“連續型”油氣藏

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簡介

“連續型”油氣藏指在大範圍非常規儲集體系中油氣連續分布的非常規圈閉油氣藏，其地質特徵是：在盆地中心、斜坡等大面積“連續”分布，且局部富集；以大規模非常規儲集層為主；非常規圈閉，儲集空間大，圈閉邊界模糊；自生自儲為主；多為一次運移；主要靠擴散方式聚集，浮力作用受限；非達西滲流為主；流體分異差，飽和度差異較大，油、氣、水與乾層易共存，無統一油氣水界面與壓力系統；資源豐度較低，儲量主要按井控區塊計算；開採工藝特殊，需針對性技術。論述了湖盆中心砂質碎屑流成因及其“連續型“油藏、大型淺水三角洲低) 特低孔滲及緻密砂岩油氣藏、煤層氣以及泥頁岩裂縫型油氣藏等典型實例。
石油地質學的誕生和發展經歷了”油氣苗”現象→”背斜”理論→“圈閉”理論的過程。勘探開發領域不斷擴大，從以構造油氣藏為主進入到已知構造與岩性地層油氣藏並重，從常規油氣資源延伸到非常規油氣資源，從常規單一閉合圈閉油氣藏擴展到“連續型”非常規圈閉油氣藏。據統計，全球2007 年“連續型”氣藏的天然氣產量規模達，占天然氣總產量的，其中“連續型”緻密砂岩氣產量約、煤層氣產量約、頁岩氣產量約 。因此，勘探開發“連續型”油氣資源，加強”連續型0油氣藏的攻關研究，對油氣資源的可持續發展具有重要意義。
“連續型”油氣藏與“非常規”油氣資源概念不同。“非常規”油氣資源突出強調一些特殊的劃分標準，如最大基質滲透率界限、非常規特殊技術的使用以及開採的困難程度( 極地或超深水地區、油砂)，這些標準隨著油氣工業技術進步而改變，主觀性較強，是寬泛和不確定的術語；而“連續性”油氣藏概念更能準確反映油氣形成機理、聚集條件、分布特徵和技術方法，具有科學性和規範性。本文在廣泛調研和較深入研究的基礎上，較系統闡述了“連續型”油氣藏的形成背景、地質特徵、成藏機理、勘探潛力與評價方法。

概念與分類

研究歷史

國外很早就注意到“連續型”氣藏的特徵( 見表1) ，最早認知的“連續型”氣藏屬於緻密砂岩氣藏，1927 年發現於美國的聖胡安盆地，並於20 世紀50 年代初最早投入開發，當時人們稱之為隱蔽氣藏。1976 年在加拿大西部阿爾伯達盆地發現艾爾姆華士巨型深盆氣藏。1986 年，Rose 等在研究Raton 盆地時，首先使用了“盆地中心氣( Basin Center Gas) ”這一術語 。20世紀90 年代以後，中國國內還出現過深盆氣、深部氣等概念。1995 年美國地質調查局( U SGS) 提出了“連續油氣聚集”的概念 ，突出強調連續氣藏是受水柱影響不強烈的大氣藏，氣體富集與水對氣體的浮力無直接關係，並且不是由下傾方向氣水界面圈定的離散的、可數的氣田群組成。2003 年，中國的張金川提出“根緣氣”概念。美國地質調查局在2006 年提出深盆氣( deep-basingas) 、頁岩氣( shale gas) 、緻密砂岩氣( tight gas sands) 、煤層氣( coa-l bed methane) 、淺層砂岩生物氣( shallowmicrobial gas sands) [ 8-11] 和天然氣水合物( natural gashydrate，methane clathrate) 等6 種非常規圈閉天然氣( unconvent ional gas) ，統稱為連續氣( continuous gas) 。

內涵

威爾遜1934 年提出並預測存在“閉合式”和“開放式”兩大類油氣藏，但認為“開放式”油氣藏無工業價值。Schmoker 等於2005 年提出連續油氣聚集是那些具有巨大儲集空間和模糊邊界的油氣聚集，其存在不依賴於水柱壓力。
油氣藏可分為常規圈閉油氣藏和非常規圈閉油氣藏，非常規圈閉油氣藏又可分為連續型油氣藏與非連續型油氣藏。常規圈閉油氣藏指單一閉合圈閉油氣聚集，圈閉界限清楚，具有統一油氣水邊界與壓力系統。“連續型”非常規油氣藏與常規圈閉油氣藏本質區別在於圈閉界限是否明確、範圍是否穩定、是否具有統一油氣水界面與壓力系統； 也可以說前者是“無形”或“隱形”圈閉，以大規模儲集體形式出現，後者是“有形”或“顯形”圈閉，圈閉邊界明確。也有學者認為可把整個聚集連片的儲集體( 緻密砂岩、煤岩、泥頁岩、凍土帶等) 內的油氣視為單個大油氣藏。

研究認為“連續型”油氣藏基本內涵是：在大範圍非常規儲集體系中，油氣連續分布的非常規圈閉油氣藏，與傳統意義的單一閉合圈閉油氣藏有本質區別( 見表2) ，也可稱之為連續型非常規圈閉油氣藏或非常規油氣藏。“連續型”強調油氣分布連續或準連續；“油氣藏”指油氣聚集場所，也可稱連續型油氣“場”，主要發育於非常規儲集體系之中，缺乏明顯圈閉界限，無統一油氣水界面和壓力系統，含油氣飽和度差異大，油氣水常多相共存，與常規圈閉油氣藏的形成機理、分布特徵、技術方法等有顯著不同。

油氣藏的分類

以往研究非常規油氣，是據當時勘探發現所涉及到的領域和類型，指出非常規油氣包括緻密砂岩油氣、油砂、煤層氣、頁岩油氣、氣水合物等類型 。“連續型”油氣藏已知國內外還沒有提出分類方案。根據“連續型”油氣藏的圈閉/油氣藏本質特徵，提出了幾種初步分類方案（見表3）。

基本特徵

“連續型”油氣藏的本質特徵是發育於非常規儲集層體系之中，多數源儲一體或近源，圈閉界限模糊不明，範圍很大; 無統一油氣水界面和壓力系統。可以認為是無圈閉、非常規圈閉、非閉合圈閉，或“無形”或“隱形”圈閉，其基本特徵如下：

主要類型

包括低——特低孔滲( 緻密) 砂岩油氣藏、碳酸鹽岩孔縫洞型油氣藏、火山岩孔縫油氣藏、煤層氣藏、頁岩油氣藏、深盆油氣藏、淺層微生物氣藏、天然氣水合物藏等( 見圖1) 。根據“連續型”油氣藏的內涵和本質特徵，“連續型”油氣藏的外延與非常規油氣資源不完全一致，包括了大部分非常規和少部分常規油氣藏，也包括了已知的尚處於認識盲區的新類型、新領域，但不是所有的非常規油氣都是連續油氣藏，如油砂等就不屬此列。“連續型”油氣藏強調“無形”或“隱形”圈閉、大範圍彌散式分布，包括部分受控於成岩作用、水動力作用或分布於火山岩裂縫和風化殼內幕的油氣藏等，有的也具有“連續型”特徵。

烴源岩特徵

大面積展布的煤系烴源岩或非煤系烴源岩，源儲一體或源儲緊密接觸，源內或近源大面積排烴。良好而豐富的油氣源岩是緻密砂岩油氣藏形成的物質基礎。例如鄂爾多斯盆地蘇里格地區上古生界、川中須家河組等烴源岩有機質豐度高、類型好、中) 高成熟度，煤系可持續生氣，為低孔滲砂岩大氣區( 層) 的形成奠定了物質基礎。

儲集層特徵

各類“連續型”油氣藏儲集體大範圍展布，孔隙度一般小於10%，滲透率為，發育微裂縫。中國低孔滲、特低孔滲砂岩氣，按照孔滲參數分類，屬緻密砂岩氣。鄂爾多斯盆地石炭-二疊系發育大型淺水三角洲複合砂體( 見圖2) ，蘇里格地區盒8段平均孔隙度9. 6%，滲透率，山1段平均孔隙度7. 6% ，滲透率。據對四川全盆地須家河組40000 余個分析數據統計，平均孔隙度5. 22%，滲透率。頁岩油氣藏一般也呈現低孔低滲或特低孔特低滲的物性特徵，孔隙度一般4%~ 6%，滲透率小於。處於斷裂帶或裂縫發育帶的頁岩儲集層滲透率則大大增加，孔隙度偶爾可大於10%，滲透率左右，但總體孔滲性很低。

圈閉特徵

不存在明顯或固定界限的圈閉和蓋層，即“無形”或“隱形”圈閉，是非常規圈閉油氣藏。一個大範圍連續分布的成藏儲集地質體就是一個油氣聚集系統，儲量計算主要依據井控區塊面積。例如，美國Fort Worth 盆地石炭系Barnet t 頁岩氣藏，含氣面積達，2007 年可采儲量規模約，年產量。石炭系Barnett頁岩既是烴源岩，又是儲集層，但這種類型的氣藏不具有傳統意義上的圈閉，天然氣分布表現為“連續型”聚集特點。中國南方廣大地區如四川盆地寒武系、志留系等海相層系也發育豐富的頁岩氣資源，勘探潛力較大，值得重視。

成藏特徵

區域水動力影響較小，主要靠擴散作用，成藏浮力作用受限，低滲低速滲流情況下具有非達西滲流特徵，油氣水分異差，但“甜點”區油氣運移主要受浮力控制。成藏動力為烴源岩排烴壓力，受生烴增壓、欠壓實和構造應力等控制，成藏阻力為毛細管壓力，兩者耦合控制油氣邊界或範圍( 見圖3) 。大面積低孔低滲油氣藏多表現為油、氣、水、乾層易共存，呈連續相，分布較複雜，無明顯油氣水界線，含油氣飽和度差異較大。

分布特徵

大範圍彌散式含油氣( 見圖4) ，存在圖4 鄂爾多斯延長組連續油藏平面分布圖“甜點”和富集區帶，油氣藏下部或下傾部位無水或少水，與源區直接接觸，油氣水分布複雜，無統一油氣水界面和壓力系統，儲量規模大，存在高產富集區塊。例如煤層氣在裂縫或割理帶，尤其在地層壓力降低時，發生脫水、脫氣作用，釋放出大量天然氣，決定著天然氣的富集高產。碳酸鹽岩連通的縫洞體、緻密砂岩中溶蝕相帶或裂縫帶是油氣的富集區。因此，“連續型”油氣藏中也存在“甜點”控制下的局部正常油氣藏和有利區，是連續油氣藏優先開發的重點對象，“先富後貧”，但最終是整體開採。“連續型”油氣藏分布在盆地斜坡區或向斜區，突破了傳統二級構造帶控制油氣分布的概念，有效勘探範圍可以擴展至全盆地。油氣具有大面積分布、中低豐度不均一的特徵。例如，緻密砂岩中毛細管壓力封閉具有達西流和非達西流雙重滲流機制，廣泛存在非達西滲流現象，類似針筒式或活塞推移式的運移特徵，其成藏過程顯示出“整體性推進、地毯式運聚”的動力機制。毛細管壓力控制下形成的油氣藏儲集層孔滲低、油氣水關係複雜。這類油氣藏勘探中，在高部位可能遇水，而低部位可能含油氣，需充分認識油氣水分布的複雜性。

開採工藝

常規技術難以開採, 需針對性技術,如人工改造增產、大量鑽井、多分支井或水平井等, 單井產量總體較低, 但相對持續穩產。天然氣開發中, 分散氣可持續充注, 提供氣源, 開採壽命長, 顯示出開採過程中動態“連續性”的特徵。需發展針對“連續性”油氣藏的核心勘探和開發技術, 如該領域的資源與儲量評價方法、疊前地震儲集層與流體飽和度預測、井筒改造與增產等特殊的勘探開發工藝技術。中國的低滲透砂岩油氣藏普遍具有“三低、一大”分布特徵, 即低孔滲、低豐度、低產和大面積分布, 一般需要採用油氣層保護、改造增產等特殊的工藝和技術。煤層氣、頁岩氣等也是如此, 例如美國的Barnett頁岩氣藏, 具有單井產量低() 、生產周期長( 30~50 a) 的特點, 需要通過水平井、分段壓裂等技術才能實現經濟有效開發。