深層石油天然氣形成機(jī)制

耿金昌 尚巨龍

摘 要：石油勘探技術(shù)能力的不斷提高，人類(lèi)對(duì)于油氣的勘探開(kāi)始由中淺層逐步轉(zhuǎn)向了深層。近年來(lái)，深層油氣田的勘探和開(kāi)發(fā)都獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步，在這一過(guò)程中，深層石油天然氣形成機(jī)制也在持續(xù)深入，對(duì)深層石油天然氣形成機(jī)制的研究有利于資源的發(fā)現(xiàn)與開(kāi)發(fā)。本文就深層石油天然氣的形成機(jī)制進(jìn)行分析，并對(duì)我國(guó)深層石油天然氣的勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及展望予以闡述，將為深層石油天然氣形成機(jī)制的研究和資源的開(kāi)采提供參考。

關(guān)鍵詞：深層石油天然氣;機(jī)制;形成

隨著我國(guó)油氣資源的開(kāi)發(fā)總量的不斷攀升，對(duì)油藏儲(chǔ)量造成一定的沖擊，深層油氣藏的勘探和開(kāi)采作為我國(guó)油藏儲(chǔ)量規(guī)模增長(zhǎng)的重要方向，在國(guó)家能源安全中的地位將日益的凸顯。深層的石油天然氣資源就是指深埋與沉積層生成并儲(chǔ)層起來(lái)的石油天然氣資源。在對(duì)深層石油天然氣資源的研究之初，多將沉積層生油窗的下層為形成或富集的石油天然氣。在實(shí)際的研究中，國(guó)際上對(duì)深層石油天然氣的資源并未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一般將深埋于3000-4500m以下的石油天然氣資源定義為深層資源，超過(guò)4500m的被定義為超深層油氣資源。在對(duì)深層油氣企業(yè)的研究中逐步突破傳統(tǒng)的“干酪根晚期熱降解生烴”模型，來(lái)尋找新的資源。相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期以來(lái)，人類(lèi)對(duì)于油氣資源的勘探和開(kāi)采主要集中在中淺層，所發(fā)現(xiàn)并利用的大型油氣藏也多處于4000m以內(nèi)。而隨著石油勘探技術(shù)能力的不斷提高，人類(lèi)對(duì)于油氣的勘探開(kāi)始由中淺層逐步轉(zhuǎn)向了油層的深位。

1 深層石油天然氣的形成機(jī)制

研究顯示，石油天然氣在深層高溫的情況下仍可以穩(wěn)定存在。利用熱力學(xué)--動(dòng)力學(xué)的模型對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)的推演發(fā)現(xiàn)，在早期的生物地球的化學(xué)作用下沉積有機(jī)質(zhì)生成生物甲烷。而后這一物質(zhì)隨著地表的增高及低溫的提升，再加上埋藏時(shí)間的推移，便會(huì)進(jìn)入烴類(lèi)形成的新階段。在這一變化過(guò)程中，動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率與時(shí)間的作用、烴源巖的熱導(dǎo)率、累積熱流等參數(shù)存在著較大的關(guān)聯(lián)。隨著深埋的增加，地溫也在逐步的升高，有機(jī)質(zhì)體系開(kāi)始發(fā)生重大的變化，并開(kāi)始趨向平衡穩(wěn)定態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)的演化和體系分子的組成特征受溫度--化學(xué)--壓力的影響，與埋藏的時(shí)間不產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。在深層天然氣的形成過(guò)程中，溫度仍是影響有機(jī)質(zhì)演化的重要內(nèi)驗(yàn)。深埋不斷提高是地層的高壓產(chǎn)生異常。壓力將抑制有機(jī)質(zhì)向高演化方向轉(zhuǎn)化反映有機(jī)質(zhì)成熟度的Ro值出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，而油氣比例也會(huì)隨著深埋深度的提高而逐步增大，最終形成以甲烷為主的天然氣氣藏。深部高壓的環(huán)境在一定程度上對(duì)有機(jī)質(zhì)的熱成熟和熱破壞作用產(chǎn)生了抑制，利用石油天然氣深層油氣藏的保存。深部沉積層和結(jié)品層的欠壓實(shí)帶、地層裂縫和微裂縫帶提供了形成大型油氣藏的條件。

2 我國(guó)深層石油天然氣的勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及展望

當(dāng)前，在油氣勘探過(guò)程中，最深的勘探井以接近1000m，其所在的盆地沉積的厚度更是高達(dá)15000m以上。我國(guó)的深層油氣藏的研究和勘探起步相對(duì)較晚，但在近年也獲得較大突破。我國(guó)先后在塔里木盆地庫(kù)車(chē)克深--大北、塔北隆起哈拉哈塘，四川盆地川東北地區(qū)二疊系--三疊系臺(tái)緣礁灘等地獲得一系列的重大發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)成為我國(guó)油氣規(guī)模增儲(chǔ)的重要支點(diǎn)。而不可忽視的是，在這些深藏油氣藏的勘探和開(kāi)發(fā)中仍面臨著諸多方面的挑戰(zhàn)。

我國(guó)的深層油氣藏主要為主疊合盆地下的構(gòu)造層，相對(duì)于中淺層，其地層構(gòu)造的年代久遠(yuǎn)，且成藏的歷史復(fù)雜，多數(shù)儲(chǔ)層的非均勻質(zhì)性明顯，多屬于高溫高壓的巖下封閉的體系。從實(shí)踐的勘探開(kāi)采出發(fā)，深層石油天然氣的生成機(jī)制、成儲(chǔ)機(jī)制及成藏的機(jī)制相對(duì)復(fù)雜，給深層油氣的勘探方向和目標(biāo)選擇產(chǎn)生較大阻礙。近年來(lái)的研究顯示我國(guó)深層油氣藏的成巖作用十分明顯，部分已發(fā)現(xiàn)深層油氣藏以進(jìn)入了成巖的晚期。隨著成巖作用的增加，孔隙由組構(gòu)選擇性逐漸向非組構(gòu)選擇性轉(zhuǎn)變。這就導(dǎo)致深層油藏的儲(chǔ)層特征和空隙發(fā)育的因素變得十分的復(fù)雜，從而對(duì)深層油氣藏的規(guī)模發(fā)育的主控因素和分布規(guī)律的研究和預(yù)測(cè)帶來(lái)較大的挑戰(zhàn)。在深層油氣藏的規(guī)模勘探中，其主要問(wèn)題存在于鉆井周期成本較高、高溫壓小井眼技術(shù)的滯后、采油采氣裝備技術(shù)落后等層面，這些問(wèn)題的持續(xù)研發(fā)和突破，將成為我國(guó)深層石油天然氣開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。在對(duì)深層油氣田開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，我國(guó)先后建成了元壩氣田、安岳氣田、克深氣田等一批深層油氣田，并突破油藏開(kāi)發(fā)的高溫、高壓、高含硫的技術(shù)難題。并隨著深層水平井鉆井--完井技術(shù)、三高層系小井眼測(cè)井技術(shù)、體積壓裂技術(shù)技術(shù)應(yīng)用，將迎來(lái)深層油氣田開(kāi)發(fā)的重要時(shí)期。

綜上所述，油田企業(yè)的安全運(yùn)行，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)得以快速發(fā)展的根基，也是國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要支點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模總量的不斷升級(jí)和油氣資源的不斷開(kāi)采，油氣企業(yè)的生產(chǎn)壓力應(yīng)進(jìn)一步的上升，深層油氣田的勘探和開(kāi)采對(duì)提升我國(guó)油藏儲(chǔ)量有著積極的推動(dòng)作用。而在對(duì)其形成機(jī)制研究基礎(chǔ)上的突破，將為其勘探與開(kāi)采提供重要的導(dǎo)向。

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