中国煤成大气田天然气汞的分布及成因

对中国8大含气盆地中的500多口气井开展天然气汞含量检测,对产自不同地区的2个煤样开展煤生烃热释汞模拟实验,并对采自鄂尔多斯盆地的11块岩心煤样进行汞含量检测。研究表明,中国煤型气中汞的分布具有煤型气汞含量总体远高于油型气、不同煤型气汞含量的分布很不均匀、煤型气汞含量总体随产层深度的增加而变大这3个特征。中国煤型气中的汞主要来自于气源岩,其主要证据除了煤型气汞含量远高于油型气、高含二氧化碳天然气的汞含量随二氧化碳含量的增加而下降和煤系具备形成高含汞天然气的物质基础外,煤生烃热释汞模拟实验揭示煤在热演化过程中可以形成较高的天然气汞含量,煤型气汞含量受气源岩温度和储集层硫化环境的控制。结合岩石圈物质循环过程和油气形成过程,中国煤型气中汞的形成过程可以划分为搬运和沉积、浅部埋藏、深部埋藏、保存和破坏等4个阶段。图5表5参35     

澳西北陆架波拿巴盆地油气分布特征分析

波拿巴盆地油气及伴生的CO2气体分布特征明显:垂向上,油气主要分布在中上侏罗统Plover/Mont-ara组;平面上,石油主要分布在盆地西部,天然气和凝析油主要分布在盆地东部;气田中普遍含CO2,靠近控盆断裂处气田CO2含量高,而位于台地上气田中CO2含量低。根据该盆地构造—沉积演化和石油地质特征,盖层质量控制了油气垂向分布;主力烃源岩有机质类型和成熟度,以及保存条件控制了油气的平面分布;CO2形成过程及运移过程决定了其含量高低。     

中国气田天然气中汞的成因模式

汞是天然气中一种常见的有害元素,中国含气盆地构造背景复杂,天然气类型多样,不同气田汞含量差异很大。为搞清中国气田汞含量分布特征及天然气中汞的成因模式,对中国陆上八大含气盆地近500多口气井开展了汞含量检测和分析。研究表明天然气汞含量差异很大,不仅表现在不同含气盆地之间和同一含气盆地的不同构造部位之间,而且表现在不同产气层埋藏深度之间及不同天然气类型之间。中国高含汞天然气主要分布在构造活动相对较强的拉张断陷盆地及前陆盆地的深层。松辽盆地高含二氧化碳井汞含量数据表明天然气中的汞不可能为幔源成因\.通过对煤的汞含量和产气率分析认为,作为生气母质的煤可以为高含汞天然气的形成提供充足的汞源。富含汞的气源岩、充足的热力和必要的保存温度是高含汞天然气形成的3个必要条件。结合汞的物理、化学特征和煤的沉积、埋藏和演化过程,可将天然气中汞的形成划分为5个演化阶段,即搬运、沉积、埋藏、释放和保存。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界烃源岩特征及其对天然气藏形成与分布的控制作用

利用有机质丰度、类型、成熟度及生气强度指标对鄂尔多斯盆地西南部上古生界烃源岩进行综合分析,确定主力气源岩及平面分布特征,并与苏里格地区气源条件进行对比,分析气源条件对天然气藏形成与分布的控制作用。研究表明,研究区上古生界烃源岩包括山西组、太原组的煤层和暗色泥岩,其中煤层是主力烃源岩,平均厚度为4.7m,苏里格地区煤层平均厚度为14m。烃源岩有机质丰度较高,山西组和太原组煤层残余有机碳均值分别为54.94%和66.96%,泥岩残余有机碳均值分别为2.88%和1.75%;干酪根碳同位素值介于-24.56‰~-22.05‰之间,属于Ⅲ型干酪根;镜质体反射率介于1.6%~3.2%之间,均值为2.3%,整体处于高成熟—过成熟阶段;研究区生气强度介于(8~20)×108 m3/km2之间,而苏里格地区的介于(11~29)×108 m3/km2之间。与苏里格地区相比,研究区气源条件略显较差。研究区的气源条件对气藏的形成与分布起着明显的控制作用。平面上研究区的产气井主要分布在煤层厚度大于4m,生气强度大于10×108 m3/km2的区域,且存在随着烃源岩条件的变好含气性也变好的趋势;纵向上天然气垂向运移距离与煤层厚度和生气强度存在良好的正相关关系,煤层厚度越大、生气强度越高,天然气垂向运移距离越远。     

天然气汞含量作为煤型气与油型气判识指标的探讨

虽然天然气汞含量作为判识煤型气和油型气的一项重要指标已经被很多学者所接受,但在勘探实践中应用的并不多,究其原因还是对该指标的认识不够深入。为探讨该指标的适用性,笔者对天然气中汞的成因机制进行探讨。首先通过煤中汞含量、煤的产气率以及煤粉热释汞实验,分析认为天然气中的汞主要来自于气源岩,尤其是煤,只有当地层温度达到一定数值以后,气源岩中的汞才会在热力的作用下大量被释放并随生成的天然气一起运移并聚集到气藏中,气源岩类型和地层温度共同决定了天然气汞含量的高低。其次,笔者对全国8大盆地500多口天然气井开展了天然气汞含量检测,并对其中部分气井进行了天然气烷烃碳同位素检测。统计分析表明,当天然气汞含量大于30μg/m3时,可基本判断该天然气类型为煤型气;当天然气汞含量介于10～30μg/m3时,其为煤型气的几率较大,在结合其他地质资料的情况下也可比较容易得出合理的结论;但当天然气汞含量介于5～10μg/m3,甚至更低时,天然气汞含量只能作为判识煤型气和油型气的辅助参数。     

成都凹陷上侏罗统蓬莱镇组天然气运移特征与富集主控因素

成都凹陷上侏罗统蓬莱镇组气藏为次生气藏,其中的天然气来自纵向上距其3 000多米的下伏上三叠统,储层和烃源岩层的远距离纵向分隔使得运移条件在成藏诸要素中尤为关键。蓬莱镇组中含气砂体较为发育且分布非均质性较强,认识其非均质性特征需要深入分析天然气富集的主控地质因素。通过气源分析,纵向上各气藏产出天然气的同位素组成、原始组分、干燥系数、iC₄/nC₄等地球化学特征分析表明,蓬莱镇组气藏天然气运移通道主要为气源断层和储集砂体,运移方式为借助断裂系统和纵向上较为发育的多套渗透性砂体进行立体式高效运移。勘探开发成果分析表明:发育气源断层是成都凹陷蓬莱镇组成藏的必要条件;气源断层与储层的合理配置、砂岩的储集性好坏进一步影响天然气富集程度,储层下倾方向与气源断层相接或与之邻近、砂岩物性好的地区天然气富集程度高。天然气在气源断层与储层合理配置带内的有利储层中最为富集的部署思想,大大提高了钻获高产井和工业气井的成功率。     

松辽盆地北部天然气成藏与分布的主控因素

在总结松辽盆地北部天然气成藏条件与分布特征的基础上,提出了该盆地北部天然气藏与分布的两个主控因素－气源岩与盖层时空配置关系和断层。气源岩与盖层空间配置关系控制天然气成藏的分布范围,其时间配置关系控制天然气的富集程度。断层作为运移通道,连接气源岩和圈闭,在空间上的延伸层位控制天然气垂向运聚层位,其活动时期控制天然气垂向运聚时期,断层作为遮挡物控制天然气聚集圈闭的形成。     

四川盆地陆相天然气地球化学特征及对比

为了系统认识四川盆地陆相天然气地球化学特征及差异,利用天然气组分、碳同位素与轻烃等地球化学资料,对四川盆地不同地区不同层位陆相天然气地球化学特征进行分析及对比,探讨其差异成因。结果表明,四川盆地陆相天然气地球化学特征在横向与纵向均存在较大差异。横向上,川西地区天然气甲烷含量与干燥系数均高于川中地区,川西地区天然气以干气为主,川中地区天然气以湿气为主,地层厚度、埋深及气源岩的不同是造成上述差异的主要原因。不同地区的天然气组分特征参数纵向变化规律也明显不同,川西地区该变化规律主要受烃源岩成熟度与天然气运移分馏影响,而川中地区则主要受烃源岩成熟度及类型的影响。四川盆地陆相天然气以成熟气与高成熟气为主,仅川中地区侏罗系天然气以成熟气为主,川西地区天然气成熟度最高,川中地区与川南地区上三叠统次之,川中地区侏罗系最低,烃源岩埋深与厚度的差异造就了上述成熟度差异。四川盆地陆相天然气以煤型气为主,同时存在一定的油型气,不同地区油型气的含量、分布、成因与来源均存在较大的差异：川西地区仅须二段存在少量油型气,来自马鞍塘组—小塘子组生成的石油裂解;川中地区侏罗系以油型气为主,来自侏罗系干酪根裂解;川南地区须家河组有一定的石油裂解成因油型气,主要来自下伏气藏。四川盆地上三叠统天然气以水溶相与游离相运移,而侏罗系天然气则主要以游离相运移。[JP]     

黄骅拗陷天然气类型特征

本文根据有机质热演化特征,对不同类型天然气的生成作了叙述;又按成因对天然气作了类型划分及特征分述。在此基础上,对黄骅拗陷不同类型的天然气在平面上和垂向上的分布作了讨论。通过气源对比,确定了不同类型天然气的生气层位。     

天然气汞含量作为煤型气和油型气判识指标的探讨

天然气汞含量作为判识煤型气和油型气的一项重要指标已经被很多学者所接受,但在勘探实践中应用的并不多,究其原因是对该指标的认识还不够深入.探讨该指标的前提是搞清天然气中汞的形成机制,通过对美国和中国不同产煤区煤中汞含量和不同煤阶下煤的产气率进行统计分析,认为煤系有机质具备形成高含汞天然气的物质基础.但很多检测数据显示并不是所有的煤型气均具有较高的汞含量,有的甚至接近于0.为解释这一现象,开展了煤的吸汞和热释汞实验,发现煤在低温下不仅不能够释汞反而会从周围环境中吸收汞,只有当温度升高到一定程度煤中的汞才会在热力的作用下大量释放出来,因此说气源岩类型和地层温度共同决定了天然气汞含量的高低.全国八大盆地500多口气井的汞含量数据统计分析表明,当天然气汞含量大于30 000ng/m3时,可基本判断该天然气类型为煤型气.当天然气汞含量介于10 000～30 000ng/m3之间时,其为煤型气的几率较大,在结合其他地质资料的情况下也可比较容易得出合理的结论.但当天然气汞含量介于5 000～10 000ng/m3之间甚至更低时,天然气汞含量只能作为判识煤型气和油型气的辅助参数.     

四川盆地西部二叠系火山作用特征与天然气勘探潜力

过去一直都认为四川盆地西部(以下简称川西地区)火山岩不发育,因而制约了对该类型气藏的勘探。最近,中石化风险探井——YS1井在川西地区二叠系钻遇厚约300 m的火山岩,储层物性好、气显示强烈。为了评价该区火山岩气藏的勘探前景,基于对已钻探井的新认识,结合构造演化及其对火山活动控制作用的分析成果,对该区二叠系火山岩的形成发育特征、储层特征、天然气成因及成藏组合等开展了研究,确定了火山喷发机制、火山机构分布模式及火山岩气藏成藏模式,并评价了天然气勘探潜力。研究结果表明:①该区二叠系火山岩发育,具有与峨眉山玄武岩一致的构造环境,是峨眉山地幔热柱的产物;②火山岩受垂向断裂的控制,发育多个火山机构,存在着多个喷发旋回,火山岩纵向叠置、横向连片分布;③该区的火山岩岩性、岩相及储层特征与川西南地区存在着一定的差异,前者以爆发相凝灰岩为主,存在着部分溢流相玄武岩,火山岩储集空间类型以角砾之间的骨架孔隙、溶蚀孔隙及基质微孔隙为主。结论认为,围绕该区火山岩储层段发育有多套有效烃源岩,并且与前者构成了有效的天然气成藏组合,具有较好的天然气勘探前景,是一个值得重视的新领域。     

四川盆地二叠系烃源岩及其天然气勘探潜力(二)——烃源岩地球化学特征与天然气资源潜力

四川盆地二叠系发育中二叠统海相碳酸盐岩和上二叠统海陆交互相碎屑岩两套烃源岩,由于其热演化程度高,造成对烃源岩原始生烃潜力及天然气资源潜力认识不清。为此,通过研究该盆地内探井及盆地周缘剖面大量二叠系烃源岩样品的地球化学特征及生烃潜力随成熟度的变化规律,探讨了二叠系烃源岩的原始生烃潜力以及在地质历史时期生排烃量、干酪根与原油裂解生成天然气的资源潜力。研究结果表明:(1)上二叠统龙潭组泥岩和碳质泥岩总有机碳含量高、原始生烃潜力大,是二叠系中最主要的油气烃源岩,龙潭组煤层也是非常重要的气源岩,上二叠统大隆组有机碳含量和生烃潜力也很高,是四川盆地北部重要的油气源岩,中二叠统碳酸盐岩烃源岩总有机碳含量与原始生烃潜力低,是次要的油气源岩;(2)二叠系烃源岩在地质历史时期生成原油3 290×10~8 t,生成天然气420×10~(12) m~3,龙潭组烃源岩对原油和天然气的贡献率分别为80%和85%;(3)二叠系烃源岩形成的古油藏原油资源量为580×10~8 t,原油裂解气资源量为4.45×10~(12) m~3,干酪根直接生成的天然气资源量约为2.10×10~(12) m~3,天然气资源总量可达6.55×10~(12) m~3,其中原油裂解气占70%。结论认为,四川盆地北部和中部—东南部是二叠系的两个生烃中心,也是最有利的二叠系油气成藏和天然气勘探区域,古油藏是最具天然气资源潜力的勘探目标。     

四川盆地西部二叠系火山岩气藏成藏条件分析

为了明确四川盆地川西地区二叠系火山碎屑岩气藏的天然气成藏条件,对该区火山碎屑岩气藏储层、气源、成藏组合及圈闭等成藏特征进行了分析。研究结果表明,川西简阳地区火山碎屑岩气藏的成藏有利条件包括:①永探1井以喷溢相火山碎屑熔岩为主,叠合后期蚀变和溶蚀作用,发育以脱玻化溶蚀微孔为主要储集空间的孔隙型储层;②天然气地球化学指标分析对比结果表明,永探1井火山岩气藏天然气来源以下寒武统筇竹寺组为主,简阳地区德阳—安岳裂陷内发育巨厚的寒武系优质烃源岩,为气藏形成提供了充足的气源;③火山碎屑岩储层与寒武系烃源岩组成"下生上储"的近源高效源储组合,烃源断层有效沟通源岩和储层,上覆发育有上二叠统龙潭组泥岩直接盖层和三叠系膏岩区域盖层,生、储、盖组合良好;④成都—简阳地区发育构造—岩性(地层)复合圈闭,初步证实有利含气区面积达1 300 km2,展现出极大的天然气勘探潜力。结论认为,川西地区火山碎屑岩气藏与川西南地区周公山玄武岩气藏在成藏条件方面存在着较大的差异,预测中江—三台地区火山碎屑岩分布面积超过4 000 km~2,其与简阳地区具有相似的火山岩气藏形成条件,是下一步集中突破的有利勘探区带。     

川东北地区大中型气藏天然气特征及气源

四川盆地东北部下三叠统飞仙关组、上二叠统长兴组内发现了丰富的天然气资源,展现了良好的潜力。结合川东北地区烃源岩特征,对比分析长兴-飞仙关组天然气组分、同位素待征与石炭系气藏的异同,从而确定其主力烃源岩层;对长兴-飞仙关组储层进行密集采样,分析其有机碳值,进而定量评价储层沥青的含量;同时根据物质守恒原理,计算出普光古油藏裂解生成的天然气总量。研究发现,龙潭组烃源岩是长兴-飞仙关组气藏的主力烃源岩,干酪根裂解气超过原油二次裂解气的贡献,是气藏的首要气源类型;普光气藏的古油藏裂解生成天然气总量为3 610×10⁸ m³,其贡献不能满足普光大型气藏的形成,进一步验证了关于长兴-飞仙组气藏首要气源为干酪根裂解气的结论。     

四川盆地常规天然气地质条件、资源潜力及勘探方向

四川盆地纵向上从震旦系—侏罗系共发现了包括常规天然气、致密气、页岩气、致密油4种类型的工业油气流,其中常规气主要发育于中三叠统雷口坡组及其以下的海相碳酸盐岩地层中,为了预测四川盆地常规天然气未来勘探方向,在系统总结四川盆地常规天然气地质条件、成藏富集规律的基础上,评价盆地常规天然气资源潜力,明确剩余资源空间分布。结果表明：①四川盆地具有构造分区明显、4套广覆式烃源层、多套大面积孔隙型储层发育的常规天然气地质条件;②常规天然气富集主要受优质烃源岩、台缘和台内高能滩相、古构造和成藏组合等因素的控制,具有大气田近源分布、相带控储、古侵蚀面改善储渗条件、继承性古隆起控制油气富集和运移、优越的成藏组合有利于形成大中型气藏等特点;③基于盆地常规天然气地质条件,立足于“层”,运用成因法、统计法及特尔菲综合法,预测四川盆地常规天然气地质资源量为12.5×10¹²m³。结合剩余资源空间分布特征,指出了四川盆地未来的总体勘探方向是：层系上主攻灯影组、龙王庙组及中二叠统勘探领域;区块上发展川中、川东地区,挖潜川南地区,开拓川西、川北地区。     

致密砂岩气藏天然气富集高产主控因素探讨——以四川盆地须家河组为例

中国致密砂岩气经过10余年的大力发展,目前已成为仅次于美国、加拿大的致密砂岩气生产大国,勘探效果显著,但“如何效益勘探开发”已成为致密砂岩气藏的核心问题,其富集高产主控因素研究迫在眉睫。针对此问题,以四川盆地中部须家河组二段为例,通过对高产气井的解剖,从沉积环境、储层、烃源、构造及成藏等基本地质特征入手分析了富气区高产主控因素,进而探讨天然气高产富集模式。研究取得两方面认识：一是须二段天然气富集高产主要受五大因素控制,且不同区域其侧重点不一。具体表现为古隆起宏观上控制了高产气井的分布,高产气井主要分布在构造圈闭或鼻凸,裂缝是形成高产气井的重要因素：①在隆起带,优质储层对形成高产气井的贡献相对较强;②在斜坡带,烃源的贡献作用更为明显。二是川中地区须二段主要表现为“3种成藏模式、2类油气高产富集模式”,具体表现为川中东部合川—营山地区主要为相对优质储层控藏模式、川中西部中台山—秋林地区则为顶部薄储与下伏巨厚的烃源组合模式及川中中部蓬莱—公山庙地区过渡成藏组合。前者富集高产模式表现为构造—优质储层模式,后两者则为储渗体模式。基于这些富集高产因素与模式初步预测了下一步勘探方向及重点勘探领域,以期能指导该区致密气的高效勘探开发。     

乐山—龙女寺古隆起震旦系—下寒武统龙王庙组天然气成藏条件与富集规律

近期四川盆地乐山—龙女寺古隆起震旦系—下寒武统龙王庙组的天然气勘探获得重大新突破,古隆起东段展现出一个纵向上多产层、平面上集群式分布的特大型气藏群。研究认为,优越的成藏条件是该古隆起震旦系—下寒武统龙王庙组天然气大规模富集成藏的基础,表现为:①纵向上发育多套烃源岩,其中下寒武统优质烃源岩广覆式分布,古隆起高部位存在一个生烃中心,气藏具有近源成藏的有利条件;②发育3套优质储层(震旦系灯影组二段、四段丘滩相孔洞型白云岩储层和下寒武统龙王庙组砂屑滩相孔隙型白云岩储层),储层厚度大,分布面积广;③大型鼻状隆起背景下发育的构造、岩性及复合型多种类型圈闭为油气聚集提供了良好的空间。结论指出,该古隆起继承性发展及其与烃源岩演化相匹配是震旦系—下寒武统龙王庙组油气大面积富集的关键因素,古隆起高部位是天然气聚集的有利区,其背景上的继承性构造及地层、岩性圈闭是天然气富集的场所,近源的古今构造叠合区是天然气富集的甜点区。     

四川盆地中二叠统天然气地质特征与勘探方向

四川盆地中二叠统天然气资源探明程度低,勘探潜力巨大。为加快勘探进程,在分析该盆地中二叠统天然气沉积特征、储层特征的基础上,开展了烃源供给、储层与圈闭类型、保存条件、构造与成藏期次以及成藏模式等方面的研究,探究了该盆地中二叠统天然气富集的主控因素并明确了下一步的勘探方向。研究结果表明:(1)四川盆地中二叠统天然气成藏具多层系供烃、多类型储层、多类型圈闭、多期成藏和多类型成藏模式等特点;(2)烃源岩以二叠系自身为主,其次为下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组,中二叠统生气中心位于该盆地西北部和中部—川南地区,生气强度介于26×10~8~44×10~8 m~3/km~2,具备形成大中型气田的物质基础;(3)中二叠统发育白云岩和岩溶缝洞灰岩两类储层,前者主要分布在颗粒滩中或基底断裂附近,后者广泛分布于茅口组中上部;(4)优质烃源岩、储层的白云石化和表生岩溶作用控制了大中型气田的分布;(5)印支期古隆起是油气聚集的有利指向区,喜马拉雅期是油气调整的关键时期。结论认为:(1)中二叠统栖霞组台缘滩最有利勘探区为川西北广元—江油及都江堰一带,其次为川西南台缘带,台内滩有利勘探区则主要分布在川中高石梯—磨溪地区和蜀南地区;(2)中二叠统茅口组最有利勘探区为泸州—内江地区,其次为双鱼石—南充、卧龙河—石柱、高石梯—磨溪、达州—开江、九龙山等地区。     

四川盆地多层系油气成藏特征与富集规律

四川盆地是新中国最早开展天然气勘探开发和综合利用的地区,经过半个多世纪的油气勘探,共在24个地层层位中发现了油气藏且以气为主。为了预测该盆地各层系下一步天然气勘探的方向和目标,系统总结了该盆地海相、陆相地层的沉积特征,分析了多旋回构造运动不同的表现形式和对沉积、成岩及成藏的控制作用。结果表明:①自震旦纪以来,该盆地经历了从海相沉积向陆相沉积的转变,以海相沉积为主:②多韵律沉积形成多套生—储组合,纵向上具有多层系油气成藏的特征;③多旋回构造运动具有多种表现形式,对沉积、成岩及成藏具有明显的控制作用。进一步分析了油气成藏特征及气藏富集规律,结论认为:①该盆地具有常规与非常规油气藏共存、多层系供烃、多种储层类型、多种圈闭类型、多期成藏、多种成藏模式等特征;②其天然气的富集与烃源强度、大型古隆起、有利沉积相带、沉积—构造间断面、构造裂缝发育带等因素有关。最后,结合油气地质基本条件、富集规律与勘探现状,预测了该盆地各层系下一步的天然气勘探和研究方向。     

川西坳陷中三叠统雷口坡组天然气气源对比

川西坳陷中三叠统雷口坡组是近年来四川盆地海相天然气勘探和研究的热点层系,目前对其碳酸盐岩生烃潜力的认识存在一定分歧,由此导致该地区雷口坡组气藏的主力气源存在较大争议。通过对川西坳陷潜在海相烃源岩开展较为系统的地球化学分析,揭示了雷口坡组碳酸盐岩和筇竹寺组、龙潭组、马鞍塘组-小塘子组泥质烃源岩的有机质丰度、类型、成熟度和生烃潜量等特征。其中,雷口坡组碳酸盐岩的原始有机质丰度和生烃潜量整体偏低,有机质丰度相对高的层段发育规模十分有限,不足以形成规模性油气聚集,且雷口坡组高产井与其碳酸盐岩烃源岩的发育程度明显不匹配。气源对比研究表明,雷口坡组天然气主要来自下伏上二叠统龙潭组烃源岩,与下寒武统筇竹寺组或上三叠统马鞍塘组-小塘子组烃源岩不具有亲缘性。雷口坡组储层未经历大规模古油藏聚集,其气藏为龙潭组烃源岩所生成的原油在高演化阶段热裂解生成原油裂解气并直接充注到雷口坡组而形成。