中国大气田烷烃气碳同位素组成的若干特征

勘探开发大气田是一个国家快速发展天然气工业的重要途径。1991年至2020年,中国新探明大气田68个,促进2020年产气1925×10^(8)m^(3),成为世界第4产气大国。基于中国70个大气田的1696个气样组分和烷烃气碳同位素组成数据,获得中国大气田烷烃气碳同位素组成特征:①δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)、δ^(13)C_(3)和δ^(13)C_(4)的最轻值和平均值,随分子中碳数逐增而变重,而δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)、δ^(13)C_(3)和δ^(13)C_(4)的最重值,随分子中碳数逐增而变轻。②中国大气田δ^(13)C_(1)值的分布区间为−71.2‰~−11.4‰,其中生物气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−71.2‰~−56.4‰;油型气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−54.4‰~−21.6‰;煤成气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−49.3‰~−18.9‰;无机成因气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−35.6‰~−11.4‰;根据这些数据编制了中国大气田的δ^(13)C_(1)值尺图。③中国天然气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−107.1‰~−8.9‰,其中生物气δ^(13)C_(1)值为−107.1‰~−55.1‰;油型气δ^(13)C^(1)值为−54.4‰~−21.6‰;煤成气δ^(13)C_(1)值为−49.3‰~−13.3‰;无机成因气δ13C1值为−36.2‰~−8.9‰;根据上述数据编制了中国天然气的δ^(13)C_(1)值尺图。

《中国大气田及气源》新书介绍

由《石油擞探与开发》主编戴金星院士领衔撰写完成的专著《中国大气田及气源》,近期将由石油工业出版社正式出版,英文版计划于2025年出版。该书是戴金星院士天然气地质理论研究成果的集中升华,也是近年来带领团队持续探索攻关、辛勤耕耘的智慧结晶,更是他从事地质工作70年来的最新力作,该书的出版将对中国天然气地质理论、勘探开发及科学管理产生重要且深远的影响。在此我们对《中国大气田及气源》专著的出版表示热烈的祝贺!

琼东南盆地中央峡谷“深海一号”大气田周缘成藏条件与滚动勘探成效

为探明琼东南盆地中央峡谷“深海一号”大气田的地质储量,推动该大气田的可持续开发,创新性地将滚动勘探技术引入中央峡谷深水天然气勘探。搜索该区5个潜力区块开展了滚动勘探,优选成藏条件优越且能够动用控制地质储量层位的块4,针对莺歌海组T_(29)B、T_(29)E砂体以及黄流组HL-Ⅰ_上、HL-Ⅲ、HL-Ⅳ气组开展了成藏条件研究;并通过与周边已钻井成果及成藏规律的类比,重点研究了块4的圈闭、储层沉积、油气运聚等成藏条件。块4黄流组和莺歌海组T_(29)E砂体均为被中央峡谷水道壁与峡谷内部后期弱振幅泥质水道联合封闭形成的岩性圈闭,而莺歌海组T_(29)B砂体为峡谷背景下的海底扇局部高点形成的背斜圈闭;通过振幅属性砂体刻画技术、正演模拟技术,落实了块4黄流组和莺歌海组目的层中好的储盖组合;油气通过底辟、高角度裂缝和微裂缝等垂向运移通道运移至目的层圈闭中,而圈闭的顶底板有效性较好,从而起到很好的保存油气的作用。根据各成藏要素落实了资源量参数及潜在资源量,开展深水滚动探井部署,引入深水定向井钻探技术,部署L17-10d井落实含气层系和储量规模,取得了较好的钻探效果。L17-10d井在T_(29)B、T_(29)E砂体及HL-Ⅲ气组钻遇纯气层,气层垂厚近45 m,落实探明地质储量近70亿立方米;证实了中央峡谷深水区的成藏规律,为周边区域滚动勘探指明了方向;同时促进了部分难动用天然气探明地质储量与控制地质储量的动用,为深海一号大气田后续可持续开发提供了有力保障。

千亿方大气田投产在即

近日,位于渤海中部海域的渤中19-6凝析气田Ⅰ期四座平台通过机械完工验收,这意味着渤海首个千亿方大气田所有海上建造项目全部完成,年底前有望全面投产。

中国大气田形成条件和主控因素

通过定量或半定量地研究中国大气田形成条件和主控因素,特别注重研究那些在实际应用中可操作的量化和半量化条件和因素,认为中国大气田分布在生气中心及其周缘(生气强度大于20×108m3/km2),晚期成藏是中国大气田形成的普遍规律(除鄂尔多斯盆地的大气田和徐深气田成藏在白垩纪外,其余大气田均成藏于第三纪和第四纪),有效烃源区内古隆起圈闭有利于大气田形成(分为古构造形成与聚气同步型、古构造聚气滞后型、古构造聚气叠置型),大气田多形成于煤系或其上、下圈闭(分为自生自储式、下生上储式和上生下储式),大面积孔隙型储集体(砂岩储层孔隙度多大于12%,渗透率多大于3×10-3μm2;碳酸盐岩储层孔隙度多大于3%,渗透率多大于1×10-3μm2)和低气势区有利于形成大气田。综合利用这些条件指导中国大气田评价和勘探,近10 a来取得了好的效果,发现储量在1000×108m3以上大气田8个(克拉2、苏里格、大牛地、榆林、乌审旗、子洲、普光和徐深等气田),促使中国天然气工业快速发展,2005年天然气产量达500×108m3。

鄂尔多斯盆地大气田的烷烃气碳同位素组成特征及其气源对比

鄂尔多斯盆地是中国第二大沉积盆地,至2002年底已发现4个储量为1011m3 以上的大气田。上古生界与煤系有关的烃源岩形成了苏里格、榆林、乌审旗3个位于碎屑岩中的煤成气大气田,在下古生界奥陶系马家沟组碳酸盐岩中发现了靖边气田(其气源仍存在争议)。对4个大气田125个气样烷烃气碳同位素分析成果的研究表明,上古生界大气田烷烃气碳同位素组成较重,数值分布域小,表现了煤成气特征,其δ13CiC4 >δ13 CnC4,各个气田仅发现单项性碳同位素倒转。下古生界靖边气田δ13 C1 频率主峰值和δ13CB,δ13CT值与上古生界具有相似性,也表现出煤成气为主的特征。但靖边气田具有多项性碳同位素倒转,δ13 C1,δ13 C2,δ13 C3 数值分布域大,δ13C2较轻,表现出了以煤成气为主油型气为辅的混合气特征。煤成气和油型气的气源均来自上古生界的石炭二叠系煤系和太原组含煤地层中有机碳丰度高的石灰岩,否定了有机碳含量约为0 20%的马家沟组碳酸盐岩是油型气烃源岩的结论。

鄂尔多斯盆地准连续型致密砂岩大气田成藏模式

鄂尔多斯盆地大气田主要赋存于上古生界致密砂岩储层中,且广泛分布于上古生界中下组合特别是二叠系山西组与下石盒子组。研究表明,鄂尔多斯盆地致密砂岩大气田既非典型的不连续型常规气藏,又非典型的连续型非常规气藏,而是介于常规与非常规或不连续型与连续型之间的一种过渡类型,称之为准连续型天然气聚集。其主要特点是:天然气大面积准连续分布,无明确气藏边界;圈闭介于常规圈闭与无圈闭之间,主要由非常规岩性圈闭和动力圈闭组成;气水分布复杂,无明显边、底水;天然气运移为非浮力驱动,近距离成藏。这种大气田的形成与分布主要受烃源岩和储层等因素控制,其中优质烃源岩的大面积分布是控制致密砂岩大气田形成和分布最重要的因素。由于为近距离运移成藏,加之致密储层本身同时可起到一定封盖作用,鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩大气田形成的生气强度下限可以低至10×108 m3/km2左右。准连续型致密砂岩天然气成藏模式的提出,预示着鄂尔多斯盆地上古生界天然气资源丰富,勘探潜力较大。但另一方面,准连续型成藏模式的确认,也意味着传统的常规油气地质学的研究思路及勘探理念在鄂尔多斯盆地并不完全适用。

中国超深层构造型大气田高效开发策略

通过对中国超深层构造型大气田开发的跟踪分析,从影响开发技术政策制定的地质与生产动态特征出发,提出实现气田高效开发的策略。依据储集层基质物性、裂缝发育程度以及基质与裂缝匹配关系的差异,将气藏储集层划分为单孔单渗、双孔双渗和双孔单渗3种类型,明确了不同类型储集层在不同尺度渗透率、动态与静态储量比值以及水侵风险程度等开发生产特征方面的差异。指出气田开发规模确定和水侵风险快速识别是影响超深层构造型气藏开发效果的主要因素;明确气藏特征并有针对性地制定技术政策是实现高效开发的关键。具体策略包括:进一步强化气藏前期评价技术和内容,通过部署高精度开发地震、分批次部署开发评价井和规模试采,准确认识构造、储集层类型、气水分布等气藏特征,落实可动用储量;合理控制建产节奏,保证前期评价时间,确保评价效果;制定合理开发技术政策,以落实的可动用储量作为开发方案编制的基础,重点考虑水侵风险与基质供气能力两个因素,优化开发井位部署和单井配产;持续加强关键技术研究与攻关。

四川盆地震旦系大气田形成条件与勘探远景区

基于对四川盆地乐山—龙女寺古隆起演化和震旦系沉积相、烃源岩、储集层、盖层等成藏条件的研究,分析四川盆地震旦系天然气勘探潜力。四川盆地震旦系具备形成大气田的成藏条件:①大型继承性古隆起为震旦系油气形成、聚集提供了条件;②稳定的沉积背景奠定了储集体和烃源岩大面积发育的基础;③灯二段、灯三段和灯四段3套储集层相互叠置,大面积发育;④多套烃源岩纵向叠置,大面积分布,与储集层呈"三明治"互层结构;⑤区域性泥岩盖层厚度大、盆地内断裂不发育,保存条件好。根据不同区域有利成藏条件的不同,优选了4个震旦系有利勘探远景区:乐山—龙女寺古隆起远景区、川东南远景区、川东远景区和川西北远景区,其中乐山—龙女寺古隆起远景区成藏条件最为有利,其核部的继承性古构造圈闭为勘探首选,斜坡部位的地层-岩性气藏值得探索。

中国致密砂岩大气田成藏机理与主控因素——以鄂尔多斯盆地和四川盆地为例

致密砂岩气是全球非常规天然气勘探的重要领域，中国致密砂岩气资源丰富。截至2011年底，已探明16个致密砂岩大气田，探明储量占全国大气田总探明储量的49．5％，已成为近些年中国天然气储产量增长的主体。致密砂岩大气田分布在鄂尔多斯、四川i和塔里木盆地，储层时代为石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪和古近纪，气藏的圈闭类型主要包括岩性、构造和岩性一构造或构造一岩性复合等类型，储层平均有效厚度主要分布于5～20m，平均有效孔隙度主要分布在5％～12％，平均渗透率主要为0．12～1．40mD，以低储量丰度为主，压力系数变化大，平均含气饱和度50％～70％，甲烷含量主要为80％～97％；发育源一储大面积交互或紧邻叠置、孔一缝网状输导的成藏地质条件。典型地质解剖与模拟实验结果表明，致密砂岩气的运移充注动力主要来源于源岩的生烃超压，运移方式主要为低速非达西渗流和扩散作用，聚集方式主要表现为“动力圈闭”。致密砂岩大气田表现为准连续充注、一期成藏，具有近源高效聚集的特征，运聚系数可达3．O％～5．2％。这种高效聚集使得大面积致密砂岩在烃源岩生气强度为10×10^8m^3／km2的区域可以形成大气田，突破了大气田形成于生气强度大于20×10^8m^3／km2的认识。致密砂岩大气田的成藏富集主要受四大因素控制，即：构造控制天然气的运移方向与富集程度，储层控制气藏的规模，有效烃源控制气藏的充满度，裂缝控制富集与高产。

中国大气田的地质和地球化学若干特征

通过地质、地球化学等分析,对中国大气田的地质和地球化学若干特征进行了总结。截至2011年底,中国共发现48个大气田,探明地质总储量占全国天然气探明储量的81.5%。中国大气田的主要地质和地球化学特征有:①天然气组分以烷烃气为主,甲烷平均含量88.22%,乙烷、丙烷和丁烷平均含量分别为3.31%、0.97%和0.49%;②大气田天然气类型以煤成气为主,48个大气田中有27个为煤成气田;③储集层的层系和岩类多,其中二叠系和三叠系发现的储量最多;主要储存在砂岩、碳酸盐岩和火山岩中,砂岩中的储量最高;④致密砂岩大气田起举足轻重作用,48个大气田中有16个为致密砂岩大气田;⑤"晚期成藏"和"超晚期成藏",晚期成藏有利于天然气的保存从而有利于发现大气田;⑥气藏类型多,有构造、岩性和地层3类。

中国大气田成藏地质特征与勘探理论

截至2010年底,中国已发现45个大气田,累计探明天然气地质储量6.28×1012 m3,占全国总探明天然气储量的83.8%。中国大气田主要分布在鄂尔多斯、四川和塔里木三大克拉通盆地,层系上主要分布在二叠系和三叠系。大气田储集层岩性主要为碎屑岩类,其储量占大气田总量的64.9%;其次是碳酸盐岩类,占27.9%;火山岩类占7.2%。气藏类型以岩性型和复合型为主,分别占大气田总量的40.1%和34.2%。储量丰度主要为高、低储量丰度特征,低丰度气藏储量占52.4%,高丰度气藏储量占31.8%,储量丰度的高低与储集岩类型和气藏类型有关。大气田气藏压力以常压为主,不同类型气藏异常压力的形成与其独特因素有关。大气田发现及储量快速增长与成藏地质理论认识的进展密切相关。大型构造背景、充足的烃源条件、良好的输导通道、大型非均质性储集层以及巨厚膏盐岩和泥岩盖层是大气田形成的重要条件,各种要素的时空有效配置是形成大气田的关键。研究了典型气藏的形成条件与主控因素,建立了5类大气田(大面积低渗—致密砂岩大气田、常规砂岩超高压大气田、疏松砂岩生物气大气田、碳酸盐岩大气田、火山岩大气田)的成藏模式,明确了分布规律,深化了四大领域的天然气勘探理论:1发展了近源高效聚集的低渗—致密砂岩气藏勘探理论,推动了苏里格、川中须家河组气藏天然气储量快速增长;2创立了大型古油藏原油裂解的碳酸盐岩岩溶储层大气田勘探理论,引领了高石1井的重大突破和四川盆地震旦系—下古生界大气田勘探;3深化了碳酸盐岩台缘礁滩气藏勘探理论,有效指导了龙岗气田主体评价勘探与向西向东扩展以及四川盆地的天然气风险勘探;4创立了以生烃断槽为基本单元的火山岩气藏勘探理论,指导实现了松辽盆地深层中小断陷火山岩气藏勘探的系列突破。

四川盆地大气田分布、主控因素与勘探方向

近10年来,四川盆地天然气勘探取得了多项重大进展,发现了安岳等多个大气田,随着资料的增加和勘探工作的深入,地质理论上有了新认识,有必要进一步分析大气田的分布特征和主控因素,提出新的大气田勘探方向。为此,从统计该盆地已发现的20个大气田的地质参数出发,对大气田的分布、形成的地质条件和发育的主控因素等进行了分析,提出了下一步大气田勘探的方向。研究结果表明:①四川盆地的不同构造区域都有大气田发育,其中以川中低缓构造带为最多,纵向上发育在7个层系,其中以上二叠统长兴组下三叠统飞仙关组礁滩大气田为最多;②形成大气田的烃源岩有4套,其中以烃源岩形成的须家河组大气田为最多;③大气田的储层主要为孔隙型碳酸盐岩和致密砂岩,以构造岩性大气田和常压大气田为最多;④海相大气田的发育主要受克拉通内裂陷和古隆起的控制,克拉通内裂陷主要从烃源岩生烃中心、台缘高能相带和侧向封堵成藏等3个方面加以控制,古隆起主要从台内高能相带、岩溶白云岩储层和长期油气聚集等3方面加以控制,而前陆盆地结构则从构造背景、源储组合、圈闭类型和裂缝分布等4个方面控制了陆相大气田的发育。结论认为,四川盆地下一步大气田勘探方向为5个领域共计12个有利区。

庆阳深层煤成气大气田发现与地质认识

鄂尔多斯盆地西南部陇东地区经历了50年油气勘探,发现了庆阳深层煤成气大气田。通过野外地质露头、岩心观察,普通、铸体以及阴极薄片鉴定,Ro等地球化学指标、碳同位素组成、电子显微镜等配套测试分析,开展了伊陕斜坡不同埋深气藏的成烃、成储和成藏特征对比研究。庆阳深层气藏平均埋深超过4200 m,含气层位为下二叠统山西组山1段,其具有低孔、低渗、低压和低丰度“四低”特征。高热演化薄层煤源岩生烃可以形成大气田,深埋藏、高热演化晚成岩阶段仍可发育溶孔、粒间孔、晶间孔组合的优质砂岩储集层,裂缝提高了储集层渗流能力。天然气干燥系数高和负碳同位素组成系列是深层煤成气典型的地球化学特征。创新了勘探开发一体化方法,形成了“骨架直井解剖砂体、水平井集中开发”庆阳气田的经济有效开发模式。庆阳大气田的发现与成功勘探,为盆地西南部形成千亿立方米规模天然气田提供了地质依据和技术支撑,这对中国广泛分布的深层高热演化煤成气勘探也具有重要指导意义。

2000年以来中国大气田勘探开发特征

截至2013年底,中国共探明51个大气田,天然气储量持续高峰增长、产量快速上升、管网建设蓬勃发展、市场需求旺盛。总结2000年以来中国大气田勘探、开发的特征,可以为发现更多的大气田提供借鉴和思路。中国大气田勘探特征:仅发现于沉积面积大于10×10~4km^2的盆地,已在9个盆地中探明了大气田;2005年前大气田探明天然气总储量较少,为2.708588×10^(12)m^3,之后则较大,2013年底探明天然气总储量为8.168377×10^(12)m^3;大气田储量丰度最大的和最小的相差超过86倍,储量丰度最大的克拉2气田为59.05×10~8m^3/km^2,最小的靖边气田为0.684×10~8m^3/km^2;深度介于3000~4500m的大气田探明储量比例大,占总储量的46.11%。中国大气田开发特征:大气田的产量是中国天然气工业的支柱,2013年大气田总产量达922.72×10~8m^3,占全国天然气总产量的76.3%;大气田的产量中以煤成气为主,2013年大气田中煤成气总产量为710.13×10~8m^3,煤成气占全国大气田总产量的77.0%;关键大气田(苏里格、靖边、大牛地、普光、克拉2等气田)的产量是支撑产气大国的基石。

中国海相碳酸盐岩大气田成藏特征与模式

中国海相碳酸盐岩大气田主要分布在四川、塔里木和鄂尔多斯三大克拉通盆地，层系上主要富集在中下三叠统、上二叠统、石炭系、奥陶系及震旦系5大层系。截至2010年底，12个碳酸盐岩大气田储量为1．69×10”rn。，占全国45个大气田储量的27．2％。碳酸盐岩大气田由单个或多个相对独立的大中型气藏组成；储层总体以低孔为主，并有随储层时代变新其孔隙度增大的趋势，单个气藏储量〉10×10^7m3的储层平均渗透率以〉1mD为主；有效储层厚度一般为15～75m，含气面积主要为10～100km。；储量丰度除鄂尔多斯盆地靖边大气田为056×10^8m3／km2外，其他多〉5×10^8m3／km2，表现为中一高丰度特征；埋藏深度范围大（1000～6370m），以超深层、深层一中深层为主；气藏压力系数除磨溪气田〉2．0外，其他多〈1．3，主要表现为常压；由构造、岩性（含古潜山）等圈闭所组成的复合型气藏是碳酸盐岩大气田的主要气藏类型。继承性大型古隆起、多套优质烃源岩的高强度充注、断裂及侵蚀沟槽的有效输导、大面积溶蚀孔洞型空间的规模聚集、膏盐岩及泥质岩的有效封盖等要素的时空有效配置造就了碳酸盐岩天然气的规模富集与成藏。高地温场背景下的古油藏原油裂解形成干气藏、煤成气与液态烃裂解气混合形成干气藏、低地温场背景下的油藏受到干气气侵作用形成凝析气藏是碳酸盐岩大气田的三类典型成藏模式。

晚期成藏对大气田形成的重大作用

截至2001年底,中国发现21个大气田,累计探明天然气储量17953×108m3,占全国天然气总储量的59.80%。天然气的分子小、重量小、难被吸附而易扩散。成藏早的大气田,若无继续获得气源,随扩散时间增长损失气量不断增加,使大气田演变为中、小型气田,甚至散失殆尽。因此,晚期成藏是大气田形成的必要条件之一。中国盆地具有多旋回性,多旋回性往往是后续的旋回损害和降低前旋回聚集气藏的保存条件和储量,故晚期成藏就避免此弊,有利于大气田的形成。晚期成藏的大气田的生气高峰期既可是与成藏期同步或基本同步,以及储集层与气源岩的层位较新,也可以是成气高峰期比成藏期早,储集层和气源岩层位老。

鄂尔多斯盆地上古生界多藏大气田形成的关键因素及气藏性质的嬗变

鄂尔多斯盆地上古生界广覆式气源岩与多层砂岩体交互,天然气在自生自储、下生上储等多种组合情况下以及在河口坝砂体、河道充填砂体、辫状河下切谷砂体及地层超覆等多种圈闭条件下成藏。鄂尔多斯盆地上古生界大气田具有大面积产纯气,无明显边水、底水,基本上是低压等特点,这与天然气藏性质由侏罗纪至早白垩世的深盆气嬗变为现今特殊类型的岩性气藏有关。分析计算证明,这种变化可能是通过古深盆气再经砂岩储层扩散运移的天然气,以凝析水的形式将气层内的可动水排出实现的。晚白垩世以来,构造由南低北高转变为西低东高,向东部上倾方向有泥质岩遮挡;由南向北的地层静压力差极小,加上同期生气量大量减少(仅占总生气量的5%),生气超压消失殆尽,早期较弱的渗流动力更趋于零,北部致密带的侧向封堵作用更加凸显等,也是最终形成多藏岩性大气田的客观条件。

四川盆地高石梯—磨溪大气田稀有气体特征

以四川盆地高石梯—磨溪大气田为例，对震旦系灯影组、寒武系龙王庙组天然气稀有气体进行全组分含量和同位素检测，并判别其成因。高石梯—磨溪大气田天然气中稀有气体He含量高于大气中He含量1～2个数量级，其中灯二段天然气中He平均含量为512×10^-6，达到工业利用标准；而Ne、Ar、Kr、Xe含量相对较低，低于大气含量值。稀有气体全组分含量总体由震旦系灯二段、灯四段至寒武系龙王庙组逐渐降低。高石梯—磨溪大气田天然气中稀有气体^3He／^4He值总体为10^-8量级，^40Ar／^36Ar值总体为1024-9559，^132Xe相对过剩而^129Xe相对亏损，表明He、Ar、Xe均为典型壳源成因，且气田深部没有活动性强的深大断裂和通幔断裂，构造活动较为稳定。

中国大气田勘探领域与前景

2000—2010年,中国共发现大型气田19个,累计探明天然气地质储量达5.98×1012 m3,开展大气田勘探领域的研究,对于解决储量接替问题、保障国家能源安全等都具有十分重要的意义。为此,分析了大气田形成的气源基础,认为中国天然气资源量大(70.44×1012 m3),分布相对集中于松辽、四川、塔里木、鄂尔多斯等7个含油气盆地,层系上主要分布于中生界和上古生界。总结了大气田的分布规律:①中国陆上沉积盆地多具有旋回叠加地质结构特征,古生界与中生界过渡时期的区域海陆沉积旋回形成间互分布的广覆式煤层、砂岩和泥岩,垂向上控制着大气田的分布层位;②烃源岩是大气田形成与分布的决定性因素,生气强度大于10×108 m3/km2的稳定沉积、高效聚集区也能形成大气田;③区域盖层严格控制着大气田的分布。依据天然气的资源潜力、大气田的分布规律和各盆地的天然气勘探现状,认为未来大气田主要有5个勘探领域:致密砂岩领域、礁滩和岩溶领域、火山岩领域、内陆板块活动边缘快速沉积盆地领域和煤层气—页岩气领域。