《天然气地球科学》2018-3期封面及目次

《天然气地球科学》2018-2期封面及目次

在前人研究基础上，结合鄂西建南地区最新钻井资料和地震解释成果，详细解剖该区长兴组沉积相特征及礁滩体沉积演化模式，提出了长兴组沉积早期发育碳酸盐缓坡、中—晚期发育碳酸盐台地的沉积模式，其中台地模式包括镶边台地和孤立台地，礁滩沉积主要发育于台地边缘相带。建南地区长兴组礁滩分布特征研究表明，南部以滩相沉积为主、北部以礁相沉积为主，其中礁、滩沉积体均发育于各层序的高位体系域，尤以第1个三级层序高位体系域最为发育。该区礁滩沉积是在相对海平面不断下降的背景下发育的，形成了一套规模较大的加积—进积型台地边缘生物礁、滩沉积序列。主要礁滩发育期可分为3个演化阶段，第1阶段以小规模低能滩相沉积为主，也是生物礁奠基阶段；第2阶段为大型障积型生物礁和生屑滩发育期；第3阶段为生物礁逐渐消亡阶段，该期生物礁以黏结—障积型生物礁为主。礁滩发育晚期的暴露浅滩白云石化作用强烈，形成良好的储集岩。

为了准确定位断裂附近油气藏的空间位置，从油源断裂优势运移通道和被断裂破坏后盖层垂向封闭能力2方面入手对南堡1号构造中浅层横向、纵向油气富集主控因素进行了详细研究，结果表明：①油源断裂有效断面脊作为优势运移通道控制了油气横向富集部位，南堡1号构造中浅层主要油气储量均分布于有效断面脊附近；②火山岩类（脆性）盖层被断裂破坏后垂向封闭能力可用盖层残余有效厚度（H′）来评价，南堡1号构造馆三段火山岩盖层残余有效厚度垂向封闭油气阈值(Ho）约为79～93m，当H′>Ho时，油气主要在盖层下部富集，而当H′

我国多数气藏均具有高含水饱和度特征，储层与水作用机理的认识是指导气藏科学开发的一项重要依据。建立了一套长岩心物理模拟实验方法，分类选择储层基质岩心分别在不同含水条件下，采用湿气开展了气藏衰竭开采物理模拟实验研究，得出了衰竭开采过程中不同渗透率储层实验前后含水饱和度变化特征，发现一项重要的开发机理认识,即不同渗透率砂岩储层与水的相互作用机理差异明显:①水在Ⅰ类、Ⅱ类储层(>0.5×10^-3μm²)内具有较好的流动性，在生产过程中岩心含水饱和度会下降，水会随气体一起产出，说明这类储层即使本身含水饱和度较高或者有外来水时，水也不会在储层中过多滞留从而对气相渗流造成致命影响；②水在Ⅲ类、Ⅳ类储层(<0.5×10^-3μm²)中渗流能力差，如果气藏没有足够大的能量，这类储层岩心的细微孔喉则会对原始孔隙水产生束缚作用，对外来侵入水产生捕集作用，从而导致储层含水饱和度升高，影响气相渗流能力。这一开发机理认识对于指导高含水致密砂岩气藏制订合理工作制度和开发对策具有一定意义。

提高裂缝复杂度是提高储层改造体积的重要组成部分。为明确砂岩储层复杂裂缝形成的控制因素及实现方法，在物理模拟实验结果的基础上，建立了天然裂缝储层形成复杂裂缝的数学模型，采用数值模拟方法研究了应力场，提出并试验了多种施工工艺。研究结果显示砂岩储层形成复杂裂缝的必要条件包括改变应力场、发育天然裂缝或提高缝内净压力。其中天然裂缝是砂岩储层能否形成复杂裂缝最重要的因素，储层最大最小主应力差越大，天然裂缝与人工裂缝夹角越大，形成复杂裂缝所需缝内压力越大；多缝应力干扰可有效改变应力场。现场监测及压后分析证实试验井形成了复杂裂缝。该技术为低渗尤其是致密砂岩油气藏的经济开发提供了有效手段。

从经济学的角度出发,应用盈亏平衡分析,研究了天然气开发中气藏废弃产量计算方法,在此基础上,根据地层压力与产量的关系,得到了相应的废弃地层压力,经在实践中应用,取得了较好的开发效果和经济效益。

四氢呋喃(THF)与水生成的水合物在很多性质上与天然气水合物类似,但相对天然气水合物低温高压苛刻的生成条件,THF水合物在常压下和0℃附近时就可以生成(其平衡温度为4.4℃)。通过实验观察THF水合物生成过程,分析其生成条件,研究其在0℃附近和不同浓度(四氢呋喃溶液浓度)的生成动力学规律,同时将扩散过程和反应过程进行联合,对传质结晶面积进行指数修正,并用实验所得液相浓度关系式确定模型中的液相主体浓度,建立了THF生成动力学的理论模型并作了验证。

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。

天然气的成藏过程是指天然气从源岩排出后的运移、聚集和散失过程,这一过程的有效性可以用气藏成藏保存阶段单位圈闭面积内的充注速率与散失速率的差值,即天然气净聚集速率定量表征。根据净聚集速率的高低,可将天然气成藏过程的有效性划分为高效、中效和低效3个级别。根据对典型气藏的解剖和大量气田的统计,天然气成藏过程的有效性主要受气藏成藏期源储剩余压力差、输导体系的类型和输导效率、盖层的厚度和排替压力3方面因素的控制。在我国含油气盆地的地质条件下,中、高效成藏过程的的主要地质条件是天然气成藏期的源储剩余压力差大于25MPa,具有汇聚型输导体系,气藏盖层厚度大于40m和排替压力大于15MPa。利用上述指标可以对盆地范围内天然气成藏过程的有效性进行定量或半定量评价和预测高效气藏的分布。

为了全面评价温度、有效应力和含水饱和度的变化对砂岩渗透率的影响,实验测定了在不同条件下低渗透砂岩渗透率的变化规律。根据实验结果定性地分析了温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂岩渗透率的影响以及三者之间的相互作用关系。实验结果表明:在有效应力相对较小时温度对渗透率的影响较大,而随着有效应力的增大其作用逐渐减小;随着含水饱和度的增加,温度对渗透率的影响增大;渗透率与有效应力近似呈指数关系变化,但随着温度和含水饱和度的增加需要作校正处理;含水饱和度越高岩石渗透率越低,且随着有效应力的增加,渗透率下降幅度呈递增的趋势,而温度的增加使得含水饱和度越高的砂岩渗透率下降越严重。

在我国已发现的低渗透气藏中, 类储层占有相当大的比例。苏里格气藏作为一个拥有5000多亿m3储量的特大型气藏, 类储层的储量在总储量中占到40%以上,这部分储量在气田开发中能否动用,动用的程度有多大,对气井产能的贡献有多少,是气田开发中急待解决的问题,而且对气田的产能规划和投资决策影响巨大。利用苏里格气田某气井实际资料,建立了单井地质模型,采用数值模拟技术,对低渗透气藏 类储层的动用能力及影响因素进行了全面的模拟研究,详细分析了不同开采阶段 类储层的动用能力及对产能的贡献。研究表明:低渗气藏 类储层的动用能力与其自身渗透率和含气饱和度以及储层应力敏感性、井附近渗透率、气井初期配产、是否间隙开井等多种因素有关。提出了提高储层储量动用程度的有效措施和相应的开发策略。

山东省惠民县境内的阳5潜山气藏是构造裂缝、溶蚀孔洞较为发育和具有底水的CO2气藏。利用三次测试资料,分析了该气藏的试井特征,其是:1通过流动压力、流动温度梯度曲线与室内观察结果发现,流动纯CO2气柱与静止CO2气柱的相态特征存在着明显的差异,在高于CO2临界温度的情况下,井筒内就可能出现气、液两相形成的高密度流体(液态水、气态CO2及其水合物),在265.80m左右达到临界条件,可能开始有液态CO2生成,受其影响,井筒损失比较严重;2气井产能较低,气藏稳产条件较差;3两层合采显著降低了气井产能。最后从多方面论证了气井合理初期产能并提出了提高产能的主要措施:对地层采用酸化解堵措施以减小污染,采用小油管增加井筒内流速以提高气流的携液能力。

成藏动力系统研究的核心是成藏动力系统的划分,正确的成藏动力系统划分对于勘探评价具有十分重要的指导意义。探讨了成藏动力系统划分的原则和方法。认为:成藏动力系统划分的原则是同一成藏动力系统油气运聚条件、运聚动力和运聚特征的相似性与不同系统的差异性;成藏动力系统划分的方法有依据压力系统(常压、超压、负压)、成藏性质(原生油气藏、次生油气藏、原生-次生复合油气藏)、油气藏相态类型(油藏、气藏、油气藏)、运移方式(侧向运移、垂向运移、侧向-垂向复合运移)、流体势、运移动力(或成藏动力)和沉积相等10多种方法,也可采用综合划分的方法。

火山岩气藏是松辽盆地深层天然气勘探的重要领域。应用显微热台和激光拉曼光谱技术,研究了徐家围子断陷火山岩气藏储层原生包裹体和次生包裹体的流体组成和均一化温度特征后发现:该储层原生和次生包裹体的流体性质有明显差异;次生包裹体组成与目前在储层中见到的天然气相似,其均一化温度可以反映天然气的成藏期。利用次生包裹体形成温度并结合储层的热演化史分析确定的单井成藏期表明:徐家围子断陷火石岭组天然气成藏期为114～68Ma,主要成藏期为90～70Ma,成藏时间一般大于10Ma,从断陷南部向北部,天然气的成藏期呈现逐渐变新的趋势;营城组天然气的成藏期为100～65Ma,主要成藏期为100～80Ma,成藏时间一般小于10Ma,从断陷北部向南部,天然气的成藏期呈现逐渐变新的趋势。徐家围子断陷天然气成藏期的变化主要与烃源岩展布的分割性和埋藏史的差异性有关;该气藏横向分布受源岩区控制。

依据构造演化史、生烃史和微裂缝密度,将龙门山北段前缘前陆盆地须家河组二段―三段含油气区带划分为梓潼凹陷西斜坡含油气区、梓潼凹陷东斜坡含油气区和九龙山含油气区。梓潼凹陷西斜坡含油气区须二段-须三段发育有4套大型砂体。在诺尼克晚期的表生作用下,该区砂体生成粒内-粒间溶孔,其后由于中深埋藏作用而发育微张裂缝;在燕山期大型砂体与古隆起构成复合型圈闭并继承性捕获油气。

目前,对断陷畅流湖盆的层序地层模式研究较多,而针对断陷闭流湖盆的层序地层模式研究较少。以查干早白垩世断陷闭流湖盆为例,分析了断陷闭流湖盆的沉积特征和演化规律,总结了断陷闭流湖盆的层序类型及特征,提出了断陷气候复合型和气候型层序类型,归纳了不同演化阶段的层序地层模式。认为查干断陷闭流湖盆沉积演化经历了断初、断陷和断坳等3个阶段,断初和断陷阶段的层序地层模式是一种由断陷气候复合型层序组成的层序地层模式,断坳阶段的层序地层模式是由气候型层序组成的层序地层模式。

随着深盆气理论在鄂尔多斯盆地的应用,盆内上古生界的气藏不断被发现,储量逐年上升。关于深盆气的气源问题人们一直争论不休。根据现代天然气和煤层气地质理论,在搞清鄂尔多斯盆地深盆气地质条件基础上,用先进的煤层气专项分析测试仪器进行了大量分析测试,证实了鄂尔多斯盆地中北部丰富的煤层气是上古生界山2段和盒8段深盆气藏的补充气源这一客观事实。

储层物性一般服从正态分布。以往对储层物性分布的评价普遍采用对数正态概率纸或正态概率纸方法进行。该方法存在着两点不足:一是受物理条件限制较大,当缺少正态概率纸时,难以应用此法;二是该方法仅能手工读数,难以计算机处理,计算的精度较差。通过对正态分布函数的研究,提出了一种新的统计方法,在计算机上用Excel办公软件就可完成对储层物性参数分布的统计分析。实例应用证明,新方法使用方便,结果可靠。

塔里木盆地库车坳陷具有十分优越的天然气成藏地质条件,发育有三叠系、侏罗系两套烃源岩,具有第三系两套巨厚膏盐岩和侏罗系煤系地层分别与其下的砂岩组成的3套区域性储盖组合。晚喜山期定型的构造在库车坳陷发育,并与早期生油、晚期生气的两套烃源岩配置颇佳。目前库车坳陷天然气的资源探明率仅为17.5%,还处于勘探的初期阶段,可见天然气资源潜力很大。预测库车坳陷在5年之内可以累计探明天然气10000～11000亿m3,可成为\"西气东输\"工程的可靠资源供应基地。

为了探讨扩散引起的天然气组分及其碳同位素的分馏效应与岩石物性之间的关系,建立了相应的扩散分馏作用地质模式。通过自行设计的天然气成藏物理模拟仪,选择了不同物性的岩芯及其组合进行了天然气组分及其碳同位素扩散分馏作用模拟实验。实验研究结果表明:岩石的孔隙度和渗透率越低,扩散运移引起的分馏效应越明显;乙烷以上的重烃碳同位素几乎不发生分馏作用,但其组分组成仍存在一定程度的分馏现象。利用天然气组分及其碳同位素的上述变化规律,可以追踪天然气的运移路径,也可用于气源对比研究。

由于生物化学作用、热降解作用和构造活动等的共同影响,不同成因天然气易在含油气盆地浅层聚集在同一气藏内形成浅层混源天然气藏。论述了浅层原生天然气(生物成因气和低温热成因气)及浅层次生天然气(次生运移天然气和微生物改造天然气)的组分组成及碳同位素组成的分布特征,讨论了影响浅层混源天然气碳同位素组成的主要因素,分析了浅层混源天然气判识的地球化学指标。

柯克亚油气田是我国开发比较早的一个油气田,但由于受混源和其他因素的影响,对气源的认识众说纷纭。通过对天然气的地球化学特征的分析,并参照国内外关于甲烷、乙烷、丙烷碳同位素关系方面的资料,提出了如下看法:柯克亚天然气碳同位素相对较重,与塔里木盆地下古生界海相天然气的碳同位素组成区别较大;根据天然气40Ar/36Ar组成,柯克亚油气田的气源不是单一来源;柯克亚油气田绝大多数天然气的甲烷和乙烷碳同位素值关系符合Faber推断的 型有机质方程直线关系,说明有机质属于较好的有机质类型,或者是由原油裂解形成的天然气;除了K2井和K18井天然气成熟度较低以外,绝大多数天然气的成熟度大约在1.8%～2.2%之间,属于高过成熟气,但也混有一些成熟度在0.9%～1.2%的源岩形成的天然气;推测天然气主要来源于石炭系―二叠系源岩,而混有成熟度低的源岩形成的天然气则有可能来自侏罗系源岩。

塔中地区是塔里木盆地的油气主要富集带。通过原油的中性含氮化合物的绝对浓度和相对比值,探讨了塔中4号构造C 油组和C 油组原油在垂向上和横向上的运移聚集特征。在垂向剖面上,从下亚油组到中亚油组和上亚油组,C 油组原油二甲基咔唑异构体之间的相对比值均由小变大,呈现出明显的运移分馏效应;但是同一口井的C 油组原油的运移参数却低于C 油组,表明C 油组原油不是C 油组原油直接垂向运移所致。在横向上,根据原油中性含氮化合物不同异构体之间的运移分馏效应,发现自塔中411井向塔中421井和402井方向存在着油气注入和分配现象,这就是说,在塔中4号构造C 油藏中存在着一个自东南向西北的油气注入方向;此外,在塔中4井可能还存在着另一个次要的运移方向。

阿克1井是在塔里木盆地喀什凹陷获得工业气流的第一口探井,与该盆地其他地区相比,其天然气地球化学特征有着独特性:干燥系数大,非烃气体含量较高,甲烷碳同位素异常重(居塔里木盆地已发现的天然气之首),稀有气体3He/4He、40Ar/36Ar比值较大。根据区域烃源岩发育特征、源岩地球化学特征和热演化史,初步确定阿克1井的气源岩以石炭系为主。

陆东凹陷原油和油砂抽提物中烃类的宏观组成存在着明显的非均质性。在高孔隙度(>15%)储层单元中,饱和烃的含量高,占总组成的含量均大于40%,而极性化合物则相对较低,一般不足40%;相反,在低孔隙度(<15%)储层单元中,饱和烃的含量明显降低,而极性化合物则显著增加。此外,陆东凹陷原油和油砂抽提物中烃类成熟度亦存在着非均质性:在高孔隙度储层中,原油和油砂烃类的成熟度参数高,而在低孔隙度储层中原油和油砂烃类的成熟度参数低。根据原油和油砂抽提物中烃类的宏观组成特征和成熟度参数的变化规律,提出了陆东凹陷油气聚集模式。

在四川南部凹陷高石梯构造钻探的高科1井在目的层没有找到工业气流。运用气藏地球化学研究方法,对高科1井的天然气特征、储层沥青的生物标志化合物特征进行了研究。结合区域构造发展史和岩石薄片研究综合分析后认为:高科1井的失败主要在于没有找到好的储层,井正好打在了沥青封堵带上;但是,高科1井所在的高石梯构造区具有较好的天然气勘探前景,主要产层应为震旦系灯影组四段;在该区,要找到具有工业价值的天然气,关键在于寻找好的储层,避开沥青封堵带打井。

辽河双南油田的原油大多属于正常比重的原油,其生物标志物分布与组成上呈现出姥鲛烷、植烷和甾烷的C27R和C29R均势,而重排藿烷、新藿烷和伽马蜡烷具有含量较低的特征。这种均势和特征表明原油来源于淡水环境条件下形成的混合型有机质。甾萜烷和芳烃成熟度参数表明部分原油属于成熟原油,如双201等井的原油;另有部分原油则属于未成熟原油,如清5井和锦135井原油。不同成熟度的原油具有明显不同的轻烃组成,油源对比结果表明这些原油主要来源于该地区的沙三段烃源岩。

煤层气含量测定时获得的吸附时间参数是评价气体扩散速率的量化指标,也是煤层气资源评价的一个敏感性指标。该指标控制煤层气井初始和长期的产出速率,直接参与煤储层模拟。通过我国部分煤层气井的实际测试,对煤储层的吸附时间特征及影响测试值的因素进行了探讨,对吸附时间参数的应用提出了一些新认识。

天然气水合物是一种潜在的能源,对天然气水合物的地学研究和资源评价已引起了世界许多国家的重视。综述了加拿大马更些三角洲地区多年冻土层天然气水合物的地球物理和地球化学特性,总结了多年冻土层中天然气水合物的测井响应特征和资源评价方法,指出897m～1110m层段的天然气水合物平均含量为39%～37.8%,1090m处的含量高达80%。

介绍了南海海槽、富山海槽、日本海东部边缘、Choshi陆架山和种子岛东―日向―纳达等海域的天然气水合物和水合物气的估算值;用体积法计算的这些海域天然气水合物资源量为(4～20)×1012m3,水合物气(天然气水合物中的甲烷)的总量为(20.56～142.3)×1012m3。

布莱克海台是全世界天然气水合物研究的热点之一。该区研究程度高、资料丰富,是进行对比研究的典型地区。论述了布莱克海台天然气水合物形成的地质条件和地球化学特征,综述了该区水合物的研究历史和进展,介绍了对水合物气资源量的评价方法和评价结果。根据不同评价者和不同方法的评价,布莱克海台区水合物气的资源量在(8～80)×10¹²m³[其中预测为(50～80)×10¹²m³的资源量包含水合物层之下的游离气之间。

黑海是欧洲东南部和小亚西亚之间的内海,是古地中海的一个残留盆地。从20世纪70年代到90年代科学家多次在黑海发现了天然气水合物样品,证实了天然气水合物广泛分布在黑海陆坡、陆脚和深水盆地。综述了多篇文献对黑海水合物气的资源评价结果:黑海天然气水合物稳定带的厚度依据海底深度变化而变化,海底深度越大,气水合物稳定带的厚度越大,反之亦然;黑海气水合物稳定带沉积物体积为25600～30000km2,天然气水合物的体积为(300～350)×109m3,其中天然气水合物所含的天然气为(42～49)×1012m3。

石油和天然气剩余经济可采储量是指在目前经济技术条件下能够经济地采出的石油和天然气量。国际上现行的石油和天然气剩余经济可采储量评估内容包括两方面:一是剩余经济可采储量评估;另一是经济可采储量价值评估。常用的评估方法为净现值法和经济极限值法,主要参数为原油价格、可变成本投资及相关税率等;同时还应充分考虑操作成本和折现率等评估参数。

气价格过高是影响天然气工业持续快速发展的主要因素。在气层气储量快速增长后,应当调整我国天然气勘探主攻方向:深化中部两盆地和管线附近(如天山南北)的天然气勘探;加强致密气藏勘探,特别是滚动勘探开发工作;对海上天然气应加大投入,除南海北部和东海外,还要注意渤中坳陷轻质油分布区的气层气勘探,还要按隆起和坳陷的不同情况开拓黄海这个战略后备区;东部中小气田经济价值高,作为地下气(油)库应发挥更大作用。

尽管目前对油气运聚的研究相对薄弱,但通过综述前人在这方面的研究成果,仍能从动力学角度获得对油气运聚成藏过程的深刻认识。油气在地下的运聚过程取决于运移动力与通道阻力间的相互关系。地层渗流空间的非均匀性是绝对的,在某一尺度空间认为是均匀的孔隙分布,在较低尺度上却表现为非均匀分布,反之亦然。因而,油气在地下的运移一般是沿阻力最小的优势通道进行的。在流体势中只考虑运移的动力并采用适合描述非均匀多相流动的方法,可以在油气运聚研究中把相关的输导层、裂隙通道、盖层等统一看待,油气运聚散过程在动力学上也有望统一。定量的流体动力学研究方法有助于认识和了解油气运聚散过程发生的机理和条件。

超声波在岩石中的衰减特征通常用岩石吸收品质因子(Q值)来表征。Q值可以作为反映岩石物性的综合参数之一,Q值的对比可以判断油气有利的疏导和封闭方向,可以作为储层和盖层性能评估的指标之一,可以作为研究天然气生、储、盖组合的一种重要辅助手段。选择华北克拉通盆地南缘下寒武统已确认的天然气生、储、盖岩石组合,利用超声波探测,探讨了Q值在研究天然气运移封闭过程中的意义。

在天然气的生成、运移和聚集过程中,不同来源或同一来源不同阶段天然气的混合是十分普遍的现象。利用天然气中甲烷和乙烷的组成及碳同位素值,建立了不同来源天然气混合的定量计算方法。以川西地区白马庙气田侏罗系气藏为例,评价了须一段、须三段和须五段烃源岩生成的天然气对侏罗系气藏贡献的大小。