非常规含气系统的研究和勘探进展

从含油气系统的观点出发,分别总结了煤层气、盆地中心气、裂缝型页岩气、浅层生物气和天然气水合物五类非常规含气系统的地质和地球化学特征,修改和补充了传统油气系统的概念,为天然气新领域的开拓和发展提供了新的思路。常规天然气藏为浮力驱动的存在于构造或地层圈闭中的独立气藏,而非常规天然气藏一般不是浮力驱动的聚集气藏,它们在区域上呈连续弥散的聚集,常常与构造和地层圈闭无关,因此,它们的成藏要素和过程与常规天然气藏有所区别。在煤层气和页岩气中,烃源岩既是储层,又是盖层且运移距离很短;储层多为低孔隙度、低渗透性的裂缝型储层,主要为毛细管力和水力封闭,大型煤层气藏可以出现在向斜构造中。

鄂尔多斯盆地上古生界非常规含气系统

指出:鄂尔多斯盆地中东部上古生界煤层厚度大,煤岩中镜质组含量普遍较高(处于中—高变质程度),构造演化与应力场作用使煤层割理发育、渗透率较高、煤层吸附强度大,具有相对稳定的水动力场分布和顶底板盖层,形成了有利的煤层气系统;盆地中部在丰富的气源、砂岩成岩致密化早于主供气期、成藏后构造及水动力稳定等成藏条件配合下形成了大型深盆气系统。认为上古生界煤层气富集区亦是深盆气的重要气源补充区。

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部煤系非常规天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部开展煤系非常规天然气赋存特征的研究属国内首次。本文依据泥页岩、煤层、致密砂岩层地球化学、储层物性、含气性、气体同位素等数据分析了研究区煤系非常规天然气的赋存特征。研究表明煤及富有机质泥页岩为非常规天然气系统的烃源岩,二者有机质处于高-过成熟度阶段,其中煤层为主要生气层,占总生气量的87.5%;致密砂岩的孔隙度最大,煤层其次,页岩孔隙度最小;砂岩渗透率最大,高出泥岩与煤层一个数量级;泥页岩中气体主要以平行于层面的方式运移。在含气性方面,泥页岩含气量平均为3.35 m^3/t,砂岩为5.04 m^3/t,而煤层中总含气量达22.39 m^3/t。太原组、山西组各气藏均属于煤型气藏,该结论对研究区煤系"三气"共采具有较强的指导意义。

非常规含气系统资源评价展望

本文要介绍非常规含气系统(亦即连续型气藏)评价的有关概念。连续型气藏的存在或多或少地独立于含水层位，而且其形成不能直接归因于气体在水中的浮力。非常规气藏不是由下倾水界面限定的各个可数的气田或气藏。因为，传统资源评价方法是基于对未发现的、不连续气田大小和数量的估算，不能适用于连续气藏，所以需要有专门的评价方法。非常规气藏也就是连续气藏，其中包括煤层甲烷、盆地中心气、所谓的致密砂岩气、裂缝页岩(和白垩)气以及气水合物。盆地深部气系统和微生物气系统既可以是连续气藏，也可以不是，这取决于其地质背景。对连续气藏使用了两种基本的资源评价方法。第一种方法以对地层气的估算为基础。对地层总气量的体积估算一般都要同时估算总采收率。这样就能通过计算留存在沉积地层中的天然气体积，收缩评价范围，以预测可能增加的储量。第二种方法所依据的是连续气储层的生产动态，例如气井和气藏模拟的经验动态。在这两种评价方法中，生产特性(与地层气不同)是预测潜在新增储量的基础。

热成因页岩气评价模型：得克萨斯州中北部巴尼特页岩的非常规含气系统

根据天然气类型和含气系统特征能够可以区分页岩气资源的成藏层带。得克萨斯州沃思堡盆地的纽瓦克东气田就是因低孔、低渗巴尼特页岩产出热成因气而确认的。巴尼特页岩含气系统属于自生自储型含气系统，在主要产气区已经生成了大量天然气，因为它有以下特征和作用过程：1）原始有机质丰度很高和生烃潜力很大；2）干酪根和保留的石油分别发生了一次和二次裂解；3）吸附作用使石油保存下来并裂解成气；4）有机质分解产生了孔隙度；5）独特的矿物成分使地层具有脆性。 首先根据生产剖面和经营公司的估算确定了最终采收量，然后在此基础上计算了天然气的总地质储量（GIP），其数值大约是204亿立方英尺／平方英里（5．78×10。立方米／1．73×10^4立方米）。我们估算的巴尼特页岩的总生烃潜力大约为609桶油当量／英亩-英尺或者365．7万立方英尺／英亩-英尺（84．0立方米／立方米）。假定页岩厚度为350英尺（107米），而且含氢量只够一部分保留石油裂解成天然气，那么估算的总生烃潜力为8200亿立方英尺／平方英里。在这些生烃潜力中大约有60％排出源岩，其余则保留了下来，在达到充分的热成熟度时就会发生石油向天然气的二次裂解。在典型的储层压力、体积和温度以及6％的孔隙度条件下，巴尼特页岩储存天然气的能力为540万立方英尺／英亩一英尺或159标准立方英尺／吨。

非常规浅层生物气系统

非常规浅层生物气可分成两个截然不同的含气系统，因为它们具有不同特征。早期生成的含气系统的几何形状呈席状，并且在源岩和储集岩沉积后不久就开始生气。晚期生成的含气系统的几何形状呈环状，并且源岩和储集岩沉积后隔很长一段时间才生气。对于这两个含气系统类型来说，气主要是甲烷气，并且均与未达到热成熟的源岩有关。早期生成的生物气含气系统以艾伯塔(Alberta)、萨斯喀彻温(Saskatchewan)和蒙大拿(Montana)的大平原(Great Plains)北部白垩纪低渗透率岩层产出的气为代表。主要产区为艾伯塔盆地东南边缘和威利斯顿(Williston)盆地西北边缘地区。很大体积的白垩纪岩层的区域分布型式可以概括为西面为厚层、陆相、粗粒碎屑岩、而东面为海相薄层、细粒岩层。下部的储集岩往往要比上部储集岩颗粒更细，并且具有更低的孔隙度和渗透率。同样，下部的源岩层具有更高的总有机碳值。上部单元和下部单元的侵蚀、沉积、变形和生产模式均与以区域断裂线为界的基底断块的几何形状有关。地球化学研究表明气和共同产出的水处于平衡状态，并且该流体相对比较老，即达66Ma。早期生成含气系统的其它例子还有威利斯顿盆地西南边缘的白垩系碎屑储集层和丹佛(Denver)盆地东部边缘的白垩层。密歇根(Michigan)盆地北部边缘的泥盆系安特里姆(Antrim)页岩可作为晚期生成生物气含气系统的典型。储集岩是裂缝性，富含有机质的黑色页岩，它同时也作为源岩。尽管裂缝对开采很重要，但是裂缝与某些具体地质构造的关系并不清楚。地球化学资料表明，和气一起采出的大量水是相当淡的水，而且比较年轻。目前的见解认为，生物气是在冰川融水进入由裂缝造成的通道系统时生成的，可能现在还继续生成。晚期生成含气系统的其它例子还有伊利诺伊(Ⅲinois)盆地东部边缘的泥盆系新奥尔巴尼(New Albany)页岩和保德河(Powder River)盆地西北边缘开采的第三系煤层甲烷气。两种类型的生物气含气系统都有类似的资源开发史。最初，人们几乎没有使用什么技术，采出的气都是当地使用；最后，人们开采富集区(Sweet spots)，开发广泛分布的非常规气藏，并且进行州际或国际输气工作。可是，两类含气系统使用的钻井和完井技术有很大差异。早期生成的含气系统有水敏性储集岩，因此钻井和完井中要避免用水或者尽可能少用水。相反，水是晚期生成含气系统的重要组成部分；气的产量与开采期间该系统的排水密切相关。两类生物气含气系统目前估计的产量和资源量普遍都在10～100万亿立方英尺范围内。尽管两个含气系统类型均属相对较连续气藏的实例，但是地质结构却把最具经济价值的开采限定在盆地边缘的大型地质构造上。浅层生物气含气系统拥有很大资源量可以满足国内和国际对天然气增大的需求量。

开展盆地中心气研究 开辟新的油气勘探领域

在全世界的非常规含气系统中 ,盆地中心气系统 (BCGS)可能是经济价值较大的一种 ,美国每年的天然气总产量有 15 %来自盆地中心气系统。盆地中心气藏 (BCGA)不同于常规圈闭气藏 ,其呈区域性分布 ,具有烃源区域性普遍成藏、储层处于气饱和状态和异常压力、缺失下倾的水接触面及渗透率低等特点。目前盆地中心气藏的勘探主要集中在北美地区。针对江汉探区面临的勘探形势 ,我们有必要修正勘探思路 ,在鄂西渝东区开辟新的勘探领域 ,重视盆地中心气藏 (BCGA)的勘探 ,本文提出了研究建议。