第52卷第2期 Vol 52 No 2 2006年3月 地质论评 GEOLOG CAL REV IEW Mar.2006 四川盆地普光大型气田H2S及优质储层 形成机理探讨 ——读马永生教授的“四川盆地普光大型气田的发现与勘探启示”有感 张水昌,朱光有,梁英波 中国石油勘探开发研究院,北京,100083 内容提要:四川盆地普光大型气田的发现刷新了中国海相碳酸盐岩油气田的多项记录储量规模最大、储层埋 藏最深、资源丰度最高,同时也是中国原油裂解气藏规模最大、天然气最干、硫化氢储量最多的气藏另外它还是中 国目前发现的碳酸盐岩储层次生孔隙最发育的气藏。深入研究后发现,普光超大型气藏的形成具有特殊的地质地 球化学条件,即充沛的烃源、储层附近发育一定的膏质岩类储层经历过较大的埋深(较高的温度),这些条件是硫 酸盐热化学还原作用{ the m ochem ical sulfate reduct on,简称TSR,)发生所必须具备的,而正是由于TSR的发生, 方面形成了富含H2S、CO2等酸性气体的流体,同时TSR过程及其形成的硫化氢等酸性流体具有腐蚀性,对深部 碳酸盐岩储层进行强烈的溶蚀改造作用,促进了次生大孔洞的发育和优质储层的形成,因此TSR的发生是普光大 型气田形成的关键因素之 关键词普光气田;TSR,硫化氢溶蚀作用,优质储层;飞仙关组 海相油气是中国油气工业的重要勘探领域(张水昌1四川盆地海相油气勘探的重大突破 等,2002)。但是长期以来,中国在海相碳酸盐岩层系 上个世纪末,四川盆地川东北地区(四川省宣汉 内的油气勘探一直呈现出徘徊不前的状态。虽然已县和重庆市的开县境内)下三叠统飞仙关组鲕滩气 在塔里木盆地、四川盆地等发现了以碳酸盐岩为主藏的发现,如渡口河气田探明储量359×10m3、罗家 要烃源岩或主要储集层的气田,如四川盆地威远、五寨气田探明储量581.08×10m3(冉隆辉等,2005)、 百梯、沙坪场、卧龙河、大池干井,塔里木盆地和田铁山坡气田探明储量374×10m3等,特别是近期在 河、吉拉克雅克拉等气田,但是这些发现与中国碳四川盆地宣汉一达县地区发现的普光超大型气田 酸盐岩区蕴藏的巨大油气资源不成比例,可以说海(马永生等,2005a,2005b,2005c),给长期从事海相 相油气勘探并未取得令人满意的成效(戴金星等,油气勘探和研究的石油科技工作者以巨大的信心和 2005李晋超等,1998)。一些专家学者深入研究后认鼓舞,并将掀起海相碳酸盐岩的勘探和研究的热潮。 为,中国海相盆地与国外富油气海相盆地相比,具有 四川盆地普光大型气田的发现刷新了中国海相 以下几方面的显著差异(李晋超等,1998,王兆云等,碳酸盐岩油气田的多项记录储量规模最大、储层埋 2004,金之钧,2005):①海相地层时代老,形成于叠藏最深、资源丰度最高,同时也是中国原油裂解气藏 合盆地下组合,②埋藏深,有机质热演化程度高,③规模最大、天然气最干、硫化氢储量最多的气藏另 烃源岩生烃期次多,有机质丰度低④油气藏改造和外它还是中国目前发现的碳酸盐岩储层次生孔隙最 破坏严重,保存条件复杂⑤油气藏分布复杂,预测发育的气藏(孔隙度大优质储层厚度大)。正如马永 难度大⑥碳酸盐岩储层非均质性,优质储层少等特生教授发表在《地质论评》中的“四川盆地普光大型 征。由于中国海相碳酸盐岩的特殊性和复杂性,长期气田的发现与勘探启示”一文所言(马永生等, 以来制约了中国海相碳酸盐岩的勘探,一些学者甚2005a),普光气田的发现经历了一个漫长而曲折的 至认为中国海相碳酸盐岩的勘探前景不佳。 勘探历程。当然这中间有许多经验十分值得勘探家 注:本文为中国石油天然气股份公司科技项目(编号040502-10-01)和国家重点基础研究发展规划项目(编号2001CB209100)资助成果 收稿日期2005-08-23改回日期2006-01-16,责任编辑周健 作者简介:张水昌,男,1961年生,博士,教授级高级工程师,现任中国石油勘探开发研究院实验研究中心主任。研究方向为油气生成及成藏 过程中的动力学行为,海相碳酸盐岩有效烃源岩评价和分子有机地球化学的地质应用等。maitschang@petrichmacom.cne 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPUblishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
注: 本文为中国石油天然气股份公司科技项目(编号 040502210201) 和国家重点基础研究发展规划项目(编号 2001CB209100) 资助成果。 收稿日期: 2005208223; 改回日期: 2006201216; 责任编辑: 周健。 作者简介: 张水昌, 男, 1961年生, 博士, 教授级高级工程师, 现任中国石油勘探开发研究院实验研究中心主任。研究方向为油气生成及成藏 过程中的动力学行为, 海相碳酸盐岩有效烃源岩评价和分子有机地球化学的地质应用等。Em ail: sczhang@petrochina. com. cn。 四川盆地普光大型气田 H2S 及优质储层 形成机理探讨 ——读马永生教授的“四川盆地普光大型气田的发现与勘探启示”有感 张水昌, 朱光有, 梁英波 中国石油勘探开发研究院, 北京, 100083 内容提要: 四川盆地普光大型气田的发现刷新了中国海相碳酸盐岩油气田的多项记录: 储量规模最大、储层埋 藏最深、资源丰度最高, 同时也是中国原油裂解气藏规模最大、天然气最干、硫化氢储量最多的气藏; 另外它还是中 国目前发现的碳酸盐岩储层次生孔隙最发育的气藏。深入研究后发现, 普光超大型气藏的形成具有特殊的地质地 球化学条件, 即充沛的烃源、储层附近发育一定的膏质岩类、储层经历过较大的埋深(较高的温度) , 这些条件是硫 酸盐热化学还原作用(thermochem ical sulfate reduction, 简称 T SR, ) 发生所必须具备的; 而正是由于 T SR 的发生, 一方面形成了富含H 2S、CO 2等酸性气体的流体; 同时 T SR 过程及其形成的硫化氢等酸性流体具有腐蚀性, 对深部 碳酸盐岩储层进行强烈的溶蚀改造作用, 促进了次生大孔洞的发育和优质储层的形成, 因此 T SR 的发生是普光大 型气田形成的关键因素之一。 关键词: 普光气田; T SR; 硫化氢; 溶蚀作用; 优质储层; 飞仙关组 中国海相地层的分布面积逾300多万平方千米, 海相油气是中国油气工业的重要勘探领域(张水昌 等, 2002)。但是长期以来, 中国在海相碳酸盐岩层系 内的油气勘探一直呈现出徘徊不前的状态。虽然已 在塔里木盆地、四川盆地等发现了以碳酸盐岩为主 要烃源岩或主要储集层的气田, 如四川盆地威远、五 百梯、沙坪场、卧龙河、大池干井, 塔里木盆地和田 河、吉拉克、雅克拉等气田, 但是这些发现与中国碳 酸盐岩区蕴藏的巨大油气资源不成比例, 可以说海 相油气勘探并未取得令人满意的成效 (戴金星等, 2005; 李晋超等, 1998)。一些专家学者深入研究后认 为, 中国海相盆地与国外富油气海相盆地相比, 具有 以下几方面的显著差异(李晋超等, 1998; 王兆云等, 2004; 金之钧, 2005): ①海相地层时代老, 形成于叠 合盆地下组合; ②埋藏深, 有机质热演化程度高; ③ 烃源岩生烃期次多, 有机质丰度低; ④油气藏改造和 破坏严重, 保存条件复杂; ⑤油气藏分布复杂, 预测 难度大; ⑥碳酸盐岩储层非均质性, 优质储层少等特 征。由于中国海相碳酸盐岩的特殊性和复杂性, 长期 以来制约了中国海相碳酸盐岩的勘探, 一些学者甚 至认为中国海相碳酸盐岩的勘探前景不佳。 1 四川盆地海相油气勘探的重大突破 上个世纪末, 四川盆地川东北地区(四川省宣汉 县和重庆市的开县境内) 下三叠统飞仙关组鲕滩气 藏的发现, 如渡口河气田探明储量359×108m 3、罗家 寨气田探明储量581108×108m 3 (冉隆辉等, 2005)、 铁山坡气田探明储量374×108m 3等, 特别是近期在 四川盆地宣汉—达县地区发现的普光超大型气田 (马永生等, 2005a, 2005b, 2005c) , 给长期从事海相 油气勘探和研究的石油科技工作者以巨大的信心和 鼓舞, 并将掀起海相碳酸盐岩的勘探和研究的热潮。 四川盆地普光大型气田的发现刷新了中国海相 碳酸盐岩油气田的多项记录: 储量规模最大、储层埋 藏最深、资源丰度最高, 同时也是中国原油裂解气藏 规模最大、天然气最干、硫化氢储量最多的气藏; 另 外它还是中国目前发现的碳酸盐岩储层次生孔隙最 发育的气藏(孔隙度大、优质储层厚度大)。正如马永 生教授发表在《地质论评》中的“四川盆地普光大型 气田的发现与勘探启示”一文所言 (马永生等, 2005a) , 普光气田的发现经历了一个漫长而曲折的 勘探历程。当然这中间有许多经验十分值得勘探家 第5 2卷 第2 期 2 0 0 6 年 3 月 地 质 论 评 GEOLO G ICAL R EV IEW V ol. 52 N o. 2 M ar . 2 0 0 6
第2期 张水昌等:四川盆地普光大型气田H2S及优质储层形成机理探讨 们学习和借鉴。作为从事海相碳酸盐岩研究的石油5%以上,飞仙关组储层可以优先捕集。因此龙潭组 地质工作者,在分享普光超大型气田给石油人带来泥岩很可能构成了普光气田的主力源岩(气源精细 的惊喜外,也在思考着普光飞仙关组特殊的成储和对比研究后将另撰文论述)。普光构造发育多条油源 成藏条件。 断层,向下可断至寒武系烃源岩,向上消失于中三叠 2普光气田的形成条件 统,因此运聚条件有利,这些都为普光超大型气田的 形成提供了必要的保障。另外,普光构造幅度大,圈 马永生教授在“四川盆地普光大型气田的发现闭面积大,成藏期较晚(喜马拉雅期),这也是普光超 与勘探启示”一文中已就普光气藏的基本特征进行大型气田形成的有利条件。 了描述,它是一个受鼻状构造和沉积相变线共同控 制的构造-岩性复合圈闭,已提交探明储量1143.6 3普光气田高含硫化氢天然气的形成 ×10m3,预计最终探明储量要远高于此数据,目前 普光气田天然气中甲烷含量占72%~80%左 已落实三级储量超过350×10m3(马永生等,右,乙烷含量小于0.3%,丙烷含量很微,几乎检测不 2005a),可采储量87832×10m3,资源丰度38.53×出,属于很干的天然气,在世界上都是少见的干气。 l0m3/am2(马永生等,2005a),是四川盆地目前发现天然气中非烃类含量较高,主要是酸性气体,硫化氢 的储量丰度最高的大型气田。2003年在普光构造上和二氧化碳含量占17%~20%左右。其中硫化氢含 对已完钻的探井普光1井下三叠统飞仙关组5610.3量较高,在天然气中的体积含量在12.68%~ 566624m井段测试获得日产42.37×10m3的高16.89%之间,质量含量为181.83~242.20ghn3,属 产工业气流而后2004年又对相继完钻的普光2井进于典型的高含硫化氢天然气。虽然油气藏中硫化氢 行测试,其中飞仙关组飞一段5027.5~5102.m井可以通过不同的渠道形成,如微生物硫酸盐还原 段获得日产60.02×10m3、上二叠统长兴组5237.0(BSR)、含硫化合物的热裂解、硫酸盐热化学还原 5281.6m井段获得日产58.88×10m3的高产工业(TSR)和火山喷发等多种形式生成Or,1974 气流。超大型的储量规模和高产油流的显示,表明普 Krouse et al,1988, Worden et al,1995),但是由 光构造具有最佳的油气成藏条件。钻井证实,该区发于硫化氢对微生物的毒性和岩石中含硫化合物的数 育巨厚的优质储层,其中普光2井测井解释飞仙关组量决定了生物成因(BSR)和含硫化合物热裂解形成 和长兴组储层厚度为395.和m,其中飞仙关组储层厚的硫化氢浓度一般不会超过3%,因此高含硫化氢天 为331.125m,长兴组储层厚为64.375m(马永生等,然气中硫化氢的成因目前普遍认为是硫酸盐热化学 2005a)。岩心分析结果表明,孔隙度平均值在8.11%还原作用(TSR)形成的(朱光有等,2004, Zhang et 以上,最高可达28.86%。飞仙关组I类和Ⅱ类储层al,2005, Zhu et al,2005)。而TSR的发生,需要具 厚度分别占总储层厚度的23%和41%(马永生等,备一定的条件。TSR(硫酸盐热化学还原作用)是在 2005a),这也是四川盆地发现的最厚的优质储层,而热动力驱动下,烃类与硫酸盐发生化学反应,将硫酸 且这套优质储层平面上分布相对稳定,这也是该区盐矿物还原生成H2S、CO2等酸性气体的过程,因此 能够形成超大型气田的重要保证 石膏、烃类和高温条件是TSR发生所必须具备的物 从源岩条件来看,该区发育了下寒武统、下志留质基础和热动力条件(朱光有等,2004,2005a 统、下二叠统、上二叠统、上三叠统等多套烃源岩,具2005b,2005c)。川东北飞仙关组具备这三项基本条 备形成大型油气田的条件。由于普光2井岩心中沥青件在飞仙关组储层中夹杂有少量的膏质岩类,而且 分布十分广泛,很可能来自于原油裂解气,而且根据飞仙关组四段也发育厚层的膏盐,因此膏盐条件具 邻区天然气的碳同位素分析结果,普光气田的天然备;该区已形成了多个大中型气田,气源充沛也不容 气应来自于腐泥型干酪根,即来自于油型气。志留系置疑,另一条件就是温度,从埋藏史分析得知,该区 龙马溪组富含笔石页岩在川东发育,是石炭系的主在喜马拉雅运动时期曾遭受抬升剥蚀,白垩系和侏 要气源而川东北石炭系不发育,因此志留系烃源岩罗系部分地层遭受剥蚀,厚度在2000~3000m左 生成的烃类很可能聚集到飞仙关组,形成大的古油右,随后并未再次接受沉积,目前出露地表的是侏罗 藏,随后发生裂解成气。另外,该区也发有二叠系的系沙溪庙组碎屑岩地层,因此目前埋深5000n的储 腐泥型烃源岩,特别是近期在该区钻探发现的上二层,在白垩纪晚期应在7000800m左右,对应的 叠统龙潭组黑色泥岩,厚度在20m左右,TOC高达储层温度在180-200℃左右,包裹体的均一温度也 91994-2007ChinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
们学习和借鉴。作为从事海相碳酸盐岩研究的石油 地质工作者, 在分享普光超大型气田给石油人带来 的惊喜外, 也在思考着普光飞仙关组特殊的成储和 成藏条件。 2 普光气田的形成条件 马永生教授在“四川盆地普光大型气田的发现 与勘探启示”一文中已就普光气藏的基本特征进行 了描述, 它是一个受鼻状构造和沉积相变线共同控 制的构造2岩性复合圈闭, 已提交探明储量1143163 ×108m 3 , 预计最终探明储量要远高于此数据, 目前 已 落实三级储量超过3500×108m 3 (马永生等, 2005a) , 可采储量878132×108m 3 , 资源丰度38153× 108m 3ökm 2 (马永生等, 2005a) , 是四川盆地目前发现 的储量丰度最高的大型气田。2003年在普光构造上 对已完钻的探井普光1井下三叠统飞仙关组561013 ～ 5666124m 井段测试, 获得日产42137×104m 3的高 产工业气流; 而后2004年又对相继完钻的普光2井进 行测试, 其中飞仙关组飞一段502715～ 510210m 井 段获得日产60102×104m 3、上二叠统长兴组523710 ～ 528116m 井段获得日产58188×104m 3的高产工业 气流。超大型的储量规模和高产油流的显示, 表明普 光构造具有最佳的油气成藏条件。钻井证实, 该区发 育巨厚的优质储层, 其中普光2井测井解释飞仙关组 和长兴组储层厚度为39515m , 其中飞仙关组储层厚 为3311125m , 长兴组储层厚为641375m (马永生等, 2005a)。岩心分析结果表明, 孔隙度平均值在8111% 以上, 最高可达28186%。飞仙关组 I 类和 II 类储层 厚度分别占总储层厚度的23% 和41% (马永生等, 2005a) , 这也是四川盆地发现的最厚的优质储层, 而 且这套优质储层平面上分布相对稳定, 这也是该区 能够形成超大型气田的重要保证。 从源岩条件来看, 该区发育了下寒武统、下志留 统、下二叠统、上二叠统、上三叠统等多套烃源岩, 具 备形成大型油气田的条件。由于普光2井岩心中沥青 分布十分广泛, 很可能来自于原油裂解气, 而且根据 邻区天然气的碳同位素分析结果, 普光气田的天然 气应来自于腐泥型干酪根, 即来自于油型气。志留系 龙马溪组富含笔石页岩在川东发育, 是石炭系的主 要气源, 而川东北石炭系不发育, 因此志留系烃源岩 生成的烃类很可能聚集到飞仙关组, 形成大的古油 藏, 随后发生裂解成气。另外, 该区也发有二叠系的 腐泥型烃源岩, 特别是近期在该区钻探发现的上二 叠统龙潭组黑色泥岩, 厚度在200m 左右, TOC 高达 5% 以上, 飞仙关组储层可以优先捕集。因此龙潭组 泥岩很可能构成了普光气田的主力源岩(气源精细 对比研究后将另撰文论述)。普光构造发育多条油源 断层, 向下可断至寒武系烃源岩, 向上消失于中三叠 统, 因此运聚条件有利, 这些都为普光超大型气田的 形成提供了必要的保障。另外, 普光构造幅度大, 圈 闭面积大, 成藏期较晚(喜马拉雅期) , 这也是普光超 大型气田形成的有利条件。 3 普光气田高含硫化氢天然气的形成 普光气田天然气中甲烷含量占72%～ 80% 左 右, 乙烷含量小于013% , 丙烷含量很微, 几乎检测不 出, 属于很干的天然气, 在世界上都是少见的干气。 天然气中非烃类含量较高, 主要是酸性气体, 硫化氢 和二氧化碳含量占17%～ 20% 左右。其中硫化氢含 量 较 高, 在 天 然 气 中 的 体 积 含 量 在 12168%～ 16189% 之间, 质量含量为181183～ 242120göm 3 , 属 于典型的高含硫化氢天然气。虽然油气藏中硫化氢 可以通过不同的渠道形成, 如微生物硫酸盐还原 (BSR )、含硫化合物的热裂解、硫酸盐热化学还原 ( T SR ) 和火山喷发等多种形式生成 (O rr, 1974; K rouse et al. , 1988; W orden et al. , 1995) , 但是由 于硫化氢对微生物的毒性和岩石中含硫化合物的数 量决定了生物成因(BSR) 和含硫化合物热裂解形成 的硫化氢浓度一般不会超过3% , 因此高含硫化氢天 然气中硫化氢的成因目前普遍认为是硫酸盐热化学 还原作用 (T SR ) 形成的 (朱光有等, 2004; Zhang et al. , 2005; Zhu et al. , 2005)。而 T SR 的发生, 需要具 备一定的条件。T SR (硫酸盐热化学还原作用) 是在 热动力驱动下, 烃类与硫酸盐发生化学反应, 将硫酸 盐矿物还原生成 H 2S、CO 2等酸性气体的过程, 因此 石膏、烃类和高温条件是 T SR 发生所必须具备的物 质 基础和热动力条件 (朱光有等, 2004, 2005a, 2005b, 2005c)。川东北飞仙关组具备这三项基本条 件: 在飞仙关组储层中夹杂有少量的膏质岩类, 而且 飞仙关组四段也发育厚层的膏盐, 因此膏盐条件具 备; 该区已形成了多个大中型气田, 气源充沛也不容 置疑; 另一条件就是温度, 从埋藏史分析得知, 该区 在喜马拉雅运动时期曾遭受抬升剥蚀, 白垩系和侏 罗系部分地层遭受剥蚀, 厚度在2000～ 3000m 左 右, 随后并未再次接受沉积, 目前出露地表的是侏罗 系沙溪庙组碎屑岩地层, 因此目前埋深5000m 的储 层, 在白垩纪晚期应在7000～ 8000m 左右, 对应的 储层温度在180～ 200℃左右, 包裹体的均一温度也 第 2 期 张水昌等: 四川盆地普光大型气田H 2S 及优质储层形成机理探讨 132
地质论评 006年 在120-~220℃之间。虽然人们对TSR发生的最低温高含硫化氢天然气干燥系数都在0.99以上,是世界 度存在争议,但多数学者认为TSR发生在120℃以上少有的有机成因干气,因此乙烷以上重烃类的减 上,而且温度越高越有利于TSR进行 M achel少与TSR对重烃类的优先消耗密不可分。另外,高 1998)。可见该区具备TSR发生的物质基础和热动含硫化氢天然气也富含二氧化碳,这同样与TSR过 力条件。由于重烃类比甲烷易于同硫酸盐发生程有关,二氧化碳是TSR的产物之一烃类+ TSR,因此TSR过程导致天然气干燥系数增大(朱CaSO4→CaCO3+H2S+CO2+HO±S。因此普光气 光有等,2005a,2005b,2005c)。从表1可以看出,这些田硫化氢来自TSR反应 表1川东北飞仙关组高含硫化氢气藏气体组分百分含量数据表(%) Table 1 The da t sheet of na tural gas com ponent(%)of h igh con ten ts of H2S reservoir i northeast Sihuan ba si 井号井深(m)密度(g/mcH:cH6c出 I CaNIo H2s cO2HeH2A 普光普光1井|5610007227250002000000126891001004062 普光2井5027 渡1井430006998006008003000012836540 043 渡口河渡2井 0694 78 74004|a01000001624329 006160 06817294000000000001586419025441235 家7井3906 8137a07000000001041674 罗家禁|罗家9井3158000697798900500000001425542002 4普光气田深部优质储层的形成机理云石化作用而在海平面上升时期辆滩之上可继续 普光气田飞仙关组储层不仅厚度大、孔渗性好,此海平面频繁升降过程,一方面为混合水白云石化 而且埋藏深度也大。可以说在5000m以下的深层碳作用提供了动力,同时也为巨厚的鲕粒岩沉积提供 酸盐岩领域发现如此优质的天然气储层是罕见的。了条件。 根据埋藏史分析得知,目前的5000m深度在白垩纪 然后,白云岩在深埋成岩的过程中,受机械压实 中后期的埋深应在7000800n左右。如此深的碳和埋藏溶蚀等成岩作用的影响,发育了具有一定储 酸盐岩储层是多数学者公认的孔隙发育“死亡线”集性能的次生孔隙,为油气进入储层提供了储集空 (马永生等,2005a),然而次生孔隙倒是空前的发育。间。而油气进入储层后,液态烃类及其伴生的有机酸 最近笔者研究发现,这套主要以鲕粒白云岩为主的对储层的溶蚀作用,是飞仙关组储层经历的一次重 储层除了形成在有利的沉积相带、白云化作用强烈、要岩溶事件,也是多数含油气盆地普遍要经历的 油气进入储层后有机酸对碳酸盐岩进行埋藏溶蚀作次成岩事件。烃类注入到油藏中以后,不仅改变了原 用外,与其经历的特殊成岩演化过程(TSR的发生流体的性质;而且烃类本身是弱还原剂,直接或间接 和硫化氢)有密切的关系。 地参与到矿物的成岩作用之中,流体与岩石之间发 首先,普光飞仙关组是发育在开江一梁平陆棚生相互作用,从而导致储层孔隙度、渗透率等发生变 (马永生等,2006)东北侧高能沉积环境下的台缘鲕化 Nedk v itne et al,1993, Saigal et al,1992),抑制 粒坝(滩)沉积,伴随着开江一梁平的充填演化过程,了成岩作用,有利于原生孔隙的保存,并可以促进次 碳酸盐的快速沉积使得台地不断向开江一梁平地区生孔隙的发育,因此埋藏有机酸性流体的溶蚀作用 加积增生,以及海平面的升降变换,从而在斜坡部位对油气储层的建设起着十分重要的作用(陈学时, 发育了巨厚的鲕粒岩滩体。 2004)。但是由于深循环的流体动力学和溶蚀地球化 其次,为鲕粒岩的白云石化作用(王一刚等,学动力学决定了深部储层中地下水具有稳定、缓慢 2002,杨雨等,2002,苏立萍等,2004; Zhao et al,的径流特点(黄尚瑜等,1997,兰光志等,1996),小流 2005,魏国齐等,2005)。由于普光构造位于沉积转折量且缓慢运动的径流使溶蚀过程相对较弱,溶蚀强 带部位因此台地边缘鲕粒滩受海平面变化影响较度较小,很少有大洞穴或溶洞产生。在这次溶蚀中, 大,在海平面下降时期,鲕粒滩可能暴露出海平面,形成了大量的粒间溶孔、粒内溶孔、白云石晶间溶孔 在大气淡水作用下,鲕粒滩的顶部可发生混合水白等。 )1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
在120～ 220℃之间。虽然人们对 T SR 发生的最低温 度存在争议, 但多数学者认为 T SR 发生在120℃以 上, 而且温度越高越有利于 T SR 进行 (M achel, 1998)。可见该区具备 T SR 发生的物质基础和热动 力条件。由于重烃类比甲烷易于同硫酸盐发生 T SR, 因此 T SR 过程导致天然气干燥系数增大(朱 光有等, 2005a, 2005b, 2005c)。从表1可以看出, 这些 高含硫化氢天然气干燥系数都在0199以上, 是世界 上少有的有机成因干气, 因此乙烷以上重烃类的减 少与 T SR 对重烃类的优先消耗密不可分。另外, 高 含硫化氢天然气也富含二氧化碳, 这同样与 T SR 过 程有关, 二氧化碳是 T SR 的产物之一: 烃类 + CaSO 4→CaCO 3+ H 2S+ CO 2+ H 2O ±S。因此普光气 田硫化氢来自 T SR 反应。 表 1 川东北飞仙关组高含硫化氢气藏气体组分百分含量数据表(% ) Table 1 The da ta sheet of na tura l ga s com ponen t (% ) of h igh con ten ts of H2S reservo ir in northea st Sichuan ba sin 气田 井号 井深(m ) 密度(göcm 3 ) CH4 C2H6 C3H8 C4H10 H2S CO 2 He H2 A r 普光 普光1井 5610. 00 0. 722 77. 50 0. 02 0. 000 0. 000 12. 68 9. 10 0. 01 0. 04 0. 62 普光2井 5027. 00 0. 663 74. 46 0. 02 0. 000 0. 000 16. 89 7. 89 0. 01 0. 03 0. 46 渡口河 渡1井 4300. 00 0. 699 80. 06 0. 08 0. 030 0. 000 12. 83 6. 54 0. 02 0. 02 0. 43 渡2井 4374. 00 0. 694 78. 74 0. 04 0. 010 0. 000 16. 24 3. 29 0. 02 0. 06 1. 60 渡5井 4790. 00 0. 681 72. 94 0. 00 0. 000 0. 000 15. 86 4. 19 0. 25 4. 41 2. 35 罗家寨 罗家7井 3906. 00 0. 690 81. 37 0. 07 0. 000 0. 000 10. 41 6. 74 0. 02 0. 06 1. 34 罗家9井 3158. 00 0. 697 79. 89 0. 05 0. 000 0. 000 14. 25 5. 42 0. 02 0. 04 0. 33 4 普光气田深部优质储层的形成机理 普光气田飞仙关组储层不仅厚度大、孔渗性好, 而且埋藏深度也大。可以说在5000m 以下的深层碳 酸盐岩领域发现如此优质的天然气储层是罕见的。 根据埋藏史分析得知, 目前的5000m 深度在白垩纪 中后期的埋深应在7000～ 8000m 左右。如此深的碳 酸盐岩储层是多数学者公认的孔隙发育“死亡线” (马永生等, 2005a) , 然而次生孔隙倒是空前的发育。 最近笔者研究发现, 这套主要以鲕粒白云岩为主的 储层除了形成在有利的沉积相带、白云化作用强烈、 油气进入储层后有机酸对碳酸盐岩进行埋藏溶蚀作 用外, 与其经历的特殊成岩演化过程 (T SR 的发生 和硫化氢) 有密切的关系。 首先, 普光飞仙关组是发育在开江一梁平陆棚 (马永生等, 2006) 东北侧高能沉积环境下的台缘鲕 粒坝(滩) 沉积, 伴随着开江—梁平的充填演化过程, 碳酸盐的快速沉积使得台地不断向开江一梁平地区 加积增生, 以及海平面的升降变换, 从而在斜坡部位 发育了巨厚的鲕粒岩滩体。 其次, 为鲕粒岩的白云石化作用 (王一刚等, 2002; 杨雨等, 2002; 苏立萍等, 2004; Zhao et al. , 2005; 魏国齐等, 2005)。由于普光构造位于沉积转折 带部位, 因此台地边缘鲕粒滩受海平面变化影响较 大, 在海平面下降时期, 鲕粒滩可能暴露出海平面, 在大气淡水作用下, 鲕粒滩的顶部可发生混合水白 云石化作用; 而在海平面上升时期, 鲕滩之上可继续 发生鲕粒的再沉积, 叠加作用使鲕滩的厚度加大。因 此海平面频繁升降过程, 一方面为混合水白云石化 作用提供了动力, 同时也为巨厚的鲕粒岩沉积提供 了条件。 然后, 白云岩在深埋成岩的过程中, 受机械压实 和埋藏溶蚀等成岩作用的影响, 发育了具有一定储 集性能的次生孔隙, 为油气进入储层提供了储集空 间。而油气进入储层后, 液态烃类及其伴生的有机酸 对储层的溶蚀作用, 是飞仙关组储层经历的一次重 要岩溶事件, 也是多数含油气盆地普遍要经历的一 次成岩事件。烃类注入到油藏中以后, 不仅改变了原 流体的性质; 而且烃类本身是弱还原剂, 直接或间接 地参与到矿物的成岩作用之中, 流体与岩石之间发 生相互作用, 从而导致储层孔隙度、渗透率等发生变 化(N edkvitne et al. , 1993; Saigal et al. , 1992) , 抑制 了成岩作用, 有利于原生孔隙的保存, 并可以促进次 生孔隙的发育, 因此埋藏有机酸性流体的溶蚀作用 对油气储层的建设起着十分重要的作用 (陈学时, 2004)。但是由于深循环的流体动力学和溶蚀地球化 学动力学决定了深部储层中地下水具有稳定、缓慢 的径流特点(黄尚瑜等, 1997; 兰光志等, 1996) , 小流 量且缓慢运动的径流使溶蚀过程相对较弱, 溶蚀强 度较小, 很少有大洞穴或溶洞产生。在这次溶蚀中, 形成了大量的粒间溶孔、粒内溶孔、白云石晶间溶孔 等。 232 地 质 论 评 2006 年
第2期 张水昌等:四川盆地普光大型气田H2S及优质储层形成机理探讨 层分布的溶蚀 溶蚀孔洞士分发育 图1普光气田飞仙关组优质储层特征 Fig 1 The characteristics of high-quality reservo irs of the Feix nanguan Fom aton(Tif)in the Puguang gas field 1、2分别为普光2井岩心的横剖面和纵剖面次生溶蚀大孔洞广泛分布,并呈层状3、4为显微照片,溶蚀孔洞发育 1, 2 rep resent the cross sectin and the vertial secton respectively, secondary big pores are w idely distrbuted and stratifed and 3, 4 are the m icro scop c pho tos, corroded pores devebp well 再后,TSR发生,这是高含硫化氢储层开始经势必增大,引起白云石溶解,并使早期的溶孔溶缝 历的特殊成岩过程。虽然人们通常把TSR表征成为进一步扩大,增加了储集和渗透能力,使孔隙度增 烃类与硫酸盐岩在热动力条件驱动下发生的化学反加,原储集体受到进一步改造成为更好的储集体,从 应而实质上,烃类是与SO发生TSR反应,烃类而形成了海绵状的残余鲕粒白云岩溶蚀孔隙性储渗 与非溶解状态下的硫酸盐岩几乎不可能发生反应。体(图1),对储层起了显著的建设性作用。它既可以 亳无疑问,SO来自于地层中的硫酸盐类的溶解。在原有孔隙基础上进行改造和扩容,形成更大的溶 因此,TSR作用的过程也是流体-岩石相互作用的蚀孔洞也可能形成新的溶蚀孔隙。因此,TSR过程 一个过程。由于储层中膏质岩类的溶解,形成硫酸根及其形成的硫化氢,对深部碳酸盐储层次生孔隙的 离子,与烃类在高温下发生硫酸盐热化学反应形成起到了重要的促进作用,是高孔高渗优质储层 (TSR),形成H2S和CO2,储集性能可以得到进一步形成的重要动力,也是高含硫化氢气藏优质储层形 改善。同时随着TSR的进行,反应后形成了大量的成的最关键因素。 硫化氢,硫化氢溶于水后形成氢硫酸,体现出较强的 由于埋藏越深,温度越高,TSR反应也越强烈, 酸腐蚀性,对碳酸盐岩地层具有较强的腐蚀性,即溶硫化氢对白云岩的酸溶蚀作用也将越强烈,这也是 蚀作用。而这一过程又是在高温热动力条件下(TSR为什么川东北飞仙关组储层在埋深500m以上溶 发生在较高的温度条件下)发生,其溶蚀作用的强度蚀孔隙发育的根本原因。 o1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
图1 普光气田飞仙关组优质储层特征 F ig. 1 T he characteristics of h igh2quality reservoirs of the Feixianguan Form ation (T1f ) in the Puguang gas field 1、2分别为普光2井岩心的横剖面和纵剖面, 次生溶蚀大孔洞广泛分布, 并呈层状; 3、4为显微照片, 溶蚀孔洞发育 1, 2 rep resent the cross section and the vertical section respectively, secondary big pores are w idely distributed and stratified, and 3, 4 are the m icroscop ic photos, corroded pores develop w ell 再后, T SR 发生, 这是高含硫化氢储层开始经 历的特殊成岩过程。虽然人们通常把 T SR 表征成为 烃类与硫酸盐岩在热动力条件驱动下发生的化学反 应, 而实质上, 烃类是与 SO 2- 4 发生 T SR 反应, 烃类 与非溶解状态下的硫酸盐岩几乎不可能发生反应。 毫无疑问, SO 2- 4 来自于地层中的硫酸盐类的溶解。 因此, T SR 作用的过程也是流体2岩石相互作用的 一个过程。由于储层中膏质岩类的溶解, 形成硫酸根 离子, 与烃类在高温下发生硫酸盐热化学反应 (T SR) , 形成 H 2S 和CO 2, 储集性能可以得到进一步 改善。同时随着 T SR 的进行, 反应后形成了大量的 硫化氢, 硫化氢溶于水后形成氢硫酸, 体现出较强的 酸腐蚀性, 对碳酸盐岩地层具有较强的腐蚀性, 即溶 蚀作用。而这一过程又是在高温热动力条件下(T SR 发生在较高的温度条件下) 发生, 其溶蚀作用的强度 势必增大, 引起白云石溶解, 并使早期的溶孔、溶缝 进一步扩大, 增加了储集和渗透能力, 使孔隙度增 加, 原储集体受到进一步改造成为更好的储集体, 从 而形成了海绵状的残余鲕粒白云岩溶蚀孔隙性储渗 体(图1) , 对储层起了显著的建设性作用。它既可以 在原有孔隙基础上进行改造和扩容, 形成更大的溶 蚀孔洞; 也可能形成新的溶蚀孔隙。因此, T SR 过程 及其形成的硫化氢, 对深部碳酸盐储层次生孔隙的 形成起到了重要的促进作用, 是高孔高渗优质储层 形成的重要动力, 也是高含硫化氢气藏优质储层形 成的最关键因素。 由于埋藏越深, 温度越高, T SR 反应也越强烈, 硫化氢对白云岩的酸溶蚀作用也将越强烈, 这也是 为什么川东北飞仙关组储层在埋深5000m 以上溶 蚀孔隙发育的根本原因。 第 2 期 张水昌等: 四川盆地普光大型气田H 2S 及优质储层形成机理探讨 332
~190 5结论 王一刚,刘划一,文应初,等2002川东北飞仙关组鲕滩储层分布 (1)充足的烃源、巨厚的优质储层和有利的成藏王兆云,赵文智,王云鹏200中国海相碳酸盐岩气源岩评价指标研 条件,是普光超大型气田形成的重要条件 究自然科学进展,14(11):1236~1243 (2)普光气田高含硫化氢天然气属于硫酸盐热魏国齐杨威张林等200川东北飞仙关组滩储层白云石化成 因模式天然气地球科学,16(2):162~16 化学反应成因(TSR成因),是烃类与石音在高温条杨雨,文应初202)川东北开江一梁平海槽发育对T鲕粒岩分布 件下发生热化学反应形成的,在形成硫化氢的同时 制天然气工业,22(增刊):30-32 也形成了二氧化碳。重烃类优先参与TSR并被大量张水昌梁狄刚张大江2002.于古生界烃源岩有机质丰度评价标 消耗,是导致天然气变干的一个重要原因。 准石油勘探与开发,29(2):812 朱光有,张水昌,李剑,等2004中国高含硫化氢天然气田的特征及 (3)普光飞仙关组深部之所以能够发育和保存 其分布石油勘探与开发,31(4):1821 优质储层,与TSR过程和硫化氢在高温条件下对白朱光有,张水昌梁英波,等200SR对烃类气体组分和碳同位 云岩的强烈溶蚀作用有关,而且埋藏越深,这种溶蚀 素的蚀变作用石油学报,26(5):54~58 朱光有,张水昌,梁英波,等2005川东北地区飞仙关组高含H2S 作用越强烈,促进了次生大孔洞的发育和优质储层 天然气TSR成因的同位素证据中国科学D辑),35(11):1037 的形成,因此TSR的发生是普光大型气田形成的关 键因素。 朱光有,张水昌,梁英波2005c川东北飞仙关组H2S的分布与古环 境的关系研究石油拗探与开发,32(4):6569 致谢:本工作得到中石化南方公司有关同志的 Krouse H r, vacA, Eliuk L S. U eda A, Halas S I9 8& Chem ical 帮助,张鼐、罗忠高工协助了储层薄片鉴定,在此 and iso top ic evidence of themochem cal suphate reducton by 并致以诚挚的谢意! ight hydrocarbon gases n deep carbonate reservoirs Nature, 333 2):415419 参考文献/ References 140C: discussin AA PG Bull. 82: 1870 1873 陈学时,易万霞,卢文忠2004中国油气田古岩溶与油气储层沉积 Nedkyitne I, Karlsen d a, B pryke K,etal199 Relatonshp 学报,22(2):244253 between reservo ir d igenetic evoluton and petro leum emp lacem ent 戴金星,秦胜飞,陶士振,朱光有,米敬奎2005中国天然气工业发展 n the U l Fil, North Sea M arine and Petro leum Geobgy, 10: 趋势和天然气地学理论重要进展天然气地球科学,16(2):127 5270 Orr. 1974 Changes in sulfur content and isotop e ratis of sulfur 黄尚瑜,宋焕荣1997油气储层的深岩溶作用中国岩溶,16(3) during petroleum maturation- Study of the B ig Hom Basin 189-198 Paleozoic oils AA PG Bulletin, 50: 2295- 231& 金之钧2005中国海相碳酸盐岩层系油气勘探特殊性问题地学前alGC. B pryke K, L arter s1992 The effects of oil 缘,12(3):1522 兰光志,江同文,张廷山,高卫东19%6碳酸盐岩古岩溶储层模式及 reservo ir sandstones Central North Sea AAPG Bull, 76(7) 其特征天然气工业,16(6):1717 10241032 李晋超,马永生,张大江,等198中国海相油气勘探若干重大科学 Worden r h, Smalley P C, Oxtoby N H1995 Gas sour ng by 问题石油勘探与开发,25(5):2 themochem ical sulfate reductin at 140C. AA PG Bull, 79(6) 马永生,郭旭升,郭彤楼,黄锐,蔡勋育,李国雄2005a四川盆地普光 854863 大型气田的发现与勘探启示地质论评,51(4):477480 Zhang s C, Zhu G Y, L ang Y B, et al 200s Geochem ical 马永生,蔡勋育,李国雄2005b四川盆地普光大型气藏基本特征及 characteristis of the Zhao lanzhuang sour gas accum ulton and 成藏富集规律地质学报,79(6):858865 themochem ical sulfate reducton in the J man Sag of Bohai Bay 马永生,牟传龙,郭彤楼,等2005c四川盆地东北部长兴组层序地层 Basin Organ i Geochem istry, 36(11): 1717-1730 与储层分布地学前缘,12(3):179~185 Zhao w z, Luo P, Chen G S, Cao H, Zhang B M. 2005 o rig in and 马永生,牟传龙郭旭升,谭钦银,余谦2006四川盆地东北部长兴期 servo ir rock character is of do stones on the early Trassic 沉积特征与沉积格局地质论评,52(1):25~29 Feiangan Fomm aton, NE Sihuan Basin, China: Sign ifeance for 冉隆辉,陈更生,徐仁芬2005中国海相油气田勘探实例(之一)四 future gas exp bratin Journal of Petro leum Geobgy, 28(1): 83 川盆地罗家寨大型气田的发现和探明海相油气地质,10(1) 43-4 Zhu G Y, Zhang S C, L ang Y B, et al 2005 D iscusson on origns of 苏立萍,罗平,胡社荣,罗忠,刘柳红,房小荣2004川东北罗家寨气 the high-H2S-bearing natural gas in China A cta Geobg ica Sinica, 田下三叠统飞仙关组鲕粒滩成岩作用古地理学报,6(2):182 79(5):697708 e1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
5 结论 (1) 充足的烃源、巨厚的优质储层和有利的成藏 条件, 是普光超大型气田形成的重要条件。 (2) 普光气田高含硫化氢天然气属于硫酸盐热 化学反应成因(T SR 成因) , 是烃类与石膏在高温条 件下发生热化学反应形成的; 在形成硫化氢的同时, 也形成了二氧化碳。重烃类优先参与 T SR 并被大量 消耗, 是导致天然气变干的一个重要原因。 (3) 普光飞仙关组深部之所以能够发育和保存 优质储层, 与 T SR 过程和硫化氢在高温条件下对白 云岩的强烈溶蚀作用有关, 而且埋藏越深, 这种溶蚀 作用越强烈, 促进了次生大孔洞的发育和优质储层 的形成, 因此 T SR 的发生是普光大型气田形成的关 键因素。 致谢: 本工作得到中石化南方公司有关同志的 帮助; 张鼐、罗忠高工协助了储层薄片鉴定, 在此一 并致以诚挚的谢意! 参 考 文 献 ö References 陈学时, 易万霞, 卢文忠. 2004. 中国油气田古岩溶与油气储层. 沉积 学报, 22 (2): 244～ 253. 戴金星, 秦胜飞, 陶士振, 朱光有, 米敬奎. 2005. 中国天然气工业发展 趋势和天然气地学理论重要进展. 天然气地球科学, 16 (2): 127 ～ 142. 黄尚瑜, 宋焕荣. 1997. 油气储层的深岩溶作用. 中国岩溶, 16 (3): 189～ 198. 金之钧. 2005. 中国海相碳酸盐岩层系油气勘探特殊性问题. 地学前 缘, 12 (3): 15～ 22. 兰光志, 江同文, 张廷山, 高卫东. 1996. 碳酸盐岩古岩溶储层模式及 其特征. 天然气工业, 16 (6): 17～ 17. 李晋超, 马永生, 张大江, 等. 1998. 中国海相油气勘探若干重大科学 问题. 石油勘探与开发, 25 (5): 1～ 2. 马永生, 郭旭升, 郭彤楼, 黄锐, 蔡勋育, 李国雄. 2005a. 四川盆地普光 大型气田的发现与勘探启示. 地质论评, 51 (4): 477～ 480. 马永生, 蔡勋育, 李国雄. 2005b. 四川盆地普光大型气藏基本特征及 成藏富集规律. 地质学报, 79 (6): 858～ 865. 马永生, 牟传龙, 郭彤楼, 等. 2005c. 四川盆地东北部长兴组层序地层 与储层分布. 地学前缘, 12 (3): 179～ 185. 马永生, 牟传龙, 郭旭升, 谭钦银, 余谦. 2006. 四川盆地东北部长兴期 沉积特征与沉积格局. 地质论评, 52 (1): 25～ 29. 冉隆辉, 陈更生, 徐仁芬. 2005. 中国海相油气田勘探实例(之一) 四 川盆地罗家寨大型气田的发现和探明. 海相油气地质, 10 (1): 43～ 47. 苏立萍, 罗平, 胡社荣, 罗忠, 刘柳红, 房小荣. 2004. 川东北罗家寨气 田下三叠统飞仙关组鲕粒滩成岩作用. 古地理学报, 6 (2): 182 ～ 190. 王一刚, 刘划一, 文应初, 等. 2002. 川东北飞仙关组鲕滩储层分布规 律、勘探等方法与远景预测. 天然气工业, 22 (增刊): 14～ 18. 王兆云, 赵文智, 王云鹏. 2004. 中国海相碳酸盐岩气源岩评价指标研 究. 自然科学进展, 14 (11): 1236～ 1243. 魏国齐, 杨威, 张林, 等. 2005. 川东北飞仙关组鲕滩储层白云石化成 因模式. 天然气地球科学, 16 (2): 162～ 167. 杨雨, 文应初. 2002. 川东北开江—梁平海槽发育对 T1f 鲕粒岩分布 的控制. 天然气工业, 22 (增刊): 30～ 32. 张水昌, 梁狄刚, 张大江. 2002. 关于古生界烃源岩有机质丰度评价标 准. 石油勘探与开发, 29 (2): 8～ 12. 朱光有, 张水昌, 李剑, 等. 2004. 中国高含硫化氢天然气田的特征及 其分布. 石油勘探与开发, 31 (4): 18～ 21. 朱光有, 张水昌, 梁英波, 等. 2005a. TSR 对烃类气体组分和碳同位 素的蚀变作用. 石油学报, 26 (5): 54～ 58. 朱光有, 张水昌, 梁英波, 等. 2005b. 川东北地区飞仙关组高含 H2S 天然气 TSR 成因的同位素证据. 中国科学(D 辑) , 35 (11): 1037 ～ 1046. 朱光有, 张水昌, 梁英波. 2005c. 川东北飞仙关组 H 2S 的分布与古环 境的关系研究. 石油勘探与开发, 32 (4): 65～ 69. Krouse H R, V iau C A , E liuk L S, U eda A , Halas S. 1988. Chem ical and isotop ic evidence of thermochem ical sulphate reduction by light hydrocarbon gases in deep carbonate reservoirs. N ature, 333 (2): 415～ 419. M achel H G. 1998. Gas souring by thermochem ical sulfate reduction at 140℃: discussion. AA PG Bull. , 82: 1870～ 1873. N edkvitne T, Karlsen D A , B jorlykke K, et al. 1993. Relationship betw een reservoir diagenetic evolution and petroleum emp lacem ent in the U la F ield, North Sea. M arine and Petroleum Geology, 10: 255～ 270. O rr W L. 1974. Changes in sulfur content and isotop ic ratios of sulfur during petroleum m aturation - Study of the B ig Horn Basin Paleozoic oils. AA PG Bulletin, 50: 2295～ 2318. Saigal G C, B jorlykke K, L arter S. 1992. The effects of oil emp lacem enton diagenetic p rocesses examp les from the Fulm ar reservoir sandstones, Central North Sea. AA PG Bull. , 76 (7): 1024～ 1032. W orden R H, Sm alley P C, O xtoby N H. 1995. Gas souring by thermochem ical sulfate reduction at 140℃. AA PG Bull. , 79 (6): 854～ 863. Zhang S C, Zhu G Y, L iang Y B, et al. 2005. Geochem ical characteristics of the Zhaolanzhuang sour gas accum ulation and thermochem ical sulfate reduction in the J ixian Sag of Bohai Bay Basin. O rganic Geochem istry, 36 (11): 1717～ 1730. Zhao W Z, L uo P, Chen G S, Cao H, Zhang B M. 2005. O rigin and reservoir rock characteristics of dolostones on the early T riassic Feixiangan Form ation, N E Sichuan Basin, China: Significance for future gas exp loration. Journal of Petroleum Geology, 28 (1): 83～ 100. Zhu G Y, Zhang S C, L iang Y B, et al. 2005. D iscussion on origins of the high2H2S2bearing natural gas in China. A cta Geologica Sinica, 79 (5): 697～ 708. 432 地 质 论 评 2006 年
第2期 张水昌等:四川盆地普光大型气田H2S及优质储层形成机理探讨 Probe i to Forma tin M echan im of Has and High-qual ity Reservoirs of Puguang Large Gas Field i Sichuan Basin The New Cogn ition after Reading Professor Mas Paper D iscovery of the Large-scale Gas Field i the Sichuan Basin and Its Enlightenment for Hydrocarbon Prospecting ZHANG Shuichang, ZHU Guangyou, L ANG Y ingbo Research Institute of Petroleum Exp loration and D evelopm ent, PetroChina, B ej ing, 100083 Abstract The Puguang large-scale gas field in Sichuan basin has rew ritten m ult inom tal records of China m arine carbonate oil and gas fields, which are the gas field of the largest scale reserves, the deepest reservo irs and the highest richness, also the one of large-scale cracked gas from oil, the driest gas and h ightest H2S-bearing A t present, the Puguang gas field devebped best the secondary porosity n China by passing further research,we found the large-scale gas field need special geo bg ical and geochem ical conditons abundant hydrocarbon source gyp so lith w ith in reservo irs and suffering bigger bural dep th (higher tem perature ). These cond itins are necessary to TSR (them ochem ical sulfate reductin) occurrence Because of the TSR occurrence, the reactin occur acid ic flu id w ith abundant H2S and COz, m eanw h ile the TSR and its acid c flu ids products(H2S, etc) have strong corroson, which alternated acutely the deep carbonate reservo ir and mp rove the secondary pores fom aton and and h igh quality reservo irs, So, the Tsr occurrence is one of the key factors of Puguang gas field fo m atin Key words Puguang gas field; TSR,H2S: corroson, high-quality reservo irs Feix nanguan Fom aton (TIf) 中国地质学会第十届青年地质科技奖评选揭晓 2006年1月23日,经中国地质学会第37届理事会第23次常务理事会审议,决定授予江同文等10位青年地质工作者第十届青 年地质科技奖金锤奖称号,授予李文勇等40位青年地质工作者第十届青年地质科技奖银锤奖称号。 第十届青年地质科技奖评选工作得到各部门和单位的广泛重视。截止到2005年9月30日,各理事部门、各省级地质学会和 各专业委员会共推荐青年地质科技奖候选人74名。2005年11月10-11日,中国地质学会组织专家对74位候选人进行了评选。经 过23位专家分组审阅材料,以无记名投票方式,确定10名金锤奖候选人和40名银锤奖候选人。 此前,中国地质学会已经连续评选九届青年地质科技奖,共评出金锤奖66名,银锤奖260名。其中有15名金锤奖获得者荣获 了中国青年科技奖。中国地质学会“青年地质科技奖”已产生了广泛的社会影响,获奖者大多数已成为各单位的学术带头人或 骨干、科研创新基地成员或领导干部。 中国地质学会第十届青年地质科技奖金锤奖获奖名单 工作单位及职务 推荐单位 1江同文塔里木油田公司勘探开发研究院院长 沉积地质专业委员会 2鹿化煜中国科学院地球环境研究所研究员博土生导师 第四纪地质专业委员会 3庹先国成都理工大学科技处副处长 四川省地质学会 4刘刚中国地质大学(武汉)国土资源信息系统研究所副所长 中国地质大学(武汉) 5刘志飞同济大学 地质教育研究分会 6夏群科|中国科技大学地球和空间科学学院 安徽省地质学会 7李素梅石油大学(北京)盆地与油藏研究中心 地质教育研究分会 8苗爱生核工业二O八大队二分队副分队长 核工业地质局 9潘彤青海省有色地质矿产勘查局总工程师 青海省地质学会 10戴福初中国科学院地质与地球物理研究所 工程地质专业委员 (下转第282页) e1994-2007ChinaAcademicJournaleLectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
Probe in to Forma tion M echan ism of H2S and H igh-qua l ity Reservo irs of Puguang Large Ga s F ield in Sichuan Ba sin ——The New Cogn ition af ter Reading ProfessorM aθs Paper“D iscovery of the Large-sca le Ga s F ield in the Sichuan Ba sin and Its En l ightenm en t for Hydrocarbon Prospecting” ZHAN G Shuichang, ZHU Guangyou, L IAN G Yingbo R esearch Institute of P etroleum E x p loration and D evelopm ent, P etroChina, B eij ing , 100083 Abstract T he Puguang large2scale gas field in Sichuan basin has rew ritten m ultinom ial records of Ch ina m arine carbonate oil and gas fields, w h ich are the gas field of the largest scale reserves, the deepest reservoirs and the h ighest richness, also the one of large2scale cracked gas from oil, the driest gas and h igh test H 2S2bearing. A t p resent, the Puguang gas field developed best the secondary porosity in Ch ina. By passing further research, w e found the large2scale gas field need special geological and geochem ical conditions: abundant hydrocarbon source, gyp solith w ith in reservoirs and suffering bigger burial dep th ( h igher temperature). T hese conditions are necessary to T SR (thermochem ical sulfate reduction) occurrence. Because of the T SR occurrence, the reaction occur acidic fluid w ith abundant H 2S and CO 2, m eanw h ile the T SR and its acidic fluids p roducts (H 2S, etc) have strong corrosion, w h ich alternated acutely the deep carbonate reservoir and imp rove the secondary poroes form ation and and h igh quality reservoirs, So, the T SR occurrence is one of the key factors of Puguang gas field form ation. Key words: Puguang gas field; T SR; H 2S; corrosion; h igh2quality reservoirs; Feixianguan Form ation (T1f ) 中国地质学会第十届青年地质科技奖评选揭晓 2006年1月23日, 经中国地质学会第37届理事会第23次常务理事会审议, 决定授予江同文等10位青年地质工作者第十届青 年地质科技奖金锤奖称号, 授予李文勇等40位青年地质工作者第十届青年地质科技奖银锤奖称号。 第十届青年地质科技奖评选工作得到各部门和单位的广泛重视。截止到2005年9月30日, 各理事部门、各省级地质学会和 各专业委员会共推荐青年地质科技奖候选人74名。2005年11月10～ 11日, 中国地质学会组织专家对74位候选人进行了评选。经 过23位专家分组审阅材料, 以无记名投票方式, 确定10名金锤奖候选人和40名银锤奖候选人。 此前, 中国地质学会已经连续评选九届青年地质科技奖, 共评出金锤奖66名, 银锤奖260名。其中有15名金锤奖获得者荣获 了中国青年科技奖。中国地质学会“青年地质科技奖”已产生了广泛的社会影响, 获奖者大多数已成为各单位的学术带头人或 骨干、科研创新基地成员或领导干部。 中国地质学会第十届青年地质科技奖金锤奖获奖名单 序号 姓 名 工作单位及职务 推荐单位 1 江同文 塔里木油田公司勘探开发研究院院长 沉积地质专业委员会 2 鹿化煜 中国科学院地球环境研究所研究员、博士生导师 第四纪地质专业委员会 3 庹先国 成都理工大学科技处副处长 四川省地质学会 4 刘刚 中国地质大学(武汉) 国土资源信息系统研究所副所长 中国地质大学(武汉) 5 刘志飞 同济大学 地质教育研究分会 6 夏群科 中国科技大学地球和空间科学学院 安徽省地质学会 7 李素梅 石油大学(北京) 盆地与油藏研究中心 地质教育研究分会 8 苗爱生 核工业二O 八大队二分队副分队长 核工业地质局 9 潘彤 青海省有色地质矿产勘查局总工程师 青海省地质学会 10 戴福初 中国科学院地质与地球物理研究所 工程地质专业委员会 (下转第282页) 第 2 期 张水昌等: 四川盆地普光大型气田H 2S 及优质储层形成机理探讨 532