【doc】濟(jì)陽坳陷淺層天然氣富集的有利條件

1、濟(jì)陽坳陷淺層天然氣富集的有利條件石油勘探與開發(fā)petroleumexplorationanddevelopment第22卷第6期濟(jì)陽坳陷淺層天然氣富集的有利條件i,程有義宋來郭瑾王和平.(局地質(zhì)科學(xué)研b,(勝利石油管理局地質(zhì)科學(xué)研究院)n厶,i曬摘要本文從成藏角度討論濟(jì)陽坳陷淺層(上第三系)天然氣富集的有地質(zhì)條件,著重分析了蓋層在淺層天然氣藏形成與保存中的作用,結(jié)合蓋層厚度,水文地質(zhì)條世和壓實(shí)作用,提出了濟(jì)陽層耋簍氣善星蒸模耋種坳陷泛,騾蔡,主題詞淺層氣藏形成蓋層濟(jì)陽坳陷二)u,.)剛舌濟(jì)陽坳陷自1971年首次發(fā)現(xiàn)勝坨淺層(明化鎮(zhèn)組)天然氣藏以來,迄今已發(fā)現(xiàn)34個(gè)這類氣藏.這些氣藏集中分布在濟(jì)

2、陽坳陷內(nèi)的凸起帶及其周緣,埋藏深度一般為8001200m,含氣層位主要是館陶組上部和明化鎮(zhèn)組下部.1991年至1993年,淺層天然氣探明儲(chǔ)量分別占濟(jì)陽坳陷當(dāng)年天然氣探明儲(chǔ)量的6l,66和90;截止1993年底,濟(jì)陽坳陷淺層探明的天然氣儲(chǔ)量已占全區(qū)天然氣總探明儲(chǔ)量的58.4.濟(jì)陽坳陷淺層天然氣藏類型多為砂巖透鏡體氣藏和構(gòu)造一巖性氣藏,以油型氣為主,烴源巖主要是抄三段泥巖.探討其天然氣富集的地質(zhì)條件及規(guī)律,對(duì)指導(dǎo)濟(jì)陽坳陷乃至整個(gè)渤海灣盆地的淺層天然氣勘探有重要意義,在天然氣成藏的理論研究方面也有一定意義.氣源條件濟(jì)陽坳陷已發(fā)現(xiàn)的淺層天然氣藏中,天然氣有烴類和非烴兩大類,其中烴類氣占主導(dǎo)地位.在鑒別

3、天然氣成因的輕烴組成三角圖(見圖1)上,烴類氣樣品集中于油型氣分布區(qū),只有個(gè)別樣品落在偏腐殖型氣區(qū).:環(huán)戊烷基環(huán)烷/o2o.:|,一舭泌.烷圍1三圍fig?1la-tm1.rdi|isho1恤hydrocarbonmdnhofdlffereat-tylndgases沙三段烴源巖埋藏深度一般在20003500m,相應(yīng)鏡質(zhì)體反射率為0.40.7.前人研究成果表明,濟(jì)陽坳陷沙三段烴源巖成熟門限深度為22002500m,因此,淺層天然氣主力烴源巖基本處于低成熟一成熟演化階段.在油型氣成熟度分類圖上,淺張林嘩辱,井陽坳陷天然氣判別標(biāo)志,1989年.怍者阿升;程有義,男,3l歲,1990年畢業(yè)于石油天然氣

4、總公司石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院研究生部,碗士,現(xiàn)從事濟(jì)陽坳陷中洼層天然氣勘探的科研工作.照址;山束省東營市照質(zhì)科學(xué)研究院區(qū)域室,257015收日期,1995-04-05第22卷第6期程有義等:濟(jì)陽坳陷淺層天然氣富集的有利條件層天然氣主要位于正常成熟油型氣分布區(qū),少數(shù)位于低成熟油型氣分布區(qū)(見圖2),其成度與沙三段烴源巖成熟度一致目前尚未發(fā)現(xiàn)高成熟氣籟靶磐0一低熱氣,生物降油基氣,l一正常虞燕油壅氣i一高戚熱油型氣朗2油型氣戚赫度分類朗除上述油型氣外,濟(jì)陽坳陷還發(fā)現(xiàn)有偏腐殖型氣,煤型氣和二氧化碳?xì)?.蓋層條件1.區(qū)域蓋層形成時(shí)問利用1700口井的鉆井,測井資料,結(jié)合地震,地質(zhì)資料,將館陶組劃分為4

5、段,明化鎮(zhèn)組下部劃分為3個(gè)亞段,開展了濟(jì)陽坳陷上第三系沉積相研究.研究表明,濟(jì)陽坳陷上第三系沉積體系演化經(jīng)歷了4個(gè)階段:館陶組沉積早期以沖積扇為主的發(fā)育階段;館陶組沉積中,晚期辮狀河發(fā)育階段;館陶組沉積末期低彎度曲流河發(fā)育階段;明化鎮(zhèn)組下部沉積時(shí)期高彎度曲流河發(fā)育階段.正是館陶組沉積末期至明化鎮(zhèn)組下部沉積時(shí)期低彎度一高彎度曲流河沉積體系的發(fā)育,形成了橫向上分布面積廣,縱向上迭合厚度大的瑟啦平原相泥質(zhì)巖系,這套泥質(zhì)巖系構(gòu)成了濟(jì)陽坳陷淺層區(qū)域蓋層.鉆探資料揭示,濟(jì)陽坳陷館陶組和明化鎮(zhèn)組地層厚度通常大于1o00m,在凹陷內(nèi)部最厚可達(dá)2o00m,因此沙三段烴源巖在明化鎮(zhèn)組沉積后期開始進(jìn)入成熟門限.濟(jì)陽

6、坳陷淺層區(qū)域蓋層形成時(shí)及以后有大量油氣生成,這是濟(jì)陽坳陷淺層天然氣藏形成的先決條件.2.蓋層類型濟(jì)陽坳陷館陶組,明化鎮(zhèn)組的泥巖迭合厚度一般為400500m,最厚可達(dá)600m,其厚度自西南至東北呈增大趨勢.泥巖中粘土礦物含量一般為7090,主要為蒙脫石,石英和長石含量可達(dá)20以上;以網(wǎng)狀和棉絮狀結(jié)構(gòu)最常見,其次為波片狀結(jié)構(gòu);孔隙度一般為1823,滲透率為1010,um,平均孔隙中值半徑為2530um,突破壓力多小于1.ompa將這些參數(shù)與赫秀玲,許化政.提出的蓋層劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比,濟(jì)陽坳陷淺層蓋層屬低壓突破型蓋層.3.影響蓋層質(zhì)量的因素本文僅討論厚度,壓實(shí)作用和水文地質(zhì)條件對(duì)濟(jì)陽坳陷淺層區(qū)域蓋層封蓋

7、能力的影響.(1)厚度晚第三紀(jì)以來,濟(jì)陽坳陷構(gòu)造括動(dòng)變?nèi)?淺層區(qū)域蓋層的區(qū)域傾斜程度和閉合度較小,天然氣除胥少數(shù)斷層和裂隙(縫)滲精外,主要以擴(kuò)散方式進(jìn)行垂向運(yùn)移,因此泥巖厚度大小對(duì)天然氣藏的保存有十分重要的作用.下面以花溝氣田高14井區(qū)館陶組氣藏和平方王沙四段氣藏為例,說明蓋層厚度在天然氣藏形成,保存中的作用.花溝氣藏為層狀氣藏,埋深820850m,蓋層為厚層(300m)瑟濫平原相#巖,地層平緩,無斷層發(fā)育.平方王氣藏為塊狀氣藏,埋深14101520m,蓋層為穩(wěn)定分布的湖相泥巖,厚50m,斷層對(duì)油氣分布無明顯控制作用.這2個(gè)氣藏簡化為平板狀氣藏,采用b.m.kross等(1992)的泥巖蓋層

8、擴(kuò)散量模型和計(jì)算公式.,計(jì)算擴(kuò)散二者天然氣儲(chǔ)量一半所需的時(shí)間,氣藏參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見表1.平方王氣藏的蓋層(湖相泥巖)質(zhì)量顯然要好于花溝氣藏的蓋層(泛濫平原相泥巖).因此,前者蓋層厚雖僅5om,因擴(kuò)散作用損失24.6810r/l.天然氣需7.510a,使其保存條件較好.由表1可見,蓋層質(zhì)量是抑制天然氣擴(kuò)散的重要因素.由表1還可見,當(dāng)蓋層質(zhì)量相似(為同一類蓋層)時(shí),蓋層厚度是屏蔽天然氣的關(guān)鍵因素,尤其當(dāng)蓋層封閉能力較差時(shí),其厚度對(duì)能否延緩天然氣擴(kuò)散速度起決定作用.因此,淺層泛濫平原相泥巖蓋層的厚度成為彌補(bǔ)其質(zhì)量欠佳的重要條件,其厚度越大,連續(xù)性越好,越有利于淺層氣藏的形成和保存,還可減少斷層活動(dòng)引

9、起的天然氣散失.(2)成巖作用濟(jì)陽坳陷上第三系泥巖分布較穩(wěn)定,其粘土礦物中,蒙脫石含量為4o5o.隨埋藏深度增加,石油勘探與開發(fā)1995芷表1擴(kuò)散作用與蓋層卑度關(guān)系計(jì)算結(jié)果表table1exampieofrelationbetweendiffusionandcaprockthickness(hycalculation)氣藏名弁花溝平方王厚度/m30050萱層孔晾度23l5面積/kmz9.519.8天然氣儲(chǔ)量/1m3.0749.35體積分量%9620溶解度,10?m一1.501.32ch4氣擴(kuò)散系數(shù)/x10m?b一67o01藏摩爾質(zhì)量/10叫kg?moll6參氣體常數(shù),】.(m.1?k)8.31

10、數(shù)標(biāo)準(zhǔn)枉度/k293.16標(biāo)準(zhǔn)壓力/mpam1o地層水密度/kg?m1000擴(kuò)散一半儲(chǔ)量l蓋層厚度加倍o.o5l4.3所需時(shí)間原盞層厚度o.o27.510蓋屢厚度減半m0073.6這些泥巖孔隙度和滲透率降低,突破壓力增大,蓋層質(zhì)量變好.測井資料顯示,明化鎮(zhèn)組上部200300m厚的地層為高阻層;水化學(xué)資料證實(shí),其地層水礦化度一般小于2g/l,屬淡水.因此,在明化鎮(zhèn)組下部泥巖被埋藏壓實(shí)的過程中,其高含量的蒙脫石與上覆地層中滲漏下來的淡水相遇,大量吸水而膨脹,使泥巖中大部分微孔隙被堵塞,增加了封閉能力(見圖3)突破壓力/mpa圈3濟(jì)陽坳陷淺層泥巖突破壓力與深度關(guān)系圈figt3relationbetw

11、eendisplacementpressttre0fshallowmudsteneanddepths濟(jì)陽坳陷淺層氣藏多為低壓氣藏,氣藏剩余壓力多小于0.5mpa(見圖4),因此泥巖突破壓力達(dá)0.5mpa時(shí),就能成為封蓋天然氣的蓋層.模擬實(shí)驗(yàn)表明,埋深至800m時(shí),泥巖進(jìn)入快速壓實(shí)階段,孔隙度由原來的5o60急劇降低至25以下.由圖3可見,泥巖埋深在750900m,其突破壓力為0.5mpa;當(dāng)泥巖埋深大于800m,突破壓力開始大于0.5mpa,就能形成對(duì)其之下的天然氣的遮擋.濟(jì)陽坳陷目前探明的淺層氣集中在800m深度以下,表明淺層泥巖在該深度以下開始具備封蓋能力.氣藏帚i余壓力/mpa1.00.

12、500.51.0圖4濟(jì)陽坳陷淺層氣藏剩采壓力與深度關(guān)系圖fig-4rejatjonbetweenremaaem)rssllreofshallowspoolsanddepths儲(chǔ)層條件濟(jì)陽坳陷淺層儲(chǔ)層類型豐富,根據(jù)沉積微相差異可分為:河道充填砂體,曲流河床砂體,河道邊緣砂體,泛濫平原砂體,道間沉積砂體和廢棄河道砂體.這些砂體巖性以粉砂巖,粉細(xì)砂巖和細(xì)砂巖為主,壓實(shí)程度弱,以機(jī)械醫(yī)實(shí)作用為主儲(chǔ)層內(nèi)碎屑,顆粒以點(diǎn),線接觸為主,基本保持了原生粒間孔.據(jù)誨體,掃描電鏡及薄片觀察,孔隙形狀多呈三角形或四邊形,孔隙半徑優(yōu)勢分布在loonm以上,如河道邊緣砂體孔晾半徑平均為147rim,心灘砂體孔晾半徑平均值

13、接近750nm.喉道類型以片狀和縮頸狀最常見,每個(gè)孔隙有34條喉道與之相連.顆粒間為接觸式泥質(zhì)膠結(jié),碳酸鹽含量低;粘土礦物以蒙脫石為主,向伊利石轉(zhuǎn)化程度低,主要分布于顆粒表面或孔隙中.因此,淺層砂巖儲(chǔ)集物性較好,即使是泛濫平原相泥質(zhì)粉砂巖,孔隙度一般為2832,滲透率為30010100010-3m,孔隙度和滲透率第跎卷第6期程有義等:濟(jì)陽坳陷淺層天然氣富集的有利條件均較高,是有利的天然氣儲(chǔ)層.淺層天然氣成藏模式濟(jì)陽坳陷發(fā)育一系列凹間凸起和凹中正向構(gòu)造帶,自西南至東北有青城凸起,林樊家潛山帶,濱縣凸起,陳家莊凸起,孤島孤東潛山帶,義和莊凸起,埕子口凸起,埕島樁西一長堤潛山帶.濟(jì)陽坳陷淺層天然氣總

14、探明儲(chǔ)量的86.7分布于上述單元的淺層層系內(nèi),發(fā)育有巖性,構(gòu)造巖性,地層及構(gòu)造等多種類型圈閉.它們具備下列有利于聚氣成藏的條件;這些凸起或潛山(帶)的中淺層多發(fā)育有長期繼承性披覆構(gòu)造,因面同沉積型的圈閉多,圈閉類型也多,與天然氣運(yùn)聚期配置良好,提供了充足的淺層天然氣聚集場所;上述部位多為低勢區(qū),是高勢區(qū)生烴凹(洼)陷生成的天然氣運(yùn)移的指向;凹間凸起和凹中構(gòu)造帶均緊鄰烴源區(qū),由于捋l部沙一段,沙三段泥巖蓋層較薄,受斷層破壞而連續(xù)性變差,使得沙三段烴源巖生成的天然氣在生氣過程中不斷向淺部擴(kuò)散,氣源較充足上述構(gòu)造部位兩側(cè)一般都發(fā)育不同規(guī)模的不整合面,以及館陶組沉積期以來活動(dòng)減弱的各級(jí)斷層,成為天然氣

15、運(yùn)移的通道;館陶組沉積末期一明化鎮(zhèn)組沉積期,濟(jì)陽坳陷繼前期接受辮狀河沉積之后,接受低彎度一高彎度曲流河沉積,泛濫平原相泥質(zhì)巖系分布廣泛,厚度大,連續(xù)性好,彌補(bǔ)了封蓋能力不夠好的不足,成為最上部有效區(qū)域蓋層,抑制了天然氣繼續(xù)向上擴(kuò)散,在各類淺層固閉中聚集成藏(見圖5).1一淺璺區(qū)域性蓋層,2河流相砂休氣藏卜天然氣運(yùn)移方向4一不整臺(tái)面田5flg5m0delff蚴硼10n0fshallowgaspo0一sinji-gdepcession黃妝昌等,華北地區(qū)天然氣形成富集規(guī)律廈贅探評(píng)價(jià),1990年.綜上所述,濟(jì)陽坳陷淺層天然氣藏形成的一般模式可歸納為:以沙三段生成的油型氣為主要?dú)庠?氣源豐富,天然氣類型

16、亦豐富,以油型氣為主,還有偏腐殖型氣,煤型氣和非烴氣;以館陶組上部一明化鎮(zhèn)組下部厚層泛濫平原相泥質(zhì)巖系為淺層區(qū)域性蓋層;以同期或前期發(fā)育的各種河流相砂體為良好的天然氣儲(chǔ)集體;凹陷之間(中)的凸起帶(潛山帶)發(fā)育有多種類型淺層圈閉,是天然氣運(yùn)移的有利指向,當(dāng)多種類型天然氣沿其附近的斷層面及不整合面運(yùn)移至淺部區(qū)域蓋層之下時(shí),便在這些圈閉中聚集成藏.結(jié)論1.濟(jì)陽坳陷天然氣以沙三段湖相泥巖為主力烴源巖,其天然氣以油型氣為主.2.淺層(上第三系)儲(chǔ)層物性條件好,圈閉類型多,圈閉數(shù)量亦多,利于天然氣富集成藏3.濟(jì)陽坳陷淺層能夠形成天然氣藏的重要條件,是其在晚第三紀(jì)坳陷期發(fā)育了分布廣,厚度大,連續(xù)性好的泛濫平原相泥質(zhì)巖系,成為淺層抑制天然氣擴(kuò)散的有效區(qū)域性蓋層.4.淺層區(qū)域蓋層形成時(shí),凹間凸起,凹內(nèi)構(gòu)造帶部位已形成淺層圈閉;此期及以后,深層有大量天然氣生成并向上運(yùn)移,成