深層石油天然氣形成機制

耿金昌 尚巨龍

摘 要：石油勘探技術能力的不斷提高，人類對于油氣的勘探開始由中淺層逐步轉向了深層。近年來，深層油氣田的勘探和開發(fā)都獲得長足的進步，在這一過程中，深層石油天然氣形成機制也在持續(xù)深入，對深層石油天然氣形成機制的研究有利于資源的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)。本文就深層石油天然氣的形成機制進行分析，并對我國深層石油天然氣的勘探開發(fā)現(xiàn)狀及展望予以闡述，將為深層石油天然氣形成機制的研究和資源的開采提供參考。

關鍵詞：深層石油天然氣;機制;形成

隨著我國油氣資源的開發(fā)總量的不斷攀升，對油藏儲量造成一定的沖擊，深層油氣藏的勘探和開采作為我國油藏儲量規(guī)模增長的重要方向，在國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層起來的石油天然氣資源。在對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。在實際的研究中，國際上對深層石油天然氣的資源并未形成統(tǒng)一的標準。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4500m的被定義為超深層油氣資源。在對深層油氣企業(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，來尋找新的資源。相當長的一段時期以來，人類對于油氣資源的勘探和開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。而隨著石油勘探技術能力的不斷提高，人類對于油氣的勘探開始由中淺層逐步轉向了油層的深位。

1 深層石油天然氣的形成機制

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--動力學的模型對沉積有機質的推演發(fā)現(xiàn)，在早期的生物地球的化學作用下沉積有機質生成生物甲烷。而后這一物質隨著地表的增高及低溫的提升，再加上埋藏時間的推移，便會進入烴類形成的新階段。在這一變化過程中，動力學反應的反應速率與時間的作用、烴源巖的熱導率、累積熱流等參數(shù)存在著較大的關聯(lián)。隨著深埋的增加，地溫也在逐步的升高，有機質體系開始發(fā)生重大的變化，并開始趨向平衡穩(wěn)定態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，有機質的演化和體系分子的組成特征受溫度--化學--壓力的影響，與埋藏的時間不產(chǎn)生關聯(lián)。在深層天然氣的形成過程中，溫度仍是影響有機質演化的重要內驗。深埋不斷提高是地層的高壓產(chǎn)生異常。壓力將抑制有機質向高演化方向轉化反映有機質成熟度的Ro值出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，而油氣比例也會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)境在一定程度上對有機質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。深部沉積層和結品層的欠壓實帶、地層裂縫和微裂縫帶提供了形成大型油氣藏的條件。

2 我國深層石油天然氣的勘探開發(fā)現(xiàn)狀及展望

當前，在油氣勘探過程中，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15000m以上。我國的深層油氣藏的研究和勘探起步相對較晚，但在近年也獲得較大突破。我國先后在塔里木盆地庫車克深--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)成為我國油氣規(guī)模增儲的重要支點。而不可忽視的是，在這些深藏油氣藏的勘探和開發(fā)中仍面臨著諸多方面的挑戰(zhàn)。

我國的深層油氣藏主要為主疊合盆地下的構造層，相對于中淺層，其地層構造的年代久遠，且成藏的歷史復雜，多數(shù)儲層的非均勻質性明顯，多屬于高溫高壓的巖下封閉的體系。從實踐的勘探開采出發(fā)，深層石油天然氣的生成機制、成儲機制及成藏的機制相對復雜，給深層油氣的勘探方向和目標選擇產(chǎn)生較大阻礙。近年來的研究顯示我國深層油氣藏的成巖作用十分明顯，部分已發(fā)現(xiàn)深層油氣藏以進入了成巖的晚期。隨著成巖作用的增加，孔隙由組構選擇性逐漸向非組構選擇性轉變。這就導致深層油藏的儲層特征和空隙發(fā)育的因素變得十分的復雜，從而對深層油氣藏的規(guī)模發(fā)育的主控因素和分布規(guī)律的研究和預測帶來較大的挑戰(zhàn)。在深層油氣藏的規(guī)模勘探中，其主要問題存在于鉆井周期成本較高、高溫壓小井眼技術的滯后、采油采氣裝備技術落后等層面，這些問題的持續(xù)研發(fā)和突破，將成為我國深層石油天然氣開發(fā)的關鍵。在對深層油氣田開發(fā)的過程中，我國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，并突破油藏開發(fā)的高溫、高壓、高含硫的技術難題。并隨著深層水平井鉆井--完井技術、三高層系小井眼測井技術、體積壓裂技術技術應用，將迎來深層油氣田開發(fā)的重要時期。

綜上所述，油田企業(yè)的安全運行，是國民經(jīng)濟得以快速發(fā)展的根基，也是國家能源戰(zhàn)略的重要支點。隨著經(jīng)濟規(guī)?？偭康牟粩嗌壓陀蜌赓Y源的不斷開采，油氣企業(yè)的生產(chǎn)壓力應進一步的上升，深層油氣田的勘探和開采對提升我國油藏儲量有著積極的推動作用。而在對其形成機制研究基礎上的突破，將為其勘探與開采提供重要的導向。

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