非常规天然气

第三章非常规天然气非常规天然气的类型1.煤层气2.致密气3.深盆气4.固体水合物5.水溶气——有悖与游离相油气聚集条件的天然气资源，难以用常规技术和方法进行勘探开发。一、煤层气藏的形成与分布•煤层气定义•煤层气的吸附性能•煤储气层特点•煤层气藏的特点•煤层气产出特点•煤层气富集条件•中国煤层气资源1、煤层气定义•煤层气指煤岩生成的气在煤层中保留的部分，包括煤岩中颗粒基质表面吸附气、割理和裂隙游离气和煤层水中溶解气，也包括煤系内常规薄储集层（砂岩、碳酸盐岩等）所含天然气。–煤层气的相态：吸附、游离和水溶–煤层瓦斯气是其中一种。•吸附是物理过程，煤颗粒表面分子通过范德华力吸引周围的气体分子：–煤微孔隙（10-5mm)为主，具有大量的内表面积；•影响吸附性能的因素：压力、温度、煤阶和煤岩组成、煤中水分2、煤的吸附性能（1）压力的影响•压力是最重要的影响因素（2）煤阶的影响•吸附能力随变质程度增高而增大（3）温度的影响•温度升高，煤的吸附能力下降。–据研究资料：•当压力为10kg/cm2时，温度从25度升高到50度，吸附甲烷量约下降4/9；•当压力为100Kgcm2时,温度从25度升高到50度，吸附甲烷量约下降2/7。–压力越高的条件下，温度的影响力越小（4）煤的显微组分的影响•镜质组分•胞腔未被充填的丝质组分（5）水分的影响3、煤储气层特点煤的割理（裂隙）4、煤层甲烷的产出机理增产期稳产期减产期煤层甲烷水产量时间煤层甲烷产出呈负的下降曲线•煤层分布广、厚度大•煤的物质成分（镜质体数量、矿物质多少）•煤的变质程度（生气量和储层物性）•煤的构造变动（割理、裂隙发育）•煤层顶板岩性（盖层条件）•水文地质条件（承压区）5、煤层气富集因素6、中国煤层气分布中国煤层气资源规模分布煤层气区与勘探目标的评价原则华北煤层气有利区分布中国煤层气实验区分布沁水煤层气大气田工业气流标准•井深日产•500m0.05x104m3/d•500-1000m0.1•1000-2000m0.3•2000-3000m0.5•3000-4000m1.0•4000m2.0沁水煤层气大气田•难点–煤层机械强度低，容易造成井下复杂及事故（井下垮塌、扩径、卡钻）–实施保护技术难度大（钻井液的侵入）–井位密集，成本高6、煤层气地面开发抽水降压推荐的参考书二、致密气特征•渗透率低–美国确定致密气藏的注册标准，渗透率低于0.1X10-3um2，常见多在0.05X10-3um2以下。（均为地层条件下的原始渗透率）•孔隙结构复杂–晚期成岩阶段后期，强烈压实、充填胶结、次生加大等作用形成残余孔、粒间孔、微孔等，孔喉迂回曲折，孔隙连通性差，总孔隙度高、有效孔隙度低。（小于0.2um的微孔和死孔约占83%。–地下渗透率远远低于地面渗透率•含气井段长、含气高度难以确定；以非构造圈闭为主，包括深盆气•储层规模、形态、边界不易确定•气水分布复杂–一般无明显水层，即使有水层，地层水压力也难以把压力传递到含气层。弹性气驱的采收率较低。•储盖关系不明显–储层内部的气层并不是一个连续的气柱，而是由致密层所分隔的若干个不连续气柱组合在一起的复杂含气剖面。•增产措施以压裂为主，酸化效果极差。采用水基压裂液，增加泥土稳定剂和非离子表面活性剂，需要超大性水力压裂。美国致密气分布深盆气•深盆气的基本概念•深盆气的地质特征•深盆气成藏机理•深盆气与常规气藏的比较•深盆气勘探•深盆气实例•深盆气与致密气的关系•我国深盆气资源前景1、深盆气的基本概念•深盆气是深盆气藏的简称•它是一种具有气水倒置、负压异常、储层致密、不受构造控制、分布广泛、储量巨大等特征的非常规天然气藏。与深盆气相关的名词上世纪七•深盆气是发育在致密储层中具气水倒置关系的气藏。深盆气不是常规意义的岩性气藏•深盆气藏，不要求构造圈闭的存在，可以形成在向斜或深陷带；它是由于储层物性变化与地层水配合形成的。容易误为常规岩性气藏。•多发育在盆地的构造深部位且呈连续延伸状分布。但不能等同于常规意义的深层气。注意1）储层为致密岩性，向构造上倾方向孔隙度和渗透率逐渐变好；含水饱和度增加，含气饱和度变小。形成气水倒置关系，没有明显的气水边界，气水过渡带较厚。–即天然气聚集在低孔低渗储层的构造下倾方向，向储层的构造上倾方向上孔渗性变好，但却通过气水过渡带向上形成饱含水带。2、深盆气藏基本特征•2）异常低地层压力–含气储层段压力低，饱含水储层段压力为正常静水压力深盆气藏基本特征艾尔姆华士气田地层压力特征常规气藏与深盆气藏流体压力比较•3）不受构造控制，盆地大面积的深凹陷部位均为天然气饱和，“满盆气”深盆气藏基本特征4）大范围的气源岩，长期供气。（形成深盆气的重要条件）存在着天然气源源不断的充注与储层上倾方向不断扩散漏失的动态过程5）储层上倾方向有水供给，形成水封闭，阻止天然气大量散失6）储层连续含气；地质储量巨大，单井产量有限3、深盆气封闭机理1）狭窄的孔喉形成“水锁”2）0相渗透率3）水动力封闭4）地层差异成岩作用5）静水封闭6）动平衡深盆气成藏机理之一——瓶颈效应•浮力在低渗透储层中不起作用（低压密封箱）•不存在连续可动水相，气驻留孔隙中深盆气藏形成机理之一——水封闭机理水封闭气藏动态圈闭机理—供给量散失量模拟的西加拿大盆地甲烷浓度剖面深盆气形成机理综合模式4、常规气藏与深盆气藏比较动平衡毛细管与水封闭常规气藏与深盆气藏气水关系比较5、深盆气勘探寻找富气点（sweetsport,sweetzone)深盆气层中，相对高孔隙、渗透率的部位。分布多局限。含气丰度高。富气点类型6、国外深盆气实例推荐读物：Deepbasingastrap,WesternCanada,AAPG,1979,63(2):152-181SanJuan盆地的水动力美国落基山地区B为层状深盆气L为透镜状致密气6、我国深盆气的展望•我国致密砂岩气资源丰富，但我国所谓的深盆气，特征并不十分明显–鄂尔多斯盆地–四川盆地–吐哈盆地–东濮凹陷川西深盆气（？）鄂尔多斯深盆气（？）•上古气藏特征–区域构造简单平缓–具有持续而充足的天然气来源–砂岩致密，连片分布，普遍含气–平面上具有气水倒置特征–含气层出现低压异常鄂尔多斯盆地剖面特征鄂尔多斯盆地压力特征吐哈盆地推荐参考书王涛关于加强深盆气勘探的讲话•详见*.doc鄂尔多斯盆地深盆气勘探实践与问题来源中国石油勘探开发研究院鄂尔多斯分院2003年10月鄂尔多斯盆地深盆气勘探实践与问题一、鄂尔多斯盆地上古具备形成深盆气的基本地质条件二、鄂尔多斯盆地上古盒8-山2气藏具有比较明显的深盆气特征三、鄂尔多斯盆地上古深盆气资源丰富、勘探成果显著四、鄂尔多斯盆地上古深盆气勘探面临的问题及对策一、鄂尔多斯盆地上古（盒8-山2）具备形成深盆气的基本地质条件根据国外的研究和勘探经验总结，深盆气形成的基本地质条件有三个：充足的气源、连片的致密砂岩储集层、稳定的负向构造。正如阿尔伯达深盆气的发现者、深盆气理论的创始人J.A马斯特斯所说：“如果一个向斜盆地内煤系发育，构造简单，埋深适中，那么，这个盆地内寻找深盆气的成功率应该是100%”。（石油地质实验，1980，增刊）。鄂尔多斯盆地上古具备上述三个基本地质条件。（一）鄂尔多斯盆地上古发育一套海陆过渡相煤系，为深盆气形成提供了充足的气源地层砂岩泥岩灰岩煤层山西组50-7024-38.59-7503~10太原组60-1200-4055-803.5-105~14本溪组0-850-400-600-30~7.5厚度(m)层位一般含煤7-10层，累计厚度10m-25米，盆地东北部和西北部最厚，可达25-60余米。1、上古发育两套煤层生气高峰在J-K1上古生界源岩生烃强度图（早白垩世末)煤系生气量：450-875×1012m32、煤层分布约25万km2，Ro达1.1-3.0，生烃强度大于20亿方/km2的面积超过14万km2，总生烃量450万亿3、燕山期构造抬升后，煤层解析气又为深盆气提供了补充气源达8万亿以上据等温吸附实验，本区焦煤的最大吸附量为24－28m3/t，无烟煤为29－34m3/t。K1之后，盆地整体抬升1000m，地层温度降低50℃（地层压力降低了19%），估算解析出的煤层气超过8万亿方。0510152025300246810121416压力（Mpa）吸附量（方/吨）陕参1井RO＝1.9%榆3井R0＝1.78榆10井R0=1.55苏2井R0＝1.71%盟4井Ro=1.45%准1Ro=0.65%兴4Ro=0.9%东胜准格尔旗府谷兴县杭锦旗乌审旗鄂托克旗靖边横山定边灵武陶乐石嘴山临县0300006000090000米4盟4准1兴4榆3陕参1榆10鄂10榆林苏2地名油气井8含气量等值线图例边界断层88121620242844鄂尔多斯盆地中北部石炭--二叠系煤层补充气源供气区范围预测图1010100饱和度煤层厚度供气区范围10010饱和区：6500KM2,4万亿方；非饱和区：4.4万亿方。盒8发育4个河流-三角洲沉积体系，砂体厚20-35m。（二）山2-盒8发育两大套叠合连片、大面积分布的致密储层山2发育四个曲河流-三角洲沉积体系，砂岩厚5-25m。垂向上多层砂体相互叠置连片P2h8x-bottomSNA盒8段沉积模拟切片盒8段沉积模式储层成岩作用强，岩性致密孔隙度平均值一般为8-12％，渗透率约1.0-0.5×10-3μm2。储层成岩序列与孔隙演化图盆地除西缘横山堡地区和东部镇川堡－子洲外，均已进入晚成岩作用A－B期，压溶作用强烈，砂粒呈线状、凹凸状、锯齿状接触，岩性致密。IIIIII大面积致密储层背景上，局部仍发育高渗储层-“甜点区”已发现的榆林气田（山2）为一“甜点区”储层为中、粗石英砂岩，孔隙以原生粒间孔为主，Φ：6-8%，K：3.7mdc，气井具有较高的产能。08162420011212200112262002010920020123200202062002022020020306200203202002040320020417生产时间(h)051015202520011212200112262002010920020123200202062002022020020306200203202002040320020417压力(MPa)套压油压井底流压05101520253020011212200112262002010920020123200202062002022020020306200203202002040320020417产气量(104m3/d)产水(油)量(m3/d)气量水量油量21.415.519.416.8111520252214.7榆44-9井开采曲线累计产量4490×104m3，实际产量达20×104m3/d盒8山2太原山1千4C2b陕118井山2孔隙度:6.5%渗透率:9.95×10-3μm2苏6井盒8孔隙度:13.01%,渗透率:18.63×10-3μm2图东1井太原组孔隙度:16.1%,渗透率:13.50×10-3μm2陕113井盒8孔隙度:11.41%,渗透率:3.9×10-3μm2孔隙度：9.2%渗透率：0.15md盟5太原在区域上，还存在着众多的“甜点区”（三）盆地主体构造比较稳定，有利于大面积含气区的形成与保存鄂尔多斯盆地构造稳定，构造运动以整体升降为主，早期北高南低，后期东高西地，生烃中心稳定。鄂尔多斯盆地埋藏史、热演化史图石炭－二叠纪地层倾角平缓1°，平均坡降仅1/100，盆地内部无明显背斜，仅发现小型鼻状构造和21条断层，断距皆小于10m，延伸长度小于50Km。这一构造格局有效地抑制了地层流体的重力分异作用，为深盆气的形成提供了良好的地质条件。后期构造仅在盆地边部形成冲断与褶皱，盆地主体地层平缓，有利于深盆气的形成鄂尔多斯盆地深盆气勘探实践与问题一、鄂尔多斯盆地上古具备形成深盆气的基本地质条件二、鄂尔多斯盆地上古盒8-山2气藏具有比较明显的深盆气特征三、鄂尔多斯盆地上古深盆气资源丰富、勘探成果显著四、鄂尔多斯盆地上古深盆气勘探面临的问题及对策（一