天然气盖层浓度封闭的定量评价及其应用

分子扩散是自然界普遍存在的现象,而天然气的扩散是天然气运移的重要机理,气藏形成后,天然气可以通过盖层扩散损失①。天然气通过盖层扩散程度的大小是评价盖层封闭能力的关键。本文提出了盖层烃浓度封闭机理及定量评价的方法,并利用此方法对琼东南盆地主要盖层进行了研究。     

烃浓度盖层封闭天然气的有效性及其研究意义

本文在烃浓度盖层封闭机理及其形成地质条件分析的基础上，通过烃浓度盖层封闭能力形成时期的确定，利用其与气源岩排气门限的匹配关系，探讨了烃浓度盖层封闭天然气的有效性。烃浓度盖层封闭能力形成时期只有早于或相近于气源岩排气门限时，才能有效地封闭气源岩排出呈分子扩散相运移的天然气；否则其封闭的有效性变差。并以松辽盆地三肇凹陷青山口组烃浓度盖层对下伏侏罗系气源岩天然气封闭的有效性为例进行分析，阐明其在天然气远景资源评价中的重要意义     

烃浓度盖层封闭天然气的有效性及其研究意义

本文在烃浓度盖层封闭机理及其形成地质条件分析的基础上，通过烃浓度盖层封闭能力形成时期的确定，利用其与气源岩排气门限的匹配关系，探讨了烃浓度盖层封闭天然气的有效性。烃浓度盖层封闭能力形成时期只有早于或相近于气源岩排气门限时，才能有效地封闭气源岩排出呈分子扩散相运移的天然气；否则其封闭的有效性变差。并以松辽盆地三肇凹陷青山口组烃浓度盖层对下伏侏罗系气源岩天然气封闭的有效性为例进行分析，阐明其在天然气远景资源评价中的重要意义。     

煤浓度盖层封闭天然气的有效性及其研究意义

本文在烃浓度盖层封闭机理及其形成地质条件分析的基础上，通过烃浓度盖层封闭能力形成时期的确定，利用其了源岩排气门限的匹配关系，探讨了烃浓度盖层封闭天然气的有效性，烃浓度盖层封闭能力形成时期只有早于或相近于气源岩排气门限时，才能有效地封闭气源岩排出呈分子扩散相运移的天然气；否则其封闭的有效性差。并以松辽盆地三肇凹陷青山口组烃学说画层对下伏侏罗系气源岩天然封闭的有效性为例进行分析，阐明其在天然气远景资源     

泥岩盖层对各种相态天然气封闭能力综合评价方法探讨

在深入研究泥岩盖层对各种相态天然气封闭机理及影响因素的基础上,选取天然气通过泥岩盖层的渗滤速度,异常孔隙流体压力或孔隙水通过泥岩盖层的渗滤速度,异常含气浓度或天然气通过泥岩盖层的扩散速度作为主要评价参数,通过对其加权平均建立了泥岩盖层对各种相态天然气封闭能力的综合评价方法,并将其应用于松辽盆地大庆长垣以东地区深层泉一,二段泥岩盖层的综合评价中,其结果与该区深层天然气勘探成果十分吻合,充分证明了该方     

泥质气源岩层内天然气扩散损失量评价——以黔南坳陷黄页1井九门冲组页岩为例

根据天然气扩散、物质平衡原理、烃浓度封闭机理和气源岩层之间扩散时间的相互匹配关系建立了评价泥质气源岩层内天然气扩散损失量的6种扩散模式以及不同模式下气源岩层天然气扩散损失量的计算方法,为定量评价部分烃浓度封闭期间气源岩层天然气扩散量、页岩气扩散量提供了可能。源岩层在受到部分烃浓度封闭期间的天然气扩散量,假设此期间不存在烃浓度封闭,则为源岩层的扩散气量与该期间上覆气源岩的扩散气量之差。利用所得模型对黔南坳陷黄页1井九门冲组页岩进行了实际应用,结果显示,黄页1井九门冲组页岩不考虑烃浓度封闭条件下的扩散气量远大于考虑烃浓度封闭条件下的扩散气量。在评价泥质气源岩层扩散量时如果存在烃浓度封闭作用,应加以考虑。     

地史中煤层甲烷扩散散失作用的数值模拟

以扩散传质微分方程为基础,建立游离甲烷在盖层中扩散散失的数学模型,并对不同地质条件进行模拟计算。结果表明扩散作用是游离态煤层甲烷散失的重要途径之一,扩散散失速度与储、盖层特征、煤层有机质热成熟历史等有关;烃浓度封闭对阻滞煤层甲烷的扩散散失起了重要的作用。     

泥岩盖层浓度封闭演化特征——以松辽盆地下白垩统泥岩为例

在研究泥岩盖层浓度封闭机理及形成条件的基础上,提出了抑制和替代两种浓度封闭作用。通过其形成及演化过程分析,研究了不同类型泥岩盖层浓度封闭性的演化特征。通过泥岩盖层浓度封闭形成期与气源岩大量排气期的匹配关系分析,探讨了研究泥岩盖层浓度封闭演化特征的意义。以松辽盆地三肇凹陷下白垩统青山口组和登娄库组二段泥岩盖层为例,研究了其浓度封闭演化特征及其在气藏形成中的作用。     

莺歌海盆地高温高压盖层封盖能力定量评价

莺歌海盆地是我国南海重要的新生代含油气盆地,随着浅层常压层系天然气开发程度的逐渐提高,中深层高温高压层系成为天然气勘探的主要目标,超压背景下盖层封闭的有效性受到广泛关注.近年来,不同学者针对莺歌海盆地盖层进行了大量的研究,但是对高温高压的气藏盖层的封闭机理、破坏条件及其定量评价仍存在一定的问题.通过对莺歌海盆地中深层高温高压层系盖层进行系统的分析,明确盖层的封闭机理为毛细管封闭和水力封闭.利用泥岩盖层排替压力、声波时差及孔隙度之间的关系,对莺歌海盆地区域性盖层的毛细管封闭能力进行预测.莺歌海盆地中深层盖层普遍具有较强的毛细管封闭能力.因此,超压诱发的水力破裂是油气多层位聚集的根本原因,进而提出了盖层水力破裂压力系数定量评价盖层水力破裂风险性.评价结果显示,盖层发生水力破裂与底辟构造活动具有明显的相关性,盖层水力破裂风险由底辟中心向外围逐渐减弱.位于莺歌海盆地斜坡近凹带,且紧邻乐东三大底辟的LD-B区块是油气富集的有利区域.      

泥质岩盖层的研究

前人对泥质岩进行了大量的研究,主要集中在泥质岩的岩石成分、成岩作用、孔隙结构、封闭机理及盖层的类型及分布等几个方面。泥质岩所含矿物主要是粘土矿物,陆源碎屑矿物。泥质岩中的成岩作用主要是压实作用、粘土矿物转化作用等。泥质岩孔隙结构主要包括孔隙大小、孔隙类型、连通性等方面。封闭机理主要分为物性封闭机理、超压封闭机理和烃浓度封闭机理三种。盖层分为区域盖层、局部盖层和隔层。对前人研究成果进行了综合分析,并指出存在的问题:对被裂缝、断层改造的泥质岩盖层研究比较薄弱。     

低幅度构造天然气成藏的闭合度下限探讨——以柴达木盆地三湖地区为例

在一定条件下,构造圈闭只有达到一定的闭合高度,气水才能有效地分离,当达到一定含气饱和度和储量规模后便形成天然气藏,因而,必然有一个成藏闭合度的下限值。该值受储层物性、盖层条件、储盖配置情况、圈闭形态和规模、水动力强度和方向等多种因素的影响,故因地而异。柴达木盆地东部三湖地区的研究表明:1)根据储层毛细管压力曲线计算天然气成藏的最小气柱高度可间接得到最小成藏幅度,不同的储层对应不同的闭合度下限,从1m至上百米不等;2)根据盖层的封闭能力计算盖层封闭的最大气柱高度可从几十米到上百米,每种类型的储层成藏的闭合度下限始终小于盖层所能封闭的最大气柱高度,因此盖层不是制约闭合度下限的因素;3)在特有的水动力条件下,如果不考虑其它因素,成藏的闭合度下限与圈闭短轴半径的关系可以涩北气田为例,与其圈闭面积相当的构造圈闭,闭合度必须大于25m才能构成气藏。据此认为储层条件和圈闭规模是该区天然气成藏下限的主要制约因素。确定低幅度构造圈闭天然气成藏的闭合度下限对今后寻找低幅度构造圈闭具有重要意义。     

济阳坳陶深解气运移释放藏机理与模式

油深释放气是济阳坳陷中浅层天然气的重要来源,文中应用盆地模拟技术,确定了注是阳坳陷烃源岩大约在３９００ｍ进入大量生气窗。该坳陷烃源岩埋深较浅,以生油为主,仅在洼陷的中心进入大量生气窗,在此基础上阐明了油深释放气是济阳坳陷中浅层天然气的重要来源,并从油深解气的模型出发,结合油气藏实测数据,确定了油溶解气起始脱气点的计算方法,建立了典型的脱气模式。认为济阳坳陷油溶解气的起始脱气深度大约在１７００～２０００ｍ之间,埋深小于起始脱气深度,可形成气层气、气顶气和夹层气等天然气藏;埋深在起始脱气深度至３９００ｍ之间,气藏在油中处于欠饱和状态,以深解气赋存形式为主;深度大于３９００ｍ,烃源岩才开始进入大量游离气生成阶段,可形成深层原生气藏。     

济阳坳陷溶解气运移释放成藏机理与模式

油溶释放气是济阳坳陷中浅层天然气的重要来源。文中应用盆地模拟技术 ,确定了济阳坳陷烃源岩大约在 390 0m进入大量生气窗。该坳陷烃源岩埋深较浅 ,以生油为主 ,仅在洼陷的中心进入大量生气窗 ,在此基础上阐明了油溶释放气是济阳坳陷中浅层天然气的重要来源。并从油溶解气的模型出发 ,结合油气藏实测数据 ,确定了油溶解气起始脱气点的计算方法 ,建立了典型的脱气模式。认为济阳坳陷油溶解气的起始脱气深度大约在 170 0～ 2 0 0 0m之间 ,埋深小于起始脱气深度 ,可形成气层气、气顶气和夹层气等天然气藏 ;埋深在起始脱气深度至 390 0m之间 ,气藏在油中处于欠饱和状态 ,以溶解气赋存形式为主 ;深度大于 390 0m ,烃源岩才开始进入大量游离气生成阶段 ,可形成深层原生气藏     

含气岩系的组成及其形成环境

含气岩系是讨论天然气形成的地质基础，它的组成包括气源岩层、储集岩层和盖层三部分。不同地区、不同时代含气岩系的组合类型及其分布特点各异。含气岩系的形成与地质历史时期的沉积环境密切相关，最有利于形成含气岩系的气源岩层、储集岩层和盖层的沉积环境，应为海洋沉积相域的滨岸沼泽相至浅水台地相，少数在浅海开阔台地沉积环境中.陆盆沉积相域多在浅湖相，少数位于半深湖相环境中，它的生、储、盖层组合及其形成次序是形成天然气藏的决定因素。     

Investigations on Diffusion Characteristics of Granite and Chalk Rock Mass

Contaminant transport through fractured rock mass is predominated by diffusion. This is due to the continuous interaction of the mobile water present in the fracture network and relatively immobile pore water, which is adsorbed on the surface and in the rock matrix itself. Even though the advective flow through the fracture network is high, besides sorption of rock mass, the diffusive exchange into the rock mass leads to significant retardation of contaminant transport. Hence, for describing contaminant transport in fractured rock mass, more precisely, the effect of retardation attributed to the matrix diffusion must be taken in account. With this in view, a methodology, which can be employed for determination of the diffusion characteristics of the rock mass, has been developed and its details are presented in this paper. Validation of the methodology has been demonstrated with the help of Archie’s law.     

Hydrodynamic behavior of Kangan gas-capped deep confined aquifer in Iran

The Kangan aquifer (KA) is located beneath the Kangan gas reservoir (KGR), 2,885 m below the ground surface. The gas reservoir formations are classified into nine non-gas reservoir units and eight gas reservoir units based on the porosity, water and gas saturation, lithology, and gas production potential using the logs of 36 production wells. The gas reservoir units are composed of limestone and dolomite, whereas the non-gas reservoir units consist of compacted limestone and dolomite, gypsum and shale. The lithology of KA is the same as KGR with a total dissolved solid of 333,000 mg/l. The source of aquifer water is evaporated seawater. The static pressure on the Gas–Water Contact (GWC) was 244 atm before gas production, but it has continuously decreased during 15 years of gas production, resulting in a 50 m uprising of the GWC and the expansion of KA water and intergranular water inside the gas reservoir. The general flow direction of the KA is toward the northern coast of the Persian Gulf due to the migration of water to the overlying formations via a trust fault. The KA is a gas-capped deep confined aquifer (GCDCA) with special characteristics differing from a shallow confined aquifer. The main characteristics of a GCDCA are unsaturated intergranular water below the confining layers, no direct contact of the water table (GWC) with the confining layers, no vertical flow via the cap rock, permanent uprising of the GWC during gas production, and permanent descend of GWC during water exploitation.     

海洋天然气水合物的类型及特征

根据天然气水合物的产出条件,海洋环境水合物可以分为二类扩散系统水合物和渗漏系统水合物。扩散系统水合物分布广泛,在水合物稳定带内是水-水合物两相共存的热力学平衡体系,游离气仅发育于稳定带之下,在地震剖面上发育有指示水合物底界的强反射面(BSR)。该类水合物含量低,埋藏深。除温度和压力外,水合物的沉淀受甲烷溶解度和扩散速度的控制,并与气体组分、孔隙水盐度、天然气供应和有机碳转化等有关。渗漏系统与断层等通道相伴生,水合物发育于渗漏系统整个水合物稳定带,是水-水合物-游离气三相共存的热力学非平衡体系,水合物的沉淀受动力学控制。该类水合物含量高,埋藏浅,但一般不发育BSR。而且,天然气渗漏活动在海底沉积物和上覆水体中形成了一系列特殊的地质、地球物理、地球化学和特异生物群异常。     

南方海相天然气保存机理及保存条件初探

地下地质条件下天然气主要以游离气、溶解气、吸附气的形式保存,压力封闭和水(油)溶保存是天然气的主要保存方式。含气系统的保存需要一个立体空间上的封闭保存体系,区域盖层和直接盖层的封存保存功能不同,前者主要是构建一个封闭保存体系,后者直接遮挡或抑制天然气的扩散与渗漏。异常高压带的存在与否和水文地质条件是衡量区域封闭保存体系的两个重要标志。根据南方海相不同区块油气保存特性,划分出持续型(四川盆地型)、重建型(中、下扬子型)和残余型(秧坝型)三类不同的油气保存单元。     

琼东南盆地深水区天然气运移规律与成藏组合

为解决琼东南盆地深水区新区天然气勘探中遇到的天然气运移认识不清的难题,在实验（数值）模拟和大量调研基础上,综合钻井、构造和地震等资料,利用盆地模拟软件,开展了深水区天然气运移规律系统研究。结果显示,深水区天然气运移主要受到“流体势场” —“通道场（输导体系格架）”—“约束场（区域盖层）”3场耦合的控制。高势生烃凹陷内的底辟带和晚期活化沟通气源断裂发育区的陵水组区域盖层完整性被破坏,天然气垂向运移为主,利于在区域盖层之上形成多个中小规模气藏组成的浅层大中型岩性型气田;部分凹陷边缘—低凸起及之上地区陵水组区域盖层保存完整,断裂—砂体—构造脊汇聚型复合输导体系发育,天然气运移侧向为主,利于在区域盖层之下形成深层整装构造型大中型气田,而新构造运动是深水区晚期大中型气田形成的重要诱因。深水区最终形成了浅层和深层两套成藏体系和3套有利成藏组合。成果指导勘探,在松南低凸起深层成藏组合勘探中首次获得突破性发现,继续拓展,有望在中央峡谷外找到新的大中型气田群。     

盐岩三轴卸荷力学特性试验研究

结合金坛地下盐穴储气库工程,以腔体围岩实际受力状态为研究依据,进行了盐岩卸围压力学特性试验,得到了盐岩卸围压过程的应力-应变关系、变形特征及其规律。试验结果表明,在卸围压初始阶段,试样的轴向和径向应变增加相对缓慢,且应变值和围压基本呈线性,随着围压继续降低,轴向与径向应变值急剧增加;卸载曲线与加载曲线相比,在最大主应力 相等的条件下,当卸载围压达到与常规三轴压缩围压相对应值时,对应的轴向和径向应变值较三轴压缩时应变值要大,表明卸荷试验能引起试样更大的变形,卸荷产生的扩容量比加载时扩容量更大,更容易导致试样变形破坏;盐岩卸围压表现为塑性变形特征,与其他硬岩卸围压属脆性破坏有较大区别。研究结果对盐穴储气库工程的稳定性评价和注采气过程具有一定的指导意义和参考价值。