天然气藏形成机理
论天然气富集成藏的地质因素
论天然气富集成藏的主要地质因素论文提要天然气（Natural Gas）是埋藏在地下的古生物经过亿万年的高温和高压等作用而形成的可燃气，是一种无色无味无毒、热值高、燃烧稳定、洁净环保的优质能源。
其利用领域非常广泛，除了能用于炊事外，还可广泛作为发电、石油化工、机械制造、玻璃陶瓷、汽车、集中空调的燃料或原料。
因而初步总结出我国气藏形成和富集的主要地质因素，对今后天然气勘探及开发工作有重要意义。
本文就是从以下七个主要地质因素来展开论述的。
其间，天然气藏形成与富集的基本条件包括：一定规模的气源岩、一定厚度的储层、区域盖层、古隆起和早期圈闭的作用；充分条件包括：断层与不整合面的改善作用、二次生气、脱溶（脱附）作用。
正文一、一定规模的气源岩气源岩的规模和生产潜力无疑是天然气藏形成和富集的基本地质条件，气藏的富集程度除与气源岩规模和生产潜力密切相关外，还与气源岩和储层相互接触关系有关。
（一）气源岩的规模和生产潜力最关键的是，气源层系要有一定的厚度和相当高的生气潜力。
一定的生气强度是较大气田形成的先决条件，因为只有当生气量大于水溶气量（当与油伴生时，还要考虑油的溶解气量）、岩石吸附气量和散失气三者之和时，才有可能形成天然气的聚集。
国内外的勘探实践表明，大气田总是分布在生气强度相当大的范围内。
如前苏联西西伯利亚盆地，大气田分布于生气强度大于30ⅹ108m3/km2范围内，而特大气田绝大部分集中在生气强度大于40ⅹ108m3/km2区域。
再如，我国渤海湾盆地的东濮凹陷，储量较大的文留气藏和白庙气田都分布在生气强度大于60ⅹ108m3/km2范围内①（图1，见下页）。
（二）气源岩与储层的接触关系气源岩与储层的接触关系直接涉及到气源岩生成的天然气能否有效地运移到储层的问题，一般气源岩与储层直接接触比不相接触的富气作用大。
从我国已发现的油气田中可划分出内接式、紧接式和跨越式三种类型。
1.内接式储层呈“透镜体”被包在气源岩中，源岩生成的天然气能充分向储气层运聚。
第六章 地温场、地压场、地应力场与油气藏形成的关系 演示文稿
在自由状态下边界值为： 淡水：压力梯度9.79Kpa/m； 饱和盐水压力梯度11.9Kpa/m。 大于该边界值为超压；小于该边界值为欠压。
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3、异常地层压力的成因
〔1〕流体热增压作用 〔2〕剥蚀作用 〔3〕断裂与岩性封闭作用 〔4〕刺穿作用 〔5〕浮力作用 〔6〕粘土矿物成岩演变
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1．流体热增压 随着地层埋深加大，经受地温升高，导致有机质成熟生 成大量石油和天然气，地层水会出现水热增压现象，在 烃源层及褚集层中都会造成异常高地层压力。
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第一节 地温场与古地温研究
地温场是地球内部热能通过导热率不同的岩石 在地壳上的表现。
随着深度的加大温度会不断增加。而温度的 变化又会对油气的形成产生一定的影响。
5
1、地温梯度〔GT ；地热 增温率〕
——地球内热层中，深度每增加100米地温所 增加的度数。OC/100米
• 沿着大断裂带常出现高GT • 大陆边缘三角洲沉积发育地区，常出现GT
6
TH 0 ×100
H
式中: —地温梯度,℃/100m;
TH—在井深H处的地层温度,℃; 0 —年平均地表温度,℃。
7
n 地温梯度的三个控制因素： 地层流体
热流值、热导率、
n 热流值 ( Q)： 一定时间内流经单位面积的热量，
n 导热率 ( K) ： 温差为 1度时，每 1s 内能通过厚 1cm、 面积为 1cm2体积的热力。
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3、地温场与油气成藏关系
（1）地温对有机质向油气转化有决定性作用 • GT高：利于有机质向油气转化； • GT低或多次上升剥蚀：可延缓烃源岩热成熟
（2）地温增大，利于油气的运移 • T↑，有助于形成异常高压，促使排烃。 • T↑，流体粘度↓，利于二次运移。 • 温差：可导致热对流运移。
石油地质—为什么天然气比石油分布更广泛
《石油地质》课程自主学习汇报——为什么天然气比石油分布广泛一、命题分析导向众所周知，石油与天然气在诸多方面都表现迥异。
面对“为什么天然气比石油分布广泛”应该从石油与天然气各个方面的不同点着手考虑，具体讲应该从各自物理化学性质、成因、储集成藏情况等方面分析。
天然气分布更加广泛即为生成来源广（气源）、空间分布广。
二、石油、天然气概述1、石油：石油是以液态形式存在于地下岩石孔隙中，由各种碳氢化合物和少量杂质组成的可燃有机矿产。
主要有烷烃、环烷烃、及其芳香烃3种烃类物质组成，另外H/C较天然气低，分子量较大。
2、天然气：天然气为可燃有机矿产，气态。
其主要成分是烃类，多以甲烷为主、重烃次之。
天然气粘度随温度、压力增高而增大；天然气还具有扩散性，与石油相比，天然气的分子体积很小，在地下具有很强的扩散性。
三、石油、天然气的生成特点具有差异演化阶段：根据有机质演化过程中油气生产机理和产物类型的变化，可将有机质的演化过程划分为生物化学生气阶段、热降解生油气阶段、热裂解生凝析气阶段和深部高温生气阶段。
有机质演化阶段和特征由上述的各有机成因演化阶段可知，液态石油形成的最佳时期为成熟阶段，该阶段随温度的增加和时间的增长，使得干酪根的化学键断裂，受粘土矿物的催化作用可使长链烃断裂成小分子烃逐渐形成多种烃类物质组成的石油，气态烃类生产少。
气态烃类物质可在未成熟、高成熟、过成熟三个阶段形成，因此天然气从形成阶段来讲其形成的时间要比石油充裕很多，而石油的形成则显得十分苛刻。
天然气成因特点：与石油相比，天然气的生产具有成气母质类型多、成气机理多、成气环境广泛的特点。
1、生气母质具有多元性（1）无机物石油是有机成因的，天然气除有机成因外还可以通过无机成因生成，比如：CO2与H2在细菌作用下还原生成甲烷。
（2）原始沉积有机质在早期的生物化学生气阶段，在没有生成干酪根前就可通过细菌分解作用生产天然气。
（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根石油仅仅局限于Ⅰ、Ⅱ型干酪根而天然气可由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根生产。
异常压力与气藏的形成
克拉2气田圈闭类型
克拉2气田温压特征
地层温、压系统
94 3400 3500 3600
D/m
96
98
100
102
104
106
72 -1900 -2000 -2100
73
74
75
76
77
t = 0.02188H+17.7755 R = 0.9689
H/m
P =-0.0036H+65.959 R = 0.9521
计算单元 E1-2km3 E1-2km5～K1bs1 K1bs2 K1bs3～K1b 合 计
A 2 (km )
H (m)
φ (%) 12.3 12.3 13.6 9.7
Sgi (%) 89 68 73 65
T (K)
Pi (MPa)
Zi
G 8 3 (×10 m ) 116.57 1337.63 1219.89 166.77 2840.86
流体封存箱 的周期破裂
与封存箱有关的成藏模式
琼东南盆地高压气藏形成模式
The overpressure compartment is a dynamics system, leakage by intermittent fracturing of the top seal may cyclically occur. There is a tendency for gas to preferentially leak from the top of structures, the top seal acts like a safety valve on a pressure cooker and the gas preferentially escapes through the top seal. A gas cloud (gas chimney) overlays the prospect.
天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率机理
天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率机理一、本文概述随着全球气候变化问题的日益严重，减少温室气体排放、实现低碳发展已成为全球共识。
作为一种重要的温室气体，二氧化碳（CO2）的减排和埋存技术受到广泛关注。
超临界CO2埋存技术作为一种新兴的碳减排策略，在地质碳储存和提高油气采收率方面显示出巨大的应用潜力。
本文旨在探讨天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率的机理，分析该技术在地质碳储存和提高油气采收率方面的应用前景，以期为我国的碳减排和油气资源开发提供理论支持和技术指导。
具体而言，本文首先介绍了超临界CO2的基本性质和特点，阐述了超临界CO2在天然气藏中的埋存过程及其影响因素。
在此基础上，分析了超临界CO2埋存对天然气藏物性的影响，包括天然气储层的渗透率、孔隙度和饱和度等。
进一步地，本文探讨了超临界CO2埋存提高天然气采收率的机理，包括超临界CO2的溶解作用、扩散作用以及其与天然气的置换作用等。
本文总结了超临界CO2埋存及提高天然气采收率技术的优势与挑战，并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。
通过本文的研究，可以为超临界CO2埋存技术在地质碳储存和提高油气采收率方面的应用提供理论依据和技术指导，有助于推动我国碳减排和油气资源开发事业的可持续发展。
二、天然气藏超临界2埋存机理超临界CO2（ScCO2）埋存是一种新兴的碳捕获和储存（CCS）技术，该技术利用CO2在超临界状态下的特殊物理和化学性质，将其注入到地下天然气藏中，从而实现CO2的长期安全埋存和同时提高天然气的采收率。
超临界CO2埋存技术结合了环境效益和经济效益，对于减缓全球气候变化和提高能源利用效率具有重要意义。
溶解与扩散：超临界CO2在注入到天然气藏后，会与天然气藏中的烃类物质发生溶解和扩散作用。
由于超临界CO2的高密度和低粘度特性，它可以在天然气藏中迅速扩散，并与天然气中的烃类物质发生相互作用，从而实现CO2的埋存。
置换作用：超临界CO2在扩散过程中，可以通过置换作用将天然气藏中的烃类物质推出，从而提高天然气的采收率。
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。
英吉苏凹陷天然气藏成岩演化模式及成藏机理
以后 ， 皆有出露地表的标志 ， 在地震剖面上可观察到 明显削截 现象 ， 交替 现象在该 地 区十分活跃 ， 水 并演 变为淋滤水压系统（ ２ ． 图 ）据薄片观察， 这些储层 的 成岩矿物 以高岭石含量高为特点 ， 电镜下可见大量 自生高岭石充填粒 间孔 隙， 这也是酸性大气潜水淋
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２０ ０８年 ５月 第２ ３卷第 ３期
西安石油大学 学报 （ 自然科学版）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｎＳ ｉｏ ｉｅ ｉ （ ａｕａＳ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｏｒａ ｏ ｈｙｕＵｎｖｒ ｔ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅ ｉｏ ） Ｘａ ｓｙ ｅ Ｅ ｉ
侏 罗系 、 自垩 系、 生界 较 全 ． 吉 苏 凹 陷钻 井 揭 露 新 英 的地层 自上而 下依 次 为新 生界 第 四系 、 上第 三 系 和
部 地 区广 阔 的油气 勘 探前 景 ， 而 使英 吉 苏 凹 陷 中 从 生 界 的油气 勘 探进 入 一个 新 阶段 ． 同 时也 面 临着 但 众 多需要解 决 的问题 ， 如油气 储层 的形 成 、 成岩 演化 和 油气成 藏 条 件 等 尚处 于 探 索 阶段 ［３． 些 问 题 １］这 －
１ 地 质 背 景
英吉苏凹陷位于塔里木盆地东北部 ， 南北夹持
于塔 东低 凸起 和库 鲁 吉塔 克 断 隆 之 间 ， 部 与满 加 西 尔 凹陷相接 ， 北方 向为孔雀 河斜 坡 ， 西 向东北方 向过
渡至罗布泊 凹陷， 东西长约 ２ ０ｋ 南北宽 １０ ５ ｍ， ２～
图 １ 英 吉 苏 凹 陷位 置 图
２ １１ 大气水 （ 藏 ） ．． 埋 成岩 作 用 与 大气水 下 渗淋
滤有关的次生孔隙形成机制可以解释侏罗系阿合组 和 阳霞组砂 岩储层 次生孔 隙 的发育特征 ． 从英吉苏凹陷的构造背景来看 ， 南部和北部均 为斜坡 地带 ， 部与广 阔 的库 鲁克塔 格隆起 相连 ． 北 在
鄂尔多斯盆地油_气_煤成藏机理及分布规律
第10卷 第29期 2010年10月1671 1815(2010)29 7123 06科 学 技 术 与 工 程Sc i ence T echnology and Eng i neer i ngV o l10 N o 29 O ct 2010 2010 Sci T ech Engng地球科学鄂尔多斯盆地油、气、煤成藏机理及分布规律丛 琳 李文龙(东北石油大学地球科学学院,大庆163318)摘 要 鄂尔多斯盆地蕴藏着丰富的石油、天然气和煤炭资源,是我国重要的能源基地。
石油分布在侏罗系和三叠系地层中,侏罗系油藏受侵蚀河谷控制,三叠系的油藏受三角洲沉积体系控制;天然气分布在上、下古生界,河流 三角洲沉积体系控制上古生界天然气分布,古风化壳岩溶潜台控制了下古生界天然气的分布;煤分布在石炭 二叠系、三叠系和侏罗系,构造转折期和古气候控制了聚煤期。
石油、天然气和煤在盆地中呈现规律性叠置,不同构造单元叠置的样式具有较大的差异性,为降低勘探成本,应进行石油、天然气和煤综合勘探思路。
关键词 石油 天然气 煤 鄂尔多斯盆地 成藏机理 分布规律中图法分类号 P618.13; 文献标志码A2010年6月21日收到,8月5日修改国家油气重大专项课题(2008ZX05007 03)资助第一作者简介:丛 琳(1983 ),女,黑龙江大庆人,博士研究生。
研究方向:沉积学与石油地质学。
E m ai:l congli ndq @163.co m 。
鄂尔多斯盆地为一大型多旋回克拉通沉积盆地,该盆地构造格局划分为伊盟隆起、陕北斜坡、渭北隆起、晋西褶曲带、天环坳陷和西缘逆冲带六个构造单元[1]。
盆地内蕴藏有丰富的石油、天然气和煤炭资源[2 5],是我国为数不多的油、气、煤矿产资源共存的盆地之一,同时也是我国重要的能源基地。
地质学者对该盆地石油、天然气和煤炭等矿种资源的成藏理论和勘探方法作了大量研究[6 14],但尚未将油、气、煤纳入一个系统中进行综合研究,本文通过鄂尔多斯盆地石油、天然气和煤成藏因素分析,讨论油、气、煤的分布规律性,为进一步综合勘探提供思路。
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3、凝析气藏的形成条件与分布
（1）形成条件 1） 在烃类物系中，气体的数量必须胜过
液体的数量，才能为液相反溶提供条件。 2）油气藏埋藏深，地层温度介于烃类物
系的临界温度和临界凝结温度之间，当地层 压力超过该温度的露点压力。 （2）分布
第四节 天然气藏形成机理
一、天然气藏形成机理
• 天然气成藏过程的特殊性 • 凝析气藏的形成与分布 • 深盆气藏形成机理 • 天然气水合物 • 煤层气
一、天然气成藏过程的特殊性
1、天然气在地层水中的溶解及水溶气析出成藏 水溶气析出的地质条件
（1）地层抬升 （2）含气地层水上升 （3）地层水矿化度增高
开产方式：水平井+压裂
一、天然气成藏过程的特殊性
2、天然气通过盖层扩散 扩散系数
3、天然气藏形成与保存的动态过程 较大规模的油气藏形成需要4个条件：
（1）充沛的气源 （2）生气高峰出现的地质年代新 （3）良好的盖层条件 （4）生气高峰期比较稳定的大地构造环境
二、凝析气藏的形成与分布
1、凝析气藏的概念 液态的油在地下高温高压条件下反而蒸发 为气体，而当压力降低以后又凝结为液态 石油。气藏的形成与原油中气油比高，富 含轻烃组分
2、凝析气藏的相态特征
（1）临界温度与临界压力
烃类纯物质的相态：温度一 定，随压力增加，体积缩小， 达露点A后，压力不变而体积继 续缩小，直到泡点B后，压力增 大体积变化甚微，露点A为开始 液化的点，泡点B为完全液化的 点，A-B为气液两相共存区段， 其对应的压力为饱和蒸汽压， 大小取决与温度，温度升高， A-B线段逐渐缩小，T P C
天然气持续充注 天然气不断散失 饱气带
饱水带
2、深盆气藏形成机理
1）毛细管力封闭与力平衡原理是深盆地气成藏的主要机理
2）天然气运聚平衡过程的物质平衡作用制约深盆气的分布 范围
深盆气运移与聚集模式
砂岩物 性界面
高渗
低渗 水 常压
a 、水充满潜在储层
高渗
低渗
水
气
气源
高压
b 、天然气从下部逐渐聚集
临界点K所对应的温度和压力 称为临界温度和临界压力。对于纯 物质，临界温度：高于该温度时， 无论压力多大，气体仍不可液化。 临界压力：高于此压力时，无论温 度多少，液体和气体不会共存。
丙烷两相系统等温的压力—体积关系
（2）凝析气藏的PVT关系与相态特征
多组分烃类相态：多组分烃 类物系相态图与烃类纯物质的相 态图不同，其露点线和泡点线交 绘于临界点K，所围区域为气液 两相共存区，临界凝析压力点K2 和临界凝析温度点K1之间为逆凝
气水 合物 形成 温压 曲线
海水与甲烷形成气水合物的相图
气水合物（Gas hydrates or Clathrates)
虽然可燃冰分布广 泛，资源潜力大， 但其资源的富集程 度、经济开发的实 验研究还没有取得 明显进展，目前还 停留在理论研究阶 段
五、煤层气
1、煤层气的赋存状态
2、控制煤层气富集的地质因素
1）煤的组成 2）煤的变质程度 3）煤层厚度 4）煤层的埋藏深度 5）煤层围岩的封闭性 6）地质构造运动
3、煤层甲烷的开采
页岩气（Shale Gas）
页岩气是储集在富含有机质的页岩中的天然气，页岩既 是母岩，又是储层，天然气以游离和吸附状态存在于页岩中。 一般认为，页岩生成的油气只有不到10%烃类排替出页岩.
四、天然气水合物：
在冰点附近的特殊温度和压力条件下形成的固态结晶 化合物。主要分布在冻土、极地和深海沉积物分布区。
固态气水合物是在温度 高于水本身的固化温度的时 候，天然气和水结合而形成 的一种固态。气体分子和水 分子的数目是固定的，一个 甲烷分子需要5.75个水分 子，一个乙烷分子需要7.66 个水分子，一个丙烷或丁烷 分子需要17个水分子。
含溶解气油藏
凝析气藏
纯 气 藏
油气藏
析区，在该区内，低压条件下
（B3）为气态，压力增大到 （B2）后，压力增大液相反而减 小，到B1点则完全气化，这与正 常蒸发概念完全相反，称为逆蒸
发，相反的过程称为逆凝结，凝
析气（油）藏的形成正是逆蒸发 （逆凝结）相态转变的结果。
多组分烃类物系相态图
临界凝析温度点K1：多组分相态中， 不管压力多大，凡高于此温度便不能形成 液体。
常压
高渗
低渗 气源
气 高压
水 气水 过渡带
常压
c 、气充满整个低渗储层，达到聚散动态平衡
高渗
低渗
气
气源
低压
d 、抬升剥蚀阶段，气散失大于聚集
水
气水 过渡带
常压
3、深盆气藏形成条件
1）气源条件 2）储层条件：分布广泛，连接气源；孔渗性
差，毛管压力大；内部孔隙结构自成体 系，与浅层高孔渗没有连通。 3）区域平缓的构造单斜 4）存在局部“甜点”
主要分布在地层老，埋藏深的地区，如中 西部
三、深盆气藏形成机理（Deep Basin Gas）
（1）深盆气藏的特征
1）分布在盆地拗陷或斜坡带的下倾部位，没有常规意义上的圈闭
2）深盆气藏储集层的孔渗性差，含气饱和度变化大
3）具有气水倒置的关系
4）具有异常高压或异常低压的特征
盆地中心气
低压
常规气聚集区 常压