天然气成藏地质研究中地

天然气成藏中的几个地质问题讨论张金川能源学院中国地质大学（北京）张金川研究方向：（１）油气成藏机理及分布规律（２）天然气地质与资源评价（３）盆地分析与盆地流体010-8232084813910841297Email:zhangjc@中国：来自能源的巨大压力天然气消费美国世界平均印度中国％25.224.27.72.6天然气的勘探程度和利用水平与国家经济实力、科技水平以及政治地位相对应。02000400060008000100001200019931994199519961997199819992000200120022003年份石油进口量（万吨）20041992%中石油中石化中海油资源68.121.310.6探明储量8010.39.7可采76.313.210.5我国的天然气构成天然气分布的关联性？天然气成藏机理模式？气藏异常地层压力？国家自然科学基金部分研究成果40472073、40172052、40272062SupportedByNationalNaturalScienceFoundationsofChinaCopyrightReserved提纲（一）天然气成藏的非孤立性－天生盆地必有气（二）天然气分布的过渡性－两种典型气藏（三）天然气首先存在于脑袋中－先存模型的作用（１）生气基础：生气母质：生气机理：生气环境：（２）储气条件：常规储层：非常规储层：（３）圈闭类型：常规圈闭：非常规圈闭：无圈闭：（５）成藏赋存：游离：吸附：溶解：水合：（４）运聚机理：运移距离：封闭类型：稳定形式：（６）分布空间：剖面空间：时间领域：链式序列更广泛的天然气到处“冒泡”的美国：5km2/探井（Wood&Bour,1988;CharlesR.Nelson,1999）

盆地１阿科马２黑勇士３卡哈巴４中阿巴拉契亚５切诺基６森林城７大绿河８伊利诺斯９北阿巴拉契亚１０皮申斯１１粉河１２拉顿１３圣胡安１４尤因塔１５西华盛顿１６风河第三系第三系－白垩系白垩系白垩系－侏罗系三叠系二叠系－宾西法尼亚系前宾西法尼亚系地层时代油气当量比美国平均：世界平均：中国平均：油气发现当量比千米桥苏里格庙川东北川西平湖三湖克拉２崖13-1全国平均探明率6.2%天然气吸附状态游离状态溶解状态根缘气常规气油溶气水溶气页岩气煤层气水合状态煤层：气源＋煤层吸附致密砂岩：气水倒置常规储层：常规圈闭气藏常规储层：运移高速通道甲烷在煤岩表面上的吸附作用天然气对孔隙水的整体推进作用天然气选择大孔隙通道进行运移天然气向上的运移被盖层遮挡天然气成藏机理序列构造背景及沉积地层递变；气源丰富；储层多样；多类型圈闭。J1J2J2J2J1J1J2J1J21357…气藏规模序列天然气资源量

提纲（一）天然气成藏的非孤立性－天生盆地必有气（二）天然气分布的过渡性－两种典型气藏（三）天然气首先存在于脑袋中－先存模型的作用深盆气（根缘气）界定：致密储层中与源岩紧密相连且具有气水倒置关系的天然气聚集Basin-CenteredGasAccumulation:“Abnormallypressured,gas-saturatedaccumulationinlow-permeabilityreservoirslackingadowndipwatercontact.”—Law,2004根缘气研究现状１，探索阶段对1927年在圣胡安盆地所发现的Blanco气田，人们无法理解并将其统一归为“隐蔽圈闭”范畴。随后出现了水力封闭圈闭、孤立孔隙体圈闭、地层－成岩－断层圈闭等理论。２，深盆气理论大发展阶段1976年发现艾尔姆华士深盆气田；J.A.Masters(1979)以３个同类气田为模型，正式命名并描述了深盆气概念；D.R.Leythaeuser(1980,1982)认为深盆气藏是一种受分子扩散作用控制的动态圈闭；R.M.Gies(1984)等认为深盆气藏为低异常压力特征；C.A.Brown(1984)则认为深盆气藏的圈闭机理是由毛细管压力所造成的；B.E.Law等（1985）统计认为深盆气藏为高异常压力，但低异常压力的出现必须由构造抬升作用引起；P.G.Berkenpas(1991)认为，深盆气成藏属于表面张力、浮力与差异压力之间的平衡关系，控制成藏的关键因素是地层倾角和孔隙大小。３，国内外目前对深盆气藏的认识现状没有统一界定而用语复杂，仍有许多问题（成藏动力、异常压力机理、稳态条件、勘探预测等）存在分歧：成藏机理不清并缺乏理论依据和指导条件下的类比性描述研究。jc全球分布图(1)两种类型L2rt2rpL12rt2rpL21.无卡断推进2.活塞式运移3.气水整体排驱4.根缘气成藏L12rt2rpL2游离、吸附、溶解及扩散相：饱含水正常压力完全卡断弱卡断饱含气高异常压力低异常压力气水过渡jc阿尔伯达盆地深盆气藏机理模式图

（据C.W.Spencer，1989）

jc酸点甜点美国西部地区深盆气藏机理模式图常规气藏：沿输导体系运移后的漂浮式成藏深盆气藏：无运移的原地生长式成藏hwhghghw置换式Pc活塞式jc皮囊实验jc(Putnam,2001)PHＡＤＢＣR.E.Gies（1984）（据R.C.Surdam等，1995）(2)异常地层压力（Kaiser等，1998）Pc1Pc4Pc8Pc2Pc3Pc5Pc6Pc7Pc9h1h2h3h4h5h6h7h8h9060120180240300T

(Min)46.547.047.548.048.53133.48log354157.0+-=DTPR=0.944073高异常压力低异常压力压力(水柱高)PhwhghoHHPh’gＡPcＢHPh’g深盆气藏异常压力剖面:扫帚状剖面怀俄明州绿河盆地第三系和上白垩统砂岩怀俄明州红色沙漠盆地-6000-4000-20000200040006000(ft)200040006000800010000压力(Psig)-4000-20002000400060000200040006000800010000压力(Psig)(ft)-6000-40000200040006000800010000压力(Psig)(ft)-2000阿尔伯达盆地维金组jcABDCjc(3)勘探勘探思路d1d2d1d2ddd1d2d孔隙结构封气隔源层岩表现形式成藏模式（张金川，1997）盆地类型西伯利亚山英里上白垩统油气田超压区下白垩统油气田向斜，瓦萨奇盆地非白垩统油气田背斜，Wamsutter隆起西伯利亚山英里上白垩统油气田超压区下白垩统油气田向斜，瓦萨奇盆地非白垩统油气田背斜，Wamsutter隆起怀俄明州大迪韦德盆地西伯利亚山气田位置图

R.Parker,2001地质分布乐山成都德阳南充南江广元江油040km罗启后等，1997宋岩等，2001张金亮等，2002(4)应用吴世祥，2002气源岩封隔层（源＋盖层）致密砂岩深盆气藏内部的“夹层状”天然气分布示意图

提纲（一）天然气成藏的非孤立性－天生盆地必有气（二）天然气分布的过渡性－两种典型气藏（三）先验模型的作用－天然气成藏的几点规律位于背斜顶部上的井架和油罐（1931，洛杉矶）天然气富集（１）大型圈闭或数量众多的圈闭连片（２）富生气坳（凹）陷中的构造环（３）地质调节带：断背斜带、底辟带、构造转折带、凹间低凸起、隆起披覆带、凹陷边缘古构造－古沉积裙边带等背斜理论、隐蔽圈闭、源控论、生物作用论、系统论、压力封存箱、低熟理论、煤成烃、层序地层、非常规理论、序列天然气成藏机理序列构造背景及沉积地层递变；气源丰富；储层多样；多类型圈闭。0123456789192019301940195019601970198019902000储量（万亿方）美国常规气储量变化73.121.15.7801020304050607080根缘气煤层气页岩气大中型气田(1)气源岩(2)圈闭(3)同类气藏成藏地质条件的高度趋同性／协调性（4）离散度Q生＝q吸附+q油溶+q水溶+q活塞+q圈闭+q新生+q散失＋……世界深度:集中于1000m至3500m范围内（占大