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1、 第七节 非常规气藏的形成特征 常规天然气藏：气在圈闭中的聚集符合重力分异原理，形成上气下水的常规分布。但在自然界中还发现许多天然气聚集并不符合重力分异原理，甚至不需要一般意义上的圈闭，其成藏机制不同于常规天然气藏。非常规天然气藏：在地下的赋存状态和聚集方式与常规天然气藏具有明显差异的天然气聚集。深盆气（藏）；煤层气（藏）；天然气水合物 一、深盆气藏 1、深盆气藏概念（Deep Basin Gas Pools）是指盆地中央或坳陷深部致密砂岩中气水关系倒置的动态圈闭气藏，是一种特殊的非常规气藏。概念：深盆气是一种赋存在盆地深凹陷部位、低孔渗储 概念：深盆气是一种赋存在盆地深凹陷部位、低孔渗储层中
2、的一种气水关系倒置的非常规气藏。层中的一种气水关系倒置的非常规气藏。气水过渡带 背斜气藏甜点深盆气藏岩性气藏 阿尔伯达牛奶河气田 东俄亥克林顿气田 阿尔伯达艾尔姆华士气田 怀俄明绿 河 气田 新墨西哥圣胡安气田 怀俄明红色沙 漠 盆地气田 饱含气层 饱含水层 jc英里烟煤（沥青煤）次烟煤（沥青煤）美国含煤区域(A Perrodon等，1998)美国西部地区致密砂岩气藏盆地（Spencer,1989）没有表示的致密砂岩气盆地还有Big Horn,Hanna(Wyoming)和Raton(Colorado and New Mexico)。jc气源岩的大面积高效生排烃：煤及煤系地层2、深盆气藏的特点
3、气水倒置异常地层压力源藏伴生气藏边界不受构造等深线控制地质储量大、单井产量低源岩条件源岩条件类型多为类型多为型，面积大，成熟度型，面积大，成熟度高，供气充足，供气速率高高，供气充足，供气速率高储集条件储集条件低孔、低渗，大面积发育低孔、低渗，大面积发育盖层条件盖层条件顶、底封盖层都重要顶、底封盖层都重要保存条件保存条件区域构造稳定、断裂发育少区域构造稳定、断裂发育少气源、储层、封盖层与构造条件的有利匹配气源、储层、封盖层与构造条件的有利匹配3、深盆气藏形成的地质条件 当坳陷中的天然气大量生成时，砂岩储层已致密化。天然气进入储层后，排出的水向上倾方向孔隙性相对较好的储层中运移。当天然气补给不断增
4、加，由于储层致密，气体运移不畅，仅部分天然气会克服毛细管阻力随水往上倾方向运移，于是下倾部位因气体的不断积聚，孔隙压力增大。随着上倾方向砂岩含水饱和度的增加，气相渗透率显著降低。由于深盆区天然气还在继续生成和持续补给而向上倾方向运移的量低于补给量，从而导致此区致密砂岩的含气饱和度不断增高，直至成为气藏，即形成深盆气藏。2、煤层气的赋存状态 煤层气在煤储中以三种方式赋存，即游离、吸附和溶解。吸附气是煤层甲烷的主体，占5696%，一般占90%，溶解气不足1%，其余为游离气。游离状态的煤层甲烷，存在于煤的孔隙、裂隙或空洞中。煤层的含气量一般为1040m3/t，而煤的生气量至无烟煤阶段累计可达2104
5、90m3/t煤。至少有90%的由煤生成的气从煤中析出，大部分气运移出煤层，一部分赋存于煤层中并有一定规模的运移调整。在不同演化阶段，煤层甲烷的运移特征不同。4、煤层气藏形成的地质条件 煤层气藏为具有一定规模，并含有商业性开采价值煤层气的煤岩体。（Coal bed gas reservoir）这一概念强调煤层含有商业性价值的煤层气，而不是泛指一般含气的煤岩体；强调煤岩体要有一定的规模。现代技术条件下，具有商业性开采价值的煤层甲烷气藏的煤层厚度通常130 m，埋深452730 m，煤阶可从褐煤到无烟煤。煤层气藏形成的主要条件：1）煤层厚度和含气性；2）渗透性；3）保存条件；4）水文地质条件。中国煤
6、层气藏类型模式图 根据煤层气藏形成的地质条件 结合我国实际情况，可将煤成气藏划分为承压水封堵、压力封闭、顶板微渗漏封闭和构造封闭等四种类型。煤层中甲烷流动示意图A甲烷自煤基质微孔隙中的解析；B甲烷通过煤基质的扩散路径；C甲烷在裂隙中的流动典型煤层气井的生产史示意图水合物的燃烧海底水合物 天然气水合物是甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质，其分子式为2，其中是以甲烷气体为主的气体分子数，为水分子数。天然气水合物实质上是一种水包气的笼形物。其中的水结晶成等轴晶系，而不是象冰那样的六方晶系。由水分子形成刚性笼架晶格，每个笼架晶格中均包括一个主要为甲烷的气体分子 2、天然气水合物形成与分布成藏需
7、具备的四个基本条件:充足的天然气和水，天然气主要是生物成因气，其次来源于热成因气；较低的温度，一般温度低于10；较高的压力，一般压力大于10MPa；有利的储集空间。最重要的是低温和高压条件，且温度与压力可在一定范围内相互补尝。气体水合物的形成要求压力随温度线性升高而呈对数地增加,因而在大多数沉积盆地中,压力增加的幅度都远远无法满足这个要求,水合物在21-27温度下都将分解,因而形成水合物的深度下限约在1524m,随各地地温梯度的不同而有所变化。天然气水合物相图 气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久冻土带及大洋海底。一、气藏与油藏形成的烃类来源比较 天然气的形成具有多源性和多阶段性。多源性一
8、方面体现在既有有机成因的天然气,也有无机成因气；另一方面还体现在各种类型的有机质都能形成天然气，既有油型气,又有煤型气。第八节 气藏与油藏形成及保存条件的差异 石油主要是由腐泥型和腐殖-腐泥型有机质生成的。天然气不仅与石油共生,也往往与煤系共生，聚油盆地和聚煤盆地都可以寻找天然气。有机成因天然气的生成具有多阶段性，各个阶段都伴随有天然气的生成。石油则大量生成于一定埋藏深度的“液态窗”范围内。二、气藏与油藏对储、盖层条件要求的差异 天然气与石油性质的差异,对储、盖层条件的要求不同。气藏对储层的要求低，对盖层的要求高；而油藏对储、盖层的要求与此相反。烃浓度封闭是天然气盖层特有的封闭机理。三、气藏与
9、油藏形成的运聚成藏方式的异同 与石油相比,天然气具有分子小、密度小、粘度小、溶解度大、压缩性和扩散能力强等特点。这决定了气比油的运移活性强、运聚成藏方式多样，这也是造成天然气与石油的分布差异较大的重要原因之一。1、油气运移方式及天然气脱溶成藏 天然气扩散和水溶对流是两种有别于石油的重要运移机制。天然气溶解于水中或油中沿地层上倾方向运移，或随地壳抬升，溶解于水中或油中的天然气由于温度和压力的降低而析离出来，在浅部地层中形成天然气藏，这是一种重要的成藏机制。2、天然气水溶对流运移成藏 水溶对流起因于地层水的密度和温度差异，地层水盐度和含气量的变化致使密度出现差异。因此溶解有大量天然气的地层水经过对
10、流，可使气体在温度、压力适宜的地方聚集成藏。纵向通道多数是断裂，而横向通道往往沿地层不整合面或其它被封闭层盖层的连续性较好渗透层碳酸盐岩层热对流系统的概念地质模型3、天然气多源复合成藏 天然气形成具有多源、多阶连续的特点，运移活性强。在气藏形成过程中往往是多种来源天然气的复合，单一圈闭中聚集的天然气可能是来自不同烃源岩、不同成因气体的混合物。天然气藏形成的多源复合现象具有普遍性，是天然气成藏的一大特色。4、天然气聚散动平衡成藏 天然气成藏后距今时间的长短成为气藏能否保存下来的一个重要影响因素。气藏形成的时间距今越久远，气藏散失量就会越大，残留量越小。油藏则不会只因扩散作用而遭受破坏。四、气藏与
11、油藏保存条件的差异 与石油相比，天然气的聚集效率要小得多。天然气聚集系数一般在1%以下，个别情况才会超过1%；而石油的聚集系数较大，一般大于10%。天然气藏要求的保存条件远比油藏的严格。五、气藏与油藏在空间分布上的差异 天然气的分布远比石油广泛得多。凡是发现石油的地方,都分布有一定数量的天然气。“有油必有气”。在许多没有发现大量石油的地区,却找到了丰富的天然气，“有气不一定有油”。在气源岩有机质演化程度很低或很高两种极端情况下，这种现象表现得尤为突出。气藏与油藏形成及保存条件的对比对比内容 天然气藏 油藏烃类来源 广泛，具多源、多阶段性。既有有机气，又有无机气。各类有机质在不同演化阶段均生成天
12、然气。多源天然气复合成藏。来自腐泥、腐殖腐泥型有机质。主要生成于一定埋藏深度的生油窗中。储、盖层条件对储层要求低、对盖层要求高。盖层封闭机理多样，烃浓度封闭可起重要作用。对储层要求高、对盖层要求低。盖层封闭机理为物性封闭、异常压力封闭。运移方式 易于运移且方式多样：渗滤、脉冲式混相涌流、扩散、水溶对流，其中扩散和水溶对流为重要运移机制。主要是渗滤和脉冲式混相涌流。聚集机理 多样：游离天然气直接排替地层水成藏，已聚集石油的圈闭被天然气驱替成藏，水溶气脱溶成藏，富含气的地层水可形成水溶气藏。较单一。游离相石油排替地层水聚集成藏。演化和保存条件易于散失，扩散损失重要。气藏形成始终处于聚和散的动平衡中，成藏期晚有利于气藏的保存。聚集效率低。主要为渗滤损失。扩散损失不很重要，聚集效率相对较高