深盆氣藏地質(zhì)特征及形成機(jī)理

肖鴻雁(中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究院,山東 東營 257000)

1.概述

深盆氣藏是一類非常接近常規(guī)氣藏經(jīng)濟(jì)價值的非常規(guī)氣藏，在目前的能源供需關(guān)系的條件下具有很高的勘探開發(fā)價值。對深盆氣藏的研究的重要意義主要在于它打破了常規(guī)天然氣的成藏機(jī)理和分布規(guī)律，即可在通常被認(rèn)為遠(yuǎn)景較差的盆地較深部位，在低孔隙度、低滲透率儲層中找到大規(guī)模的天然氣聚集，獲得天然氣勘探上的突破。因此深入開展深盆氣成藏機(jī)制的研究是很有必要的。

2.國內(nèi)研究概況

國內(nèi)深盆氣藏在20世紀(jì)80年代初，在鄂爾多斯盆地勘探的起步階段首次涉及了深盆氣的成藏規(guī)律。并且在理論和實踐上都有了新的突破主要成果有：完善和發(fā)展了深盆氣的成藏理論，闡明了陸相深盆氣與海相深盆氣藏的特征差異與成因機(jī)理；發(fā)現(xiàn)了鄂爾多斯盆地古生界含氣面積超過10×104km2的深盆氣藏；依據(jù)對中國深盆氣地質(zhì)條件和勘探遠(yuǎn)景的研究確定了我國未來深盆氣勘探開發(fā)戰(zhàn)略重點。

3.深盆氣的地質(zhì)特征

3.1 深盆氣的氣水倒置及形成原理

深盆氣與常規(guī)氣藏最突出的區(qū)別是前者表現(xiàn)出氣水倒置的特征。所謂氣水倒置是相對于常規(guī)氣藏內(nèi)的“氣在上，水在下”的情況而言的。在深盆氣藏內(nèi)，最低處富集天然氣，水在氣上或在上傾方向存在，與常規(guī)氣藏形成鮮明的對比。

造成深盆氣藏氣水倒置的根本原因是儲層致密。深盆氣是的源巖生排出天然氣進(jìn)入到致密的儲層后，儲層顆粒間的孔喉半徑較小，氣泡的浮力不足以克服毛管的阻力不能以氣泡的形式向上傾方向運移只能富集在埋深較大、緊鄰排氣源巖的儲層內(nèi)。隨著儲層內(nèi)積聚的天然氣量增加、儲層內(nèi)壓力也不斷增大。在氣體的熱膨脹和氣體體積膨脹及浮力等的綜合作用下，天然氣克服由于儲層孔喉半徑小而產(chǎn)生的毛細(xì)管力及水靜壓力向上運移并大規(guī)模排驅(qū)孔隙水造成了氣在下水在上的倒置現(xiàn)象。

3.2 深盆氣的組分特征

深盆氣的天然氣組分特征完全與常規(guī)氣藏中的天然氣相同。其主要成分為CH4、重?zé)N氣、CO2、N2等。從目前發(fā)現(xiàn)的深盆氣的烴源巖看，它們主要含Ⅲ類母質(zhì)或煤，因此天然氣的13C同位素一般較高。從理論上分析，Ⅰ類母質(zhì)形成的裂解氣也可構(gòu)成深盆氣的重要來源，它們的干燥系數(shù)可以較低。從加拿大阿爾伯達(dá)盆地典型的深盆氣組分分析結(jié)果可以看出：CH4等烴類氣體的含量平均在96%以上；C5+以上的液態(tài)組分少，除個別層位外，最大不到1.39%；CO2的含量也較低，平均1.5%；N2的含量更低，平均0.65%左右。由于CH4含量高，使得深盆氣的相對密度較低。

3.3 深盆氣藏儲層特征

3.3.1 儲層的孔滲性差

在目前已發(fā)現(xiàn)的所有深盆氣藏中，儲層致密，孔滲性差是一個普遍的地質(zhì)特征。中國目前發(fā)現(xiàn)的最大的深盆氣藏是鄂爾多斯盆地古生界氣藏，其儲層平均孔隙度介于5.6%到10%之間，平均為7.5%。

3.3.2 深盆氣儲氣層埋深范圍

就某盆地的成藏條件來說，深盆氣藏主要形成發(fā)育于盆地埋深較大的底層領(lǐng)域。但埋深大不是深盆氣藏的基本特征。依據(jù)對已發(fā)現(xiàn)的七個國外深盆氣藏的埋深統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)它們的頂界埋深在500-3000m，平均1300m；但其底界可以埋深很大。而常規(guī)氣藏的埋深統(tǒng)計為400-6600m，平均為3500m。深盆氣的頂界埋藏深度一般較淺，可能與這類氣藏形成時上覆地層的剝蝕抬升作用有關(guān)。抬升剝蝕可以降低目的層的流壓，從而有利于天然氣游離釋放而大規(guī)模排驅(qū)孔隙水并形成深盆氣藏。

3.3.3 儲層含氣范圍的控制因素

深盆氣的氣水邊界或位置的重要特征是它不受等高線控制，它主要受儲層的孔喉半徑、埋藏、傾角大小等因素控制。在平面上，深盆氣藏的含氣范圍形態(tài)不規(guī)則。

4.深盆氣的形成機(jī)理

深盆氣藏的壓力場特征與常規(guī)氣藏的壓力場特征有著本質(zhì)的不同，一般情況下，前者較靜水柱壓力小，呈負(fù)壓異常；后者較靜水柱壓力大，呈高壓異常。異常壓力趨勢線與靜水柱壓力分布線之交點在理論上與氣藏內(nèi)氣水接觸面吻合一致。深盆氣藏內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓場的根本原因是儲層含氣后阻隔了上部地層孔隙水壓系統(tǒng)與下部地層中孔隙水壓系統(tǒng)之間的聯(lián)系，在這種情況下，深盆氣藏內(nèi)部某點的壓力等于上方氣水界面處的靜水壓力與該點至氣水界面處氣柱壓力之和，由于氣柱壓力遠(yuǎn)較水柱壓力小，因而氣藏內(nèi)部任一點的壓力較該點對應(yīng)的水柱壓力小。常規(guī)氣藏出現(xiàn)高壓異常的根本原因是儲氣層含氣后，上部地層孔隙水壓系統(tǒng)將通過氣水界面向上傳遞，常規(guī)氣藏內(nèi)每一點的壓力等于下部氣水界面處靜水柱壓力與界面至測壓點處氣柱壓力之差，由于氣柱壓力遠(yuǎn)較水柱壓力小，因此氣藏內(nèi)任一點的實測壓力較對應(yīng)點的靜水柱壓力大。在埋深相同的情況下，同一埋深點處的常規(guī)氣藏的氣層壓力遠(yuǎn)較深盆氣藏的壓力大。

[1]陳潔.深盆氣藏研究進(jìn)展.油氣地質(zhì)與采收率.2012.9(02):115-118.