基于四维动态地质力学的碳酸盐岩储气库承压能力分析

盖层动态密封性和断层动态密封性是储气库的主要评价指标,对储气库的安全运行具有重要意义。针对储气库盖层与断层静态评价体系的不足,以国内华北地区某碳酸盐岩型储气库为背景,结合测井资料开展岩石力学实验,建立岩石力学动静态参数转换模型和储气库四维地质力学模型,反演地质体初始应力场,开展储气库地质体承压能力分析,获得储气库在注采条件下的四维动态应力场信息(三维应力场在时间维度下的信息)。四维地质力学计算结果表明,当前上限压力(47 MPa)下盖层及断层破坏风险较低,当储气库上限压力提高到49 MPa时,盖层及断层仍然没有发生破坏,结合地面压缩机运行能力,确定储气库上限运行压力为49 MPa。四维动态应力场的建立为储气库的提压扩容提供了科学理论依据。

源断盖配置油气聚集时期预测方法及其应用

为确定含油气盆地油源断裂处油气富集程度,在烃源岩、断裂和盖层配置及油气聚集机制研究基础上,通过油源断裂活动期、烃源岩排烃期和泥岩盖层形成期,建立了一套源断盖配置下的油气聚集期的预测方法,并利用其预测渤海湾盆地歧口凹陷沙一下亚段内油气聚集时期。结果表明,沙三段烃源岩排烃、南大港断裂开启和沙一中亚段区域性泥岩盖层形成,均为馆陶组—明化镇组沉积期,三者配置关系良好且时期较长,有利于沙三段烃源岩排出的油气在沙一下亚段内聚集成藏,预测结果与勘探成果吻合。

氦气富集与天然气成藏差异、勘探误区

氦气是重要的稀缺资源,应用广泛且在许多领域不可替代。由于富氦天然气是获取氦气的主要来源,很容易造成认识误区,认为只要能找到天然气自然就能找到氦气资源。但实际上氦气的富集与天然气成藏差异较大,不能用寻找天然气的理论和方法来寻找氦气。为此,针对氦气的富集特点,总结了氦气富集与天然气成藏的差异,系统梳理了氦气勘探中的5大误区,最后针对性地提出了氦气勘探建议。研究结果表明:①氦气的富集与天然气成藏在来源、生成机理、运聚过程(包括初次、二次运移方式)、对构造背景的要求及对地下水活跃程度的要求等诸多方面都存在较大差异。②目前的氦气勘探存在5大认识误区,即在天然气富集甜点区找氦气;富氦气藏需要更好的盖层;坐落在古老基底之上的气藏都可富氦气;在煤层气中寻找氦气;在火山岩储集层中找氦气。结论认为:①寻找富氦气资源,需要避开那些给氦气造成严重稀释的勘探区,避开天然气充注强度高值区域,避免在煤层气和火山岩气藏中找氦气;②在氦气勘探上应该摆脱油气勘探思想的束缚,根据氦气富集条件进行合理选区,氦气通常在基底断裂和古老地层水系统控制下在相同层位的构造高部位气藏中富集,符合这些条件的含气区将是氦气勘探的有利地区。

断盖配置封闭油气时期预测方法及其应用

为了准确地反映含油气盆地断盖配置之下油气富集规律,从断盖配置封闭油气机理出发,由断盖配置古断接厚度与断盖配置泥岩封闭油气所需的最小断接厚度,确定了断盖配置封闭油气部位;由泥岩盖层、断层岩和下伏储层岩石排替压力随时间变化关系,确定了断盖配置封闭油气时期,二者结合建立了一套断盖配置不同部位封闭油气时期的预测方法。应用结果表明:大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩封闭油气时期(东营组沉积中期至现今)主要在其中西部,少量在其东部的中部,且时期相对较长,有利于油气在沙一下亚段内聚集与保存;断层岩封闭油气时期(明化镇组沉积末期至现今)主要在东部泥岩封闭油气时期的两侧,且时期相对较短,不利于油气在沙一下亚段内聚集与保存,这与大张坨断裂处沙一下亚段目前已发现油气分布相吻合,表明该方法用于预测断盖配置封闭油气时期是可行的。研究成果可为断盖配置之下油气勘探提供依据。

山西省地热资源规律及其地质背景研究

中国大陆蕴藏丰富的地热资源,山西省局部地热异常特征明显。通过收集山西省典型地热区域流体数据,选取典型钻孔分析,探讨并总结山西省地热资源赋存规律和成因机制,为后期地热资源勘探及开发利用提供重要参考依据。通过分析研究结果得出以下几点认识:山西省水热型地热储层水温分布在28~78℃,北部以太古代花岗片麻岩为主,中部以古生代灰岩为主,南部以古生代碳酸盐岩为主;北部热源主要来自花岗岩中放射性元素衰变产生热量,中部和南部热源受地幔上隆及岩浆活动影响;省内深大断裂构成地下热水运移通道,热传导性较好;第四纪和第三纪松散层为省内地热良好的保温盖层,岩性以粘土、砂质粘土及砂层为主。结合前人水文地球化学研究成果,认为山西省地热水pH值呈弱碱性,其中Sr、Li、SiO_(2)与Cl大体上存在正相关关系,大部分地热水氚含量小于1TU,水源主要为大气降水补给,部分地热田出现δ^(18)O漂移,氧同位素交换作用显著。

基于正演模拟的巨厚低阻盖层影响分析

齐河桃园地区奥陶系热储上覆发育巨厚的低阻盖层,影响深部热储及断裂反演的精度。由于缺少对巨厚低阻盖层影响的分析研究,很大程度上制约采集参数和反演参数的选择。该文基于齐河桃园地区典型地下电性结构,以多解性较强的断裂构造为基础模型,开展大地电磁正演模拟。从断裂带电阻率、盖层厚度和盖层电阻率3个变量出发,研究分析不同盖层条件下深层断裂热储的电磁响应特征,总结盖层对深层断裂热储的影响程度,并认为3种变量中,盖层电阻率是影响深层断裂热储特征识别的主要因素。

莺歌海盆地中央坳陷带成藏体系的盖层评价及控藏作用

莺歌海盆地是我国南海重要的天然气探区。通过对莺歌海盆地中央坳陷带不同成藏体系典型气藏和含气构造的精细解剖,评价了盖层的有效性及控制因素,并分析了盖层对天然气成藏的控制作用。研究结果表明:(1)莺歌海盆地中央坳陷带浅层和超浅层成藏体系中,盖层的封盖有效性受到盖层、底辟构造及底辟构造活动伴生断裂的共同控制;中深层成藏体系中普遍存在异常高流体压力,且断裂不太发育,盖层水力封闭是控制油气差异富集的关键因素。(2)浅层和超浅层成藏体系内,脆性盖层保持封盖有效性的临界断接厚度为86~98 m;中深层成藏体系内,盖层的封盖有效性可以通过水力破裂压力系数进行评价,当系数大于1时,意味着盖层已发生破裂或具有极强的水力破裂的风险。(3)整体上中央坳陷带超压诱发的水力破裂是中深层盖层封闭失效的根本原因,深层天然气通过水力破裂通道运移至浅层,最终经断裂调整至超浅层成藏,气源充足的条件下,超浅层及浅层气藏主要集中分布在底辟的顶部,而中深层气藏主要集中分布于底辟翼部及斜坡区。

松辽盆地梨树断陷下白垩统泥岩盖层特征及封闭能力定量评价

盖层封闭性直接影响了油气的保存及富集程度,研究盖层封闭能力有助于油气勘探和评价。综合应用钻井、测井和地震等资料,对松辽盆地梨树断陷下白垩统泉头组和营城组盖层宏观及微观特征进行研究,并选取盖层单层厚度、累计厚度、断接厚度和排替压力等参数,运用层次分析法和模糊数学评价法对其封闭能力进行定量评价。结果表明:梨树断陷泉头组泥岩盖层厚度普遍大于300 m,盖层排替压力较大,普遍大于20 MPa;营城组盖层呈现由北向南逐渐减薄的趋势,盖层排替压力最大可达50 MPa。油气分布受控于泉头组和营城组2套盖层;营城组盖层断接厚度大时,油气于营城组盖层之下深层富集;营城组盖层被错断时,油气于泉头组盖层之下多层系富集。自上而下,封闭能力好―较好的Ⅰ类和Ⅱ类盖层分布范围逐渐减少;泉头组沉积期,Ⅰ、Ⅱ类盖层主要发育于研究区中部;营城组沉积期,封闭能力好―差的Ⅰ—Ⅳ类盖层均有不同程度发育。勘探实践表明,油气分布范围与Ⅰ、Ⅱ类盖层范围基本一致,证实评价方法具有较高的可行性。研究成果可为梨树断陷下一步油气勘探提供借鉴。

浅层油源断裂油气运聚时期预测方法及其应用

为研究含油气盆地浅层油源断裂的油气富集规律,全面考虑了影响浅层油源断裂运聚油气的三方面因素:油源断裂输导性、下伏被油源断裂断穿的所有区域性泥岩层的渗漏性、上覆浅层泥岩盖层的封闭性,建立了一套适用于受油源断裂控制的浅层砂泥岩地层油气运聚时期的预测方法。明确了浅层油源断裂运聚油气的时期应是油源断裂输导油气时期、下伏被断裂穿过所有区域性泥岩层渗漏时期、以及上覆浅层泥岩盖层封闭性形成时期三者的叠合时期。将该方法应用于渤海湾盆地歧口凹陷浅层馆陶组地层,明确港东断裂油气运聚时期为明化镇组沉积中期至沉积结束。油气运聚时期的确定对指导含油气盆地浅层油源断裂油气勘探具有重要意义。

盖层内断层垂向封闭性定量评价方法及应用

为了更准确地研究盖层内断层垂向封闭能力,综合前人对断层封闭性定量研究,在考虑了压实成岩压力对断层岩排替压力形成演化影响的基础上,又考虑了断层岩压实成岩时间同围岩压实成岩作用时间的比值对其排替压力形成演化的影响,改进了盖层内断层垂向封闭性定量研究方法。利用该方法,选取歧口凹陷板6井区内板桥断层为实例,对沿板桥断层13条测线处沙一段中部泥岩盖层内断层岩的排替压力和相应下伏储层排替压力进行了计算。研究得到各条测线处断层岩的排替压力均大于相应储层的排替压力,并通过两者之间排替压力差预测了各条测线处能够封闭的最大油气柱高度,最后综合圈闭顶面构造幅度因素界定了板6井圈闭内理论含油气范围。其与目前油气藏提交的储量面积基本吻合,证实了建立的盖层内断层垂向封闭性定量评价方法的正确性。

断层-盖层封闭性定量评价——以塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带为例

基于岩石力学特征测试和野外露头解剖,分析塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带断裂在膏盐岩盖层和砂砾岩储集层中的变形机制,研究断层封闭机理并建立天然气保存综合定量评价图版。随埋深增加,膏盐岩从脆性阶段向脆-塑性、塑性阶段转变,库车坳陷膏盐岩从脆性向脆-塑性转化的深度约为1 740 m,从脆-塑性向塑性转化的深度约为3 400 m。断裂在脆性膏盐岩中变形形成贯通性断裂,可用断接厚度表征断层垂向封闭性;断裂在脆-塑性膏盐岩盖层中变形形成涂抹,涂抹因子(SSF)值3.5为膏盐岩涂抹连续与否的临界值,为判断脆-塑性膏盐岩中断裂垂向封闭性的标准;断裂一般不断穿塑性膏盐岩。断裂在砂砾岩中变形形成断层角砾岩型断裂带,不具封闭能力,天然气在断层圈闭中聚集数量取决于控圈断裂两盘岩性对接幅度,圈闭范围内最小对接幅度决定断层圈闭气水界面和气柱高度。综合考虑膏盐岩脆塑性转化深度、临界断接厚度、SSF值、圈闭范围内最小对接幅度4因素,建立了大北—克拉苏构造带天然气保存综合定量评价图版,为断层圈闭风险评价提供了依据。

断陷盆地源盖断时空匹配关系对油气成藏的控制作用

源岩、盖层和断裂是断陷盆地油气成藏的主控因素,通过源岩、盖层和断裂时空匹配关系分析,对其在油气成藏与分布中的作用进行了研究,得到源盖分布空间匹配关系控制着油气聚集规模,盖层质量空间匹配关系控制着油气分布范围,较好源盖匹配关系区内断裂分布控制着油气分布的具体部位。源盖时间匹配关系控制油气的可供运移量,断源时间匹配关系控制油气的可供聚集量,断盖时间匹配关系控制油气的聚集与保存量。

南堡凹陷中浅层盖-断组合控油模式及有利含油层位预测

对南堡凹陷中浅层油气的垂向分布起控制作用的盖层有3套,分别是明化镇组下段泥岩、馆陶组三段火山岩和东营组二段泥岩。由于受到断层的切割,盖层封闭油气的能力受到了不同程度的破坏。通过对各盖层封闭油气的断接厚度临界值进行研究,结合断层垂向断穿层位、平面分布以及活动历史等特点,配合油气纵向和平面分布规律的分析,发现上述3套盖层与断层组合的空间匹配控油模式有3种:①下全封模式,油气有利于在东营组二段盖层之下聚集成藏;②下开中封模式,油气有利于在馆陶组三段盖层之下聚集成藏;③中下有限封盖模式,从下至明化镇组底部皆可能有油气聚集成藏。利用所提出的3种封盖模式,在研究了南堡1-5区块盖层与断层等特征的基础上,对该区的油气有利聚集层位进行了预测,指出f1-3断裂和f2-12断裂控制区域属于下开中封模式,有利油气聚集层位为馆陶组四段、东营组一段及二段以下的各套地层;f4-48断裂控制区域属于下全封模式,有利油气聚集层位在东营组二段盖层之下;f13-1断裂控制区域属于中下有限封盖模式,明化镇组下段盖层之下的所有储层均可能有油气的聚集。提出的模式有效地指导了研究区有利含油层位预测。

断裂带盖层油气封盖断接厚度下限的预测方法及其应用

在含油气盆地盖层未被断裂完全错开的条件下,采用断层岩石封闭能力与下伏储层岩石封闭能力比较的研究方法,建立一套盖层封闭油气所需断接厚度下限的预测方法,并将其应用于南堡凹陷南堡1号构造,研究馆三段火山岩盖层封闭下伏东一段油气所需断接厚度下限。结果表明:馆三段火山岩盖层在f1、f2、f3、f4断裂处封闭油气所需断接厚度均小于实际盖层的断接厚度,因此对下伏东一段储层中的油气均是封闭的,这与目前东一段油气分布有着较好的吻合关系;该方法用于研究盖层封闭油气所需断接厚度下限是可行的。

过盖层断裂的垂向封闭性预测方法及其在冀中坳陷中的应用

为了研究含油气盆地断裂发育区油气纵向分布规律,在不同方向运移油气过盖层断裂的垂向封闭机制研究的基础上,通过比较泥岩盖层断接厚度与其油源断裂或输导断裂在泥岩盖层内分段生长连接所需的最大断接厚度的相对大小,建立了一套不同方向运移油气过盖层断裂垂向封闭性的预测方法,并将其分别应用于渤海湾盆地冀中凹陷留楚地区东二、三段垂向运移油气过东一、二段泥岩盖层断裂垂向封闭性和文安斜坡沙二段侧向运移油气过沙一段底部泥岩盖层断裂垂向封闭性的预测中,结果表明:留楚地区东二、三段垂向运移油气过东一、二段泥岩盖层断裂垂向不封闭区主要分布在北部留楚背斜核部局部地区和西南广大地区,其余地区为过盖层断裂垂向封闭区。文安斜坡沙二段侧向运移油气过沙一段底部泥岩盖层断裂垂向不封闭区主要分布在东部和中部地区,其余地区为过盖层断裂垂向封闭区。与目前留楚地区东一段、馆陶组和文安斜坡区沙一段已发现油气分布相吻合,表明该方法用于预测不同方向运移油气过盖层断裂的垂向封闭性是可行的。

铀的地球化学特征及其在油气勘探中的应用

探讨了沉积盆地内铀迁移富集与油气运移的关系，以及油气藏上覆岩层中铀迁移富集的碟状异常模式。沉积岩中铀迁移富集是Ｕ(４＋)与［ＵＯ２」(２＋)之间的相互转化引起的，即：氧化环境下，Ｕ(４＋)氧化成［ＵＯ２］(２＋)而迁移；还原环境下，［ＵＯ２］(２＋)还原成Ｕ(４＋)而沉淀富集。有机质及其生成的油气是沉积盆地内最普遍的还原剂，特别是油气的运移能力强，是制约沉积岩层中铀迁移富集的主要因素。由于油气的垂向运移或散失作用，在油气散失通道及油气藏上覆岩层中铀有明显的迁移富集现象，因此利用铀迁移富集特点可以确定深部油气藏及油气散失通道的分布区域。该方法不但能有效预测各种类型圈闭油气藏的分布区域，而巳也是评价盖层或断层封闭性的有效手段。由于铀具放射性，可利用γ能谱仪在野外现场快速测定其含量，因而是一种有效的油气勘探新方法。

断—盖时空匹配及其对油气聚集与分布的控制作用——以南堡凹陷中浅层东营组为例

为研究南堡凹陷中浅层东营组油气分布规律,根据油气输导断裂与盖层时空匹配与油气分布之间的关系,分析油气聚集与分布的控制作用.结果表明:南堡凹陷中浅层断—盖空间匹配关系对油气分布层位的控制作用表现:(1)如果东营组二段泥岩盖层有效厚度大于90～95m,无论馆陶组三段火山岩盖层有效厚度多大,则油气主要分布在东三、四段(简称东二段、馆三段);(2)如果东二段火山岩盖层有效厚度小于90～95m,馆三段火山岩盖层有效厚度大于130～150m,则油气除分布在东三、四段外,还可以分布在东一段和馆四段;(3)如果东三段泥岩盖层有效厚度小于90～95m,馆三段火山岩盖层有效厚度小于130～150m,明下段泥岩盖层有效厚度大于90～95m时,则油气从下至上均有分布.3套区域性盖层封闭能力形成时期早于断裂输导油气的大量时期,可有效封住断裂输导运移来的油气,这是导致3套区域性盖层之下油气相对富集的重要原因.

超压泥岩盖层中断层垂向封闭能力研究方法及其应用

为了研究断裂在油气聚集与保存中的作用,在有、无超压泥岩盖层中断裂垂向封闭油气作用及差异性研究的基础上,针对断层垂向封闭能力的对比,利用围岩排替压力与其泥质含量和压实成岩埋深之间的经验关系,计算并求取断层岩排替压力,从而建立了一套超压泥岩盖层中断裂垂向封闭能力的研究方法,并将其应用于海拉尔盆地乌尔逊凹陷苏仁诺尔断裂带内,定量得出断层岩排替压力,完成苏仁诺尔断裂超压泥岩盖层内的垂向封闭性评价。结果表明,苏仁诺尔断裂在大磨拐河组一段具有较弱的封闭能力,不利于油气聚集与保存,这与该断裂带油气分布广但储量丰度低这一现象吻合较好,由此证实,该方法用于定量研究超压泥岩盖层中断裂垂向封闭能力是可行的。

延吉盆地东部坳陷油气运聚模式

延吉盆地是吉林省东部的一个山间断陷盆地，其东部坳陷下白垩统大拉子组一、二段为天然气的区域性盖层，盖层的排替压力在１１～１３ＭＰａ范围内，属强封闭能力盖层。研究区断层发育，断层在大一、二段内封闭性好，在下白垩统铜佛寺组内封闭性差；边界断层封闭性差，盆地内部断层封闭性从古至今逐渐变好。研究区主要储层为铜佛寺组和大一、二段，均属低孔、低渗储层。通过对古流体势场的恢复发现，德新凹陷的油气运移以汇聚流形式为主，清茶馆凹陷的油气运移以发散流和平行流形式为主。根据生、储、盖、断层及流体势场等特征的研究，总结出东部坳陷油气运聚模式有３种，即背斜聚敛型油气运聚模式、断层部分截流型油气运聚模式和汇聚流运移断层泄漏型假聚集模式。

大庆长垣以东地区深层天然气成藏的控制因素及成藏模式

通过长垣以东地区深层天然气分布特征研究 ,提出了深层天然气成藏的 4种控制因素 ,即气源条件、盖层条件、断裂和不整合面 ,并对它们在气藏形成中所起作用进行了深入分析。在此基础上 ,提出了该区深层天然气成藏的4种模式。即天然气沿不整合面短距离运移基岩风化壳成藏模式 ,天然气沿裂缝运移源岩区内火山岩成藏模式 ,天然气沿不整合面或砂体和断层长距离运移古隆起之上各种类型圈闭成藏模式 ,天然气沿砂体侧向运移地层超覆圈闭成藏模式。最后指出了该区深层有利钻探靶区。