柴达木盆地东坪地区原油裂解气的发现及成藏模式

柴达木盆地东坪地区发现了中国陆上地质储量最大的基岩气田——东坪气田，其天然气来源于侏罗系高成熟-过成熟阶段的裂解气，但深层裂解气藏的成因较为复杂，特别是在东坪气田以西的坪西和尖顶山构造带，由于不发育侏罗系，新发现的基岩气藏来源不明，影响了深层天然气的勘探认识。利用天然气组分和同位素分析数据，结合东坪地区地质特征对深层裂解气开展分析，建立了天然气的成藏模式。研究表明，东坪地区深层基岩气藏具有原油裂解气，基岩储层中发育沥青包裹体，表明该地区发育古油藏裂解气。柴达木盆地北缘的侏罗系烃源岩以湖相泥岩为主，有机质丰度高、类型好，经历了长期的深埋过程，具备形成原油裂解气的物质基础和温度条件。东坪地区深层基岩气藏的成藏具有早期充油、后期高温裂解、晚期调整的特征。东坪地区原油裂解气的发现拓展了柴达木盆地北缘天然气的勘探领域，对深化柴达木盆地深层天然气勘探具有重要指导意义。     

裂解气成因特征及成藏模式探讨

中国现阶段干酪根高演化阶段裂解气和原油裂解气探明储量占总储量26%以上,有必要系统研究该类天然气的形成、分布特征及下一步勘探方向。在大量源岩高演化生烃模拟和原油裂解模拟实验基础上,结合国内外裂解气研究成果,进一步分析了原油、海相—湖相泥岩及湖相煤系源岩裂解气的成因特征,并提出了5种成藏模式。原油裂解一般认为地温大于150℃以上时发生,实验证实一些地区在高于190℃才开始形成裂解气;烃源岩裂解气主要是干酪根芳甲基和终端甲基断裂,海相泥岩在RO值接近3%时裂解生气潜力接近枯竭,湖相煤系源岩在RO值为2.5%～5%时仍有较大的生成甲烷潜力,该阶段生气量占总生气量20%以上,而湖相泥岩裂解潜力介于二者之间,相对而言煤系源岩裂解气最具有潜力。裂解气主要具有古隆起原油裂解气、古风化—岩溶斜坡源岩裂解气、致密砂岩煤系源岩裂解气、特殊储集体裂解气、煤层—页岩源内裂解气5种成藏模式,古老海盆古隆起和斜坡、海陆过渡相盆地致密砂岩、中新生代湖相盆地特殊储集体是重要的勘探方向。     

柴达木盆地东坪地区基岩气藏特征及模式构建

对东坪地区基岩气藏生储盖组合、成藏模式、气藏特征及产能评价研究认为,东坪地区基岩气藏紧邻生气凹陷,储层发育,大断裂与深层侏罗系烃源岩的沟通及油气的二次运移聚集,形成了良好的生储盖组合。气藏分布受构造及裂缝发育程度控制,为大型的受底水所托的块状基岩气藏,储集空间为裂缝及溶蚀孔,具有双重孔隙结构,气藏内部受裂缝分布、岩性变化及储层非均质影响,表现出非均质性。基于地震和测井流体识别,确定了基岩气藏的油水界面,为储量计算和下步气田的高效开发提供了依据。     

济阳坳陷深层裂解气成因鉴别及其成藏差异性

济阳坳陷深层裂解气藏成因较为复杂,影响了深层天然气的认识和勘探。利用天然气组分和碳同位素等鉴别了原油裂解气和干酪根裂解气,进一步分析了2类成因的成藏差异性。原油裂解气表现为Ln(C₂/C₃)值随Ln(C₁/C₂)值增大而增大;干酪根裂解气随Ln(C₁/C₂)值的增大,Ln(C₂/C₃)值基本不变。在有机质类型和热演化程度大致相当的情况下,原油裂解气δ¹³C₁值、δ¹³C₂值、δ¹³C₃值与相应的干酪根裂解气的最大差值分别为-12.4‰、-8.8‰和7.5‰;随着δ¹³C₁值或(δ¹³C₁-δ¹³C₂)值的增大,干酪根裂解气(δ¹³C₂-δ¹³C₃)值快速减小,而裂解气(δ¹³C₂-δ¹³C₃)值变化微弱。干酪根裂解气藏表现为早期油气扩散、断裂活动停止和后期天然气充注,原油裂解气藏体现为早期油气充注、岩性侧向封堵和后期古油藏裂解的成藏规律。2种裂解气成因开启了深层天然气勘探的新思路,并指出了其勘探方向,对深层勘探具有重要的指导意义。     

民丰洼陷裂解气成藏模式研究

胜利油区裂解气的成因及成藏模式复杂多样,为了指导下一步裂解气藏的勘探,以民丰洼陷裂解气藏为例,通过对该区裂解气的成因及成藏主控因素等进行综合分析,总结出民丰洼陷深层裂解气的成藏模式。研究表明:温度对裂解气的生成量起着决定的作用.当温度大于160℃时,裂解气开始大量生成,民丰洼陷沙四下亚段烃源岩所处的温度均大于该温度,是裂解气生成的有利层系;有利的生、储、盖组合条件及构造发育史是裂解气藏形成的必要条件,异常压力的存在有利于形成大中型气田;民丰洼陷油气成藏模式总体表现为晚生晚成、自生自储、顶封侧堵的特征。     

干酪根裂解气和原油裂解气的成因判识方法

天然气既可来源于干酪根的裂解气,也可来源于原油的裂解气。对于腐泥型有机质,绝大部分天然气是来自源岩生成的原油裂解气,只有部分来自干酪根的裂解气,因此天然气气源研究不仅要指出来自哪套源岩,还需指出它的成因,尤其是高演化地区天然气气源研究。该文以塔里木盆地海相腐泥型天然气为例,根据天然气组成ln(C₂/C₃)与(δ¹³C₂-δ¹³C₃)以及甲烷碳同位素特征判识其成因。塔北地区的干气主要为干酪根晚期裂解气,塔北英买力奥陶系及塔中石炭系的天然气主要为原油裂解气。     

中国中西部地区海相碳酸盐岩油气藏类型与成藏模式

海相碳酸盐岩是近年来中国油气勘探的重要领域。由于中国海相盆地碳酸盐岩时代古老,使得油气分布十分复杂,勘探难度大。研究认为,中国中西部地区三个主要海相盆地古生界都发育优质烃源岩,主要以泥岩、泥灰岩和煤系为主,热演化程度多数已进入高-过成熟阶段。其中,四川盆地和鄂尔多斯盆地碳酸盐岩组合在燕山期达到最大埋深,储层大部分都经历过原油裂解以上的高温过程,原油难以保存,以形成裂解气为主,或者是高成熟煤型气;而塔里木盆地塔中和塔北继承性隆起部位始终没有经历180℃以上的高温条件,而且最大埋深是在喜山期以来,因此在构造高部位保存了大规模的古油藏。根据海相碳酸盐岩油气藏被调整、改造与再富集过程的特点,把中国中西部地区海相碳酸盐岩油气藏类型分为原生油气藏和次生油气藏,存在单源单期充注成藏型和多源多期充注成藏型,建立了中国中西部地区海相碳酸盐岩油气的成藏模式。     

柴达木盆地盐湖有孔虫的发现及其地质意义

青海省柴达木盆地小柴旦盐湖第四纪晚期沉积内发现海相世系的有孔虫化石希望虫Elphidium sp.,而且与典型盐湖介形类肥胖真星介Eucypris inflata共生,这是罕见的发现.该湖海拔3172m,距最近的海1700km,迄今为止,是地球上发现有孔虫距海遥远且海拔最高的盐湖.根据柴达木盆地地理和沉积、生物演化史分析,难以用海侵或残留海观点解说该有孔虫的来源.这一发现说明内陆盐湖存在少量海相世系生物是个事实.论文讨论了空中通道是一个可能的生物传布途径.将今论古,如果在含盐岩系中出现少量广盐性有孔虫或其他海相世系生物化石,需要作具体分析,不一定全都是海侵或残留海的证据.     

湖相碳酸盐岩油气藏特征及成藏分析——以柴达木盆地南翼山油气藏为例

通过对柴达木盆地南翼山碳酸盐岩油气藏下干柴沟组(E3)至上油砂山组(N22)储层和油藏特征进行系统研究,认为与湖相碎屑岩油气藏相比,南翼山湖相碳酸盐岩油气藏在生、储、盖、生储盖组合、圈闭类型和油气藏类型及其组合关系等方面都有其特殊性,主要体现在:①南翼山构造处于生烃凹陷,存在多套烃源岩,油气就近捕获;油源来自南翼山的西南小梁山凹陷,深层E23原油来自E23烃源岩,浅层N2原油来自N1烃源岩.②南翼山共存在4套含油气层系(E3、N1、N5、N22),可分为2类:一类是中浅层(N1 —N22)发育在构造背景上的以泥晶灰(云)岩、藻灰(云)岩和颗粒灰(云)岩为储层,以粒间孔和溶蚀孔为储集空间的层状岩性油气藏;另一类是E23上部,以泥灰(云)岩为储层,以孔隙—裂缝为储集空间的凝析气藏.③南翼山油气藏碳酸盐岩储层与泥岩垂向上构成频繁互层的生储盖组合.④南翼山N22油气藏油层薄,渗透率低,驱动类型以弹性驱动和溶解气驱为主,油藏类型是受背斜构造控制的岩性层状油藏;中深层凝析气藏气层纵向集中,平面受构造和断层控制;裂隙性储集空间,产能不一.⑤南翼山油气田成藏主控因素主要包括南翼山构造处于生烃凹陷、油气就近捕获,断裂和断裂系统是良好的疏导体系,湖相碳酸盐岩储层是油气聚集成藏的关键.⑥南翼山构造在上新世之前背斜构造发育缓慢,发育高峰期在上新世早中期,并最终定型;上新世早中期下干柴沟期进入生烃高峰,形成自生自储的油气藏;上新世晚期—第四纪上干柴沟期进入生油高峰,油气沿构造两翼断层运移至N1、N12和N22成藏.     

海相叠合盆地构造演化与油裂解气晚期成藏关系

海相叠合盆地蕴含丰富的油裂解气资源,其晚期成藏过程经历了早期古油藏成藏与晚期油裂解成气阶段,受构造演化控制作用明显。探索构造演化与晚期油裂解气成藏的关系,对油裂解气藏的勘探具有指导意义。以四川盆地蜀南地区构造演化与晚期油裂解气成藏关系为研究实例,通过分析构造演化与沉积响应,研究古老烃源岩生烃演化过程、原始油气聚集、原油裂解与天然气晚期成藏关系。蜀南地区寒武系筇竹寺组烃源岩存在3次生烃期和2次生烃停滞期,筇竹寺组烃源岩在加里东期和海西期发生的沉积埋藏和抬升剥蚀事件出现了2次生烃和2次停滞,印支期和燕山期上覆巨厚沉积地层使得筇竹寺组烃源岩持续生烃;龙王庙组古油藏内原油存在一次油裂解生气过程,印支期后三叠系埋藏深度足够大并激发了龙王庙组古油藏内原油的裂解成气,持续到燕山晚期,提供充足的气源。研究得出以下结论:1海相叠合盆地的构造沉积演化控制了油气基础地质条件的发育;2构造沉积演化控制了古老烃源生烃过程;3构造沉积演化控制了古构造发育、古油藏聚集与保存;4构造沉积演化控制了古油藏的原油裂解与晚期聚集成藏;5建立了古老海相烃源层系晚期油裂解气成藏的研究思路,以期对同类古油藏研究起到借鉴作用,扩大油裂解气藏勘探的规模。     

柴达木盆地尖北斜坡基岩储层特征及天然气成藏条件

尖北斜坡为柴达木盆地阿尔金山前东段天然气勘探重点区域之一,目前针对该区域基岩储层发育特征和成藏条件的分析研究尚很薄弱。在岩心观察、薄片鉴定的基础上,结合常量元素分析、XRD、SEM、压汞测试和井震资料分析,对柴达木盆地尖北斜坡基岩储层的发育特征及天然气成藏的有利地质条件进行了研究。结果表明,尖北斜坡基岩储层岩石类型主要为花岗闪长岩、花岗岩和片岩;发育风化壳型储层,其中半风化层孔渗物性最好;储集空间为基质微孔、溶蚀孔和裂缝,储层孔隙度主要分布在2.23%～3.77%,渗透率均值为0.06×10^-3μm²,以Ⅱ类中等储层为主;基岩储层临近坪东以西侏罗系生烃凹陷,天然气自生烃凹陷沿基岩基底发育的深大断裂和不整合发生运移,经基岩顶部古近纪咸湖环境下形成的膏泥岩有效封堵,最终在更新世晚期形成的断背斜圈闭内富集成藏,发育基岩顶部风化壳型气藏。该研究成果对指导尖北斜坡基岩气藏下一步勘探具有重要的指导意义。     

断控气藏的动态成藏物理模拟与启示——以柴达木盆地西北地区典型气藏为例

天然气成藏过程的动态物理模拟是揭示天然气运聚成藏机理、总结其分布规律的重要手段,然而由于天然气本身特性,使得“易泄漏、难动态、难观察”成为天然气运聚动态成藏物理模拟的最大问题。为了揭示断控气藏运聚成藏机制,总结其气藏形成序列和分布模式,以柴达木盆地西北地区东坪、马海—南八仙典型气藏为例,在建立各个典型气藏成藏演化地质模式基础上,针对气藏模拟存在的问题,设计了既能实现构造动态变化过程,同时又能清晰观察气体充注、运移、聚集现象的“一种可调式天然气运聚成藏模拟装置”。运用该装置成功模拟了东坪、马海—南八仙等典型气藏形成过程,明确了断层不仅作为气体运移和传递动力的通道,还控制了演化序列和分布模式;建立了“晚期成藏”和“长期成藏”两种不同类型天然气藏的形成演化序列模式,揭示了“断传高压驱动”天然气运移成藏机理,明确“深浅共存、浅差深好”的天然气藏纵向保存系列,提出了“有浅(浅层气藏)必有深(深层气藏)”,据“浅”寻找“深”的天然气勘探新理念。     

柴达木盆地英西地区页岩油储层特征及有利区优选

研究柴达木盆地英西地区古近系页岩油储层特征，开展了储层岩石学特征、物性及储集空间类型、含油性、源储配置关系等分析，并优选了有利储层发育区。结果表明：①英西地区下干柴沟组上段储层的岩石矿物包括碳酸盐、陆源碎屑、泥质及各种盐类矿物，混积特征明显；②综合地质和测井响应特征将研究区储层划分为3类，分别为层状泥页岩或泥质碳酸盐岩、块状泥页岩或泥质碳酸盐岩、斑状泥页岩或泥质碳酸盐岩储层；③储层主要储集空间类型包括晶间孔、粒间或晶间溶蚀孔、角砾孔洞和裂缝，物性总体偏低，孔隙度多为4%~6%，渗透率多为0.05~0.10 mD；④油气藏具有"源内成藏、整体含油"的特征，目的层含油丰度受控于物性和烃源岩的配置关系。该研究成果对英西地区页岩油勘探具有指导作用。     

四川盆地高石梯—磨溪地区震旦系—寒武系大型气藏特征与聚集模式

四川盆地震旦系—寒武系具有良好的油气成藏条件,但由于地层时代早、经历构造运动次数多,大型气田勘探难度增大。自1964年发现威远震旦系大型气田后,历经49年的艰苦探索,于2013年在磨溪地区寒武系龙王庙组发现了中国迄今为止单个规模最大的整装特大型气田——安岳气田,探明天然气地质储量4 404×108 m3,且高石梯—磨溪地区震旦系灯影组和寒武系龙王庙组气藏的三级储量之和超过万亿立方米。天然气组分、轻烃、储层沥青丰度等证据均表明这些天然气主要为原油裂解型干气,甲烷含量为82.65%~97.35%,乙烷含量为0.01%~0.29%;低氮(0.44%~6.13%)、低氦(0.01%~0.06%),中—低含硫化氢为主(0.62~61.11g/m3)。气藏压力由震旦系的常压(压力系数为1.07~1.13)逐渐增高至寒武系龙王庙组的高压(压力系数为1.53~1.70),气藏温度137.5~163.0℃;气藏圈闭类型包括构造型、构造-地层和构造-岩性复合型。桐湾期大型继承性稳定古隆起、大面积分布的古老烃源岩、大面积孔洞型优质储层、大型古油藏裂解及良好保存条件的有效配置造就了震旦系—寒武系天然气的规模富集。根据古油藏原油裂解之前的古构造格局、沥青丰度及现今气藏分布特点,将裂解气藏聚集类型划分为聚集型、半聚半散型和分散型3类。上述认识对四川盆地震旦系—寒武系天然气勘探领域的拓展具有重要指导意义。     

柴达木盆地花土沟油田新近系油藏成藏特征

根据花土沟油田新近系油藏中储层流体包裹体的类型、显微荧光特征和热力学特征,将储层中烃类的注入划分为低温低盐度和高温高盐度两期。结合埋藏史和热演化史研究表明,第一期烃类注入发生在上新世中期,主要是少量低熟烃类的注入;第二期烃类注入为大规模油气的注入,发生在上新世晚期,是现今油藏中烃类的主要来源。这一成藏过程经历时间短,是一种快速、高效的成藏方式。      

柴北缘冷湖—马仙地区古近系—新近系成岩作用特征

运用岩心、铸体薄片、扫描电镜和化验资料等,系统研究了柴达木盆地北缘冷湖—马仙地区古近系—新近系成岩作用特征及其对储层物性的影响。研究表明,柴北缘冷湖—马仙地区古近系—新近系储集砂岩主要为岩屑长石砂岩、长石砂岩和长石岩屑砂岩。主要成岩作用为压实作用、胶结作用和溶蚀作用。压实作用以机械压实为主;胶结作用主要为碳酸盐胶结、硫酸盐胶结、石英次生加大和黏土矿物胶结;溶蚀作用主要为碳酸盐岩和碎屑颗粒的溶蚀。压实作用和胶结作用是原生孔隙减少以及储层物性变差的主要原因。碎屑颗粒和胶结物的溶蚀是次生孔隙形成的主要原因。     

微生物油气勘探技术在岩性气藏勘探中的应用——以柴达木盆地三湖坳陷为例

为了有效识别柴达木盆地三湖坳陷岩性生物气藏,以台南—台东地区为研究区,开展微生物勘探技术试验研究。东西向长24 km的采样测线横穿工区,在各采样点(间隔150 m)采集20 cm深度处的土壤200 g,样品共156个,由美国GMT公司完成甲烷氧化菌分析。结果显示,研究区20 cm深度处土壤湿度可维持甲烷氧化菌的生长;pH值平均为8.20,不抑制甲烷氧化菌生长;大量样品全盐盐度大于20%,高盐度降低了甲烷氧化菌的浓度,但气藏区与非气藏区微生物浓度差别显著,气藏上方盐度高达50%以上仍发育微生物异常;而且探井试气产量与其上方微生物浓度呈显著正相关,表明微生物勘探技术适用于三湖坳陷。利用微生物异常判断,在台南9井东侧1 km处、台南气田西侧边界以外可能存在含气丰度高于台南9井的岩性气藏,是较为有利的勘探目标区。图6表1参26     

高原咸化湖盆基底储层特征与成藏主控因素——以柴达木盆地东坪地区为例

近年来,高原咸化湖盆基底的天然气勘探持续获得了重大发现。为了系统分析柴达木盆地东坪地区基岩大气田的储层特征与成藏主控因素,开展了钻井岩心观察、偏光显微镜鉴定、物性分析、毛细管压力测试、氩离子抛光-场发射扫描电镜研究、地震剖面解释和成藏模式刻画。研究结果表明：①基岩主要由花岗岩和片麻岩组成,花岗岩类主要为I型,含少量S型,平均孔隙度为3.49%,平均渗透率为1.389 mD,其孔隙结构较差,非均质性较强,储集空间包括基质微孔、溶蚀孔和微裂缝等;②基岩中的溶蚀孔主要为热液成因,判断依据包括溶蚀孔发育位置、裂缝中发育的大量热液矿物、岩石的Nb/Ta值接近或低于幔源岩石和Nd/Th值介于壳源岩石和幔源岩石之间、地震剖面上发育深大断裂等;③膏岩盖层的局部富集特征与大气藏的分布具有较高的吻合度;④良好的生-储-盖条件为研究区持续高产、稳产的主控因素;⑤逆冲推覆作用产生的逆断层不仅为油气运移通道,而且将下伏的储集岩叠置于上覆的烃源岩之上,优化了源储配置,更利于油气成藏。咸化湖盆沉积的膏岩盖层的有效性、热液溶蚀作用形成的储集空间规模和逆冲推覆作用优化的源储组合为研究区基岩油气成藏的主控因素,这一研究实例对类似地质条件的油气勘探也具有一定的借鉴意义。