深盆氣藏勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

范增輝，歐陽誠，張曉斌，趙 園，王澤發(fā)，王靜，蒲莉萍，徐文圣

（1.川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司，成都 610213；2.川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，成都 610051；3.川慶鉆探工程有限公司國際工程公司，成都 610051；4. “油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點實驗室 西南石油大學(xué)，成都 610500；5.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000）

深盆氣藏勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

范增輝1，歐陽誠2，張曉斌1，趙 園1，王澤發(fā)3，王靜1，蒲莉萍4，徐文圣5

（1.川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司，成都 610213；2.川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，成都 610051；3.川慶鉆探工程有限公司國際工程公司，成都 610051；4. “油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點實驗室 西南石油大學(xué)，成都 610500；5.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000）

深盆氣藏是發(fā)育在構(gòu)造下傾方向或下部層位、氣源巖與致密儲層鄰接的天然氣聚集。其成藏機理表現(xiàn)為天然氣從構(gòu)造下傾部位或致密儲層底部對儲層中原始地層水的活塞式推進，而常規(guī)圈閉氣藏則表現(xiàn)為天然氣與地層水的置換式運移，兩者在成藏機理上形成了鮮明對比。在調(diào)研大量國內(nèi)外深盆氣藏勘探開發(fā)實踐的基礎(chǔ)上，對深盆氣藏的地質(zhì)條件、成藏主控因素以及勘探開發(fā)現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)研究，結(jié)合四川盆地川西坳陷的石油地質(zhì)特點進行類比，認為川西坳陷可能存在深盆氣藏。

深盆氣；勘探開發(fā)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢；川西坳陷

自從20世紀30年代在美國圣胡安盆地發(fā)現(xiàn)“深盆氣藏”以來，目前全世界多個國家和地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鹽下油氣藏。從全球范圍看，深盆氣藏主要分布在阿爾伯達盆地、落基山地區(qū)、大綠河盆地等地區(qū)[1]。

深盆氣藏是一類首先被J.A. Masters（1979）描述和命名的非常規(guī)氣藏，R.M. Gies（1984）、B.E. Law等（1985）、R.C. Surdam等（1995，1999）以及其它研究者也都對這類氣藏做過描述和研究。深盆氣藏又稱盆地中心氣藏（如P.R. Rose等，1984）、連續(xù)型氣藏（J.W. Schmoker，1996）等。在國內(nèi)，學(xué)者普遍認為深盆氣藏指在特殊地質(zhì)條件下形成的，具有特殊圈閉機理和分布規(guī)律的非常規(guī)天然氣藏，因分布在盆地深部或構(gòu)造底部，故稱為深盆氣藏。因強調(diào)的側(cè)面不同，它又可稱為盆地中心氣藏。

自七十年代中期在加拿大西部阿爾伯達盆地深凹陷地區(qū)發(fā)現(xiàn)巨大的白堊系致密砂巖氣田并由J.A.Masters（1979）確定為深盆氣藏以來，至八十年代在美國西部落基山地區(qū)很多盆地中相繼發(fā)現(xiàn)類似的天然氣資源（P.R.Rose等，1984；D.J.Cant，1986），同時，有關(guān)深盆氣的理論也得到了突飛猛進的發(fā)展[2-3]。深盆氣藏不僅具有很高的經(jīng)濟價值，更為重要的是開拓了新的找氣理論和勘探領(lǐng)域，并提出了一套研究、勘探和開發(fā)這類非常規(guī)氣藏的理論和方法，是未來天然氣工業(yè)接替的重要發(fā)展方向。我國目前已在鄂爾多斯、吐哈、四川以及其它許多地區(qū)盆地針對深盆氣藏特點完成了大量工作，預(yù)測了深盆氣遠景資源潛力，確定了一些深盆氣發(fā)育有利地區(qū)[4-8]。

圖1 深盆氣藏與常規(guī)氣藏分布關(guān)系示意圖（金之鈞、張金川，1999）

1 深盆氣成藏條件

國外深盆氣理論研究和勘探實踐表明：前陸盆地的深凹陷地區(qū)或向斜構(gòu)造軸部是形成深盆氣藏最有利的地質(zhì)環(huán)境，低滲透性的、區(qū)域性構(gòu)造平緩的地層構(gòu)造背景是形成大面積動態(tài)圈閉的前提；海陸交互相煤系地層是深盆氣藏的主要生氣源巖。豐富的氣源和活躍的生氣作用是深盆氣藏形成的地質(zhì)基礎(chǔ)。深盆氣藏的主要儲層類型為特低滲致密砂巖，其中局部物性較好的高能環(huán)境沉積體（有利儲集相帶）和天然裂縫發(fā)育帶是形成具有經(jīng)濟價值氣田的關(guān)鍵。

國內(nèi)根據(jù)研究（金之鈞，1997、張金川，1999）認為，深盆氣藏是發(fā)育在構(gòu)造下傾方向或下部層位、氣源巖與致密儲層鄰接的天然氣聚集。構(gòu)造下傾方向或下部層位物性致密，在不要求常規(guī)的構(gòu)造圈閉、巖性條件或其它因素遮擋情況下飽含天然氣，在構(gòu)造上傾方向或上部層位，儲層物性雖然變好，但卻通過區(qū)域性氣水過渡帶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡疇顟B(tài)[9]。在剖面上形成了底部供氣源巖帶、中部致密儲層含氣帶和氣水過渡帶以及上部常規(guī)儲層含水帶的組合，即深盆氣藏發(fā)育剖面上的流體倒置特征（圖1）。

根據(jù)國外深盆氣藏的形成條件及其分布特征，以四川盆地川西坳陷為例，認為可能具有存在深盆氣藏的遠景，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）川西坳陷為一大型不對稱向斜構(gòu)造盆地，西側(cè)呈陡坡、以逆沖帶為界，為四川盆地中新生代主要沉降中心和中生界前淵層系沉積中心，向東地層變薄或尖滅，超覆沉積不整合于下伏地臺層序之上。其中，上三疊統(tǒng)在許多方面與阿爾伯達盆地白堊系前淵層系頗為相似，有可能發(fā)育深盆氣藏。

2）上三疊統(tǒng)是川西坳陷前淵深盆區(qū)快速沉積沉降的產(chǎn)物，由巨厚（厚達4000余m）的砂礫巖、泥頁巖和煤層組成，為海陸交互相沉積，上覆很厚的侏羅系、白堊系和第三系地層，埋藏較深。

3）上三疊統(tǒng)前淵層系在縱向上從海相逐漸過渡到內(nèi)陸湖泊相，在平面上以川西為沉積中心，西緣相帶窄，發(fā)育河流-沖積扇，東部相帶寬，有濱湖沼澤相和河流-三角洲相等這一特征與阿爾伯達盆地白堊系前淵沉積特征極為相似。

4）川西前淵深坳陷上三疊統(tǒng)須家河組砂巖和含礫砂巖儲層普遍較致密，但其中發(fā)育孔隙較好的砂巖。如中壩氣田須二Ⅰ類儲層孔隙度達12%以上，滲透率一般大于0.78毫達西，儲層物性從川西深坳陷向坳陷東坡有隨深度變淺逐漸變好的趨勢。

5）川西深坳陷上三疊統(tǒng)發(fā)育暗色生烴泥、頁巖和煤層，厚度1 000~124m。有機碳含量為0.5%~4.82%，鏡煤反射率0.8%~2%，坳陷深處為1.5%~2%，已達有機質(zhì)高成熟生氣高峰，生氣資源量巨大。

6）川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組在生氣中心（前淵深坳陷）外圍和上傾方向已發(fā)現(xiàn)不少常規(guī)氣藏，并且坳陷區(qū)一些深探井的資料表明須家河組自下而上普遍有氣顯示，同時具有連片延伸和縱向疊置的含氣層展布趨勢，具有相當大范圍的異常高壓帶，預(yù)示著致密砂巖動態(tài)圈閉含氣領(lǐng)域的存在。

2 深盆氣藏油氣富集主要因素

深盆氣的成藏機制和常規(guī)天然氣有巨大區(qū)別[10-12]，主要體現(xiàn)在以下幾點：

1）氣藏位于盆地凹陷較深的部位或盆地中央。如圣胡安盆地的布蘭科氣田，天然氣主要聚集在盆地中央構(gòu)造低的向斜軸部—中央盆地，其周圍則發(fā)育少數(shù)小型的常規(guī)油氣田。阿爾伯達盆地在整個深盆區(qū)范圍內(nèi)，整個中生界剖面在3 500英尺（1 067.5m）深度以下均是飽含氣的。向地層上傾方向至深盆區(qū)范圍以東的斜坡區(qū)，發(fā)育為數(shù)眾多的中小型常規(guī)地層巖性圈閉氣田。

2）儲層致密。如北美落基山地區(qū)深盆氣藏的儲集層以白堊系和第三系砂巖、粉砂巖為主，孔隙度一般為7%～12%，滲透率普遍低于1毫達西。在阿爾伯達盆地深盆區(qū)大部分含氣儲層的孔隙度僅為4%～7%，平均滲透率只有0.001毫達西。此外，同一地層單元含氣儲層向其上傾方向孔滲性往往變好，孔隙反而飽含水。在深盆區(qū)之所以出現(xiàn)工業(yè)性氣田是由于致密砂巖層系中存在常規(guī)的儲集層帶（稱之為甜點），如灘相的砂礫巖帶、密集的天然裂縫帶等。如阿爾伯達深盆區(qū)致密砂巖層系中發(fā)育多層灘相的砂礫巖層含氣層，其孔隙度為8%~12%，滲透率可達50毫達西以上。

3）流體分布異常，氣水關(guān)系倒置。深盆氣藏中，流體分布一般表現(xiàn)為同一儲層從下傾部位低滲透致密層飽含氣，向上傾方向逐漸過渡到上傾部位常規(guī)儲層飽含水，呈明顯倒置的氣水關(guān)系。含水帶在含氣帶之上，且無底水，兩者之間不存在一般意義上的封堵條件，而只發(fā)育一個氣水過渡帶，在這個過渡帶中儲層和流體的性質(zhì)是逐漸變化的：從下傾飽含氣帶向上傾飽含水帶，儲層滲透率增大；向上傾方向水礦化度明顯降低。如圣胡安盆地深盆區(qū)含氣帶水礦化度為 33 000ppm，至氣水過渡帶礦化度降為 5 000ppm，向斜坡區(qū)含水帶礦化度又逐漸降為3 000ppm。沿上傾方向地層電阻率明顯減小。在阿爾伯達盆地氣水過渡帶以西的下傾飽含氣部位每層砂巖的電阻率均大于20Ω·m，有的甚至超過200Ω·m，而上傾部位含水帶一般為5Ω·m。Master認為這種高電阻率主要是由于地層含天然氣引起的。

4）含氣層壓力異常。在北美地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的深盆氣藏中，含氣層的壓力總是低于或高于區(qū)域靜水壓力。天然氣的熱生成及其在致密巖系中的聚集是導(dǎo)致異常壓力和儲層致密化的共同原因。其中，大綠河、皮申斯、尤因塔等盆地的白堊系—第三系致密砂巖氣為超壓深盆氣，而阿爾伯達、圣胡安、丹佛等盆地的深盆氣為負壓氣。異常壓力總是出現(xiàn)在致密的、含氣的層段中，其出現(xiàn)的位置和范圍一般與天然氣貯存的位置和范圍一致。沉積相和儲層研究是勘探這類氣藏的重要手段，盆地沉積-埋藏史、綜合巖石-測井評價和沉積相研究是評價深盆氣藏的最有效方法。深盆氣藏規(guī)模和儲量巨大，但在目前的經(jīng)濟技術(shù)條件下的可采儲量和生產(chǎn)能力都比較低。先進的開采技術(shù)和合理的天然氣價格是開發(fā)深盆氣藏的關(guān)鍵。

5）煤系地層發(fā)育，煤成氣是深盆氣藏的主要天然氣來源。北美落基山地區(qū)深盆氣藏的生氣源巖主要是白堊系—第三系的煤系地層，其次是中生界的海相暗色泥巖。這些源巖在深盆區(qū)厚度大、分布廣，為深盆氣藏的形成提供了豐富的氣源。而據(jù) J.A.Masters（1984）的估算，阿爾伯達盆地深盆區(qū)含煤層的下白堊統(tǒng)海陸交互相沉積平均厚度在1 000m以上，有機碳含量高，平均在2%以上，以Ⅲ型干酪根為主，煤層厚度一般在3~9m，覆蓋面積13萬km2，煤炭總資源量約1萬億噸。煤層的最厚分布區(qū)與主要生氣中心及深盆區(qū)主要產(chǎn)氣區(qū)基本吻合，鏡質(zhì)體反射率0.8%~1.3%，地溫80~120℃，生成了總量高達10 000萬億立方英尺（283萬億m3）的天然氣。優(yōu)質(zhì)的源巖與深盆區(qū)的儲層呈互層或上下關(guān)系，構(gòu)成了完好的生儲氣系統(tǒng)。

6）深盆氣藏規(guī)模巨大，但產(chǎn)能很低，需壓裂技術(shù)開采。不管是阿爾伯達深盆區(qū)和圣胡安盆地的低壓深盆氣藏，還是大綠河等盆地的高壓深盆氣藏，其分布面積都是十分巨大，超過1萬km2，含氣地層巨厚，一般都超過1 000m，因此其地質(zhì)儲量十分可觀。如在阿爾伯達深盆區(qū)，飽含氣的范圍達2.4萬平方英里（6.2萬km2），氣層厚度3 000~10 000英尺（915~3 050m）。據(jù)J.A.Masters（1984）的估計，阿爾伯達深盆區(qū)飽含氣的整個砂巖地層中擁有的天然氣資源量達1 500萬億立方英尺（42.45萬億m3），即使在目前技術(shù)條件下的可采儲量也可達45萬億立方英尺（1.27萬億m3）。而在圣胡安盆地和大綠河盆地，深盆氣藏的范圍都占據(jù)了盆地較深部位的大部分地區(qū)，預(yù)測的天然氣可采儲量分別達到0.65萬億m3和2.06萬億 m3。此外，深盆區(qū)中一般都擁有大量的煤層甲烷氣資源。如阿爾伯達深盆區(qū)煤層氣資源量為 7.07萬億m3（Wyman，1984），而圣胡安盆地煤層氣的地質(zhì)儲量則為1.4萬億m3（Kelso，1984）。

3 深盆氣藏勘探開發(fā)發(fā)展趨勢

1）常規(guī)油氣藏向非常規(guī)氣藏的勘探轉(zhuǎn)向。如深盆氣藏理論創(chuàng)始人 J.A.Masters在提出勘探開發(fā)深盆氣藏的基本思想中所指出的那樣，油氣資源同其他礦產(chǎn)資源一樣，高品位的資源少，而低品位的資源多。隨著開采技術(shù)的改進和資源價格的提高，巨大數(shù)量的低品位資源會不斷變?yōu)橛杏玫膬α?。因此，深盆氣藏已成為未來天然氣勘探開發(fā)的主要發(fā)展方向之一。由于深盆氣藏中的天然氣主要貯存在致密砂巖中，其大部分資源在目前經(jīng)濟技術(shù)條件下還難以開采和利用。

2）通過類比研究，確定盆地內(nèi)有無深盆氣的存在，確定深盆氣的類型及成藏模式。結(jié)合我國各沉積盆地的石油地質(zhì)條件，對深盆氣分布的有利區(qū)帶進行預(yù)測。通過國內(nèi)外深盆氣勘探開發(fā)技術(shù)類比，提出適合于我國深盆氣的勘探開發(fā)技術(shù)系列。

4 結(jié)論

1）據(jù)地質(zhì)類比分析，川西坳陷應(yīng)當存在深盆氣。川西坳陷深盆氣成藏條件比較優(yōu)越，烴源巖主要為煤層和暗色泥巖，氣源巖厚度大，有機質(zhì)豐富，并且成熟度高，可以持續(xù)不斷地為深盆氣成藏提供強大的氣源條件；儲集層為須家河組須二、須四段砂巖，物性條件致密，符合深盆氣成藏條件；蓋層為須三、須五段大套泥巖，封堵條件明顯。

2）根據(jù)成藏主控因素研究，川西坳陷滿足深盆氣成藏要求；根據(jù)目前已有資料分析，川西坳陷存在深盆氣藏發(fā)育證據(jù)。川西坳陷須二段異常地層壓力高值區(qū)出現(xiàn)在成都－綿陽－廣元及其以西一帶，構(gòu)成了川西坳陷－乃至整個四川盆地的高異常壓力中心。因此，川西坳陷可能發(fā)育有深盆氣藏。

[1] D.H.Welte et al：Gas generation and migration in the Deep Basin of Western Canada. AAPG Memoir 38,1984.

[2] B.E.Law：Thermal maturity patterns of Gretaceous and Tertiary rock, San Juan Basin, Colorado and New Mexico：The Geological Society of America Bulletin, 1992, 104(2)：192～207.

[3] B.E.Law and W.W.Dickinson：Conceptual model for origin of abnormally pressured gas accumulation in low—permeability reservoirs. AAPG 1985, 69(8)：1295～1304.

[4] 李仲東,郝蜀民,李良,等.鄂爾多斯盆地上古生界氣藏與深盆氣藏特征對比[J].石油與天然氣地質(zhì),2009,24(1):149～155.

[5] 馬新華.鄂爾多斯盆地上古生界深盆氣特點與成藏機理探討[J].石油與天然氣地質(zhì),2005,26(2): 230～236.

[6] 張金亮,張金功,洪峰,等.鄂爾多斯盆地下二疊統(tǒng)深盆氣藏形成的地質(zhì)條件[J].天然氣地球科學(xué),2005,16(4):526～534.

[7] 馮全雄,黃兆林，薛會,等.深盆氣地震特征及預(yù)測方法[J].石油與天然氣學(xué)報,2007,29(6):69～73.

[8] 胡海燕,陳元勇,李翻平.準噶爾盆地腹部深盆氣成藏條件及識別標志[J].油氣地質(zhì)與采收率,2009,16(5):30～36.

[9] 張金川.從深盆氣到根緣氣[J].天然氣工業(yè), 2006,26(2):46～48.

[10] 許化政,高莉,王傳剛.深盆氣基本概念與特征[J].天然氣地球科學(xué),2009,20(5):781～789.

[11] 王傳剛,高莉,許化政.深盆氣形成機理與成藏階段劃分—以鄂爾多斯盆地為例[J].天然氣地球科學(xué),2011,22(1):15～22.

[12] 陳昭國.四川盆地川西坳陷深盆氣探討[J].石油實驗地質(zhì),2005,27(1):32～38.

Present Situation and Developmental Trend of Exp loration and Exp loitation of Deep Basin Gas Trap

FAN Zeng-hui1OU-YANG Cheng2ZHANG Xiao-bin1ZHAO Yuan1DENG Xiao-jiang1XU Wen-sheng3, LIN Na3PU Li-ping4
(1-Geophysical Prospecting Company, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd, CNPC, Chengdu 610213; 2- Research Institute of Geological Exploration & Development, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd. CNPC, Chengdu 610051; 3- Chuanqing Drilling Engineering Company Limited Intenational Ltd, CNPC, Chengdu 610051;4-Institute of Resources and Environments, Southwest Petroleum University, Chengdu 610050;5- Research Institute of Exploration and Development, Tarim Oilfield Company, PetroChina, Korla, Xinjiang 841000;)

This paper believes that deep basin gas trap may be in existence in the west Sichuan depression based on systematic study of data on deep basin gas exploration and development from home and abroad in combination w ith petroleum geological features in western Sichuan depression.

deep basin gas; present situation of exploration and development; developmental trend; western Sichuan depression

P618.130.2

A

1006-0995（2014）01-0029-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.008

2013-01-04

范增輝（1983-），男，河南洛陽人，工程師，從事天然氣勘探開發(fā)研究工作