制的滚动逆牵引1以圈闭为基础对气藏特征方面的研究半背斜,是既受构造控制又受岩性影响的复合型圈闭3)同生沉积背斜圈闭934年, McCollough首先提出圈闭一词,圈闭组成包为边沉积边隆升形成的背斜,其主要特征是地层厚度括储层、盖层和促使油气聚集的遮挡条件三个要素,一般根翼部厚、顶部薄,而又非沉积压实作用造成。对柴达木盆地据圈闭成因及形态分为构造圈闭、岩性圈闭、地层圈闭三大的生物气气藏研究表明(关德师等,1997),柴达木盆地已有类气田和含气构造均属同沉积背斜型圈闭,同沉积背斜是形1.1构造團闭成天然气藏的主要控制因素,发育早、隆起幅度高的同沉积1.1.1背斜團闭背斜更有利于天然气富集11)挤压背斜圈闭1.1.2断层图闭由地层褶皱的侧向挤压力和两侧相向正断层下掉造成断层圈闭是指沿储集层上倾方向受断层遮挡所形成的[发稿日期]2013-02-27[基金项目]国家重大专项“鄂尔多斯盆地上古生界岩性气藏模拟实验”项目编号:20082X05007-005[作者简介]李琦(1986-),男陕西咸阳人,在读硕士研究生,主攻方向:天然气地质研究。192第35卷第3期地下水2013年5月圈闭,对其类型特征的研究有以下两个方面:不整合面在储层之上共同构成的地层圈闭,储层可以1)断背斜圈闭是沉积岩、也可以是火成岩或变质岩的结晶基地,可以称古后期断层将原有背斜构造切割成若干断块,总体上还潜山油气藏,也称作古风化壳油气藏。以鄂尔多斯盆地上可看出背斜圈闭的背景,但切割后的各断块气水界面,含气下古生界气藏为例,杨华等(2005)指出加里东运动使奥陶高度以及油气性质有所不同。如鄂尔多斯盆地西缘胜利井系地层抬升剥蚀,碳酸盐岩发生风化淋滤作用,溶蚀作用强断背斜砂岩气藏,研究显示该地区有多排背斜带,背斜的烈沿斜坡形成多个岩溶台地和溶蚀潜沟,溶蚀孔洞发育,东、西两侧均被南北向断层狭持,同时还发育几乎等间距的成为储层发育的有利地区。其上部被石炭系的铁铝泥质岩东西向张性断层,故形成南、北、中3个小型断块背斜气封盖形成良好的古风化壳圈闭气藏藏。2以储层岩性为基础对气藏特征方2)断块圈闭切以断层封闭为主的圈闭统归为断块圈闭,这种圈面的研究闭可以由弯曲或交叉断层与单斜地层组成,也可以由四周因具有孔隙而能储存和渗流流体的岩石称为储集岩,由储为断层切割的断块组成。以苏桥潜山断块油气藏为例,刘集岩构成的地层称为储集层。能够储存和产出天然气的储春成等(2006)认为重力垂向地层溶蚀垮塌构造作用可形成集层称为天然气储层或含气层。对其储层岩性研究如下:潜山式的断块油气藏,苏桥潜山断块油气藏是由奥陶系自2.1碎屙岩储集层生自储的油藏,被上覆石炭一二叠系天然气藏所叠加,形成碎屑岩储集层是最主要的天然气储层,包括砾岩、粗砂典型复式油气藏岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩以及未胶结或者胶结疏松的砂1.2岩性圈闭层。其中以中、细砂岩和粗粉砂岩分布最广,储层物性也较般将地层内部由于沉积时的岩相变化和成岩后生变好世界上众多大气田的储集层都是碎屑岩。化导致侧向封堵而形成的圈闭统称为岩性圈闭,岩性圈闭2.2碳酸盐岩储集层气藏主要包括以下两类:碳酸盐岩储集层主要类型有三种:沉积型储集层,以1)储层上倾尖灭圈闭生物礁、颗粒滩或礁/滩复合体为主体;成岩型储集层,以埋在岸带附近或古隆起周围沉积的砂岩储层易发生上藏白云岩和热液白云岩为两种主要类型;改造型储集层,以倾方向尖灭;或者砂体、碳酸盐岩储集体的前缘带与隆起构溶蚀淋滤型碳酸盐岩储集层(风化壳)为主(赵文智等,造相配置,都可能形成储层上倾尖灭圈闭气藏。以渤海湾2012)盆地兴隆台油气田为例兴隆台潜山东翼“半山腰”位置是2.3非沉积岩储集层扇中砂体发育的有利部位,来自东部物源的浊流砂体在这火山岩气藏储集层类型多,岩性比较复杂,一般可分为里形成上倾尖灭,它们多期叠置,从而有利于形成砂体上倾三类:熔岩类:即玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩。火山碎尖灭油气藏屑岩类:凝灰集块岩、火山角砾岩凝灰砾岩、砂屑凝灰岩和2)储层透镜体圈闭粉砂屑凝灰岩。火山碎屑一沉积混合型岩石类:沉积火山砂岩或碳酸盐岩四周为非渗透层封闭,能形成储层透碎屑岩和火山碎屑沉积岩(2。镜体圈闭气藏。以鄂尔多斯盆地上古生界岩性圈闭气藏为除此之外,作为天然气聚集特殊类型的页岩储集层岩例,张满郎等(2010)分析鄂尔多斯上古生界山2段砂体发性成分方面具有如下特征:页岩多为沥青质或富含有机质育特征,认为低位体系域下切谷和地形坡折带控制优质储的暗色、黑色泥页岩,或为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层的发育,同时也控制了气藏的分布,下切谷河道砂体的两层凵3]。对于煤层气储集层煤阶研究表明:我国低阶煤(褐煤侧为分流间湾、沼泽泥岩所围限,上覆为河漫泥岩,形成凸和长焰煤等)和高阶煤(贫煤和无烟煤)的煤层气资源量占镜状岩性圈闭。全国煤层气资源总量的2/3以上,而中阶煤(气煤、肥煤1.3地层圈闭煤和瘦煤)的煤层气资源量仅占1/3或更少。地层圈型闭主要是指与不整合面有关的圈闭,根据不整合面与储层关系,可以分为两类:3以流体为基础对气藏特征方面的研究1)不整合面上地层圈闭气藏中的流体特征主要包括流体的相态、压力、气水关不整合面以上的地层圈闭气藏主要由地层超覆沉积形系等三个方面成的,当水体渐进时,沉积范围逐渐扩大,较新沉积层覆盖3.1天然气的相态在老的地层侵蚀面上,以不整合相接触时就形成了地层超地壳中的天然气,依据存在的相态可以分为游离态溶覆型圈闭。例如塔里木盆地塔中101东河砂岩油藏,均属解态、吸附态和固态气水合物。于此种类型的油气藏1)游离态2)不整合面下地层圈闭游离态的气藏气是指圈闭中具有商业价值的单独的天193第35卷第3期地下水2013年5月然气聚集可以是非伴生气藏气,也可以是气顶气。近几年3.3气水关系特征国内外发现的深部凝析气藏往往含有许多重质组分,使流般认为气藏存在三种气水组合方式:体出现复杂的气、液、固三相相变,巨厚的凝析气藏流体表1)上气下水关系现出近临界特征,甚至出现异常的流体分布状态1此种关系最常见于背斜圈闭之中,其上为非渗透性盖2)溶解态层封闭,在充满水的储层中运移的天然气在静水条件下进水溶气是天然气的一种,其主要成份是甲烷。水溶气入圈闭在圈闭中按密度分异气在最高部位聚集,水在底在地下的富集主要受温度压力水矿化度和储层水容量等部。例如四川盆地的威远气田。因素的控制。储水量越大、水介质温压越高地下可能储集2)下气上水关系的水溶气资源量越大。在水量和水介质温度压力条件相同如果地层岩石足够致密储层孔隙半径足够狭小则当的情况下,水的矿化度越低、水的溶气饱和度越高,水的储压力较大的天然气被充足其中时,天然气与孔隙壁之间所气量就越大。形成的束缚水膜厚度也就足够薄,阻断了地层水穿越天然3)吸附态气所在孔隙段的流动天然气顶、底界的地层水之间无法通煤层气是一种新型洁净能源,其主要成分是甲烷。煤过自由流动,出现气水倒置分布关系。金之钓等(2003)认层气在煤储层中主要以吸附态形式赋存。有关煤层气吸附为深盆气藏的主要地质特征表现为气水倒置以及由气水倒的研究甚多1,但研究多采用 Langmuir,,BET等模型描置所引出的其他相关的地质表现(2]述煤层气的吸附特性,使其吸附特性参数及等温吸附曲线3)气水过渡关系等成为评价煤层气资源及其开发潜力的重要数。对于物性很好的储层气水界面明显,而对于物性较差的4)固态气水合物非均质性储层气柱高度在80~90m时含气饱和度才能达到天然气水合物是一种由气体(主要是甲烷)和水组成的50%,气水过渡带在整个储层纵向上占有相当大的比例。以冰状固态化合物,可在低温高压条件下的自然界和人为环涩北气田为例涩北气田储层纵向上砂泥岩间互分布,对于孔境中形成主要分布在陆地永久冻土带沉积层、大陆外缘的隙结构较差以细小孔隙为主孔隙与喉道半径较小且分选性海洋底部以及深海海底平原沉积层较差的储层将导致气水分异作用减弱,从而形成较长的气水3.2气藏压力特征过渡带。油气藏压力又称地层压力,指油气藏中液体(油气4存在问题水)所承受的压力,对于气藏则称气藏压力。气藏压力通常用压力系数表示,所谓压力系数是指实测气藏压力Pg与同从现阶段人们对气藏认识的三个方面出发,依据圈闭深度静水压力Ph的比值。即:压力系数a=Pg/Ph类型,储层岩性,流体特征对不同类型的气藏特征进行了显按压力系数可将气藏划分为三种类型(王允诚,大量深人的研究但也存在一些问题1993)前人受石油天然气地质传统理论“生、储、盖、圈、运、1)常压气藏(1.01.2)层、泥页岩系统内天然气储集单元“源储藏盖”四位一超压气藏具有较常压气藏更高的含气浓度。例如克拉体,都模糊了圈闭界限的概念认为源储一体,气藏分布2气藏地层压力均值为73~75MPa,压力系数18左右气于大范围连片的储集体内。因此用新的理论和概念作为藏为强超压特征,宋岩等(2006认为克拉2气藏异常高指导,认真研究他人的经验,一定会使我国天然气勘探事压与气藏的形成均是构造作用和保存条件演化的结果。业有更大的发展。3)低压气藏(a<1.0)低压气藏较常压气藏有更低的含气浓度。鄂尔多斯盆参考文献地东部地区石千峰组气藏压力系数在04左右,为低压气[熊金星等中国天然气地质学[M北京石油工业出版杜19藏。杨华等(200认为石千峰组气藏是在地层抬升过程2)金星,威远气田成藏期及气源[石油实验地质200:25473~478.中,以下部高温高压原生气藏作为“气源岩”,以区域性盖层[3]王明耀海彬李力白庙气田沙三上亚段沉积环境与油气分布关系超压释放产生的微裂缝作为运移通道,从而形成的低温低[J].西北地质,200336(2):93~9压次生气藏。[4]关德师控制生物气富集成藏的基本地质因素[].天然气工业194第35卷第3期地下水2013年5月1997;17(5):8~12方法探讨[.天然气地球科学,2003,14(5):416-421[5]付金华段晓文席胜利鄂尔多斯盆地上古生界气藏特征[J].天然[17] Fitzgerald, SudibandriyoM,PanZ,etl! 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