2019年, 第30卷, 第4期　刊出日期：2019-04-10

  

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天然气地质学
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  准噶尔盆地五彩湾地区石炭系烃源岩演化及油气成藏过程

  王伟锋, 张仲达

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 447-455. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.01.006

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  准噶尔盆地五彩湾地区石炭系烃源岩生烃潜力良好，现今处于成熟—高成熟阶段，已生成大量油气，自二叠纪以来的生烃过程对石炭系油气成藏具有重要影响。对该地区石炭系烃源岩基本特征进行评价，恢复演化历史，开展油气成藏条件分析，进而对油气成藏过程进行研究。结果表明：五彩湾地区石炭系烃源岩具有大规模生成油气的生烃条件，并且经历了多个重要的生烃时期。石炭系经历了多期成藏，分别是二叠纪末期、三叠纪末期、侏罗纪晚期和白垩纪末期。其中，前三者为早期成藏，由于侏罗纪末期—白垩纪早期构造活动，早期形成的油气藏遭受完全破坏，油气散失；白垩纪末期是该地区石炭系烃源岩的最后一次生烃高峰，生成的大量成熟—高成熟油气在石炭系内部储集体中聚集形成现今的油气藏。
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  准噶尔盆地南缘下组合油气成藏过程——以齐古油田为例

  胡瀚文, 张元元, 卓勤功, 贾承造, 郭召杰

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 456-467. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.03.003

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  准噶尔盆地南缘的二叠系—侏罗系含油气系统为该盆地的重要勘探领域，潜力大，但对其油气成藏过程的认识仍存在分歧。通过分析原油性质，并应用流体包裹体观察、测温和盆地模拟以及储层颗粒荧光等多种技术方法，解析南缘山前齐古油田的油气充注过程。结果表明南缘齐古油田原油密度大且含蜡量高，气洗特征显著；不同层位储层中烃类族组分分异的现象明显。早期低成熟度的油气在~100Ma充注于下侏罗统储层，在~45Ma充注于中侏罗统储层，形成自生自储的古油藏。晚新生代(~7Ma)是齐古油田的主要成藏期，在断裂的作用下，古油藏被调整，深部高成熟度的原油和天然气沿断裂运移，二叠系—侏罗系储层发生气洗作用，导致不同层位储层内的油气分布复杂。由于齐古背斜下白垩统区域盖层缺失和断裂沟通地表，导致浅部中侏罗统西山窑组储层油气严重散失，油气藏被破坏；而在中下侏罗统局部盖层的保护下，二叠系—下侏罗统油气藏得以保存。
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  准噶尔盆地玛湖凹陷下乌尔禾组储层特征及其控制因素

  付爽, 庞雷, 许学龙, 曹元婷, 刘振宇, 张顺存,

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 468-477. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.01.015

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  准噶尔盆地玛湖凹陷勘探潜力巨大，二叠系下乌尔禾组是玛湖凹陷下一步油气勘探的重要层位，具有良好的油气勘探前景。为给下一步的勘探提供参考借鉴，通过岩性观察、压汞分析、铸体薄片、扫描电镜、CT扫描及数理统计等实验和方法，探讨下乌尔禾组储层的特征及控制因素。结果表明：下乌尔禾组储层岩石类型多样，火山碎屑物质含量高而成熟度低，属于特低孔特低渗储层；孔隙类型多样，以剩余粒间孔、微裂缝、粒内溶孔为主，孔隙喉道较细，非均质性强。影响储层物性的因素为沉积作用、成岩作用和构造作用。沉积作用对储层控制作用明显，物性较好的储层主要发育在水动力较强的（水上）水下分流河道、泥质含量较少的砂体中。压实作用是主要的破坏性成岩作用，造成70%左右的原生孔隙丧失；而胶结作用是次要因素；溶蚀作用是建设性的成岩作用，溶蚀作用生成的次生孔隙改善了储层物性，次生孔隙发育带主要发育在（水上）水下分流河道等相带中。构造作用产生的微裂缝使储层非均质性增强，也改善了储层物性。
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  深部流体对有机质生烃演化过程的影响

  刘佳宜, 刘全有, 朱东亚, 孟庆强, 黄晓伟

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 478-492. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.01.001

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  随着油气形成的有机—无机相互作用观点的提出和发展，人们不断意识到无机物质在有机质生烃演化中的重要作用。深部流体作为地球内部物质运移的载体，承载着大量来自地下深部的无机物质。深部流体的加入将从外源氢、催化剂2个方面的物质供应促进沉积盆地内部有机质的生烃演化，并通过为无机生烃反应提供必要碳源的方式参与烃类物质的无机形成过程。通过对有关外源氢、催化剂作用下的有机质催化加氢反应和以费托合成为代表的无机生烃反应的模拟实验研究的归纳，系统分析了外源氢和催化剂对有机质成烃演化过程的影响，肯定了深部流体的“增烃”效应。
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  碳酸盐岩缝合线研究进展及对油气开发的意义

  李长海, 赵伦, 李伟强, 李建新, 丁宇韬, 李昂, 祁永平

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 493-502. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.12.003

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  缝合线是碳酸盐岩地层中常见的一类沉积构造，其对油气开发的重要影响受到国内外学者的持续关注。通过调研国内外学者对碳酸盐岩地层中缝合线的研究成果，从缝合线的分类和成因、缝合线的发育和分布特征以及缝合线对储集层物性的影响等方面，对缝合线的研究现状及对油气开发意义进行了探讨。结果表明，依据储集层连通性的好坏对缝合线进行分类正成为主流，其考虑了缝合线的开发特征，优于依据缝合线几何形态和与层面关系等的分类方法；缝合线的成因仍然存在较大争议，集中在缝合线的形成机理、锯齿状成因以及缝合线的形成时间等方面；经溶蚀作用等改造的缝合线不仅可在三维空间与其他类型的裂缝形成网状连通体系，而且其可提高储集层流体的渗流能力，对灰岩储层油气开发意义重大。对改造后的缝合线进行研究将是下一步缝合线研究的重点。
非常规天然气
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  煤岩弹性力学性质与煤层破裂压力关系

  陈立超, 王生维,

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 503-511. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.12.004

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  岩石弹性力学性质是储层水力压裂裂缝起裂的重要力学约束，解译弹性力学性质与煤层破裂压力间的数学关系对于气井压裂设计有一定作用。以沁水盆地郑庄区块51口煤层气井为对象，利用声波时差、体密度测井数据反演了近井煤岩弹性力学参数(弹性模量E、剪切模量G、体积模量K、泊松比v)值，计算了表征煤岩破裂实际耗能情况指标——破裂压力当量(Pt)值。通过数学回归发现：中低弹性模量软煤中弹性力学参数(E、G、K)与Pt呈线性正相关关系；对于高弹性模量(E＞6GPa)硬煤，发育天然大裂隙煤层Pt较低且随模量(E、G、K)降低而增高(煤粉的堵塞效应)，而致密煤层Pt随煤岩模量增大而快速升高。煤岩泊松比(v)与Pt间的关系则不同，高弹性模量硬煤Pt随煤岩泊松比(v)增大而快速升高，而中低模量软煤Pt先随v减小而升高(煤岩脱水效应)，后与v呈正相关关系。
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  山西河东煤田中—南部煤系页岩气储层微观特征

  谢卫东, 王猛, 代旭光, 王彦迪

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 512-525. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.11.003

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  为探讨山西河东煤田中—南部海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征，表征储层孔隙结构参数发育特征及影响因素，应用扫描电镜并结合氩离子抛光技术对储层各类孔隙形貌特征进行直观观察研究；借助高压压汞、低温液氮吸附实验测试对泥页岩储层孔径分布、孔体积和比表面积进行间接表征；通过单因素拟合分析及SPSS多因素综合分析表征孔隙结构参数的影响因素。结果表明，页岩中主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂隙4类孔隙，孔隙形态以四周开放的平行板状孔，细颈广体孔和墨水瓶孔为主，孔隙连通性较好；孔径多为纳米尺度，以微孔和介孔为主，储层孔体积和比表面积发育主要由微孔和介孔贡献；孔体积和比表面积与黏土矿物含量、TOC和RO呈正相关关系，与脆性矿物含量呈负相关关系；黏土矿物和脆性矿物中，孔体积和比表面积与伊利石、绿泥石、伊/蒙间层和斜长石含量呈正相关关系，与石英、钾长石和高岭石含量为负相关关系。研究结果精细表征了河东煤田中—南部山西组、太原组和下石盒子组煤系页岩气储层微观特征及影响因素，对于河东煤田中—南部地区煤系页岩气资源勘探开发具有一定理论指导意义。
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  南祁连盆地哈拉湖坳陷天然气水合物科学钻孔岩心顶空气组成及其地质意义

  范东稳, 卢振权, 刘晖, 肖睿, 王伟超, 李永红, 唐世琪

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 526-538. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.01.008

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  通过对南祁连盆地哈拉湖坳陷天然气水合物科学钻探试验QH-1孔、QH-2孔不同层段内岩心顶空气中各烃类气体含量及甲烷碳同位素值的统计，对比研究了岩心中烃类气体组分含量随不同深度的变化特征，剖析了组分含量与岩性、裂隙或破碎带之间的对应关系，探讨烃类气体的成因，指出了烃类气体对岩性、裂隙或破碎带、天然气水合物异常的地质指示意义。结果显示：顶空气高含量区间段对泥岩有一定的指示作用，岩心中一定深度范围内多处钻遇石膏晶体，石膏出露层段与顶空气高含量区间段较为吻合，烃类气体可能主要以吸附(游离)的方式被封存在泥岩中，石膏起到了一定的封堵作用；裂隙或破碎带内岩心顶空气组分含量相对较高，显示裂隙或破碎带对烃类气体的聚集有一定控制作用；与南祁连盆地木里地区相比，钻探区虽然达到了天然气水合物稳定带条件，但未能钻获到天然气水合物，推测气体浓度较低为原因之一；钻孔岩心顶空气中甲烷气体主要以热解成因为主，并含部分混合成因气。
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  基于生烃思路的微生物成因水合物资源量估算——以琼东南盆地西南深水区为例

  刘杰, 杨睿, 邬黛黛, 金光荣

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 539-548. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.01.005

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  琼东南盆地深水区的天然气水合物成藏条件优良，是天然气水合物资源有利的勘探远景区。综合底水温度、地热梯度、有机碳含量和沉积速率等资料，分析了该海域范围内天然气水合物稳定带厚度的分布特征，并采用基于运移—反应数值模拟得到的转换函数，对琼东南盆地西南深水区内天然气水合物资源量进行了初步估算。结果表明：生物成因甲烷水合物分布在水深大于600m左右的海底，稳定带最大厚度约 300m；微生物成因水合物所蕴含甲烷量达 5.7×10¹²m³，其中自生自储扩散型天然气水合物远景总量约 0.7×10¹²m³甲烷气；下生上储渗漏型水合物天然气水合物远景总量约 5×10¹²m³甲烷气。后者约为原位微生物甲烷水合物资源量的7倍。由此可见，研究区微生物成因天然气水合物的烃类气体以深部运移烃类的供应为主；高效的流体运移通道是控制该区水合物藏富集的重要因素。基于生烃思路的资源量估算方法与通过体积法计算的天然气水合物资源量的数量级(×10¹²m³)一致，显示了该方法的有效性。
天然气开发
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  考虑渗滤效应的压裂裸眼井破裂压力预测模型

  曾凡辉, 唐波涛, 王涛, 郭建春, 肖勇军, 张守仁

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 549-556. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.01.010

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  准确预测破裂压力是压裂酸化顺利实施的关键，渗滤效应是影响破裂压力的重要因素，但目前压裂井的破裂压力预测模型很少考虑渗滤、注入排量以及液体黏度等影响因素。岩石作为一种渗透性的多孔介质，压裂液在注液过程中会向井筒周围岩石渗滤，产生附加应力导致井筒周围应力发生改变从而对破裂压力产生影响。基于岩石力学、弹性力学、渗流力学理论，应用最大拉应力准则，建立了考虑渗滤效应的破裂压力预测模型；并采用连续增量迭代法计算了这一动边界数学问题。通过与破裂压力实验以及经典的Hubbert等模型对比，验证了该模型的可靠性与合理性。应用该模型分析了渗滤效应对裸眼井破裂压力的影响规律。计算结果表明：随着岩石渗透率、注入排量和井眼尺寸增加，压裂液更容易向地层岩石渗滤，导致孔隙流体压力增加，破裂压力明显减小；而随着压裂液黏度和压裂液压缩性增加，压裂液不容易向岩石渗滤，此时压裂液的渗滤对破裂压力的影响不大。笔者建立的模型克服了Hubbert等模型不能考虑渗滤效应对储层破裂压力影响的缺陷，有效解释了渗滤效应降低储层破裂压力的机理。
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  昭通国家级页岩气示范区YS108区块小井距错层开发模式探讨

  黄小青, 王建君, 杜悦, 李林, 张卓

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 557-565. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.12.018

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  针对川南山地页岩气储层具有平面稳定连续、纵向厚度大、非均质强的特点，合理的井网部署模式对于提高储量动用程度和采收率具有重要意义。为此，借鉴国内外页岩气生产经验，根据研究区静态地质特征和生产动态特征，以非常规水力裂缝模拟和数值模拟为分析手段，建立昭通国家级页岩气示范区YS108区块龙马溪组龙一段小井距错层开发模式：平面上将井距缩小至300m、纵向上龙一₁¹小层和龙一₃¹小层错层动用、上下2套井网开发、“拉链式”压裂、同步投产的开发模式。结果表明：该模式在研究区内试验可新增20%储量动用，提高16%的采收率，新增单井产量0.9×10⁸m³，井间干扰是该模式应用的关键因素，采用同步投产的方式可减少井间干扰至2%以下。
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  煤系地层多层合压射孔层位及高度的优化

  孙伟, 熊远贵, 王倩, 张天翔, 王小华, 甄怀宾, 朱卫平

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 566-573. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.01.002

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  基于多层水力压裂三维模型，采用MFrac软件数值模拟求得裂缝形态和导流能力，结合模糊数学综合评判和专家估测加权法，考虑煤系地层各层物性和生产特性，优化了煤系多层合压射孔层位和射孔段高度。研究发现，射孔层位决定能否实现煤系多层合压，射孔段高度决定合压效果好坏。提出射孔层位优选的原则：射孔层位应避免煤层或在煤层少射孔，以降低煤层裂缝的过度优势扩展；对高应力层段适当射孔，以保证合压施工顺利和合压效果；考虑到支撑剂的重力沉降，合压裂缝尽可能从合压层段上部起裂；在满足前3个原则的基础上，尽可能以最大的射孔密度射开目的储层，增加目的储层压裂效果。认为通过射孔方案的加权优化，可保证煤层具有更高的裂缝面积导流能力。研究结果为煤系气共采多层合压射孔优化设计提供了新的方法和依据。
天然气地球化学
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  塔里木盆地库车坳陷吐格尔明地区油气地球化学特征及烃源探讨

  刘如红, 李剑, 肖中尧, 李谨 , 张海祖, 卢玉红, 张宝收, 马卫, 李德江, 刘满仓

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 574-581. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.12.019

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  吐格尔明地区位于库车坳陷东部，近年来部署的吐东2井在侏罗系阳霞组获得工业油气流，指示该区油气勘探的前景广阔。吐格尔明地区油—气—源的对比研究结果显示：吐格尔明侏罗系阳霞组原油的生物标志化合物特征显示其母质为典型的淡水陆源高等植物来源，阳霞组天然气为煤型凝析油伴生气，成熟度与原油相同，两者来源于相同烃源岩。采用生物标志化合物对比技术、正构烷烃碳同位素对比技术系统对比了吐格尔明地区侏罗系阳霞组原油与该区侏罗系、三叠系烃源岩之间的差异，结果显示阳霞组原油与侏罗系阳霞组、克孜勒努尔组烃源岩之间存在母源关系，为该区油气资源评价提供重要参考.
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  东海盆地西湖凹陷原油中金刚烷类化合物特征及意义

  王勇刚, 田彦宽, 詹兆文, 汤睿

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 582-592. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.12.017

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  采用GC—MS分析技术，对东海盆地西湖凹陷31个原油样品进行了分子指纹研究。原油碳同位素值偏高，Pr/Ph值高，甾烷系列以C₂₉甾烷占优，萜烷以二萜类为主，富含降异海松烷、异海松烷、扁枝烷等，C₂₄四环萜烷含量高，伽马蜡烷含量低，富含奥利烷，表明原油的烃源岩形成于偏氧化的沉积环境，其成烃母质主要来源于高等植物。原油含有丰富的金刚烷类化合物，总含量可达877~9 797μg/g油，其中以单金刚烷系列占绝对优势(754~9 333μg/g油)，体现出高成熟原油的特征。认为西湖凹陷西部缓坡带平湖组原油主要来源于平湖组烃源岩的生烃晚期，并在储层中发生了不同程度的裂解；中央洼陷带花港组原油主要为高成熟油或裂解油与未裂解的、成熟度较低原油的混合油，其中成熟度较低的原油主要来自于花港组烃源岩的生烃高峰期。平湖组或其下伏烃源岩在高—过成熟阶段形成的大量凝析油、天然气，甚至深层储层原油发生裂解形成的轻质烃类进入浅部花港组储层，与储层内早期原油发生混合是造成西湖凹陷浅部原油富含金刚烷类化合物的主要原因。
  
  
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  古生界干酪根热演化模拟实验

  康广星, 徐学敏, 汪双清, 杨佳佳, 孙玮琳, 沈斌, 秦婧, 芦苒, 张小涛, 郭望

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 593-602. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.11.005

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  我国南方下古生界页岩中有着丰富的页岩气资源，但因其时代老，成熟度高，且缺乏镜质体，其有机质热演化程度评价成为一个技术难题，对相关页岩气地质研究造成困扰。已有研究表明，干酪根H/C原子比和O/C原子比会随着有机质热演化程度的增加呈现规律性变化，但是对于缺乏镜质体的下古生界干酪根，以及高过成熟阶段干酪根却鲜有研究，其元素演化规律如何？其元素组成与镜质体反射率之间是否存在明确的定量关系？值得研究。为此，针对二叠系大隆组的泥岩和蓟县系洪水庄组页岩，在350~550℃温度范围内开展了系列干酪根热演化模拟实验，测定了各模拟实验温度下所得干酪根的镜质体反射率(RO)和C、H、O元素组成，发现干酪根H/C原子比和O/C原子比与有机质成熟度之间具有高度的统计学相关关系。结果显示：①在开展烃源岩演化热模拟实验时，对于在泥盆纪以前沉积缺乏镜质体的烃源岩样品而言，利用与烃源岩样品镜质体反射率RO值相近的煤样来标定样品热演化进程的方法是可行的；②在热演化进程中，干酪根的H/C、O/C原子比值均会随着有机质成熟度的增加发生规律性的变化，不同类型干酪根的H/C原子比值表现出沿相同路径不断降低的演化特征，而O/C原子比值表现出沿不同路径不断降低但最终趋同的演化特征；③实验中涉及的3种类型干酪根的H/C、O/C原子比(R_H/C和R_O/C)与用镜质体反射率RO(%)所表征的有机质热演化程度之间均体现同一规律，并存在良好的数学相关关系，可以表达为LgRO=-0.133 1-1.190 5 LgR_H/C-0.054 4 LgR_O/C，适用于该实验中涉及的3种类型干酪根，适用RO值范围为0.6%~3.5%。
  

  
  
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  论文摘要撰写规范

  论文摘要撰写规范

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 603-604.

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  《天然气地球科学》2019-4期封面及目次

  《天然气地球科学》-期封面及目次

  天然气地球科学. 2019, 30(4): 9014-9042.

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