《石油地质学》课件天然气成藏理论研究进展（补充）

1、关于天然气成藏的一些新认识 中国石油大学（北京）柳广弟一、天然气运聚动平衡理论奠定了天然气成藏研究的基础二、天然气高效成藏动力与有效性评价三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理四、盆地气是一种不同于深盆气的天然气聚集五、天然气成藏研究中存在的问题汇报内容C1C2C1 Q注入:圈闭中的气不断减少， 以至最后枯竭Q散失1时以体积流为主，当Npe小于0.1时以扩散流为主；介于二者之间为混合流范围（Clauser和Neugebauer , 1991).佩克莱特数三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理静水压力2MPa/100m4MPa/100m8MPa/100m佩克莱特数三、扩散作用

2、是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理低孔低渗砂岩样品扩散模拟实验：（长度在0.50.6cm之间,直径约为2.5cm），利用扩散系数测定装置进行浓度驱动下的扩散运移模拟实验，所用样品扩散时间相同时间后（t=48h）停止实验，最后测定含水饱和度，计算含气饱和度，分析物性条件和饱和度关系。扩散运移模拟实验基础数据和实验结果表井号深度（m)渗透率(md)孔隙度(%)长度(cm)直径(cm)含水饱和度含气饱和度广安001-161580.70.58 8.10.592.5578.2608721.74 广安1382521.80.04 2.90.622.5572.7272727.27 广安002-391874.

3、10.00 0.90.552.557525.00 广安1382537.20.03 6.80.62.5577.7777822.22 广安002-391810.61.12 14.60.542.5590.909099.09 陕2323146.801.06 13.2 0.532.582.7586217.24 榆192289.040.18 4.0 0.572.566.6666733.33 桃532731.70 18.5 0.822.58515.00 苏43316.60.06 6.7 0.582.589.4736810.53 苏83311.70.05 6.7 0.472.581.2518.75 模拟实验三

4、、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理模拟实验三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理天然气充注和运移中的扩散作用扩散：一种物质相对于另一种物质做分子态的质量传递过程。天然气在岩石中的扩散作用 浓度扩散 热扩散 加压扩散 强制扩散 浓度梯度 温度梯度 压力（强）梯度 系统动量梯度 扩 散 扩散相性质温度、矿化度、粘度系统角动量扩散相性质渗透质压力梯度扩散相性质温度梯度数值模拟三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理扩散过程的广义表达式Maxwell-stefan方程利用线性假说推演其一般形式为：Maxwell-stefan方程的一般形式即为Fick方程 浓度扩散 温度扩

5、散 压强扩散 强制扩散 数值模拟三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理实验条件下扩散系数温度关系图（实验数据据Krooss,1986）01020304050607001020304050607080温度()扩散系数(10-7cm2/s)9.3%孔隙度饱含水细砂岩8.3%孔隙度饱含水细砂岩1.9倍10.3倍2.5倍8.6倍数值模拟三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理扩散系数与温度存在指数关系：D = D0 exp-Ea/(RT) 式中：Ea为活化能；R为气体常数；D0为指前因子。 不同组分扩散系数温度关系图（据Krooss & Lythaeuser,1988）数值模拟三、扩

6、散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理山 2山 1盒 8石盒子上部鄂尔多斯盆地上古生界太原组碳酸盐岩顶湖泛面数值模拟三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理上石盒子组下石盒子组山2本溪组产烃模型吸附模型溶解模型扩散模型渗流模型溶解模型扩散模型渗流模型散失量可供烃量出溶聚集量P，T，MP，T，M数值模拟扩散充注扩散散失三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理源岩向储层扩散（扩散充注）：或用数值积分：J = -D(T) （dC0-dC1） dt dl式中：D为扩散系数， Co和C1分别为源岩和储层的烃浓度， t为时间，l为距离数值模拟三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏

7、机理通过盖层向外扩散（扩散散失）：或用简化的费克第二定律： C = C0 exp（-D(T) 2t / 4l ) Q = (C0 - C) V式中：D为扩散系数， Co和C1分别为盖层和储层的烃浓度， t为时间，l为距离，V为岩石体积数值模拟三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理盒8段阶段扩散充注强度（104m3/km2)盒8段阶段扩散散失强度（104m3/km2)盒8段阶段扩散聚集强度（104m3/km2）盒8段不同时间含气饱和度（%）盒8段累积扩散聚集强度（104m3/km2）盒8段扩散聚集含气饱和度图扩散作用是中低丰度天然气藏重要的成藏过程，是天然气向低孔渗储层充注的重要方式（

8、在某些条件下是主要方式）；模拟实验表明，扩散首先使储集层的低孔渗部分被天然气饱和，高孔渗砂岩被天然气饱和较慢；在一定的源储盖组合条件下，扩散作用可以形成低孔低渗储层大面积天然气聚集。三、扩散作用是低效气藏（致密气藏）的重要成藏机理含气致密砂岩富气甜点盆地规模致密储层，局部发育甜点致密砂岩普遍含气，甜点富气含气致密砂岩与富气甜点之间没有封闭界面具有广覆式源储组合关系扩散作用是主要的成藏机理甜点为商业气藏，含气致密砂岩具有潜在经济价值，是重要的天然气勘探开发新领域盆地气：指以盆地规模分布在超低孔低渗储集层中主要靠毛细管力封闭的天然气聚集体，其中局部发育富气甜点四、盆地气是一种不同于深盆气的天然气聚

9、集威尔逊（1934）将油气藏分类两大类闭合油气藏地层局部变形闭合的油气藏岩石孔隙变化闭合形成的油气藏褶皱和孔隙变化结合闭合的油气藏断层和孔隙变化结合形成的油气藏开放油气藏没有经济价值，也没有给出实例构造地层岩性复合四、盆地气是一种不同于深盆气的天然气聚集开放气藏(open)深盆气水合物气煤层气水溶气盆地气开放气藏：指没有常规封闭条件（缺少构造的、岩性或地层的闭合条件）的天然气聚集体四、盆地气是一种不同于深盆气的天然气聚集典型的深盆气是储层下倾方向供气（根缘气）；盆地气是盆地范围广覆式供气，因此深盆气主要赋存在盆地的下倾方向，盆地气存在于整个盆地范围深盆气形成要求区域倾斜的构造背景，盆地气不要求区域倾斜的构造背景深盆气储层的上倾方向充满水，而盆地气储层中可以都充满气，不论其孔渗性高低深盆气是气驱水活塞式推进的机理下形成的，盆地气的形成可以通过超压充注、扩散充注而形成盆地气形成的基本条件：源储广覆式接触（三明治型、源储垂向叠置型）和低孔低渗致密储层四、盆地气是一种不同于深盆气的天然气聚集五、天然气成藏研究中存在的问题水溶析出气成藏机理与分布预测水溶气析出成藏的重要性！水溶析出气的地球化学特征和