• / 9
  • 下载费用:1 下载币  

中国致密砂岩气主要类型_地质特征与资源潜力_李建忠_图文

关 键 词:
中国 致密 砂岩 主要 类型 地质 特征 资源 潜力 李建忠 图文
资源描述:
书书书综述与评述收稿日期 :2012-07-06;修回日期 :2012-07-30.基金项目 :国家大型油气田及煤层气开发科技重大专项 (编号 :2011ZX05043-001)资助.作者简介 :李建忠 (1968-),男 ,河南辉县人 ,教授级高级工程师 ,主要从事油气资源评价和勘探部署研究.E-mail:lijizh@petrochina.com.cn.中国致密砂岩气主要类型、地质特征与资源潜力李建忠 ,郭彬程 ,郑民 ,杨涛(中国石油勘探开发研究院,北京100083)摘要 :致密砂岩气已成为全球非常规天然气勘探的重点之一。中国致密砂岩气分布范围广,目前已在鄂尔多斯和四川等盆地实现了规模开发;致密砂岩气藏主要有低缓斜坡型、背斜构造型和深部凹陷型3种类型,其基本地质特征表现为以煤系源岩为主,生烃强度高,具有持续充注的气源条件;致密砂岩与烃源岩紧密相邻,大面积接触,以近距离垂向运移成藏为主;源储有效配置形成致密砂岩气大气区,局部富集。中国致密砂岩气的有利勘探面积约为32×104km2,可采资源量达(8~11)×1012 m3,目前中国致密砂岩气勘探开发技术已较成熟,具备加快发展的条件,在中国未来天然气发展中必将发挥重要作用。关键词 :致密砂岩气;地质特征;气藏类型;资源潜力中图分类号 :TE122   文献标志码 :A   文章编号 :1672-1926(2012)04-0607-09引用格式 :Li Jianzhong,Guo Bincheng,ZhengMin,et al.Main types,geological features and re-source potential of tight sandstone gas in China[J].Natural Gas Geoscience,2012,23(4):607-615.[李建忠 ,郭彬程 ,郑民 ,等.中国致密砂岩气主要类型 、地质特征与资源潜力 [J].天然气地球科学 ,2012,23(4):607-615.]0 引言致密砂岩气是一种储集于低渗透 —特低渗透致密砂岩储层中的典型的非常规天然气资源 ,依靠常规技术难以开采 ,需通过大规模压裂或特殊采气工艺技术才能产出具有经济价值的天然气 。美国是全球致密砂岩气工业发展最早 、开发利用最成功的国家 ,已在23个盆地发现了致密砂岩气 ,主要分布于落基山盆地群和墨西哥湾沿岸地区 ,剩余探明可采储量超过5×1012 m3,2010年致密砂岩气产量达1 754×108 m3,约占美国天然气总产量的26%,在天然气产量构成中占有重要地位[1]。中国的致密砂岩气发现较早 ,1971年就在川西发现了中坝致密砂岩气田 ,之后在鄂尔多斯盆地等发现了不少致密砂岩气储量 ,但由于缺乏有效的评价标准 ,加上受工程技术水平的限制 ,致密砂岩气长期没有得到重视 ,发展缓慢 。2005年以来 ,随着压裂改造技术的突破和推广应用 ,鄂尔多斯盆地 、四川盆地等的致密砂岩气勘探开发获得重要进展 ,对致密砂岩气的重视程度和勘探开发力度超过了以往任何时候 。短短几年时间 ,除鄂尔多斯盆地 、四川盆地外 ,塔里木 、吐哈 、松辽和渤海湾等盆地均陆续获得致密砂岩气新发现 ,使致密砂岩气成为中国目前最现实的非常规天然气资源 。国际上对致密含气砂岩的地质评价尚未形成统一的标准和界限 ,不同国家 、不同公司一般根据不同时期的天然气资源状况和技术经济条件来制定其标准和界限 ,而在同一国家 、同一地区 ,随着认识程度的提高 ,致密含气砂岩的概念也在不断的发展和完善 。目前 ,国际上一般采用美国联邦能源管理委员会于20世纪70年代提出的标准 ,将空气渗透率小于1×10-3μm2的砂岩气藏定义为致密砂岩气 。国内对于致密砂岩气藏地质评价标准的研究也有较长的历史 ,并逐步达到统一 。2010年 ,笔者参与了由中国石油勘探开发研究院牵头组织的 “致密砂岩气地质评价方法 ”研究 ,提出致密砂岩储层地质评价标准为 ,孔隙度<10%、原地渗透率<0.1×10-3μm2第23卷 第4期2012年8月天 然 气 地 球 科 学NATURAL GAS GEOSCIENCEVol.23No.4Aug. 2012或空气渗透率<1×10-3μm2、孔喉半径<1μm、含气饱和度<60%。该评价方法于2011年经国家能源局颁布实施 ,成为中国第一个关于致密砂岩气的行业标准 (SY/T6832-2011)[2],对中国致密砂岩气地质评价和勘探部署具有重要指导作用 。随着勘探开发与基础地质研究的深入 ,中国致密砂岩气呈现出了类型多样 、地质特征复杂 、资源不落实等问题 。为促进中国致密砂岩气的发展 ,本文依据最新研究成果 ,从中国致密砂岩气勘探形势出发 ,重点阐述了致密砂岩气的主要类型和基本地质特征 ,对中国致密砂岩气资源潜力进行初步评价 ,并对致密砂岩气发展前景进行展望 。1 中国致密砂岩气勘探形势1.1 中国致密砂岩气储量 、产量状况中国致密砂岩气的发展大致经历了缓慢起步 、重大发现和快速发展3个阶段 。尽管致密砂岩气发现较早 ,在许多盆地都见到了气流或丰富气显示 ,但2000年以前一直没有给予足够重视 ,未被作为重要勘探对象 ,进展缓慢 ;2000—2006年期间 ,在鄂尔多斯盆地发现了苏里格气田 ,新增探明天然气地质储量超过5 000×108 m3;但由于单井产量低 、经济性差 ,无法开发动用 ,致密砂岩气产量增长缓慢 。2006年以后 ,随着苏里格气田在技术创新和管理创新带动下成功实现有效开发 ,推动苏里格地区致密砂岩气勘探开发进入了快速发展阶段 ,2011年产量突破137×108 m3,成为中国最大的气田 。同时 ,四川盆地须家河组勘探也获得重要进展 ,累计探明地质储量超过1.0×1012 m3。致密砂岩气已成为中国天然气增储的重要领域 。截至2011年底 ,全国已累计探明致密砂岩气地质储量为3.3×1012 m3,约占全国天然气总探明储量的39%;其中有96%的致密砂岩气探明地质储量来自鄂尔多斯盆地和四川盆地 。2011年致密砂岩气产量为256×108 m3左右 ,约占全国天然气总产量的1/4[3],是目前最为现实的非常规天然气勘探领域 。1.2 中国致密砂岩气总体勘探形势2000年以前 ,由于缺乏有效的地质评价标准 ,加上受工程技术水平限制 ,致密砂岩气勘探开发主要按低孔低渗天然气藏领域对待 ,并没将其作为重要勘探对象 ,其勘探开发进展缓慢 。“十一五 ”期间 ,致密砂岩气概念的引进 ,以及对中国致密砂岩气领域的进一步明确 ,促使其基础地质理论与地质评价标准研究获得了巨大进步 。水平井与压裂改造等勘探开发配套技术的进步 ,使中国致密砂岩气进入大规模勘探开发与快速发展阶段 。目前勘探开发主要集中于大型叠合含油气盆地煤系地层中 ,如鄂尔多斯盆地石炭系 —二叠系 、四川盆地三叠系 、塔里木盆地白垩系 —侏罗系和松辽盆地白垩系 —侏罗系 ,突出体现了 “部分盆地勘探与认识程度较高 、大部分盆地勘探与认识程度较低 ”的勘探特点 ,从勘探阶段与认识程度上可以将其划分为4种不同的类型 。第一类 ,以低孔低渗砂岩储层为主的连续型气藏 。勘探开发已经获得很大进展 ,但过去并没有按照致密砂岩气藏来对待 ,存在大面积低渗透岩性气藏 、深盆气藏等多种名称 ,具有大面积连续分布的特征 。该类气藏勘探目标最典型的是鄂尔多斯盆地石炭系 —二叠系 、四川盆地须家河组 ,在这些地层中已经发现了多个大中型气田 ,多个大气田连片分布 ,是近期扩大储量规模的现实地区 。第二类 ,西北侏罗系常规砂岩与致密砂岩气藏并存 。过去以常规砂岩气藏为主要勘探对象 ,近期在致密砂岩中获得新发现 ,显示出较大勘探潜力 。例如吐哈盆地侏罗系水溪沟群 ,近2a在柯克亚地区致密砂岩气藏勘探获得突破 ,带动了整个北部山前带的勘探 ,通过加强预探和风险勘探 ,有望形成致密砂岩气规模储量 。准噶尔 、塔里木等盆地的侏罗系也具有发现致密砂岩气的地质条件 。第三类 ,东部成熟探区可能发育较大规模致密砂岩气藏 。早期未被作为主要勘探对象 ,近期通过深化地质认识和技术进步有望获得规模储量的致密砂岩气藏 。以中国东部松辽 、渤海湾等盆地的深部沉积层系为代表 ,总体表现为储层致密 、产量较低 ,长期没有被作为主要勘探对象 ,近期在松辽盆地南北 、歧口凹陷等地区都有重要发现 ,研究认为可能发育较大规模致密砂岩气藏 。如渤海湾盆地深层沙三段 、沙四段 ,整个松辽盆地下白垩统登娄库组砂岩 、营城组砂砾岩等 ,2009年大庆油田在松辽盆地深层部署的徐深平32井 ,在营城组致密砾岩中获得日产22×104 m3工业气流 。通过认识突破和技术探索有望获得规模发现 ,对保持东部成熟探区的长期发展有重要意义 。第四类 ,长期未获勘探突破的新区和新盆地有可能形成致密砂岩气藏 。该类地区储层致密 ,常规油气藏勘探潜力评价不高 ,如东北三江盆地群 、河西走廊盆地群 、西北地区中小盆地等 ,但通过一定时间的研究准备 ,有可能发现以致密砂岩气为主的新含气区 ,形成致密砂岩气藏 。806 天然气地球科学Vol.23 2 中国致密砂岩气主要类型不同类型致密砂岩气藏的成藏机理与资源潜力有重要差别 ,目前 ,不同的学者对致密砂岩气藏类型有不同的分类方案 。关德师等[4]根据致密砂岩的储层特征将其划分为好 (致密 )、中 (很致密 )、差 (超致密 )3类 ;Law[5]将处于盆地中心的致密砂岩气藏称为盆地中心气藏或深盆气藏 ,并根据烃源岩有机质类型将其划分为直接型和间接型2类 ;姜振学等[6]根据成藏期与储层致密先后顺序 、圈闭类型 ,将致密砂岩气藏分为 “先致密后成藏型 ”和 “先成藏后致密型 ”2类 ;董晓霞等[7]根据致密砂岩成藏与构造演化的关系特征及其不同成藏规律将其划分为改造型致密砂岩气藏和原生型致密砂岩气藏 ;ExxonMobil公司的Davis[8]根据致密砂岩气藏烃类的充注与储层致密的时间配套关系 ,划分为 “先充注后致密 ”和“先致密后充注 ”2种情形 ;郭秋麟等[9]根据聚集模式将致密砂岩气聚集带划分为连续带和过渡带 ,并建立相应的地质模型 ;戴金星等[10]根据致密砂岩气储集层特征 、储量大小及所处区域构造位置高低 ,将其划分为 “连续型 ”致密砂岩气藏和 “圈闭型 ”致密砂岩气藏 。综上所述 ,致密砂岩气藏类型的划分依据逐渐从储层物性 、成岩作用 、成藏期次转向更为直观的构造部位 (构造背景 )分类 ,该分类可以直观地展示致密砂岩气藏在盆地中的赋存位置 ,及致密砂岩气藏大致具备的成藏条件 。笔者对北美致密砂岩气藏进行了广泛调研 ,统计研究表明北美致密砂岩气藏赋存位置与构造部位密切相关 。通常存在于前陆盆地的前陆斜坡下倾方向部位 、前渊隆起中心部位以及构造向斜深部位 ,分别形成前陆低缓斜坡型 、前渊隆起背斜构造型和向斜深部凹陷型致密砂岩气藏[11]。此外 ,山间盆地 、克拉通盆地以及裂谷型盆地等也发育致密砂岩气藏 ,且一般集中分布在盆地中央斜坡或凹陷较深部位 (向斜构造凹陷或盆地轴部 )。中国致密砂岩气资源广泛分布在鄂尔多斯盆地 、四川盆地 、渤海湾盆地深层 、柴达木盆地 、松辽盆地 、准噶尔盆地南部 、塔西南地区 、库车坳陷 、楚雄和东海等盆地 。致密砂岩气藏发育区的构造演化有的表现为稳定的持续沉降 ,有的表现出多次升降 。勘探实践和研究证实 ,中国致密砂岩气藏主要分布在盆地斜坡的下倾方向部位 、构造向斜深部位及背斜构造部位 ,而分布在盆地中央或凹陷较深部位的致密砂岩气藏比较少 。本文在统计分析了中国鄂尔多斯 、四川 、吐哈 、塔里木 、准噶尔和松辽等6个盆地31个致密砂岩气田基本特征的基础上 ,按其在盆地中所处构造部位 ,结合中国致密砂岩气成藏机理 、演化规律以及目前致密砂岩气藏勘探所揭示的特点 ,将致密砂岩气藏分为斜坡型 、背斜构造型和深部凹陷型3类 (表1,图1)。表 1中国致密砂岩气藏主要类型类型 形成条件 气藏特征 分布地区低缓斜坡型大型斜坡或凹陷背景 ,广覆式生储盖组合 ,大面积低孔低渗非均质储层以岩性气藏为主 ,大面积分布 ,低丰度 ,无统一气水界面 ,产量受裂缝和有效储层控制鄂尔多斯盆地上古生界 、四川盆地须家河组 、准噶尔盆地车排子地区 、吐哈盆地南斜坡 、松辽盆地登娄库组 、渤海湾盆地深层斜坡背斜构造型高强度生烃能力 ,三角洲规模储层发育 ,良好生储盖配置 ,构造圈闭发育构造气藏 、有利储层及裂缝控制富集 ,油气藏高温 、高压 、高产 、高丰度塔里木盆地库车深层 、吐哈盆地山前 、准噶尔盆地南缘深层深部凹陷型构造凹陷区或向斜带紧邻高强度生烃区具有大范围含气特征 ,不完全受水柱高度影响 ,气水分布呈倒置特征 ,近似于 “深盆气藏 ”吐哈盆地红台 、丘东地区2.1 低缓斜坡型致密砂岩气藏低缓斜坡型致密砂岩气藏位于不对称盆地 (前陆盆地前缘斜坡或古克拉通盆地构造掀斜斜坡 )的平缓斜坡区 ,斜坡区倾角较小 ,一般小于2°,致密砂体叠置连片 ,大面积含气 ,又称为连续型气藏 。致密砂岩气聚集范围同样受烃源岩生烃强度和沉积体系控制 ,“甜点 ”受有利沉积相带控制 。该类气藏物性较差 ,但连续含气 、气源供应充足 ,下倾方向无边底水 、气水分布关系倒置 。富含致密砂岩气的斜坡区域一般长期存在 ,经历陆表海 、海陆交替和内陆河湖等沉积环境 ,冲积扇 —河流 —三角洲 —湖泊沉积体系大规模叠置发育 ,互层发育煤系 、泥页岩等烃源岩 ,可形成多套不同时期 、不同成因的源储纵向交错叠置砂体 (图1)。中国鄂尔多斯盆地上古生界气藏与四川盆地须家河组气藏是低缓斜坡型致密砂岩气藏的典型代表 。鄂尔多斯盆地经历了加里东期长达1亿多年的风化剥蚀作用 ,晚古生代沉积地形非常平缓 。盒8段地层厚度差小于30m,古沉积坡度小于1°,有利于发育大型缓坡三角洲沉积 ,形成低缓斜坡型致密砂岩气藏 。906 No.4       李建忠等:中国致密砂岩气主要类型、地质特征与资源潜力四川盆地晚三叠世初海水萎缩 ,泸州古隆起遭受剥蚀 ,形成了与川东相连的东高西低的古夷平面 ,须家河组沉积期多物源供给 ,三角洲砂体大面积叠置连片 。大川中厚度值介于0~250m之间 ,变化幅度非常小 ,有利于形成低缓斜坡型致密砂岩气藏 。图1 致密砂岩气藏模式2.2 背斜构造型致密砂岩气藏背斜构造型致密砂岩气藏一般位于前陆盆地前缘隆起或挤压型盆地褶皱构造高部位 ,气藏特征类似于常规气藏 ,具有构造高部位相对富集 、顶部封盖 、气水分异等特征 (图1)。致密砂岩气的富集程度受喜马拉雅期构造分异作用和裂缝发育程度控制 ,美国 绿 河 盆 地 (Green River Basin)派 恩 代 尔(Pinedale)气田即为背斜构造型致密砂岩气田 。中国四川盆地 、塔里木盆地 、渤海湾盆地 、吐哈盆地和准噶尔盆地等均发现有背斜构造型致密砂岩气藏 。吐哈盆地柯柯亚南部发育巴喀断背斜 ,北部发育逆冲前缘的阿克塔什构造 ,水西沟群普遍钻遇气层 ,呈现鼻隆背景整体连片含气 、构造高部位相对富集的格局 ,下侏罗统气藏的形成和分布主要受构造控制 ,个别气藏在局部受岩性尖灭或储层物性致密控制 。勘探实践表明 ,巴喀气田Ⅰ类气井 、Ⅱ类气井位于构造高部位和较高部位 ,Ⅲ类气井主要位于构造翼部 ,部分也位于构造高部位 (受沉积微相和天然裂缝控制 )。2.3 深部凹陷型致密砂岩气藏深部凹陷型致密砂岩气藏位于构造凹陷区或向斜带 ,具有大范围含气特征 ,它的存在不完全受水柱高度影响 ,气水分布呈倒置特征 ,近似于 “深盆气藏 ”,通常储层物性差 (孔隙度≤12%,覆压基质渗透率≤0.1×10-3μm2),但气源供应充足 。该类气藏天然气来源大多数以直接型气源岩为主 ,致密砂岩气富集程度要受烃源岩生烃强度和沉积体系控制 ,“甜点 ”受有利沉积相带控制 (图1)。吐哈盆地台北凹陷水西沟群发育此类型致密砂岩气藏 。台北凹陷水西沟群富含煤系烃源岩 ,成熟度RO值分布在0.7%~1.3%之间 ,均已进入成熟门限 ,累计生气量约23×1012 m3。丘东洼陷处于2套核心源岩叠合发育区 ,凹陷中央发育大型穹窿背斜 ,斜坡区发育鼻隆构造 ,这为洼陷区水西沟群深部凹陷型致密砂岩气藏的形成提供了良好的条件 。美国圣胡安盆地布兰科气田也属深部凹陷型致密砂岩气藏[12]。圣胡安盆地是一个非对称的构造凹陷 ,内部可分为深盆凹陷区和上倾斜坡区2个主要次级构造单元 。布兰科气田位于圣胡安盆地中央深凹陷区 ,其含气面积达2 553km2(约占盆地的10%),产气区储层孔隙度在6%~20%之间 ,平均为9%,多层叠置 、埋藏较深 ,具有明显的气水倒置现象 。3 中国致密砂岩气基本地质特征从致密砂岩气藏形成的物质基础 、致密储层形成的原因和特点 、以及源储关系和成藏特点等来看 ,中国具备发育大型致密砂岩气田的基本油气地质条件 。总体来看 ,具备煤系烃源灶广覆式发育 、致密储层大规模分布 、源储紧邻 、立体含气及局部富集等特征 。3.1 煤系源岩持续充注是致密砂岩气藏形成的物质基础在烃源岩岩石类型 (黏土岩类 、碳酸盐岩类 、煤层 )当中 ,煤系是有机质高度富集的有机岩石[13],有机碳含量极高 ,可溶有机质含量也高 ,但有机质转化率低 ,产气能力强 ,这是腐殖型有机质所决定的 。纵观北美典型致密砂岩气藏的成藏 ,在地质条件上 ,致密砂岩气藏大多与煤层有关 ,煤系能够提供充足的气源 ,生气数量巨大 ,生气高峰出现的地质时代较新 ,生气高峰期持续较长乃至现今还在生气 ,为致密砂岩气藏的形成提供了充分的物质基础[11]。中国沉积盆地煤系地层十分发育 ,根据聚煤作用的特点和演化规律 ,中国的聚煤时期可以划分为晚古生代 、中生代和新生代3个时期[11,14]。晚古生代 ,华北地区以鄂尔多斯盆地石炭系 —二叠系煤系为代表 ,华南地区则以上二叠统龙潭组和长兴组煤系为代表 ;016 天然气地球科学Vol.23 中生代 ,华北地区以中下侏罗统延安组为代表 ,华南地区以四川盆地上三叠统须家河组煤系为代表 ,下白垩统营城组则代表东部断陷盆地的含煤岩系 ;新生代聚煤盆地主要沿太平洋西岸和新特提斯分布[15](图2)。上述时期发育煤系源岩有机质主要为Ⅲ型 ,有机质丰度高 ,是形成致密砂岩气的良好气源岩[11]。目前 ,中国在上述3个时期煤系发育的主要含油气盆地均发现了致密砂岩气田[11],如鄂尔多斯盆地苏里格气田 、四川盆地川中须家河组和塔里木盆地库车大气区 。鄂尔多斯盆地主要发育上古生界海陆交互相的太 原 组 、山 西 组 煤 系 烃 源 岩[16],面 积 为13.8×104km2,岩性主要为煤岩和暗色泥岩 ,其中煤岩厚度为10~14m,有机碳含量为62.9%;暗色泥岩厚度为70~130m,有机碳含量为2.09%~2.33%,上古生界烃源岩生烃强度大于15×108 m3/km2的面积占盆地总面积的60%,占鄂尔多斯盆地一半以上的地区 ,具备形成大中型气田的烃源岩条件 ,奠定了致密砂岩气大面积分布的物质基础 。四川盆地须家河组烃源岩生气强度大于10×108 m3/km2的地区均发现了气田 ,占盆地面积的50%左右 。煤的生烃模拟结果表明 ,煤系源岩在高演化阶段仍有生气能力 ,没有明显生气高峰 ,具有持续生烃 、持续充注的条件 。由此可见 ,中国煤系源岩分布广 、生烃强度高 ,表现为广覆式生烃特征 ,具有持续充注的气源条件 。图2 中国主要致密砂岩气盆地煤系源岩分布示意3.2 储层致密是致密砂岩气藏的最基本特征 ,成岩作用控制其致密化程度致密砂岩气藏最基本的特征就是储层致密 、物性差 。北美地区致密砂岩气藏的孔隙度为3%~15%,渗透率为 (0.001~1)×10-3μm2,中国鄂尔多斯盆地苏里格气田 、川中须家河组气藏储层孔隙度均为4%~10%,覆压渗透率小于0.1×10-3μm2的样品比例占80%~92%,与美国的60%~95%相近 ,均超过50%。中国的致密砂岩储层多与煤系地层发育有关 ,酸性的沉积和成岩环境 ,以及挤压的构造背景是煤系地层形成低渗透储层的主要原因[11,17],其中低渗透储层的形成受成岩作用的影响较大 ,主要包括压实作用 、胶结作用 、交代作用 、溶蚀作用和黏土矿物转化作用等 。而且不同的成岩作用影响的程度相差较大 ,一般以压实作用 (包括机械压实作用和化学压实作用 )和胶结作用为主 。川陕大型缓盆燕山期稳定性沉降使得储层在深埋藏过程中普遍经历了强压实作用 ,形成了储层致密的成岩背景 。煤系地层在成岩早期就受酸性水介质的影响[18],缺少碳酸盐岩胶结物 ,抗压实程度低 ,机械压实作用强 ;而晚成岩作用产生的大量有机酸 ,有利于石英的次生加大和高岭石的普遍发育 ,导致储层物性进一步变差 ,从而控制了大范围分布的储层具有低孔低渗性质 。以鄂尔多斯盆地为例 ,苏里格地区上古生界从晚古生代稳定沉降开始至晚三叠世晚成岩A1期 ,在深埋增压的影响下 ,主要以压实作用为主 ,孔隙度损失率达25%~30%,孔隙度降至9%左右[19];之后进入晚成岩A2期 ,虽然有溶蚀作用的建设性作用 ,但受石英加大和硅质胶结的影响更明显 ,使砂岩更加致密化 ,孔隙度降至8%以116 No.4       李建忠等:中国致密砂岩气主要类型、地质特征与资源潜力下 。总体上 ,造成该区储层致密的主要原因为古埋藏深度较大 ,热演化程度较高 ,晚期成岩作用对储层的破坏性较大 ,热液活动又进一步堵塞孔隙空间 ,造成该区砂岩储层致密[11,20]。3.3 源储紧邻 ,以近距离垂向运移成藏为主国内外致密砂岩气藏成藏机理研究和勘探实践表明 ,致密砂岩气具有源储紧密相邻 、近源垂向运移成藏的显著特点 。鄂尔多斯盆地上古生界继承性河流 、三角洲沉积体系发育 ,砂体分布范围广 ,多层砂体叠置连片 ,并且砂体与煤系烃源岩构成互层 、源储紧邻 ,形成良好的储盖组合[11]。四川盆地上三叠统须家河组致密砂岩气藏也表现为源储紧邻 ,成 “三明治 ”生储盖结构 。须二段 、须四段或须六段储层与下伏须一段 、须三段或须五段烃源层直接接触 ,下伏源岩生成的天然气可通过垂向运移向上注入到须二段 、须四段或须六段储层中 ,也可依靠连通下部烃源层的断裂及其裂缝作为烃类垂向运移的主要途径 。在广覆式生烃与大面积储集砂体的有效配置下 ,伴随着生烃增压 ,天然气以压差驱动作用为动力 、近距离垂向运移成藏 [图3(a)]。美国Piceance盆地致密砂岩气田的气柱厚度最大的地区位于生气量最大的地区 ,直接反映出生气强度控制着气柱高度 ,也揭示致密砂岩气以近距离垂向运移成藏为主[11]。鄂尔多斯盆地上古生代地层平缓 ,岩性致密 ,天然气很难进行长距离侧向运移 ;盆地断裂构造不发育 ,长距离垂向运移的条件也很差 。这种很差的纵横向运移条件 ,决定了鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏的形成以近源聚集成藏为主 ,长距离侧向和垂向运移的可能性不大 。苏里格气田上古生界储层完成致密化过程 、形成致密储层的时间 (RO<1.3%,早白垩世早期 )要早于天然气大量生成的时间 (RO=1.5%~2.5%,早白垩世早期到晚白垩世初期 )。早白垩世早期到晚白垩世初期形成的大规模天然气就需要克服致密储层很大的毛管压力 ,从而限制了主要生烃期天然气的大规模长距离运移[21-22]。平面上 ,山1段气藏甲烷含量与有机质成熟度 (RO)具有明显的正相关性 ;纵向上 ,靠近气源岩的储层含气饱和度高 ,这一特征较好地证明了在致密储层条件下 ,天然气主要以就近运移聚集为主 [图3(b)]。图3 低缓斜坡型致密砂岩气藏成藏模式3.4 大面积 “立体 ”含气 ,局部富集源岩 、储层和盖层紧密接触 ,呈 “三明治 ”结构相互叠置的地质条件 ,大大增加了源岩向储集层的排烃效率和烃的排出残留比 ,排烃效率高 ,最有利于大面积聚集成藏 。鄂尔多斯盆地构造稳定平缓 ,高成熟煤系源岩广覆式生排烃 ,且源岩与大面积低孔低渗的非常规致密砂岩储层叠置分布 ,形成大面积 “立体 ”含气区 。苏里格上古生界天然气勘探实践表明 ,由于致密砂岩储层喉道小 ,天然气浮力克服不了储层毛管阻力 ,构造对气藏的控制作用不明显 ,在广覆式生烃与大面积储集砂体的有效配置下 ,形成近源运聚 、整体 “立体 ”含气 、连续分布的格局[23-25]。致密砂岩气大面积含气 ,但其富集程度主要受有利相带 、优质储层 、裂缝发育程度及局部构造控制 ,呈现局部富集的特点 。四川盆地川中地区须二段 、须四段 、须六段储层单层厚3~8m,累计厚度为20~50m,厚度变化大 ,但各砂体纵向叠加 、侧向叠置连片 ,形成大面积含气 。须家河组气藏虽然分布216 天然气地球科学Vol.23 范围广 ,但局部富集 。其原因可归结于2点 :一是伴随着生烃增压 ,以源储剩余压差作用为动力 ,天然气大面积 、持续充注 ,有利于形成大气田 ;二是分流河道 、河口坝砂体 、局部构造和裂缝影响天然气富集程度[26-27]。研究和勘探实践证实 ,大川中地区须家河组致密砂岩气藏主要分布在三角洲前缘相带 ,该带以发育叠置分流河道砂体为特征 ,沉积相带宏观上控制了气藏的分布 ,分流河道 、河口坝砂体发育区是天然气富集有利区 。4 中国致密砂岩气资源潜力与发展前景4.1 致密砂岩气资源评价方法国外致密油气等非常规资源评价方法 ,主要以建立在成熟的勘探开发数据基础上发展起来的类比法 和 统 计 法 为 主[28]。类 比 法 以 美 国USGS的FORSPAN法为代表 ,即评价单元从等面积的网格到变面积的井控范围 ;统计法包括体积法 、单井储量估算法 (EUR)、随机模拟法 、发现过程法和油气资源空间分布预测法等 。中国致密砂岩气的勘探已具备一定规模 ,通过近期综合分析研究认为 ,致密砂岩气资源评价有2个关键环节 :一是资源量计算以类比法和单井控制法为主 ;二是通过递减法确定技术采收率 。基本思路包括以下4个方面 :①通过典型致密砂岩气田的解剖研究 ,分析各盆地致密砂岩气成藏主控因素 ,明确致密砂岩气成藏有利分布范围 ;②结合典型致密砂岩气藏解剖 ,掌握气层基本特征与关键参数 ;③采用类比法计算地质资源量 ;④结合已开发气田递减法确定的采收率 ,计算各盆地的可采资源量 。本文主要采用类比法来计算各主要盆地的致密砂岩气地质资源量与技术可采资源量 。该方法首先通过详细解剖陆上主要盆地已知重点致密砂岩气田 ,统计相关地质数据 ,获取含气面积 、探明储量等重要信息 ;然后确立储量丰度 、含气面积系数等关键参数 ,并建立主要致密砂岩气区技术可采系数取值标准 ;最后结合各盆地致密砂岩气形成的地质条件进行致密砂岩气资源评价 。4.2 致密砂岩气资源评价结果利用类比法对致密砂岩气评价结果表明 ,中国陆上主要盆地致密砂岩气资源丰富 ,有利勘探面积为32×104km2,致密砂岩气总资源量为 (17.0~23.8)×1012 m3,可采资源量为 (8~11)×1012 m3,发展潜力大 。其中 ,鄂尔多斯盆地上古生界 、四川盆地须家河组和塔里木盆地库车坳陷致密砂岩气地质资源量位列前三 ,分别为 (5.88~8.15)×1012 m3、(4.3~5.7)×1012 m3和(2.69~3.42)×1012 m3,三者总和占全国致密砂岩气总量的75%(表2)。本文评价直接建立在探明储量基础之上 ,通过组合地质信息叠合法进行综合的致密气地质评价 ,并准确获取资源评价参数 ,因此地质资源量与技术可采资源量评价结果可靠性较高 。表 2中国陆上主点盆地致密砂岩气资源预测汇总盆地盆地面积/(×104km2)勘探层系勘探面积/(×104km2)资源量/(×1012 m3)可采资源 /(×1012 m3) 勘探进展鄂尔多斯 25 C-P10  5.88~8.15  2.94~4.08已形成万亿方大气区四川 20 T3x  5  4.3~5.7  2.03~2.93已形成万亿方大气区松辽 26 K1 5  1.32~2.53  0.53~1.01长深登平 2井获高产塔里木 56 J+K+S6  2.69~3.42  1.48~1.88克深 、依南获工业气流吐哈 5.5 J 10.56~0.94  0.31~0.52巴喀获突破渤海湾 22.2 Es1-3 3  1.48~1.89  0.59~0.76滨深 4井获高产准噶尔 13.4 J、P2  0.74~1.2  0.30~0.48中拐地区见良好苗头合计 188.132  17.0~23.8  8.1~11.34.3 中国致密砂岩气资源发展前景目前中国已经拥有较为成熟的致密砂岩气勘探开发方法和技术 ,并在鄂尔多斯 、四川和塔里木等盆地取得了一系列重要成果[29],形成了鄂尔多斯盆地上古生界 、川中须家河组和塔里木盆地库车深层三大致密砂岩气现实区和松辽盆地 、渤海湾盆地 、吐哈盆地和准噶尔盆地等四大致密砂岩气潜力区 。根据中国致密砂岩气的资源基础和目前的勘探开发现状 ,预计在今后相当长一个时期内 ,中国每年将新增致密砂岩气探明地质储量在 (2 500~3 500)×108 m3之间 ;预计2015年陆上主要盆地将生产致密砂岩气500×108 m3左右 ,到2020年全国致密砂岩气年产量有可能达到600×108 m3以上 ,产量将主要集中在鄂尔多斯盆地 、四川盆地和塔里木盆地 。316 No.4       李建忠等:中国致密砂岩气主要类型、地质特征与资源潜力总体而言 ,中国致密砂岩气资源较丰富 ,勘探开发技术较为成熟 ,是非常规天然气最现实的勘探领域 。随着致密砂岩气勘探理论和开发技术的进步 ,致密砂岩气将成为中国天然气工业发展的重要组成部分 。5 结论(1)中国致密砂岩气藏主要有低缓斜坡型、背斜构造型和深部凹陷型3种类型,均能形成大面积含气。致密砂岩气藏基本地质特征表现为以煤系源岩为主,生烃强度高,具有持续充注的气源条件;致密砂岩与烃源岩紧密相邻,大面积接触,以近距离垂向运移成藏为主;源储有效配置,大面积“立体”含气,局部富集。(2)中国致密砂岩气资源丰富,有利勘探面积约为32×104km2,利用资源丰度类比法计算可采资源量为(8~11)×1012 m3。鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地须家河组和塔里木盆地库车深层是目前致密砂岩气最现实的增储上产领域,松辽盆地深层、渤海湾盆地深层、吐哈盆地和准噶尔盆地是未来勘探潜力区。(3)目前,中国致密砂岩气的勘探开发技术已较成熟,具备加快发展的条件,致密砂岩气在中国未来天然气发展中必将发挥重要作用。致谢 :参与本文研究工作的还有张国生 、闫伟鹏 、吴晓智 、李欣 、马洪 、黄福喜 、吕维宁 、陈晓明 、胡俊文等同志 ,在此表示衷心的感谢 !参考文献 (References):[1]British Petroleum Company.BP Statistical Review of World Ener-gy 2012[R].London:British Petroleum Company,2012.[2]National Energy Board.Geological Evaluation Method of TightSandstone Gas[S].Beijing:Petroleum Industry Press,2011.[国家能源局.致密砂岩气地质评价方法[S].北京:石油工业出版社 ,2011.][3]Ministry of Land and Resources.2010National Oil and GasMineral Reserves Buletion[R].Beijing:Ministry of Land andResources,2011:1-35.[国土资源部.2010年全国油气矿产储量通报 [R].北京 :国土资源部 ,2011:1-35.][4]Guan Deshi,Niu Jiayu.Unconventional Petroleum Geology ofChina[M].Beijing:Petroleum Industry Press,1995:12-40.[关德师 ,牛嘉玉.中国非常规油气地质[M].北京:石油工业出版社 ,1995:12-40.][5]Law B E.Basin centered gas system[J].AAPG Buletin,2002,86(11):1891-1919.[6]Jiang Zhenxue,Lin Shiguo,Pang Xiongqi,et al.The compari-son of two types of tight sand gas reservoir[J].Petroleum Ge-ology &Experiment,2006,28(3):210-215.[姜振学 ,林世国 ,庞雄奇 ,等 .两种类型致密砂岩气藏对比 [J].石油实验地质 .2006,28(3):210-215.][7]Dong Xiaoxia,Mei Lianfu,Quan Yongwang.Types of tightsand gas accumulation and its exploration prospect[J].Natu-ral Gas Geoscience,2007,18(3):351-355.[董晓霞 ,梅廉夫 ,全永旺 .致密砂岩气藏的类型和勘探前景 [J].天然气地球科学 ,2007,18(3):351-355.][8]Davis J S.Modeling Gas Migration,Distribution,and Satura-tion in a Structuraly and Petrologicaly Evolving Tight GasReservoir[R].Bangkok,Thailand:International PetroleumTechnology Conference,2011.[9]Guo Qiulin,Chen Ningsheng,Hu Junwen,et al.Geo-model oftight sandstone gas accumulation and quantitative simulation[J].Natural Gas Geosciences,2012,23(2):199-207.[郭 秋麟 ,陈宁生 ,胡俊文 ,等 .致密砂岩气聚集模型与定量模拟探讨[J].天然气地球科学,2012,23(2):199-207.][10]Dai Jinxing,Ni Yunyan,Wu Xiaoqi.Tight gas in China and itssignificance in exploration and exploitation[J].Petroleum Ex-ploration and Development,2012,39(3):257-265.[戴金星 ,倪云燕 ,吴小奇 .中国致密砂岩气及在勘探开发上的重要意义[J].石油勘探与开发,2012,39(3):257-265.][11]Tong Xiaoguang,Guo Bincheng,Li Jianzhong,et al.Compari-son study on accumulation &distribution of tight sandstonegas between China and the United States and its significance[J].Engineering Sciences,2012,14(6):9-15.[童晓光 ,郭彬程 ,李建忠 ,等 .中美致密砂岩气成藏分布异同点比较研究与意义 [J].中国工程科学 ,2012,14(6):9-15.][12]Hu Wenhai,Chen Dongqing.Oil and Gas Fields Distributionand Exploration Experience of America[M].Beijing:Petrole-um I
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:中国致密砂岩气主要类型_地质特征与资源潜力_李建忠_图文
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-49531.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开