赵文智-天然气地质理论新进展及意义.ppt

1、中国石油勘探开发研究院 二八年九月,天然气地质理论新进展及意义,赵文智 王红军,报告内容,一、引言 二、地质理论新进展及意义 三、未来天然气发展展望 四、几点结论,一、引言,石油稳定发展，天然气快速发展,石 油：“十五”年均新增储量9.8亿吨，较“九五”年均增长2亿吨 天然气：“十五” 年均新增储量是“九五”的2.1倍、“八五”的3.5倍,探明地质储量（亿吨）,探明地质储量（亿方）,一、引言,发现储量有2个端元，剩余资源中低丰度为主,可采资源量： 27.5万亿方 探明可采储量：3.3万亿方 剩余可采资源量：24.2万亿方,中低丰度标准：70%,0,5,10,15,20,25,19 （79%）,

2、5.2 （21%）,2.9 （73%）,探明可采储量,剩余可采资源量,0.4（27%）,万亿方,中低丰度,高丰度,报告内容,一、引言 二、地质理论新进展及意义 三、未来天然气发展展望 四、几点结论,高效天然气成藏的理论 中低丰度天然气藏大面积成藏理论 天然气晚期成藏理论 天然气地震有效识别理论与技术,天然气地质理论新进展,1、天然气高效成藏的理论及意义,要点：,高效气源灶的概念与定量评价新指标，实现了对气源灶生气过程有效性的评价 提出有机质“接力成气”观，回答了高过成熟烃源岩生气机理与勘探潜力评价的问题 提出深层优质储层保持的机理，为深层天然气勘探提供理论基础 提出天然气高效成藏的主控因素，建

3、立了评价方法，推动了成藏过程研究的发展。 建立了高效天然气资源评价方法，并首次完成对我国高效天然气资源总量与分布评价,高效气源灶是指具有一定规模的优质气源岩在热力或生物化学营力作用下，于较短时期内生成并大量排出天然气，从而在大、中型气藏形成中高效发挥作用的气源灶,高效气源灶的概念,高效气源灶的概念与评价指标,热力学条件对生气过程影响很大,型干酪根,0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,Ro%,供气速率,0.5/Ma,3.0/Ma,10/Ma,0,50,100,150,200,250,0,0.2,0.4,0.6

4、,0.8,1.0,20/Ma,0.5/Ma,1.0/Ma,2.0/Ma,地质时间（Ma）,C1-5转化率（）,快速受热 连续排气,间歇受热 幕式排气,高效气源灶的概念与评价指标,缓慢受热 扩散排气,生烃过程对成藏效率影响很大,气源岩熟化速率Rov（Ro%/Ma） 0.05 %/Ma，以0.07/Ma最好 主生气期作用时间Tm（ Ma） 40Ma，以2030Ma最好 主生气期生气速率Gv（108m3/km2 ma） 0. 2，以0. 6为最好 主生气期生气量比例 Gp() 65，以80为最好 主生气期距今时间Tn（Ma) 35Ma, 以20Ma为最好,高效气源灶的概念与评价指标,五项新评价指标,

5、库车,20,20,烃源岩累积生气强度图,高效资源评价计算主生气期内对高效成藏贡献最大的生气量,常规评价计算成熟生气至最高演化阶段的总生气量,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,0,1.0,2.0,3.0,4.0,RO(%),转化率,生气强度等值线（108m3/km2）,库车,0.05,气源灶熟化速率图,熟化速率0.05等值线（Ro/Ma ）,5Ma-2Ma：阶段高效生气量126万亿方,60Ma至今：累积生气量148万亿方,KL2,KL2,指标的实用性：计算高效资源量，预测高效气藏的分布,高效气源灶的概念与评价指标,有效的排烃动力源储剩余压力差35MP 有效的输导具备断裂、不整合、高渗透砂层

6、等优质输导体 系，输导效率250 有效的封闭盖层厚度100m，排替压力25MPa,三大控制因素与评价指标,高效成藏的主控因素与评价方法,成藏动力构想,实例,晚埋藏,库车坳陷埋藏史与白垩系砂岩孔隙度分布,却勒1井:5761.69m，孔隙度21，原生孔隙发育,深层优质储层保持机理：早成藏、晚埋藏、构造托举、碳酸盐岩次生作用,0,5,10,15,20,25,0,50,100,150,200,250,2000,4000,6000,8000,T,J,K,3500,孔隙度（）,地质年代（Ma）,深度（m）,碳酸盐岩次生作用,普光2井5200m，孔隙度1525，渗透率1000md,指导塔里木盆地在7000米

7、勘探发现大北3大气田，展示出深层万亿方大气区的勘探前景 指导四川盆地龙岗地区6000米勘探发现龙岗大气田，正在建设万亿方大气区,6000-6500米,塔里木盆地大北3深层大气田,7020-7090米,四川盆地龙岗深层大气田,深层优质储层保持机理：早成藏、晚埋藏、构造托举、碳酸盐岩次生作用,全国常规天然气资源量35万亿方 高效资源量13万亿方，占37%,塔里木,四川,鄂尔多斯,松辽,柴达木,准噶尔,吐哈,渤海湾,东海陆架,莺歌海,琼东南,冲绳陆架,天然气资源量：万亿立方米,以天然气高效成藏理论为指导，建立高效天然气资源评价方法，首次评价出我国高效天然气资源总量及分布,应用效果,开放型大型浅水湖盆

8、腹地生储盖 “三明治”结构是大面积成藏的基础 向斜区成藏，具备必要的动力条件 中小气柱与低压力环境，降低了对成藏的要求，有利于大面积成藏 强非均质性产生栅状阻流：将大气藏分隔为数个小气藏，降低了突破能量，有利于大面积成藏,要点：,2、中低丰度天然气藏大面积成藏理论, 开放型大型浅水湖盆腹地生储盖的“三明治”结构是大面积成藏的基础,鄂尔多斯盆地中生界延长组“三明治”剖面结构,传统模式储油砂体主要位于湖盆边缘,新模式储油砂体大规模位于湖盆中心,传统湖盆模式,洞庭湖丰水期水面解译与枯水期图像叠合图, 开放型大型浅水湖盆腹地生储盖的“三明治”结构是大面积成藏的基础, 向斜区成藏，具备必要的动力条件,C

9、20H25（干酪根）2C5H9（油） + C10H7 （残余干酪根）,生烃增压，体积增大25,泥砂界面毛管压力差,烃源岩,平置砂岩体, 中小气柱与低压力环境，降低了对成藏的要求，有利于大面积成藏,P=L(w-g).g.sin,气柱产生的突破压力,S,h,S,h,h,S,盖层质量对比,L,分力形成合力,分力不能形成合力, 强非均质性产生栅状阻流：将大气藏分隔为数个小气藏，降低了突破能量，有利于大面积成藏,推动三个沉积盆地向斜区岩性油气藏勘探，发现了新储量 （合计新增探明储量：石油 9.66亿吨, 天然气超千亿方）,鄂尔多斯盆地向斜区新增石油储量 4.6亿吨,松辽盆地向斜区新增石油储量5.06亿吨

10、 四川盆地向斜区新增天然气探明储量1077亿方,岩性地层油气藏大面积成藏的理论意义,实例：苏里格大气田,苏6井：日产气1200103m3,含气面积：4067km2 探明储量：5336.5108m3 储量丰度：1.3108m3/km2 气柱高度：5-11m 储层物性：孔隙度714 ， 渗透率（0.5 2）md 气藏类型：大面积低丰度岩性气藏,3、天然气晚期成藏理论,晚期成藏的定义：古生代的烃源岩在白垩纪以来发生生烃与排烃，并聚集形成工业油气藏的过程,递进埋藏与退火演化耦合，古老烃源岩晚期生烃与排烃 T-P双重作用使生烃作用迟滞，古老烃源岩晚期生烃与排烃 烃源岩中滞留分散液态烃晚期裂解成气 抬升卸

11、载导致膨胀解析排烃，天然气晚期成藏,要点：,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,2.2,0,20,40,60,80,100,排烃率/%,Ro/%,常规升温，压实排烃,晚期快速升温，蒸发排烃, 递进埋藏与退火演化耦合，古老烃源岩晚期大量生烃与排烃,塔里木盆地寒武系奥陶系烃源岩演化模式,不同实验方法得出的液态烃产烃率曲线,传统模拟：Ro=1.0%,新模拟：Ro=1.5%,实验结果：液态烃高峰较常规模拟明显滞后，有利于晚期大量排烃成藏, T-P双重作用使生烃作用迟滞，古老烃源岩晚期生烃与排烃,实验结果：生气过程明显滞后，主要发生在高过成熟阶段,匀速升温不加压力,变速升温不

12、加压力,变速升温加压力, T-P双重作用使生烃作用迟滞，古老烃源岩晚期生烃与排烃,不同实验方法得出的气态烃产烃率曲线,关注有机质在高过成熟阶段的生气行为和潜力, 烃源岩中滞留分散液态烃晚期裂解成气,有机质“接力成气”,原油和 I 、型干酪根生气动力学实验,C5H9(oil) 2CH4(gas) + C3H(pyrobitumen),原油裂解-在储层和源岩中,C5H5(kerogen) CH4(gas) + C4H(pyrobitumen),干酪根降解-在源岩中,封闭体系,开放体系,液态烃裂解晚于干酪根,4倍,0,100,200,300,400,500,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3

13、.5,Ro/%,产气量/m3/t.TOC,干酪根降解气,油裂解气, 烃源岩中滞留分散液态烃晚期裂解成气,滞留液态烃的存在与丰度,源岩排烃效率统计（据张文正，2003）,源岩排烃效率模拟实验,实验证实低丰度烃源岩在高过成熟阶段（Ro2.0%）滞留的分散液态烃量为总生烃量的4060,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,2.2,0,20,40,60,80,100,排烃率/%,Ro/%,泥岩，TOC=0.67%,灰岩，TOC=0.62%,油页岩,流体排 出方向,页岩,砂岩,静水压力,页岩中的流体压力,20,40,60,80,100,0,20,40,60,排烃率（）,有机碳（

14、）,油页岩,其它烃源岩,油页岩排烃效率1080, 烃源岩中滞留分散液态烃晚期裂解成气,滞留液态烃的成气时机：Ro1.63.2%, 烃源岩中滞留分散液态烃晚期裂解成气,有机质“接力成气”理论的意义：重新找回了长期被忽视的新领域，突破了勘探“禁区”，大大增加了我国天然气资源量,晚期抬升卸载膨胀排烃机理,孔隙,2500m,3500m,气体体积膨胀,气体,压力释放 气体膨胀 解析流动,机理模型,P1V1=P2V2,苏里格气藏成藏事件综合图,广安气藏成藏事件综合图,晚期抬升卸载膨胀排烃机理,20052006年发现川中广安气田，探明储量1078亿方 在四川开辟了新的5000亿方以上的砂岩大气区,实例：四川

15、须家河大气田,鄂尔多斯盆地K末抬升范围：20万平方公里 四川盆地J末抬升范围：18万平方公里,抬升背景下晚期成藏大大拓展了勘探范围,小波尺度能量技术,中心尺度技术,叠前衰减技术（3项）,反射系数频散技术,尺度谱图技术,波动方程弹性参数反演技术,岩性阻抗技术,Scale Energy Technology,Scalogram Technology,Central Scale Technology,Pre-stack Attenuation,Reflectivity Dispersion,Wave Equation Elastic Inversion,Lithology Impedance,A1,

16、A2,A3,A4-6,A7,B1,B2,基于地震波衰减理论的创新：研发出9项气藏地震有效识别新技术,4、天然气藏地震有效识别理论与技术,小波衰减理论,小波尺度域能量衰减方程：,t: 传播时间 0：调谐频率 Q： 品质因子 a: 尺度,概念模型,理论内涵,小波尺度对气层衰减敏感性强,高频,低频,反射信号能量衰减随入射角变化,气层可检测性增强,叠前衰减响应（随入射角变化）特征,叠前资料,叠后资料,叠加处理使有效信息大量损失，无法反映衰减随入射角的变化特征,10m,3200m/s,Q=15,入射角增大,叠前衰减新理论,前人按垂直入射理论推导，0,我们按任意角度入射理论推导， 090,根据小波衰减理论

17、开发出小波尺度能量识别气藏技术,常规AVO技术,气烟囱无法成像,气烟囱清晰成像,新技术,4、天然气藏地震有效识别理论与技术,根据叠前衰减理论开发出振幅谱随入射角变化识别技术,III,II,I,II,II,I,I,III,I,I,I,国外吸收系数技术没能区分类与类含气砂岩,su6,38-16-6,38-16-8,su4,叠前衰减技术成功区分了类与类含气砂岩,4、天然气藏地震有效识别理论与技术,总体钻前预测符合率由2002年的57%提高到85%（至2007年底）,气藏识别技术在陆上四大气区7个气田工业化应用,4、天然气藏地震有效识别理论与技术,报告内容,一、引言 二、地质理论新进展及意义 三、未来

18、天然气发展展望 四、几点结论,三、未来天然气发展展望,1、世界产气大国发展的启示,产气大国生产经验表明，当石油、天然气资源量当量基本接近时，天然气年产量一般超过石油年产量 我国石油、天然气资源量当量也基本接近，天然气年产量超过石油年产量的可能性很大,（1）油气资源量当量相当，气产量一般超过油产量,三、未来天然气发展展望,1、世界产气大国发展的启示,（2）技术发展可以提高资源的利用规模,近几年，美国随着非常规天然气开采技术的发展，在常规气产量下降状况下，天然气总产量稳步增加 常规气产量，2003年较2000年减少42亿方；非常规气产量净增135亿方，总产量增加93亿方,美国天然气产量构成图,三、

19、未来天然气发展展望,1、世界产气大国发展的启示,（3）天然气来源多样性，决定发展比石油快,石油：1859年开始，1966年产量突破4亿吨，到达高峰，历时107年 天然气：1920年开始，1968年产量突破5000亿方，达到高峰，历时48年 2004年天然气产量：5429亿方，其中致密气1350亿方、煤层气487亿方、页岩气185亿方，三者占总产量的37,美国天然气年产量变化趋势图,美国,按22万亿方可采资源量计算，可采资源探明率仅15%,（1）我国天然气资源探明程度较低，未来发展潜力较大,三、未来天然气发展展望,2、我国天然气发展展望,2000,1200,800,1000,需求量,缺口量,国内产量,国民经济发展与环境保护，天然气需求将持续高速增长 2004年出现供需缺口，未来缺口还将不断增大,（2）天然气供需矛盾不断加大，需进一步加快发展,三、未来天然气发展展望,2、我国天然气发展展望,（3）天然气、液化气管网体系