鄂尔多斯盆地神木—米脂地区上古生界天然气藏压力分布特征

统计鄂尔多斯盆地上古生界90余口钻井140多个含气层位压力测试数据,通过压力系数频数统计综合分析研究区上古生界不同含气层段的压力分布特征。研究表明:上古生界天然气藏压力随层位变浅而降低,同一气层体系内部由南向北压力逐渐降低。结合烃源岩演化、天然气组分对比、成藏与构造运动的时间耦合关系,综合分析认为:原生气藏于早白垩末期形成,烃供应不足初步造成两区块压力南北分异;q5次生气藏于晚白垩世形成,构造运动使神木地区原生气藏垂向泄露形成q5超低压次生气藏,也导致了气藏后期的调整逸散,进一步扩大了其与米脂地区原生气藏的压力差。     

鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界压力特征及其成因机制

查明鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界压力特征及其成因可为煤系气运聚和成藏研究奠定基础。根据实测压力资料并结合修正公式,得出临兴地区上古生界石盒子组压力特征。根据声波时差预测剥蚀量的方法,应用Easy%RO模拟软件、实测镜质组反射率得出本溪组8+9号煤层的埋藏史和热史;结合包裹体测温数据和钻测井资料,得出石盒子组古埋深。在此基础上,分别计算出地温降低、欠压实作用、气体逸散及孔隙反弹引起的上古生界石盒子组压力的下降值。结果表明：研究区石盒子组正常压力类型占23%,低压类型占73%,超压仅占4%;早白垩世末期地层压力达到最大;地层剥蚀导致地温下降引起的压力下降为7.9~17.3MPa,占整个压力降幅的40%~55%;欠压实作用引起的压力下降为1.81~2.24MPa,占压力降幅的7%~11%;气体逸散引起的压力下降为7.61~11.99MPa,占压力降幅的34%~42%;孔隙反弹引起的压力下降为1.68~1.95MPa,占压力降幅的6.40%~6.68%。砂岩气量与压力系数之间呈正相关关系。该研究成果为该区石盒子组压力系统研究奠定了基础。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界现今地层压力分布特征及成因

现今地层压力分布是地史过程中盆地构造演化、沉积环境、烃源岩有机质热演化等多种地质因素在孔隙流体中综合作用的最终结果。抽水实验和试井获得的地层压力资料显示,鄂尔多斯盆地白垩系、三叠系均具有低压特征。盆地东部上古生界正常压力、异常低压和异常高压并存,正常压力类型比例达56.76%,异常低压类型比例为30.63%,高压最少;下石盒子组、山西组、太原组和本溪组随地层深度增加,压力系数总体呈现降低趋势。以子洲气田为例,采用压力梯度曲线法,将山2段划分为多个压力系统,单个压力系统之间互相分隔、互不连通。流体包裹体实验表明,早白垩世末期地层压力为超压,地层压力系数为1.14~1.66。现今盆地东部正常压力是盆地压力演化过程中的最后一幕。地层抬升剥蚀和构造热事件消退引起地层温度下降,从而导致压力下降了8.6~11.1 MPa,占整个压力降幅的32%~40%;天然气散失引起压力降低占整个压力降幅的20%~30%。盆地东部压力系数较高的主要原因是,东部现今地层埋藏深度浅;而沟壑纵横的地形和天然气富集程度的差异,导致了气田内压力系数各异。     

鄂尔多斯盆地上古生界流体压力分布与成因

鄂尔多斯盆地上古生界的流体压力从一个侧面反映了盆地内的天然气藏类型。深盆气表现为区域的负压异常,且随气层埋藏深度变大和煤层Ro的增大,负压程度越来越大;与构造有关的气藏,则普遍表现为静水压力或正异常压力特征。深盆气的负压特征与区域性的构造抬升剥蚀有关,负压程度的不同则受煤层成熟演化程度的控制。盆地腹部高演化程度区的煤层高生气强度和地层水的高汽化程度,使盆地腹部天然气"湿度"小,比重小,压力系数低;向盆地边缘方向随热演化程度变低,天然气"湿度"变大,比重变大,压力系数升高。深盆气区压力系数的规律性变化反映了天然气近距离运移和就地成藏的特征。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏特征

鄂尔多斯盆地上古生界具有含气丰富和低孔、低渗、低压的特征。通过储集层流体包裹体均一温度、包裹体激光拉曼光谱、沥青分布与成因、岩石薄片等分析，结合天然气组分、C5-C8轻烃、单体碳同位素实验数据，分析了鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏基本特征和成藏过程，总结了高效储集层的主控因素，划分出3种上古生界天然气成藏组合，即源内成藏组合（山2段-太原组几源顶成藏组合（山1段-盒8段）、源外成藏组合（石千峰组）。并应用上述方法剖析了不同类型气藏天然气成藏过程及成藏主控因素。图7表2参17     

鄂尔多斯盆地上古生界气水分布和地层压力

气水倒置是深盆气藏存在的主要证据之一。鄂尔多斯盆地气水分布主要与古今（区域）构造、生气强度、沉积体系有关。气水宏观分布上显示出盆地边缘含水、盆地中央普遍含气的趋势。压力异常是深盆气藏的重要特征。鄂尔多斯盆地上古生界地层压力以异常低压为主，但压力分布相当复杂，关系曲线回归性较差。主要原因是含气砂体多为条带状和透镜状，连通性较差，多属单个气藏，具有多个压力系统。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界异常压力特征及形成机理

在砂岩实测压力的基础上,分析得出鄂尔多斯盆地杭锦旗地区现今异常压力的分布特征,即以泊尔江海子断裂为界,从南到北压力系数依次降低。包裹体结合泥岩压实曲线研究认为,该区早白垩世气藏存在异常高压,欠压实和构造挤压作用是其形成的主要因素:在断裂带以南欠压实起主要作用,在断裂带构造挤压起主要作用,在断裂带以北两者作用相当。由于侧向遮挡条件不好天然气散失作用是异常低压形成的主要原因。     

鄂尔多斯盆地苏里格庙区块上古生界地层压力特征及成因分析

鄂尔多斯盆地苏里格庙区块上古生界地层压力以低负压为特征，平均压力系数0．84对研究区沉积特征分析结果表明，三叠系延长组沉积厚度达1000－1500m,沉积速率100－150m/Ma，上覆负荷的迅速增加，导致下伏二叠系砂泥岩地层发生欠压实作用，形成异常高孔隙流体压力。早白垩世末期，区域抬升剥蚀，引起的一系列作用，使孔隙流体压力降低并逐渐形成现今的区域负压特征。     

鄂尔多斯盆地上古生界天然气运移聚集特征

鄂尔多斯盆地上古生界主要发育煤系气源岩和海相碳酸盐岩气源岩,在晚三叠世进入生气门限,早中侏罗世进入排气门限,晚侏罗世─早白垩世末达到生排气高峰期。上古生界最大埋深时古异常超压对天然气的运移富集起着重要作用,是微裂缝排气的主要动力。由于排气较晚,天然气的初次运移主要为扩散排气和微裂缝排气。二次运移期间,在上古生界石盒子组出现较大面积的异常高压,形成了阻止天然气向上穿层运移扩散的压力封闭;而部分地区上古生界内部的异常高压为上古天然气向下穿层运移进入奥陶系提供了动力。分析区域构造演化和古流体势分布对天然气运移的综合控制作用后认为,地史期紧邻生气中心、处于构造高部位上的相对低势区及低压区为天然气聚集成藏的最有利地区,这一认识已被勘探实践所证实。     

鄂尔多斯盆地东缘上古生界致密储层含气系统压力演化

鄂尔多斯盆地东缘上古生界多层系致密气发育,准确认识气藏压力演化过程对深化致密气成藏认识和实现气井高产稳产具有指导意义。综合应用钻测井资料和岩心流体包裹体测试,结合盆地埋藏史和热演化史模拟,揭示了鄂尔多斯盆地东缘上古生界含气系统压力演化。结果显示,研究区自下而上发育欠压、略微欠压和常压系统。均一温度和盐度总体上连续分布,反映了油气连续充注过程。太原组、山西组和下石盒子组均一温度和盐度正相关,反映近源生烃后快速充注;上石盒子组和石千峰组均一温度和盐度负相关,受流体远距离运移充注和紫金山构造热事件作用下的气藏再平衡影响。研究区在白垩纪中期大量生烃,形成了异常高压,储层压力在34.89～38.26 MPa。后期地层抬升造成储层压力降低,其中地层降温贡献了50.31%～57.85%;天然气膨胀引起的气体运移贡献了28.25%～41.95%,且以上部地层降低为主;孔隙反弹贡献了0.37%～0.79%。相关成果系统揭示了上古生界致密气藏压力系统演化及现今气藏压力成因,对于认识鄂尔多斯盆地和类似盆地致密气富集成藏规律具有借鉴意义。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界流体包裹体特征及其意义

通过单偏光、荧光显微镜观察和显微冷热台测温等方法,对鄂尔多斯盆地西南部16口井24块上古生界砂岩样品进行全面的流体包裹体分析,归纳山西组和盒8段内主要含气层段流体包裹体岩相学特征,将不同包裹体组合内与烃类包裹体伴生的盐水包裹体均一温度、冰点温度等参数对比分析,结合研究区埋藏史推测致密砂岩储层内天然气的充注期次。测试结果显示与气态烃包裹体伴生的盐水包裹体均一温度范围为100～170℃,均一温度和冰点温度均未显示明显间断,表明储层内天然气运移是在中侏罗世-早白垩世内(200～100Ma)持续进行;愈合微裂隙内高气液比气态烃包裹体的气相组分以 CH4 为主,与其伴生盐水包裹体均一温度介于140～170℃之间,表明储层内天然气大量富集期为早白垩世(155～100Ma);流体包裹体组合、均一温度及其地球化学组分测试结果综合分析认为,鄂尔多斯盆地西南部上古生界天然气运移富集是一个相对漫长且连续的过程,并以早白垩世为主要充注期。     

鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气地球化学特征

鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地,天然气勘探前景广阔.该盆地中东部上古生界天然气中烃类组分以高CH.含量(>85%)为特征,C 2含量小于10%,干燥系数(C1/Cn)多大于90%,反映了以"干气"为主、"湿气"为辅的特征.非烃组分主要是CO2和N2,微含H2、He等.上古生界天然气的δ13C1值一般大于-36‰,大部分在-35‰～-30‰之间,δ12C2多在-27‰～-22‰之间,δ12C3多为-27‰～-21‰,δ12C4为-26‰～-20‰,δDCH12C4值为-185‰～-162‰,与下古生界天然气有差异.研究认为,鄂尔多斯盆地中东部上古生界天然气主要属于煤成气.     

鄂尔多斯盆地上古生界气藏特征与成藏史研究

鄂尔多斯盆地煤系在埋藏早期因释放有机酸而使地层水呈弱酸性,含氧羧酸溶蚀铝硅酸盐生成大量孔隙而使砂岩易于压实,其后的地层升温促进Al³⁺和Si²⁺的络合物分解生成SiO₂、自生粘土和铁方解石,导致砂岩区域致密化。晚侏罗—早白垩世的构造热事件导致煤系大量生烃和地层水汽化,促使高压流体（甲烷+水蒸气）充斥整个封存箱,形成盆地级高温高压气藏。晚白垩—古新世盆地区域性抬升剥蚀导致煤系埋藏变浅,地温梯度降低,使地层中甲烷被保留而水蒸气凝析成水,高温高压气藏逐渐转化为低温负压气藏。     

鄂尔多斯盆地上古生界地层水分布与矿化度特征

鄂尔多斯盆地上古生界的地层水主要分布在盆地边缘地区,地层水具有高矿化度特征（＞40000 mg/L）。盆地下倾方向的上古生界大面积含气,少量钻井钻遇的地层水具有很低的矿化度。地层水的矿化度与有机质的成熟度关系密切,在R_o大于2.0%的区域内,“酸点”水的矿化度降低至20000 mg/L 以下;向盆地北部边缘,随热演化程度的降低,“酸点”水的矿化度逐渐升高,至深盆气的北部边界,R_o为1.25%～1.4%时,地层水的矿化度上升至40000 mg/L 左右。地层水矿化度的这种分布趋势与常规盆地完全相反。地层水矿化度的降低源自于其相态的变化：深盆气形成过程中,逐渐升高的古地温不但使地层水溶解度降低,而且在汽化后完全失去盐离子。与此同时煤层大量生气,以及天然气稀释、溶解和扩散“汽化”的水分子,使深盆气只见气而不见水。晚白垩世-古新世,自东而西的构造挤压与抬升破坏了华北盆地深盆气原型,使深盆气仅在陕北斜坡构造部位保留,榆林-子洲气田东部出现气水过渡带。     

鄂尔多斯盆地上古生界低压气藏成因

鄂尔多斯盆地上古生界气藏具有明显的低压特征,其流体压力梯度东高西低,与现今构造形态基本一致。研究表明,剥蚀期间的温度下降和后期埋深的增加是造成上古生界气藏低压形成的主要原因。对苏里格气田的实例研究表明,在150℃成藏时,流体压力梯度约为1.22MPa/100m;温度下降时,压力梯度下降14.9%,到白垩纪末压力梯度约为1.06MPa/100m。在新生代,随着埋深增加,压力梯度再下降21.4%,从而形成典型的低压气藏。     

鄂尔多斯盆地上古生界压力封存箱与天然气的富集规律

根据鄂尔多斯盆地北部沉积埋藏史、成烃史、地热史和烃类包裹体分析、地层剥蚀厚度、沉积速度等资料,结合鄂尔多斯盆地上古生界普遍低压异常、储层致密、构造简单、含气层分散、天然气聚集受封存箱控制的特点,对盆地北部上古生界异常压力分布规律、压力成因及演化历史的研究认为,该区上古生界具备压力封存箱发育的地质环境。压力封存箱区域分布的特点是上古生界为一个高低压相间共存的复杂压力封存箱型含气系统,储层属异常低压-常压,泥岩仍保持幅度不等的高压。压力封存箱的形状、内幕结构、箱内砂泥岩的配置关系控制了箱内天然气藏的分布。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界储层特征

鄂尔多斯盆地东部上古生界储集岩大部分是石英砂岩,少数为长石砂岩。孔隙度在4.4%～17.8%。渗透率在(0.1～1.5)×10~(-3)μm~2,以低孔、低渗、较强的非均值性为特点。部尔多斯地区上古生界经历了海相-海陆交互-陆相长期而复杂的历史,鄂尔多斯盆地为一大型内陆湖盆。稳定的大地构造条件和沉积环境有利于大面积砂体的形成。     

鄂尔多斯盆地东南缘上古生界天然气成藏特征

在总结前人关于鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气成藏特征的基础上,总结了致密砂岩气特有的成藏特征,明确了其成藏的主控因素。结果表明:1盆地东南缘沉积环境有利、生储盖组合良好,具备成藏的基本条件;2致密砂岩气甜点区与下部山西组煤层气富集高产区相重合;3致密砂岩储层物性和保存条件是成藏的主控因素,前者决定了在相同充注强度下能否成为有效储层,后者决定了早期形成的气藏能否保存至今。鄂东盆地东南缘致密砂岩气成藏特征及主控因素的研究,为该地区下一步天然气的整体勘探开发奠定了基础。     

鄂尔多斯盆地上古生界异常低压分布特征及形成过程

鄂尔多斯盆地上古生界多见异常低压、低压,高压少见。平面上,苏里格庙地区地层呈异常低压、低压,米脂区地层呈高压和常压,其他地区地层以常压和低压为主;垂向上,水层压力基本沿静水压力趋势线分布,而气水层和气层压力均偏离静水压力趋势线,气层压力偏离程度大于气水层,且压力系数随深度的增加而减少。包裹体测试数据和盆地埋藏-剥蚀资料都表明,鄂尔多斯盆地上古生界异常低压气藏的形成大体分两个阶段:晚侏罗世-早白垩世末的充气增压阶段;早白垩世末至今散失降温降压阶段。气藏压力的降低主要与盆地抬升降温、天然气散失和气水密度差等因素有关。     

鄂尔多斯盆地上古生界储层流体包裹体特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地上古生界储层流体包裹体按成因可以分为继承性(非成岩)和非继承性(成岩)包裹体两类。后者又可根据流体成分分为盐水包裹体、CO₂包裹体和烃类包裹体3亚类,每类均具有特定的地质意义。储层中发育两种颜色不同的荧光。流体包裹体中的液态烃类发蓝色、蓝灰色荧光;胶结物中的烃类发浅黄色、黄绿色荧光。前者代表了充注时的石油特征;后者为石油被破坏后的结果。液态烃类包裹体的PVT模拟计算表明,石油是在相对较高的温度(120℃)和较高的流体压力(38.49 MPa)环境下充注的,至现今储层温度、压力均发生了显著下降,从而导致储层油气性质发生了明显改变。