天然气成藏过程中地层水相态变化-以鄂尔多斯盆地上古生界为例.pdf

第 3 4卷第 5期 天然乞北 0 I L＆G A S G E 0 L 0 G Y 2 0 1 3年 1 0月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 3 0 5 0 6 4 0 0 6 d o i 1 0 ． 1 1 7 4 3 ／ o g g 2 0 1 3 0 5 0 9 天然气成藏过程 中地层水相态变化 以鄂尔多斯盆地上古生界为例 张春 林 ， 庞雄奇 ， 田 世澄 。 ， 许化 政 ， 张 福东 ， 刘锐 娥 1 ． 中国石油 大学 地球科学学 院 ， 北京 1 0 2 2 4 9 ； 2 ． 中国石油 勘探开发研究院 廊坊分院 ， 河北 廊坊 0 6 5 0 0 7 ； 3 ． 巾国地质大学， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 根据千米桥潜 山异常高温气藏 的生产特点 、 气井凝析水 的采出机理 以及采 出水 的矿化度特征 ， 认为鄂 尔多斯盆地上古 生界气 藏形成于异常高温阶段。异常高温不仅导致 了甲烷的生成， 还导致了部分地层水的汽化和异常高压的形成。气 汽 相流体在异常 高压推动下向上部地层扩散， 运移使下部地层中的压力降低， 加速地层水汽化， 并积聚新的压力和新一轮的运移， 如此反复， 逐渐将 甲烷、 蒸汽水及伴生的温度、 压力扩散至封存箱内的每个部位， 达到封存箱内的区域势平衡， 从而形成盆地级的高温高压气藏。抬升 剥蚀导致上古生界温度 、 压力下降， 水蒸气的液化使气藏 中的蒸汽水密度 降低 ， 甲烷气浓度 降低 ， 气柱压力降低 ， 从 而形成负压 气藏。 关键词 相态； 封存箱； 负压气藏； 地层水； 上古生界； 鄂尔多斯盆地 中图分类号 T E 1 3 2 ． 2 文献标识码 A Pha s e s t a t e c ha n g e s o f f o r ma t i o n wa t e r i n g a s a c c u mul a t i o n p r o c e s s a c a s e s t u d y f r o m t h e Up pe r Pa l e o z o i c， Or d o s Ba s i n Zh a n g Ch u n l i n ， Pa n g Xi o n g q i ， Ti a n S h i c h e ng ，Xu Hu a z he n g ， Zh a n g F u d o n g ， Li u Ru i ’ e 1 ． C o l l e g e o f G e o s c i e n c e ， C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m， B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 2 ． L a n Ja n g B r a n c h of P e t r o C h i n a R e s e a r c h I n s t i t u t e of P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， L a n g f a n g ， H e b e i 0 6 5 0 0 7 ， C h i n a ； 3 ． C h i n a U n i v e r s i t y of G e o s c i e n c e s ， B e r i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e p r o d u c t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a b no r ma l h i g h t e mp e r a t u r e g a s r e s e r v o i r ， t h e p r o d u c i ng me c h a n i s m o f c o n d e n s a t e w a t e r i n g a s w e l l s ， a n d t h e s a l i n i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p r o d u c e d w a t e r i n t h e Q i a n m i q i a o b u r i e d h i l 1 ． we b e l i e v e t h a t t h e g a s r e s e r v o i r o f t h e Up p e r Pa l e o z o i c wa s f o r me d d u r i n g t h e a b n o r ma l h i g h t e mp e r a t u r e ph a s e i n Or d o s Ba s i n． Th e a b n o r ma l hi g h t e mp e r a t u r e r e s u l t e d i n n o t o n l y t h e g e ne r a t i o n o f me t ha n e b u t a l s o t h e v a po r i z a t i o n o f s o m e f o r ma t i o n w a t e r a n d t h e f o r m a t i o n o f a b n o r m a l h i g h p r e s s u r e ． T h e g a s v a p o r d i f f u s e d u p w a r d u n d e r t h e d r i v i n g o f t h e a b n o r ma l h i g h p r e s s u r e ． Th i s g a s mi g r a t i o n l e d t o t he de c r e a s i n g o f p r e s s u r e i n t he l o we r s t r a t a a n d t h e s p e e d i n g u p o f f o r ma t i o n wa t e r v a p o r i z a t i o n． T he v a po r i z a t i o n o f f o r ma t i o n wa t e r ma y i n t u r n i n c r e a s e t h e p r e s s u r e o f t he l o we r s t r a t a ， l e a d i n g t o a n e w r o u n d o f h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n．T hi s p r o c e s s ma y r e pe a t a g a i n a n d a g a i n， g r a d u a l l y ma k i n g t he me t h a n e， t h e v a po r， t h e a s s o c i a t e d t e mpe r a t u r e a n d p r e s s u r e d i f i us e t o t h e wh o l e c o mp a r t me n t ，r e a l i z i n g l o c a l b a l a n c e o f p o t e n t i a l fie l d i n t he c o mp a r t me n t ， a n d fin a l l y r e s u l t i n g i n t h e f o r ma t i o n o f g a s r e s e r v o i r s o f h i g h t e mp e r a t u r e a nd p r e s s u r e i n t h e b a s i n． Afte r t h a t ， u p l i fti n g a n d e r o s i o n c a us e t he l o we r i n g o f t e mpe r a t u r e a n d p r e s s u r e， wh i l e l i q u e f a c t i o n o f v a p o r l e a d s t o t h e de c r e a s i n g o f v a p o r d e n s i t y， me t ha n e c o n c e n t r a t i o n a nd g a s c o l umn p r e s s u r e ，r e s u l t i n g i n t h e f o r ma t i o n o f u n d e r p r e s s u r e d g a s r e s e rvo i r s ． Ke y wo r d s p h a s e s t a t e， c o mpa r t me n t ， u n d e r e s s u r e d g a s r e s e r v o i r ， f o r ma t i o n wa t e r ，Up pe r Pa l e o z o i c， Or d o s Ba s i n 近年来 ， 大庆油田徐家围子 、 松辽盆地南部长岭断 陷腰英台地区深层发现了地温超过 1 5 0 o C的火成岩天 然气 田， 新疆塔里木 、 大港千米桥地区也发现了地温达 1 6 0 的凝 析 油气 田， 围外更 有凝 析油气 田地 温达 2 3 0 C的报道 卜 。这些气 田、 凝析油气 田的共同特点 是生产中带有凝析水 ， 且凝析水产量随储层压力递减 而呈指数升高 ， 且地温越高 ， 凝析水的产 出量越大。产 出的凝析水水型为 C a C 1 型， 普遍具有低矿化度特征。 这些油气藏大多没有边底水 ， 有 的边底水是在开发过 程中认识到 的， 量少且局部 ， 勘探 阶段凭钻井 、 测井资 收稿 日期 2 0 1 2 0 51 5 ； 修订 日期 2 0 1 3 0 7 2 3 。 第一作者简介 张春林 ， 1 9 7 9 一 ， 男 ， 工程 师， 石油与天然气地质。E ． ma i l mi k e z e l 1 6 3 ． c o in 。 基金项 目 国家科技重 大专项 2 0 1 1 Z X 0 5 0 0 7 ； 中国石油天然气股份有限公司科技攻关项 目 2 0 1 1 B一 0 6 0 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 张春林 ， 等． 天然气成藏过程中地层水相态变化 6 4 5 相 的存在 比例 。高温高压油气藏流体 中混有蒸汽态 的 地层水 ， 液态水以边低水形式存在。生产过程 中的产 出水以凝析态为主， 压力下降会使油气藏 的边底水加 速蒸发 ， 使其也 以凝析态产出。 水蒸气和 甲烷 一起造就 了鄂尔多斯盆地 上古生 界 的异常高压 力 ， 其混 容物在 异 常高压 的推 动下 大 规模扩散 ， 同时扩散 了温度和压力 ， 使压力 封存箱 内 的势场逐渐平衡 ， 从而形成盆地级 的高温高压 气藏 ， 这时 的气藏具有最 高的水蒸 气含量 。抬 升剥蚀期 的 温度 、 压力 下降 ， 促使 气藏 中的水 蒸气 液化 ， 蒸 汽水 密度降低 ， 甲烷气浓度降低， 气柱压力降低， 从而形 成盆地级的负压气 藏。现今 的地层水 以束缚 态 的加 厚水膜 、 半束缚态 的孔隙水存在 为主 ， 局部地 区存在 有层状的“ 酸点” 水 。 参考文献 王洪江 ， 吴聿元 ． 松辽盆地 长岭 断陷火 山岩天 然气藏分布规 律与 控制 因素[ J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 1 1 ， 3 2 3 3 6 0 3 6 7 ． Wa n g H o n i a n g ． Wu Y u y u a n ． D i s t r i b u t i o n p a t t e r n s a n d c o n t r o l l i n g f a c t o r s o f v o l c a n i c g a s p o o l s i n t h e Ch a n g l i n g f a u l t d e p r e s s i o n， t h e S o n g l i a o B a s i n [ J ] ． O i l ＆G a s G e o l o g y ， 2 0 1 1 ， 3 2 3 3 6 03 6 7 ． 吴颜雄 ， 王璞琚 ， 边伟华 ， 等 ． 松辽 盆地深层火 山岩储集性 能 [ J ] ． 石油 与天然气地质 ， 2 0 1 2 ， 3 3 2 2 3 6 2 4 7 ． Wu Y a n x i o n g ， Wa n g P u j u n， B i a n We i h u a ， e t a 1 ． P o r o p e r m c h a r a c t e r i s t i c s o f d e e p v o l c a n i c r e s e r v o i r s i n S o n g l i a o B a s i n[ J ] ． O i l＆ G a s G e o l o g y ， 2 0 1 2， 3 3 2 2 3 62 4 7 ． 张敏 ， 黄光辉 ， 赵红静 ， 等． 塔里木盆地柯克亚地区凝析油气藏成因特 征研究[ J ] ． 中国科学 D辑 ， 2 0 0 8 ， 3 8 增刊Ⅱ 1 72 3 ． Z h a n g Mi n ， H u a n g G u a n g h u i ， Z h a o H o n g j i n g ， e t a 1 ． S t u d y o n o r i g i n o f K e k e y a c o n d e n s a t e o i l a n d g a s p o o l ， T a r i m B a s i n [ J ] ． S c i e n c e in C h i H a S e ri e s D ， 2 0 0 8， 3 8 SⅡ 1 72 3 ． 崔景伟 ， 王铁冠 ， 胡健 ， 等． 塔里木盆地 和田河气 田轻质油成 熟度 判定及 其 油 源 意 义 [ J ] ． 石 油 与 天然 气 地 质 ， 2 0 1 3 ， 3 4 1 2 73 6 ． C u i J i n g we i ， W a n g T i e g u a n， Hu J i a n， e t a 1 ． Ma t u rit y o f l i g h t o i l a n d i t s s i g n i fi c a n c e i n i n d i c a t i n g o i l s o u r c e i n He t i a n h e g a s fi e l d， T a rim B a s i n [ J ] ． O i l ＆G a s G e o l o g y ， 2 0 1 3， 3 4 1 2 7 3 6 ． 张亚 光， 苏俊青 ， 朱银霞 ， 等 ． 千米桥潜 山凝析气藏地质 特征 [ J ] ． 天然气地球科学 ， 2 0 0 3 ， 1 4 4 2 6 4 2 6 6 ． Zh a n g Ya g u a n g， S u J u n q i n g， Zh u Yi n x i a ， e t a 1 ． T h e g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i e s o f Qi a n mi q i a o b u r i e d h i l l c o n d e n s a t e d p o o l [ J ] ． N a t u r a l G a s G e o s c i e n c e ， 2 0 0 3 ， 1 4 4 2 6 4 2 6 6 ． Z u l u a g a E． Mo n s a l v e J C ． Wa t e r v a p o r i z a t i o n i n g a s r e s e r v o i r s [ J ] ． S PE 8 4 8 2 9， 2 0 0 3． 陶 自强． 千米桥潜山凝析气藏生产 井 出水 原因分析 [ J ] ． 天然气 地球科学 ， 2 0 0 3 ， 1 4 4 2 9 52 9 7 ． T a o Z i q i a n g ． T h e s t u d y o f t h e w a t e r p r o d u c t i o n p r i c i p l e i n Q i a n mi q i a o c o n d e n s a t e d g a s r e s e rv o i r [ J ] ．N a t u r a l G a s G e o s c i e n c e ， 2 0 0 3 ， 1 4 4 2 9 52 9 7 ． [ 8 ] 汤勇 ， 孙雷 ， 杜志敏 ， 等． 异 常高温气井凝析水产 出机 理及动态研 究[ J ] ． 西安石油大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 7， 2 2 1 6 8 7 1 ． Ta n g Yo n g ， S u n L e i ， Du Zh i mi n， e t a 1 ． S t u d y o n t h e me c h a n i s m a n d pe rf o r ma n c e o f t h e c o n d e n s a t e wa t e r p r o d u c i n g fro m a b n o r ma l h i g h t e m p e r a t u r e g a s w e l l s [ J ] ． J o u r n a l o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n ， 2 0 0 7， 2 2 1 6 8 7 1 ． [ 9 ] 李 士伦 ， 王呜华 ， 何江川 ， 等 ． 气 田与凝析气 田开发[ M] ． 北京 石 油工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． Li S h i l u n， Wa n g Mi n hu a， He J i a n g c h u a n， e t a 1 ． Ga s fie l d a n d c o n d e n s a t e g a s fi e l d d e v e l o p m e n t [ M] ． B e i j i n g P e t r o l e u m I n d u s t ry P r e s s ， 2 0 0 4． [ 1 O ] 赵靖舟 ， 白玉彬 ， 曹青 ， 等． 鄂尔多斯盆地准连续型低渗 透 一致密 砂岩大油 田成 藏 模式 [ J ] ． 石 油 与天 然 气 地质 ， 2 0 1 2， 3 3 6 8 1 18 2 7． Z h a o J i n g z h o u ， B a i Y u b i n ， C a o Q i n g ， e t a 1 ． Q u a s i - c o n t i n u o u s h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n a n e w p a t t e rn f o r l a r g e t i g h t s a n d o i l fie l d s i n O r d o s B a s i n [ J ] ． O i l ＆ G a s G e o l o gy， 2 0 1 2， 3 3 6 8 1 1 8 2 7 ． [ 1 1 ] 任 战利 ， 张盛 ， 高胜利 ， 等． 鄂尔多斯盆地热演化程度异 常分布区 及形成时期探讨 [ J ] ． 地质学报 ， 2 0 0 6， 8 0 5 6 7 4 6 8 4 ． Re n Z h a n l i ， Zh a n g S h e n g， Ga o S h e n g l i ， e t a 1 ． Re s e a r c h o n r e g i o n o f ma t u r a t i o n a n o m a l y a n d f o r m a t i o n t i m e i n O r d o s b a s i n 『 J ] ． A c t a G e o ． 1 o g i c a S i n i c a ， 2 0 0 6， 8 0 5 6 7 46 8 4 [ 1 2 ] 刘锐娥 ， 孙粉锦 ， 拜文华 ， 等． 苏里格庙盒 8气层次生孔 隙成 因及 孔 隙演化模式探讨 [ J ] ． 石油勘探 与开发 ， 2 0 0 2， 2 9 4 4 7 4 9 ． L iu R u i ’ e ， S u n F e n j i n ， B a i We n h u a ， e t a 1 ． A n a p p r o a c h t o t h e g e n e r a t i n g me c h a n i s m o f s e c o n d a r y p o r e s a n d po r e e v o l u t i o n mo d e l o f He 8 g a s l a y e r i n S u l i g e m i a o g a s fi e l d[ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， 2 0 0 2， 2 9 4 4 74 9 ． [ 1 3 ] 陈瑞银 ， 罗晓容 ， 陈 占坤 ， 等． 鄂尔多斯 盆地中生代地层 剥蚀 量估 算及其地质意义 [ J ] ． 地质学报 ， 2 0 0 6， 8 0 5 6 8 5 6 9 3 ． Ch e n Ru i y i n， L uo Xi a o r o n g， Ch e n Z h a n k u n， e t a 1 ． Es t i ma t i o n o f d e n u d a t io n t h i c k n e s s o f me s o z o i c s t a t a i n t h e Or d o s b a s i n a n d i t s g e o l o g i c a l s i g n i fi c a n c e[J] ．Ac t a Ge o l o g i c a S i n i c a ， 2 0 0 6 ，8 O 5 68 5 6 9 3． [ 1 4 ] 马新 华． 鄂 尔 多斯 盆地 上古 生界 深盆 气特 点 与成藏 机理 探 讨 [ J ] ． 石油与天然气 地质 ， 2 0 0 5， 2 6 2 2 3 0 2 3 6 ． Ma Xi n b u a ． Di s c u s s i o n o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d r e s e r v o i r i n g me c h a n i s m o f d e e p b a s i n g a s i n U p p e r P a l e o z o ic i n O r d o s b a s i n [ J ] ． O i l＆G a s G e o l o g y ， 2 0 0 5 ， 2 6 2 2 3 02 3 6 ． [ 1 5 ] 王康东 ， 李贤庆 ， 冯松宝 ， 等． 苏里格大气 田上古生界储层 流体包 裹体特征及天然气成藏意义[ J ] ． 天然气地球科学 ， 2 0 1 1 ， 2 2 6 9 6 19 6 8． W a n g Ka n g d o n g， Li Xi a n q i n g， F e n g S o n g b a o， e t a 1 ． Ch a r a c t e r i s t i c s o f flu i d i n c l u s i o n s a n d n a t u r a l g a s p o o l - f o rm i n g s i g n i fi c a n c e o f t h e Up - p e r P a l e o z o i c r e s e r v o i r s i n S u l i g e g a s fi e l d[ J ] ． N a t u r a l G a s G e o s c i e n c e ， 2 0 1 1 ， 2 2 6 9 6 1 9 6 8 ． [ 1 6 ] 冯乔 ， 耿安松 ， 徐小蓉 ， 等． 鄂尔多斯盆地上古生界低压 气藏成因 [ J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 7， 2 8 1 3 33 7 ． F e n g Q i a o ， G e n g A n s o n g ， X u X i a o r o n g ， e t a 1 ． G e n e s i s o f l o w p r e s s u r e g a s r e s e rvo i r o f t h e U p p e r P a l e o z o i c i n O r d o s b a s i n [ J ] ． A c t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 7 ， 2 8 1 3 33 7 ． 编辑 高 岩 1j 1J]J]J]J ] ] l寸l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m