【doc】物理模拟实验在天然气成藏研究中的应用——以柴达木盆地北缘南八仙和马海气田成藏过程为例

物理模拟实验在天然气成藏研究中的应用——以柴达木盆地北缘南八仙和马海气田 成藏过程为例 年 第 11 期 B 地质论评GEOLOGICALREVIEWVo1.50No.6 NOV.2004 物理模拟实验在天然气成藏研究中的应用 —— 以柴达木盆地北缘南八仙和马海气田成藏过程为例 张洪庞雄奇姜振学 石油大学盆地与油藏研究中心,北京,102249 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 提要物理实验模拟是研究油气运移和聚集的重要手段和 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 .而天然气物理模拟实验则是一个研究 相对不足而又非常重要的领域,它的操作和完善可以大大促进我国西部天然气勘探,直接影响着西气东输的国策. 本文正是涉及这个领域,选取柴北缘马海,南八仙气田作为研究对象,模拟了其成藏模式,认为在西部前陆盆地天 然气成藏过程中断层与不整合及输导层相比,一般是优势通道;而南八仙凝析气田的形成具有差异聚集的特点,即 下盘聚气而上盘不聚气,这种现象是由多种原因造成的,包括断层本身的非均质性,圈闭幅度不足及通天断层的存 在等. 关键词物理模拟实验天然气成藏模式浮力优势通道柴北缘 近几十年来,学者们在研究烃类生成,排驱机理 和运移聚集等方面取得了较为系统的认识,并不同 程度地指导勘探.尤其进入20世纪80年代以来,对烃 类形成,运移和资源量评价也从定性描述和推断逐 步发展到定量 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和数值模拟.在此过程中,物理模 拟实验已成为研究油气藏成藏过程,获取运聚特征 参数的重要手段和方法,许多学者开展了一系列的 物理模拟实验,大大深化了对成藏过程中油气二次 运移和聚集的认识. 无论是石油还是天然气,它们都是地下深处的 一 种资源,其形成,运移,聚集是一个漫长的地质过 程,人们不可能见到,更不可能亲身经历其成藏过 程,对其研究除利用各种经验,知识,方法手段建立 地质模式之外,另一个重要手段就是进行物理模拟 实验研究.也就是利用一定的实验装置,以建立的地 质模式作为基础,模拟天然气在地下形成,运移,聚 集的条件,研究天然气成藏的机理,这样就可以将理 论,实践,实验三者有机结合起来,得出真实可信的 结果. 马海气田形成过程中,天然气经源岩到圈闭成 藏,运移距离较大,中间经过了很多通道,这就有必 要模拟其运聚成藏过程,以修正原来的认识并形成 新的认识. 实验是以地质模式作为基础,同时又直接检验 地质模式是否正确,通过建立模式一实验一修正模 式一再实验的不断循环的过程,就可以使我们的思 维不断深入,最终逼近地质真实. 物理模拟实验作为一种特殊的手段已广泛被使 用,石油勘探开发研究院及廊坊分院,中国科学院广 州地球化学研究所和石油大学等不少专家,学者做 过这方面的研究(曾溅辉等,1997,2002;李剑等, 2001;张善文等,2002),他们进行模拟的主要实验对 象是石油,对于天然气而言,由于其密闭性和可视性 极差,进行此项实验的人较少,而本实验所采用的模 拟天然气的装置则兼顾了密闭性和可视性的特点. 1柴北缘地质模式 柴达木盆地北缘(简称柴北缘)油气勘探区是柴 达木盆地三大含油气区之一,其油气勘探工作始于 20世纪50年代,开展了地面地质调查,重磁,航磁和 钻探工作.20世纪60年代开始开始地震勘探,完成二 维数字地震1.3×10km,完成三维地震295.5km.. 自1956年首钻冷湖四号至今,先后发现了冷湖四号 油田,冷湖五号油田,冷湖三号油田,马海气田,鱼卡 气田,南八仙气田,其中马海和南八仙即为此次模拟 实验的对象(图1). 注:本文为国家"十五"课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 "重点前陆盆地大中型气藏形成的控制因素与分布规律 "项目资助成果. 收稿日期:2003—07—07;改回日期:20040327;责任编辑:刘淑春. 作者简介:张洪,男,1970年生.1999年毕业于石油大学(华东),获硕士学位,2002年于 中国地质大学(北京)能源系获博士学位.现在石油大 学做博士后,研究方向储层及油气成藏.通讯地址:102249,北京昌平,石油大学盆地 与油藏研究中心. 第6期张洪等:物理模拟实验在天然气成藏研究中的应用645 这两个气田成藏过程如下:伊北凹陷下侏罗统 形成的油气经过不整合和断层运移到南八仙构造 中,在E+.,E地层中形成原生油气藏,同时沿上倾 方向运移到马海构造E+中形成马海的原生油气 藏.而此过程存在两种可能的方式:一是沿E.+.中 的砂岩输导层运移进入马海构造;二是沿E:之下 的不整合进行运移.哪种方式与实际情况相符正是 本次实验所要解决的问题.原生气藏形成之后,在喜 马拉雅期后期由于前陆盆地特有的强烈挤压运动产 生了仙北滑脱断层,此断层规模非常大,是通天断 层,造成原有的油气发生散失形成残留油气藏.散失 的油气一方面通过断层到达南八仙构造的浅部(新 近系N.,N,N;)形成次生油气藏;另一方面,随着 伊北凹陷过成熟的油气不断注入,油气顺着E;输导 层到达构造高点一一马海构造形成马海的次生气 藏,也就是通常所说的马海气田(图2). 2实验模式和装置 2.1实验模式 根据上述的地质模式建立了图3的实验模型,此 模型的建立主要考虑两个因素,一是符合建立的地 质模式;二是必须和实验装置统一起来. 2.2实验装置 实验装置如图版I一1所示,经过多次实验摸索, 气瓶由气量可调的氮气瓶充当,实验对象是一块橡 皮,将橡皮按 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 掏空中间加不同粒级的砂(模拟不 同孔隙度和渗透率的储层及断层),隔层和盖层都由 橡皮代替.二维模型的实验主体为钢体结构,其边模 框和后壁用环氧酚醛玻璃布层压板制成,这使模型 有足够的强度和良好的热性能.模型的前壁用钢化 玻璃或有机玻璃制成,通过玻璃可直接观察实验现 象或进行摄影和摄像.模拟不同气田储层的砂体都 被有颜色的水饱和,当有气体通过时,其颜色会变 白,这样,通过砂颜色的变化可以观察气体在其中运 移冲注情况. 3实验过程及现象 本次实验分为两组,即分别对原生气藏和次生 气藏成藏的模拟.在实际实验过程中,为便于记录和 统计,对模型的不同部分进行了编号(图4). 图1柴北缘南八仙及马海气田区域构造位置图 Fig.1LocationsoftheNanbaxianandMahaigasfieldinthenorthmarginoftheQaidambasin 1一凹陷;2一突起;3一油气田;4一盆山;5一构造 1一Sag;2--upswell;3一oil(gas)field;4一basin—mountain;5--structure 646地质论评 3.1原生气藏的成藏模拟 随着下部气体的注入,现象如下:气体充注最初 5rain,没有任何现象,5,8min时,断层a的顶部突 然变白,气体表现为沿断层逐渐向下推进(图版I一 2). 15min左右,气体除沿断层a向下运移以外, 开始缓慢进入模拟南八仙原生气藏构造的b(图版 I一2). 2O,25min,气体沿地层b不断向前推进,逐渐 到达模拟马海原生气藏的b(图版I一3). 30min后,气体充满地层b,以后无论怎样注 气,包括加大气量,增加压力,气体都没有进入不整 合d(在其内部加入了砾石以模拟不整合)(图版I一 4). 3.2次生气藏的成藏模拟 其现象如下:前6min,没有现象出现(图版?一 1). 7,10rain,断层a顶部(主要在断层泥右面)出 现白色(图版?一2). l0b15min,气体沿断层开始推进,同时进入最 上部的地层b(图版?一3). 15,19min,气体在充满b的同时,进入断层a 上盘地层b(图版?一3). 2O,26min,气体分别充满b和b,同时沿断层 向下推进进入地层b(图版?一3,4). 26,40min,气体沿b向前推进顺输导层c进 入地层b.(图版?一5,6). 4实验现象讨论及结论 在得出一系列结论之前,首先要定义一个重要 的概念,就是油气运移优势通道的概念.所谓优势通 道,就是油气在二次运移过程中遇到两个或两个以 上的通道时,在无外来干扰情况下自然优先流经的 通道,构成优势通道的可以是断层,不整合面或高渗 透的输导层.它可以形象的比喻为"油气运移高速公 路". 从上述实验现象可以归纳出如下结论: (1)天然气的运移和聚集呈幕式(忽快忽慢), 表现为其运移和聚集是一个积累的过程,必须经历 :运移距离50km左右田 图2柴北缘南八仙及马海气田成藏模式 Fig.2AccumulatingmodeloftheNanbaxianandMahaigasfieldinthenorthmarginoftheQai dambasin 1一原生气藏;2一次生气藏;3一不整合;4断层;5天然气运移方向;6地层 1--Primaryreservoir;2--secondaryreservoir;3--unconformity;4fault;5directionofnatural gasmigration6strata 0 1000 2000 3000 4000 5000 {ml —....垂向一连移距离左右』 第6期张洪等:物理模拟实验在天然气成藏研究中的应用 图3实验设计图 Fig.3Designingmapoftheexperiment 图4实验不同部分代号 Fig.4Symbolsshowingdifferentpartsofthe experimentequipment 从量变到质变的转化. (2)天然气运聚过程中浮力起决定性作用,正 是浮力的存在使天然气总有一个向最上部运聚的潜 在趋势,这一点就与石油的运聚完全不同.石油向上 运移过程中当遇到两个孑L渗性完全相同的输导层时 遵循临近原则,而天然气则刚好相反,它会优先进入 那个离它较远的输导层,这一点在上述次生气藏模 拟实验过程中表现得很明显. (3)断层,不整合和高渗透的输导层何者为优 势通道并不是一成不变的,必须具体问题具体分析, 但在西部前陆盆地的天然气成藏过程中,断层一般 是优势通道,这是因为在前陆盆地的挤压过程中形 成的逆冲断层一般较陡,造成浮力的分量较大.而在 马海和南八仙原生气藏形成过程中输导层和不整合 相比,上部的输导层是优势通道,这符合天然气优先 向上运移的规律. (4)通过实验证明了马海和南八仙气田的成藏 次序:南八仙原生气田最早形成,然后是马海的原生 气田,接着经过调整改造形成南八仙的次生气藏.进 一 步向上运移的天然气经输导层最后形成马海的次 生气藏. (5)在仙北滑脱断层(断层)下盘形成了南八仙 次生气藏,而上盘则没有油气聚集.原来认为是仙北 断层本身的非均质性所致,其内部断层泥比较发育, 阻挡由下盘运移的油气进入上盘.实验证明在断层 泥发育的情况下部分天然气仍然进入上盘的地层 中.因此上盘不聚集油气有3个原因:?断层泥的遮 挡;?仙北断层上盘没有合适的构造;?有通天断 层使天然气破坏. 648地质论评2004焦 参考文献 李剑,胡国艺,罗霞,等.2001.中国大中型气田天然气成藏物理化 学模拟研究.北京:石油工业出版社. 张善文,等.2002.断层对沾化凹陷馆陶组石油运移和聚集影响的模 拟实验研究.地球科学——中国地质大学,28(2):186, 189. 曾溅辉,金之钧,王伟华.1997.油气二次运移和聚集实验模拟研究现 状和发展.石油大学(自然科学版),21(5):94,97. 曾溅辉,张善文,等.2002.济阳坳陷砂岩透镜体油气藏充满度大小及 其主控因素.地球科学——中国地质大学,27(6):729, 73】.? References LiJian,HuGuoyi,LuoXia,eta1.2001.Physicalchemistry simuhtionstudyonthebigandmiddlenaturalgasfield accumulationofChina.Beijing:PetroleumIndustryPress(in Chinese). ZhangShanwen,eta1.2002.Anexperimentstudyoninfluenceof faultonpetroleummigrationandaccumulationinGuantao Formation,ZhanhuaDepression.EarthScience——Journalof ChinaUniversityofGeosciences,28(2):186,189(inChinese withEnglishabstract). ZengJianhui,JinZhijun,WangWeihua.1997.Statusandadvancesos thestudiesontheexperimentalsimulationofsecondary hydrocarbonmigrationandaccumulation.ActaPetroleiSinica,21 (5):94,97(inChinesewithEnglishabstract). ZengJianhui,ZhangShanwen,eta1.2002.Degreeofoil—gascharged inlensshapedsandbodyinJiyangDepressionanditsmain controllingfactors.EarthScience——JournalofChinaUniversity ofGeosciences,27(6):729,731(inChinesewithEnglish abstract). 图版说明 图版I 天然气模拟实验装置. 断层顶部变白,气体注入,同时气体进入南八仙原生构造. 天然气向马海原生构造运移的同时部分沿断层向下,表现为气赶 水. 天然气充满南八仙和马海原生构造. 图版? 1.模拟马海,南八仙次生气藏的实验装置被水饱和. 2.天然气由顶部出现,逐渐充满整个断层,并优先向最上部的地层 内部运移. 3.天然气在充满最上部地层之后开始进入下部地层. 4.天然气在连接马海次生气藏的输导层内向前推进. 5.天然气逐渐充满输导层并向马海次生气藏部位运输. 6.天然气出现在马海次生气藏的部位. PhysicalSimulationExperimentStudyontheNaturalGasAccumulation —— aCaseStudyofNanbaxianandMahaiGasFieldAccumulation ZHANGHong,PANGXiongqi,JIANGZhenxue ResearchCenternofBasinandReservoir,Uniz,ersityofPetroleum,Beijing,102249 Abstract Physicalsimulationexperimentisimportantmethodtothesecondmigrationandaccumulationofoiland gas.Physicalsimulationexperimentofthenaturalgasisalsoanimportantfieldanditsresearchisinsufficient. Itsresearchcanindicatetheexplorationofthewestofourcountryandhaveaninfluenceonthepolicyof"the westgastoeast".ThepaperstudiestheNanbaxianandMahainaturalgasfieldandformstheiraccumulation mode1.Itdrawaconclusionthatintheforelandbasinofthewestcontrastwithunconformityandpermeable stratathefaultisdominancechannel;theNanbaxiangasfieldhasacharacterSOcalleddiscrepancegathering. Manyfactorsbringsaboutit,includingtheanisotropyofthefault,thetraplackingofvaluableheightand havingthefaultconnecttothesurface. Keywords:physicalmodelingexperiment;gas;accumulationmodel;buoyancy;dominancechannel;north marginoftheQaidamBasin 张i等物删档拟验K然气成瓶究,/1的『.剖II