柴达木盆地东部第四系生物气形成机理及成藏规律
  • 【摘要】

    根据岩芯及岩屑观察和实验分析,结合测井和地震地层学,将柴达木盆地东部地区第四系划分为八种主要的沉积相。 根据地层沉积特征、气源岩的地球化学特征、生物摸拟实验、天然气组份和密度、氦和氩同位素分析及氦碳同位素分析,明确了区内第四系天然气是产自第四系、陆相成因的生物甲烷气。 从全球第四系冰川发育、沉积区地处高纬高海拔、现今气温低、古生物孢粉分析草本植物发育、古生物介型类分析、地表露头及钻... 展开>>根据岩芯及岩屑观察和实验分析,结合测井和地震地层学,将柴达木盆地东部地区第四系划分为八种主要的沉积相。 根据地层沉积特征、气源岩的地球化学特征、生物摸拟实验、天然气组份和密度、氦和氩同位素分析及氦碳同位素分析,明确了区内第四系天然气是产自第四系、陆相成因的生物甲烷气。 从全球第四系冰川发育、沉积区地处高纬高海拔、现今气温低、古生物孢粉分析草本植物发育、古生物介型类分析、地表露头及钻孔资料等方面的全面分析,明确了区内第四系沉积时的温度条件属于寒冷的气候条件。 从生物模拟试验、古生物孢粉分析、第四纪地层中(尤其是Q4)岩盐发育、岩矿分析结果、区内第四系沉积于非内陆湖盆等方面,详细论述了区内第四系沉积时气候条件属于干旱气候条件。还明确了区内第四纪沉积速率快,沉积水体中硫酸盐含量较高。 首次系统地建立了柴达木盆地第四系生物气生成演化剖面,利用岩芯进行生物模拟实验,取得了不同深度下微生物、有机组份和产气量的变化数据,建立了第四系生物气纵向演化剖面。 首次系统地提出区内第四系低有机质丰度源岩埋深浅(一般小于2100m),埋藏时间短(不超过320万年),地温梯度低(小于3.6℃/100m),目前尚处于未成熟阶段的条件下,只所以能产生大量的生物气关键在于区内第四系的特殊沉积环境这一符合柴达木盆地实际的新观点。 区内沉积速度较快(0.8——1.0mm/a),这一方面使沉积物中的有机质得以快速埋藏而免于大量分解,利于有机质保存,另一方面也利于阻滞天然气的逸散。 区内储层由于埋深浅、时代新、压实程度底、成岩性差,具有较高的孔隙度和渗透性。 区内地层(盖层)由于埋深浅,尤其是由于时代新、压实程度差、成岩作用弱,造成区内盖层具备一定的孔隙性和渗透性,岩石突破压力值也很低(简称“两高一低”)。这种“两高一低”的盖层同国内已知气田盖层标准相比,完全可以认为其不能作为盖层,但在区内又实实在在地起到了封盖作用,甚至是良好的封盖作用,这不能不说是一种特殊。对这种特殊盖层的研究,不仅可以指导区内的勘探,就是对国内外同类气田的勘探也将起到指导作用。 从天然气逸散的两种主要机制(渗漏机制和扩散机制)出发,结合区内具体地质情况,运用压力封闭的理论基础(达西定律)和扩散机制的理论基础(Fick定律),进行了深入探讨和分析后指出:区内盖层饱和高矿化度的地层水后,突破压力大幅度提高,扩散系数大幅度下降,渗漏受抑制,使区内“两高一低”的盖层起到了良好封闭作用;泥岩盖层中孔隙流体压力同下伏气藏压力值很接近,使渗漏机制进一步受抑制;巨厚的区域盖层使气体的散失量进一步减少;盖层是源岩层,持续产气且其中相当一部分现今正处于生气高峰而具高烃浓度,从而使扩散机制再受到抑制;区内气候寒冷,有寒冰存在,从而使天然气得以进一步保存聚集。 综上所述,提出了在评价盖层封闭能力时,不仅要考虑盖层本身的物理性质,更要考虑到盖层的物理化学性质和气藏的压力特性。只有将三者同时考虑,有机结合才能对盖层封闭能力作出合理的判断,即盖层既是相对的又是绝对的这一全新独特且符合区内实际的观点。 台南气藏的详细解剖表明:台南气田由浅至深,生气条件按前人的划分标准来看在逐步变好;储层不缺乏,储层物性也不错;随着埋藏深度的加大和时间的增长,盖层的孔隙度和渗透率在不断下降,盖层的封闭能力也在提高;由于是同沉积背斜构造,圈闭有效性在提高;保存条件也都在向好的方向发展。如果按常规石油地质理论可能得出结论:由浅至深含气性应越来越好,尤其是第四气层组以下地层应成为最好含气层段,但事实并非如此。 上述情况有违常规石油地质学的理论,造成这一状况的原因在于区内的气是生物成因的天然气。 经过综合分析研究后提出:对生物气源岩的评价既不能完全沿用前人的评价标准,也不能搬用评价生油岩和过成熟气的诸如有机质丰度和成熟度等指标,而应在综合分析的基础上作出评价这一既符合实际又具有独创性的新观点。即: 1、沉积物中有机质丰度高低和类型好坏,是能否形成大量生物气的基本条件;沉积物中如果没有一定数量和一定质量的有机质,是绝对不可能形成生物气的。 2、一定体积、含有一定丰度和较好类型有机质的泥质岩类,是形成大量生物气的物质基础,如果源岩的体积不足,无论其中有机质类型和丰度如何,都不可能形成大量的、足以成藏的生物气。 3、沉积环境中有无抑制甲烷菌在浅表条件下的活动因素,是决定能否成藏的关键;如果不存在任何抑制因素,那么无论源岩有机质丰度有多高、类型有多好、源岩体积有多大,其中有利于生成生物气的组分因在浅表条件下大量生成生物气(这部分气难以保存聚集)而丧失殆尽,故成为不利于生成生物气的源岩。反之,如果存在多种抑制因素,即使源岩有机质丰度较低,源岩体积也不是很大(如区内源岩Cor平均0.30%,“A”0.04%,HC平均69mg/kg),也能成为工业性气藏的气源。 第四系气田由于生、储、盖、圈、运、保六大因素配合较好,因而形成具有一定规模的气田。气层主要集中分布在k2-k10电性标准层之间,成藏模式可概括为干旱寒冷的内陆湖盆快速沉积,形成了多套生、储、盖组合,湖盆内高盐度的水体抑制了甲烷菌在浅表条件下的活动,生物气在浅表条件下生成少但散失也少,生物气运移至邻近的同沉积背斜圈闭中聚集成藏,这就是柴达木盆地东部第四系特有的成藏规律。 3.关键詞:柴达木盆地第四系生物气形成机理封盖机理成藏规律 收起<<

  • 【作者】

    张祥 

  • 【学科专业】

    矿产普查与勘探

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    西南石油学院

  • 【导师姓名】

    王廷栋,张永高

  • 【学位年度】

    2004

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    柴达木盆地  第四系  生物气  形成机理  封盖机理  成藏规律