天然气成藏条件 天然气藏是怎样装气的？
1.气源岩条件
孤西深洼带位于沾化凹陷渤南洼陷东缘以及孤西断裂下降盘。该洼陷具有发育时间长，沉积厚度大，生油层多，有机质丰度高等特征。其中，沙三段、沙四段湖相暗色泥岩为该区的主力生油气层，最大埋深达5500余米，地层厚度可达2000m，烃源岩厚度达800m以上，其中沙四上暗色泥岩厚达500m，厚度中心位于渤深5井附近(图7-27)。
其中，沙四段上烃源岩有机碳含量1.0%～2.0%，氯仿沥青“A”为0.1160%～0.3376%，有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型。Ro在0.74%～2.15%之间，平均达1.26%，达到了成熟和高成熟阶段;另外，侵入岩周围Ro可达3.75%(渤深5井5136m)，Tmax达544℃-过成熟。所以，研究区沙四段暗色泥岩有利于生成天然气。沙四上亚段的生气强度为70×108m3/km2，达到裂解程度的生油岩面积为108km2(不考虑侵入岩和热流体影响)。生烃史分析表明，深洼带沙四段源岩在馆陶组沉积早期已进入生烃高峰期，生烃时间较长，所以，深洼带沙四段的气源条件非常优越。
2.储层条件
该区发育砂岩和泥灰岩两种储层，并以前者为主。
1)砂岩储层:深洼带沙四上为半干旱、半闭塞的盐湖沉积。水体较深的部位发育膏岩，靠近凸起堆积了砂砾岩体，如东北的近岸水下御蚂返扇和东南发育了扇三角洲体系。砂砾岩体的供给区主要为埕东凸起和孤岛凸起(图7-28)。
图7-27 深洼带沙四上亚段沉积相平面图
图7-28 渤南洼陷中东部东西向膏盐层剖面图
沙四上亚段砂体存在三个厚度中心，它们分别位于埕东凸起南缘的义282—义159井以及孤北凸起西缘的义121井区。其中，义159井区砂体厚度最大，达400m以上。总体上，这些砂体沿埕东和孤岛凸起边缘呈带状分布，表明埕东和孤北凸起对沙四上亚段沉积相以及砂体的控制作用。
2)泥岩裂缝储层:深洼带渤深3和渤深5等井沙四还发育泥岩裂缝储层，其中渤深5井泥岩裂缝储层厚度达20.2m/4层。这些泥岩裂缝是侵入岩挤压和烘烤的结果，所以空间分布受侵入岩控制。该区沙四段侵入岩主要分布于渤深5井以北以及南部的义120—渤深4一带，其中在北部的渤深6井区最厚达350m。所以，这种泥岩裂缝性储层主要分布在这两个地区，而且以北部为物帆主。
3.盖层
孤西深洼带沙四段顶部广泛发育膏盐层，厚度中心位于渤深5井、义120井、新渤深1井一带，如渤深5井沙四段膏盐层累积厚度最大，达160m(图7-29)。这种大规模发育的膏盐层具有很强的封堵能力，可阻止油气向上逸散-为气藏起到区域性封盖作用。
图7-29 研究区北西—南东向侵入岩及油气剖面图
图7-30 阳信-花沟地区二氧化碳气藏分布图
4.运移通道
深洼带二级断层比较发育，它们呈镇饥东西和北东—南西走向，落差一般为100～200m。这些断层与砂体构成了孤西深洼带沙四上亚段主要的油气运移通道，主要表现为砂体-断裂复式输导。
5.生储盖组合
由于该区气源岩、储层和盖层均为沙四段，所以深层气为自生自储型。圈闭类型包括岩性(如渤深5井区气藏)和构造-岩性(如渤深3井区气藏)两种。
陈家庄地区天然气成藏条件分析与气藏描述~
李文涛 郭瑾 甘志红 李孝军 张波 杜莉莉
摘要 以陈家庄地区天然气的勘探开发实践为例，对控制天然气成藏的多种因素进行了系统研究，结合钻井、测井及化验资料，对沉积相进行了分类，并综合评价了储集层，指出河道充填亚相、河道边缘亚相砂体是该区天然气最有利的储集体。标定气藏形成的亮点，重点进行了振幅量化及识别技术攻关。追踪描述河流相的储气砂体，并应用于天然气产能建设。对陈家庄凸起北坡、陈南断裂带进行了资源预测，指出了该区天然气勘探开发的有利方向。
关键词 气藏 沉积相 亮点 标定 振幅量化 识别技术 勘探开发
一、引言
1999年在陈家庄地区首次利用三维地震资料，开发并应用三维气藏描述技术，对该区浅层气藏进行了滚动勘探开发，取得了显著效果。应用这套技术，描述了该区含气砂体的空间展布，相对于二维技术及其发现的孤立豆状气藏，在技术上有所创新和突破，完善、发展了浅层天然气藏综合勘探开发技术，提高了天然气产能建设项目的经济效益，对今后天然气藏的勘探开发具有重要的指导意义。
二、勘探开发概况
陈家庄凸起位于沾化凹陷和东营凹陷之间，基岩由太古宇、古生界和中生界组成，基岩面东高西低，中间发育一断沟。断沟中沉积了下第三系。凸起带顶部则由馆陶组、明化镇组层层超覆形成一大型披覆构造。凸起南部受陈南断裂控制，北部以多期不整合面与沾化凹陷相连，勘探面积约700km2。二维地震测网密度300m×300m，局部300m×600m，三维地震仅中部断沟处覆盖。油气勘探工作始于20世纪60年代，1973年钻探陈7井，发现馆陶组低产油流，随后钻探陈25、陈27井，在馆陶组的油层测试中发现气层，揭开了陈家庄地区天然气勘探的序幕。截至目前，共有14口探井获工业气流，发现三个含气区，探明天然气含气面积17.6km2，探明地质储量15.99×108m3。
三、浅层气成藏条件分析
1.良好的气源
陈家庄地区南部和北部天然气具有不同特征，据天然气碳同位素特征分析（表1），
北部天然气δ13C1大于－50‰，δ13C2小于－30‰，与渤南洼陷沙三段泥岩脱气和石油伴生气碳同位素值相近，推测北部天然气主要来自渤南洼陷；南部天然气δ13C1小于－50‰，与利津洼陷沙三段石油伴生气碳同位素值十分接近，推测陈家庄油田南部天然气主要来自利津洼陷，因此该区具有双向气源的良好条件。
表1 陈家庄凸起天然气碳同位素特征表
2.温度、压力决定了天然气产状及分布
温度和压力是控制天然气相态的重要参数，其生成、运移至聚集成藏的全过程，始终受到温度、压力等环境条件的制约。济阳坳陷的天然气主要为石油伴生气，在高温高压条件下，天然气呈溶解状态赋存于石油之中，当油气以混相形式沿断层或不整合面向盆地上倾方向运移时，随着地温降低，地饱压差的减小，原来呈溶解状态的气体将从石油中脱离，成为游离态的气体；由于天然气远比石油活跃，其运移距离也比石油远得多，气藏的形成就是这些游离气体聚集的结果，一般表现为气顶气和气层气两种产状。陈家庄地区北部的勘探实践表明，馆陶组下段的气藏一般为气顶气藏，底部为稠油，油藏上方及侧上方的明化镇组发现大量气层气藏。
3.断层及不整合面是天然气运聚的主要通道
该区南部来自利津洼陷的油气主要以陈南断层及其伴生断层为运聚通道，经纵、横向运移、聚集至浅层成藏。
该区北部来自渤南洼陷的油气主要通过不整合面和断层，经纵向和横向运移、聚集至浅层成藏。
4.沉积相与储集层
该区上第三系沉积相的演化大致经历三个阶段，即馆陶组沉积早期冲积扇—辫状河发育阶段，馆陶组沉积中、晚期辫状河—低弯度曲流河发育阶段，明化镇组沉积早期高弯度曲流河发育阶段[1]。
1）明化镇组沉积与储集层特征
明化镇组是该区最主要的含气层段。其顶部埋深约300m，底部埋深约1000m，厚度700m，整个地区变化不大，明化镇组上段泥岩十分发育，组成了区域性良好盖层。
（1）单井相分析
以陈气9井为例，明化镇组下部气层岩心资料表明，943.3～956.5m取心段由三期点砂坝叠置而成，单期点砂坝厚约2～4m，岩性为灰绿色泥质胶结粉细砂岩，顶部为紫红色泥岩，呈下粗上细的正韵律特征，自下而上层理序列依次为槽状交错层理、板状交错层理、波状交错层理。物性分析表明，这类砂层孔隙度高达25%～30%，空气平均渗透率达500×10-3～22000×10-3μm2，为该区最主要的浅层气储集层。
（2）河流相的划分及评价。
河道充填亚相 该亚相包括河道砂与点砂坝沉积。河道砂体平面上呈条带状。河道砂主要由细砂岩组成，自然电位曲线为箱形。点砂坝为一套正韵律的沉积，其下部为细砂岩或粉砂岩，其上部为堤岸或漫滩泥沉积，自然电位曲线为钟形。河道充填砂体孔隙度高，渗透性好，横向连通性较好，是有利的储集相带。该区钻遇气层厚度平均7m。
河道边缘亚相 河道边缘亚相包括决口扇、天然堤及漫滩沉积。砂体由砂岩及薄层泥岩组成，自然电位曲线为正向或对称齿形。其横向变化较大，决口扇和天然堤是有利的储集相带。该区钻遇气层厚度平均为5m。
泛滥平原亚相 该亚相主要由泥岩及薄层泥质岩组成，夹薄层砂岩，是较有利的储集相带。该区仅少数井钻遇泛滥平原亚相砂体，钻遇气层厚度平均为3m。
废弃河道亚相 该亚相主要为牛轭湖沉积，由泥岩及细砂岩组成，上覆厚层泥岩，是较好的储集相带。
结合该区现有资料，采用测井相分析方法，应用上述划分标准，对30多口气井进行了沉积相带划分。结果表明，储集层为河道充填亚相的占54%，河道边缘亚相占28%，泛滥平原亚相占13%，废弃河道亚相占5%。这一结果充分表明，河道充填和河道边缘亚相砂体是该区天然气最有利的储集相带。
2）馆陶组沉积及储集层特征
馆陶组气藏仅在凸起北坡分布，天然气产状多为气顶气。馆陶组沉积中、晚期，陈家庄地区属辫状河沉积体系，砂体类型包括河道充填砂体和河道边缘砂体。其中，河道充填砂体分布面积广，连通性好，储集层物性条件优越，孔隙度高达35%，渗透率为700×10-3～10000×10-3μm2；砂体之上被河道间沉积泥岩覆盖，构成了天然气藏的有利储盖组合。
5.气藏类型
（1）岩性气藏
这类气藏以河流相砂岩为储集层，平面上呈条带状，剖面上呈透镜状，该区气藏多属于这种类型。
（2）断层－岩性气藏
该类油气藏以河流相砂岩为储集层，砂体上倾方向受断层切割、遮挡形成气藏。
（3）背斜气藏
此类油气藏由断层下降盘逆牵引作用形成。目前，陈家庄地区仅陈14井气藏属于这种类型。
四、气藏的三维地震描述
1.资料情况
目前的陈家庄三维地震剖面主要针对凸起北坡下第三系的油层处理。对浅层（明化镇组和馆陶组上段）亮点反射[2]，因气层反射波形被打散，低频现象不明显，直接分辨亮点比较困难。
由陈家庄三维地震剖面的处理流程，在高精度相干叠加之后，为了提高分辨率，在三维偏移基础上，又进行了高频补偿、高通滤波、振幅均衡等修饰性处理，而这些处理手段，对亮点的识别是极为不利的。
为此，对陈家庄三维叠前纯波带和偏移纯波带进行了部分修饰性处理。首先，为提高信噪比，改进相对振幅保持剖面的质量，进行宽频带滤波；其次，在偏移过程中尽量保持地震波的振幅和波形特征，采用波动方程偏移方法进行偏移。
2.亮点标定
亮点反射的标定是气藏描述的基础，主要通过合成地震记录进行。为了保证合成地震记录的质量，一般要从井的选择、测井曲线的选取、地震子波的提取等方面进行考虑。在选取测井曲线时不仅需要合成地震记录所必须的声波和密度测井曲线，而且为了解释储集层还应选入自然电位和电阻率曲线做参考，地震子波应从地震记录道上提取，合成记录在最终漂移、标定过程中，应保持标志层与亮点反射关系的确定、协调。
3.亮点解释
亮点标定之后，依据三维地震亮点（偏移）反射特征，设置反射层对亮点进行解释，计算机自动记录所解释亮点的振幅、时间等信息。
4.振幅量化
通过对该区多口已知气井所对应亮点的标定、分析，经振幅提取，将相对振幅值大于7000、亮点特征明显的强反射认为是气成亮点，由此编制全区主要河流的振幅量化图。振幅最强处为气井钻探的最有利位置。
5.亮点分析
亮点分析是为了消除与反射界面无关的因素所引起的振幅变化，使恢复处理后的反射振幅仅与反射界面的反射系数有关，利用反射波振幅的相对变化来反映地下的反射界面、反射系数的变化。经处理后的亮点剖面，亮点特征清楚、明显，但仅仅是相对振幅信息的反映，主要包括真振幅恢复、反褶积、动校正、水平叠加、偏移及宽频带滤波等六种处理程序[3]。
6.河道砂体追踪
河道砂体的追踪是以地震亮点的解释为基础，经合成记录标定后认为：亮点就是气层的反射，亮点波组的第一个反射波同相轴定义为亮点气藏的顶界；在三维偏移剖面上可看出，河道较窄，宽度为200～400m，部分河道宽仅100m，亮点呈水平线状反射结构，因此无需进行层拉平；应用时间切片图可观察到河道砂体平面及空间变化；应用三维可视化技术可观察河道充填砂体的三维立体展布情况。
7.气层厚度
在石油勘探中，有多种计算薄层油藏厚度的方法，但用于天然气计算气层厚度，误差较大，因此，一般是根据实际钻井资料结果来平均求取气层厚度。陈家庄地区气井单井钻遇气层厚度多为5～10m，在实际生产中，气层厚度均按实际资料（取5m）确定。
8.储量计算
采用容积法计算天然气地质储量。根据“陈家庄油田新增天然气储量报告”，明化镇组气层有效孔隙度取值30%，馆陶组有效孔隙度取值35%，含气饱和度取值60%；压力、温度根据由实测的地层压力、温度资料拟合的经验公式求取：
p=0.28961+0.00973h
t=21.66554+0.03093h
式中：p——地层压力，MPa；
h——埋藏深度，m；
t——地层温度，℃。
五、应用效果
应用这套技术，在陈家庄地区共部署天然气勘探开发井位26口，已完钻24口，21口井电测解释见气层，2口见油层，完成测试的19口井中17口获工业气流，钻井成功率达96%，比该技术应用前提高了15%，缩短了勘探开发周期，节约了资金，经济效益和社会效益十分显著。
1.陈家庄凸起北坡
六、资源潜力预测
1997～1999年，陈家庄地区天然气勘探开发的实践证明，该区是一个浅层气的富集区带，目前在陈家庄地区（含盐家及老区）已探明15.99×108m3地质储量，基本可建成约40×104m3/d的生产能力。通过对比分析，陈家庄地区东、西两段的北坡天然气勘探仍有较大潜力，预测资源量达20×108m3。
2.陈南断裂带
该断裂带为陈南地区的主要断裂体系，是控制第三系沉积的近东西向断裂带。由于其活动时间长、强度大、切割多套烃源岩，断裂带内发育了一系列断块、断鼻等有利构造，又是油气聚集的最有利地带。预测其资源潜力为15×108～20×108m3。
七、结论
勘探实践证明，气藏三维描述技术是对浅层气藏综合勘探技术的丰富和发展，具有较高的推广价值。
陈家庄地区中浅层天然气资源极为丰富，预测资源量在100×108m3以上，极具勘探潜力。
致谢 本文在编写过程中得到曹忠祥副总地质师、项希勇主任、柳忠泉副主任的指导，在此表示感谢。
主要参考文献
[1]王秉海，钱凯主编.胜利油区地质研究与勘探实践，东营：石油大学出版社，1991.
[2]杨云岭.“亮点”问题研究及在东营周边浅层气勘探中的应用.石油物探，1991,30(1).
[3]陆基孟主编.地震勘探原理.东营：石油大学出版社，1993.
天然气主要是在富含有机质的烃源岩层中生成的，但勘探的目的层却往往是多孔的渗透性储层。那么分散、流动的天然气何以能“跑”到储层中聚集形成天然气藏呢？
原来，油气藏形成一般必须经历油气的生成、运移、聚集、保存等过程，受各种复杂的地质因素的影响、控制和制约，与沉积盆地发育历史、烃源岩发育状况、有机质类型和丰度、油气运移通道以及储集空间、封盖条件等地质因素有密切关系。
沉积物中的有机质要向油气转化，必须处在一个还原条件下并经历一个去氧、加氢、富集碳的过程。沉积盆地是生物繁衍的家园，有利于有机质堆积，也是原始有机质得以保存的良好的地质环境。沉积盆地及其发育历史决定着盆地中烃源岩的发育状况和成因类型。
烃源岩内的有机质形成烃类气体后，在气体和水动力驱动下会发生运移，也就是天然气在地层条件下“跑动”的动力学过程。天然气虽说是流体，但严格受到水动力条件、地层岩性及组构，特别是孔隙结构等种种因素的限制。从烃源岩“跑”到储层是个漫长的地质过程。
天然气运移中往往会遇到由各种构造、断层或地层、岩性变化等“圈闭”的遮挡，这些圈闭阻止天然气继续运移，并像“储气罐”一样将其捕捉起来形成天然气藏。所以，各类圈闭的存在也是创造天然气聚集、成藏的基本条件之一。
由于天然气和石油的物理化学特点有很大不同，因而在运移、成藏过程中也各具特色。天然气对圈闭中储层的要求远不如石油那么严格，天然气流动性大，几乎可以无孔不入，因而对于石油不太有利的储层（如孔隙度大于6%的砂岩储层或小于2%的石灰岩层）都可以成为具有工业性价值的良好储气层。所谓的油气藏形成后的保存条件与此十分相似，只要油藏不被断裂、裂隙活动所破坏，油气就永不会散失。总之，有油气来源、有运送油气的通道、有储集空间、有盖层、有圈闭、后期不受破坏等这些石油地质条件，油气藏就能形成了。
油气藏形成的条件
但是，天然气成藏对圈闭盖层的要求则远比石油的要求要高，只要盖层发育有一定的缝隙，就很难避免储气层中的天然气向外逃逸。因此，对天然气藏的封盖有相当严格的要求。专家常用“突破压力值”的高低来判定盖层封盖严密的程度。在盖层缝隙的孔径上，可作盖层的泥质岩的最大连通孔径应在0.03～0.15微米，盖层于储层之间一般存在着排替压力，当其小于0.5～1.5兆帕时，盖层就不会让气跑掉。
天然气聚集成藏之后，能否保存的关键就在于后来的构造断裂活动是否危及、甚至破坏了圈闭和盖层，一旦遭到破坏，已经聚集的天然气也会逃逸殆尽。
不同区带的天然气成藏模式
答：图6-25 长岭断陷火山岩天然气藏形成模式示意图 位于长岭牧场次凹南侧的西南断阶带，其北东侧以龙凤山断裂与长岭牧场次凹接触，具有侧向供气的成藏特点。长岭牧场次凹西南部营城组和沙河子组烃源岩厚度较大，成熟度高，现均已进入了高—过成熟阶段，具备提供天然气的条件。龙凤山断裂及其派生的次级断层...
煤成气与油型气的共性与差异
答：(1)石油与天然气运聚、成藏条件的差异 石油和天然气虽然都是可燃的流体矿产，元素组成都以碳(C)、氢(H)化合物为主。但是，石油与天然气组成成分的不同，直接导致石油与天然气的运聚、成藏的不同特点。1)天然气具有多源性和多阶段生成特点。多源性：不同成因类型有机质都可以生成天然气，石油主要...
天然气是怎么形成的?
答：地球上的元素通过像太阳那样的核聚变，碳元素由于发生较轻的元素核聚变的时候，和原本大气中的氢元素发生反应，形成的天然气。总之，天然气要经历很长的时间才能形成，是一种再生能力较弱的资源，形成的过程中对环境的因素要求很重要，所以天然气的形成是需要一定的气候和环境条件的。
临高构造区构造-岩性圈闭型天然气成藏模式
答：(5)不利因素是研究区南部三亚组低位三角洲砂体由于埋藏较深，加大了勘探成本。在S40、S31界面发育的低位三角洲由于有S40这类强削蚀的不整合界面作为良好的输导通道，对天然气成藏条件十分有利。2.临高构造低位体成藏模式 临高构造是盆地深部隐伏断裂在伸展过程中形成的同沉积披覆背斜，在临高构造东侧与...
前陆盆地油气成藏与富集规律
答：川西坳陷上三叠统生烃强度普遍大于50×108m3/km2,属高丰度生气区,天然气资源也很丰富,但截至目前在该区尚未发现大气田。究其原因,除勘探程度较低外,对天然气成藏模式及其富集规律性认识不足是其关键原因之所在。通过对盆地演化及天然气形成的地质条件的认识,作者认为川西坳陷至少存在三种类型天然气成藏模式。 1...
天然气是从哪来?
答：天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出。 天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。 天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂（四氢噻吩），以资用户嗅辨。 若天然气...
油气藏形成的地质条件
答：油气藏形成的地质条件如下：1、充足的生物沉积：生物沉积是油气藏形成的关键因素之一。在古代，大量的动植物死亡后，它们的遗体和有机物质会沉积在海洋或湖泊底部。这些有机物质经过长时间的压缩和热力作用，会逐渐转化为石油和天然气。因此，充足的生物沉积为油气藏的形成提供了必要的物质基础。2、良好的...
四川盆地天然气的区域性富集规律
答：当断层切在构造顶部和轴部时,断层开启点较高,对圈闭的完整性破坏较大,常常使气藏散失。当断层切在构造翼部时开启点位置较低,则具有一定的圈闭条件,使天然气得以富集成藏。 区域性不整合是天然气运聚的主要通道,对碳酸盐岩地层更是如此。因为碳酸盐岩不整合面常常发育区域性岩溶性储层,是天然气运移与聚集的...
天然气怎么勘探的?
答：岩心和岩屑提供了极为有用的、可供评价岩石组的岩相学、烃含量以及储集层和产出天然气能力的信息。地质家用这些样品来确定地下岩石层形成的条件并评价这些条件是否有利于油气的生成、聚集和成藏。 不论何人所钻,大量的来自钻井的地下资料最终都会公开的。法律要求一些井的“测井”记录在一个特定的时间内解密 (这个...
天然气水合物成矿的沉积主导因素
答：沉积背景和沉积相控制了沉积体的沉积特征,因此,要分析天然气水合物的沉积条件,就必须研究其可能发育区的沉积背景和沉积相,从而了解沉积体的沉积过程,分析有利于天然气水合物聚集成藏的沉积体,进而寻找天然气水合物的有利储层。 由于缺乏其他资料,因而该区沉积相研究全赖于对地震相的认识。所谓的地震相是沉积环境...
