鄂爾多斯盆地上古生界氣藏特征與成藏史研究

吳 青，許化政，周新科，那未紅

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地學(xué)發(fā)展研究中心，北京 100083； 2.中原油田 勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001；3.中國(guó)石化集團(tuán) 發(fā)展計(jì)劃部，北京 100728； 4.中國(guó)石化集團(tuán) 國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083)

鄂爾多斯盆地上古生界氣藏特征與成藏史研究

吳 青1，許化政2，周新科3，那未紅4

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地學(xué)發(fā)展研究中心，北京 100083； 2.中原油田 勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001；3.中國(guó)石化集團(tuán) 發(fā)展計(jì)劃部，北京 100728； 4.中國(guó)石化集團(tuán) 國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083)

鄂爾多斯盆地煤系在埋藏早期因釋放有機(jī)酸而使地層水呈弱酸性，含氧羧酸溶蝕鋁硅酸鹽生成大量孔隙而使砂巖易于壓實(shí)，其后的地層升溫促進(jìn)Al3+和Si2+的絡(luò)合物分解生成SiO2、自生粘土和鐵方解石，導(dǎo)致砂巖區(qū)域致密化。晚侏羅—早白堊世的構(gòu)造熱事件導(dǎo)致煤系大量生烴和地層水汽化，促使高壓流體(甲烷+水蒸氣)充斥整個(gè)封存箱，形成盆地級(jí)高溫高壓氣藏。晚白堊—古新世盆地區(qū)域性抬升剝蝕導(dǎo)致煤系埋藏變淺，地溫梯度降低，使地層中甲烷被保留而水蒸氣凝析成水，高溫高壓氣藏逐漸轉(zhuǎn)化為低溫負(fù)壓氣藏。

地層水礦化度；壓力異常；成藏階段；深盆氣；上古生界；鄂爾多斯盆地

1 上古生界氣藏的非常規(guī)特征

鄂爾多斯盆地上古生界天然氣藏的非常規(guī)特征表現(xiàn)在：(1)與常規(guī)盆地的流體分布相反，盆地下傾方向大面積含氣，很少見水，地層水分布在構(gòu)造上傾方向的盆地邊緣；(2)盆地邊緣地層水礦化度高(>50 000 mg/L)，而腹部主體含氣區(qū)地層水礦化度低(<20 000 mg/L)；(3)含氣區(qū)除砂巖含氣外，泥巖、灰?guī)r、煤層都有好的氣顯示；(4)盆地邊緣地層壓力為常壓，個(gè)別為超壓，而向盆地內(nèi)部，則轉(zhuǎn)為負(fù)壓，且隨埋藏加深，負(fù)壓程度越來越大；(5)含煤巖系中的砂巖成巖程度高，普遍具極低孔(φ<6%)、偏低滲(k=(0.1～1)×10-3μm2)特征；(6)除致密砂巖外，泥巖、灰?guī)r、煤層都不同程度發(fā)育網(wǎng)狀微裂隙，這些裂隙充填膠結(jié)差，在天然氣生產(chǎn)過程中起著溝通不同巖性體的作用，致使儲(chǔ)氣層普遍出現(xiàn)孔隙度低而滲透率偏高的現(xiàn)象；(7)天然氣分布于含煤巖系中，含氣范圍、壓力系數(shù)與煤的演化程度密切相關(guān)。

上述特征在常規(guī)含油氣盆地很少遇見，認(rèn)識(shí)和理解這些地質(zhì)現(xiàn)象，可為研究天然氣藏形成機(jī)理、發(fā)育過程、氣藏類型提供理論依據(jù)，進(jìn)而指導(dǎo)勘探和開發(fā)。

2 氣藏形成史與演化階段劃分

晚古生代—早三疊世，鄂爾多斯地區(qū)尚為華北克拉通盆地的一部分[1]。晚三疊世—第三紀(jì)，華北克拉通盆地的東側(cè)抬升剝蝕并遭受擠壓變形，鄂爾多斯地區(qū)逐漸獨(dú)立,形成以陜北斜坡為主體的前陸盆地。根據(jù)盆地演化與成巖成烴歷史，可將上古生界天然氣藏的形成和演化劃分為4個(gè)階段。

2.1深盆氣藏形成的前期準(zhǔn)備階段

這一階段也稱砂巖致密化階段，相當(dāng)于煤系有機(jī)質(zhì)演化的泥炭—長(zhǎng)煙煤階(Ro<0.65%)，即有機(jī)質(zhì)演化的生化甲烷階段[2]，從埋藏到三疊紀(jì)末，煤系埋深2 000～2 500 m(圖1)，地層溫度低于90 ℃。

這一階段的前期(Ro=0.25%～0.35%，地溫40～50 ℃)，褐煤中高含氧的Ⅲ型干酪根受熱受壓產(chǎn)出大量羧酸，使地層水具備弱酸性質(zhì)。這一方面可阻止碳酸鹽的沉淀，煤系砂體因缺少膠結(jié)物的支撐而加快機(jī)械壓實(shí)速度；另一方面鋁硅酸鹽遭受溶解(長(zhǎng)石、巖屑等)產(chǎn)生次生孔隙，使砂巖抗壓強(qiáng)度降低，從而加快了煤系砂巖的壓實(shí)速度。

后期，地溫升至70～100 ℃(Ro=0.5%～0.65%)，酸性成巖環(huán)境逐漸被堿性成巖環(huán)境代替，Al3+和Si2+的有機(jī)酸絡(luò)合物易分解形成SiO2沉淀，同時(shí)發(fā)生自生粘土礦物(綠泥石、白云母、伊利石等)及鐵方解石沉淀。上述反應(yīng)發(fā)生在煤層與砂巖分布穩(wěn)定、直接或鄰近接觸、交互成層和地層平緩的大背景下，進(jìn)行的較為充分，導(dǎo)致本區(qū)砂巖在同等埋深條件下，較其他地區(qū)或?qū)酉瞪皫r更為致密。

圖1 鄂爾多斯盆地C-P煤系埋藏史與大型氣藏形成階段劃分[3]

這一階段是成巖作用最為強(qiáng)烈階段，巖石孔隙度、滲透率大減，形成致密儲(chǔ)層，導(dǎo)致地層流體交換難度大，常規(guī)的排水聚氣成藏難度變大，有利于流體壓力的積累。

2.2深盆氣藏孕育階段

這一階段相當(dāng)于煤巖演化的長(zhǎng)焰煤—?dú)饷骸拭弘A，即有機(jī)質(zhì)演化的熱降解階段(Ro=0.70%～1.25%)，時(shí)間從晚三疊世延續(xù)至中侏羅世末，煤系埋深3 000～3 500 m，地層溫度90～120 ℃(圖1)。

該階段煤層以產(chǎn)高分子烴為主，但煤層因具有高吸附能力，生成的高分子烴并不能排出煤層之外。鄂爾多斯盆地氣煤的氫指數(shù)(IH)可達(dá)300～500 mg/g，說明其具有很高的生烴率，且被吸附在煤層里；貧煤的IH在130 mg/g左右，無煙煤的IH<40 mg/g，說明后兩者中的S1已大量轉(zhuǎn)化為甲烷同系物并被排出。

煤的孔隙總比表面積一般在100～200 m2/g范圍內(nèi)[2]，90%以上為微孔隙，以氣煤—焦煤階最為發(fā)育，埋藏條件下具有最大吸附功能,熱降解階段生成的氣態(tài)烴、輕質(zhì)油基本仍孕育在其母體中，成為高溫階段生成CH4同系物的基礎(chǔ)。

2.3高溫高壓深盆氣藏形成階段

相當(dāng)于煤系有機(jī)質(zhì)演化的熱裂解階段(Ro=1.25%～3.0%)，即煤巖演化的焦煤—無煙煤階，發(fā)生在晚侏羅—早白堊世，煤系埋深4 000～4 500 m。

該階段煤系有機(jī)質(zhì)熱解生烴速率加快，其原因之一是埋深加大，更為主要的是大地?zé)崃髦瞪?。包裹體和磷灰石裂變徑跡測(cè)試資料表明，早白堊世的大地?zé)崃髦禐?5～118 mW/m2。不斷上升的大地?zé)崃鞔┻^具有較高熱導(dǎo)率的下古生界進(jìn)入上古生界低熱導(dǎo)率的煤系，導(dǎo)致煤系地溫梯度由早—中侏羅世低于3.2 ℃/hm升高至晚侏羅—早白堊世的4.15～5.5 ℃/hm，地層溫度高達(dá)180～280 ℃[4]。煤系有機(jī)質(zhì)受高溫炙烤，成熟度不斷升高。目前含氣邊界內(nèi)，蘇里格北部邊界煤層Ro普遍在1.4%以上，向南逐步升高至2.8%左右，再往南，富古1、慶古1煤層Ro高達(dá)3.0%左右。在縱向上，從山西組到太原組不到250 m的厚度，Ro系統(tǒng)測(cè)試增長(zhǎng)率平均達(dá)0.32%/hm[5]。

高地溫一方面加快煤系有機(jī)質(zhì)演化速率，生成大量天然氣；另一方面也使地層水相態(tài)發(fā)生變化，或由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，或吸收熱量增加自身動(dòng)能，變?yōu)楦吣芰克甗6]。這一方面提高了甲烷與水蒸氣的互溶能力，同時(shí)極大地增加了流體運(yùn)移的原動(dòng)力。在地層高壓環(huán)境中，甲烷氣水蒸氣互相溶解，雙相流轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嗔?，在不同地層、不同巖性間流體壓力差作用下，它們一起擴(kuò)散至封存箱內(nèi)各類巖石的各類空隙中，流體封存箱內(nèi)的空隙逐漸被氣(汽)占據(jù)，從而形成只見氣而不見水的大型氣藏。

在地層封閉條件下，受高壓和致密儲(chǔ)層孔隙容積限制，盡管地溫繼續(xù)上升，但地層水只能部分氣化。如圖2所示,地溫由150 ℃上升到250 ℃，體系中汽/液體積比例基本不變，仍各為50%左右。正是這剩余的50%不可壓縮的液態(tài)水成為了流體積蓄能量的基礎(chǔ)，在地層溫度不斷上升的過程中，液態(tài)的孔隙水不斷吸收熱能并轉(zhuǎn)化為活化能，對(duì)孔隙壁、裂隙面產(chǎn)生極大的壓強(qiáng)。如同不斷被加熱的高壓釜，流體動(dòng)能(活化能)逐漸積聚，容器爆裂的可能性不斷增加。

高溫、深埋背景下，封存箱內(nèi)流體體積、能量的大幅度增加，孔隙壓力逐漸加大，形成超高壓氣藏。與大型水力壓裂的人工造縫一樣，遍布封存箱內(nèi)的水蒸氣、液態(tài)水、甲烷在其強(qiáng)大的突破壓力作用下，或使常態(tài)下不易溝通的細(xì)小喉道溝通，或使脆性巖石碎裂(如煤層、碳質(zhì)頁巖等)，或使砂巖礦物接觸面產(chǎn)生網(wǎng)狀微裂隙，或使不同巖石接觸面、層理面、解理面、小型侵蝕面、微斷裂面等薄弱環(huán)節(jié)擴(kuò)張，破壞了砂巖與泥巖層間的分割性，巖性圈閉的功能逐漸消失。在巖性穩(wěn)定、構(gòu)造平緩的大背景下，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，氣(汽)化不斷進(jìn)行，溫壓不斷傳遞，裂縫不斷擴(kuò)展，大型封存箱逐漸被氣(汽)飽和，相互隔離的“巖性氣藏”逐漸演化為溫度、壓力、流體成分統(tǒng)一的“整裝氣藏”，高溫高壓深盆氣藏逐漸形成。

圖2 40 MPa時(shí)封閉體系中汽、液兩相體積隨溫度變化模擬實(shí)驗(yàn)成果[5]

2.4負(fù)壓深盆氣藏形成階段

晚白堊世至古新世，鄂爾多斯地區(qū)遭受抬升和剝蝕，煤系埋藏變淺，地溫梯度由早白堊世的4.15～5.5 ℃/hm降至晚白堊世的2.4～3.1 ℃/hm，地層溫度下降，促使地層中水蒸氣凝析成水，而甲烷被保留下來，空隙中的氣體逐漸由以水蒸氣為高比例轉(zhuǎn)變?yōu)橐约淄闅鉃楦弑壤?。空隙?nèi)氣(汽)體濃度逐漸降低,且以含甲烷為主，比重減小，流體壓力相應(yīng)下降，高溫高壓氣藏逐漸向低溫負(fù)壓氣藏轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化過程可劃分為3期：

Ⅰ期：地溫梯度由4.15～5.5 ℃/hm(K1)降至3.5～3.8 ℃/hm(K2)，地層溫度由180～280 ℃降低至150 ℃左右；流體壓力系數(shù)逐漸由2.4 MPa/hm 降低至1.5 MPa/hm，地層流體壓力由95 MPa下降至40 MPa。由圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果知，此階段的降溫降壓并未導(dǎo)致體系中地層水汽/液體積比例的變化，仍各為50%。這時(shí)期上覆地層壓力小于流體壓力，裂隙擴(kuò)大。裂隙擴(kuò)大導(dǎo)致流體液態(tài)水動(dòng)能下降，沸點(diǎn)降低。

Ⅱ期：150 ℃是40 MPa壓力下的沸點(diǎn)溫度，低于該溫度和壓力，液態(tài)水將“蒸發(fā)”。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，上覆層剝蝕卸載導(dǎo)致煤系壓力、溫度同步降低，液態(tài)水逐漸“蒸發(fā)”，直至封存箱內(nèi)孔隙全部為甲烷和水蒸氣飽和，只見氣(汽)而不見水的深盆氣自此形成。這一過程大致發(fā)生在150～120 ℃和40～30 MPa的溫度與壓力段內(nèi)。

Ⅲ期：在溫度降低至120 ℃以下，壓力降低至露點(diǎn)壓力(30 MPa)以下時(shí)，開始出現(xiàn)蒸汽的液化現(xiàn)象。液化導(dǎo)致孔隙內(nèi)水蒸氣含量減少，甲烷氣比例升高，流體比重降低。盆地改造后“封存箱”內(nèi)水蒸氣液化，氣(汽)體濃度下降，而又無新生流體補(bǔ)充，從而出現(xiàn)區(qū)域性負(fù)的壓力異常。這一過程大致發(fā)生在120～90 ℃和30～20 MPa的溫度與壓力段內(nèi)。

顯然，負(fù)壓并不是因甲烷氣的散失造成的，抬升剝蝕既未改變封存箱的蓋層條件，也未改變箱內(nèi)儲(chǔ)集層之間的流體傳遞環(huán)境，何況溫度壓力的降低減少了流體運(yùn)移的動(dòng)能，有利于氣體的保存。

3 氣藏非常規(guī)特征的地質(zhì)解釋

與常規(guī)沉積盆地天然氣成藏不同的是，鄂爾多斯盆地上古生界經(jīng)歷過與眾不同的高溫高壓過程。在溫度不斷升高的過程中，地層水汽化與煤系有機(jī)質(zhì)生氣同步進(jìn)行，一起參與了巖石造縫，運(yùn)移聚集，形成高溫高壓氣藏的全過程；在溫度不斷降低的過程中，既發(fā)生過高能量液態(tài)地層水汽化，又發(fā)生過水蒸氣凝析成水的作用，造成大型氣藏的區(qū)域性負(fù)壓。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，地層水相態(tài)隨溫度變化而變化，與甲烷一起主宰了流體的運(yùn)移、聚集和成藏，因此衍生出許多與眾不同的特點(diǎn)。

3.1氣藏內(nèi)“酸點(diǎn)”水的地質(zhì)解釋

“酸點(diǎn)”和“甜點(diǎn)”是北美深盆氣概念中的名詞，是指在大范圍致密儲(chǔ)層背景下物性較好的儲(chǔ)層，出水者為“酸點(diǎn)”，出氣者為“甜點(diǎn)”[8-9]?！八狳c(diǎn)”水均具有低礦化度特征。

初步統(tǒng)計(jì)，榆林—蘇里格氣田范圍內(nèi)有13口井測(cè)試產(chǎn)水[3]，它們呈散點(diǎn)狀不規(guī)則分布(圖3)。雖產(chǎn)自同一大型含氣區(qū)，但水的礦化度變化極大，氣區(qū)中部10口產(chǎn)水井水的礦化度很低，在5 470～23 802 mg/L之間(蘇7,12,14；陜136,138,146,188,238；桃1；大12)，另外3口產(chǎn)水井水的礦化度較高(牛1,鎮(zhèn)川1,2)，礦化度在113 000～135 000 mg/L之間，井位在含氣區(qū)東部的鎮(zhèn)川堡氣田。盆地邊緣地區(qū)(含氣區(qū)外)的產(chǎn)水井水礦化度則普遍高[10]，如蘇里格氣田北部鄂7井盒8段地層水礦化度為61 253 mg/L，鄂6井為65 339 mg/L。盆地中部含氣區(qū)內(nèi)少數(shù)產(chǎn)水井水礦化度僅為含氣區(qū)外(盆地邊緣)地層水礦化度的1/10～1/4。盡管礦化度差別較大，但水型均為CaCl2型。這種極不正常的水礦化度分布格局是常規(guī)沉積盆地從未見過的。

圖3 鄂爾多斯盆地上古生界含氣區(qū)產(chǎn)水井點(diǎn)分布與水型、礦化度

大型含氣區(qū)內(nèi)部地層水的礦化度較低，源于地層水的相態(tài)變化。在高溫高壓深盆氣藏形成階段，地層水因汽化失去鹽分；在負(fù)壓深盆氣藏形成階段，局部區(qū)域水蒸氣凝析形成低礦化度地層水。在致密巖層內(nèi)，凝析水或呈束縛態(tài)使孔隙水膜加厚，或呈水珠狀彌散在甲烷中，氣層產(chǎn)出后水的礦化度僅為790～2 163 mg/L(陜28、蘇4、蘇20、蘇6、桃5)。在重力作用下，凝析水在物性相對(duì)好的砂巖內(nèi)重新聚集，形成局部“酸點(diǎn)”，一般為含氣水層。凝析水在聚集過程中溶解地層中的鹽分，形成低礦化度地層水。重新聚集形成的“酸點(diǎn)”水或因冷凝聚集時(shí)間長(zhǎng)短不同，或因運(yùn)移距離不等，呈現(xiàn)出不同的礦化度，但均遠(yuǎn)低于氣藏外同層位正常地層水礦化度，而水型均為CaCl2型。

“酸點(diǎn)”的規(guī)模一般不大，分散于氣藏孔滲性較好的儲(chǔ)集體中[10]。實(shí)踐證明，氣藏生產(chǎn)過程中總有少量凝析水產(chǎn)出。凝析水的特征是礦化度低，一般把礦化度低于2 500 mg/L、水/氣比低于0.5×10-4m3/m3的水看作為凝析水，如蘇里格氣田蘇4、蘇6、蘇20、桃5、陜26等井，產(chǎn)氣過程中都有微量—少量水伴生。把礦化度高于2 500 mg/L、水/氣比大于1.5×10-4m3/m3)的水看作為“酸點(diǎn)”水，如蘇里格氣田蘇7、蘇12、陜146、陜238井盒8段產(chǎn)出的水。

3.2氣藏負(fù)壓特征的地質(zhì)解釋

地層中流體的壓力梯度一方面取決于流體自身的密度，另方面取決于流體與圍巖的依存關(guān)系。晚侏羅—早白堊世，地溫的升高促使煤系大量生烴，地層水汽化，地質(zhì)體有限的空間內(nèi)流體體積增長(zhǎng)受限制，但能量(活化能)呈級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，擴(kuò)張作用促使流體開始承擔(dān)上覆地層的負(fù)荷壓力，從而出現(xiàn)超高壓現(xiàn)象。如北美大綠河盆地瓦滕貝格氣田(深盆氣)壓力系數(shù)可達(dá)2.12[11]。

晚白堊世—古近紀(jì)的地層降溫和剝蝕卸載，不但使煤系生烴和地層水汽化中止，同時(shí)會(huì)引起汽化水的凝析，從而使孔隙中混溶氣由以水蒸氣為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐约淄闉橹?，?汽)濃度降低，壓力系數(shù)降低?？紫吨械牧黧w不再承載上覆地層的壓力，而完全靠自身密度形成重力。重力的大小，取決于流體中甲烷和水蒸氣的混合比例，若甲烷含量高，混合氣比重小，壓力系數(shù)低；反之，若水蒸氣含量高，混合氣比重大，壓力系數(shù)則高。

流體中甲烷含量的高低，取決于煤層的成熟度(Ro)。隨Ro增大(古地溫增高)，甲烷生成量增大，孔隙中甲烷比例高，“汽化”水在甲烷中的濃度(或稱“濕度”)低，天然氣比重小[12]，這即是含氣領(lǐng)域內(nèi)成熟度越高壓力系數(shù)反而越低的地質(zhì)原因。就目前的煤層Ro分布情況看，平面上蘇里格廟—靖邊地區(qū)煤層Ro高(1.8%～3.0%)，天然氣中甲烷含量高(大于94%)，流體壓力系數(shù)僅0.73～0.9(圖4)。從縱向看，距離煤層越近，煤層埋深越大，煤系儲(chǔ)層中甲烷含量越高，由此造成隨埋深變大流體壓力系數(shù)越來越偏離靜水壓力曲線(圖 5)。

負(fù)壓異常僅出現(xiàn)在飽含天然氣的地層中，是深盆氣的重要標(biāo)志。具有一定厚度且大范圍分布的煤層是天然氣生成的物質(zhì)條件，經(jīng)歷高溫炙烤是天然氣生成的環(huán)境條件，構(gòu)造平緩、巖性致密是溫度和壓力積累或釋放、擴(kuò)散與傳遞的背景條件，地層水因高溫汽化形成異常高壓力是氣(汽)擴(kuò)散的動(dòng)力條件，它們的組合促使形成了高溫高壓深盆氣藏。只有那些含氣面積極大，儲(chǔ)量豐富，含氣井段很長(zhǎng)、層位很多，且不含自由水的氣藏才稱得起是深盆氣藏。所有的負(fù)壓深盆氣藏都是高溫高壓深盆氣藏演化形成的，演化過程中沒有發(fā)生天然氣的大規(guī)模擴(kuò)散，也沒有發(fā)生含氣邊界的大規(guī)模萎縮，而僅僅是孔隙中含甲烷比例提高了，含水蒸氣比例降低了。

圖4 鄂爾多斯盆地石盒子組氣層壓力系數(shù)與太原組煤層鏡質(zhì)體反射率Ro值等值線疊合

圖5 鄂爾多斯盆地上古生界流體壓力—深度關(guān)系

3.3含氣領(lǐng)域內(nèi)微裂隙的地質(zhì)成因

上古生界含氣層段各類巖性都有較為發(fā)育的微裂隙，特別是煤層和碳質(zhì)頁巖。這不僅在巖石薄片中可以看到，在氣測(cè)、電測(cè)錄井曲線的“跳躍”現(xiàn)象中感悟到，巖心觀察時(shí)甚至可看到泥漿污染的裂隙面、解理面、巖性界面和小型剝蝕面。微裂縫是在晚侏羅—早白堊世的高溫高壓背景下形成的，在漫長(zhǎng)的異常高溫炙烤下，逐漸積累的高異常壓力在不能有效釋放的情況下，一方面可使原已存在的喉道、裂隙溝通，同時(shí)可產(chǎn)生新的微裂隙。產(chǎn)生微裂隙的時(shí)機(jī)發(fā)生在地層溫度約為160～280 ℃的最高溫度段內(nèi)(K1)，在其后的80余萬年里(K2-E)，含氣領(lǐng)域內(nèi)幾乎無可流動(dòng)的自由水，因而不會(huì)發(fā)生礦物增生、基質(zhì)沉淀、裂縫充填等成巖現(xiàn)象。在偌大的含氣領(lǐng)域內(nèi)，壓力系數(shù)的均一性說明不存在孤立的圈閉，無論在縱向上還是在平面上，各類巖體都是相通的，其通道即是異常發(fā)育且未充填的微裂縫。微裂縫溝通各類巖性形成含氣共同體，而不像巖性氣藏那樣僅孔隙性砂巖含氣，這也是2種類型氣藏的根本區(qū)別。顯然，深盆氣的這一特征十分有利于我們開發(fā)深層煤層氣，十分有利于我們開發(fā)深層頁巖氣。

目前，各氣田的天然氣儲(chǔ)量都是根據(jù)砂體規(guī)模計(jì)算的，這顯然低估了氣田的潛力，不符合深盆氣的含氣特征[13]。但精確計(jì)算又是不現(xiàn)實(shí)的，僅以估算，如若加上煤層氣、頁巖氣儲(chǔ)量，其規(guī)模將成倍翻番。雖然我們不求準(zhǔn)確計(jì)算儲(chǔ)量，但在開發(fā)工作中力求提高采收率，力求用少量的井開發(fā)更多天然氣(包括煤層氣、頁巖氣)的意識(shí)是必須的。

4 結(jié)束語

1)煤系的存在是大型氣藏形成的基礎(chǔ)。煤層在埋藏初期排出大量有機(jī)酸，以及在高地溫時(shí)期的聚熱作用，使含煤巖系形成了特殊的成巖歷史和巖性特征，是大型氣藏形成的必要條件。

2)大型氣藏形成于高溫高壓階段。流體封存箱體的存在為高壓流體的保存創(chuàng)造了條件，從而能使甲烷與水蒸氣充分混合，并一起運(yùn)移至封存箱內(nèi)各個(gè)部位各種巖性的孔隙中，形成具深盆氣性質(zhì)的大型氣藏。這時(shí)的氣藏內(nèi)水蒸氣與高能量液態(tài)水的比例大致各為50%。

3) 抬升剝蝕期的前一階段，溫度、壓力下降首先導(dǎo)致高能量液態(tài)水“蒸發(fā)”，直至封存箱內(nèi)不存在液態(tài)的自由水，氣藏內(nèi)水蒸氣比例達(dá)到最大化(100%)。溫度、壓力繼續(xù)降低，即可發(fā)生水蒸氣液化，氣藏中的蒸汽比例降低，甲烷氣比例升高而濃度降低，氣柱壓力降低，從而形成盆地級(jí)的負(fù)壓氣藏。

4)上古生界氣藏是由不同巖性組成的含氣共同體，而不是受巖性分割的孤立氣藏，氣藏間總有溝通渠道(以裂縫為主)，導(dǎo)致大型氣藏內(nèi)流體統(tǒng)一、壓力統(tǒng)一、勢(shì)場(chǎng)統(tǒng)一，具有深盆氣性質(zhì)。深刻認(rèn)識(shí)深盆氣的特點(diǎn)，并力求在開發(fā)實(shí)踐中提高采收率，是不可或缺的指導(dǎo)思想。

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(編輯黃 娟)

PetroleumaccumulationfeatureandhistoryofUpperPaleozoic,OrdosBasin

Wu Qing1, Xu Huazheng2, Zhou Xinke3, Na Weihong4

(1.ResearchCenterofGeosciencesDevelopment,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China; 2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,SINOPECZhongyuanOilfieldCompany,Puyang,Henan457001,China; 3.DevelopmentPlanningDepartment,SINOPEC,Beijing100728,China; 4.SINOPECInternationalPetroleumExplorationandProductionCorporation,Beijing100083,China)

During the early burial period, the ground water of coal series in the Ordos Basin became weakly acidic, due to the release of organic acids from coal. The corrosion of oxygen-containing carboxylic acid then generated a large number of pores in aluminum silicate and made sandstone easily to be compacted. The following rise of formation temperature promoted the Al3+and Si2+complexation reduce to SiO2, clay and ferrocalcite, which led to the regional sandstone densification. From the Late Jurassic to the Early Cretaceous, tectonic-thermal events resulted in the hydrocarbon generation of coal series and the vaporization of formation water, which promoted high-pressure fluid (methane and steam) flood the whole storage box. A basin-scale high-temperature and high-pressure gas reservoir was founded. From the Late Cretaceous to Paleocene, the regional uplift and erosion of strata made the coal series burial depth decrease and the geothermal gradient decrease, so that vapor condensated into water, while the CH4gas retained gradually. High-temperature and high-pressure gas reservoir was transformed into low-temperature and under-pressure reservoir.

salinity of formation water; abnormal pressure; accumulation phase; deep basin gas; Upper Paleozoic; Ordos Basin

1001-6112(2013)05-0505-06

10.11781/sysydz201305505

TE122.3

A

2012-12-20；

2013-07-25。

吳青(1975—)，女，博士，講師，從事油氣形成與分布研究及盆地資源評(píng)價(jià)工作。E-mail: wuqingmary@163.com。