深盆气藏勘探开发现状及发展趋势

范增辉，欧阳诚，张晓斌，赵 园，王泽发，王静，蒲莉萍，徐文圣

（1.川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司，成都 610213；2.川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，成都 610051；3.川庆钻探工程有限公司国际工程公司，成都 610051；4. “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室 西南石油大学，成都 610500；5.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000）

深盆气藏勘探开发现状及发展趋势

范增辉1，欧阳诚2，张晓斌1，赵 园1，王泽发3，王静1，蒲莉萍4，徐文圣5

（1.川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司，成都 610213；2.川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，成都 610051；3.川庆钻探工程有限公司国际工程公司，成都 610051；4. “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室 西南石油大学，成都 610500；5.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000）

深盆气藏是发育在构造下倾方向或下部层位、气源岩与致密储层邻接的天然气聚集。其成藏机理表现为天然气从构造下倾部位或致密储层底部对储层中原始地层水的活塞式推进，而常规圈闭气藏则表现为天然气与地层水的置换式运移，两者在成藏机理上形成了鲜明对比。在调研大量国内外深盆气藏勘探开发实践的基础上，对深盆气藏的地质条件、成藏主控因素以及勘探开发现状进行了系统研究，结合四川盆地川西坳陷的石油地质特点进行类比，认为川西坳陷可能存在深盆气藏。

深盆气；勘探开发现状；发展趋势；川西坳陷

自从20世纪30年代在美国圣胡安盆地发现“深盆气藏”以来，目前全世界多个国家和地区已经发现盐下油气藏。从全球范围看，深盆气藏主要分布在阿尔伯达盆地、落基山地区、大绿河盆地等地区[1]。

深盆气藏是一类首先被J.A. Masters（1979）描述和命名的非常规气藏，R.M. Gies（1984）、B.E. Law等（1985）、R.C. Surdam等（1995，1999）以及其它研究者也都对这类气藏做过描述和研究。深盆气藏又称盆地中心气藏（如P.R. Rose等，1984）、连续型气藏（J.W. Schmoker，1996）等。在国内，学者普遍认为深盆气藏指在特殊地质条件下形成的，具有特殊圈闭机理和分布规律的非常规天然气藏，因分布在盆地深部或构造底部，故称为深盆气藏。因强调的侧面不同，它又可称为盆地中心气藏。

自七十年代中期在加拿大西部阿尔伯达盆地深凹陷地区发现巨大的白垩系致密砂岩气田并由J.A.Masters（1979）确定为深盆气藏以来，至八十年代在美国西部落基山地区很多盆地中相继发现类似的天然气资源（P.R.Rose等，1984；D.J.Cant，1986），同时，有关深盆气的理论也得到了突飞猛进的发展[2-3]。深盆气藏不仅具有很高的经济价值，更为重要的是开拓了新的找气理论和勘探领域，并提出了一套研究、勘探和开发这类非常规气藏的理论和方法，是未来天然气工业接替的重要发展方向。我国目前已在鄂尔多斯、吐哈、四川以及其它许多地区盆地针对深盆气藏特点完成了大量工作，预测了深盆气远景资源潜力，确定了一些深盆气发育有利地区[4-8]。

图1 深盆气藏与常规气藏分布关系示意图（金之钧、张金川，1999）

1 深盆气成藏条件

国外深盆气理论研究和勘探实践表明：前陆盆地的深凹陷地区或向斜构造轴部是形成深盆气藏最有利的地质环境，低渗透性的、区域性构造平缓的地层构造背景是形成大面积动态圈闭的前提；海陆交互相煤系地层是深盆气藏的主要生气源岩。丰富的气源和活跃的生气作用是深盆气藏形成的地质基础。深盆气藏的主要储层类型为特低渗致密砂岩，其中局部物性较好的高能环境沉积体（有利储集相带）和天然裂缝发育带是形成具有经济价值气田的关键。

国内根据研究（金之钧，1997、张金川，1999）认为，深盆气藏是发育在构造下倾方向或下部层位、气源岩与致密储层邻接的天然气聚集。构造下倾方向或下部层位物性致密，在不要求常规的构造圈闭、岩性条件或其它因素遮挡情况下饱含天然气，在构造上倾方向或上部层位，储层物性虽然变好，但却通过区域性气水过渡带逐渐转变为饱含水状态[9]。在剖面上形成了底部供气源岩带、中部致密储层含气带和气水过渡带以及上部常规储层含水带的组合，即深盆气藏发育剖面上的流体倒置特征（图1）。

根据国外深盆气藏的形成条件及其分布特征，以四川盆地川西坳陷为例，认为可能具有存在深盆气藏的远景，主要表现在以下几个方面：

1）川西坳陷为一大型不对称向斜构造盆地，西侧呈陡坡、以逆冲带为界，为四川盆地中新生代主要沉降中心和中生界前渊层系沉积中心，向东地层变薄或尖灭，超覆沉积不整合于下伏地台层序之上。其中，上三叠统在许多方面与阿尔伯达盆地白垩系前渊层系颇为相似，有可能发育深盆气藏。

2）上三叠统是川西坳陷前渊深盆区快速沉积沉降的产物，由巨厚（厚达4000余m）的砂砾岩、泥页岩和煤层组成，为海陆交互相沉积，上覆很厚的侏罗系、白垩系和第三系地层，埋藏较深。

3）上三叠统前渊层系在纵向上从海相逐渐过渡到内陆湖泊相，在平面上以川西为沉积中心，西缘相带窄，发育河流-冲积扇，东部相带宽，有滨湖沼泽相和河流-三角洲相等这一特征与阿尔伯达盆地白垩系前渊沉积特征极为相似。

4）川西前渊深坳陷上三叠统须家河组砂岩和含砾砂岩储层普遍较致密，但其中发育孔隙较好的砂岩。如中坝气田须二Ⅰ类储层孔隙度达12%以上，渗透率一般大于0.78毫达西，储层物性从川西深坳陷向坳陷东坡有随深度变浅逐渐变好的趋势。

5）川西深坳陷上三叠统发育暗色生烃泥、页岩和煤层，厚度1 000~124m。有机碳含量为0.5%~4.82%，镜煤反射率0.8%~2%，坳陷深处为1.5%~2%，已达有机质高成熟生气高峰，生气资源量巨大。

6）川西坳陷上三叠统须家河组在生气中心（前渊深坳陷）外围和上倾方向已发现不少常规气藏，并且坳陷区一些深探井的资料表明须家河组自下而上普遍有气显示，同时具有连片延伸和纵向叠置的含气层展布趋势，具有相当大范围的异常高压带，预示着致密砂岩动态圈闭含气领域的存在。

2 深盆气藏油气富集主要因素

深盆气的成藏机制和常规天然气有巨大区别[10-12]，主要体现在以下几点：

1）气藏位于盆地凹陷较深的部位或盆地中央。如圣胡安盆地的布兰科气田，天然气主要聚集在盆地中央构造低的向斜轴部—中央盆地，其周围则发育少数小型的常规油气田。阿尔伯达盆地在整个深盆区范围内，整个中生界剖面在3 500英尺（1 067.5m）深度以下均是饱含气的。向地层上倾方向至深盆区范围以东的斜坡区，发育为数众多的中小型常规地层岩性圈闭气田。

2）储层致密。如北美落基山地区深盆气藏的储集层以白垩系和第三系砂岩、粉砂岩为主，孔隙度一般为7%～12%，渗透率普遍低于1毫达西。在阿尔伯达盆地深盆区大部分含气储层的孔隙度仅为4%～7%，平均渗透率只有0.001毫达西。此外，同一地层单元含气储层向其上倾方向孔渗性往往变好，孔隙反而饱含水。在深盆区之所以出现工业性气田是由于致密砂岩层系中存在常规的储集层带（称之为甜点），如滩相的砂砾岩带、密集的天然裂缝带等。如阿尔伯达深盆区致密砂岩层系中发育多层滩相的砂砾岩层含气层，其孔隙度为8%~12%，渗透率可达50毫达西以上。

3）流体分布异常，气水关系倒置。深盆气藏中，流体分布一般表现为同一储层从下倾部位低渗透致密层饱含气，向上倾方向逐渐过渡到上倾部位常规储层饱含水，呈明显倒置的气水关系。含水带在含气带之上，且无底水，两者之间不存在一般意义上的封堵条件，而只发育一个气水过渡带，在这个过渡带中储层和流体的性质是逐渐变化的：从下倾饱含气带向上倾饱含水带，储层渗透率增大；向上倾方向水矿化度明显降低。如圣胡安盆地深盆区含气带水矿化度为 33 000ppm，至气水过渡带矿化度降为 5 000ppm，向斜坡区含水带矿化度又逐渐降为3 000ppm。沿上倾方向地层电阻率明显减小。在阿尔伯达盆地气水过渡带以西的下倾饱含气部位每层砂岩的电阻率均大于20Ω·m，有的甚至超过200Ω·m，而上倾部位含水带一般为5Ω·m。Master认为这种高电阻率主要是由于地层含天然气引起的。

4）含气层压力异常。在北美地区已发现的深盆气藏中，含气层的压力总是低于或高于区域静水压力。天然气的热生成及其在致密岩系中的聚集是导致异常压力和储层致密化的共同原因。其中，大绿河、皮申斯、尤因塔等盆地的白垩系—第三系致密砂岩气为超压深盆气，而阿尔伯达、圣胡安、丹佛等盆地的深盆气为负压气。异常压力总是出现在致密的、含气的层段中，其出现的位置和范围一般与天然气贮存的位置和范围一致。沉积相和储层研究是勘探这类气藏的重要手段，盆地沉积-埋藏史、综合岩石-测井评价和沉积相研究是评价深盆气藏的最有效方法。深盆气藏规模和储量巨大，但在目前的经济技术条件下的可采储量和生产能力都比较低。先进的开采技术和合理的天然气价格是开发深盆气藏的关键。

5）煤系地层发育，煤成气是深盆气藏的主要天然气来源。北美落基山地区深盆气藏的生气源岩主要是白垩系—第三系的煤系地层，其次是中生界的海相暗色泥岩。这些源岩在深盆区厚度大、分布广，为深盆气藏的形成提供了丰富的气源。而据 J.A.Masters（1984）的估算，阿尔伯达盆地深盆区含煤层的下白垩统海陆交互相沉积平均厚度在1 000m以上，有机碳含量高，平均在2%以上，以Ⅲ型干酪根为主，煤层厚度一般在3~9m，覆盖面积13万km2，煤炭总资源量约1万亿吨。煤层的最厚分布区与主要生气中心及深盆区主要产气区基本吻合，镜质体反射率0.8%~1.3%，地温80~120℃，生成了总量高达10 000万亿立方英尺（283万亿m3）的天然气。优质的源岩与深盆区的储层呈互层或上下关系，构成了完好的生储气系统。

6）深盆气藏规模巨大，但产能很低，需压裂技术开采。不管是阿尔伯达深盆区和圣胡安盆地的低压深盆气藏，还是大绿河等盆地的高压深盆气藏，其分布面积都是十分巨大，超过1万km2，含气地层巨厚，一般都超过1 000m，因此其地质储量十分可观。如在阿尔伯达深盆区，饱含气的范围达2.4万平方英里（6.2万km2），气层厚度3 000~10 000英尺（915~3 050m）。据J.A.Masters（1984）的估计，阿尔伯达深盆区饱含气的整个砂岩地层中拥有的天然气资源量达1 500万亿立方英尺（42.45万亿m3），即使在目前技术条件下的可采储量也可达45万亿立方英尺（1.27万亿m3）。而在圣胡安盆地和大绿河盆地，深盆气藏的范围都占据了盆地较深部位的大部分地区，预测的天然气可采储量分别达到0.65万亿m3和2.06万亿 m3。此外，深盆区中一般都拥有大量的煤层甲烷气资源。如阿尔伯达深盆区煤层气资源量为 7.07万亿m3（Wyman，1984），而圣胡安盆地煤层气的地质储量则为1.4万亿m3（Kelso，1984）。

3 深盆气藏勘探开发发展趋势

1）常规油气藏向非常规气藏的勘探转向。如深盆气藏理论创始人 J.A.Masters在提出勘探开发深盆气藏的基本思想中所指出的那样，油气资源同其他矿产资源一样，高品位的资源少，而低品位的资源多。随着开采技术的改进和资源价格的提高，巨大数量的低品位资源会不断变为有用的储量。因此，深盆气藏已成为未来天然气勘探开发的主要发展方向之一。由于深盆气藏中的天然气主要贮存在致密砂岩中，其大部分资源在目前经济技术条件下还难以开采和利用。

2）通过类比研究，确定盆地内有无深盆气的存在，确定深盆气的类型及成藏模式。结合我国各沉积盆地的石油地质条件，对深盆气分布的有利区带进行预测。通过国内外深盆气勘探开发技术类比，提出适合于我国深盆气的勘探开发技术系列。

4 结论

1）据地质类比分析，川西坳陷应当存在深盆气。川西坳陷深盆气成藏条件比较优越，烃源岩主要为煤层和暗色泥岩，气源岩厚度大，有机质丰富，并且成熟度高，可以持续不断地为深盆气成藏提供强大的气源条件；储集层为须家河组须二、须四段砂岩，物性条件致密，符合深盆气成藏条件；盖层为须三、须五段大套泥岩，封堵条件明显。

2）根据成藏主控因素研究，川西坳陷满足深盆气成藏要求；根据目前已有资料分析，川西坳陷存在深盆气藏发育证据。川西坳陷须二段异常地层压力高值区出现在成都－绵阳－广元及其以西一带，构成了川西坳陷－乃至整个四川盆地的高异常压力中心。因此，川西坳陷可能发育有深盆气藏。

[1] D.H.Welte et al：Gas generation and migration in the Deep Basin of Western Canada. AAPG Memoir 38,1984.

[2] B.E.Law：Thermal maturity patterns of Gretaceous and Tertiary rock, San Juan Basin, Colorado and New Mexico：The Geological Society of America Bulletin, 1992, 104(2)：192～207.

[3] B.E.Law and W.W.Dickinson：Conceptual model for origin of abnormally pressured gas accumulation in low—permeability reservoirs. AAPG 1985, 69(8)：1295～1304.

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Present Situation and Developmental Trend of Exp loration and Exp loitation of Deep Basin Gas Trap

FAN Zeng-hui1OU-YANG Cheng2ZHANG Xiao-bin1ZHAO Yuan1DENG Xiao-jiang1XU Wen-sheng3, LIN Na3PU Li-ping4
(1-Geophysical Prospecting Company, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd, CNPC, Chengdu 610213; 2- Research Institute of Geological Exploration & Development, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd. CNPC, Chengdu 610051; 3- Chuanqing Drilling Engineering Company Limited Intenational Ltd, CNPC, Chengdu 610051;4-Institute of Resources and Environments, Southwest Petroleum University, Chengdu 610050;5- Research Institute of Exploration and Development, Tarim Oilfield Company, PetroChina, Korla, Xinjiang 841000;)

This paper believes that deep basin gas trap may be in existence in the west Sichuan depression based on systematic study of data on deep basin gas exploration and development from home and abroad in combination w ith petroleum geological features in western Sichuan depression.

deep basin gas; present situation of exploration and development; developmental trend; western Sichuan depression

P618.130.2

A

1006-0995（2014）01-0029-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.008

2013-01-04

范增辉（1983-），男，河南洛阳人，工程师，从事天然气勘探开发研究工作