石油勘探与开发

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科技攻关与中国天然气工业发展 ——煤成气理论研究30周年感言

石宝珩;薛超

, 2009, 36(3): 1675-0.

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科技攻关促进了中国天然气工业的快速发展。中国于1979年提出煤成气理论，经过“六五”、“七五”、“八五”、“九五”4次国家重点天然气科技攻关，天然气地质理论研究取得重大发展，其中天然气成因理论、天然气成藏理论、天然气（包括煤层气）富集理论为天然气勘探决策和部署提供了理论基础和科学依据。科技攻关与生产密切结合，提高了勘探成效，彰显了天然气科技攻关理论研究的重要性和实践意义。21世纪，中国天然气工业迈入快速发展阶段，已发现12个大型气田，形成6大气区，近30年是中国历史上探明天然气储量最多的时期。理论与实践结合、创新精神、团队精神是天然气科技攻关取得成功和中国天然气工业快速发展的关键。图2表2参22

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中国煤成气研究30年来勘探的重大进展

戴金星

, 2009, 36(3): 1682-0.

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煤成气理论在中国形成以来的30年间，不仅开辟了煤成气勘探的新领域，而且使煤成气探明储量从占全国气层气储量的十分之一提高到近十分之七；全国探明天然气储量从2 264×108 m3陡升为6.4×1012 m3；天然气年产量从137.34×108 m3提高到760×108 m3；全国煤成气田（藏）从不足10个（除台湾省外）增加至124个；发现煤成气盆地从6个增长为11个。在概述中国煤成气勘探重大进展的基础上，重点研究了发现大量煤成气田的鄂尔多斯盆地、塔里木盆地和四川盆地煤成气勘探的进展。根据大量烷烃气碳同位素数据科学地确定煤成气田，论证了某些天然气成因有争议的气田（靖边、柯克亚和阿克莫木气田）也属于煤成气田或以煤成气为主，并论证四川盆地须家河组煤系中少量气藏（卧龙河、纳溪、合江气田）为油型气。图7表8参82

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中国煤成气理论发展及其在天然气工业发展中的地位

赵文智;王红军;钱凯

, 2009, 36(3): 1686-0.

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煤系形成天然气的认识于20世纪40年代由德国学者提出，到20世纪70年代后期，煤成气在世界已探明天然气储量中所占比例已升至近70%。中国煤成气理论在过去30年中经历了引进、吸收、创新、发展、形成体系、及时指导天然气工业大发展的全过程，理论体系涵盖煤成气与煤层气两大常规与非常规资源系列，内涵包括气源鉴别指标体系、煤成气成藏机制与分布规律、评价预测技术方法等；已有效指导我国天然气工业的建立和发展，推动我国天然气产量和储量在过去30年间快速增长，为中国天然气工业快速发展做出重大基础性贡献，也是科技攻关紧密结合生产并有效解决国家重大需求的成功范例。图3表1参47

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中国天然气储产量快速增长的主要因素

王庭斌

, 2009, 36(3): 1712-0.

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1982年以前，中国天然气储产量增长缓慢。1983年初开始的天然气科技攻关，形成了符合中国地质特征的天然气地质理论，确立了中国发展天然气工业以找寻大中型气田为主的勘探战略，天然气勘探开发技术的研究也取得了重要进展，并指导在鄂尔多斯、塔里木、四川、松辽等盆地发现了一批储量大于500×108 m3的大型气田和储量大于1 000×108 m3的特大型气田，使中国进入了天然气储产量快速增长阶段，表明了天然气科技攻关是中国天然气储产量快速增长的主要因素。但是勘探现状也表明，中国还有80%～85%的天然气资源有待探明，四川盆地下古生界等众多含气领域尚未攻克，松辽盆地深部等许多领域的勘探有待深化。图2表4参28

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煤成气生成动力学研究进展

彭平安;邹艳荣;傅家谟

, 2009, 36(3): 1713-0.

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生烃动力学在煤成气藏形成研究中具有重要的应用价值，这一领域近几年的研究进展主要有：与热史结合可进行烃源灶的动态评价，描绘地质历史时期烃源灶的演化；根据煤成气碳同位素分馏动力学编制新的煤成气判识图版，这一图版包含了不同碳数烃类的动力学关系；将成分动力学与碳同位素分馏动力学结合，发展出多指标约束的煤成气生成过程研究方法；将煤成气的生成动力学与储集层的地球化学记录相结合，使之可以研究天然气的生成、运移以及改造过程。进一步分析煤成气生成定量研究存在的科学问题后认为，今后应加强低熟煤成气的生烃动力学、压力在煤生烃过程中的作用、地质催化剂和水的影响以及残留可溶有机质生气问题的研究。图9表1参41

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“连续型”气藏及其大气区形成机制与分布 ——以四川盆地上三叠统须家河组煤系大气区为例

邹才能;陶士振;朱如凯;袁选俊;李伟;张光亚;张响响;高晓辉;刘柳红;徐春春;宋家荣;李国辉

, 2009, 36(3): 1714-0.

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基于对四川盆地上三叠统油气地质背景、成藏条件、运聚机理和分布规律的综合分析，提出了须家河组天然气聚集是发育于含煤地层的“连续型”气藏、层状岩性大气区，煤系烃源岩大面积层状蒸发式排烃，盆缘造山带“幕式”冲断挤压背景下多物源间断性快速注入形成大平原、小前缘的粗粒三角洲体系，平缓构造背景下低—特低渗透砂体内天然气运聚过程中浮力作用受限，达西和非达西渗流机制并存，形成气-水-干层共生的混相成藏系统等新认识。对成岩相进行了定量分类，确定了8种成岩亚相、20种成岩微相。运用压实率、胶结率、溶蚀率等指标定量表征成岩相，运用Ro值、地层水参数等定量剖析了成岩相的成因。“连续型”气藏形成的大气区主要发育于中国中部构造稳定的大型陆相坳陷、前陆平缓斜坡或海陆交互相环境，具有大面积层状展布、无明显的圈闭界限和直接盖层、连片砂体弥漫式含气并有“甜点”、资源规模大、储量丰度较低和开采技术要求高的特点。图10表4参27

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中国致密砂岩煤成气藏地质特征及成藏过程 ——以鄂尔多斯盆地上古生界与四川盆地须家河组气藏为例

张水昌;米敬奎;刘柳红;陶士振

, 2009, 36(3): 1716-0.

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中国煤系天然气分布受多种因素控制，以鄂尔多斯盆地上古生界与四川盆地须家河组气藏为例，从构造、烃源岩演化、储集层特征、成藏历史等多方面探讨中国煤系天然气的聚集和成藏过程。对比结果表明：鄂尔多斯盆地上古生界天然气藏与四川盆地上三叠统须家河组天然气藏的成藏地质条件有许多相似之处，两地气藏特征产生差异的主要原因是盆地构造特征和成藏过程不同。鄂尔多斯盆地上古生界天然气成藏过程是气体推动着水体整体向构造高位运移，多种成藏条件共同影响下形成的气水倒置是气藏负压的主要原因。四川盆地须家河组气藏成藏以构造圈闭控制成藏为主，局部发育岩性气藏，气藏异常高压是快速沉积引起的欠压实作用、烃源岩的生烃作用及后期构造挤压共同作用的结果。图15表3参37

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中国主要煤系倾气倾油性主控因素

钟宁宁;陈恭洋

, 2009, 36(3): 1717-0.

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从成煤物质基础与生油气物质基础的关系、煤系有机质的原始气油比分配特征及含煤建造特征与煤系烃源岩形成、演化特点的关系等方面，探讨煤系倾气倾油性的主要控制因素。煤岩显微组分组成的分布密度型式、煤化作用过程中岩系的气油比再分配效应和含煤建造层序基准面变化类型是影响煤系总体倾气倾油性的关键因素。中国主要煤系（煤盆地）的显微组分组成有镜质组-壳质组/腐泥组组合型（吉普斯兰型或加里曼丹型）、镜质组-惰质组组合型（库珀型）和过渡组合型3种分布密度型式，分别代表了倾油型、倾气型和过渡型的煤系。受煤系层序基准面变化控制，后两种类型较常见，因而中国多数煤系都是倾气性的。图4表2参33

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松辽盆地深层煤型气与气源岩地球化学特征

罗霞;孙粉锦;邵明礼;王志宏;曾富英;赵泽辉;夏利;贺锋

, 2009, 36(3): 1718-0.

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对松辽盆地深层天然气组分和碳同位素组成等地球化学特征进行了系统的分析，认为深层天然气具有多种来源，煤型气在盆地中广泛存在，多个气田具有煤型气的特征或有煤型气的混入，如盆地北部升平气田、盆地南部小合隆及小城子气田等。这些气田天然气的乙烷碳同位素组成均大于－28‰，甲基环己烷碳同位素组成大于－22‰。深层主要烃源岩层系有机质类型主要为Ⅲ型，只有极少部分为Ⅱ型。主力烃源岩层沙河子组有机碳含量平均为1.99%，有机质丰度较高，是良好的气源岩。对钻遇沙河子组煤的井进行的单井沉积相系统研究表明，松辽盆地深层煤主要形成环境为三角洲平原的泥炭沼泽、扇三角洲扇间洼地、滨浅湖、湖泊间湾、湖泊后期淤浅及泛滥盆地环境，构造部位主要分布于断陷边部尤其是箕状断陷的斜坡部位，在湖泊中心区也偶见分布。图7表3参21

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天然气充注成藏与深部砂岩储集层的形成 ——以塔里木盆地库车坳陷为例

朱光有;张水昌;陈玲;杨海军;杨文静;张斌;苏劲

, 2009, 36(3): 1720-0.

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在塔里木盆地库车坳陷深层天然气成藏条件分析的基础上，阐明深部有效储集层的形成机制。研究表明，天然气充注成藏过程与深部砂岩有效储集层的形成具有密切关系：早期曾捕获到油气的储集层，后期深埋后储集层性能较好；若早期未能捕获到油气，深埋后储集层则比较致密。深埋压实作用对孔、缝的保存影响较大。在储集层深埋致密化之前发生的油气充注过程，抑制了岩石的机械压实和裂缝闭合，阻碍了致密化进程，使储集层的有效孔、缝得以保存。库车深层煤系气源充沛，高演化侏罗系烃源岩成气潜力依然较大，深部砂岩储集层发育次生孔隙和微裂隙，膏盐盖层分布广，厚度大，生储盖空间配置好；以断裂为主构成的输导体系发育，排烃效率高，运聚系数大，油气被高效捕获成藏；盐构造下的深部和超深部圈闭发育。因而，库车坳陷深层和超深层成藏条件好，勘探潜力巨大。图8参54

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胜利油田石炭-二叠系煤成气生成模式

金强;宋国奇;王力

, 2009, 36(3): 1721-0.

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胜利油田在所属的临清坳陷东部和济阳坳陷发现了石炭-二叠系煤成气，根据该煤系烃源岩的分布与性质、所处构造单元及其演化特征分析，发现隆起、凸起、低凸起、斜坡和洼陷深部等5个构造单元的生烃史存在明显差别。将煤岩一次和二次生烃模拟实验得到的活化能等动力学参数与不同构造单元的埋藏史相结合，建立了不同构造单元煤成气生成量与地质年代的数量关系，得到了5种煤成气生成模式：隆起区中晚期不生烃模式；凸起区晚期不生烃模式；低凸起晚期成熟—高熟生烃模式；斜坡带晚期成熟—高熟生烃模式；深洼带晚期过熟生烃模式。研究表明：临清坳陷东部洼陷带、惠民凹陷南坡、沾化凹陷罗家斜坡带、车镇凹陷东部斜坡带、埕东凸起北部斜坡带等发育高成熟气源灶，斜坡带及周边地区是最为有利的煤成气勘探区。图7表3参22

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准噶尔盆地煤系烃源岩及煤成气地球化学特征

李剑;姜正龙;罗霞;王东良;韩中喜

, 2009, 36(3): 1722-0.

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准噶尔盆地主要发育石炭系和侏罗系两套煤系烃源岩，形成与之相关的两类煤成气。石炭系煤系烃源岩有机质丰度高，有机质类型主要为Ⅲ型，成熟度高。侏罗系烃源岩分布广，厚度大，成熟度变化大，中下侏罗统是主力气源岩，资源潜力大。石炭系煤成气属干气，碳同位素较重，甲烷碳同位素组成在－30‰左右，乙烷碳同位素组成大于－28‰，为正碳同位素系列，形成自生自储气藏。源自侏罗系煤系烃源岩的天然气分布广，组分相对较湿，甲烷碳同位素组成变化较大，丁烷和丙烷发生倒转的现象较为普遍，反映出天然气的成熟度变化较大，同源不同阶的天然气混合造成重烃碳同位素偏轻。石炭系煤系天然气资源潜力大，是准噶尔盆地今后最主要的天然气勘探领域。源自侏罗系煤系的天然气分布范围广，南缘是今后侏罗系煤系天然气勘探的有利地区。图11表5参26

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应用流体包裹体和沥青特征判别天然气的成因

刘德汉;肖贤明;田辉;杨春;胡安平;宋之光

, 2009, 36(3): 1724-0.

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中国已发现多种成因类型的大气田，为了给气田的成因、成藏判识提供新的科学依据，对原油裂解成因气藏、煤成气藏和高成熟度干酪根热解成因气藏的矿物包裹体和储集层沥青的分布特征及包裹体的激光拉曼测定结果进行了对比研究。样品实际观测结果表明，油裂解气藏中，储集层中富含热演化程度很高的中间相结构焦沥青，矿物包裹体的组构复杂，并且发现在高温高压条件下捕获的甲烷包裹体中含少量H2S、CO2、重烃、沥青质，部分储集层中存在含自然硫的不混溶包裹体等，可作为油裂解气藏鉴别的重要依据。与油裂解气藏相比，煤成气藏和高成熟干酪根热解成因气藏主要由气态烃运聚成藏，储集层中不含中间相结构焦沥青，矿物包裹体的丰度较低，类型和组构比较简单，以不含沥青和重烃的甲烷包裹体为主。图8参35

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鄂尔多斯盆地上古生界煤成气低孔渗储集层次生孔隙形成机理 ——乙酸溶液对钙长石、铁镁暗色矿物溶蚀的模拟实验

张文正;杨华;解丽琴;黄思静;杨奕华

, 2009, 36(3): 1725-0.

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通过不同温压条件下乙酸溶液对钙长石、辉石和角闪石的溶蚀模拟实验，探讨成岩过程中长石矿物及长石砂岩的溶蚀特征和次生孔隙、自生矿物的形成机理，进而达到评价和预测有利储集层发育带的目标。实验研究表明，钙长石、辉石和角闪石均表现出较易被溶蚀的特征，主要组成元素中Ca最易被溶出，而Al和Si最难溶出。温度增高可显著提高Ca、Si、Mg的溶出量和矿物的总溶蚀量，总体上表现为正温度效应。Al表现出特殊的溶解特性，在低温阶段（50～75 ℃）的溶出系数高于Si，呈正温度效应，而在高温阶段（100～125 ℃）的溶出量为低—很低，并且表现为负温度效应。沉淀析出是造成高温条件下Al溶出量低的主要原因。乙酸的络合作用有助于较低温度成岩阶段铝硅酸盐溶蚀作用过程Al的迁移，但并不能解决高温成岩阶段铝硅酸盐溶解时Al的迁移问题。图10表3参12

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克拉2煤成大气田开发模式与开发关键技术

李保柱;朱忠谦;夏静;马彩琴

, 2009, 36(3): 1726-0.

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克拉2气田是世界少见的大型整装超高压干气气藏，开发难度非常大，经过攻关研究初步形成了此类气藏少井高产的气藏开发理念，即主力开发井采用177.8 mm（7 in）油管生产，充分利用地层能量。研究中运用储集层横向预测技术及沉积相等资料建立了克拉2气田巨厚砂岩储集层精细三维地质模型，并利用此模型对超高压气藏的开发机理进行了研究。超高压气藏产能评价不能忽略上覆压力对岩石变形的影响，动态储量计算需采用超高压有水气藏的物质平衡方程方法，而采用常规简单压降法计算的超高压有水气藏储量是实际动态储量的1.5～2.1倍。针对超高压气藏井口压力恢复曲线后期异常下降的情况，建立了利用温度场校正井口压力的方法，经过检验结果是可信的。图6参14

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煤层气欠平衡钻井环空注气工艺优化

张义;鲜保安;赵庆波;周卫东;孙平

, 2009, 36(3): 1727-0.

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充气欠平衡钻井技术是目前煤层气钻井中减少煤储集层伤害、保护煤储集层最常用的措施之一。针对煤层气羽状水平井充气欠平衡钻井技术特征，优选了水平及竖直井筒内多相流动压降计算模型，确立了井底欠压值的求解方法，给出了求解的计算流程。根据沁水盆地煤层气田某羽状水平井实际资料，通过对不同注气压力、不同注气量以及不同钻井液排量条件下井底欠压值的计算和分析得出：当环空注气压力一定时，井底欠压值随钻井液排量的增大而单调递增，且环空注气量越大，井底欠压值越小；在最佳环空注气压力条件下，当钻井液排量一定时，井底欠压值随着环空注气量的增大而单调递减，当环空注气量一定时，井底欠压值随着钻井液排量的增大而增大。利用该计算模型和计算方法，结合现场欠平衡钻井工程要求，可以优化出最佳的环空注气工艺参数。图5表2参12

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煤层气钻井技术的经济性分析

罗东坤;褚王涛;吴晓东;李伟超

, 2009, 36(3): 1728-0.

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目前中国煤层气开发主要集中在低渗煤储集层区域，采用的钻井技术主要包括两种：一是常规直井技术，二是多分支水平井技术。基于两种钻井技术，首先在不考虑产能接替的情况下，针对相同井控面积对全直井方案和全多分支水平井方案进行比较；然后在考虑产能接替的情况下，针对相同设计产能对全直井方案和混合井型方案进行比较。采用投资回收期法和净现值法计算了各个方案在不同煤层气目标区实施后的经济评价指标，比较分析了两种钻井技术在未来中国煤层气开发中的技术经济潜力。认为，采用常规直井技术可以实现一定经济效益，是目前乃至今后一段时间的首选技术；多分支水平井技术更加适合低渗煤储集层开发，可以大幅提高煤层气产量，但钻井投资过高，风险较大，需要在钻井设备和技术人员逐步实现本土化后，再进行推广使用。图2表6参15

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低熟气——煤成气理念的延伸

徐永昌;王晓锋;史宝光

, 2009, 36(3): 1729-0.

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20世纪80年代末，油气地质学界提出了生物-热催化过渡带气和早期热成因气的概念。认为天然气不仅在有机质的高演化阶段可以形成，在烃源岩演化程度较低时，即0.4%≤Ro＜0.6%时也可以形成规模性大气田。对低熟气的理念进行了探讨，将低熟气形成的热演化标尺定在0.4%≤Ro＜0.8%，低熟气可以通过甲烷、乙烷碳同位素组成及轻烃特征、地质背景、烃源岩特征等予以判识，论证了前苏联乌连戈依气田和中国吐哈盆地含气区为低熟气田，指出低熟气的烃源岩主要与煤系相关，因此，低熟气可以说是煤成气理念的延伸。就中国的地质背景而言，中国煤资源量很大，其中Ro值小于0.9%的储量占60%以上，预示着低熟气在中国应当有很好的资源前景，值得予以充分关注。图3参22

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2009年, 第36卷, 第3期　刊出日期：

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