1999年6月 任光明:我国浅层生物气气藏的压力特征及成因探讨 压力系数的高低是生物气气藏区别于热解气气藏统的方法和标准来评价浅层生物气气藏的盖层,可能 的重要标志之一。我国已开发的中生界至古生界热解存在一定的局限性,但我国浅层生物气气藏的盖层性 气气藏中,既有异常高压气藏,又有常压气藏。在四能确实差于中生界一古生界热解气气藏的盖层,两者 川、贵州的裂缝性碳酸盐岩气藏中,异常高压气藏占较的某些物理参数(如渗透率)甚至相差几个数量级。 大比例6。 (3)沉积剖面中砂岩百分含量高 70年代,分析研究墨西哥湾盆地内异常地层压力 生物气气藏常压特征的成因探讨 发现,砂岩百分含量低于25%的沉积是该地区出现异 常地层压力的相关因素之一。砂岩百分含量高是我 常压与异常高压是地层压力与埋深关系的两种表国浅层生物气气藏普遍的沉积特征。据笔者统计,陆 现形式,对两者的研究不宜孤立进行 良盆地和保山盆地的15口探井中,砂级以上颗粒层厚 本世纪30年代在巴基斯坦西部 Khaur油田第三度平均占第三系总厚度的40%以上,且剖面上砂岩与 系发现首例异常高压油藏。近30多年来,国内外在泥岩呈互层状分布。这种沉积特点有利于地层中流体 异常地层压力尤其是高异常地层压力的形成机理、预和流体压力的分散,也是形成气藏常压特征的相关因 测以及实现平衡钻井等方面进行了大量的研究,并取素之一。涩北一号、涩北二号和台南气田的砂岩百分 得了显著的成果。目前普遍认为导致异常压力形成含量虽然只有20%左右4,但由于该地区沉积稳定,砂 的主要因素有成岩作用、热力和生化作用、构造作用体分布面积大,弥补了砂岩百分含量小的不足,地层仍 及渗析作用,此外,水头(势能)是某些气藏形成异常压然具有较强的流体和流体压力的分散能力。 力的重要因素之一。 2经历的地层温度低 笔者认为,盆地的沉积作用对于油气藏压力特征 国内外钻探实践表明,高异常地层压力总是伴随 的形成也起着不可忽视的作用。综合分析沉积作用、着异常高地温带出现,温度对压力的影响是不容忽视 成岩作用和构造作用等各方面因素我国浅层生物气的。在一个封闭的系统(或称压力封存箱3)中,温 气藏常压特征的形成在于具备以下4个条件 度的增高,将引起岩石和岩石中流体的膨胀;此外,地 1具有相对开启的水文地质条件 温增高达到一定程度,粘土中的蒙脱石开始脱水并向 (1)地层成岩作用弱,孔隙度、渗透率高 伊利石转化。在这个转变过程中排出的层间水、吸附 据有关资料149,我国浅层生物气气藏普遍处于水可增加地层压力,引起压力异常。 Burst4认为,在 早成岩期,具有高孔隙度中渗透率或高孔隙度高渗透地层温度达到93~110℃范围内蒙脱石开始脱水。我 率。柴达木盆地中一东部的气田储集层孔隙度一般为国浅层生物气气田的地热梯度普遍为3℃100m左右。 28%~32%,渗透率一般为千分之几十至千分之几百目前发现埋藏最深的生物气气层在台南气田中4井, 平方微米,少数可达几平方微米。陆良盆地和保山盆埋深为1734m,地层温度只有68.95℃4。云南第三系 地储集层物性大体上与柴达木盆地中东部的气田相生物气气藏地层温度一般为40G左右 似,孔隙度一般为30%左右,最高可达47%(陆7井) 镜质体反射率(R是推算古地温的有效指标。柴 渗透率普遍在30×10m2以上。杭州湾地区砂层物达木盆地东部气田从近地表到埋深1537m不同深度的 性更好,孔隙度平均可达34.3%,渗透率平均为603×干酪根R。值为0.22%~0.47%,平均为0.36%。其 他生物气气田的有机质成熟度随埋深变化的情况与此 (2)盖层的封盖能力相对较差 基本相似。我国迄今发现的浅层(浅于1500m)生物气 我国浅层生物气气臧的泥岩盖层一般具有较高的气藏的R。值均小于0.5%。按照松辽盆地白垩系镜 孔隙度和一定的渗透性,突破压力较低。据陆良盆地质体反射率与古地温的关系推测,我国浅层生物气气 上第三系13块泥岩样品(埋深264~763m)分析结果,藏经历的古地温均低于60℃。由于经历的地温低,粘 孔隙度为26.3%~39.1%,平均为33.85%;渗透率为土矿物中蒙脱石应占有较大比例。据实际资料分析 0.083×103~1.8×10-3pm2,平均为0.274×10-3我国生物气气田地层中粘土矿物以伊蒙混层为主,其 m2地层条件下饱和水时的突破压力一般为2~6中蒙脱石占60%以上。 MPa,平均为4MPa。其他地区的盖层性能与陆良盆 3构造作用弱 地的基本相似。按照传统的盖层评价标准,这类泥岩 气藏成藏后受构造运动影响而发生抬升或下降 不能作为气藏的盖层或只能属于差盖层0~12。用传也是形成气藏异常压力的重要因素。地壳抬升导致气 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net压力系数的高低是生物气气藏区别于热解气气藏 的重要标志之一。我国已开发的中生界至古生界热解 气气藏中 ,既有异常高压气藏 ,又有常压气藏。在四 川、贵州的裂缝性碳酸盐岩气藏中 ,异常高压气藏占较 大比例[6 ] 。 生物气气藏常压特征的成因探讨 常压与异常高压是地层压力与埋深关系的两种表 现形式 ,对两者的研究不宜孤立进行。 本世纪 30 年代在巴基斯坦西部 Khaur 油田第三 系发现首例异常高压油藏[7 ] 。近 30 多年来 ,国内外在 异常地层压力尤其是高异常地层压力的形成机理、预 测以及实现平衡钻井等方面进行了大量的研究 ,并取 得了显著的成果[8 ] 。目前普遍认为导致异常压力形成 的主要因素有 :成岩作用、热力和生化作用、构造作用 及渗析作用 ,此外 ,水头(势能) 是某些气藏形成异常压 力的重要因素之一。 笔者认为 ,盆地的沉积作用对于油气藏压力特征 的形成也起着不可忽视的作用。综合分析沉积作用、 成岩作用和构造作用等各方面因素 ,我国浅层生物气 气藏常压特征的形成在于具备以下 4 个条件。 1 具有相对开启的水文地质条件 (1) 地层成岩作用弱 ,孔隙度、渗透率高 据有关资料[1 ,4 ,9 ] ,我国浅层生物气气藏普遍处于 早成岩期 ,具有高孔隙度中渗透率或高孔隙度高渗透 率。柴达木盆地中 —东部的气田储集层孔隙度一般为 28 %～32 % ,渗透率一般为千分之几十至千分之几百 平方微米 ,少数可达几平方微米。陆良盆地和保山盆 地储集层物性大体上与柴达木盆地中 —东部的气田相 似 ,孔隙度一般为 30 %左右 ,最高可达 47 %(陆 7 井) , 渗透率普遍在 30 ×10 - 3μm 2 以上。杭州湾地区砂层物 性更好 ,孔隙度平均可达 34. 3 % ,渗透率平均为 603 × 10 - 3μm 2 。 (2) 盖层的封盖能力相对较差 我国浅层生物气气藏的泥岩盖层一般具有较高的 孔隙度和一定的渗透性 ,突破压力较低。据陆良盆地 上第三系 13 块泥岩样品(埋深 264～763m) 分析结果 , 孔隙度为 26. 3 %～39. 1 % ,平均为 33. 85 % ;渗透率为 0. 083 ×10 - 3～1. 8 ×10 - 3μm 2 ,平均为 0. 274 ×10 - 3 μm 2 ;地层条件下饱和水时的突破压力一般为 2～6 MPa ,平均为 4 MPa。其他地区的盖层性能与陆良盆 地的基本相似。按照传统的盖层评价标准 ,这类泥岩 不能作为气藏的盖层或只能属于差盖层[10～12 ] 。用传 统的方法和标准来评价浅层生物气气藏的盖层 ,可能 存在一定的局限性 ,但我国浅层生物气气藏的盖层性 能确实差于中生界 —古生界热解气气藏的盖层 ,两者 的某些物理参数(如渗透率) 甚至相差几个数量级。 (3) 沉积剖面中砂岩百分含量高 70 年代 ,分析研究墨西哥湾盆地内异常地层压力 发现 ,砂岩百分含量低于 25 %的沉积是该地区出现异 常地层压力的相关因素之一[7 ] 。砂岩百分含量高是我 国浅层生物气气藏普遍的沉积特征。据笔者统计 ,陆 良盆地和保山盆地的 15 口探井中 ,砂级以上颗粒层厚 度平均占第三系总厚度的 40 %以上 ,且剖面上砂岩与 泥岩呈互层状分布。这种沉积特点有利于地层中流体 和流体压力的分散 ,也是形成气藏常压特征的相关因 素之一。涩北一号、涩北二号和台南气田的砂岩百分 含量虽然只有 20 %左右[4 ] ,但由于该地区沉积稳定 ,砂 体分布面积大 ,弥补了砂岩百分含量小的不足 ,地层仍 然具有较强的流体和流体压力的分散能力。 2 经历的地层温度低 国内外钻探实践表明 ,高异常地层压力总是伴随 着异常高地温带出现 ,温度对压力的影响是不容忽视 的[8 ] 。在一个封闭的系统(或称压力封存箱[13 ]) 中 ,温 度的增高 ,将引起岩石和岩石中流体的膨胀 ;此外 ,地 温增高达到一定程度 ,粘土中的蒙脱石开始脱水并向 伊利石转化。在这个转变过程中排出的层间水、吸附 水可增加地层压力 ,引起压力异常。Burst[14 ]认为 ,在 地层温度达到 93～110 ℃范围内蒙脱石开始脱水。我 国浅层生物气气田的地热梯度普遍为 3 ℃/ 100m 左右。 目前发现埋藏最深的生物气气层在台南气田中 4 井 , 埋深为 1734m ,地层温度只有 68. 95 ℃[4 ] 。云南第三系 生物气气藏地层温度一般为 40 ℃左右。 镜质体反射率( Ro ) 是推算古地温的有效指标。柴 达木盆地东部气田从近地表到埋深 1537m 不同深度的 干酪根 Ro 值为 0. 22 %～0. 47 % ,平均为 0. 36 %。其 他生物气气田的有机质成熟度随埋深变化的情况与此 基本相似。我国迄今发现的浅层(浅于 1500m) 生物气 气藏的 Ro 值均小于 0. 5 %。按照松辽盆地白垩系镜 质体反射率与古地温的关系推测 ,我国浅层生物气气 藏经历的古地温均低于 60 ℃。由于经历的地温低 ,粘 土矿物中蒙脱石应占有较大比例。据实际资料分析 , 我国生物气气田地层中粘土矿物以伊蒙混层为主 ,其 中蒙脱石占 60 %以上。 3 构造作用弱 气藏成藏后受构造运动影响而发生抬升或下降 , 也是形成气藏异常压力的重要因素。地壳抬升导致气 1999 年 6 月 任光明 :我国浅层生物气气藏的压力特征及成因探讨 91