破解中外低效氣藏成因之謎

低效氣藏特指低孔（孔隙度小于10%）、低滲（滲透率小于50毫達西）、低豐度和低產(chǎn)能的天然氣藏。我國66%的天然氣探明儲量屬低效儲量，65%的天然氣藏屬低效氣藏。因此，低效氣藏是我國今后天然氣勘探開發(fā)的主要對象。

低效氣藏之所以儲量豐度低，與其成藏過程有密切關(guān)系。天然氣聚集成藏的過程同時也是天然氣不斷散失的過程，若沒有氣源的繼續(xù)供給和適當(dāng)?shù)谋４鏃l件，隨著時間的推移，聚集起來的天然氣會因擴散作用而喪失殆盡。

我國低效氣藏儲量主要分布在古生界，地質(zhì)時代較老，具有早期生烴成藏的特點，目前已處于聚集量小于散失量的氣藏晚期發(fā)展階段。

低效氣藏屬煤系地層

煤型氣氣藏是國內(nèi)外低效氣藏中的重要氣藏類型。我國低效氣藏包括煤型氣、凝析氣、生物氣和油型氣4種，儲量上以煤型氣和凝析氣為主；國外99%的低效氣藏的流體性質(zhì)為煤型氣，占低效氣藏儲量的99%。這說明絕大多數(shù)低效氣藏的源巖都屬于煤系地層。

與國內(nèi)低效氣藏相比，國外低效氣藏埋深偏淺。

國外55%以上的低效氣藏埋藏深度為1000米～3000米，埋深小于1000米的氣藏占19%，大于3000米的氣藏占23%。因此，國外低效氣藏以中淺層為主。我國低效氣藏埋藏深度為400米～5600米，探明儲量以中深層（2000米～3500米）為主（占63%），超深層（大于4500米）占22%，淺層（小于2000米）占6%，深層（3500米～4500米）占8%。

在圈閉類型上，國內(nèi)外低效氣藏特征一致，都以構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉為主。54%的國外低效氣藏屬構(gòu)造—巖性圈閉。我國66%低效氣藏探明儲量富集于構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉中?？梢?，低效氣藏很大程度上受儲層沉積或成巖作用控制。在層位分布上，國外低效氣藏比國內(nèi)低效氣藏偏年輕。我國地質(zhì)條件復(fù)雜，氣田具有多種生儲蓋組合和多含氣層系的特征，低效氣藏在地質(zhì)年代上的分布較廣。目前我國古生界低效氣藏探明儲量最大（占60%），其次是中生界（占27%），儲層地質(zhì)年代較老。而國外低效氣藏以新生界第三系為主（占77%）。

從儲層沉積環(huán)境和沉積相特征來看，國外低效氣藏中，海相儲層占55%以上，陸相儲層最少。而在陸相儲層中，以河流、湖泊相儲層最為重要。我國低效氣藏普遍屬于陸相沉積環(huán)境，以河流、河流—三角洲相為主。

形成低效氣藏的因素是多方面的，可以概括為儲層條件（儲層沉積類型和成巖作用階段）和成藏過程（構(gòu)造作用、源巖質(zhì)量與有效氣源巖生排烴規(guī)模、保存條件等）。從儲層角度分析，沉積和成巖是導(dǎo)致氣藏低效的兩大地質(zhì)因素。

壓實和膠結(jié)作用導(dǎo)致砂巖致密

一般而言，成熟度低的儲集砂巖其長石、巖屑以及黏土礦物含量高。這些塑性物質(zhì)在成巖過程中易破碎變形，導(dǎo)致儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物性變差，而黏土礦物造成的儲層傷害進一步降低了氣藏產(chǎn)能。

對同類砂巖儲集層而言，砂巖膠結(jié)類型與低效氣藏儲量豐度存在關(guān)聯(lián)，鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖儲層低效氣藏的平均儲量豐度，往往是同類砂巖中最高的。這是因為，鈣質(zhì)膠結(jié)的儲集砂巖易因地質(zhì)改造而改善其物性。

沉積相類型一方面是影響儲集層物性的最基本因素，另一方面又控制了砂體的空間展布，進而決定了儲層空間的連續(xù)性。

首先，儲層沉積類型決定儲層的成熟度和粒度，從而決定孔隙結(jié)構(gòu)的成熟度，并控制孔隙毛管壓力大小，影響流體滲流特征。

國內(nèi)外陸相低效氣藏的儲層沉積類型以三角洲相和河流相為主，儲集砂巖類型以長石砂巖和巖屑砂巖為主。這種沉積類型泥質(zhì)含量高，導(dǎo)致儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、毛管壓力大，孔隙中含水飽和度高、含氣飽和度低，致使氣藏低效。以昌德氣田為例，其主要儲集層下白堊統(tǒng)登婁庫組屬于辮狀河—三角洲相沉積，以細粒砂巖為主，分選較差；砂巖主要成分為巖屑、長石和石英，屬混合型砂巖類型，成分成熟度較低；泥質(zhì)含量4.8%，砂巖膠結(jié)類型以薄膜—再生式為主；孔隙度一般為5%～10%，屬致密孔隙型砂巖儲集層。

其次，沉積相類型決定了儲層空間的連續(xù)性。三角洲和河流相儲集層橫向相變快、砂體規(guī)模小、連續(xù)性差、儲層非均質(zhì)性強是造成低豐度的重要原因。以鄂爾多斯盆地蘇里格氣田為例，其主力氣層下石盒子組八段砂體為三角洲平原分流河道沉積，從下石盒子組八段砂體沉積早期至晚期，河道由平原網(wǎng)狀特征逐步演變?yōu)榫哂袥_積平原曲流河點壩沉積特色的辮狀河道特征。網(wǎng)狀分流河道側(cè)向遷移、改道頻繁，造成河流間相互切割，砂體縱向疊置較為普遍。曲流河點壩沉積砂體縱向上透鏡狀疊置，平面上呈“土豆?fàn)睢狈植?，沉積厚度薄，儲層非均質(zhì)性強。再如美國奧卓拉氣田的主要產(chǎn)氣層二疊系狼營統(tǒng)坎昂砂層屬三角洲相沉積，砂巖呈透鏡體狀分布，連續(xù)性差，導(dǎo)致低效。

成巖作用對儲層物性的改造，主要以壓實作用、膠結(jié)作用、溶解作用及破裂作用的影響最為明顯。其中，壓實作用和膠結(jié)作用是破壞原生孔隙，導(dǎo)致砂巖致密的重要原因。壓實作用是碎屑巖固化成巖的主要作用之一，其結(jié)果使顆粒的原生粒間孔隙大為縮小。壓實作用的類型及其對儲層物性的影響與碎屑巖儲集層的礦物成分有關(guān)。

一般而言，石英、長石和巖屑的相對含量與壓實作用有關(guān)，石英顆粒的抗壓能力最強，長石次之，巖屑的抗壓強度最小。國內(nèi)外陸相碎屑巖低效氣藏砂巖儲集層的成熟度普遍較低，機械壓實作用普遍較強，受壓實損失的孔隙較多，孔喉較細，因此物性差。如四川中壩和平落壩三疊系天然氣儲層均為巖屑砂巖，成巖過程中遭受較強的壓實作用，致使前者為低孔特低滲，后者為特低孔低滲。

低效氣藏儲層普遍受膠結(jié)作用改造，導(dǎo)致儲層物性差。如美國奧卓拉氣田二疊系狼營統(tǒng)坎昂砂巖層為三角洲相沉積形成的灰白色中—細粒砂巖，因強烈的膠結(jié)作用，巖性致密。英國北海南部的海德氣田儲層為二疊系赤底統(tǒng)下Leman組砂巖，其滲透性因被伊利石膠結(jié)而減弱。我國川西新場氣田上沙溪廟組氣藏，由于晚成巖早期方解石的大量膠結(jié)，使原生、次生孔隙急劇減少，巖石不斷致密，形成超低滲致密儲層。

來源：中國石化報

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