渤海湾盆地潍北凹陷致密气成藏过程分析
孙耀庭
【摘 要】摘要:潍北凹陷北部洼陷带具有形成致密气藏的良好地质条件，在孔二段形成自生自储自盖组合，埋深大于3 500 m均为致密气藏发育区。通过分析孔隙尺度下的天然气运移模式、模拟实验确定含气饱和度影响因素，建立了渗透率与最终含气饱和度相关关系，相关系数为0.904，实验结果表明充注时间较早，气藏形成期存在异常高压。流体包裹体均一温度表明深层致密气藏经历了2期充注，第一期发生在沙河街组沉积早期(52～50.5 Ma)，第二期发生在沙河街构造运动之前(43.5～36 Ma)，以第二期充注为主。沙河街构造运动造成盆地泻压，致密气藏被破坏。新近系的沉积使储层进一步致密化，有利于孔店组致密气的保存。因此，潍北凹陷深层孔店组致密气为残留气藏，仍有一定的勘探前景。
【期刊名称】石油实验地质 【年(卷),期】2014(000)003 【总页数】7
【关键词】关键词:含气饱和度;致密气;渗透率;孔二段;潍北凹陷;渤海湾盆地 致密气是指有效渗透率小于等于0.1 mD、孔隙度小于等于10%的砂岩地层天然气，在我国发育有大量低渗透致密含气砂岩，其中蕴藏着丰富的天然气资源［1-2］。随着勘探程度逐渐加深，低渗透致密砂岩中的油气资源在我国油气资源中的比例还将不断扩大，故对这类气藏成藏机理研究具有十分重要的意义。 潍北凹陷是郯庐断裂带内部的一个小型新生代走滑拉分盆地，勘探面积880 km2，平面上大体呈菱形(图1);盆地主要形成于古近纪，孔店组沉积厚度大，
其中孔二段是烃源岩层，有机质类型以Ⅱ1-Ⅱ2型为主［3］，已进入成熟—高成熟阶段，生成煤型气和裂解气。根据最新资源评价结果，天然气资源量为405×108m3。孔二段也是潍北深层气的主要成藏层段，在孔二中亚段沉积时期，各种类型的扇体广泛发育，包括扇三角洲、冲积扇和浊积扇，构成了本区的主要储层［4］;孔二下亚段和上亚段为厚层暗色泥岩夹薄层砂岩沉积，形成了良好的生储盖组合。北部洼陷带发育致密砂岩气藏，表明北部洼陷带气藏存在较大勘探潜力，但是洼陷带致密气藏的成藏特征、形成时期及影响因素尚不明确，制约了勘探进展［5］。本文拟通过模拟实验测定含气饱和度影响因素，分析致密气成藏期次，明确潍北凹陷深层致密气藏成藏过程。
1 潍北凹陷致密气藏特征
潍北凹陷致密气藏所处的区域构造部位位于北部洼陷带，孔二段暗色泥岩、碳质泥岩发育，沉积厚度大，沉积环境以浅湖—深湖环境下的冲积扇和扇三角洲沉积为主，部分为浅湖—滨湖—沼泽相沉积(图2)。北部洼陷带孔二段暗色泥岩的地球化学分析结果表明，有机碳和氯仿沥青“A”含量均很高。如央5井泥岩样的平均有机碳含量达5.59%，平均氯仿沥青“A”含量达7 698×10-6，干酪根类型主要为Ⅲ型，部分为Ⅱ型，表明孔二段暗色泥岩为较好的生气岩;碳质泥岩的各项指标均优于暗色泥岩，干酪根类型为Ⅲ型，为优质气源岩。孔二段暗色泥岩的热解地球化学分析表明，生油岩S2峰顶温度均在447～492℃之间，埋深3 400 m达到460℃以上，且随埋深增大而增大，在埋深4 200 m达到485℃，推测本区埋深大于3 500 m的烃源岩已进入生成湿气的阶段。因此北部洼陷带孔二段为很好的气源岩，可以为致密气成藏提供气源。
潍北凹陷致密气藏的主要储集层为孔二段砂岩和部分白云质砂岩，占孔二段总
厚度的15% ～34%。随着埋藏深度的增大，孔隙度明显减小，至埋深3 000 m以下，孔隙度基本在10%以下，而渗透率随深度变化不明显，大多小于0.2×10-3μm2。孔一段上部大段泥岩及孔二段暗色泥岩发育段，为致密气藏的主要盖层，其中孔二段暗色泥岩发育段为重要的盖层。孔二段是沼泽化滨浅湖相—半深湖相沉积的暗色泥岩，夹油页岩、碳质泥岩、白云质砂岩等，泥岩的单层厚度为5～10 m，最厚达15 m，是较好的盖层。圈闭类型主要受构造和储层两大因素控制。本区北部洼陷带孔店组主要为岩性圈闭，是依靠储层横向的相变或者自身储集性能的变化形成封堵条件。一般储层发育不好，多相变或者储层性质变化大，对构造要求比较低，并且多发育于前扇三角洲亚相、外扇亚相以及呈薄层状、透镜状砂岩发育区，形成自生自储自盖组合，有利于致密气藏的形成。
致密气藏的天然气相对密度介于0.563 9～0.743 7之间，平均为0.672 2;甲烷含量介于72.48% ～87.24%之间，平均为79.32%;天然气干燥系数C1/C1+在0.762～0.928之间，平均为 0.820，表明为湿气特征，并且随着深度的增加，干燥系数呈增大的趋势［6］。δ13C1在-33.35‰ ～ -39.98‰之间，为煤型气与油型气的混合气，其中煤型气的含量可能要大于油型气，主要分布在大于3 300 m的孔二段地层，储层具有自生自储的特征。
2 致密气充注实验
2.1 致密气藏概念模型
致密气藏的源岩与储层之间一般表现为直接相邻、大面积接触或源、储同层以及储层四周被源岩包围的特点。致密气的运聚成藏可分为2个过程:第一个过程为气的充注过程，即气从气源岩进入储集层;第二个过程则为气在储集层中的运
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