鄂尔多斯盆地准连续型低渗透-致密砂岩大油田成藏模式

文中将致密油藏定义为储层致密、只有经过大型压裂改造等特殊措施才可以获得经济产量的烃源岩外油藏,其绝对渗透率约小于2×10-3μm2,孔隙度约小于12%。以往普遍认为,致密油藏属于连续型油气聚集,为非常规油气之一类。研究表明,鄂尔多斯盆地伊陕斜坡三叠系延长组中、下组合主要为致密和近致密砂岩油藏,其成藏模式既非以往认为的典型的常规岩性油藏,又非典型的连续型非常规油藏,而是介于常规与非常规油藏或连续与不连续型油气聚集之间的一种过渡类型,文中称之为准连续型油藏或油气聚集。它主要具有以下成藏特征:①油藏大面积准连续分布,无明确边界;②大面积生烃,高强度充注;③储层物性差,非均质性强;④圈闭介于常规圈闭与无圈闭之间,为非常规圈闭;⑤油、水分异差,无明显边、底水;⑥油藏压力系统复杂,且多具负压异常;⑦油气运移聚集主要为非浮力驱动,近距离运移成藏;⑧油藏形成和分布主要受烃源和储层控制,构造影响小;⑨保存条件好,油藏变化小;⑩资源丰富,勘探开发潜力大。准连续型致密砂岩油藏成藏模式的提出,预示着这类油藏具有较大的勘探潜力,但传统的地质研究和勘探思路需要作出相应的调整。

准连续型致密砂岩气藏地质条件和成藏特征——以鄂尔多斯盆地中部上古生界山西组为例

通过大量钻井、测井、录井以及试气资料,结合岩心观察和薄片鉴定,对鄂尔多斯盆地上古生界山西组准连续型致密砂岩储层的岩石学特征、成岩作用、物性特征和孔候特征进行综合分析,并对山西组的成藏特征从烃源岩特征、储层特征、储盖组合特征以及成藏模式4个方面进行研究.结果表明:鄂尔多斯盆地上古生界山西组属于准连续型致密砂岩气藏,烃源岩在早白垩世末大量生气,具有近源成藏、砂体大面积准连续分布、储层致密、成岩作用类型多、孔喉结构复杂、物性普遍较差、烃源岩类型好等特征.山西组下部主要广覆式发育优质烃源岩,上部主要为致密储层,天然气通过微裂缝进入致密储层中进而成藏,在地层中呈准连续分布.综合分析鄂尔多斯盆地上古生界山西组准连续型致密砂岩气资源潜力大,具有广阔的勘探前景.

临兴地区致密气“多层系准连续”成藏模式与大气田勘探实践

2013年底,在位于鄂尔多斯盆地东部晋西挠褶带的临兴地区石炭—二叠系探获了一口高产气井,此后又陆续发现了一批高产气井。为了给该区上古生界天然气资源评价提供支撑,基于地质背景调查、构造演化解剖、钻井地质分析以及大量的岩心取样及实验分析等手段,对该区致密砂岩气的成藏条件、富集规律、成藏模式等开展了研究和勘探开发实践,并于2020年底探明了临兴千亿立方米大气田。研究结果表明:①该区上古生界烃源岩主要为海陆过渡环境沉积的含煤层系,具有有机质丰度高、厚度及分布面积较大的特点;②储集体以多期摆动、往返迁移的水上或水下分流河道沉积为主,砂体纵向叠置、平面复合连片,次生溶孔发育,泥质岩盖层纵横向广泛分布;③上古生界储层在中侏罗世时期发生普遍的致密化,上石炭统本溪组及下二叠统太原组大量的煤系烃源岩在晚侏罗世开始规模排烃,在源内储层聚集富集以后,在逐次扩散到近源的中二叠统下石盒子组致密砂岩中,其顶部受石盒子组中部区域性大盖层遮挡,进而形成源内及近源成藏体系;④紫金山于早白垩世侵入上古生界地层中,形成大量贯通的断裂体系,石盒子组中部区域性盖层遭受明显破坏,源内与近源天然气沿断裂向中二叠统上石盒子组、上二叠统石千峰组运移,形成远源成藏体系;⑤生储盖组合有效搭配,共同为临兴大气田的形成奠定了基础。结论认为,临兴气田具有充足的气源条件,优质砂岩与泥岩互层的“三明治”岩性组合,良好的断层、裂缝输导体系,三者共同作用形成了“多层系准连续”的致密气成藏模式;该成果为中海油实现陆上油气储量与产量突破提供了现实的途径。

吐哈盆地致密砂岩气成藏特征及模式

吐哈盆地下侏罗统发育大范围煤系烃源岩及与其直接接触的辫状河三角洲砂岩,为致密砂岩气藏的形成创造了条件。明确致密砂岩气藏的成藏模式,对提高致密砂岩气藏的勘探成功率极为重要。通过烃源岩与天然气地球化学特征、不同岩性烃源岩的产气率实验模拟、各个地史时期盆地生气量模拟,并结合储集层岩石学、成岩演化及流体包裹体等相关地质要素的综合研究,表明吐哈盆地下侏罗统煤岩各项地球化学指标都远优于泥岩,是致密砂岩气藏的主要气源,于晚侏罗世-早白垩世开始生气,并在镜质体反射率大于1.1%时进入生气高峰;受快速深埋、成岩压实等因素作用,储集层致密化时间为晚侏罗世;这种"先期致密""、后期生气"的源储配置关系有利于吐哈盆地大范围发育以垂向近生气中心聚集的致密砂岩气藏。受喜马拉雅运动影响,吐哈盆地发育"过渡型"与"典型"型2种致密砂岩气藏类型。

川西坳陷中段须家河组致密砂岩气藏成藏模式探讨

通过分析流体包裹体均一温度和砂岩碳酸盐胶结物氧同位素数据,并结合沉积-埋藏史,研究须家河组流体活动特征,进行储层致密化分析.在此基础上,结合烃源岩演化、储层致密化、流体活动等研究,探讨川西坳陷须家河组致密砂岩气藏成藏模式.认为:须家河组具有形成"连续型"气藏的地质条件,砂岩持续致密化,自烃源岩沉积后持续生烃,流体包裹体的显微观测也表明油气充注在持续进行.据此认为,须家河组气藏成藏模式是"前期边致密边成藏,后期裂缝发育成藏".

库车拗陷东部侏罗系“连续型”致密砂岩气成藏条件分析

有利的成藏条件是"连续型"致密砂岩气大规模聚集成藏的重要基础,明确成藏条件对于致密砂岩气藏理论研究和勘探实践具有重要意义.文中讨论库车拗陷侏罗系阿合组"连续型"致密砂岩气藏形成所需要的烃源岩、致密砂岩储层、盖层条件及构造条件.结果表明:下伏三叠系烃源岩为致密砂岩气藏的形成提供充足的气源,广泛分布的致密砂岩储层控制致密砂岩气藏在时间和空间的分布范围,致密储层上覆煤系地层与下伏泥岩为致密砂岩气成藏提供保护作用;后期的强烈构造活动,一方面促进地层快速沉降,有利于烃源岩快速演化,另一方面对致密砂岩气藏具有调整改造的作用,构造裂缝改善储层的物性,同时形成天然气散失的通道.因此,有利的源岩、储层、源储配置关系、盖层及构造活动是库车拗陷东部侏罗系"连续型"致密砂岩气藏形成的有利条件.

济阳坳陷石炭-二叠系致密砂岩气形成条件与成藏模式

以石炭-二叠系探井揭露的地质资料为主要依据,结合岩石学、地球化学和储层物性测试等方法,研究了济阳坳陷石炭-二叠系致密砂岩气藏的沉积地质背景及生、储、盖地质条件,探讨了其成藏模式。研究表明:研究区石炭-二叠系海相-过渡相-陆相的沉积演化背景为致密气藏的形成提供了良好的生、储、盖组合条件;含煤地层腐殖型烃源岩有机质丰度高、成熟度高,生烃强度大,喜山期二次生烃作用显著;砂岩储层虽经历深埋和强烈压实、胶结作用,多具有低孔-低渗特征,但由于多次抬升和浅层地下水动力活跃等因素导致以溶蚀孔隙为代表的次生孔隙较为发育,具备了储集能力;发育良好的区域性厚层泥岩为致密砂岩气的保存提供了优质的盖层条件;济阳坳陷致密砂岩气藏主要形成于古生古储的多期间断式岩性构造组合圈闭。济阳坳陷石炭-二叠系具有良好的致密砂岩气藏勘探开发潜力。

苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气成藏条件及过程分析

致密砂岩气成藏过程复杂,而有利的成藏要素是连续型致密砂岩气大规模运聚成藏的基本条件,因此明确成藏条件及成藏过程对致密砂岩气理论研究及勘探实践都具有重要意义。利用烃源岩地球化学数据、地层测试数据、综合测井数据等资料并结合前人研究,对苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气藏形成的主要因素(烃源岩、储集层、盖层、构造运动)进行了分析,总结了研究区连续型致密砂岩气的有利成藏条件并剖析了其成藏过程。研究表明:烃源岩广覆式生烃,源储紧邻,大面积分布的致密储层,有效的区域盖层及相对稳定的构造环境是苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气成藏的可靠保证;研究区致密气砂岩成藏孔隙度下限约为2%;苏里格地区上古生界连续型致密砂岩气藏形成过程可以分为4个演化阶段:早侏罗世前的连续型致密砂岩气藏孕育阶段,即致密储层形成阶段;中侏罗世天然气开始大规模持续充注,为连续型致密砂岩气藏发展阶段;早白垩世气藏规模达到最大,为连续型致密砂岩气藏成型阶段;晚白垩世到现今为气藏萎缩阶段。

致密砂岩含气区成藏条件与模式研究

在大量资料调研的基础上,总结出致密砂岩气藏(田)具有低孔隙度、低渗透率、高含水饱和度、复杂气水关系、地层压力异常、砂体多呈透镜状等一般特征;对鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩含气区、川西坳陷超致密砂岩含气区及准噶尔盆地南缘高丰度致密砂岩含气区的成藏条件、成藏机理及成藏模式进行了系统对比分析。认为我国不同致密砂岩含气区的地质条件、成藏机理均有较大不同:鄂尔多斯盆地致密砂岩含气区构造平缓,储层的致密化程度中等,气藏具有明显的气水倒置关系;川西坳陷致密砂岩含气区的突出特点是储层超致密化,由于受喜马拉雅运动及超压的影响,形成大量的断裂和裂缝,气体沿裂缝运移至圈闭聚集成藏;准噶尔盆地南缘高丰度致密砂岩含气区超压产生的裂缝是气体运移的主要通道,气藏的分布主要受背斜构造带及优质盖层分布的控制。

临兴地区致密砂岩气藏形成机理与成藏模式

本文以鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密砂岩气成藏机理与成藏模式为研究目标,通过测井资料解释、流体包裹体测定和古流体压力恢复等方法,总结了气藏类型与分布特征,分析了其成藏期次、运移动力和输导体系,阐明了形成机理与成藏模式。研究表明,临兴地区上古生界主要含气层位为太原组、山西组和下石盒子组,气藏分布受生储盖组合、构造部位和储层物性控制。临兴地区上古生界主要有2期成藏,中侏罗世为第1期,天然气以CO2为主、含少量气态烃,储层中流体剩余压力较低,裂缝多未切穿石英颗粒,天然气运移速率较低,汇聚成藏规模小;早白垩世为第2期成藏,天然气以甲烷为主、含少量重烃和液态烃,储层中剩余压力较高,裂缝普遍发育并切穿石英颗粒,与断层结合形成了三维网状输导空间网络,流体运移速率大,运移距离长,汇聚面积大,形成了一系列大型气藏,是临兴地区上古生界最主要的成藏期。靠近紫金山岩体的地层,在晚侏罗世到早白垩世期间遭受高压流体的侵入,形成一个以岩体为中心向外逐渐减弱的成藏作用带。临兴地区致密砂岩天然气成藏模式可总结为:“两期成藏、晚期为主;早期非烃,晚期甲烷;超压为主、浮力次之;孔缝为主、断裂为辅;岩性占优、构造偏少”。

东海西湖凹陷深层低渗—致密砂岩气成藏的地质条件与模式

东海西湖凹陷深层具有广泛发育低渗—致密砂岩气的地质条件。广覆式深埋含煤系烃源岩持续富生烃,为深层低渗—致密气成藏提供了物质基础;宽缓海陆过渡相浅水厚层洁净砂岩为主的储集体广泛发育,且深层、超深层砂岩储层依然保持着有效的储集性能,与烃源岩和盖层呈"三明治"交互式叠置,为深层低渗—致密气成藏提供了储集空间与有利的运移和保存条件;深层普遍发育的异常高压为深层低渗—致密砂岩气成藏创造了有利条件。"充足烃源、叠合连片厚砂岩、异常压力"是西湖凹陷深层低渗—致密砂岩气大规模成藏的关键地质要素。

四川合川—潼南地区须家河组致密砂岩气成藏模拟

烃源岩生气产生的超压是致密砂岩气藏成藏的主要驱动力,提出烃源层生气增压定量计算模型,建立致密砂岩气藏动力平衡方程,制定致密砂岩气成藏模拟流程,并模拟了四川盆地合川—潼南地区须一段生气量及其引起的烃源岩超压史。模拟结果证实:①烃源层生气强度决定生气增压的大小,储集层物性决定气藏的分布,常规气藏与致密砂岩气藏在平面和纵向上的分布均具有互补的特点,前者主要分布于孔隙度大于7%的局部构造高点;后者主要分布于孔隙度较低的构造相对低部位且靠近生气量大的烃源层;②从最大埋深(距今65 Ma)到现今的抬升过程中,由于地层水压力降低,气水压差增大,致密砂岩气运移更远,聚集量增大,但常规气基本不发生运移,聚集量也未增大;③须二段致密砂岩气量是常规气量的5.9倍,未发现资源主要为致密砂岩气,分布在合川的东北部、潼南北部和潼南的东南部等地区。

鄂尔多斯盆地临兴区块上古生界致密砂岩气藏成藏条件及主控因素

鄂尔多斯盆地东缘临兴区块上古生界致密砂岩气资源潜力巨大,多层系发育优质气层,预测致密砂岩气资源量超千亿方,但构造背景特殊、储层非均质性强,造成气-水分布规律复杂,成藏地质条件及主控因素复杂多变,勘探开发难度较大。立足于系统梳理临兴区块致密砂岩气藏成藏条件,从平面上沉积模式、垂向上的生-储-盖组合及其耦合关系、时空上的气-水分布规律和天然气成藏过程中的差异聚集特征入手,揭示研究区整体非均质性背景下的差异富集规律,指导鄂尔多斯东缘千亿方大气田的勘探及高效开发。明确了烃源岩-储层-输导体系的配置关系:煤系烃源岩有机质丰度高,生烃潜力好,为大气田的形成奠定了基础;断裂的适度发育纵向沟通了煤系烃源岩及海相障壁海岸-潮坪及陆相河流-浅水三角洲沉积体系的砂岩储层,纵向上构成了下部源内、中部近源和上部远源3套成藏组合。深化了储层致密化成因及致密砂岩气成岩-成藏耦合关系,指出致密砂岩气藏具有"先致密后成藏"的特征。剖析了致密砂岩气藏天然气运移聚集机制,认为烃源岩生烃形成的超压是天然气运移的主要动力。建立了充足气源条件下、不同构造区带的多层系准连续选择性成藏模式,提出致密砂岩气具有"烃源控潜、构造控区、微相控储、物性控藏"的特点。天然气在烃源岩大量持续生烃背景下,优先选择断裂适度发育,构造活动强度适中,有利砂体及高渗物性条件背景下聚集成藏。

吐哈盆地台北凹陷水西沟群致密砂岩气成藏条件

吐哈盆地台北凹陷侏罗系水西沟群钻探发现较大规模的致密砂岩气藏,迫切需要在该区开展天然气成藏条件研究,寻找有利勘探区域。为此,从烃源条件、储层特征及分布等方面分析了该区2套主力产层(下侏罗统三工河组和八道湾组)的成藏条件,结果认为:①该区煤系烃源岩品质好、厚度大,生气强度大,富气条件优越;②储层分布稳定,厚度大,物性致密,常规气藏形成条件欠佳,但能形成致密砂岩气藏;③气藏类型为"先成型"致密砂岩气藏,存在2种不同的成藏模式。通过评价生烃强度、储层发育程度、源储配置关系等指标,划分出托克逊、苏巴什—连木沁等8个致密砂岩气有利勘探区域,其中的高渗透带及构造有利部位是"甜点"有利分布区,整体勘探潜力大。

鄂尔多斯盆地南部上古生界致密砂岩气成藏模式研究

调研致密砂岩气研究现状并指出存在的问题的前提下对鄂尔多斯盆地南部上古生界致密砂岩气成藏模式进行研究。详细阐述了构造发育、地层发育等区域地质概况。指出研究区目的层系具有较强的生烃能力,为致密砂岩气的成藏提供了很好的条件。认为研究区储集层属于低孔低渗型储集层,但具有较好的盖层条件、圈闭条件、运移条件和保存条件。判定上古生界致密砂岩气成藏的主要因素为生烃条件和储集条件,指出研究区早晚时期天然气的聚集模式,并最终确定致密砂岩气的成藏模式。

四川盆地简阳地区须四段致密砂岩气富集高产控制因素

近期,四川盆地简阳地区须家河组四段(须四段)致密砂岩气取得重大突破,但勘探开发过程中发现简阳地区须家河组天然气差异富集,高低产井交叉分布,天然气富集控制因素认识不清,严重制约了该区块下一步勘探部署。本研究针对须家河组大面积含气、局部差异富集和气水关系复杂的关键科学问题,通过岩石薄片、压汞、碳同位素、天然气组分、烃源岩热解气等实验分析方法,对研究区烃源条件、储层特征、构造特征进行了综合研究,明确了研究区致密砂岩气成藏控制因素,建立了天然气富集高产模式。研究结果表明:(1)简阳地区须四段天然气为煤型气,主要由本地须三上亚段烃源岩供烃;(2)烃源岩发育情况控制了须四段的气水分布格局,下斜坡烃源岩厚度大、含气饱和度高,上斜坡烃源岩厚度小、含水饱和度高;(3)断-缝-储叠合发育情况控制了致密砂岩富集高产,并建立了“近源供烃、断层疏导、储缝控产”的致密砂岩气成藏模式。该研究成果可以为四川盆地斜坡带致密砂岩气的勘探提供指导。

西湖凹陷古近系致密砂岩气“三元耦合控藏”特征

针对西湖凹陷古近系致密砂岩气成藏机制与成藏模式尚不明确等问题,综合分析了烃源岩的特征与生排烃期次,研究异常高压的成因与分布特点,以及大型储集体的展布与物性特征,建立了致密砂岩气的成藏模式。研究结果表明:烃源岩、异常高压和致密储层“三元耦合控藏”是西湖凹陷致密砂岩气藏成藏关键因素,其中古近系煤系烃源岩条件优越,生气高峰期与储层致密形成时间一致,生烃增压同时提供了富厚的物质基础;异常高压改善储层物性,同时利于致密砂岩气的长距离运移和聚集;大规模的砂岩储集体发育,致密砂岩气在异常高压作用下汇聚成藏。西湖凹陷致密砂岩气藏呈现出“自源侧向-垂向”的成藏模式,共发育“原生型”和“改造型”2类致密砂岩气藏,具有良好的勘探前景。

鄂尔多斯盆地杭锦旗东部地区上古生界天然气成藏模式

为了弄清鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界天然气成藏模式,用以指导该区的油气勘探,从烃源岩分布、天然气运移及圈闭分布特征等角度展开深度剖析,总结了该区的油气成藏模式。结果表明:该区烃源岩呈南厚北薄的展布特征,泊尔江海子断裂以南地区烃源岩成熟度高于断裂以北地区;区内构造圈闭主要分布在泊尔江海子断裂北部地区(什股壕地区);泊尔江海子断裂以南地区天然气密度大于北部地区,整体呈现由南向北逐渐降低的趋势,而天然气干燥系数则整体由南向北逐渐增大,反映了缺少烃源岩的什股壕地区天然气主要由泊尔江海子断裂以南地区运移而来;泊尔江海子断裂以南地区发育优质的烃源岩,天然气高密度、低干燥系数的分布特征表明了该区域天然气为原地聚集;阿镇地区断裂及伴生构造圈闭成为该区油气运移的通道和聚集场所,十里加汗地区普遍不发育断裂,在砂岩储层物性的控制作用下,形成了近源天然气藏;杭锦旗东部地区上古生界天然气成藏模式划分为3类,即横向远距离运移异地成藏模式、垂向近距离运移原地成藏模式和准连续致密砂岩气成藏模式。该研究成果为杭锦旗地区下一步勘探指明了方向。

两种类型致密砂岩气藏对比

致密砂岩气是非常规天然气的一种,是常规天然气资源最重要的后备资源之一。在总结前人研究的基础上,结合构造演化历史背景,动态的研究致密砂岩气藏烃源岩生排烃高峰期与储层致密演化史二者之间的关系,将致密砂岩气藏划分为两种类型:储层先期致密深盆气藏型(“先成型”深盆气藏)与储层后期致密气藏型(“后成型”致密气藏)。对2类致密气藏成藏特征、成藏条件及成藏机理进行了详细的对比分析,总结出两种气藏的成藏模式和分布规律。“先成型”深盆气藏的成藏模式主要为凹陷中心对称分布、前陆侧缘斜坡分布及构造斜坡分布3种;“后成型”致密气藏为“早常规聚集-晚期改造”的成藏模式并划分为3个阶段,不同的阶段具有不同的成藏特点和成藏特征。准确判识两种类型致密砂岩气藏对于指导天然气勘探和合理制定开发方案均具有重要意义。

吐哈盆地北部山前带下侏罗统天然气气源与成藏模式

为了明确山前带柯柯亚下侏罗统气藏,对于这套位于中上侏罗统油气藏之下的天然气性质、来源及成藏模式,运用地球化学分析和天然气气藏解剖方法进行研究。研究结果表明:本区天然气甲烷碳同位素分布在-44.0‰～-38.7‰,乙烷碳同位分布在-29.0‰～-27.5‰,属于偏腐泥型的腐殖气,伴生原油的物理性质和生物标志物呈现出典型的成熟煤系油特征,并与中上侏罗统油气来源不同,即地质条件和地球化学数据都证明天然气母质处于成熟演化阶段,垂向运移距离短,来自八道湾组煤系泥岩;天然气大量充注前大面积致密储层的形成、下侏罗统异常超压的发育以及源储的紧密叠置,都是形成致密砂岩气藏的地质条件。