中国致密砂岩煤成气藏地质特征及成藏过程——以鄂尔多斯盆地上古生界与四川盆地须家河组气藏为例

中国煤系天然气分布受多种因素控制,以鄂尔多斯盆地上古生界与四川盆地须家河组气藏为例,从构造、烃源岩演化、储集层特征、成藏历史等多方面探讨中国煤系天然气的聚集和成藏过程。对比结果表明:鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏与四川盆地上三叠统须家河组天然气藏的成藏地质条件有许多相似之处,两地气藏特征产生差异的主要原因是盆地构造特征和成藏过程不同。鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏过程是气体推动着水体整体向构造高位运移,多种成藏条件共同影响下形成的气水倒置是气藏负压的主要原因。四川盆地须家河组气藏成藏以构造圈闭控制成藏为主,局部发育岩性气藏,气藏异常高压是快速沉积引起的欠压实作用、烃源岩的生烃作用及后期构造挤压共同作用的结果。

川东石炭系大型岩性地层气藏形成条件与勘探方向

四川盆地东部石炭系经过30多年以构造圈闭为目的的天然气勘探与开发,已经成为了四川盆地重要的产气层系。近来以岩性地层气藏为目标进行了新一轮的地层、沉积微相、储层、烃源岩、构造、成藏与圈闭等方面的研究,结果表明川东石炭系发育构造与岩性地层两类目标。石炭系内幕因粒屑滩微相控制与埋藏白云化不均一影响,储层具有不连续性,存在岩性圈闭;石炭系大范围尖灭与大面积残留,在尖灭带与残留区发育大型地层圈闭。川东石炭系具备岩性地层气藏形成条件,目前发现4个有利区带和12个有利目标,展示其具有较大的勘探潜力。

四川盆地上三叠统砂岩储层特征研究

根据134口井的岩石学、物性等资料,较系统地描述了四川盆地上三叠统须家河组砂岩储层特征及其主要影响因素:该组发育须二段、须四段和须六段3套厚层砂岩,岩石类型主要以长石岩屑砂岩、岩屑长石石英砂岩、长石石英砂岩为主,以岩屑长石砂岩、岩屑砂岩和石英砂岩为辅,其岩石组份随物源的变化而变化,从须二段到须六段岩石中岩屑含量逐渐增多,其中长石岩屑砂岩为富气岩石类型;砂岩剩余原生粒间孔、粒间及粒内溶孔为主要储集空间,杂基孔和微裂缝为次要储集空间,剩余原生孔隙的发育程度决定了储层的基本储集性质,次生孔隙的发育决定了优质储层的发育;储层致密主要是由早期压实和晚期胶结作用造成,而溶蚀作用和绿泥石衬边则起到增大和保护孔隙的作用,为有利的成岩作用。

川中-川南地区须家河组天然气同位素组成特征

川中-川南地区须家河组天然气烃类组成以甲烷为主,主要分布在80%～96%之间;天然气干燥系数(C1/C1-5)以小于0.95为主,为典型的湿气。天然气同位素组成包括C1—C4碳、氢同位素等。总体特征是碳、氢同位素值主要受成熟度的影响,均表现出较轻的特点,δ13C1值介于-43‰～-37‰之间,δ13C2值介于-30‰～-24‰之间;δDCH4值介于-190‰～-150‰之间,δDC2H6值介于-150‰～-110‰之间,δD2与δD1的差值大于15‰,明显轻于海相层系的天然气,具有煤型气特征,表明须家河组天然气主要来源于上三叠统煤系烃源岩。天然气甲烷碳同位素值与干燥系数之间有很好的正相关关系,同时,甲、乙烷氢同位素值也呈正相关关系。

四川盆地中二叠统茅口组层序地层特征及其对源储的控制作用

近期在四川盆地西北及中部地区部署的双探1井、南充1井在中二叠统茅口组白云岩及岩溶储层中获得高产工业气流,展示了该区茅口组良好的天然气勘探前景。为研究其层序地层发育特征,采用曲线频谱趋势属性分析技术并辅以钻井及野外露头资料验证,对茅口组进行了层序地层划分,进而建立起全盆地统一的层序地层格架,分析了层序格架内的地层剥蚀特征,在此基础之上,分析了层序对源储的控制作用:①可将茅口组划分为2个三级层序SQ1和SQ2,其中SQ1由茅一段茅三段构成,SQ2由茅四段构成;②层序地层的对比表明,在盆地范围内茅口组遭受不同程度的剥蚀,存在"三强两弱"剥蚀区,其中川西南、川东局部地区2个弱剥蚀区仅SQ2上部少量遭受剥蚀,而蜀南一川中、川东北、川西北3个强剥蚀区SQ2剥蚀殆尽;③层序格架内烃源岩和储集层的发育部位明显受层序界面控制,能够形成有效储层的颗粒滩主要分布于SQ1的高位体系域,而有效烃源岩则主要分布于SQ1的海侵体系域。结论认为:这一层序划分方法更客观合理,可有效指导该区的油气勘探。

四川盆地大安寨段非常规储层的储集空间类型与评价

四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段是储层较致密和勘探难度较大的层系。以野外剖面及钻井岩心描述、薄片鉴定和场发射扫描电镜分析为基础,结合岩相古地理、测井和孔渗等资料,研究了大安寨段的储层特征,确定其为特低孔、特低渗裂缝-溶蚀孔、洞、缝型非常规储层,位于浅湖介壳滩与半深湖—深湖过渡带的湖坡为有利储层的发育相带,储集空间由不同尺度的各类裂缝,溶蚀孔、洞、缝,粒缘孔(或缝)、粒内孔和晶间孔等次生孔隙,以及泥页岩中的纳米—微米级有机质孔(或缝)和黏土矿物层间孔(或缝)组成。储层发育条件可归结为"层、相、位"三要素:"层"要素为区域分布较稳定的大二亚段,其厚度较大,泥页岩中有机质与脆性矿物含量均较高和基质岩中纳米—微米级有机质孔与黏土矿物层间孔(或缝)均较发育;"相"要素为黑色泥页岩与介壳灰岩不等厚互层组合的湖坡相带,该相带在成岩过程中因差异压实作用往往可形成分布较密集的成岩压裂缝;"位"要素为多类型与多期次破裂作用和溶蚀作用追踪叠加发育的部位,该部位是大安寨段致密储层中相对优质储层的分布位置,即大安寨段页岩气(油)非常规储层勘探与开发的"甜点"位置。

米仓山—大巴山前缘上三叠统须家河组四段砾岩特征及其对物源的指示

米仓山—大巴山前缘上三叠统须家河组四段(须四段)中广泛发育一套砾岩,根据野外剖面和钻井剖面研究,发现砾岩为一套冲积扇砾岩,分选较差,磨圆相对较好,厚度为0～70m并由北东向南西减薄。偏光显微镜鉴定发现须四段砾岩以硅质岩砾石为主,含碳酸盐岩砾石、沉积石英岩砾石、(变)粉砂岩砾石及火山岩砾石,对火山岩砾石研究认为,南秦岭地区奥陶系—志留系火山岩为其母源。在结合硅质岩、(变)粉砂岩等砾石母源探讨后,认为须四段砾岩应来源于南秦岭地区,而砾石沉积时其母源区至少存在南华系—志留系地层。物源方向及母岩的确定可能对研究晚三叠世时期四川盆地演化、沉积环境及川东北地区须家河组有利油气储层展布等问题有重要意义。

川北旺苍唐家河剖面仙女洞组灰泥丘沉积特征及造丘环境分析

目前川北地区早寒武世微生物藻与古杯参与的生物礁(丘)发育特征存在较大争议。通过实测剖面与镜下分析,川北旺苍县鼓城乡唐家河剖面仙女洞组发育三期灰泥丘。对该剖面灰泥丘沉积特征进行精细研究认为:第一期灰泥丘发育在滑塌角砾灰岩之上,造丘生物主要为枝状和房室状附枝藻,主要岩性为砾屑灰岩、藻格架凝块灰岩和含云生物碎屑灰岩,发育丘基、丘核、丘盖和丘翼,后期演化为钙质砂泥岩结束生长。第二期生物丘发育在鲕粒滩间生屑灰岩之上,造丘生物主要为肾状藻,次为附枝藻,主要岩性为生物碎屑灰岩、藻格架凝块灰岩、漂浮砾岩和亮晶鲕粒灰岩,纵向上发育丘基、丘核、丘坪、丘盖和丘翼,最终再度沉积鲕粒灰岩。第三期灰泥丘发育在藻叠层灰岩之上,造丘生物为古杯和微生物藻,岩性主要为古杯灰岩、生物碎屑泥晶灰岩、藻格架凝块灰岩和藻叠层灰岩,发育丘基、丘核和丘盖。进一步分析三期灰泥丘的成丘环境认为第一期灰泥丘属于台缘斜坡环境内的斜坡灰泥丘低能沉积,经历三个演化阶段;第二期属于台地边缘灰泥丘,经历四期演化阶段;第三期为台缘高能鲕粒滩向陆一侧能量相对较低的台缘古杯灰泥丘沉积,经历三个演化阶段。剖面中灰泥丘多与鲕粒滩共存,构成丘滩复合体,为后期研究储集性能和油气富集关系具有重要的油气地质意义。

川西地区深井非常规井身结构设计与实践--以九龙山构造龙004-X1井为例

位于四川盆地西北部的九龙山构造属于多产层超高压气藏,地质条件复杂,深井钻进过程中,三叠系雷口坡组—嘉陵江组地层缩径卡钻、嘉二段盐水侵、飞仙关组—吴家坪组漏喷同存等故障频发,严重影响了深部井段的钻井安全、加长了钻井周期。为此,通过总结九龙山构造深井钻井施工的特点与难点,以及已钻井常规井身结构不足的原因,结合建立的地层三压力剖面上存在的必封点位置,进而提出了一套深井非常规井身结构优化设计方案,即在深部井段提供3层套管层次,以满足分隔深部窄密度窗口井段地层的要求且可灵活调整,同时下部井段的固井环空间隙能够保证注水泥的基本要求。该设计方案在龙004-X1井实践获得成功,平均机械钻速达到了1.89 m/h,钻井周期缩短至418 d,同比邻井事故复杂损失时间降低了2 589 h,满足了该区深井安全快速钻井的需要,为该区开发二叠系超高压气藏积累了宝贵的经验。

川南地区龙马溪组页岩岩石声波透射实验研究

为了获得对龙马溪组页岩储层声波传播特性的规律,选取川南地区下志留统龙马溪组页岩野外露头岩块,钻取不同层理角度的岩心(10个层理角度),采用透射法系统地分析了龙马溪组页岩不同层理角度的岩石纵横波速度,计算页岩岩石动弹性力学参数。研究结果表明川南地区龙马溪组页岩的纵横波速度呈显著的正线性关系,页岩岩石的纵横波速度比均值或纵波速度随层理角度的增加而减小;页岩岩石的动弹性模量、体积模量及剪切模量与岩石的纵横波速度有较好相关性,呈指数关系,而动泊松比与岩石纵波速度有良好线性相关性;声波速度随层理角度的增加或频率减小而减小,与频率呈良好的正对数关系;声波衰减系数随层理角度的增加或频率的增加而增大,与频率呈弱线性关系。

四川盆地威远构造震旦系灯影组气烟囱特征及其地质意义

四川盆地威远构造震旦系灯影组气藏充满度仅为25%,与早寒武世拉张槽相隔的高石梯-磨溪构造灯影组则为充满度近100%的特大型整装气田。两者的区域背景和生储盖组合条件相近,但气田充满度出现很大差异。威远构造2D和3D地震剖面存在较多震旦系—三叠系管状异常特征,有的出露地表或隐伏浅层之下,分析可能为气烟囱特征。其主要特征包括:1受气烟囱效应影响,威远构造地表三叠系嘉陵江组出露附近河流中有大量气苗;2上覆寒武系遇仙寺组气藏、洗象池组气藏及二叠系阳新统气藏的天然气非烃气体中的氮、氩、氦成分与威远气田震旦系灯影组天然气成分相似,具有灯影组气藏天然气上窜特征;3威远构造震旦系—二叠系压力系数均为1.0左右,高石梯-磨溪构造灯影组压力系数也为1.0左右,但其上覆层位均为超压。威远构造气烟囱表明,震旦系灯影组气藏封闭系统基本失效,保存条件较差,天然气垂向运移,直接影响现今气藏的规模。

低孔低渗碎屑岩储层流体性质测井识别技术——以四川盆地安岳气田须家河组气藏为例

四川盆地上三叠统须家河组二段是安岳气田的主要产气层段。由于该储层非均质性强、孔隙结构复杂,属于低孔、低渗—特低渗、高含束缚水饱和度储层,加之受到构造、岩性的影响,气水分异程度差,气层、气水同层,水层的测井响应特征差异不明显,致使储层流体性质识别难度大,试气成功率较低。针对这一现状,利用测井、试气等资料,结合须家河组储层特点,系统地分析了储层气水测井响应特征;采用饱和度重叠法、电阻率—孔隙度交会法、侧向—感应电阻率比值法、纵横波速度比法,从不同角度反映储层物性和气、水、干层之间的差异,综合判别安岳气田须二段的储层性质。通过对2011—2012年的新井跟踪对比分析,最终优选出以饱和度重叠法、电阻率—孔隙度交会法为主的流体性质判别技术,在对该区46层的储层流体性质识别中,测井解释符合率由60%提高到了83%,试气成功率也明显提高。该套技术适用性强,具可操作性,对川中地区其他区块也具有很好的指导作用。

低温热年代学在沉积盆地研究中的应用:以四川盆地北部为例

低温热年代计,如磷灰石与锆石裂变径迹、(U-Th)/He等矿物年代计,具有较低的封闭温度(约60~250℃),是研究沉积盆地埋藏-剥蚀历史的重要工具之一。四川盆地地层向西逐渐变年轻,这一现象指示盆地可能经历了显著的后期剥蚀,但是剥蚀过程及时限不确定。四川盆地北部钻井样品碎屑锆石(U-Th)/He(ZHe)数据显示上三叠统至中侏罗统下部ZHe年龄已经发生了部分乃至完全重置。最小的两个年龄分布峰值(约80~100 Ma)已经完全重置,制约了川北最大埋深时代下限。这一解释与该区残余的最晚沉积记录以及已经发表的AFT数据一致。河坝1井AFT和(U-Th)/He数据联合反演模拟的结果显示川北地区的剥蚀速度可能在约32 Ma左右加快。这一加速剥蚀很可能是区域现象,但也可能反映了局部的新生代构造活动。

川东涪陵地区大安寨段裂缝控制因素及期次分析

川东涪陵地区大安寨段为典型的超低孔、低渗储层,其非均质性较强,裂缝可作为主要的油气赋存空间。根据野外露头、钻井岩心、薄片镜下鉴定、扫描电镜分析、成像测井等资料,以及对百余件样品进行了分析实验,认为大安寨段裂缝按成因可划分为构造缝、成岩缝与溶蚀缝等3种类型,并详细描述了其主要参数,包括倾角、长度、密度和有效性等。针对各类型裂缝从多个方面分析了影响裂缝形成的主要因素,得出基质岩性、构造作用和沉积-成岩作用对裂缝的影响均较为明显。在岩心观察的基础之上利用稳定同位素分析与声发射实验等多种手段对裂缝形成期次做出初步的判断,认为至少存在燕山晚期、喜山早期和喜山晚期3期裂缝。

川东北YB地区须家河组裂缝特征及主控因素

川东北YB地区须家河组储层为低孔、低渗的致密砂岩储层,裂缝的存在极大地改善了储层的储渗空间,提高了单井产能。综合分析研究区的构造特征、演化特征、岩心资料及成像测井资料认为,须家河组储层裂缝以构造缝为主,倾向NW,西北部地区以中低角度缝为主,中东部地区以高角度缝为主。西北部地区裂缝发育主要受控于九龙山背斜带,在背斜翼部转折端和倾没端裂缝较发育;中东部地区裂缝发育主要受控于断层,沿大型断层呈南北向条带分布,断层上盘及构造高陡部位裂缝较为发育。裂缝发育主控因素包括构造幅度、构造部位、岩石类型和岩性组合等,其中,构造幅度、岩石类型为西北部裂缝的主控因素;构造部位、岩性组合为中东部裂缝的主控因素。

川东北YB地区陆相地层超压特征及压力预测

川东北YB地区存在多套压力系统,上三叠统—侏罗系陆相地层普遍发育超压及强超压。根据钻杆测试和测井资料,分析了YB地区现今压力特征和3口典型井泥岩超压段的测井响应特征,结果表明,YB地区陆相地层上三叠统—侏罗系压力系数分布在1.3～2.2之间,该区普遍发育超压至强超压,超压的顶界面约在3 600～4 000 m左右;超压段泥岩测井响应特征显示,声波时差和泥岩密度变化相对较小,泥岩电阻率变化较大,这可能与超压段古埋深与现今埋深差别较大、地层含气饱和度较高有关。采用Eaton公式利用泥岩声波时差换算出的地层压力与实测结果接近。研究认为,利用实测压力校正泥岩声波测井的压力预测模型,有可能取得更好的预测效果。

四川盆地震旦系灯影组岩相古地理与沉积模式

为指导四川盆地安岳古老碳酸盐岩特大型气田有利储集相带的展布预测,从构造和岩相古地理分析入手,结合野外露头剖面、钻井和地震资料,重建了该盆地震旦系灯影组岩相古地理及其沉积模式,取得了4项研究成果:①盆地及其周缘震旦纪处于伸展构造环境,强烈的伸展作用导致德阳—安岳台内裂陷的形成,其最终将四川盆地分隔成"两隆四凹"的古地理格局,"两隆"演化为台地,"四凹"演化成斜坡—盆地环境;②灯二期发育大陆边缘丘滩、裂陷边缘丘滩及台内丘滩等有利储集相带,裂陷边缘丘滩沿德阳—安岳裂陷两侧发育,呈U形分布,宽5~40 km、长约500 km,向西在什邡一带、向北在广元附近与大陆边缘台缘带相接;③灯四期继承了灯二期的岩相古地理特点,但由于德阳—安岳裂陷不断向南张裂,并最终贯穿盆地南北,裂陷边缘台缘带演化成东西2条,东部台缘带分布在广元—盐亭—安岳—泸州一带,南北向展布,长约450 km、宽4~50 km,西部台缘发育在都江堰—成都—威远—宜宾—马边一带,呈向东凸出的弧状分布,长约300 km、宽4~30 km;④建立了灯影组"双台缘"镶边台地沉积模式,指导了有利储集相带的展布预测。

高分辨率地震解释预测礁滩相储集层

川东北元坝地区长兴组礁滩相碳酸盐岩储集层埋深平均为7 000 m,厚度小,非均质性强,储集层与非储集层纵波阻抗叠置,叠后地震纵波阻抗反演不能满足目前该地区勘探开发一体化需要。为充分利用地震信息进行高精度储集层预测及降低预测的不确定性和钻井风险,开展了叠前地质统计学反演研究。该方法综合地震振幅随偏移距的变化(AVO)信息、测井及地质认识,运用岩石物理建模,在地质格架模型约束下,以地震数据为硬约束,进行叠前地质统计学反演,得到岩性反演剖面。反演结果纵向和横向分辨率高,平面预测规律可靠,可有效地实现薄储集层的反演和预测,提高了储集层预测精度,降低了钻井风险。

四川盆地东北地区中—下二叠统层序地层特征研究

在野外地质剖面实测、岩性地层、沉积相和可容空间变化分析的基础上,运用层序地层学的原理,对川东北地区宣汉县渡口镇羊鼓洞中—下二叠统剖面的层序地层进行研究,识别出3种类型6个层序界面,将中—下二叠统划分为2个Ⅱ级、5个Ⅲ级层序地层,其中在梁山组、栖霞组和茅口组分别识别出1、2和2个Ⅲ级层序地层。在II级层序中,低位体系域主要发育滨岸沼泽相沉积,海侵体系域沉积相主要为局限台地或碳酸盐缓坡,高位体系域主要发育开阔台地沉积。同时,在层序划分的基础上建立了川东北地区中—下二叠统的层序地层格架。将可容空间变化曲线与露头层序地层划分之间进行对比,发现二者之间存在着良好的对应关系,这也佐证了层序地层划分的正确性。

川中丘陵区坡耕地侵蚀空间分布的WEPP模型和^(137)Cs法研究

当前核素示踪技术和侵蚀产沙模型联合应用于侵蚀空间分异规律研究甚少且主要集中在流域尺度上。本研究利用WEPP模型和137Cs核素示踪技术估算了川中丘陵区简阳县贾家村附近两块坡耕地的侵蚀速率,进而对两种方法估算的侵蚀速率在坡面上的空间分布规律进行了分析。研究表明用137Cs核素示踪法测算的两块坡耕地的侵蚀速率随坡长增加而呈波动变化特征,用WEPP模型估算的坡耕地和坡耕地的土壤侵蚀速率随坡长增加而增大。坡耕地I顶部极高的137Cs计算的侵蚀速率和极低的WEPP模型计算的侵蚀速率表明人工刨地耕作逐渐把该坡耕地顶部的耕作土迁移至下部并将坡顶变成该坡耕地内最贫瘠的部分。用WEPP模型模拟的侵蚀速率与用137Cs计算的侵蚀速率在量上和空间分布上都有较大的不同,这说明在川中丘陵区用WEPP模型来估算传统耕作方式下坡耕地的侵蚀速率存在一定的局限性。