基于微渗漏模拟实验的油气化探异常机理

对于油气化探异常形成的机理,早期国内外学者提出不同的油气化探异常模型,由于地质条件和烃类微渗漏的复杂性,难以从三维角度进行刻画和论证,同时又未见实验模拟证据的支持,使异常成因解释模糊,影响了化探技术的发展和在油气勘探中的广泛应用。针对上述问题,研制了系统的物理模拟实验装置,对油气聚集成藏后烃类物质穿过上覆地层微渗漏至地表的过程进行了实验室模拟。实验结果较好地反映了烃类垂向微渗漏的空间效应,在一定程度上揭示了油气化探异常由源及表的形成过程和基本规律。发现了烃类微渗漏具有幕式运移特点,揭示了油气垂向微渗漏过程中"羽状"涌流的存在。实验模拟结果与已知油气藏上方化探异常的观测数据具有较好的吻合性,表明"压力驱动、裂隙渗透"可能是油气化探异常形成的主要原因,不存在千篇一律的化探异常模式。取得的认识丰富了油气地球化学勘探的基础理论,促进了化探技术的持续发展,对油气运移、聚集理论的研究有一定的借鉴意义。     

中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之烃类垂向微渗漏模拟实验技术

正烃类垂向微渗漏是指"地下油气藏中烃类气体以微弱但可检出的量近似垂直地向地表渗漏",它是油气化探技术的理论基础。地下微渗漏烃分散场是动态三维场,而化探一般只取近地表一个二维水平截面,不能由表及里了解连接源与表的深部烃类散失的面貌和脉络,而通过实验模拟技术可以四维(X,Y,Z,t)角度刻画烃类垂向微渗漏的空间分散晕,为油气化探异常解释提供可靠的理论依据。中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所于2005年建立了油气垂向微渗漏     

油气微渗漏方式定量判别思考

调研前人关于烃类微渗漏方式的研究成果,发现油气藏形成之后烃类微渗漏方式以微泡方式和水溶方式为主。通过建立等厚地层模型,提出微渗漏方式定量判别系数,基于一般地质规律假定相关参数进行计算,分析认为:(1)烃类微渗漏方式在地层中并不是一成不变的,因地质条件变化可相互转变;(2)烃类微渗漏方式总体以微泡方式为主,随地层变浅水溶方式所占比例逐渐增加,此2种方式是形成地表烃类异常的主要方式,而扩散作用只形成背景场;(3)直接盖层封盖能力、地层物性和垂向可动水含量是影响烃类微渗漏方式的重要因素。烃类微渗漏方式定量判别系数的提出,对烃类垂向微渗漏机制研究从定性走向定量意义重大,为油气化探地球化学场数值模拟、成因解释与评价奠定了基础。      

烃类垂向微渗漏近地表显示与运移通道的关系——以苏北盆地盐城凹陷朱家墩气田为例

烃类垂向微渗漏是油气化探的理论基础,在地表形成的化探异常形态和特征受油气分布、盖层、断裂与裂隙系统、储层流体属性等因素影响。为了研究油气藏中烃类垂向微渗漏近地表异常显示的主要受控因素,在苏北盆地盐城凹陷朱家墩气田上方近地表开展了以游离烃、顶空气法为主的地球化学勘探研究。结果显示,这些活跃的烃类指标异常分布与下伏气藏上方的优势运移通道具有良好的响应关系,表明油气藏中的烃类垂向微渗漏至地表是客观存在的事实。通过对已知气藏封盖条件和运移通道的分析,认为对该气田上方烃类垂向微渗漏的近地表异常显示起主控作用的是断层、盖层中的裂缝发育带和地层中的微裂缝系统。试验结果为今后研究油气藏上置化探异常模式及成因机理提供了较好的证据。      

油气藏上方地层中不同赋存态微渗漏轻烃特征初步模拟实验研究

油气藏的微渗漏烃类在岩石和土壤中的赋存状态,现阶段都已经建立起相应的分析方法,包括酸解烃、热释烃、顶空气轻烃、游离烃等,但各方法分析的静态数据尚不能准确描述微渗漏烃类在上覆地层和土壤介质中的赋存状态及特征。以往对于微渗漏轻烃赋存机理大多数研究限于理论层面,一直缺乏可靠的模拟实验结果支持,导致化探工作者对上述各类轻烃指标在应用上存在不同认识,以及对指标具有独立性存在质疑,从而影响了方法的合理应用和化探异常的解释。针对上述问题,以烃类微渗漏的简化理论模型为基础,开展烃类通过盖层及上覆地层垂向微渗漏模拟实验,对实验后的模拟柱体进行解剖,根据不同类别样品（气、岩）的分析测试结果,对游离烃、顶空气轻烃、热释烃、酸解烃在地层中的赋存机理进行了初步研究。结果表明,游离烃指标最能反映烃类垂向微渗漏的现今面貌,酸解烃指标短期内不受气体运移的影响,热释烃指标短期内受到气体运移的影响,顶空气轻烃指标受气体运移影响最显著。不同相态的烃类在岩石和土壤中赋存机理不同,受到影响因素不同,能从不同侧面反映油气微渗漏特征。上述实验结果有助于加深对油气化探不同类型轻烃指标的认识,更好地解释地球化学异常的地质意义。      

天然气微渗机理研究

本文从理论上分析了裂缝中连续气相流及微渗漏机理。气泡上升机理不能解释观察到的微渗漏。裂缝的几何形态控制渗漏的速度和流量。在较大裂缝的条件下 ,气体毛细管压力很低 ,此时地表渗漏可能由地层运移路径及油气藏上方的裂缝引起。可采用解释宏观渗漏机理来解释垂向微渗漏机理。     

烃气在泥岩和砂岩中的微渗漏特征及油气勘探意义

利用2个小型的烃气微渗漏实验装置,模拟了泥岩和砂岩中烃气微渗漏的变化规律,研究发现测点的烃组分含量达到平衡后则相对稳定,且平衡后的各组分占总烃含量的百分比不受测点烃组分及总烃含量大小的影响,而与测点至烃源的距离有关。这一特征在油气勘探上具有2点启示:一是通过实验模拟或实地测量烃组分的平衡时间,可以计算烃气的微渗漏速率,进而可以根据烃气的微渗漏模式来估算油气藏的散失量;二是通过井中化探或气测录井研究烃组分占总烃含量的百分比在垂向地层中的变化规律,可以预测油气藏的深度。      

烃类垂向微运移及近地表地球化学效应

油气化探技术的理论基础是烃类的垂向微运移，这种运移是指深部油气藏的烃类可以通过盖层及其上部地层运移到近地表，形成用现代高精度仪器足以检测到的与背景有显著差异的化探异常。以鄂尔多斯盆地某油气开发区实测化探资料为基础，论述烃类自油气藏垂向微运移至地表的证据，探讨由烃类垂向微运移引起的近地表地球化学效应，并建立有效的判别模式，应用于研究区化探异常的含油气性预测，取得了较为明显的地质效果，在化探异常范围内多口井钻获商业油流，证明深入研究地表地球化学异常特征，可以为油气钻探提供有价值的依据。     

油气藏中烃类微渗漏与特态矿物形成

油气藏中烃类组分,尤其是轻烃(C₁—C₅)和非烃组分 H₂S、CO₂、H₂、CO 等,沿沉积地层中孔缝系统向地表方向微渗漏,引起油气藏上方岩石中孔缝系统化学环境改变,微渗漏的烃类组分与孔缝系统周围的岩石组分相互作用,形成特态矿物。目前,已发现具实际应用价值的特态矿物是黄铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿和褐铁矿,其形成的物质是来源于油气藏的 H₂S 和沉积地层中的二价铁。特态矿物主要分布于油气藏上方沉积地层中,因此可用于油气勘探中。特态矿物法的最大特点是,可以对钻井尚未钻到的下伏地层中是否有油气层存在作出判断,对含低阻油气层的老探井进行含油气性重新评价。     

地表油气地球化学勘探中轻烯烃形成机理探讨

油气藏烃类能够垂向微渗漏到地表是油气地球化学勘探的理论基础。在油气田地表轻烃检测中,高浓度C_1—C_5烷烃常常伴有烯烃(C_2H_4,C_3H_6),众所周知,地下的石油和天然气中是不存在轻烯烃的。目前地表油气地球化学勘探中,土壤中的烯烃普遍被认为是地表原位有机物在一定条件下由微生物生成。油气藏地表烯烃异常的客观存在,如不给出合理的解释,将导致地质界对油气藏地表轻烷烃异常的质疑,影响地球化学勘探技术的应用。通过渤海湾盆地济阳坳陷惠民凹陷南坡临南油田、美国怀俄明州Teapot Dome油田地表地球化学勘探实例发现,油田区地表土壤轻烃异常中含有烯烃,且烯烃与烷烃相关性较好,并与油气区吻合度较高,说明这些烯烃并非来自地表原位有机质的生物作用。为了进一步说明油气藏地表烯烃的来源,对油气藏烷烃类垂向微渗漏到地表的地球化学特征进行了实验模拟,实验结果发现,模拟的地表土壤轻烃异常中含有较高浓度的烯烃,且烯烃与烷烃相关性较高,说明烯烃是在地表环境中由微渗漏的烷烃演化而来,具有油气指示意义。上述研究结果初步阐明了油气田地表轻烯烃异常形成机理,证实了地球化学勘探中轻烃异常对油气藏指示的可信性,同时为轻烯烃作为地表地球化学勘探新指标提供了理论和实践依据。     

泥岩盖层烃类垂向分布规律和气藏追索

在总结盖层烃类分布特征的基础上,用油气地球化学理论和盖层封油气理论,分析了盖层内烃类垂向分布的成因机制.盖层内烃类由“残留烃”和“滞留烃”叠加而成,残留烃主要分布于盖层中部,其组成变化受盖层排烃效应的控制,滞留烃主要分布于盖层的下部,其组成变化受烃类垂向迁移效应的控制.建立了盖层烃类垂向分布成因模式.并探讨了盖层烃类垂向分布规律在盖层研究和气藏追索中的作用.     

加拿大M区块浅层油砂SAGD开采盖层稳定性研究

高温条件下上覆盖层的稳定性及对注入蒸汽的有效封堵作用对于浅层油砂蒸汽辅助重力泄油（SAGD）的成功开发至关重要。为了在加拿大M区块应用SAGD技术时为开发方案设计与安全生产提供技术支撑,通过X射线衍射分析、CT扫描、稳态平板法与三轴应力测试,获取了该区块油砂盖层岩心的矿物组成、微观结构、热力学参数及岩石力学参数;利用小型水力压裂试验确定了油砂储层及盖层岩石的最小地应力与地层破裂压力梯度;采用油藏流体模拟与应力模拟耦合的方法,分析了SAGD开发过程中盖层的应力分布状态。试验与模拟结果表明:M区块油砂盖层岩心中黏土矿物含量较高,遇水可能发生膨胀,造成强度降低;盖层岩石没有裂隙或微裂缝,但存在弱面区,岩石物性表现出非均质性;盖层的最小主应力为3.65 MPa,沿垂直方向,有利于对注入蒸汽进行有效封堵;整个开采生命期盖层的Mises应力最大值始终低于最小主应力,在设计的SAGD注汽温度与压力条件下,M区块油砂储层上覆盖层不会发生塑性形变或破坏,在整个生产期间能够保持密封的稳定性。研究形成的油砂SAGD开采盖层稳定性评价方法,为该类油藏热采注汽压力优化设计与矿场施工提供了理论依据。      

渤海湾盆地束鹿凹陷“牙刷状”油藏成藏特征与模式

冀中坳陷束鹿凹陷具有良好的油气成藏条件,然而实际勘探中许多直井无法获得工业产能。以束鹿凹陷车城油田沙河街组“牙刷状”油藏为研究对象,从储层特征、隔夹层特征、盖层特征、油气来源及运移路径,综合分析了“牙刷状”油藏成藏条件及成藏过程,并总结了其成藏模式。研究表明：“牙刷状”油藏富集于优势砂地比储层中,油藏间被盖层分隔成不同的压力系统,油藏内被相对致密的砂岩隔夹层分隔成一系列压力系统相同的储集单元;断层是“牙刷状”油藏成藏的平面运移及垂向运移主要通道。该地区存在两期油气充注,第一期原油充注是“牙刷状”油藏的主要油气来源,且该期充注的油气沿同期发育的断层运移至地表浅层并散失,使得油气层厚度随深度变浅逐渐减小;油气运移方向与优质储层展布方向大致垂直,导致油藏集中发育在油气运移方向上的断层圈闭中,形成了一系列“牙刷状”油藏。文章系统论述了“牙刷状”油藏的成因机制,为研究区后续勘探开发工作提供可靠的理论基础。     

塔中地区奥陶系碳酸盐岩油气输导格架及其控藏模式

塔里木盆地塔中地区奥陶系埋藏深度普遍超过4 500 m,油气具有平面上广泛分布、垂向上多层系叠加分布特征,这与油气输导体系类型和空间配置组合关系密切联系.运用地质剖析与地化参数示踪分析相结合方法,对塔中地区深层奥陶系碳酸盐岩输导体系类型及其控藏作用进行了研究.结果表明:塔中地区奥陶系输导通道包括断层、不整合面及渗透性输导层,但各自作用差异明显.断层是垂向沟通油源的高效通道,控制着油气的纵向分布范围 和规模,随着与断层距离的增加,油气藏规模和产能逐渐变小;不整合面是侧向分配油气的通道,控制了油气的平面分布范围,已发现油气藏主要分布在不整合范围内,且距不整合面越近,产能越高;渗透性输导层既是油气侧向运移的通道,又是油气储集空间,已发现油气主要分布在孔洞和洞穴型储层内.断裂、不整合面及渗透性输导层构成的"垂向通源-侧向分配-高孔汇聚"型输导格架,控制了寒武系-奥陶系烃源岩生成的油气沿断裂向上运移后在塔中地区奥陶系目的层内向两侧呈"T"字形输导分配,并优先聚集于次生孔隙发育的碳酸盐岩储集层内.     

我国大中型气田形成主控因素研究

根据天然气运聚动平衡理论，对我国46个大中型气田形成的主控因素进行了研究。结果表明，断裂输导通道是我国46个大中型气田天然气运移的主要方式，是我国大中型气田形成的一个主控因素。盖层和储层压力配置类型是我国大中型气田形成的另一个主控因素，我国46个大中型气田盖层和储层压力配置类型有5种，以高压盖层和高压储层配置类型最多，其次是高压盖层和常压储层配置类型，再次是高压盖层和低压储层配置类型和常压盖层和高压储层配置类型，常压盖层和常压储层配置类型最少。高、中储量丰度的大中型气田盖储层压力配置类型主要为高压盖层和常压储层配置类型和高压盖层和高压储层配置类型。     

徐家围子地区深层天然气成藏机制及有利勘探区预测

通过天然气藏分布与其成藏条件叠合研究,得到徐家围子地区深层天然气成藏与分布的主控因素是气源、盖层、断层与不整合面。充足的气源不仅是气藏形成的物质基础,而且控制其分布;优质盖层的分布控制着天然气的分布,盖源的时间匹配关系控制着该区深层天然气富集数量;断裂空间延伸层位控制着天然气垂向上的运聚层位,断裂活动时期控制着天然气垂向运聚时期,断裂封闭为天然气聚集提供了遮挡条件;不整合面是天然气侧向运移的输导通道,且为天然气的聚集提供了场所。天然气主要有泉头组、嫩江组和明水组沉积末期3次成藏期。天然气成藏具有4种模式,宋西断裂带、徐西断裂带、榆西断展构造带、宋站低隆起、丰乐低隆起和安达次坳是天然气勘探的有利地区。     

东濮凹陷深层气盖层封闭性及有效性研究

在油气源充足的条件下,盖层的分布与封闭性能控制着油气的运移、聚集与保存,良好的盖层可以阻滞油气渗流运移并降低天然气的扩散散失,使其在盖层下聚集成藏。与油藏相比,天然气藏对盖层条件要求更高。文章从宏观、微观及时空配置关系等方面对东濮凹陷深层气盖层的特征、封盖能力及有效性进行了分析,认为东濮凹陷深层气盖层主要是沙三段的暗色泥岩及盐岩,盖层品质好、分布广、厚度大;盖层物性封闭能力以好为主,部分为中等;沙三段地层普遍存在的异常压力,对其下伏气藏构成超压封闭;深部盖层本身也是烃源岩,其中的天然气浓度高于下伏储层中的天然气浓度,烃浓度封闭作用明显;盖层初步具有封闭能力对应的封气门限时间大大早于生烃期;盖层的有效性显著。