深盆气藏形成机理实验模拟.pdf

第16卷第3期天然气地球科学VO1．16NO．3
2005年6月NATURA1GASGEOSC1ENCEJun．2005

天然气地质学

深盆气藏形成机理实验模拟

米敬奎，张水昌，李新虎。
(1．中国石油勘探开发研究院，北京100083；2．湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭411201；
3．西安科技大学地质与环境工程学院，陕西西安710054)

摘要：深盆气是一种特殊的天然气藏类型，它最主要的特征就是气水倒置。通过模拟实验得出：实
验室内完全可以模拟深盆气藏气水倒置的形成过程，且砂子粒度愈细，气体从砂柱中驱排出的水愈
多。根据实验结果和实例分析得出深盆气藏形成必须具备3个条件：①源岩离储层近，②储层致密，
⑧源岩生气能力强且在地质历史中有快速生气的过程；只有这3个条件相互匹配时，才能相成深盆
气藏。
关键词：深盆气；模拟实验；必要条件；生气速率
中图分类号：TEl22文献标识码：A文章编号：1672—1926(2005)03030204

0前言总结。

“深盆气”的概念是J．A．Master1979年提出来l实验原理
的11，其主要特点有以下几点：①天然气聚集在构造图1是本研究所设计的模拟深盆气藏形成机理
的下倾部位、向斜构造凹陷或盆地的轴部；②储层致的装置。该装置的基本原理是利用电阻丝，通过一个
密，孔隙度、渗透率低；⑧气水关系倒置，不含底水和温控器对样品仓中的样品加热。样品在加热升温的
边水；①含气层压力异常。其中气水倒置是深盆气藏过程中所产生的气体通过与排气孔相连的透明塑料
最显著的特征。由于深盆气藏一般储量大、成藏独管进入装有砂子且其孔隙被水饱和的玻璃管中。玻
特，而受到广泛重视，不少研究者通过各种实验来解璃管长度0．6m，内径30mm；玻璃管的底部装有一
释深盆气藏独特的形成过程。Gies。(1984)通过模拟些粒径大于2mm的砂粒，可防止玻璃管中的细小
实验解释了深盆气藏中气层压力异常的现象。张金砂粒堵塞进气口。本次实验的水溶液为高锰酸钾溶
亮等j(2002)也曾利用装满砂子的玻璃管，通过注液。以便更好地观察气驱水的整个过程。样品上面为
射器向玻璃管中注气简单地模拟了气驱水的现象。粗粒的石英砂，石英砂上为石棉。上覆石棉的作用是
庞雄奇等(2003)在实验室内模拟了形成水封气的为了防止煤样在加热过程中所生成的液态烃和沥青
孔径门限。质堵塞排气孔。
以上只是模拟深盆气成藏过程的某一个方面，该套装置有几大特点：①能模拟源岩边生气边
并不能完全反映深盆气的成藏过程和所需的边界条向储层中注气的地质过程，使生气过程和实际地质
件。本研究利用一套更接近地质条件下源岩边生气条件下的更加接近；②通过温控器能随意控制源岩
边排气地质过程的实验装置，通过改变实验条件，来的生气速率；③通过改变砂柱中砂子的粒度可以模
全面地反映深盆气藏的形成过程以及储层物理性质拟在不同物性条件下，深盆气藏形成过程中气驱水
和源岩生气速率的变化对深盆气藏形成过程的影的现象。本次选择的源岩样品为煤，其主要原因是煤
响；并结合实例分析，对形成深盆气的条件进行的产气能力比较强。样品采自山西宝德县成家庄煤

收稿日期：20050303；修回日期：2005O112，
作者简介：米敬奎(1966)，男，陕西咸阳人．副教授，在站博士后，从事教学和有机地球化学研究工作．E。mail：jkmiQpetrochina．corn．cn．

、￡GiesRM．阿尔伯达大型”深盆”气圈闭成因实例：卡多明组深盆地气田实例研究(埃尔姆沃斯)．中国石油天然气总公司情报研究所．李
进译．内部资料，1990．124—149．
No．3．米敬奎等：深盆气藏形成机理实验模拟3O3

图l实验室模拟气水倒置的实验装置
矿山西组8煤，其煤岩组成为：镜质体6l，惰质组下降了5mm。以后气体散失逐渐降低，第二天液面
34，壳质组5。样品的成熟度Rc一0．65。下降3．5rflrfl，第三天2rflrfl。以后液面下降幅度逐
渐减慢，但液面总是往下降。其原因是由于气体的不
2结果与讨论
断散失，砂柱内气体压力不断下降，气体越来越难以
实验过程中通过温控气加热程序来改变源岩的克服砂粒之间的毛管阻力和静水压力的缘故。

生气速率。采取的升温程序和玻璃管中所装的砂子表l不同条件下的模拟结果(液面上升高度，cm)
粒度均是可变的。实验开始阶段，整个砂柱为高锰酸
钾溶液饱和，砂柱为深红色，液面高度正好和砂柱高
度一样。随着温度的升高，400C、左右煤样开始慢慢
地生气，砂柱中逐渐有红色的高锰酸钾溶液析出。这

说明所生成的气体开始驱替砂柱中的高锰酸钾溶一
：表不样品生气速度太快，气体推动整个砂往，买验失败。
液。随着温度进一步升高，液面慢慢上升，砂柱颜色
从上述实验可以得出如下几点认识：
逐渐地变