斷控氣藏的動態(tài)成藏物理模擬與啟示
——以柴達木盆地西北地區(qū)典型氣藏為例

羅 群，王仕琛，賈 春，代 兵，張宏利，文 璠，邱兆軒

1.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院，北京 102249；3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，成都 610100；4.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二〇二地質(zhì)隊，四川 宜賓 644002

1 天然氣成藏研究現(xiàn)狀

我國天然氣資源豐富，但探明率很低，勘探潛力巨大。目前對天然氣成藏機制、形成序列的研究多依據(jù)地質(zhì)分析和地質(zhì)推斷，盡管近年來國內(nèi)外加強了物理模擬實驗的研究，但仍多停留在靜態(tài)、定性和初步的研究階段[1-10]。由于天然氣分子比石油小，與油藏相比，具有“易泄漏、難動態(tài)、難觀察”的特點，因此氣藏形成的實驗研究具有更大的難度。

最早研究油氣運移的學(xué)者是MUNN，早在1909年，他就通過簡單的實驗裝置，模擬研究了流動的水對石油在地層中移動和分布的影響，提出了石油運移的水力說，油氣二次運移物理模擬實驗技術(shù)隨之誕生[11]。1921年，EMMONS通過玻璃管，研究了浮力對油氣運移與聚集的影響，認(rèn)為同樣條件下氣的浮力大于油的浮力[12]。HUBBERT(1953)與HILL(1961)提出并運用流體勢的原理，研究了水動力條件對于油、氣、水分布的控制作用，認(rèn)為低勢區(qū)有利于油氣的運移和聚集[13-14]。到了1988年，LENORMAND通過實驗，成功模擬研究了孔隙介質(zhì)中油氣二次運移過程，提出了黏性指進、毛細(xì)指進、穩(wěn)定驅(qū)替3 種油氣運移的機理[15]。1989年DEMBICKI 等在60.0 cm×2.5 cm 的填滿親水沉積物的玻璃管中進行了油氣二次運移實驗，實驗表明在絕大多數(shù)情況下，油氣可能在多孔的滲透性沉積地層中沿有限通道進行二次運移，發(fā)現(xiàn)只有極少量油氣在運移通道中以殘余油氣的形式損失掉[16]。1992年，LIONEL等使用裝有玻璃珠或砂粒的玻璃管，通過設(shè)置玻璃珠粒度、油氣的密度、油水界面張力以及玻璃管傾角等條件，進行油或氣驅(qū)水實驗，研究靜水條件下油氣的二次運移，取得重要進展[17]。

國內(nèi)學(xué)者對天然氣運移機制的物理模擬起步較晚，但進展較快。1991年，盧家爛等[1]模擬了不同地質(zhì)條件下天然氣在黏土巖、碳酸鹽巖和石英砂巖中的運移過程，提出了要形成中大型氣田必須要有充分的游離氣存在。隨后盧雙舫、李劍、金之鈞、史基安等從地球化學(xué)、巖石學(xué)、儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征等不同角度，對不同地質(zhì)條件下油氣運移的優(yōu)勢通道進行物理模擬，提出了級差優(yōu)勢、分隔優(yōu)勢、流向優(yōu)勢、流壓優(yōu)勢和斷面優(yōu)勢5種優(yōu)勢運移通道[2-7]。2005年，米敬奎等對深盆氣藏形成條件進行實驗?zāi)M，提出了形成深盆氣藏必須具備儲層致密、緊鄰氣源、快速生氣3個基本條件[18]。為了揭示天然氣充注成藏機理并總結(jié)其成藏模式，陳義才等[19]、姜林等[9]開展了油氣二次運移過程差異研究的物理模擬實驗，提出了天然氣分為活塞式和優(yōu)勢式2個運移階段。2014年，公言杰等提出了油氣二次運移可視化物理模擬實驗技術(shù)發(fā)展的三大趨勢[10]。

綜觀國內(nèi)外天然氣成藏過程模擬實驗研究現(xiàn)狀與成果[20-24]，雖然在模擬空間(從一維到二維再到三維)、模擬實驗裝置(由簡陋到精密)、模擬要素(從運移指標(biāo)、運移方式、運移途徑到運移成藏動力學(xué)機制)等方面取得重大進展，但在以下方面仍然存在嚴(yán)峻問題：①易泄漏、難密封，實驗裝置的密封性一直是天然氣成藏物理模擬成敗的關(guān)鍵和難題；②目前幾乎所有的模擬裝置均是靜態(tài)的，而天然氣成藏過程是動態(tài)的，是構(gòu)造動態(tài)演化過程中的運移、聚集成藏；③氣體的充注、運移和聚集現(xiàn)象不明顯，觀察難度大，更難定量化；④目前模擬的運移途徑多是單一的，如輸導(dǎo)層或斷層或不整合面，而實際上一個氣藏的形成，往往是天然氣要經(jīng)過斷裂、不整合和輸導(dǎo)層等多個途徑構(gòu)建的通道網(wǎng)絡(luò)進行運移聚集的結(jié)果，這些局限性將極大制約對氣藏形成過程、成藏機理和分布規(guī)律的正確認(rèn)識。本文針對柴達木盆地西北地區(qū)斷裂控制天然氣成藏機理不清，以及目前天然氣成藏模擬實驗存在的問題，自行設(shè)計了“一種可調(diào)式天然氣運聚成藏模擬裝置”，成功模擬了東坪、馬海—南八仙等典型氣藏形成過程。與前人研究不同的是，本次實驗突破了天然氣模擬實驗“易滲漏、難觀察、難動態(tài)”的瓶頸，實現(xiàn)了對天然氣的歷史、動態(tài)、定量的模擬。

2 地質(zhì)背景

目前柴達木盆地西北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的天然氣藏主要分布在侏羅系—新近系含油氣系統(tǒng)中，其形成、演化與分布均受斷裂控制[29]。這些氣藏，包括分布于柴北緣山前帶平臺凸起的平1井氣藏，分布于冷湖—南八仙構(gòu)造帶的冷湖七號氣藏、南八仙氣藏、馬海氣藏，分布于鄂博梁—鴨湖構(gòu)造帶的鄂博梁Ⅲ號氣藏和分布于阿爾金山前帶的東坪氣藏等，均受斷裂控制而沿斷裂展布(圖1)，為斷控氣藏。由于各氣藏所在構(gòu)造帶的斷裂系統(tǒng)、構(gòu)造樣式、氣源供給、輸導(dǎo)體系存在差異，導(dǎo)致其成藏機制和分布特征也不同。本文通過不同構(gòu)造帶典型氣藏成藏過程的物理模擬，揭示各典型氣藏成藏動力機制，建立其分布模式，以指導(dǎo)下步柴達木盆地天然氣的勘探。

圖1 柴達木盆地西部和西北地區(qū)Tr斷裂與侏羅系烴源巖、氣藏分布

3 典型氣藏特征

東坪氣藏和馬仙氣藏(又稱馬?！习讼蓺獠?是柴達木盆地西北地區(qū)典型的受斷裂控制的氣藏(又稱斷控氣藏)，前者位于柴西北區(qū)，后者位于柴北緣地區(qū)，它們分別代表了柴達木盆地不同地質(zhì)背景、成藏特征的氣藏類型。

3.1 東坪氣藏

東坪構(gòu)造位于柴達木盆地西北地區(qū)阿爾金山前構(gòu)造帶上，北西—南東向展布，為兩側(cè)分別受坪東、坪西斷裂控制的不對稱沖起背斜構(gòu)造，東部緊鄰坪東生烴凹陷，烴源巖主要為下侏羅統(tǒng)的煤系烴源巖，演化程度高。

圖2 柴達木盆地東坪構(gòu)造天然氣運移成藏模式

3.2 馬仙氣藏

馬仙氣藏位于柴北緣地區(qū)南八仙—馬海構(gòu)造帶，包括南八仙、馬海等多個氣藏，為典型的多期運移、多期成藏的原生氣藏。

3.2.1 南八仙氣藏基本特征

3.2.2 馬海氣藏基本特征

馬海氣藏位于馬?！习讼蓸?gòu)造帶東部，由馬海構(gòu)造淺層氣藏和其西南翼的深層超覆氣藏組成。

(2)馬海構(gòu)造西南翼地層超覆氣藏。位于馬海構(gòu)造西南翼的深4、新深5井在E1+2底部古風(fēng)化殼之上的砂礫巖獲低產(chǎn)氣流，證實了馬海西南翼E1+2地層超覆氣藏的存在。氣層壓力系數(shù)為1.2～1.7，氣藏含氣面積約為50 km2，鉆探表明氣層在超覆圈閉的上傾部位。E1+2底部砂礫巖上方的泥質(zhì)巖蓋層厚約100～120 m，它和超覆帶共同控制了氣藏的儲存狀態(tài)。地層超覆氣藏是由來自南部伊北凹陷的天然氣，沿侏羅系頂部的區(qū)域不整合面、基巖風(fēng)化殼及斷層組成的斷裂—不整合運移網(wǎng)絡(luò)通道運聚而成，氣藏形成時間為E—N1。

圖3 是馬仙氣藏的油氣運聚成藏地質(zhì)模式圖，該模式是下一步油氣運聚物理模擬實驗的基礎(chǔ)。

圖3 柴達木盆地馬?！习讼捎蜌獠赜蜌膺\聚成藏模式

4 氣藏動態(tài)成藏模擬實驗

地質(zhì)分析對成藏機理的認(rèn)識多具有主觀推斷性，而物理模擬實驗可以減少這種主觀推斷。為了揭示柴達木盆地不同類型典型氣藏成藏機理，需要對其動態(tài)成藏過程進行物理模擬。

4.1 模擬實驗裝置

4.1.1 模擬裝置介紹

依據(jù)氣藏地質(zhì)條件與成藏特征，自主研發(fā)了氣藏形成動態(tài)實驗?zāi)M裝置系統(tǒng)——手動非均勻擠壓天然氣成藏動態(tài)模擬裝置(圖4)，用于模擬單向不均勻擠壓背景下氣藏形成過程。通過手動來調(diào)節(jié)擠壓力度、擠壓速度和壓縮程度。

圖4 手動非均勻擠壓天然氣運聚動態(tài)成藏物理模擬實驗裝置照片(背視)

手動非均勻擠壓裝置主要包括3個方面：(1)模擬實驗裝置；(2)供氣裝置；(3)動力裝置。

(1)氣藏模擬實驗裝置，主要包括實驗臺和氣藏模擬裝置(圖5)。實驗臺主要是一個純鋼的桌子。氣藏模擬裝置底部由一個支架支撐，上部為一個長800 mm、高360 mm、厚度200 mm的金屬箱裝置(圖5c)，整體重量約為88 kg；內(nèi)部可以填充地層，空間為長40 cm、高36 cm、厚度5 cm，兩側(cè)為邊界擋板，前側(cè)為一個厚度10 cm的有機玻璃板以便于觀察現(xiàn)象；頂部為一個開放系統(tǒng)，后面是鉆有36個注氣孔的鋼板(圖5a-b)。

圖5 氣藏模擬實驗裝置實物圖及幾何尺寸示意

(2)供氣裝置。主體就是一個裝滿甲烷氣體的鋼瓶，連接有壓力表、閥門和注氣管(圖4)。

(3)動力裝置，包括主動動力系統(tǒng)和被動動力系統(tǒng)。主動動力系統(tǒng)主要為一個可舉32 t的螺旋千斤頂，千斤頂固定在一側(cè)，用手搖動擠壓實驗裝置，通過控制推進板速度來模擬不均勻擠壓；另一側(cè)用底座橫擋板固定，防止底座橫擋板滑動(圖6)。底座橫擋板與左推進板共同構(gòu)成被動動力系統(tǒng)。

圖6為簡化后的手動非均勻擠壓天然氣運聚動態(tài)成藏物理模擬實驗裝置示意圖(正面)，展示了實驗裝置的主要構(gòu)成。

圖6 手動非均勻擠壓天然氣運聚動態(tài)成藏物理模擬實驗裝置示意(正面)

4.1.2 實驗?zāi)康呐c模擬條件

通過注氣管向?qū)嶒炑b置的注氣孔注氣，在相對封閉條件下，通過動力裝置擠壓模擬的斷控氣藏圈閉，實現(xiàn)邊擠壓邊注氣，觀察構(gòu)造變形過程中斷控氣藏形成演化現(xiàn)象(斷層活動、地層褶皺、構(gòu)造圈閉形成演化、氣體在斷裂輸導(dǎo)體系中的運移和在斷控圈閉中的聚集、散失等)，進而分析和揭示不同類型斷控氣藏形成機理，總結(jié)氣藏形成序列和分布模式。

模擬實驗條件的要求是：斷層斷開層位和壓縮距離盡可能與實際地質(zhì)情況吻合；構(gòu)造演化、氣藏成藏過程中的關(guān)鍵地質(zhì)事件依據(jù)平衡地質(zhì)剖面、天然氣成藏地質(zhì)模式，按地質(zhì)時間與實驗時間比例進行設(shè)計；儲、蓋層及其組合依據(jù)實際情況簡化，但盡可能接近實際地質(zhì)條件；儲層依據(jù)實際物性情況選用不同粒徑石英砂，蓋層用軟陶泥代替，基底用硬軟陶泥代替；斷層依據(jù)其規(guī)模和封閉性，在兩層鐵砂網(wǎng)中間用不同粒徑石英砂或陶泥充填來模擬；斷距則依據(jù)實際斷距按比例來設(shè)計；儲層先用染紅的水浸泡，氣體在其中的運移和聚集現(xiàn)象(紅色儲層含氣后明顯變白)清晰可見。為了防止實驗過程中氣體泄漏，在邊界檔板外側(cè)包裹了一層薄薄的彈性橡皮，封閉效果良好。

4.2 東坪氣藏動態(tài)成藏物理模擬

4.2.1 地質(zhì)模型

4.2.2 實驗參數(shù)選取

東坪構(gòu)造主干剖面的平衡地質(zhì)剖面橫向壓縮率為15.0%，實驗剖面長度400 mm，實驗實際壓縮距離60 mm。實驗相關(guān)時間與壓縮參數(shù)如表1和圖7。

圖7 柴達木盆地東坪氣藏形成演化模式

表1 柴達木盆地東坪氣藏動態(tài)成藏物理模擬實驗參數(shù)設(shè)定

4.2.3 氣藏形成過程模擬的實驗?zāi)Ｐ?/p>

圖8a為依據(jù)坪東斷層兩側(cè)地層物性參數(shù)所設(shè)計的東坪構(gòu)造模型正面圖，圖中紅色部分為儲集層，黃色部分為泥巖蓋層。設(shè)計了2條斷層F1和F2，F(xiàn)2代表實際地層中的坪東斷層，作為油源斷層，處于開啟狀態(tài)，對天然氣起輸導(dǎo)作用；F1斷層在整個實驗過程中對天然氣的運聚不起作用，作為封閉斷裂，僅用砂網(wǎng)代替。在1號和4號儲集層中分別留有一個出水口，在J和E1+2地層之間放置了一張砂網(wǎng)，模擬J與E1+2之間的不整合面；注氣口設(shè)在F2斷裂下盤的J中，模擬烴源巖排氣，用石英砂填充J便于天然氣從烴源巖中排出(圖8b)。

圖8 柴達木盆地東坪構(gòu)造氣藏形成過程物理模擬實驗?zāi)Ｐ?/p>

4.2.4 實驗過程與地質(zhì)解釋

依據(jù)東坪地區(qū)構(gòu)造演化與氣藏形成地質(zhì)研究成果，將實驗過程分為3個階段：第一階段為緩慢擠壓階段(不注氣)；第二階段為緩慢擠壓逐漸加速注氣階段(時間為0～11′48″)；第三階段為加速擠壓大量注氣階段(時間為11′48″～13′20″)。

(1)第一階段——緩慢擠壓階段。緩慢擠壓時，無氣體充注，也無天然氣運移現(xiàn)象。

(2)第二階段——緩慢擠壓逐漸加速注氣階段。在注氣初期階段，氣量相對較少，氣體從注氣口進入以后先通過不整合面進入到E1+2底部的砂體之中，沿地層上傾方向發(fā)生側(cè)向運移進入到斷裂帶之中。到注氣的中期之后，隨著氣體的不斷增加，在浮力的作用之下，氣體沿著斷裂帶向上運移(圖9a)，并開始在頂部的1號儲集層中優(yōu)先聚集成藏(圖9b)。

圖9 緩慢擠壓逐漸加速注氣階段(時間在0～11′48″)實驗現(xiàn)象示意

圖10為擠壓背景下緩慢注氣9′56″和11′48″時刻天然氣沿斷裂運移并進入各層儲層形成氣藏的實驗照片。

圖10 實驗在緩慢注氣9′56″和11′48″時刻天然氣沿斷裂運聚成藏的實驗照片

(3)第三階段——加速擠壓大量注氣階段。到注氣晚期，隨著注氣量的加大，氣體由1號儲集層逐漸向下面的儲集層中充注形成氣藏(圖11)，也就是說在氣藏形成的過程中，其形成順序是由淺層向深層進行的，且在氣藏形成過程中地層一直處于一個高壓狀態(tài)。

圖11 加速擠壓大量注氣階段(時間大致在11′48″～13′20″)實驗現(xiàn)象示意

東坪構(gòu)造氣藏形成過程實驗特點為:①長期充注，晚期成藏，主要成藏階段為第三階段的加速擠壓大量注氣階段；②氣藏形成時間有差異，即上部淺層氣藏形成相對早，下部深層氣藏形成相對晚。

4.3 馬海西—南八仙氣藏動態(tài)成藏物理模擬

4.3.1 實驗地質(zhì)模型

4.3.2 實驗參數(shù)選取

馬仙構(gòu)造演化過程中主干剖面橫向壓縮率為8.0%，實驗剖面長度400 mm，實驗實際壓縮距離32 mm。實驗?zāi)M相關(guān)參數(shù)如表2和圖12所示。

圖12 柴達木盆地南八仙油氣藏形成史示意

表2 柴達木盆地馬海西—南八仙氣藏物理模擬實驗參數(shù)設(shè)定

4.3.3 馬仙構(gòu)造氣藏動態(tài)模擬實驗?zāi)Ｐ?/p>

圖13a為馬仙構(gòu)造模擬實驗的正面圖，其中紅色部分為儲集層，填充模型時將砂體全部染成紅色，黃色部分為泥巖蓋層和基底。設(shè)計有3條斷層：F1、F2和F3。F1和F3都是設(shè)計為開啟的斷層，起輸導(dǎo)油氣的作用，兩側(cè)用砂網(wǎng)與地層砂體隔開，中間填充0.5～0.55 mm的石英砂。F2斷層主要表現(xiàn)為封堵作用，輸導(dǎo)油氣作用相對較弱，兩側(cè)用砂網(wǎng)與地層隔開，中間填充陶泥(圖13a，c)。設(shè)計有4個測壓口，一個位于F3斷裂帶中，其他3個分別位于2號、3號和4號儲集層中(圖13b，c)。J1烴源巖與上面的地層間用砂網(wǎng)隔開，表示不整合面，進氣口和烴源巖位置見圖13c。

圖13 柴達木盆地馬仙構(gòu)造氣藏形成過程物理模擬實驗?zāi)Ｐ?/p>

4.3.4 實驗過程與地質(zhì)解釋

實驗過程分為3個階段：第一階段為緩慢擠壓階段；第二個階段為緩慢擠壓逐漸加速注氣階段(時間大致從0′～8′)；第三階段為加速擠壓大量注氣階段(時間大致從8′～20′)。

(1)第一階段——緩慢擠壓階段。緩慢擠壓時，無氣體充注，并無天然氣運移現(xiàn)象。

(2)第二階段——緩慢擠壓逐漸加速注氣階段。在注氣初期階段，氣量較少，氣體在擴散力、浮力作用下沿開啟的斷裂—不整合—輸導(dǎo)層構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通道緩慢運移，沒有明顯氣體聚集現(xiàn)象。在注氣中期階段，隨著氣量的逐漸增加，氣體優(yōu)先在氣源附近的儲層運聚，開始聚集于其中的低勢圈閉中(如南八仙深層構(gòu)造圈閉、馬海西南E1+2超覆圈閉)，同時部分油氣也開始沿斷裂輸導(dǎo)系統(tǒng)向上運移(圖14)。

圖14 緩慢擠壓逐漸加速注氣階段(時間大致從0′～8′)實驗現(xiàn)象示意

(3)第三階段——加速擠壓大量注氣階段。在注氣晚期階段，11′50″時4號儲集層靠近烴源巖的部分大面積變白(相當(dāng)于南八仙深層構(gòu)造氣藏)，中部砂體完全變白，右側(cè)上傾尖滅帶的砂體(相當(dāng)于馬海中淺層氣藏)有開始變白的現(xiàn)象(圖15a-b)，表明氣體通過斷裂—不整合輸導(dǎo)體系先在離氣源較近的圈閉中聚集成藏(4號儲層中部砂體，相當(dāng)于南八仙深層構(gòu)造氣藏)，而后穿過F3斷層進入到4號儲集層右側(cè)上傾尖滅帶的砂體中聚集(相當(dāng)于馬海北E1+2超覆氣藏)。到13′10″時，隨著氣體進一步注入，氣體進入到F3斷層中，在浮力的作用下沿著斷裂向上運移，在F3斷裂的頂部出現(xiàn)變白的現(xiàn)象，同時1號測壓管發(fā)生管噴現(xiàn)象(圖15b-c)。到16′10″時，F(xiàn)3號斷層已經(jīng)幾乎完全變白，表明氣體已經(jīng)充滿斷層，2號儲集層和3號儲層(相當(dāng)于南八仙滑脫斷裂下盤淺層氣藏)右側(cè)上傾方向上都已經(jīng)開始變白，1號儲層已經(jīng)大面積褪色，氣體穿過斷層進入到儲集層之后，優(yōu)先沿著構(gòu)造脊運移，在地層上傾方向上聚集成藏。同時由于構(gòu)造擠壓作用，可以明顯發(fā)現(xiàn)1號儲集層右側(cè)上部泥巖發(fā)生隆起現(xiàn)象(圖15d-e)，隨著氣量的不斷增加，其中也開始有氣體聚集(相當(dāng)于馬海中淺層背斜構(gòu)造氣藏)(圖15f)。停止注氣后，淺部地層由于保存條件相對較差，規(guī)模不斷減小并逐漸消亡，而深部氣藏保存條件相對較好，保存相對完整。

圖15 加速擠壓大量注氣階段(時間大致從11′～20′)實驗現(xiàn)象照片

4.4 實驗啟示

4.4.1 晚期成藏的氣藏具有“先淺后深”氣藏形成序列

實驗表明，斷層輸導(dǎo)體系控制的晚期成藏的氣藏組合，往往具有淺層氣藏先形成、深層氣藏后形成的成藏序列，如東坪氣藏。晚期成藏往往與晚期斷裂活動密切相關(guān)，成藏時間短，但存在先后順序。晚期斷裂往往向上斷開的層位高，強度大，甚至斷至地表。斷層在活動期的短期內(nèi)，深部氣源的氣在強大的壓差作用下迅速沿斷裂輸導(dǎo)體系向淺層運移。由于供氣量大于散失量，氣體在斷裂帶內(nèi)迅速大量聚集，氣壓迅速增高，形成異常高壓，當(dāng)異常高壓超過其兩盤儲層的排替壓力(毛管壓力等阻力)時，斷裂帶內(nèi)的氣體將突破儲層阻力(毛細(xì)管力等)進入到儲層繼續(xù)運移，并在儲層的低勢區(qū)聚集成藏。由于淺層儲層成巖、壓實作用相對較弱，物性相對較好，因此，斷裂帶中的高壓氣體往往首先進入淺層儲層運聚，形成淺層氣藏。隨著斷裂帶中氣壓的進一步升高，高壓氣體往往依次進入到阻力相對較大的中、深層儲層中運聚成藏，從而形成“先淺后深”的氣藏形成序列。研究區(qū)東坪氣藏、南翼山氣藏的形成具有這種特征。

4.4.2 長期、多期成藏的氣藏具有“先深后淺”氣藏形成序列

對于一個長期、多期成藏的氣藏組合，往往與控制其形成的斷裂長期、多期活動密切相關(guān)。斷裂早期活動往往控制氣源巖的形成、分布和演化。斷裂中期活動控制了天然氣的運移通道系統(tǒng)和聚集空間，從而控制當(dāng)時天然氣的形成與分布。如南八仙構(gòu)造的深部氣藏、馬海西的地層超覆氣藏，這些氣藏往往分布于斷裂輸導(dǎo)體系及其附近的圈閉之中，其成藏動力以異常高壓、構(gòu)造應(yīng)力和浮力為主。斷裂晚期活動，一方面繼續(xù)輸導(dǎo)運移深部氣源巖排出的中高成熟度氣；另一方面極可能破壞、調(diào)整其下部已經(jīng)形成的原生氣藏，通過異常高壓的傳遞和浮力的作用，將其下部氣藏泄漏的氣體輸導(dǎo)、運移到中淺層斷裂體系控制的各類圈閉中聚集成藏，如南八仙構(gòu)造中淺層氣藏；或?qū)⑵湎虏繗獠匦孤┑臍廨攲?dǎo)到中淺層的其他輸導(dǎo)層中，并在其中繼續(xù)運移，在適當(dāng)?shù)娜﹂]條件下聚集成藏，如馬海構(gòu)造淺層氣藏。這類序列的氣藏由于形成先后與對應(yīng)的儲層(圈閉)相匹配，時間越早，運聚的層位越深，時間越晚，運聚層位越淺，從而形成“先深后淺”的氣藏形成序列；氣藏分布于斷裂輸導(dǎo)體系及其附近區(qū)域，縱向上呈“層樓式”展布特征。南八仙、馬海西氣藏的形成具有這種特征。

4.4.3 “斷裂傳遞高壓驅(qū)動”是中淺層天然氣晚期成藏的重要機制

深部高—過成熟的天然氣(藏)具有異常高壓，通過深大斷裂及其輸導(dǎo)體系與中淺儲層和圈閉相連通，形成良好的“源(或藏)—斷—儲—圈閉”空間匹配關(guān)系。斷裂及其輸導(dǎo)體系連通深部高壓氣源層(或氣藏)與中淺層儲層，導(dǎo)致強大的源儲壓力差，成為天然氣向上運移的主要動力。在中淺層，深部天然氣因巨大的源儲壓差沿斷裂向上傳遞，突破斷裂帶及其兩盤儲層的毛細(xì)管力等阻力，進入中淺層儲層繼續(xù)運移，在相對低勢區(qū)(各類圈閉)中聚集成藏，形成中淺層天然氣藏。這里源(或原生氣藏)儲壓差為天然氣運移成藏動力，斷裂輸導(dǎo)體系(斷裂—斷裂、斷裂—不整合、斷裂—輸導(dǎo)層或斷裂—不整合—輸導(dǎo)層)是天然氣運移的通道，斷裂輸導(dǎo)體系及其附近的各類斷裂相關(guān)圈閉(如斷層遮擋、斷塊、斷鼻、斷背斜、斷層—巖性、斷層—不整合等)是天然氣聚集成藏的空間，斷裂活動與各類圈閉形成的時間耦合決定圈閉的有效性。斷裂傳遞高壓驅(qū)動成藏是天然氣晚期成藏的重要機理，“先淺后深”成藏序列是這類氣藏的一個重要特征，也是斷裂傳遞高壓驅(qū)動成藏機理的作用結(jié)果。東坪氣藏、南翼山氣藏形成機制具有類似特征。

4.4.4 淺層殘留氣藏極可能是深層整裝氣藏存在的重要標(biāo)志

從模擬實驗可知，氣藏的形成不僅在平面上成群成帶展布，而且在縱向上是深、淺部氣藏成層、成串分布。任何一個氣藏都有衰竭、消亡的過程，淺層氣藏由于散失快、破壞強、保存條件差，往往先衰竭，而相比之下深層氣藏往往保存條件較好，相對整裝，是有利的勘探目標(biāo)。于是，本文提出了“深淺共存”、“淺差深好”的氣藏保存序列，提出“依淺找深”的天然氣勘探思路，用于指導(dǎo)深層氣藏的勘探；預(yù)測柴達木盆地鄂博梁、葫蘆山、鴨湖、南翼山等殘留氣藏之下的中、深層存在整裝的天然氣藏，是下一步天然氣勘探的重點領(lǐng)域。

5 結(jié)論

(1)自主研發(fā)了“一種可調(diào)式天然氣運聚成藏模擬裝置”，成功模擬了柴達木盆地東坪、馬海—南八仙等典型氣藏的形成過程。

(2)東坪、馬海—南八仙天然氣藏成藏過程的物理模擬結(jié)果與地質(zhì)研究結(jié)果(如氣源對比、充注期次等)具有很好的相符性。

(3)實驗表明，不同類型的氣藏具有不同的成藏過程和特征，晚期成藏的氣藏具有“先淺后深”氣藏形成序列，而長期、多期成藏的氣藏具有“先深后淺”氣藏形成序列，氣藏分布于斷裂輸導(dǎo)體系及其附近區(qū)域，縱向上呈“層樓式”展布特征。

(4)受實驗啟示，揭示了“斷裂傳遞高壓驅(qū)動”是中淺層天然氣晚期成藏的重要機制，提出了淺層殘留氣藏極可能是深層整裝氣藏存在的重要標(biāo)志的認(rèn)識，這對深部氣藏的勘探有重要的預(yù)測意義；總結(jié)出“深淺共存，深好淺差”的天然氣藏共生與保存序列規(guī)律，提出了據(jù)“淺”尋“深”的天然氣勘探新理念。