CN107590513A - 一种页岩气富集成藏分类方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种页岩气富集成藏分类方法，它包括以下步骤：S1、解析页岩气富集成藏系统形成不同程度的页岩气富集成藏模式；S2、依据构造演化对页岩气生烃源岩、聚气储层和保护地层程度的不同，将步骤S1中的页岩气富集模式划分为构造主控生烃源岩型页岩气富集模式、构造主控聚气储层型页岩气富集模式和构造主控保护地层型页岩气富集模式；S3、构造主控生烃源岩型页岩气富集模式包括原地连续生物成因页岩气富集模式和原地连续热成因页岩气集模式两个亚类。本发明的有益效果是：划分出的六种页岩气富集成藏模式细化了页岩气的勘探有利目标及其开发效益高低，为页岩气深化勘探开发指明了目标方向。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气富集成藏分类的技术领域，特别是一种页岩气富集成藏分类方法。
背景技术
由于页岩基质以纳米微孔为主，远较其它流体储层致密，致使页岩气的富集成藏模式显著不同于其它流体矿藏。早在1995年，美国地质调查局在美国页岩气评价中就引入了“连续型”油气藏概念，Curtis则在2002年界定页岩气为连续型气藏，美国地质调查局更是在2005明确提出页岩气属于连续富集成藏类型；此后，页岩连续型成藏理论被引入中国，并在中国页岩气勘探实践中得到推广应用。
页岩气连续富集成藏模式表明页岩生成了生物化学成因气、热成因气，或二者的混合气，具有隐蔽聚集机理、运移距离短和多种岩性封闭等特征，页岩气富集区大面积连续分布，气藏边界仅受页岩层分布的限制。页岩气连续富集成藏模式认为页岩既是烃源岩，也是储集岩，其本身还具备较强的封闭性能，是典型的源-储-盖一体化的富集模式。该模式强调生烃源岩及聚气储层的一体化，将保护储层的作用放到次要位置，忽略构造演化造成的生烃源岩与聚气储层的分离，以及对聚气储层和保护地层的改造与破坏，同时也不强调成藏诸要素的时空关系匹配程度。
虽然Barnett页岩气富集的结果是大面积连续成片的，但在富集成藏过程中，构造演化实质性地形成了大量生烃需要的埋藏深度，以及富集成藏需要的排烃深度，即构造演化对其生、排烃系统的作用和影响仍然不可忽视。构造演化对焦石坝页岩气藏聚气储层的空间形态进行了大幅度改造，造成了生烃源岩与聚气储层的分离，使得页岩气并非原地聚集，而是进行了一定距离的运移后在同一页岩层的不同位置重新富集成藏。由此可见，现有页岩气连续富集成藏理论无法解释发现的越来越多富集特征各不相同的页岩气藏，难以适应当前页岩气深化勘探开发的需要，急需建立更为精细的、包含各种页岩气富集特征的页岩气富集成藏模式，以指导具有不同富集成藏特征的各类页岩气勘探开发的实际需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种打破原有页岩连续型成藏理论及技术体系，分类更加精细、为页岩气深化勘探开发提供有利支持的页岩气富集成藏分类方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种页岩气富集成藏分类方法，它包括以下步骤：
S1、解析页岩气富集成藏系统，将该系统劈分为生烃源岩、聚气储层和保护地层三个静态子系统，以及构造演化、沉积序列、成岩演化、生烃历史四个动态子系统，依靠对动态子系统及静态子系统相互作用关系解析及主因素提取，建立起三大类六亚类页岩气富集成藏模式；
S2、依据构造演化对页岩气生烃源岩、聚气储层和保护地层控制程度的不同，将步骤S1中的页岩气富集模式划分为构造主控生烃源岩型页岩气富集模式、构造主控聚气储层型页岩气富集模式和构造主控保护地层型页岩气富集模式；
S3、构造主控生烃源岩型页岩气富集模式包括以下两个亚类：
S3(I)、原地连续生物成因页岩气富集模式：若盆地构造沉降幅度不大，埋深较浅、泥页岩中的孔隙水尚未完全排出，同时通过盆地边缘大气淡水的不断充注，富有机质泥页岩在缺氧、低温和有水环境下开始生成生物成因页岩气，并在原地聚集成藏，则划分为原地连续生物成因页岩气富集模式；
S3(II)、原地连续热成因页岩气集模式：若盆地构造沉降幅度加大，埋深增加，地层温度和压力逐渐增大，孔隙中的原生水要么受压实作用影响逐渐排出，受高温高压环境影响逐渐蒸发，最终消耗殆尽，泥页岩中的干酪根、沥青有机质开始经由热降解作用或热裂解作用大量成烃，则划分为原地连续热成因页岩气富集模式；
S4、构造主控聚气储层型页岩气富集模式包括以下两个亚类：
S4(I)、正向构造储集型页岩气富集模式：在前陆盆地形成过程中，或形成后烃源岩开始大量生、排烃过程中，聚气储层所在区域遭受了强烈的构造挤压，造成原来位于盆地斜坡地带单斜构造上、或盆地中心地带负向构造中的聚气储层发生大幅度褶皱变形，则划分为正向构造储集型页岩气富集模式；
S4(II)、裂缝带储集型页岩气富集模式：若前陆盆地形成过程中，或形成后烃源岩开始大量生、排烃，或生、排烃过程已经结束，与此同时聚气储层所在区域发生了多期次构造升降运动，聚气储层的埋藏深度因震荡性变化而造成地层温度、压力的急剧起伏，气体吸附、解吸过程和游离气收缩、膨胀过程不断反复，将促使聚气储层中各类成岩裂缝的开启活化，而构造升降运动形成的应力集中的交互变化也诱导出较多的构造裂缝，则划分为裂缝带储集型页岩气富集模式；
S5、构造主控保护地层型页岩气聚集模式包括以下两个亚类：
S5(I)、断裂破坏型页岩气聚集模式：若经历多期次构造运动挤压或拉张作用后，页岩气藏核心区域开始发生各类挤压或拉张断层及其诱导裂缝，原有的聚气储层及其顶底保护地层开始被众多断层分块切割，断层附近富集的页岩气逐渐沿断层及其诱导裂缝逸散卸压，造成原有页岩气藏的切割破坏，页岩本身致密具有一定的封盖能力，加上其顶底保护层的存在，远离断层及其诱导裂缝的断块内部仍保留局部聚集的页岩气，则划分为断裂破坏型页岩气聚集模式；
S(II)、剥蚀残余型页岩气聚集模式：若在经历多期次构造隆升运动作用后，页岩气藏核心区地层遭受持续抬升，地层倾角变大，导致聚气储层及其顶底保护地层的上翘端部分出露地表，遭受地表大气水淋滤作用，富集其中的页岩气由于降压解吸，吸附页岩气大量变为游离气，另一方面由于来源于空气中的N2、CO2因具有更强的吸附性进入页岩储层后大量置换页岩气，导致越来越多的游离页岩气逐渐向地表逸散，而地表的大气淡水同时向聚气储层反向注入，待气体逸散与大气淡水注入达到平衡时，气体在页岩气藏聚气储层内重新聚集成藏，则划分为剥蚀残余型页岩气聚集模式。
本发明具有以下优点：通过充分吸收当前国际国内富集特征各不相同的页岩气藏特点，细致解析页岩气富集系统的因素构成及各因素相互作用关系，提取影响页岩气富集成藏的关键主因素，打破现有的页岩气连续型富集成藏理论及其特征模式，建立起三大类六亚类的页岩气富集成藏新模式，该模式对页岩气富集成藏的分类更加精细，有利于针对不同页岩气富集成藏模式开展不同规模和技术体系的页岩气勘探开发实践，从而细化了页岩气的勘探有利目标及其开发效益高低，在为页岩气深化勘探开发提供技术支持的同时，还进一步指明了具体的实施的目标方向。
附图说明
图1为页岩气富集成藏系统及其分类方法；
图2为原地连续生物成因页岩气富集模式图；
图3为原地连续热成因页岩气富集模式图；
图4为正向构造储集型页岩气富集模式图；
图5为裂缝带储集型页岩气富集模式图；
图6为断裂破坏型页岩气聚集模式图；
图7为剥蚀残余型页岩气聚集模式图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
一种页岩气富集成藏分类方法，它包括以下步骤：
S1、解析页岩气富集成藏系统，将该系统劈分为生烃源岩、聚气储层和保护地层三个静态子系统，以及构造演化、沉积序列、成岩演化、生烃历史四个动态子系统，依靠对动态子系统及静态子系统相互作用关系解析及主因素提取，建立起三大类六亚类页岩气富集成藏模式，如图1所示；
S2、依据构造演化对页岩气生烃源岩、聚气储层和保护地层控制程度的不同，将步骤S1中的页岩气富集模式划分为构造主控生烃源岩型页岩气富集模式、构造主控聚气储层型页岩气富集模式和构造主控保护地层型页岩气富集模式；
S3、构造主控生烃源岩型页岩气富集模式发育于稳定的克拉通盆地或前陆盆地，通过长期稳定的构造沉降，盆地维持着持续稳定的可容纳空间，构成的海盆深水岩相古地理环境，易于产出多套泥页岩和致密灰岩的沉积序列组合，那些富含有机质的泥页岩及其顶底发育的致密灰岩或泥页岩沉积序列，成为有利的页岩气生烃源岩、聚气储层和保护地层，其中生烃源岩生烃阶段及成烃产物受构造演化作用的影响巨大，根据盆地构造演化作用对生烃源岩生烃阶段及成烃产物的影响程度进一步将构造主控生烃源岩型页岩气富集模式细分为以下两个亚类：
S3(I)、原地连续生物成因页岩气富集模式：若盆地构造沉降幅度不大，埋深较浅、泥页岩中的孔隙水尚未完全排出，同时通过盆地边缘大气淡水的不断充注，富有机质泥页岩在缺氧、低温和有水环境下开始生成生物成因页岩气，并在原地聚集成藏，则划分为原地连续生物成因页岩气富集模式，其具体特征如图2所示，其特征包括烃源岩成熟度低、储层压力低，但储层各类裂缝均较为发育、原始含水饱和度高、吸附气含量高，气藏源-储-盖体系完整，富集区连续大面积分布等典型特征；
S3(II)、原地连续热成因页岩气集模式：若盆地构造沉降幅度加大，埋深增加，地层温度和压力逐渐增大，孔隙中的原生水要么受压实作用影响逐渐排出，受高温高压环境影响逐渐蒸发，最终消耗殆尽，泥页岩中的干酪根、沥青有机质开始经由热降解作用或热裂解作用大量成烃，则划分为原地连续热成因页岩气富集模式，其具体特征如图3所示，其特征包括烃源岩成熟度中-高、储层压力高，储层构造缝不发育，不含水，吸附气含量中到低，气藏源-储-盖体系完整，富集区连续大面积分布等典型特征；
在上述两个亚类的页岩气富集模式中，构造演化作用的核心体现在通过构造沉降形成的埋深范围限定了页岩有机质的成烃方式，页岩储集体孔缝系统的形成及其顶底保护层的致密化则是通过成岩作用演化而成的；页岩气藏的空间分布主要受控于聚气储层的发育，从而形成页岩气富集区大面积连续分布的局面；
S4、构造主控聚气储层型页岩气富集模式发育于前陆盆地的构造调整区，通过前陆盆地成盆过程的快速沉降，形成了有利的页岩气生烃源岩和保护地层沉积序列，并在进入热解成烃埋深门限后大量生烃及原地排烃富集，随着前陆盆地形成而频繁发生的构造运动的耦合叠加影响，聚气储层的空间形态或内部结构发生较大变化，迫使原先富集的页岩气重新调整，并汇聚成藏，依据构造演化促使聚气储层发生变化的实际特征，将构造主控聚气储层型页岩气富集模式细分为以下两个亚类：
S4(I)、正向构造储集型页岩气富集模式：在前陆盆地形成过程中，或形成后烃源岩开始大量生、排烃过程中，聚气储层所在区域遭受了强烈的构造挤压，造成原来位于盆地斜坡地带单斜构造上、或盆地中心地带负向构造中的聚气储层发生大幅度褶皱变形，则划分为正向构造储集型页岩气富集模式，如图4所示，其特征包括烃源岩成熟度高、储层压力超高，褶皱翼部构造裂缝发育，褶皱主体部位页理缝开启，不含水、吸附气含量中，气藏源-储-盖体系完整，页岩气富集区受控于正向构造分布规模和范围等典型特征；
S4(II)、裂缝带储集型页岩气富集模式：若前陆盆地形成过程中，或形成后烃源岩开始大量生、排烃，或生、排烃过程已经结束，与此同时聚气储层所在区域发生了多期次构造升降运动，聚气储层的埋藏深度因震荡性变化而造成地层温度、压力的急剧起伏，气体吸附、解吸过程和游离气收缩、膨胀过程不断反复，将促使聚气储层中各类成岩裂缝的开启活化，而构造升降运动形成的应力集中的交互变化也诱导出较多的构造裂缝，则划分为裂缝带储集型页岩气富集模式，如图5所示，其特征包括烃源岩成熟度高、储层压力中，各类成岩裂缝和构造裂缝均发育，吸附气含量偏高，气藏源-储-盖体系完整，页岩气富集区受控于裂缝发育带等典型特征；
以上两个亚类的页岩气富集模式中，构造演化作用的核心体现在通过构造挤压运动，或多期次构造升降运动，迫使页岩气聚气储层发生正向褶皱变形，或者在其中诱导出裂缝发育带，从而造成原先聚集的页岩气调整富集，或者向褶皱高部位汇聚，或者向裂缝发育带汇聚。由于构造运动作用的强度不大，聚气储层顶底的保护层保存完好，页岩气的重新汇聚主要发生在聚气储层内部；页岩气藏的空间分布主要受控于聚气储层内正向构造或裂缝发育带的分布规模，从而造成页岩气富集区只能在一定面积内连续分布的局面；
S5、构造主控保护地层型页岩气聚集模式包括以下两个亚类：
S5(I)、断裂破坏型页岩气聚集模式：若经历多期次构造运动挤压或拉张作用后，页岩气藏核心区域开始发生各类挤压或拉张断层及其诱导裂缝，原有的聚气储层及其顶底保护地层开始被众多断层分块切割，断层附近富集的页岩气逐渐沿断层及其诱导裂缝逸散卸压，造成原有页岩气藏的切割破坏，页岩本身致密具有一定的封盖能力，加上其顶底保护层的存在，远离断层及其诱导裂缝的断块内部仍保留局部聚集的页岩气，则划分为断裂破坏型页岩气聚集模式，如图6所示，该模式具有页岩气藏核心区内断层及裂缝发育，烃源岩成熟度高、储层压力低，吸附气含量低，气藏储-盖体系受断裂破坏，页岩气聚集区分布受控于单个断块规模等典型特征；
S(II)、剥蚀残余型页岩气聚集模式：若在经历多期次构造隆升运动作用后，页岩气藏核心区地层遭受持续抬升，地层倾角变大，导致聚气储层及其顶底保护地层的上翘端部分出露地表，遭受地表大气水淋滤作用，富集其中的页岩气由于降压解吸，吸附页岩气大量变为游离气，另一方面由于来源于空气中的N2、CO2因具有更强的吸附性进入页岩储层后大量置换页岩气，导致越来越多的游离页岩气逐渐向地表逸散，而地表的大气淡水同时向聚气储层反向注入，待气体逸散与大气淡水注入达到平衡时，气体在页岩气藏聚气储层内重新聚集成藏，则划分为剥蚀残余型页岩气聚集模式，如图7所示，该模式具有聚气储层及其顶底保护地层不完整，烃源岩成熟度高、储层压力低，吸附气含量低，储层大量含水，页岩气聚集区分布受控于残留的聚气储层及其顶底保护地层规模等典型特征；
以上两个亚类的页岩气聚集模式中，构造演化作用的核心体现在通过多期次构造运动强烈改造，造成原有的页岩气藏发生断裂或剥蚀破坏，其中的聚气储层及其顶底保护地层被断裂切割，或者遭受剥蚀，导致页岩气重新聚集，形成富集程度显著降低的次生断块型页岩气藏，或剥蚀残余型页岩气藏；页岩气藏的空间分布主要受控于断裂的发育程度，或者剥蚀区的分布特征，从而造成页岩气聚集区零星分布的局面。
因此通过步骤S1～S5的分类步骤，制作出构造型页岩气富集模式分类与特征表，如下表所示：
因此本发明通过充分吸收当前国际国内富集特征各不相同的页岩气藏特点，细致解析页岩气富集系统的因素构成及各因素相互作用关系，提取影响页岩气富集成藏的关键主因素，打破现有的页岩气连续型富集成藏理论及其特征模式，建立起三大类六亚类的页岩气富集成藏新模式，该模式对页岩气富集成藏的分类更加精细，有利于针对不同页岩气富集成藏模式开展不同规模和技术体系的页岩气勘探开发实践，从而细化了页岩气的勘探有利目标及其开发效益高低，在为页岩气深化勘探开发提供技术支持的同时，还进一步指明了具体的实施的目标方向。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种页岩气富集成藏分类方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、解析页岩气富集成藏系统，将该系统劈分为生烃源岩、聚气储层和保护地层三个静态子系统，以及构造演化、沉积序列、成岩演化、生烃历史四个动态子系统，依靠对动态子系统及静态子系统相互作用关系解析及主因素提取，建立起三大类六亚类页岩气富集成藏模式；
S2、依据构造演化对页岩气生烃源岩、聚气储层和保护地层控制程度的不同，将步骤S1中的页岩气富集模式划分为构造主控生烃源岩型页岩气富集模式、构造主控聚气储层型页岩气富集模式和构造主控保护地层型页岩气富集模式；
S3、构造主控生烃源岩型页岩气富集模式包括以下两个亚类：
S3（I）、原地连续生物成因页岩气富集模式：若盆地构造沉降幅度不大，埋深较浅、泥页岩中的孔隙水尚未完全排出，同时通过盆地边缘大气淡水的不断充注，富有机质泥页岩在缺氧、低温和有水环境下开始生成生物成因页岩气，并在原地聚集成藏，则划分为原地连续生物成因页岩气富集模式；
S3（II）、原地连续热成因页岩气集模式：若盆地构造沉降幅度加大，埋深增加，地层温度和压力逐渐增大，孔隙中的原生水要么受压实作用影响逐渐排出，受高温高压环境影响逐渐蒸发，最终消耗殆尽，泥页岩中的干酪根、沥青有机质开始经由热降解作用或热裂解作用大量成烃，则划分为原地连续热成因页岩气富集模式；
S4、构造主控聚气储层型页岩气富集模式包括以下两个亚类：
S4（I）、正向构造储集型页岩气富集模式：在前陆盆地形成过程中，或形成后烃源岩开始大量生、排烃过程中，聚气储层所在区域遭受了强烈的构造挤压，造成原来位于盆地斜坡地带单斜构造上、或盆地中心地带负向构造中的聚气储层发生大幅度褶皱变形，则划分为正向构造储集型页岩气富集模式；
S4（II）、裂缝带储集型页岩气富集模式：若前陆盆地形成过程中，或形成后烃源岩开始大量生、排烃，或生、排烃过程已经结束，与此同时聚气储层所在区域发生了多期次构造升降运动，聚气储层的埋藏深度因震荡性变化而造成地层温度、压力的急剧起伏，气体吸附、解吸过程和游离气收缩、膨胀过程不断反复，将促使聚气储层中各类成岩裂缝的开启活化，而构造升降运动形成的应力集中的交互变化也诱导出较多的构造裂缝，则划分为裂缝带储集型页岩气富集模式；
S5、构造主控保护地层型页岩气聚集模式包括以下两个亚类：
S5（I）、断裂破坏型页岩气聚集模式：若经历多期次构造运动挤压或拉张作用后，页岩气藏核心区域开始发生各类挤压或拉张断层及其诱导裂缝，原有的聚气储层及其顶底保护地层开始被众多断层分块切割，断层附近富集的页岩气逐渐沿断层及其诱导裂缝逸散卸压，造成原有页岩气藏的切割破坏，页岩本身致密具有一定的封盖能力，加上其顶底保护层的存在，远离断层及其诱导裂缝的断块内部仍保留局部聚集的页岩气，则划分为断裂破坏型页岩气聚集模式；
S（II）、剥蚀残余型页岩气聚集模式：若在经历多期次构造隆升运动作用后，页岩气藏核心区地层遭受持续抬升，地层倾角变大，导致聚气储层及其顶底保护地层的上翘端部分出露地表，遭受地表大气水淋滤作用，富集其中的页岩气由于降压解吸，吸附页岩气大量变为游离气，另一方面由于来源于空气中的N2、CO2因具有更强的吸附性进入页岩储层后大量置换页岩气，导致越来越多的游离页岩气逐渐向地表逸散，而地表的大气淡水同时向聚气储层反向注入，待气体逸散与大气淡水注入达到平衡时，气体在页岩气藏聚气储层内重新聚集成藏，则划分为剥蚀残余型页岩气聚集模式。
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