從深盆氣到根源氣

1、從深盆氣到根緣氣一、關(guān)于深盆氣的討論1976年，在加拿大西部的阿爾伯達(dá)盆地發(fā)現(xiàn)了巨型的深盆氣田，J.A.Masters（1979）正式提出了”深盆氣”概念。阿爾伯達(dá)盆地深盆氣研究論文集1984年出版。隨后在中國(guó)引起了廣泛的關(guān)注；1986年，Rose等在研究拉頓盆地時(shí)，采用了幾乎具有等效意義的盆地中心氣術(shù)語(yǔ)。深盆氣或盆地中心氣均屬于致密砂巖氣范疇，都屬于天然氣工業(yè)界所使用的非正式用語(yǔ)。該類氣藏具有明顯的時(shí)代特點(diǎn)，隨著認(rèn)知程度的不同而出現(xiàn)稱謂的不同。如1927年在圣胡安盆地所發(fā)現(xiàn)的隱蔽氣藏。70年代所使用的水動(dòng)力”和孤立體圈閉氣藏，80年代所使用的深盆氣藏、水封氣藏、盆地中心氣藏等，90年代所使用

2、的連續(xù)氣藏（J?W.Schmoker等，1996）.2000年以來(lái)所出現(xiàn)的根緣氣，乃至無(wú)法從頭考察但目前仍在使用的致密砂巖氣藏等，所指含義大致相同。深盆氣概念既不是一個(gè)基于成因的術(shù)語(yǔ)。也不是一個(gè)基于機(jī)理的術(shù)語(yǔ)，而是一個(gè)在特定歷史時(shí)期內(nèi)延續(xù)使用的描述性術(shù)語(yǔ)。它常不能與深層氣、深源氣等類型相區(qū)別（英文均為DeepBasinGas）。在機(jī)理上，由于動(dòng)力過(guò)程不清，常易與水動(dòng)力圈閉氣藏、巖性圈閉氣藏、傳統(tǒng)意義上的”致密砂巖氣藏”等難以區(qū)分。從1985年以來(lái)，國(guó)外已很少使用深盆氣術(shù)語(yǔ)。由于勘探研究和認(rèn)識(shí)水平的提高，使用傳統(tǒng)的深盆氣模式進(jìn)行天然氣藏類型識(shí)別遇到了越來(lái)越多的問(wèn)題。對(duì)于深盆氣，目前尚沒(méi)有確切的概

3、念（Lawv,2002）。根據(jù)前人（如Masiers，1979；Law等1985,1986，1993；Spencer，1989；Berkenpas，1991；，Surdam等1999；Shiriey,1999）研究，目前對(duì)深盆氣藏的一般理解可以概括為：天然氣廣泛分布于致密儲(chǔ)層中且無(wú)明顯的氣水界面（即氣水倒置）、無(wú)邊底水且與常規(guī)圈閉沒(méi)有直接關(guān)系、地層普遍含氣且壓力異常等。這些特點(diǎn)來(lái)自于勘探程度比較高的盆地并作為一般模式被總結(jié)出來(lái)，但在深盆氣勘探預(yù)測(cè)過(guò)程中，使用這些特點(diǎn)往往難以取得令人信服的結(jié)論，在國(guó)內(nèi)（川西坳陷、鄂爾多斯等）及國(guó)外（阿爾伯達(dá)、圣胡安盆地等），常出現(xiàn)一些關(guān)于氣藏類型的討論性問(wèn)題。二

4、、”根緣氣”的運(yùn)聚模式B?E.Law（2002）將盆地中心氣作為獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行討論并指出了該類氣藏的根屬性。根緣氣是致密儲(chǔ)層中的有根狀天然氣聚集，通常表現(xiàn)為致密儲(chǔ)集層與氣源巖的大面積緊密相連（張金川，2003）。按照根緣氣模式，天然氣的運(yùn)移聚集服從活塞式原理，即在與氣源巖大面積接觸的致密碎屑巖儲(chǔ)層中，天然氣的運(yùn)移方式表現(xiàn)為氣水之間廣泛發(fā)生的排驅(qū)作用和氣水界面的整體推進(jìn)作用，其運(yùn)移動(dòng)力來(lái)源于烴源巖強(qiáng)有力的生烴作用，即在生氣膨脹力作用下，氣水倒置界面得以維持并整體向上運(yùn)移，從而形成大面積的地層飽含氣狀態(tài)（金之鈞等，2003）。而對(duì)于常規(guī)儲(chǔ)層及常規(guī)圈閉氣藏來(lái)說(shuō)，天然氣的運(yùn)移主體服從置換式運(yùn)移原理，即

5、在天然氣向上運(yùn)移的同時(shí)，地層水不斷向下運(yùn)移，形成了氣水之間的置換式排驅(qū)和運(yùn)移特點(diǎn)，其驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于浮力作用。根據(jù)天然氣成藏普適方程（張金川，1999）,在典型的根緣氣藏與常規(guī)圈閉氣藏之間，存在著大量的過(guò)渡類型氣藏。根據(jù)氣水驅(qū)替微觀過(guò)程觀察，當(dāng)靜水壓力無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)化為浮力時(shí)，天然氣將首先聚集于致密儲(chǔ)層的底部。為滿足不產(chǎn)生浮力的條件（即活塞式運(yùn)移），聚集于致密砂巖中的天然氣需要與氣源巖緊密相鄰，即反映為該類氣藏的根屬性一致密儲(chǔ)層中與源巖相連發(fā)育的氣水倒置關(guān)系氣藏。在實(shí)際情況下，由于儲(chǔ)層孔隙相互連通而構(gòu)成網(wǎng)狀。也由于儲(chǔ)層孔隙大小不等而出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，兩種原因均促使了天然氣運(yùn)移由典型活塞式向非典型活塞式

6、及置換式運(yùn)移方式的轉(zhuǎn)化。從微觀實(shí)驗(yàn)考察，即表現(xiàn)為天然氣在沿較大孔隙進(jìn)行活塞式驅(qū)替的同時(shí)，部分被驅(qū)替的原始地層水沿較小的孔隙發(fā)生了相反方向的運(yùn)移。從而將一部分靜水壓力轉(zhuǎn)化為天然氣的浮力。由上述討論可知，根緣氣藏是一個(gè)動(dòng)態(tài)成藏過(guò)程，存在著轉(zhuǎn)化為常規(guī)圈閉氣藏的趨勢(shì)。在儲(chǔ)層致密的前提條件下，常規(guī)圈閉天然氣藏的形成首先經(jīng)由根緣氣藏階段。（1）根緣氣藏存在著多種氣水分布模式，表現(xiàn)為不同程度的氣水分布關(guān)系，即在典型根緣氣藏與典型常規(guī)圈閉氣藏之間存在著大量的過(guò)渡機(jī)理類型天然氣藏。表現(xiàn)為典型根緣氣、常規(guī)圈閉氣以及過(guò)渡類型氣的同時(shí)存在及不同類型氣藏之間界限的不分明或長(zhǎng)井段的氣水同產(chǎn)。（2）根緣氣藏的形成在機(jī)理上需

7、要?dú)馑钊脚膨?qū)，需要存在非連續(xù)的流體動(dòng)力學(xué)條件以阻止浮力作用的產(chǎn)生。在成藏地質(zhì)條件上，即表現(xiàn)為致密儲(chǔ)層與其源巖在空間上的緊密相連。由此，與氣源巖緊鄰的致密儲(chǔ)層是發(fā)育根緣氣的重要場(chǎng)所。（3）氣藏的根屬性表現(xiàn)類型多樣，或?yàn)橹旅軆?chǔ)層底部的飽含氣性、砂泥巖互層或夾層中的普遍含氣性、或沒(méi)有邊底水發(fā)育等等，尤其是致密儲(chǔ)層底部的飽含氣性，表明了浮力作用沒(méi)有產(chǎn)生或受到了極大地限制，是該類氣藏典型的識(shí)別標(biāo)志。三、從深盆氣到根緣氣的地質(zhì)勘探意義美國(guó)是天然氣勘探程度較高的國(guó)家之一。目前已在其絕大部分盆地中發(fā)現(xiàn)了盆地中心氣”（Law,2002）；我國(guó)許多盆地氣源豐富、儲(chǔ)層致密（王金琪。20001依據(jù)根緣氣成藏機(jī)理及

8、判識(shí)方法，也將在許多盆地中找到大量根緣氣發(fā)育的更多證據(jù)。采用根緣氣模型，能夠?qū)υ擃悮獠剡M(jìn)行快速識(shí)別和預(yù)測(cè)，根據(jù)地層普遍含氣特點(diǎn)、沒(méi)有明顯的氣水界面，尤其是底部含氣的致密儲(chǔ)氣層，可以很快對(duì)氣藏類型進(jìn)行識(shí)別。（1）按照根緣氣概念，勘探時(shí)不需要首先進(jìn)行區(qū)域性氣水界面的確定、僅需要在對(duì)根緣氣成藏基本條件確認(rèn)基礎(chǔ)上。落實(shí)天然氣活塞式運(yùn)移過(guò)程發(fā)生的證據(jù)，即天然氣大量聚集的致密儲(chǔ)層與其氣源巖緊密相鄰，從而能夠進(jìn)行快速而有效的根緣氣藏類型識(shí)別，起到單井定乾坤的預(yù)測(cè)效果。（2）采用根緣氣（活塞式運(yùn)移聚集）模式，能夠?qū)σ寻l(fā)現(xiàn)的深盆氣進(jìn)行合理解釋。在阿爾伯達(dá)盆地和美國(guó)西部地區(qū)盆地，深盆氣或盆地中心氣的分布模型符合根

9、緣氣原理。如在拉頓、太平溪、黑勇士、皮申斯等盆地中心氣發(fā)育盆地，天然氣的聚集和分布與其源巖直接相鄰、密不可分，從而在剖面上出現(xiàn)了廣泛的含氣性，天然氣從致密儲(chǔ)層的底部到頂部都有分布。（3）許多研究者認(rèn)為，我國(guó)四川盆地川西勒陷和鄂爾多斯盆地等屬于”深盆氣”聚集類型，但按照深盆氣模型要求，氣水倒置界面一直難以確定，即使確定，其差別也懸殊較大。因此，對(duì)于這兩地氣藏類型的確定。目前還有不同看法。根據(jù)根緣氣地質(zhì)模型，易于對(duì)該一問(wèn)題給出合理解釋。如川西坳陷的部分鉆井氣水分布關(guān)系復(fù)雜，含氣井段長(zhǎng)，天然氣在剖面上的聚集與氣源巖（黑色頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、煤線等）緊密相鄰（川孝37,川合100、127、137、139、

10、140井，川豐1、125、175井川92井等等），氣測(cè)異常（微含氣、含氣、氣層等）主要呈薄層狀分布在致密儲(chǔ)層的上、下兩端（如川豐125井、川合137、139井等），為活塞式運(yùn)聚（天然氣聚集于致密儲(chǔ)層底部）與置換式運(yùn)聚（天然氣聚集于儲(chǔ)層頂部）同時(shí)作用的結(jié)果。局部地區(qū)井段（如川合140、川92井等）可見(jiàn)明顯的底部含氣特點(diǎn)，在剖面上形成了典型根緣氣。因此，典型根緣氣、常規(guī)圈閉氣及過(guò)渡氣較為普遍，豆莢狀標(biāo)志典型，構(gòu)成了根緣氣的明顯識(shí)別特征。（4）我國(guó)許多盆地發(fā)育有良好的氣源巖及致密碎屑巖條件，符合深盆氣、盆地中心氣或根緣氣特征，使用根緣氣模型能夠?qū)μ烊粴獾木奂愋图捌浞植歼M(jìn)行快速預(yù)測(cè)，尤其是在鉆井資料較少情況下，只要能