【doc】济阳坳陷浅层天然气富集的有利条件.doc

济阳坳陷浅层天然气富集的有利条件石油勘探与开发petroleumexplorationanddevelopment第22卷第6期济阳坳陷浅层天然气富集的有利条件i,程有义宋来郭瑾王和平.(局地质科学研b,(胜利石油管理局地质科学研究院)n厶,i晒摘要本文从成藏角度讨论济阳坳陷浅层(上第三系)天然气富集的有地质条件,着重分析了盖层在浅层天然气藏形成与保存中的作用,结合盖层厚度,水文地质条世和压实作用,提出了济阳层耋篓气善星蒸模耋种坳陷泛,骡蔡,主题词浅层气藏形成盖层济阳坳陷二)u,.)刚舌济阳坳陷自1971年首次发现胜坨浅层(明化镇组)天然气藏以来,迄今已发现34个这类气藏.这些气藏集中分布在济阳坳陷内的凸起带及其周缘,埋藏深度一般为8001200m,含气层位主要是馆陶组上部和明化镇组下部.1991年至1993年,浅层天然气探明储量分别占济阳坳陷当年天然气探明储量的6l,66和90;截止1993年底,济阳坳陷浅层探明的天然气储量已占全区天然气总探明储量的58.4.济阳坳陷浅层天然气藏类型多为砂岩透镜体气藏和构造一岩性气藏,以油型气为主,烃源岩主要是抄三段泥岩.探讨其天然气富集的地质条件及规律,对指导济阳坳陷乃至整个渤海湾盆地的浅层天然气勘探有重要意义,在天然气成藏的理论研究方面也有一定意义.气源条件济阳坳陷已发现的浅层天然气藏中,天然气有烃类和非烃两大类,其中烃类气占主导地位.在鉴别天然气成因的轻烃组成三角图(见图1)上,烃类气样品集中于油型气分布区,只有个别样品落在偏腐殖型气区.:环戊烷基环烷/o2o.:|,一舭泌.烷围1三围fig?1la-tm1.rdi|isho1恤hydrocarbonmdnhofdlffereat-tylndgases沙三段烃源岩埋藏深度一般在20003500m,相应镜质体反射率为0.40.7.前人研究成果表明,济阳坳陷沙三段烃源岩成熟门限深度为22002500m,因此,浅层天然气主力烃源岩基本处于低成熟一成熟演化阶段.在油型气成熟度分类图上,浅张林哗辱,井阳坳陷天然气判别标志,1989年.怍者阿升;程有义,男,3l岁,1990年毕业于石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院研究生部,碗士,现从事济阳坳陷中洼层天然气勘探的科研工作.照址;山束省东营市照质科学研究院区域室,257015收日期,1995-04-05第22卷第6期程有义等:济阳坳陷浅层天然气富集的有利条件层天然气主要位于正常成熟油型气分布区,少数位于低成熟油型气分布区(见图2),其成度与沙三段烃源岩成熟度一致目前尚未发现高成熟气籁靶磐0一低热气,生物降油基气,l一正常虞燕油壅气i一高戚热油型气朗2油型气戚赫度分类朗除上述油型气外,济阳坳陷还发现有偏腐殖型气,煤型气和二氧化碳气0.盖层条件1.区域盖层形成时问利用1700口井的钻井,测井资料,结合地震,地质资料,将馆陶组划分为4段,明化镇组下部划分为3个亚段,开展了济阳坳陷上第三系沉积相研究.研究表明,济阳坳陷上第三系沉积体系演化经历了4个阶段:馆陶组沉积早期以冲积扇为主的发育阶段;馆陶组沉积中,晚期辫状河发育阶段;馆陶组沉积末期低弯度曲流河发育阶段;明化镇组下部沉积时期高弯度曲流河发育阶段.正是馆陶组沉积末期至明化镇组下部沉积时期低弯度一高弯度曲流河沉积体系的发育,形成了横向上分布面积广,纵向上迭合厚度大的瑟啦平原相泥质岩系,这套泥质岩系构成了济阳坳陷浅层区域盖层.钻探资料揭示,济阳坳陷馆陶组和明化镇组地层厚度通常大于1o00m,在凹陷内部最厚可达2o00m,因此沙三段烃源岩在明化镇组沉积后期开始进入成熟门限.济阳坳陷浅层区域盖层形成时及以后有大量油气生成,这是济阳坳陷浅层天然气藏形成的先决条件.2.盖层类型济阳坳陷馆陶组,明化镇组的泥岩迭合厚度一般为400500m,最厚可达600m,其厚度自西南至东北呈增大趋势.泥岩中粘土矿物含量一般为7090,主要为蒙脱石,石英和长石含量可达20以上;以网状和棉絮状结构最常见,其次为波片状结构;孔隙度一般为1823,渗透率为1010,um,平均孔隙中值半径为2530um,突破压力多小于1.ompa将这些参数与赫秀玲,许化政.提出的盖层划分标准对比,济阳坳陷浅层盖层属低压突破型盖层.3.影响盖层质量的因素本文仅讨论厚度,压实作用和水文地质条件对济阳坳陷浅层区域盖层封盖能力的影响.(1)厚度晚第三纪以来,济阳坳陷构造括动变弱,浅层区域盖层的区域倾斜程度和闭合度较小,天然气除胥少数断层和裂隙(缝)渗精外,主要以扩散方式进行垂向运移,因此泥岩厚度大小对天然气藏的保存有十分重要的作用.下面以花沟气田高14井区馆陶组气藏和平方王沙四段气藏为例,说明盖层厚度在天然气藏形成,保存中的作用.花沟气藏为层状气藏,埋深820850m,盖层为厚层(300m)瑟滥平原相#岩,地层平缓,无断层发育.平方王气藏为块状气藏,埋深14101520m,盖层为稳定分布的湖相泥岩,厚50m,断层对油气分布无明显控制作用.这2个气藏简化为平板状气藏,采用b.m.kross等(1992)的泥岩盖层扩散量模型和计算公式.,计算扩散二者天然气储量一半所需的时间,气藏参数及计算结果见表1.平方王气藏的盖层(湖相泥岩)质量显然要好于花沟气藏的盖层(泛滥平原相泥岩).因此,前者盖层厚虽仅5om,因扩散作用损失24.6810r/l.天然气需7.510a,使其保存条件较好.由表1可见,盖层质量是抑制天然气扩散的重要因素.由表1还可见,当盖层质量相似(为同一类盖层)时,盖层厚度是屏蔽天然气的关键因素,尤其当盖层封闭能力较差时,其厚度对能否延缓天然气扩散速度起决定作用.因此,浅层泛滥平原相泥岩盖层的厚度成为弥补其质量欠佳的重要条件,其厚度越大,连续性越好,越有利于浅层气藏的形成和保存,还可减少断层活动引起的天然气散失.(2)成岩作用济阳坳陷上第三系泥岩分布较稳定,其粘土矿物中,蒙脱石含量为4o5o.随埋藏深度增加,石油勘探与开发1995芷表1扩散作用与盖层卑度关系计算结果表table1exampieofrelationbetweendiffusionandcaprockthickness(hycalculation)气藏名弁花沟平方王厚度/m30050萱层孔晾度23l5面积/kmz9.519.8天然气储量/1m3.0749.35体积分量%9620溶解度,10?m一1.501.32ch4气扩散系数/x10m?b一67o01藏摩尔质量/10叫kg?moll6参气体常数,】.(m.1?k)8.31数标准枉度/k293.16标准压力/mpam1o地层水密度/kg?m1000扩散一半储量l盖层厚度加倍o.o5l4.3所需时间原盏层厚度o.o27.510盖屡厚度减半m0073.6这些泥岩孔隙度和渗透率降低,突破压力增大,盖层质量变好.测井资料显示,明化镇组上部200300m厚的地层为高阻层;水化学资料证实,其地层水矿化度一般小于2g/l,属淡水.因此,在明化镇组下部泥岩被埋藏压实的过程中,其高含量的蒙脱石与上覆地层中渗漏下来的淡水相遇,大量吸水而膨胀,使泥岩中大部分微孔隙被堵塞,增加了封闭能力(见图3)突破压力/mpa圈3济阳坳陷浅层泥岩突破压力与深度关系圈figt3relationbetweendisplacementpressttre0fshallowmudsteneanddepths济阳坳陷浅层气藏多为低压气藏,气藏剩余压力多小于0.5mpa(见图4),因此泥岩突破压力达0.5mpa时,就能成为封盖天然气的盖层.模拟实验表明,埋深至800m时,泥岩进入快速压实阶段,孔隙度由原来的5o60急剧降低至25以下.由图3可见,泥岩埋深在750900m,其突破压力为0.5mpa;当泥岩埋深大于800m,突破压力开始大于0.5mpa,就能形成对其之下的天然气的遮挡.济阳坳陷目前探明的浅层气集中在800m深度以下,表明浅层泥岩在该深度以下开始具备封盖能力.气藏帚i余压力/mpa1.00.500.51.0图4济阳坳陷浅层气藏剩采压力与深度关系图fig-4rejatjonbetweenremaaem)rssllreofshallowspoolsanddepths储层条件济阳坳陷浅层储层类型丰富,根据沉积微相差异可分为:河道充填砂体,曲流河床砂体,河道边缘砂体,泛滥平原砂体,道间沉积砂体和废弃河道砂体.这些砂体岩性以粉砂岩,粉细砂岩和细砂岩为主,压实程度弱,以机械医实作用为主储层内碎屑,颗粒以点,线接触为主,基本保持了原生粒间孔.据诲体,扫描电镜及薄片观察,孔隙形状多呈三角形或四边形,孔隙半径优势分布在loonm以上,如河道边缘砂体孔晾半径平均为147rim,心滩砂体孔晾半径平均值接近750nm.喉道类型以片状和缩颈状最常见,每个孔隙有34条喉道与之相连.颗粒间为接触式泥质胶结,碳酸盐含量低;粘土矿物以蒙脱石为主,向伊利石转化程度低,主要分布于颗粒表面或孔隙中.因此,浅层砂岩储集物性较好,即使是泛滥平原相泥质粉砂岩,孔隙度一般为2832,渗透率为30010100010-3m,孔隙度和渗透率第跎卷第6期程有义等:济阳坳陷浅层天然气富集的有利条件均较高,是有利的天然气储层.浅层天然气成藏模式济阳坳陷发育一系列凹间凸起和凹中正向构造带,自西南至东北有青城凸起,林樊家潜山带,滨县凸起,陈家庄凸起,孤岛孤东潜山带,义和庄凸起,埕子口凸起,埕岛桩西一长堤潜山带.济阳坳陷浅层天然气总探明储量的86.7分布于上述单元的浅层层系内,发育有岩性,构造岩性,地层及构造等多种类型圈闭.它们具备下列有利于聚气成藏的条件;这些凸起或潜山(带)的中浅层多发育有长期继承性披覆构造,因面同沉积型的圈闭多,圈闭类型也多,与天然气运聚期配置良好,提供了充足的浅层天然气聚集场所;上述部位多为低势区,是高势区生烃凹(洼)陷生成的天然气运移的指向;凹间凸起和凹中构造带均紧邻烃源区,由于捋l部沙一段,沙三段泥岩盖层较薄,受断层破坏而连续性变差,使得沙三段烃源岩生成的天然气在生气过程中不断向浅部扩散,气源较充足上述构造部位两侧一般都发育不同规模的不整合面,以及馆陶组沉积期以来活动减弱的各级断层,成为天然气运移的通道;馆陶组沉积末期一明化镇组沉积期,济阳坳陷继前期接受辫状河沉积之后,接受低弯度一高弯度曲流河沉积,泛滥平原相泥质岩系分布广泛,厚度大,连续性好,弥补了封盖能力不够好的不足,成为最上部有效区域盖层,抑制了天然气继续向上扩散,在各类浅层固闭中聚集成藏(见图5).1一浅璺区域性盖层,2河流相砂休气藏卜天然气运移方向4一不整台面田5flg5m0delff蚴硼10n0fshallowgaspo0一sinji-gdepcession黄妆昌等,华北地区天然气形成富集规律厦赘探评价,1990年.综上所述,济阳坳陷浅层天然气藏形成的一般模式可归纳为:以沙三段生成的油型气为主要气源,气源丰富,天然气类型亦丰富,以油型气为主,还有偏腐殖型气,煤型气和非烃气;以馆陶组上部一明化镇组下部厚层泛滥平原相泥质岩系为浅层区域性盖层;以同期或前期发育的各种河流相砂体为良好的天然气储集体;凹陷之间(中)的凸起带(潜山带)发育有多种类型浅层圈闭,是天然气运移的有利指向,当多种类型天然气沿其附近的断层面及不整合面运移至浅部区域盖层之下时,便在这些圈闭中聚集成藏.结论1.济阳坳陷天然气以沙三段湖相泥岩为主力烃源岩,其天然气以油型气为主.2.浅层(上第三系)储层物性条件好,圈闭类型多,圈闭数量亦多,利于天然气富集成藏3.济阳坳陷浅层能够形成天然气藏的重要条件,是其在晚第三纪坳陷期发育了分布广,厚度大,连续性好的泛滥平原相泥质岩系,成为浅层抑制天然气扩散的有效区域性盖层.4.浅层区域盖层形成时,凹间凸起,凹内构造带部位已形成浅层圈闭;此期及以后,深层有大量天然气生成并向上运移,成