当前中国天然气工业呈现出良好的发展趋势:一是中国从贫气国正迈向产气大国,2 0 0 5年产气量将达近5 0 0×1 0 8m3 ;二是中国天然气勘探理论从一元论发展为多元论;三是天然气产量的提高要求强化天然气的勘探和开发。近2 0多年来,中国天然气地学理论取得重要进展:一是揭示了煤系成烃以成气为主成油为辅的规律;二是建立了可信度和准确性高的各类成因天然气的鉴别指标;三是确定了半定量和定量的大气田形成主控因素;四是认识到了碳酸盐岩有机碳含量在0 .2 %左右及其以下时难以作为烃源岩和在0 .5 %及其以上时可作为有效烃源岩;五是查明了无机成因气不仅存在并可成藏,在中国东部盆地发现了一批CO2 气田(藏) ,还发现了世界上首个有地球化学依据的无机成因烷烃气藏。
2004年11月2-4日在北京召开了以“中国天然气资源与发展战略”为主题的香山科学会议第239次学术讨论会。与会者围绕中国天然气资源、中国天然气勘探开发技术和中国天然气发展战略3个中心议题,深入讨论了面临的当前形势、发展机会和发展战略。贾承造指出,20世纪90年代以来,我国天然气的地质储量和产量明显增长,分别从1990年的7044 .96亿m3 和1 5 .2亿m3 增至2003年的38735 .1 5亿m3 和341亿m3 ,输气管线建设和利用市场不断扩大。戴金星认为,中国的天然气成因理论从一元论发展为多元论,中国正在从贫气国走向产气大国。李景明、张抗、翟光明、邱中建等认为,中国天然气资源前景看好。宋岩、冯三利、张启明等认为,包括煤层气、水合物气、无机气和高压水溶气在内的非常规天然气发展前景诱人。胡朝元强调了生物气―未熟气的资源潜势和战略贡献。赵文智、胡永乐、罗志立、冉隆辉等认为,中国天然气工业要上升台阶,需进一步加强天然气地质和开发基础研究,需解决一系列地质问题和技术问题。胡见义、葛家理、蓝锡巨等认为,我国能源安全要求强化天然气发展战略研究。贾承造、戴金星呼吁全国天然气工作者凝聚共识，开创产气大国新面貌。
煤系中流动的地下水对煤层气的含量影响很大。在平面上和剖面上,水动力活跃的地区,煤层气的含量小;相反,在水动力不活跃地区或滞流水区域,煤层气的含量就比较高。在煤矿生产实践中,水动力活跃的地区,瓦斯突出事故就少,或无;在水动力比较弱的采煤区,瓦斯突出事故就比较多,或者瓦斯涌出量比较大。根据这些现象,提出了煤层气的滞留水控气论。
基于甲烷在不同矿化度水中和煤层水中溶解度的物理模拟,计算了褐煤层水溶气的含量。基于煤基块、气、水三相介质煤岩体三轴压缩实验,结合理想气体状态方程和马略特定律,推算了褐煤层游离气的含量。基于平衡水等温吸附实验,估算了褐煤层中的吸附气含量。以内蒙古海拉尔盆地为例,对褐煤层的含气量进行了预测。
为利于库车地区天然气的勘探与开发,对该区构造提出了一些不同的认识。通常认为,自渐新世晚期至今,南天山库车地区一直处于南北向挤压构造环境。但实地考察发现,新生界地层不仅被推覆构造卷入,而且亦有受到南北向拉张构造的改造,发育有5种伸展构造:挤缩地质体后部的块断伸展构造(块断构造)、挤缩地质体的反向伸展构造(反向正断层)、挤缩地质体的横向伸展构造(横向正断层)、挤缩地质体的反转伸展构造(负反转构造)、挤缩地质体隆起部的裂陷伸展构造(正地堑)。收缩与拉伸构造的关系表现为,在同一地段,早时挤缩褶冲,后时伸展块断,先后复合;在同一时段,前缘挤缩冲断,后缘伸展正断,前后并列。南天山构造地貌景观表明,通常被否定的我国西北地区含油气盆地的伸展构造是实在的,且与推覆构造相随相伴,这对于该区推覆构造控气与伸展构造调气的分析评价具有实际意义。
残余鲕粒白云岩是飞仙关组鲕滩气藏最有利的储层。白云石化作用是有效储层形成的关键因素之一。通过对白云岩进行岩石学特征分析、地化特征分析及成岩温度和深度的研究,认为白云石化作用发生在混合水成岩环境,由混合水白云石化机理产生。海平面频繁的变化是发生混合水白云石化作用的主要动力。总结了该储层发生混合水白云石化作用的模式。
南海北部边缘莺―琼盆地及珠江口盆地白云凹陷天然气资源丰富,天然气成因类型多,是一个具有多种勘探领域和颇大资源潜力的大气区。由于勘探及研究程度尚低,在该区浅层及中深层勘探中所发现的天然气藏多以成熟―高成熟的热成因腐殖型气(煤型气)为主,但也发现了一些生物气及亚生物气(生物―低熟过渡带气)气藏且具较高的产量和一定的储量规模、资源潜力及勘探前景广阔。认为这是一个非常值得重视与关注的天然气勘探新领域,只要加大勘探投入力度和天然气地质综合研究的深度,在该区生物气勘探领域获得突破是指日可待的.
中国海相碳酸盐岩含油气系统在烃源供给、储集体系、成藏过程、系统结构、油气藏类型、油气藏定位等方面表现出一定的非常规性,天然气的易散失性及油气藏的非常规性说明其已不完全适合传统的研究和勘探方法。设想从供给域、输导域、储集域、封存域、压力域、地化域和配套性几方面对含海相碳酸盐岩的含油气系统进行研究和划分,并以此为基础选择勘探靶区.
准噶尔盆地南缘东段二叠系、三叠系以及侏罗系大面积分布碎屑岩储集层,其沉积环境多变,非均质性明显。野外观察以及(铸体)薄片等分析研究表明,研究区储层属(特)低孔、(特)低渗性储层;孔隙类型以粒间溶孔为主;喉道类型以片状、弯片状以及管束状喉道为主。进一步研究表明,研究区侏罗系储层以型与型为主,三叠系储层以、型为主,而二叠系以型为主。
充分认识含油气洼陷的基本石油地质条件是开展油气勘探的前提,而认识油气成藏的特殊性是寻找油气勘探切入点的关键。胜北洼陷岩性圈闭组成要素的复杂性和岩性油气藏成藏地质背景的特殊性主要表现在:1盆地性质、构造特征的特殊性――吐哈盆地表现为窄而长的多旋回叠合盆地;2洼陷沉积体系的特殊性――南北双向短物源沉积体系分布格局;3岩性油气藏成藏地质背景的特殊性――下生上储式生储组合和南斜坡的构造斜坡带;4岩性油气藏成藏圈闭的特殊性――缺乏沟通油源断裂、侧向封堵断裂的必要配置;5岩性油气藏赋存的特殊性――成带分布的岩性圈闭含油气面积小、砂体薄、单层圈闭储量规模较小。根据对这些特殊性的综合分析认为,胜北洼陷中浅层岩性油气藏勘探应依附于一定的构造背景展开;处于南北物源交汇区的胜北构造南翼是岩性圈闭发育和岩性油气藏勘探的有利地区。
对致密砂岩气藏含水饱和度的认识直接影响气藏储量评价及开发决策。密闭取心和测井解释表明鄂尔多斯盆地北部上古生界致密砂岩气藏存在超低含水饱和度现象,气藏初始含水饱和度值范围低于束缚水饱和度范围。认为致密砂岩气藏超低含水饱和度形成于其独特的成藏过程,成藏过程中的生烃排液作用对超低含水饱和度的形成具有决定性影响,并通过室内对比实验作了验证。泥岩盖层的封隔作用、致密砂岩气藏气水过渡带内相对渗透率变化及持续生烃增压作用使得致密砂岩气藏超低含水饱和度最终得以保存。
运用层序地层学原理,结合野外剖面和钻井资料,根据不同的层序界面,将安塞地区延长组划分为4个层序,自下而上为S1、S2、S3和S4。除了S4的高位体系域因剥蚀而缺失外,其它层序均由低位、水进和高位体系域组成。各层序呈现不同的堆砌样式。研究区的层序对于生储盖的组合及储层的展布以及储层的储集性能均有一定的控制作用。因此,位于最大湖进面的长7张家滩页岩成为主要的生油层;处于水进体系域的长9、长4+ 5和长1湖相泥岩既具有一定的生油能力,同时又可作为盖层;位于低位体系域的长6、长2和长3油层组是良好的储集层,而同处于低位体系域的长8油层组则是研究区的下一个勘探目的层.
运用含油气系统理论的盆地模拟技术,对鹿邑改造型复合盆地含油气系统动态地质作用进行了模拟分析。认为鹿邑凹陷石炭-二叠系具备二次生烃的有利条件,烃源岩经历了燕山和喜山两次生烃高峰期,喜山期是油气成藏的关键时期,同时指出了勘探的主攻方向。
榆林气田主力气层山西组2段为一套辫状河三角洲沉积,储集岩主要为石英砂岩、岩屑石英砂岩。该储层砂岩是典型的低孔低渗储集岩。以岩芯观察为基础,结合对薄片鉴定、扫描电镜、阴极发光和物性等资料分析后认为,榆林气田山西组2段砂岩经历了压实作用、胶结作用、交代作用、溶解作用和粘土杂基的充填作用等多种成岩作用,目前已达到了晚成岩阶段A期。山2 段储集砂岩孔隙中,原生粒间残余孔隙占44.7% ,各类次生孔隙占5 5 .3% ,可见成岩作用是控制该区储层物性特征的一个关键因素。孔隙演化经历了原生孔隙的破坏、次生孔隙的形成和次生孔隙的破坏3个阶段,其中压实、胶结作用起主要破坏性作用,溶解作用起建设性作用.
根据最新的三维地震解释成果和钻探资料,分析了松辽盆地南部长岭凹陷腰英台区块断裂构造特征。根据物性和岩矿报告,分析了该区块储层特征。腰英台圈闭群是由多组走向近南北向的正断层分割成不同的构造,即西部的斜坡带、中部的地堑和东部的地垒,各构造带内又被次级断层分割成不同的构造。腰英台区块主要含油层系为泉头组顶部、姚家组和青山口组砂岩;储层样品平均渗透率为3.1 8×1 0 -3 μm2 ,平均孔隙度为13.13% ,平均含油饱和度为1 8.80 % ,平均含水饱和度为20 .2 4 %。在腰英台区块,泉头组、姚家组和青山口组地层走向近南北向,倾向近西,地层倾角4°～8°左右,整体呈现向东部一直抬高的缓坡单斜形态。
涩北气田是我国第四大气田,其储层为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩。这些岩石胶结疏松,出砂严重,气水层间互,防砂难度极大,属世界性难题。研究了纤维复合高压充填无筛管防细粉砂技术系统――储层预处理技术(使用带正电支链的软纤维吸附细粉砂颗粒成颗粒集合体来稳砂)、纤维复合体技术(纤维-树脂砂三维网状复合体挡砂)和高压充填技术(不压开地层充填纤维化合物在水泥环外形成类筛管,达到无筛管防砂目的,并解除近井带损害和增加泄气面积)。该技术可达到防砂和增产双重目的,在涩北气田涩7- 1 - 4井应用取得很好的效果,不出砂产量平均增产到原来的2 .1倍。介绍了纤维复合高压充填无筛管防细粉砂技术的理论、实验、施工设计和现场应用。
借鉴束缚水水膜微观运动的相关机理,分析了凝析油沿孔隙内壁岩石颗粒表面流动的“贴壁流”现象的微观机理。认为贴壁凝析油膜可分为“吸附油”、“束缚油”和“外层油”3层,并给出了“吸附油”、“束缚油”、“外层油”和“薄膜油”的定义;束缚油和外层油组成的薄膜油是“贴壁流”的流动体,束缚油在分子引力作用下贴壁移动,外层油在压差力作用下紧贴孔隙内壁流动是凝析油“贴壁流”现象的微观机理。
凝析气藏作为一种特殊的油气藏类型,由于特殊的流体相态特征决定了其开发难度要比一般油气藏复杂得多,开发中不仅要考虑天然气的采出程度,而且还要兼顾凝析油的采出程度。通过对新疆宝浪地区一个带小油环凝析气藏的开发方案实例,总结了凝析气藏开发方案研究过程中应考虑和首先解决的问题,认为这类凝析气藏开发应以效益为中心,重点对气藏生产能力及开发方式进行论证,采取整体部署分步实施方针。
变形介质气藏的储层参数在气藏开发过程中不断变化,定量描述和预测储层参数的变化对气藏开发动态的影响具有十分重要的意义。国内外通常采用流固耦合方法对变形介质气藏进行数值模拟,尽管流固耦合方法在理论上完全可行,但是由于岩石变形类型的不确定性以及模型求解的复杂性,该方法在实际应用中遇到很大困难。通过引入变形介质气藏的无量纲渗透率与无量纲压力关系曲线,可以直接利用室内覆压实验的测试结果,且实验简单易行,可实现对变形介质气藏的准确模拟。
氮气( N2 )是天然气中最常见的非烃组分之一。天然气中的N2 依其成因与来源特征总体可分为大气来源、与生物作用有关的来源和与岩浆活动有关的地壳深部或地幔来源等。根据天然气中氮的赋存状态和一些地球化学特征,并结合塔里木盆地的火山活动史,对塔里木盆地天然气中氮气成因机理进一步综合分析后认为:在白垩系以上(浅部)的油气藏内,天然气中氮的平均含量低于5 % ,主要以大气来源为主,勘探风险较低;对于白垩系以下至志留系(中部)的油气藏来说,天然气含氮量平均为2 0 .3% ,来源较复杂,以混源(深部源和生物作用来源)为主,勘探风险居中;对于奥陶系以下(深部)的油气藏,天然气中氮含量离散度较大,最低为2 .8% ,最高达5 5 .3% ,低氮来源以生物作用为主,高氮来源以地壳深部火山活动或结晶基底来源为主,勘探风险相对较大。
油藏流体连通性分析已成为石油开发地质学中的一项重要内容,油藏流体连通性的好坏,不仅关系到生产井位的部署和射孔的层段,而且关系到注水井的部署及注水效果等。主要用原油气相色谱指纹相关性和紫外光谱技术来阐述油藏流体在纵、横向上的连通性。S1 - 2 6- 1井在浅层射孔( 30 5 m)发现工业油流。以前浅层的试油结果表明仅有油显示,但没有工业油流,因此怀疑该井所产原油因油管泄漏而来自中深部。通过对该井油样及邻近油井的中浅层油样进行气相色谱指纹分析和紫外光谱分析,表明S1 - 2 6- 1井的原油来自浅层。
随着现代分析测试技术的提高,碳同位素在油气地球化学中的应用也越来越广泛。总结了碳同位素在油气地球化学中的应用,这些应用包括:用碳同位素研究来鉴别原油的生成环境和母质类型,对天然气进行成因分类和鉴别,判断天然气的成熟度,进行油气源对比,讨论油气的次生变化,研究油气运移,研究天然气的混合情况和油藏地球化学。探讨了碳同位素在油气地球化学应用研究中存在的和应注意的问题。
讨论了S变换的优良性质,并对S变换作了进一步推广。将从地震资料中提取的地震子波代替S变换中的基本小波,实现了应用在地震资料中的广义S变换。通过对原始地震数据做广义S变换,得到了S域中单频率段的复地震道;由单频率段的复地震道进一步求取瞬时属性,得到了广义“三瞬”,即广义瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位(也称单频段的瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位)。当储层中含有流体或气体时,会引起地震波能量和频率的变化,表现为高频段能量的衰减和低频段能量的增强,故利用基于广义S变换的低频瞬时能量谱可进行油气检测。
三维叠前深度偏移是解决复杂构造和速度横向变化剧烈地区地震资料成像问题的理想技术。应用三维叠前深度偏移成像技术,对CX气田的地震资料进行了三维叠前深度偏移处理,取得了良好的效果。其主要实现过程是:1在时间剖面上拾取速度层位,建立时间模型;2用相干反演法和叠加速度反演法相结合逐层求取层速度,建立层速度―深度地质模型;3用剩余速度分析修改和优化地质模型;4选用差分法实现三维叠前深度偏移。
目前的地震资料解释、速度分析、时深转换往往在一个解释软件上完成,而每个软件都有其优缺点,对于构造复杂地区来说,只用一个解释软件进行构造成图不能满足工作的需要。对Geo Quest和Landmark解释软件中的两个绘图模块CPS- 3和Z- MAP Plus的优缺点进行了分析,对速度分析模块In Depth的功能进行了完善,实现了两绘图模块间的数据传输。在地震剖面的基准面与速度谱的基准面不一致的构造复杂地区,提出了一种时深转换及构造成图新方法:在In Depth模块中建立高精度的三维速度场,时深转换在速度谱基准面上完成,结合绘图模块CPS- 3和Z-MAP Plus优势来编制构造图,并利用Earth Vision可视化软件对构造成果图进行三维可视化显示;此方法首次应用于C工区,获得成功。
近1 0多年来小波理论研究已成为应用数学的一个新方向。作为数学工具,小波被迅速应用到图像和语音分析等众多领域。大量的数据通过小波变换到小波域后,数据能量集中,再通过量化过程和编码压缩实现了数据的压缩。试图从工程应用与实验角度出发,探讨利用二维正交小波包技术在油气勘探的地震资料处理中有效压缩地震数据和最大限度节省存储资源及网络资源。
以气体水合物形成过程中的诱导现象为基础,辨析了诱导时间的定义,归纳和总结了诱导时间的理论确定方法和实验确定方法,分析了水分子结构、气体组分、扰动及驱动力等因素对诱导时间的影响,认为明确的诱导时间基本概念和作用规律将对以后研究工作的开展起到积极作用。
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