破解中外低效氣藏成因之謎

低效氣藏特指低孔（孔隙度小于10%）、低滲（滲透率小于50毫達西）、低豐度和低產(chǎn)能的天然氣藏。我國66%的天然氣探明儲量屬低效儲量，65%的天然氣藏屬低效氣藏。因此，低效氣藏是我國今后天然氣勘探開(kāi)發(fā)的主要對象。

低效氣藏之所以?xún)α控S度低，與其成藏過(guò)程有密切關(guān)系。天然氣聚集成藏的過(guò)程同時(shí)也是天然氣不斷散失的過(guò)程，若沒(méi)有氣源的繼續供給和適當的保存條件，隨著(zhù)時(shí)間的推移，聚集起來(lái)的天然氣會(huì )因擴散作用而喪失殆盡。

我國低效氣藏儲量主要分布在古生界，地質(zhì)時(shí)代較老，具有早期生烴成藏的特點(diǎn)，目前已處于聚集量小于散失量的氣藏晚期發(fā)展階段。

低效氣藏屬煤系地層

煤型氣氣藏是國內外低效氣藏中的重要氣藏類(lèi)型。我國低效氣藏包括煤型氣、凝析氣、生物氣和油型氣4種，儲量上以煤型氣和凝析氣為主；國外99%的低效氣藏的流體性質(zhì)為煤型氣，占低效氣藏儲量的99%。這說(shuō)明絕大多數低效氣藏的源巖都屬于煤系地層。

與國內低效氣藏相比，國外低效氣藏埋深偏淺。

國外55%以上的低效氣藏埋藏深度為1000米～3000米，埋深小于1000米的氣藏占19%，大于3000米的氣藏占23%。因此，國外低效氣藏以中淺層為主。我國低效氣藏埋藏深度為400米～5600米，探明儲量以中深層（2000米～3500米）為主（占63%），超深層（大于4500米）占22%，淺層（小于2000米）占6%，深層（3500米～4500米）占8%。

在圈閉類(lèi)型上，國內外低效氣藏特征一致，都以構造—巖性復合圈閉為主。54%的國外低效氣藏屬構造—巖性圈閉。我國66%低效氣藏探明儲量富集于構造—巖性復合圈閉中?？梢?jiàn)，低效氣藏很大程度上受儲層沉積或成巖作用控制。在層位分布上，國外低效氣藏比國內低效氣藏偏年輕。我國地質(zhì)條件復雜，氣田具有多種生儲蓋組合和多含氣層系的特征，低效氣藏在地質(zhì)年代上的分布較廣。目前我國古生界低效氣藏探明儲量最大（占60%），其次是中生界（占27%），儲層地質(zhì)年代較老。而國外低效氣藏以新生界第三系為主（占77%）。

從儲層沉積環(huán)境和沉積相特征來(lái)看，國外低效氣藏中，海相儲層占55%以上，陸相儲層最少。而在陸相儲層中，以河流、湖泊相儲層最為重要。我國低效氣藏普遍屬于陸相沉積環(huán)境，以河流、河流—三角洲相為主。

形成低效氣藏的因素是多方面的，可以概括為儲層條件（儲層沉積類(lèi)型和成巖作用階段）和成藏過(guò)程（構造作用、源巖質(zhì)量與有效氣源巖生排烴規模、保存條件等）。從儲層角度分析，沉積和成巖是導致氣藏低效的兩大地質(zhì)因素。

壓實(shí)和膠結作用導致砂巖致密

一般而言，成熟度低的儲集砂巖其長(cháng)石、巖屑以及黏土礦物含量高。這些塑性物質(zhì)在成巖過(guò)程中易破碎變形，導致儲層孔隙結構復雜、物性變差，而黏土礦物造成的儲層傷害進(jìn)一步降低了氣藏產(chǎn)能。

對同類(lèi)砂巖儲集層而言，砂巖膠結類(lèi)型與低效氣藏儲量豐度存在關(guān)聯(lián)，鈣質(zhì)膠結砂巖儲層低效氣藏的平均儲量豐度，往往是同類(lèi)砂巖中最高的。這是因為，鈣質(zhì)膠結的儲集砂巖易因地質(zhì)改造而改善其物性。

沉積相類(lèi)型一方面是影響儲集層物性的最基本因素，另一方面又控制了砂體的空間展布，進(jìn)而決定了儲層空間的連續性。

首先，儲層沉積類(lèi)型決定儲層的成熟度和粒度，從而決定孔隙結構的成熟度，并控制孔隙毛管壓力大小，影響流體滲流特征。

國內外陸相低效氣藏的儲層沉積類(lèi)型以三角洲相和河流相為主，儲集砂巖類(lèi)型以長(cháng)石砂巖和巖屑砂巖為主。這種沉積類(lèi)型泥質(zhì)含量高，導致儲層孔隙結構復雜、毛管壓力大，孔隙中含水飽和度高、含氣飽和度低，致使氣藏低效。以昌德氣田為例，其主要儲集層下白堊統登婁庫組屬于辮狀河—三角洲相沉積，以細粒砂巖為主，分選較差；砂巖主要成分為巖屑、長(cháng)石和石英，屬混合型砂巖類(lèi)型，成分成熟度較低；泥質(zhì)含量4.8%，砂巖膠結類(lèi)型以薄膜—再生式為主；孔隙度一般為5%～10%，屬致密孔隙型砂巖儲集層。

其次，沉積相類(lèi)型決定了儲層空間的連續性。三角洲和河流相儲集層橫向相變快、砂體規模小、連續性差、儲層非均質(zhì)性強是造成低豐度的重要原因。以鄂爾多斯盆地蘇里格氣田為例，其主力氣層下石盒子組八段砂體為三角洲平原分流河道沉積，從下石盒子組八段砂體沉積早期至晚期，河道由平原網(wǎng)狀特征逐步演變?yōu)榫哂袥_積平原曲流河點(diǎn)壩沉積特色的辮狀河道特征。網(wǎng)狀分流河道側向遷移、改道頻繁，造成河流間相互切割，砂體縱向疊置較為普遍。曲流河點(diǎn)壩沉積砂體縱向上透鏡狀疊置，平面上呈“土豆狀”分布，沉積厚度薄，儲層非均質(zhì)性強。再如美國奧卓拉氣田的主要產(chǎn)氣層二疊系狼營(yíng)統坎昂砂層屬三角洲相沉積，砂巖呈透鏡體狀分布，連續性差，導致低效。

成巖作用對儲層物性的改造，主要以壓實(shí)作用、膠結作用、溶解作用及破裂作用的影響最為明顯。其中，壓實(shí)作用和膠結作用是破壞原生孔隙，導致砂巖致密的重要原因。壓實(shí)作用是碎屑巖固化成巖的主要作用之一，其結果使顆粒的原生粒間孔隙大為縮小。壓實(shí)作用的類(lèi)型及其對儲層物性的影響與碎屑巖儲集層的礦物成分有關(guān)。

一般而言，石英、長(cháng)石和巖屑的相對含量與壓實(shí)作用有關(guān)，石英顆粒的抗壓能力最強，長(cháng)石次之，巖屑的抗壓強度最小。國內外陸相碎屑巖低效氣藏砂巖儲集層的成熟度普遍較低，機械壓實(shí)作用普遍較強，受壓實(shí)損失的孔隙較多，孔喉較細，因此物性差。如四川中壩和平落壩三疊系天然氣儲層均為巖屑砂巖，成巖過(guò)程中遭受較強的壓實(shí)作用，致使前者為低孔特低滲，后者為特低孔低滲。

低效氣藏儲層普遍受膠結作用改造，導致儲層物性差。如美國奧卓拉氣田二疊系狼營(yíng)統坎昂砂巖層為三角洲相沉積形成的灰白色中—細粒砂巖，因強烈的膠結作用，巖性致密。英國北海南部的海德氣田儲層為二疊系赤底統下Leman組砂巖，其滲透性因被伊利石膠結而減弱。我國川西新場(chǎng)氣田上沙溪廟組氣藏，由于晚成巖早期方解石的大量膠結，使原生、次生孔隙急劇減少，巖石不斷致密，形成超低滲致密儲層。