碎屑岩天然气储集层次生孔隙的三种成因机理
碎屑岩天然气储集层次生孔隙的
三种成因机理
陈丽华(1) 赵澄林(2) 纪友亮(2) 王雪松(1)
(1)中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院 (2)石油大学
前 言
我国碎屑岩天然气储集层分布广泛,涉及的地层有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。碎屑岩储气层以上古生界和中、新生界为主,仅少数为第四系生物气储集层。碎屑岩天然气储集层有如下特点:①砂体类型多样,有三角洲、扇三角洲、浅水滩坝、湖底扇等;②较低的成分及结构成熟度,岩石类型以岩屑及长石砂岩为主;③填隙物对储集性能有影响,主要胶结物为CaC O3、SiO2、粘土、沸石;④成气与成岩作用有良好匹配关系,储气层成岩阶段多属晚成岩A2、B、C期,少量为早成岩A期;⑤孔隙类型以次生孔隙为主,少数为原生孔隙;⑥储集性能多数属低孔低渗、特低孔特低渗,孔隙度为10%～20%,渗透率小于10×10-3μm2。
次生孔隙形成机理
我国碎屑岩天然气储集层次生孔隙大致有3种形成机理。
1 煤系天然气储集层———有机酸及二氧化碳酸性水的溶解
以煤系地层为气源岩的天然气储集层,主要分布于鄂尔多斯盆地中部气田、文留气田、苏桥气田(以C—P煤系为气源岩)、吐哈盆地(以侏罗系煤系为气源岩)、崖1321气田(以第三系煤系为气源岩)。其基本特点为:①低孔低渗(少数中孔中渗),孔大喉细,压实作用强,碳酸盐胶结物少,岩屑砂岩物性差。由于这类储气层中存在有机酸及二氧化碳酸性水的溶解作用,加之产轻质油及气,所以仍有较高产能。②有较好产能的煤系优质储集层必须具有有利的沉积相类型、粒度粗、抗压实强。③处于晚成岩A2、B、C期成岩阶段。
④在酸性水介质条件下,自生矿物组合是石英次生加大以及高岭石发育。⑤处于晚成岩A期的煤系地层有机酸浓度高,1g煤中的有机酸可达11～95mg/g(酸性水致使有机酸浓度高),长石硅酸盐不稳定矿物溶解是产生次生孔隙的原因。
如鄂尔多斯盆地上古生界石炭2二叠系天然气储集层的气源岩为中石炭统、上石炭统及下二叠统山西组的煤系地层,主要产气层段为山西组山1、山2段,下石盒子组盒7、盒8段。主要产气层有以下特点:①属湖泊三角洲中的三角洲平原及三角洲前缘沉积;②以岩屑砂岩为主,还有少量石英砂岩,岩石成分成熟度低,岩屑以中酸性火山岩岩屑为主;③高岭石富集,还有伊利石、绿泥石、伊/蒙混层粘土,具有煤系地层粘土矿物组合特征,石英次生加大发育;④孔隙类型以次生溶孔及微缝为主,孔隙度多小于10%,以4%～8%为主,渗透率多小于1×10-3μm2,孔喉半径小,平均为4.94μm,属典型的致密储集层;⑤处于晚成岩A2、B、C期成岩阶段,有机质进入成熟、高成熟阶段,以产气为主。此成岩阶段的煤系烃源岩正值排气时期,由于酸性水溶解产生的次生溶孔及微缝的存在改善了碎屑岩储气层的储、渗性能,有利于天然气的聚集,上覆地层上石盒子组及石千峰组泥岩发育,成为很好的盖层。
2 东部深层天然气储集层———热循环对流
东部深层油气藏位于3500m或4000m以下,是我国油气勘探的新领域。如渤海湾地区孔店组、沙四段、东濮凹陷沙三段盐岩盖层之下的油气藏;其岩石类型包括砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩、火山碎屑岩(济阳坳陷、辽河坳陷)、粉—细砂岩(东营凹陷),成分和结构成熟度均较低;其沉积相有湖泊相、三角洲相、浊积相(东濮凹陷深层)、扇三角洲相(辽河坳陷深层)、冲积平原分流河道相(松辽盆地深层)。研究发现,东部深层碎屑岩中热循环对流是产生次生孔隙的主要原因。
(1)流体的流动方式及次生孔隙的分布
成岩流体的流动方式与次生孔隙的分布有关,常见的流动方式有下降流、上升流和热循环对流。下降流主要指大气降水通过渗透性单元向下流动,特别在
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石 油 勘 探 与 开 发
1999年10月 PETRO LE UM EXP LORATI ON AND DE VE LOP ME NT V ol.26 N o.5
地形起伏较大地区,此种流动可在浅部岩层中形成淋
滤次生孔隙发育带。上升流指地层流体从盆地凹陷负向构造单元部位向上或向外侧运移,其动力主要来自压实作用、粘土矿物脱水及流体的膨胀作用,主要发生在盆地的中—浅部位。流体的热循环对流通称贝纳德2雷利热循环对流,是最有说服力的一种深部地层中搬运溶解物质机制。借鉴这一理论(W ood 和Surdam ,1978,1982)用来解释东部深部次生孔隙发育带的形成已见效果。有许多证据表明,在我国东部深层碎屑岩储集层中确实存在热循环对流,并且在深部产生了次生孔隙发育带,形成了成岩圈闭。
(2)成岩圈闭形成机理及实例
深层储集层中,由于超压带和封闭性断层的存在以及压实流体和粘土矿物脱水的消耗,使储集层中上升流的流动趋于终止。而在地层倾角较大的部位,如负向构造单元向正向构造单元过渡的部位和盆地的斜坡带,流体的流动以热循环对流方式为主,造成构造翼部碳酸盐胶结物被携至构造顶部发生沉淀,形成致密带或遮挡层,从而形成深层成岩圈闭。深层成岩圈闭的这种分布规律已被东濮凹陷、济阳坳陷的天然气勘探所证实。例如,白庙沙三段第3～4亚段成岩圈闭位于白庙构造的翼部,白庙构造为依附于兰聊断层上的半背斜,并被兰聊断阶派生的断层所切割
(见图1),圈
图1 白庙构造成岩圈闭剖面图
闭面积30km 2,储集层由湖底扇辫状水道砂、中扇前缘
砂组成,砂体宽度为50～150m 。砂岩中的石英含量平均为60%左右,长石含量20%左右,岩屑含量20%左右。由于高含量的岩屑、长石易被酸性流体溶解,因此次生孔隙发育。储集层的储集物性横向变化大,平面上含气不均匀。构造翼部次生溶孔发育,物性好,构造顶部或地层上倾方向岩性致密,胶结物含量高,物性差,构成致密胶结带,形成上倾方向遮挡层。例如钻于构造翼部的白16井3889.18～3941.84m 井段溶蚀特征明显,被溶物有长石颗粒及碳酸盐胶结物,其最高孔
隙度可达15.1%,渗透率达72.9×10-3μm 2;而钻于构
造顶部的白22井3453～3558.01m 井段,其(铁)方解石胶结物含量为27%,(铁)白云石胶结物含量为3%,孔
隙度5%,渗透率只有0.01×10-3μm 2。
值得指出的是,方解石具有反向溶解性(溶解度与温度呈反比关系),而石英具有正向溶解性,因此,循环流体使石英从热源带迁移到冷域,而方解石则从冷域迁移至热域。最终的效应是,在石英向上运移的同时也会发生方解石向下运移,因此构造顶部或上倾方向的岩性致密也可以是由于石英胶结所致。
3 碎屑岩风化壳天然气储集层———表生淋滤及断裂带淋滤
东濮凹陷下第三系的沉积基岩为中生界碎屑岩、石炭2二叠系碎屑岩和奥陶系灰岩,这些基岩在凹陷的东西两侧及中央隆起带部位构成潜山。在下第三系沉积前,基岩长期遭受淋滤、风化及构造运动,形成较有利的风化壳储集层;下第三系沉积之后的东营运动使本区地层普遍遭受风化、剥蚀,在西部斜坡带及中央隆起带部位,已经历早成岩阶段的半固结成岩的碎屑岩经受短期的淋滤,也形成新生界内部的碎屑岩风化壳储集层。
根据潜山风化壳与基岩构造的关系,东濮凹陷可划分为8个风化壳潜山带(长垣潜山带、徐集2马厂潜山带、三春集潜山带、东明集潜山带、毛岗2高庄集潜山带、龙王庄潜山带、中央隆起潜山带、胡状集2庆祖集潜山带),按其成因和构造形态可分为3种潜山风化壳类型,即残丘型、断块2侵蚀型和断块型。黄河南以断块2侵蚀型为主,黄河北以断块型为主。
(1)中生界碎屑岩风化壳特征东濮凹陷于范古1井、胡古1井、濮深1井、卫7929井(文明寨、卫城、胡状集)钻遇中生界碎屑岩风化壳,岩性为:红色泥岩、致密泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩,属浅水重力流的水道及水道间沉积。岩石成分成熟度低,高岭石多,溶孔(长石溶解)发育。风化淋滤痕迹包括:铁质浸染,黄铁矿褐铁矿化,褐铁矿氧化膜,泥岩裂缝中见钙质结核,高岭石发育,溶蚀发育,裂缝、溶洞及溶孔发育。卫7929井沙四段风化壳获商业气流,3358.1～3431m 井段日产气3.5×104～4×104m 3;3562～3588m 井段中生界红层日产气1×104m 3。
(2)新生界碎屑岩风化壳特征
新生界风化壳层位为沙四段—孔店组和少量沙三段,岩性主要是红色砂岩、泥岩互层。沙四段沉积期西部斜坡带为洪水—漫湖环境;沙三段沉积期西部斜坡带及中央隆起带发育扇三角洲和湖底扇。第三纪末东营运动使下第三系形成剥蚀风化壳,西部斜坡及中央隆起带受淋滤溶蚀,形成大量次生孔隙及淋滤,上第三系馆陶组覆盖在早期风化壳之上。下第三系风化壳储
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石油勘探与开发?综合 V ol.26 N o.5
集层气源来自下第三系泥岩,通过断层与风化壳接触,
可形成新生古储、自生自储的油气藏。
(3)中、新生界碎屑岩风化壳气藏成藏条件
①有利的储集空间 储集空间类型多,有孔、洞、缝,储集物性好,为形成气藏准备了有利的储集条件。
②油气来源多,供气量充足 奥陶系碳酸盐岩和石炭2二叠系含煤地层均为良好的油气源岩。奥陶系有机碳含量为0.17%～0.29%,母质类型属Ⅱ型干酪根,且大部分地区进入生气演化阶段;石炭2二叠系暗色泥岩厚约120～140m,煤层厚15～20m,基本上进入了生气阶段,生气强度达10×103～50×103m3/km2。另外,卫城西侧的卫西断层下降盘的沙三段烃源岩直接与中生界风化壳储集层接触,亦可作为气源岩。
③良好的接触关系和运移通道 东濮凹陷内有3种(油)气源岩,即奥陶系碳酸盐岩、石炭2二叠系煤系地层和下第三系暗色泥岩,这些源岩可通过断层直接与风化壳储集层接触,所生成的天然气既可以通过断层作纵向运移,形成古生新储或自生自储(油)气藏,也可以沿不整合面作侧向运移,形成自生自储为主的(油)气藏。在中、新生界风化壳中已见到油气显示或电测(气测)解释有油气层,应在这些地区加强勘探。
结 论
碎屑岩天然气储集层次生孔隙的形成有3种机理:①有机酸及二氧化碳酸性水的溶解,主要分布在煤系天然气储集层中;②深部地层热循环对流形成局部次生孔隙;③不整合面上的表生作用和断裂带附近的淋滤作用形成风化壳次生孔隙。本文研究为天然气储集层有利孔隙段及有利孔隙带分布的预测提供了基础。
参 考 文 献
1 纪友亮(编译).深部碎屑岩储集层孔隙演化的两个模式.世界石油科学,1990,(3).
2 应凤祥.我国陆相碎屑岩中的自生矿物.见:中国油气储集层研究论文集.北京:石油工业出版社,1993.
3 赵澄林,刘孟慧.东濮凹陷下第三系碎屑岩沉积体系和成岩作用.北京:石油工业出版社,1994.
第一作者简介 陈丽华,女,56岁,教授级高级工程师,大学本科学历,现从事石油地质研究及管理工作。地址:北京910信箱科研管理处,邮政编码100083。
收稿日期 1998209229
(编辑 邹冬平)
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1999年10月 陈丽华等:碎屑岩天然气储集层次生孔隙的三种成因机理
段和体系域的识别方法。在此基础上识别出54个地层超覆圈闭和3套烃源层、4套储集层和3套盖层,进一步综合研究认为,安达—肇州背斜带是最有利的勘探区带。在该区带共钻探井14口,均有良好显示,取得了良好的勘探效果。图1表1参10(邹冬平摘)主题词 层序地层学 断陷盆地 陆相 松辽盆地
TE111.319990523淮南地区风暴岩特征及其沉积环境[刊]/周进高,赵宗举...∥石油勘探与开发.21999,26(5).273～76安徽淮南地区上元古界至下古生界海相建造赋存有大量的风暴沉积,分布层位为:青白口系刘老碑组,下震旦统寿县组、九里桥组,下寒武统馒头组的中上部;主要产于海侵体系域和高水位体系域中。经研究,本区风暴岩包括原地、近源和远源三种风暴岩类型,可识别出十种剖面结构。主要依据风暴岩的底面构造形态、流水构造及剖面层序特征,着重探讨了各种剖面结构类型的产出环境、水动力条件及其沉积模式,认为由潮坪向陆棚,风暴流具有由风暴潮流(旋涡流)→风暴回流(碎屑流与摆动浪兼具)→风暴浊流发展的规律。图4参7(邹冬平摘)
主题词 风暴沉积 沉积环境 沉积特征 层序地层学 安徽
TE112.2119990524碎屑岩天然气储集层次生孔隙的三种成因机理[刊]/陈丽华,赵澄林...∥石油勘探与开发.21999,26(5).2 77～79
我国碎屑岩天然气储集层分布广泛,其储集性能多属低孔低渗、特低孔特低渗,储集物性差;孔隙类型以次生孔隙为主。从实例出发,论述其次生孔隙的三种形成机制:有机酸及二氧化碳酸性水的溶解,这种机制形成的次生孔隙主要分布在煤系天然气储集层中;深部地层热循环对流形成局部次生孔隙,主要见于我国东部深层碎屑岩中;古风化壳的表生淋滤和断裂带附近的淋滤作用形成次生孔隙。研究结果为天然气储集层有利孔隙段及有利孔隙带的预测打下了基础。图1参3(邹冬平摘)
主题词 碎屑岩 天然气 储集层 次生孔隙 成因 机理
P631.445.919990525应用测井约束地震反演技术描述桩106断块储集层[刊]/刘磊,邢正岩...∥石油勘探与开发.21999,26 (5).280～82
桩106断块位于济阳坳陷埕东凸起北部缓坡带,是胜利油田近几年滚动勘探开发效果较好的产能建设区块。该区属多期分流河窄道沉积,厚度薄,油层虽较单一,但成藏主要受岩性控制,因此勘探难度高,开发风险大。测井约束地震反演用已知的地质信息和测井资料建立初始的波阻抗模型,然后采用模型优选迭代算法不断修改和更新波阻抗模型,使正演的合成地震记录与实际的地震记录达到最佳吻合,最终的模型便是反演的结果。针对桩106断块的储集层发育情况,建立了一套适合本区特点的处理流程,包括测井资料的分析校正、地震子波的提取、控制层位的解释、初始波阻抗模型的建立、反演参数的选取等5个技术环节。采用此方法精细描述储集层的空间展布,并与其它优化技术相结合,按照滚动程序高速高效勘探开发桩106断块,取得了较好的勘探开发效果。图3参2 (邹冬平摘)
主题词 河流相 砂岩体 测井数据 地震数据 反演 老河口油田
?应力场研究?
P554 TE34419990526松辽盆地南部构造裂缝成因机制及分布方向[刊]/刘子良,梁春秀∥石油勘探与开发.21999,26(5).283～85松辽盆地南部主要油田类型是裂缝型低渗透砂岩油田,其储量占该地区已探明未开发总储量的75%。预测对这类油田注水开发有影响的天然裂缝分布,直接影响油田开发部署和开发效果。分析构造裂缝形成机制,认为主要储集层(扶余、杨大城子和高台子油层)在嫩江组沉积末期之后才成岩,裂缝的发育与登娄库组至姚家组沉积期间发育并控制沉积的生长断层没有明显关系,盆地南部中白垩统的裂缝是在大安组沉积之前太平洋板块向西俯冲波及松辽盆地导致的强烈挤压2剪切应力作用下形成的。通过现今构造应力场分析、岩心地下归位、地层倾角测井及动态资料等方面的研究,综合分析裂缝方向,结果表明,存在两组张裂缝和两组共轭剪裂缝:一组为近东西向横张裂缝,一组为近南北向纵张裂缝;两组剪裂缝的方位角为35°～60°和120°～150°。对油田注水开发有影响的为其中近东西向的横张裂缝。图4参7(王孝陵摘)
主题词 松辽盆地 吉林油田 砂岩 低渗透储集层 构造应力 裂缝方位 分布 形成 机理 注水
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[ 石油勘探与开发?中文摘要 V ol.26 N o.5
strategy to enhance the economic benefit.By doing s o we can decide on the best FDP am ong various reas onable candidates and av oid any economic loss arising from a technology2dominated FDP.I t is pointed out in the present paper that,in the market economy environment, economic benefit is the starting point and the g oal of all technical activities,which should be the principle and approach for w orking out FDP(including reserv oir engineering,production engineering and sur face facilities etc.)in overseas cooperation.This approach is als o meaning ful for FDP design of domestic oil fields.Subject heading: External cooperation,Development project,Petroleum industry economy,Investment,Economic benefit
F ault b asin sequence stratigraphy in eastern p art of Songliao b asin. Hu,Y ushuang;et al.(Daqing Petroleum Institute,Heilongjiang 151400,P.R.China).Shiyou Kantan Yu Kaifa1999,26(5),70272. Based on the sequence stratigraphy study of the faulted basins in eastern S ongliao,discriminating methods for the key elements of continental sequence stratigraphy,parasequence,parasequence sets and sequence boundary,are discussed in detail.The strata of S ongliao fault basins are divided into3supersequences and11sequences through correlation between the well sequences and the seismic sequences,and a sequence stratigraphic framew ork for the area is established as well.In addition the characteristics of condensed continental sequence stratigraphic section and systems tract and their identification methods are discussed. Based upon this,54stratigraphically overlapping traps,3sets of hydrocarbon s ource rocks,4sets of reserv oir beds and3sets of cap rocks are identified,and further com prehensive study recognizes that Anda2Zhaozhou anticlinal belt is the m ost fav orable belt for oil and gas exploration.14wells with g ood oil and gas shows are drilled in this belt,indicating a g ood explorational result is obtained.Subject heading:Sequence stratigraphics,Faulted basin,C ontinental facies, S ongliao basin
Upper Proterozoic2Low er P aleozoic tempestites ch aracters and their environmental significance to H u ainan region of Anhui.Zhou,Jingao;et al.(Hangzhou Institute of Petroleum G eology,Zhejiang 310023,P.R.China).Shiyou Kantan Yu Kaifa1999,26(5),73276. There are many tem pestites in Upper Proterozoic2Lower Paleozoic of Huainan region of Anhui.They exist in the Liulaobei F ormation, Shouxian F ormation,Jiuliqiao F ormation and Mantou F ormation and often distribute in highstand system tract(HST)and transgressive system tract(TST).The m ost of tem pestites concerning in this paper are first reported.According to our research,the tem pestites include3types of autochthonous,proximal and distal rock and can be classified into10 types of sectional texture.On the bases of the characters of basement structure,flooding structure and sectional textures,we mainly analyse the relations between the emerging environments,hydrodynamics condition and sedimentary m odel with various sectional textures, suggesting that the storm current w ould be from storm tidal current to storm rip current and then to storm turbidity current when it m ove from tidal flat to shelf.Subject heading:T em pestite,Sedimentary environment,Depositional feature,Sequence stratigraphics,Anhui
Three form ation mech anisms of second ary porosity in clastic gas reservoir rocks.Chen,Lihua;et al.(Research Institute of Petroleum Exploration and Development,C NPC,Beijing100083,P.R.China). Shiyou Kantan Yu Kaifa1999,26(5),77279.Clastic gas reserv oir beds are widely spread in our country,m ost of them are characterized by low porosity,low permeability or ultra2low porosity and ultra2low permeability,in ferior reserv oir properties;and secondary porosity is the main porosity type.3formation mechanisms of secondary porosity are discussed in this paper:①The diss olution of organic acids and C O2 acidic water.The secondary porosity formed by this mechanism distributes mainly in coaliferous gas reserv oir beds;②Local secondary porosity formed by a cyclic convection of heat in deep strata;this secondary porosity appear mainly in deep clastic rocks in the eastern part of China and③Secondary porosity formed by leaching in sur face leaching and faulting belts are near to a weathered paleocrust.Result of study gives a basis for prediction of fav orable porous zones and fav orable porous belts in gas reserv oir beds.Subject heading:Clastic rock,
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V ol.26 N o.5 ABSTRACT
页岩气及其成藏机理
页岩气及其成藏机理 页岩气及其成藏机理 摘要：本文介绍了页岩气的特征、形成条件和富集机理等，认为不同阶段、不同成因类型的天然气都可能会在泥页岩中滞留形成页岩气；页岩气生气量的主要因素是有机质的成熟度、干酪根的类型和有机碳含量；吸附态的赋存状态是页岩气聚集的重要特征。我国页岩地质结构特殊复杂，需要根据我国具体的地质环境进行分析以便更加合理的进行开采。 关键词：页岩气富集资源 天然气作为一种高效、优质的清洁能源和化工原料，已成为实现低碳消费的最佳选择。全球非常规天然气资源量非常巨大，是常规油气资源的1.65倍。其中页岩气占非常规天然气量的49%约456 1012m3，巨大的储量和其优质、高效、清洁的特点，使得页岩气这一非常规油气资源成为世界能源研究的热点之一。我国页岩气可采储量丰富，约31 1012m3，与美国页岩气技术可采储量相当。通过对页岩气资源的勘探和试采开发，发现其储集机理、生产机制与常规气藏有较大的差别。 一、页岩气及其特征 页岩是一种具有纹层与页理构造由粒径小于0.004mm的细粒碎屑、黏土矿物、有机质等组成。黑色页岩及含有机质高的碳质页岩是形成页岩气的主要岩石类型。页岩气是从黑色页岩或者碳质泥岩地层中开采出来的天然气。页岩气藏的形成是天然气在烃原岩中大规模滞留的结果，由于特殊的储集条件，天然气以多种相态存在，除了少数溶解状态的天然气以外，大部分在有机质和黏土颗粒表面上吸附存在和在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在。吸附状态的天然气的赋存与有机质含量有关，从美国的开发情况来看，吸附气在85～20%之间，范围很宽，对应的游离气在15～80%，其中部分页岩气含少量溶解气。 页岩气主体上是以吸附态和游离态同时赋存与泥页岩地层且以 自生自储为成藏特征的天然气聚集。复杂的生成机理、聚集机理、赋
页岩气特点及成藏机理
页岩气特点及成藏机理 ---陈栋、王杰页岩气作为一种重要的非常规油气资源，随着能源资源的日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，其重要性已经日益突出。随着国家新一轮页岩气勘探开发部署的大规模展开，正确认识和掌握页岩气的成因、成藏条件等知识，对于今后从事页岩气现场录井的工作人员提高录井质量具有较好的指导意义。 1.概况 页岩气（shale gas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。其形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的页岩烃源岩地层中。 2.特点 2.1 页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间；以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地
的有利目标。页岩气的资源量较大但单井产量较小，美国页岩气井的单井采气量为2800-28000m3/d。 2.5 在成藏机理上具有递变过渡的特点，盆地内构造较深部位是页岩气成藏的有利区，页岩气成藏和分布的最大范围与有效气源岩的面积相当。 2.6 原生页岩气藏以高异常压力为特征，当发生构造升降运动时，其异常压力相应升高或降低，因此页岩气藏的地层压力多变。 2.7 页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点—-大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。 3.成因 通过对页岩气组分特征、成熟度特征分析，页岩气是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合。生物成因气是有机物在低温下经厌氧微生物分解作用形成的天然气；热成因气是有机质在较高温度及持续加热期间经热降解和裂解作用形成的天然气。相对于热成因气，生物成因的页岩气分布极限，主要分布盆地边缘的泥页岩中，在美国研究比较深入的五个盆地的五套页岩中，密执安盆地和伊利诺斯盆地发现了生物成因的页岩气藏，并且是勘探目标中的主要构成(Schoell，1980；Malter 等，2000)。 3.1 生物成因
次生孔隙形成的原因主要有哪些
1、次生孔隙形成的原因主要有哪些？ 答：次生孔隙形成的原因主要有：1）溶解（或溶蚀）作用；2）成岩收缩作用；3）构造应力作用。 2、碎屑岩的成岩作用可以划分为哪几个阶段？每个阶段各有什么标志? 答：碎屑岩的成岩作用可以划分为同生成岩阶段、早成岩阶段、中成岩阶段、晚成岩阶段和表生成岩阶段。 （1）同生成岩阶段的主要标志有：①岩石（沉积物）疏松，原生孔隙发育；②海绿石主要形成于本阶段；③鲕绿泥石的形成；④同生结核的形成。⑤沿层理分布的微晶及斑块状泥晶菱铁矿；⑥分布于粒间及粒表的泥晶碳酸盐，有时呈纤维状及微粒状方解石；⑦有时有新月形及重力胶结；⑧在碱性水介质（盐湖盆地）中析出的自生矿物有粉末状和草莓状黄铁矿、他形粒状方沸石、基底式胶结或斑块状的石膏、钙芒硝，可见石英等硅酸盐矿物的溶蚀现象等。 （2）早成岩阶段可分为A、B两期，下面分别对A期和B期进行阐述。 1）早成岩A期的主要标志有：①古温度范围为古常温小于65℃。②有机质未成熟，其镜质组反射率R o小于0.35%，最大热降解峰温T max小于430℃，孢粉颜色为淡黄色，热变指数TAI小于2.0。③岩石弱固结—半固结，原生粒间孔发育。④淡水—半咸水水介质的泥岩中富含蒙皂石层占70%以上的伊利石/蒙皂石（I/S）无序混层粘土矿物（有序度R=0），统称蒙皂石带；碱性水介质（含煤地层）的砂岩中自生矿物不发育，局部见少量方解石或菱铁矿，颗粒周围还可见少量绿泥石薄膜；碱性水介质的自生矿物有粒状方沸石、泥晶碳酸盐，无石英次生加大。古温度低于42℃是石膏及钙芒硝析出，本期末，泥晶含铁方解石和含铁白云石析出；泥岩中粘土矿物以伊利石—绿泥石（I—C）组合和伊利石—绿泥石—伊利石/蒙皂石混层（I-C-I/S）组合为主，伊利石/蒙皂石（I/S）混层为有序混层，也有无序混层，少见蒙皂石，砂岩中可见高岭石。⑤砂岩中一般未见石英加大，长石溶解较少，可见早期碳酸盐胶结（呈纤维状、栉壳状、微粒状）及绿泥石环边，粘土矿物可见蒙皂石、无序混层矿物及少量自生高岭石。在碱性水介质中可见石英、长石溶蚀现象。 2）早成岩B期的主要标志有：①古温度范围为大于65℃～85℃。②有机质未成熟，镜质组反射率R o为0.35%～0.5%，最大热解峰温T max为43℃～435℃，孢粉颜色为深黄色，热变指数TAI为2.0～2.5。③在淡水—半咸水水介质中，由于压实作用及碳酸盐类等矿物的胶结作用，岩石由半固结到固结，孔隙类型以原生孔隙为主，并可见少量此生孔隙；在酸性水介质（含煤地层）中，由于缺乏早期碳酸盐胶结物，压实强，颗粒可呈点—线状接触，压实作用使原生孔隙明显减少；碱性水介质中颗粒间以点接触为主，部分线接触，此生孔隙发育，形成原生孔隙、次生孔隙共存的局面。④淡水—半咸水水介质的泥岩中蒙皂石明显向伊利石/蒙皂石（I/S）混层粘土矿物转化，蒙皂石层占70%～50%，属无序混层（有序度R=0），称无序混层带；酸性水介质（含煤地层）的砂岩中胶结物少，局部可有少量早期方解石，粘土矿物以伊利石/蒙皂石（I/S）无序混层为主，还可有少量绿泥石和伊利石，在富火山碎屑
页岩气成藏机理及气藏特征
页岩气成藏机理及气藏特征 页岩气是泛指赋存于富含有机质的暗色页岩或高碳泥页岩中，主要以吸附或游离状态存在的非常规天然气资源。在埋藏温度升高或有细菌侵入时，暗色泥页岩中的有机质，甚至包括已生成的液态烃，裂解或降解成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝中，或吸附于有机质和矿物表面，在一定地质条件下就近聚集，形成页岩气藏。 从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24×1012m3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源[1-6]。页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。 1.1 页岩气成藏机理 1.1.1 成藏气源 页岩气藏的生烃、排烃、运移、聚集和保存全部在烃源岩内部完成，页岩既是烃源岩、储层，也是盖层。研究表明，烃源岩中生成的烃类能否排出，关键在于生烃量必须大于岩石和有机体对烃类的吸附量，同时必须克服页岩微孔隙强大的毛细管吸附等因素。因此，烃源岩所生成的烃类只有部分被排出，仍有大量烃类滞留于烃源岩中。 北美地区目前发现的页岩气藏存在3种气源，即生物成因、热成因以及两者的混合成因。其中以热成因为主，生物成因及混合成因仅存在于美国东部的个别盆地中，如Michigan盆地Antrim生物成因页岩气藏及Illinois盆地New Albany混合成因页岩气藏[21]。 1.1.2 成藏特点 页岩气藏中气体的赋存形式多种多样，其中绝大部分是以吸附气的形式赋存于页岩内有机质和黏土颗粒的表面，这与煤层气相似。游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝中，这与常规气藏中的天然气相似。因此，页岩气的形成机理兼具煤层吸附气和常规天然气两者特征，为不间断充注、连续聚集成藏（图1-1）。
对储层地质学的认识
对储层地质学的认识 随着石油工业及石油地质学的发展, 越来越感到对油气层的认识及研究对油气田的勘探与开发有着密切的关系在国外, 近年已提出发展油气储层地质学这一边球学科,它同地震地层学、油藏工程学等新学科一样, 受到从事石油勘探与开发的科学技术人员的普遍重视。随着油气勘探开发实践的不断深入, 储层地质学研究受到人们的普遍重视, 从而得到迅速发展。其研究领域越来越广泛, 除传统的碎屑岩储层和碳酸盐岩储层外, 火山岩储层、基岩储层、致密储层和深部储层等非常规储层的发现和研究, 都极大地扩充了储层地质学的研究范畴, 丰富了储层地质学研究的内容。储层地质学研究既包括各种盆地类型、油气藏类型, 也涵盖不同沉积体系、沉积层序类型和各种储集层类型。而沉积学、层序地层学、地震地层学、地球化学、地球物理学等相关学科与储层地质学的相互交叉融合, 产生了成岩层序地层学、地震储层学、储层地球化学等一系列地学边缘、交叉学科。储层地质学研究取得了一系列新进展, 同时也面临着巨大的挑战。 随着油气勘探开发事业的发展, 在20 世纪90年代末期出现了一门边缘学科---火山岩储层地质学。火山岩储层作为一种特殊的油气储层类型引起油气地质工作者的广泛关注。其研究手段和方法不仅包括野外和岩心观察、微观测试分析, 还包括测井和地震等地球物理资料的应用。含火山岩盆地的环境分析是火山岩相带分布预测及火山岩储层预测的基础, 而火山岩储层表征是火山岩储集性评价和火山岩油藏评价的前提。火山岩储层地质学的任务是深入研究火山岩油气储层的宏观展布、内部结构、储层参数分布、孔隙结构等特征,以及在火山岩油气田开发过程中储层参数的动态变化特征, 为油气田勘探和开发服务。火山岩储层地质学的研究内容包括储层地质特征、储层物理性质及储层非均质性、储层孔隙类型与孔隙结构、孔隙演化模式及其控制因素、储层地质模型、储层敏感性、储层预测与储层综合评价等7 个方面。 近年来, 碎屑岩储层的研究热点集中表现在对次生孔隙成因和储层非均质性的研究。原生孔隙在成岩演化过程中的大量减少甚至丧失殆尽, 使得次生孔隙在油气勘探开发中的作用显得尤其重要。次生孔隙形成的作用机理主要有: 有机酸和无机酸的作用使含氧盐( 长石、粘土矿物等) 溶解、碱液作用下石英溶解、表生作用下渗滤作用、循环对流作用及深部热液作用等。储层非均质性包括层间非均质性和层内非均质性, 前者主要受沉积层序和沉积相的控制; 后者则是在前者基础上, 受成岩作用控制。由于储层非均质性的存在, 因此, 储层渗流单元
一页岩气成藏机理及控制因素
第一章页岩气成藏机理及控制因素 页岩气（Shale gas），是一种重要的非常规天然气类型，与常规天然气相比，其生成、运移、赋存、聚集、保存等过程及成藏机理既有许多相似之处，又有一些不同点。页岩气成藏的生烃条件及过程与常规天然气藏相同，泥页岩的有机质丰度、有机质类型和热演化特征决定了其生烃能力和时间；在烃类气体的运移方面，页岩气成藏体现出无运移或短距离运移的特征，泥页岩中的裂缝和微孔隙成了主要的运移通道，而常规天然气成藏除了烃类气体在泥页岩中的初次运移以外，还需在储集层中通过断裂、孔隙等输导系统进行二次运移；在赋存方式上，二者差别较大，首先，储集层和储集空间不同（常规天然气储集于碎屑岩或碳酸盐岩的孔隙、裂缝、溶孔、溶洞中，页岩气储集于泥页岩粘土矿物和有机质表面、微孔隙中。），其次，常规天然气以游离赋存为主，页岩气以吸附和游离赋存方式为主；在盖层条件方面，鉴于页岩气的赋存方式，其对上覆盖层条件的要求比常规天然气要低，地层压力的降低可以造成页岩气解吸和散失。页岩气的成藏过程和成藏机理与煤层气极其相似，吸附气成藏机理、活塞式气水排驱成藏机理和置换式运聚成藏机理在页岩气的成藏过程中均有体现，进行页岩气的勘探开发研究，可以在基础地质条件研究的基础上，借助煤层气的研究手段，解释页岩气成藏的特点及规律。 第一节页岩气及其特征 页岩（Shale），主要由固结的粘土级颗粒组成，是地球上最普遍的沉积岩石。页岩看起来像是黑板一样的板岩，具有超低的渗透率。在许多含油气盆地中，页岩作为烃源岩生成油气，或是作为地质盖层使油气保存在生产储层中，防止烃类有机质逸出到地表。然而在一些盆地中，具有几十－几百米厚、分布几千－几万平方公里的富含有机质页岩层可以同时作为天然气的源岩和储层，形成并储集大量的天然气（页岩气）。页岩既是源岩又是储集层，因此页岩气是典型的“自生自储”成藏模式。这种气藏是在天然气生成之后在源岩内部或附近就近聚集的结果，也由于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态存在。这些天然气可以在页岩的天然裂缝和孔隙中以游离方式存在、在干酪根和粘土颗粒表面以吸附状态存在，甚至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。我们把这些储存在页岩层中的天然气称为页岩气（Shale gas）。页岩气是指赋存于暗色泥页岩、高碳泥页岩及其夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩中以自生自储成藏的天然气聚集。
海底天然气水合物藏形成机理
海底天然气水合物藏形成机理 [摘要] 天然气水合物是近年来在海洋和冻土带发现的新型洁净优质能源，分布广，资源量大，目前已经受到世界各国的关注，总结了海底水合物合成的条件和过程。 [关键字] 天然气水合物宏观模型成矿机理 0引言 随着油气资源的日益紧张，寻找并开发各种新型可接替能源的任务已迫在眉睫。天然气水合物是近年来在海洋和冻土带发现的新型洁净优质能源，据估算全球天然气水合物中碳的含量等于石油、煤等化石能源中碳含量的两倍，因而成为21世纪人类最重要的能源。 地球上天然气水合物含量丰富，27%陆地和90%海域中都存在，陆地上水合物主要存在冻土中200-2000米深度处，而海洋中主要存在于海底以下500-800米深度处。2007年，国土资源部地质调查局在中国南海北部神狐海域成功钻获天然气水合物实物样品。使我国成为距美国、日本、印度之后第四个钻探到水合物的国家，且初步预测，中国南海北部陆坡天然气远景资源量可达上百亿吨油当量。因此对天然气水合物的研究已经成为各国的热点，天然气水合物作为重要的替代能源，具有广阔的前景和发展空间。而对天然气水合物成藏的研究是对水合物进行勘探开发的基础，所以本文从各个方面对天然气水合物的成藏进行总结分析。 1 水合物合成机理 1.1 宏观模型 迄今为止，天然气水合物的合成过程在微观层面仍然不是很清晰，但在宏观层面上可以用一些热力学的模型进行解释。在Sloan提出的簇团理论体系中，气体分子首先溶解在水中，然后合成不稳定的簇，之后在水的表面聚集起来。当簇团达到一定尺寸后就合成了宏观的核。另外一种理论是Rodger提出的表面驱动层理论，他认为气体分子首先在水的表面吸附，之后被束缚在局部的晶体的空穴中，Kvamme运用动力学模型扩展了这个理论，预测了在水和二氧化碳表面首先成核，由于水表面的波动，水和气体分子才可以混合，从而形成水合物。簇团理论和表面驱动层理论都认为在水的表面首先出现水合物初级结构，所以这两个理论是类似的。另外一种模型是水和液态二氧化碳界面的分子动力学模型，叫作局部结构假说，认为水和气体分子可以随机移动并合成一个水合物相，这些随机合成的网状物达到一定尺寸后开始变的稳定，逐渐形成水合物晶体，局部结构假说认为水合物时没有任何中间体的自发形成。局部结构假说和簇团理论的流程图，可以看出簇团理论（a-b-c-e）和局部结构假说（a-d-e）之间的对比。（a）没有溶解气体分子的水（原始条件）。（b）气体分子溶解在水中后立刻形成的簇团。（c）
碎屑岩天然气储集层次生孔隙的三种成因机理
碎屑岩天然气储集层次生孔隙的 三种成因机理 陈丽华(1) 赵澄林(2) 纪友亮(2) 王雪松(1) (1)中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院 (2)石油大学 前 言 我国碎屑岩天然气储集层分布广泛,涉及的地层有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。碎屑岩储气层以上古生界和中、新生界为主,仅少数为第四系生物气储集层。碎屑岩天然气储集层有如下特点:①砂体类型多样,有三角洲、扇三角洲、浅水滩坝、湖底扇等;②较低的成分及结构成熟度,岩石类型以岩屑及长石砂岩为主;③填隙物对储集性能有影响,主要胶结物为CaC O3、SiO2、粘土、沸石;④成气与成岩作用有良好匹配关系,储气层成岩阶段多属晚成岩A2、B、C期,少量为早成岩A期;⑤孔隙类型以次生孔隙为主,少数为原生孔隙;⑥储集性能多数属低孔低渗、特低孔特低渗,孔隙度为10%～20%,渗透率小于10×10-3μm2。 次生孔隙形成机理 我国碎屑岩天然气储集层次生孔隙大致有3种形成机理。 1 煤系天然气储集层———有机酸及二氧化碳酸性水的溶解 以煤系地层为气源岩的天然气储集层,主要分布于鄂尔多斯盆地中部气田、文留气田、苏桥气田(以C—P煤系为气源岩)、吐哈盆地(以侏罗系煤系为气源岩)、崖1321气田(以第三系煤系为气源岩)。其基本特点为:①低孔低渗(少数中孔中渗),孔大喉细,压实作用强,碳酸盐胶结物少,岩屑砂岩物性差。由于这类储气层中存在有机酸及二氧化碳酸性水的溶解作用,加之产轻质油及气,所以仍有较高产能。②有较好产能的煤系优质储集层必须具有有利的沉积相类型、粒度粗、抗压实强。③处于晚成岩A2、B、C期成岩阶段。 ④在酸性水介质条件下,自生矿物组合是石英次生加大以及高岭石发育。⑤处于晚成岩A期的煤系地层有机酸浓度高,1g煤中的有机酸可达11～95mg/g(酸性水致使有机酸浓度高),长石硅酸盐不稳定矿物溶解是产生次生孔隙的原因。 如鄂尔多斯盆地上古生界石炭2二叠系天然气储集层的气源岩为中石炭统、上石炭统及下二叠统山西组的煤系地层,主要产气层段为山西组山1、山2段,下石盒子组盒7、盒8段。主要产气层有以下特点:①属湖泊三角洲中的三角洲平原及三角洲前缘沉积;②以岩屑砂岩为主,还有少量石英砂岩,岩石成分成熟度低,岩屑以中酸性火山岩岩屑为主;③高岭石富集,还有伊利石、绿泥石、伊/蒙混层粘土,具有煤系地层粘土矿物组合特征,石英次生加大发育;④孔隙类型以次生溶孔及微缝为主,孔隙度多小于10%,以4%～8%为主,渗透率多小于1×10-3μm2,孔喉半径小,平均为4.94μm,属典型的致密储集层;⑤处于晚成岩A2、B、C期成岩阶段,有机质进入成熟、高成熟阶段,以产气为主。此成岩阶段的煤系烃源岩正值排气时期,由于酸性水溶解产生的次生溶孔及微缝的存在改善了碎屑岩储气层的储、渗性能,有利于天然气的聚集,上覆地层上石盒子组及石千峰组泥岩发育,成为很好的盖层。 2 东部深层天然气储集层———热循环对流 东部深层油气藏位于3500m或4000m以下,是我国油气勘探的新领域。如渤海湾地区孔店组、沙四段、东濮凹陷沙三段盐岩盖层之下的油气藏;其岩石类型包括砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩、火山碎屑岩(济阳坳陷、辽河坳陷)、粉—细砂岩(东营凹陷),成分和结构成熟度均较低;其沉积相有湖泊相、三角洲相、浊积相(东濮凹陷深层)、扇三角洲相(辽河坳陷深层)、冲积平原分流河道相(松辽盆地深层)。研究发现,东部深层碎屑岩中热循环对流是产生次生孔隙的主要原因。 (1)流体的流动方式及次生孔隙的分布 成岩流体的流动方式与次生孔隙的分布有关,常见的流动方式有下降流、上升流和热循环对流。下降流主要指大气降水通过渗透性单元向下流动,特别在 77 石 油 勘 探 与 开 发 1999年10月 PETRO LE UM EXP LORATI ON AND DE VE LOP ME NT V ol.26 N o.5
凝析气藏采气工程特点及技术
凝析气藏开发的特点及技术 摘要：反常凝析现象决定了凝析气藏的开发方式和开发技术不同于一般气藏，除了要保证天然气的采收率外，还需要考虑提高凝析油采收率的问题。基于凝析气藏的基本特征，综述了衰竭式开发和保持压力开发的特点，介绍了常用的保持压力开发方式，并总结了我国凝析气藏开发的成熟技术及今后的主要研究方向。 关键词：凝析气藏；采气工程；开发方式；开发技术 凝析气田在世界气田开发中占有特殊重要的地位，据不完全统计，地质储量超过1012m3的巨型气田中凝析气田占68%，储量超过1000×108m3的大型气田则占56%。世界上富含凝析气田的地区有俄罗斯、美国和加拿大，在我国凝析气田也分布很广。根据第二次全国油气资源评价结果，我国气层气主要分布在陆上中西部地区及近海海域的南海和东海，资源总量为38×1012m3，探明储量为 2.06×1012m3，可采储量为 1.3×1012m3，其中凝析油地质储量为11226.3×104t，采收率若按照36%计算，则凝析油可采储量为4082×104t。 1凝析气藏的基本特征 根据我国石油天然气行业气藏分类标准(SY/T6168-2009)，产出气相中凝析油的含量大于50g/m3的气藏为凝析气藏。按照凝析油含量可进一步划分为特高、高、中、低含凝析油凝析气藏，如下表1所示。 1.1 反常凝析现象 凝析气藏是介于油藏和气藏之间的一种特殊烃类矿藏，具有反凝析的显著特点。凝析气藏中流体在原始地层状态下（绝大部分）呈单一气相存在，当地层压力降至上露点压力（又称第二露点压力）以下时，开始有凝析油析出，且凝析油的析出量随着压力的继续下降而先增加至最大值，然后又减小，直至压力降至下露点压力（又称第一露点压力）时，凝析油被全部蒸发，此即为反常凝析现象。特别是对凝析油含量高的凝析气藏采用衰竭式开采，反常凝析现象比较严重。 1.2 埋藏深、温度高、压力高 我国凝析气藏埋深一般在2000~5000m，凝析气藏的原始地层压力高于临界压力，原始地层温度介于临界温度和临界凝析温度之间，储层的温度和压力较高。凝析气藏的地层压力一般为25~56MPa，压力系数一般为1.0~1.2左右。塔里木盆地的凝析气藏埋深在4000~5000m 以上，埋藏最深的塔西南深层凝析气藏达6500m。新疆柯克亚深层凝析气藏压力高达123MPa，在世界上也是屈指可数的超高压气藏。气藏温度一般在70~100℃之间，少数凝析气藏温度高达100~145℃。因此，埋藏深、高温、高压是凝析气藏又一重要特点。 1.3 产出“四低一高”的凝析油 凝析气藏产出的凝析油具有低密度、低粘度、低初馏点、低含蜡量和高馏分的特点。
高含硫天然气成藏机理及分布规律
高含硫天然气成藏机理及分布规律 （09.5.19中国石化报油气周刊7版头条） 日前，川东北高含硫天然气成藏机理及分布规律研究项目通过中国石化鉴定，该项目是由石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所承担完成的。鉴定意见认为，该项目运用硫化氢气体硫同位素分析技术和模拟实验方法,对硫化氢气体气藏的形成预测有重要指导意义，研究资料齐全，方法技术先进，理论和技术研究成果达到国际先进水平。 在天然气藏中，硫化氢含量超过5％时称为高含硫天然气。高含硫天然气藏资源量大，目前全球已发现300多个具有工业价值的高含硫气田。硫化氢是一种重要的工业原料，具有较高的经济价值,但天然气中硫化氢的存在对天然气的勘探开发和利用有不利影响。硫化氢对钻井设备具有强烈的腐蚀作用，缩短油气井和其他设备寿命，增加了气田勘探开发成本和技术难度。硫化氢也是一种剧毒气体，硫化氢的泄漏易造成人身伤亡和环境污染。因此，开展高含硫气藏研究，对于降低行业成本、保证安全生产、促进天然气工业的发展具有重要意义。 （1）探索硫化氢形成、富集和分布规律,为安全勘探开发提供依据 硫化氢具有强烈的腐蚀性和毒性，极易溶于水，是一种很强的还原剂。这使其分析测试水平明显较低，尚未建立较为成熟的地球化学测试分析方法体系，研究者对不同成因硫化氢天然气的组成及稳定同位素特征仍不清楚，因此,无法从天然气的地球化学特征上对高含硫天然气的形成条件和形成环境进行追索，也难以确定烃类气体与硫化氢气体的亲缘关系。 在含硫化氢天然气地球化学研究方面，我国对硫化氢组分及其同位素测试分析很不规范且研究薄弱。许多分析测试单位在分析天然气组分时都不分析硫化氢项目。尽管硫化氢含量和硫同位素是气源对比和成因研究的主要指标，但由于尚未建立统一的硫同位素标准，致使硫同位素研究成果极少且缺乏系统性，难以将其作为气源对比和成因鉴定的有效指标。 我国含硫化氢天然气主要分布在震旦系、奥陶系、石炭系、三叠系和下第三系等五大层系。世界上已发现的400多个含硫化氢气田中，90％以上都分布在碳酸盐—蒸发岩地层中，而在陆源储层中发现的绝大多数含硫化氢气田，也都与区域上碳酸盐—蒸发岩地层有着明显的联系。 因此，一般认为硫酸盐(或石膏)是含硫化氢地层中硫化氢的最主要硫源。我国石膏绝大多数为沉积成因，有利于硫化氢的形成。加强南方海相碳酸盐岩的油气勘探是中国石化油气发展战略的重要组成部分，而川东北地区在南方海相油气勘探中具有举足轻重的地位。 川东北地区海相碳酸盐岩层系中已陆续发现普光、罗家寨等大中型天然气田,特别是普光气田是川气东送工程的主要资源基地。这些气田普遍高含硫化氢，如何准确认识该地区硫化氢形成、富集和分布规律，有效指导勘探开发和安全生产，成为油气勘探开发领域中亟待解决的重大科研问题和国内外学术界的研究热点。 （2）开展硫酸盐热化学还原作用模拟试验,获得重要试验数据和新认识
页岩气形成及富集机理
目前,世界上对页岩气的研究并不普遍,只有美国和加拿大对此做过大量工作,特别是美国,页岩气是美国勘探开发最早和最成功的天然气类型之一，对国内的5大页岩气盆地进行了十分系统的研究工作,在页岩气勘探开采方面取得了很大的突破,积累了丰富的经验。目前已成为美国成功勘探开发的3大类非常规天然气之一,目前已发现5个商业化生产的页岩气盆地,可采储量大约为(8778～21521)×108m3。2006年,美国大约有39500口页岩气生产井,产量占全美天然气产量的8%[1]。我国对页岩气的研究与勘探开发还处于探索阶段。20世纪60—90年代,在页岩油藏有所发现的基础上,部分学者对页岩气藏做过一定的探讨。近2年,国内学者相继发表了一些关于页岩气方面的著作,将为我国的油气勘探打开新的局面。 页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气,在页岩气藏中,天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中,为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果, 表现为典型的“原地”成藏模式。。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果,由于储集条件特殊,天然气在其中以多种相态存在。页岩气是目前经济技术条件下,天然气工业化勘探的重要领域和目标[5]。页岩气存在形式主要以吸附气与游离气为主,形成机制可划分为生物成因、热成因及二者混合成因。页岩气的地质储量丰富,影响其成藏的因素主要有总有机碳、有机质类型和成熟度、孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等,同时还要兼顾各参数之间的联系。
一、页岩气形成机理 页岩气与深盆气、煤层气一样都属于“持续式”聚集的非常规天然气。所谓页岩气( Shale Gas) 系指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙,使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因和/ 或热解成因天然气。页岩气系统具有典型的自生自储特性。 1.1页岩气的形成过程 在泥页岩中页岩气的形成过程主要分为三个阶段（如图一）：第一阶段为天然气生成与吸附阶段, 该阶段形成的页岩气藏具有与煤层气相似的成藏机理，页岩气吸附在有机质和粘土颗粒表面; 第二阶段为吸附气量(包括部分溶解气量)达到饱和时,富余气体解吸或直接充注到页岩基质孔隙中(也不排除少量直接进入了微裂缝中),其富集机理类似于孔隙型储层中天然气的聚集;第三阶段是随着大量气体的生成,页岩基质孔隙内温度、压力升高,出现岩石造缝以及天然气以游离状态进入页岩裂缝中成藏;经过前述三个过程后,天然气最终以吸附气和游离气的形式富集形成页岩气藏,即页岩气藏形成阶段[ 9 ]。 图一页岩气赋存方式与成藏过程示意图 1.2页岩气成因类型 1.2.1生物成因气 生物成因气（如图二），一般指页岩在成岩的生物化学阶段直接由细菌降解而成的气体,也有气藏经后期改造而成的生物气。如美国密歇根盆地的Antrim 页岩气是干酪根成熟过程中所产生的热降解气和产甲烷菌新陈代谢活动中所产生的生物成因气,以后者为主。其原因可能是发育良好的裂缝系统不仅使天然气和携带大量细菌的原始地层水进入Antrim 页岩内,而且来自上覆更新统冰川漂移物中含水层的大气降水也同时侵入,有利于细菌甲烷的形成[11]。 图二生物成因气形成过程示意图 1.2.2热裂解成因气 页岩中热成因气的形成有3个途径(图3):①干酪根分解成气体和沥青; ②沥青