非常規(guī)油氣勘探開發(fā)

1、會計學1非常規(guī)油氣勘探開發(fā)非常規(guī)油氣勘探開發(fā)第1頁/共86頁第2頁/共86頁第3頁/共86頁天然氣天然氣石油石油常常規(guī)規(guī)氣藏氣氣藏氣氣頂氣氣頂氣油藏（溶解）氣油藏（溶解）氣常常規(guī)規(guī)油藏油油藏油非非常常規(guī)規(guī)致密砂巖氣致密砂巖氣(深盆氣深盆氣) 、煤層氣、煤層氣、淺層生物氣、淺層生物氣、水溶氣、水溶氣、頁巖氣、頁巖氣、天然氣水合物天然氣水合物非非常常規(guī)規(guī)油砂、油砂、重油（稠油）、重油（稠油）、油頁巖（頁巖油）油頁巖（頁巖油）第4頁/共86頁非常規(guī)油氣資源量非常規(guī)油氣資源量據(jù)估計，全球據(jù)估計，全球 致密砂巖氣致密砂巖氣資源量約為資源量約為400萬億方萬億方; 煤層氣煤層氣資源量可能超過資源量可能超過

2、260萬億方萬億方; 頁巖氣頁巖氣資源量為資源量為40萬億方萬億方; 天然氣水合物中甲烷天然氣水合物中甲烷資源量為資源量為6000多萬億方多萬億方; 水溶氣資源量水溶氣資源量33837萬億方，比常規(guī)氣高萬億方，比常規(guī)氣高2個數(shù)量級個數(shù)量級。 油砂油砂油的可采資源量為油的可采資源量為1035.1億噸億噸(僅次于常規(guī)石油僅次于常規(guī)石油可采資源量可采資源量,1514億噸）億噸）; 重油重油資源量約為資源量約為690億噸億噸; 油頁巖折算成油頁巖折算成頁巖油頁巖油的數(shù)量可達的數(shù)量可達4000多億噸多億噸. (從油從油頁巖還可獲得可燃氣頁巖還可獲得可燃氣) 致密油：美國致密油：美國35萬噸萬噸/日，年產(chǎn)

3、日，年產(chǎn)1.2億多噸。億多噸。第5頁/共86頁第6頁/共86頁深盆氣藏的概念：深盆氣藏的概念： 深盆氣藏最早于深盆氣藏最早于19201920年發(fā)現(xiàn)于美國圣胡安盆地年發(fā)現(xiàn)于美國圣胡安盆地，但深盆氣藏的概念首先在上世紀，但深盆氣藏的概念首先在上世紀7070年代末由加拿年代末由加拿大亨特勘探公司總裁大亨特勘探公司總裁J.A.MastersJ.A.Masters和和R.M.GiesR.M.Gies提出提出來的。來的。Rf: Rf: Msters J A. Deep Basin Traps,Western Canada. AAPG Bulletin, 1979; 63(2)Msters J A. Dee

4、p Basin Traps,Western Canada. AAPG Bulletin, 1979; 63(2) Masters Masters（1979)1979)將發(fā)育于構(gòu)造下傾部位或中央向斜部位砂巖中的氣藏稱為將發(fā)育于構(gòu)造下傾部位或中央向斜部位砂巖中的氣藏稱為深盆氣蕆深盆氣蕆(Deep basin gas trap)(Deep basin gas trap)。 此外，盆地中心氣藏此外，盆地中心氣藏（ Basin Centered Gas Accumulation ，P.R.Rose等，等，1984）、致密砂巖氣藏、致密砂巖氣藏（ Tight sands gas；R.C.Surdam等，等

5、，1995 ）、）、 深層致密砂巖氣深層致密砂巖氣藏、氣水倒置氣藏、水封氣藏、滿盆氣藏、動態(tài)氣藏等。藏、氣水倒置氣藏、水封氣藏、滿盆氣藏、動態(tài)氣藏等。第7頁/共86頁 盡管叫法不同，但無論如何盡管叫法不同，但無論如何, ,有關深盆氣藏有關深盆氣藏的定義都基于的定義都基于“位于構(gòu)造下傾部位或盆地中位于構(gòu)造下傾部位或盆地中央央, ,而且氣藏上傾部位含水而且氣藏上傾部位含水氣水倒置氣水倒置”這樣這樣的內(nèi)涵之上。的內(nèi)涵之上。 20多年來，深盆氣理論有效指導了北美落多年來，深盆氣理論有效指導了北美落基山前系列前陸盆地和負向構(gòu)造的天然氣勘基山前系列前陸盆地和負向構(gòu)造的天然氣勘探。已經(jīng)在探。已經(jīng)在10 余個

6、盆地發(fā)現(xiàn)了儲量規(guī)模巨大余個盆地發(fā)現(xiàn)了儲量規(guī)模巨大的深盆氣藏。的深盆氣藏。 近年來，我國開始重視深盆氣的勘探。近年來，我國開始重視深盆氣的勘探。 第8頁/共86頁12345671氣源巖（如煤層等）；氣源巖（如煤層等）；2深盆氣藏內(nèi)部甜點（深盆氣藏內(nèi)部甜點（sweet spot）; 3深盆氣的飽含氣帶；深盆氣的飽含氣帶；4深盆氣藏氣水過渡帶；深盆氣藏氣水過渡帶；5飽含水帶（區(qū)域含水儲層）；飽含水帶（區(qū)域含水儲層）；6-巖性氣藏；巖性氣藏；7背斜氣藏背斜氣藏第9頁/共86頁第10頁/共86頁第11頁/共86頁第12頁/共86頁第13頁/共86頁深盆氣成藏基本條件深盆氣成藏基本條件-1-1）氣源巖發(fā)育

7、、氣源充足：）氣源巖發(fā)育、氣源充足： 北美落基山地區(qū)的致密砂巖氣藏的氣源巖主要是北美落基山地區(qū)的致密砂巖氣藏的氣源巖主要是白堊系的煤系地層和富含有機質(zhì)的泥巖、頁巖，其次白堊系的煤系地層和富含有機質(zhì)的泥巖、頁巖，其次是侏羅系和第三系的暗色泥巖。尤以煤層和含煤地層是侏羅系和第三系的暗色泥巖。尤以煤層和含煤地層最為重要。煤成氣是其主要的氣源之一；其次是熱成最為重要。煤成氣是其主要的氣源之一；其次是熱成熟氣和生物氣。熟氣和生物氣。 源巖的有機炭含量大于源巖的有機炭含量大于2 2，有機質(zhì)類型主要為，有機質(zhì)類型主要為腐殖型的腐殖型的IIIIII類干酪根，適合生氣。成熟度較高，類干酪根，適合生氣。成熟度較高

8、，RoRo一般大于一般大于0.80.8。煤層厚度巨大（一般。煤層厚度巨大（一般3-93-9米），烴源巖米），烴源巖厚度大于厚度大于100100米，分布較廣。具有巨大的生氣潛力。米，分布較廣。具有巨大的生氣潛力。 第14頁/共86頁深盆氣成藏基本條件深盆氣成藏基本條件2）儲層致密、但內(nèi)部存在甜點儲層致密、但內(nèi)部存在甜點 深盆氣藏的砂巖致密，物性和孔喉結(jié)構(gòu)較差。北美落基山地區(qū)的致密砂巖特點是深盆氣藏的砂巖致密，物性和孔喉結(jié)構(gòu)較差。北美落基山地區(qū)的致密砂巖特點是： 主要沉積相類型為河流相。砂體呈透鏡狀，連續(xù)性差；主要沉積相類型為河流相。砂體呈透鏡狀，連續(xù)性差； 低孔（低孔（3-123-12）、低滲（

9、）、低滲（0.5-0.00050.5-0.00051010-3-3mm2 2）；）； 孔隙喉道半徑小，一般小于孔隙喉道半徑小，一般小于0.50.5、毛細管壓力高；、毛細管壓力高； 孔隙類型主要有殘余粒間孔隙、但多數(shù)是次生孔隙（以溶蝕孔和微孔隙為主孔隙類型主要有殘余粒間孔隙、但多數(shù)是次生孔隙（以溶蝕孔和微孔隙為主）；）； 成巖作用強烈、次生孔隙發(fā)育、自生礦物含量高；成巖作用強烈、次生孔隙發(fā)育、自生礦物含量高； 致密砂巖儲層對應力敏感性強；致密砂巖儲層對應力敏感性強； 在鉆井和增產(chǎn)措施中易受傷害（五敏、壓敏和水鎖等）在鉆井和增產(chǎn)措施中易受傷害（五敏、壓敏和水鎖等）第15頁/共86頁深盆氣藏甜點分類

10、圖深盆氣藏甜點分類圖1. 致密含氣帶致密含氣帶; 2. 局部孔隙發(fā)育帶局部孔隙發(fā)育帶; 3. 局部裂縫發(fā)育帶局部裂縫發(fā)育帶第16頁/共86頁深盆氣藏的深盆氣藏的“甜點甜點”問題問題 深盆氣藏的儲層物性普遍較差，但在低孔滲成深盆氣藏的儲層物性普遍較差，但在低孔滲成片的砂層發(fā)育區(qū)內(nèi)，常常發(fā)育有相對高孔滲的砂巖片的砂層發(fā)育區(qū)內(nèi)，常常發(fā)育有相對高孔滲的砂巖體，它一般具有較高的天然氣工業(yè)產(chǎn)能，國外稱之體，它一般具有較高的天然氣工業(yè)產(chǎn)能，國外稱之為為“甜點甜點”（Sweet spotSweet spot），也可以稱之為），也可以稱之為“天然天然氣高產(chǎn)區(qū)塊氣高產(chǎn)區(qū)塊”。 “甜點甜點”是致密砂巖氣藏的核心問題

11、，因為只是致密砂巖氣藏的核心問題，因為只有有“甜點甜點” 才是具有開發(fā)經(jīng)濟價值的致密砂巖氣才是具有開發(fā)經(jīng)濟價值的致密砂巖氣藏。因此，國內(nèi)外在研究深盆氣藏的特點、成因機藏。因此，國內(nèi)外在研究深盆氣藏的特點、成因機制、控制因素和分布規(guī)律之外，還廣泛地探討了致制、控制因素和分布規(guī)律之外，還廣泛地探討了致密砂巖儲層的密砂巖儲層的“甜點甜點”的控制因素。的控制因素。第17頁/共86頁深盆氣藏的深盆氣藏的“甜點甜點”問題問題總體來看有如下認識：總體來看有如下認識： 有利的有利的儲集相帶儲集相帶是發(fā)育是發(fā)育 “甜點甜點”的主要控制因素。在加拿大的主要控制因素。在加拿大Washakie Washakie 盆地

12、中的白堊紀盆地中的白堊紀Almond Almond 砂巖中，由于砂巖中，由于“甜點甜點”與沉積相有關，因此根據(jù)沉積與沉積相有關，因此根據(jù)沉積相帶的預測結(jié)果，在壩砂和礫石灘砂相中發(fā)現(xiàn)了著名的相帶的預測結(jié)果，在壩砂和礫石灘砂相中發(fā)現(xiàn)了著名的HoadleyHoadley大氣田。大氣田。 次生孔隙次生孔隙是是物性物性“甜點甜點”發(fā)育發(fā)育的另一個控制因素。的另一個控制因素。 裂縫裂縫的發(fā)育有利于形成的發(fā)育有利于形成“甜點甜點”； 深盆氣藏含氣性較好的地方是盆地深盆氣藏含氣性較好的地方是盆地構(gòu)造相對較低構(gòu)造相對較低的部位。的部位。 超壓超壓有利于油氣的保存。北美地區(qū)的統(tǒng)計表明深盆氣藏的分布，有利于油氣的保

13、存。北美地區(qū)的統(tǒng)計表明深盆氣藏的分布，8080是是在異常壓力帶頂界之下幾百米的范圍之內(nèi)；而這種壓力邊界是可以用聲波測在異常壓力帶頂界之下幾百米的范圍之內(nèi)；而這種壓力邊界是可以用聲波測井給予描述（井給予描述（Ronald C.SurdamRonald C.Surdam，19971997）。）。 第18頁/共86頁第19頁/共86頁流體特點流體特點（1 1）深盆氣的天然氣組分特征完全與常規(guī)氣藏中）深盆氣的天然氣組分特征完全與常規(guī)氣藏中的天然氣相同，主要成分為甲烷的天然氣相同，主要成分為甲烷CHCH4 4、重烴氣、重烴氣、COCO2 2、N N2 2等?？扇紵N氣的含量一般在等?？扇紵N氣的含量一般在9

14、595以上，絕大多以上，絕大多數(shù)為甲烷數(shù)為甲烷CHCH4 4。干燥系數(shù)較大；。干燥系數(shù)較大；（2 2）含水飽和度高。一般可達）含水飽和度高。一般可達30-7030-70。通常以。通常以4040作為估算致密砂巖儲層的下限含氣飽和度值。隨作為估算致密砂巖儲層的下限含氣飽和度值。隨著含水飽和度的增高，流動氣相滲透率急劇下降。著含水飽和度的增高，流動氣相滲透率急劇下降。當含水飽和度達到當含水飽和度達到60-8060-80時，氣相滲透率就基本降時，氣相滲透率就基本降為零；為零；（3 3）氣水倒置，無明顯的氣水界面；）氣水倒置，無明顯的氣水界面；第20頁/共86頁深盆氣藏的成藏機制深盆氣藏的成藏機制 關于

15、深盆氣藏的成藏機制，國內(nèi)外均進行了詳細的討論。有多種不同的認識關于深盆氣藏的成藏機制，國內(nèi)外均進行了詳細的討論。有多種不同的認識，目前沒有取得統(tǒng)一：，目前沒有取得統(tǒng)一： MasterMaster（19791979）提出）提出氣水相對滲透率氣水相對滲透率的變化可對這類氣藏進行遮的變化可對這類氣藏進行遮擋。據(jù)研究，當儲層中的含水飽和度為擋。據(jù)研究，當儲層中的含水飽和度為4040時，氣的相滲透率只有水的十分之一時，氣的相滲透率只有水的十分之一，而當水的飽和度達到，而當水的飽和度達到6060時，氣的相滲透率為零，儲層對氣幾乎不滲透；時，氣的相滲透率為零，儲層對氣幾乎不滲透； 第21頁/共86頁 深盆氣

16、藏的特征深盆氣藏的特征 深盆氣深盆氣圈閉和深盆圈閉和深盆氣藏的地質(zhì)氣藏的地質(zhì)概念模型與概念模型與要素關系要素關系 第22頁/共86頁深盆氣藏的成藏機制深盆氣藏的成藏機制 GiesGies（19841984）通過對氣田儲層壓力研究得出）通過對氣田儲層壓力研究得出了天然氣的聚集是一種不斷有了天然氣的聚集是一種不斷有天然氣沿上傾方向運移天然氣沿上傾方向運移的的動態(tài)平衡動態(tài)平衡的觀點。的觀點。 WelteWelte（19841984）年通過對加拿大）年通過對加拿大艾爾姆華士氣田的地球化學研究表明，該氣田致密砂艾爾姆華士氣田的地球化學研究表明，該氣田致密砂巖儲層中沒有重烴的重新分配，而輕烴卻發(fā)生大規(guī)模巖

17、儲層中沒有重烴的重新分配，而輕烴卻發(fā)生大規(guī)模運移，整個氣田處于動態(tài)平衡狀態(tài)，天然氣在深盆地運移，整個氣田處于動態(tài)平衡狀態(tài)，天然氣在深盆地中心不斷地被生成，同時又不斷地運移到地表和孔隙中心不斷地被生成，同時又不斷地運移到地表和孔隙度發(fā)育的邊緣而散失。因此，天然氣的聚集是一種度發(fā)育的邊緣而散失。因此，天然氣的聚集是一種“動態(tài)圈閉動態(tài)圈閉”。第23頁/共86頁 C.A.Brown C.A.Brown 通過對皮申思盆地南部的致密砂通過對皮申思盆地南部的致密砂巖中的天然氣聚集的研究認為存在巖中的天然氣聚集的研究認為存在“毛細管壓力毛細管壓力圈閉圈閉”的可能模式。的可能模式。 深盆氣藏的成藏機制深盆氣藏的

18、成藏機制第24頁/共86頁 D.J.Cant(1983)D.J.Cant(1983)通過對阿爾伯達盆地斯皮里特河通過對阿爾伯達盆地斯皮里特河組致密砂巖的成巖作用研究，提出了致密砂巖還存在組致密砂巖的成巖作用研究，提出了致密砂巖還存在“成巖圈閉成巖圈閉”。他認為砂巖層的各個部分在其埋藏期間可。他認為砂巖層的各個部分在其埋藏期間可經(jīng)受不同的成巖作用，因而可導致物性上的差異，即成經(jīng)受不同的成巖作用，因而可導致物性上的差異，即成巖作用既可以形成儲層也可以造就蓋層，在適當?shù)慕M合巖作用既可以形成儲層也可以造就蓋層，在適當?shù)慕M合下可產(chǎn)生下可產(chǎn)生“成巖圈閉成巖圈閉”。 深盆氣藏的成藏機制深盆氣藏的成藏機制第2

19、5頁/共86頁 王濤（王濤（20022002）提出深盆氣藏的圈閉機理在于可以進一步理解為兩種平衡，即：）提出深盆氣藏的圈閉機理在于可以進一步理解為兩種平衡，即：物物質(zhì)平衡和力平衡質(zhì)平衡和力平衡。 當源巖不斷地生氣、生氣量大于散失量，深盆氣藏能得以保存。當源巖不斷地生氣、生氣量大于散失量，深盆氣藏能得以保存。 當烴源巖向儲層中供排氣，由于底部蓋層作用，不能在浮力作用下向上運移，在當烴源巖向儲層中供排氣，由于底部蓋層作用，不能在浮力作用下向上運移，在氣體膨脹力的作用下，向上整體驅(qū)替孔隙水。天然氣向上傾孔喉變好的儲層中運移時氣體膨脹力的作用下，向上整體驅(qū)替孔隙水。天然氣向上傾孔喉變好的儲層中運移時，

20、浮力起作用。但由于浮力氣體擴散力小于毛細管力，因此，天然氣被可動水包圍，浮力起作用。但由于浮力氣體擴散力小于毛細管力，因此，天然氣被可動水包圍，出現(xiàn)自由水，氣體處于靜態(tài)聚集狀態(tài)，如果打開儲層，不但可產(chǎn)氣，還可產(chǎn)出少量，出現(xiàn)自由水，氣體處于靜態(tài)聚集狀態(tài)，如果打開儲層，不但可產(chǎn)氣，還可產(chǎn)出少量的地層水，深盆氣藏處于氣水過渡帶。的地層水，深盆氣藏處于氣水過渡帶。 當向上傾方向儲層孔喉進一步變好，浮力氣體的擴散力大于毛細管力，天然氣當向上傾方向儲層孔喉進一步變好，浮力氣體的擴散力大于毛細管力，天然氣將在浮力的作用下，向上傾方向運移。這時儲層中只有自由水，天然氣將不能保存，將在浮力的作用下，向上傾方向運

21、移。這時儲層中只有自由水，天然氣將不能保存，除非遇到各種常規(guī)圈閉，形成常規(guī)天然氣藏。除非遇到各種常規(guī)圈閉，形成常規(guī)天然氣藏。 由此可見，只有當向上和向下的浮力、天然氣的擴散力和毛細管力、靜水柱壓力由此可見，只有當向上和向下的浮力、天然氣的擴散力和毛細管力、靜水柱壓力和達到平衡時，深盆氣藏的分布才能趨于穩(wěn)定。和達到平衡時，深盆氣藏的分布才能趨于穩(wěn)定。深盆氣藏的成藏機制深盆氣藏的成藏機制第26頁/共86頁 深盆氣藏的特征深盆氣藏的特征第27頁/共86頁第28頁/共86頁第29頁/共86頁第30頁/共86頁第31頁/共86頁第32頁/共86頁第33頁/共86頁第34頁/共86頁 美國煤層氣產(chǎn)量直線上

22、升，美國煤層氣產(chǎn)量直線上升，1989 年年為為26 億方，億方，2005年達到年達到491億方，大億方，大體相當于我國天然氣產(chǎn)量！體相當于我國天然氣產(chǎn)量！ 我國我國2005年年CBM產(chǎn)量僅產(chǎn)量僅0.2億方，億方，預計預計2020年達到年達到100億方左右，億方左右，2050年達到年達到400-500億方。億方。第35頁/共86頁第36頁/共86頁煤層氣開發(fā)技術進展（包括壓裂、水平井、抽采等）煤層氣開發(fā)技術進展（包括壓裂、水平井、抽采等）-略略第37頁/共86頁宋巖，宋巖，2007第38頁/共86頁 3淺層生物氣淺層生物氣富含有機質(zhì)的沉積物在低溫淺埋條件下，經(jīng)微生物生化作用生成的富甲烷氣體富含有

23、機質(zhì)的沉積物在低溫淺埋條件下，經(jīng)微生物生化作用生成的富甲烷氣體，大規(guī)模地聚集保存后，形成具工業(yè)開發(fā)價值的生物氣藏。，大規(guī)模地聚集保存后，形成具工業(yè)開發(fā)價值的生物氣藏。 生物氣埋藏較淺，主要分布在第四系，部分在上第三系，少量在白堊系、侏生物氣埋藏較淺，主要分布在第四系，部分在上第三系，少量在白堊系、侏羅系。羅系。 從區(qū)域地理上看，我國淺層生物氣藏主要分布于柴達木盆地、東南沿海及長從區(qū)域地理上看，我國淺層生物氣藏主要分布于柴達木盆地、東南沿海及長江中下游地區(qū)、渤海灣地區(qū)和鶯瓊盆地等。江中下游地區(qū)、渤海灣地區(qū)和鶯瓊盆地等。 柴達木盆地三湖坳陷是目前我國最大的第四系生物氣藏，氣藏的埋藏深度小柴達木盆地

24、三湖坳陷是目前我國最大的第四系生物氣藏，氣藏的埋藏深度小于于1 400米，第四系生物氣資源約米，第四系生物氣資源約1萬億方（資源量與常規(guī)天然氣有部分重合），萬億方（資源量與常規(guī)天然氣有部分重合），探明地質(zhì)儲量探明地質(zhì)儲量1 432億方。億方。第39頁/共86頁 3淺層生物氣淺層生物氣東南沿海平原及長江中下游地區(qū)第四系生物氣資源量約東南沿海平原及長江中下游地區(qū)第四系生物氣資源量約2 000億方，其中浙江億方，其中浙江杭州灣地區(qū)遠景資源量杭州灣地區(qū)遠景資源量108億方，已控制儲量億方，已控制儲量3億方，長江三角洲生物氣資源量億方，長江三角洲生物氣資源量約約200300億方，探明儲量億方，探明儲量6

25、. 5億方。鶯瓊盆地第四系億方。鶯瓊盆地第四系-上第三系上中新統(tǒng)生上第三系上中新統(tǒng)生物氣總資源量可達物氣總資源量可達5249億方，其中鶯歌海億方，其中鶯歌海3061. 8億方，瓊東南億方，瓊東南2187. 2億方。億方。迄今為止，中國已發(fā)現(xiàn)的大中型淺層生物氣主要分布在柴達木盆地迄今為止，中國已發(fā)現(xiàn)的大中型淺層生物氣主要分布在柴達木盆地(如澀北一如澀北一、二號和臺南大型氣田、二號和臺南大型氣田) 、東南沿海浙江杭州灣地區(qū)和鶯瓊盆地、東南沿海浙江杭州灣地區(qū)和鶯瓊盆地(D28 - 1淺層淺層生物氣藏生物氣藏) 。東部松遼盆地、二連盆地、蘇北盆地、渤海灣盆地、江漢盆地、云南諸盆地東部松遼盆地、二連盆地、蘇北盆地、渤海灣盆地、江漢盆地、云南諸盆地也具有較大的生物氣資源潛力。也具有較大的生物氣資源潛力。第40頁/共86頁第41頁/共86頁第42頁/共86頁第43