不同氣藏的成藏機理及特征分析與探索

摘 要：本文主要對不同氣藏的成藏機理及特征進行了分析與探索，主要有3種氣藏：①天然氣;②煤層氣;③頁巖氣。首先主要闡述了3種氣藏的成藏機理，然后詳細分析了3種氣藏的成藏特征，主要有7項：①生氣條件;②儲集條件;③蓋層條件;④圈閉條件;⑤運移條件;⑥保存條件;⑦分布特點，希望本文的研究對從事氣田勘探開發方面的工作人員提供一定的參考與啟示，從而促進我國油氣行業的發展。

關鍵詞：圈閉;條件;成藏機理;天然氣;煤層氣;頁巖氣

地球上蘊藏著非常豐富的自然資源，這些資源在人類生活中具有極其重要的作用。隨著經濟的快速發展，各種自然資源在能源消費中的比重逐漸遞增，如天然氣、煤層氣、頁巖氣等[1，2]。隨著我國大力建設資源節約型、環境友好型社會，清潔低碳能源逐漸受到人們的青睞。近些年以來，我國天然氣消費量急劇增加，確保天然氣供應安全成為了油氣從業者關注的熱點和難點。最近幾年，我國的非常規油氣取得了比較大的進步，已經成為了我國天然氣增儲上產的重要來源。據有關數據統計表明，截止到2019年，我國探明天然氣、煤層氣、頁巖氣的資源量分別為5.79×1012m3、3.05×1011m3、2.16×1011m3。但是，天然氣勘探依舊面臨著很多困難，尤其是理論研究和開發技術方面，嚴重制約了其快速發展。

1 成藏機理

1.1 天然氣

從成藏條件而言，首先就是構造高部位應該與輸導體系相關，并且烴源巖必須和儲層之間有一定的距離，再者構造的頂部位還應該存在蓋層;從成藏方式而言，浮力是天然氣（常規天然氣）運移的動力源，而上覆的蓋層毛細管壓力則對天然氣運移具有一定的阻力。一般而言，天然氣是通過置換水的形式持續不斷地向上面運移，而氣水界面則會從頂部逐漸向下整體進行推進;從成藏特征而言，氣藏成藏的最大高度主要是由蓋層毛細管壓力決定，圈閉中富氣，氣水界面位于氣藏的下方，而且也非常明顯，氣藏的分布與烴源巖之間存在一定的距離，并且成藏的有利區主要集中在區域構造的高勢能部位[2，3]。

1.2 煤層氣

在煤層氣生成的初期，氣體是以吸附狀態儲存在煤巖的基質表面，如果吸附的空間不夠，在煤的孔隙之中出現游離氣以及溶于水中的溶解氣。煤層氣成藏是一種十分典型的吸附式成藏，其儲氣性能與3種因素有關：①煤的變質程度;②溫度;③壓力。其次，煤層氣的聚集不會受到流體場的影響，而主要的影響因素有2種：①溫度;②壓力。在煤層中，煤層氣主要以吸附態、游離態以及溶解態的方式存在。

1.3 頁巖氣

從成藏條件而言，頁巖氣成藏機理主要有3種：①吸附機理;②活塞成藏機理;③置換成藏機理。而頁巖氣成藏的機理主要分為以下2個時期：①氣藏期，該時期主要是在頁巖氣成藏的初期階段，在吸附作用的影響下，氣體依附在一些顆粒的表面，首先就是滿足有機碳吸附的要求，頁巖氣藏期的成藏機理與煤層氣類似;②產氣期，該時期產生非常多的氣體，而缺少足夠多的吸附空間，導致部分氣體以游離的形態存在于孔隙之中，這時浮力不會干擾頁巖氣的成藏，但是生烴的膨脹力會對頁巖氣成藏產生一定的影響。隨著氣體的體積不斷增大，壓力也會持續增大，使得頁巖中形成了一些裂縫，從而使形成的氣體可以以游離態形式進行運移[2，3]。其次，頁巖的孔、縫呈現出孔喉比較細小的特征，因此，頁巖氣的成藏還具有活塞成藏的機理，具體表現為游離形式的氣體對地層水進行活塞式整體排驅。如果氣體的體積持續加大，頁巖氣的成藏就變成置換成藏機理，具體表現為大孔隙中的氣體與地下水之間進行置換運移，氣上下水。

2 成藏特征

2.1 生氣條件

從生氣條件而言，天然氣的來源較多，主要有3種：①生物氣;②熱成熟氣;③原油裂解氣，煤層氣和頁巖氣的來源主要有2種：①生物氣;②熱成熟氣。氣源成因類型主要包含3種：①生物成因;②熱成因;③二者的混合。

2.2 儲集條件

天然氣主要以游離的形式儲存，儲集巖的巖性主要為裂縫性碳酸鹽巖、多孔隙砂巖，常見于油田、天然氣田以及煤田。由于煤層氣和頁巖氣都是屬于自生自儲的氣藏，這種氣藏的烴源巖自身就可以作為儲集層。煤層氣主要以吸附態的形式儲存，在形成煤的過程之中，烴類氣體主要吸附在煤基質顆粒表面、少數氣體呈游離狀態或溶解狀態。頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附態和游離態的形式存在的天然氣聚集[1-3]。從某種程度而言，頁巖氣藏之所以可以形成，原因就是天然氣在源巖中進行大量滯留。

2.3 蓋層條件

天然氣成藏必須有非常致密的蓋層，進而避免氣體逸出;煤層氣同樣需要有一定的蓋層，一般都是孔隙度和滲透率都比較小的致密巖石作為蓋層，可以有效封存甲烷氣體;反之，孔隙度和滲透率較好的巖層不利于封存甲烷氣體，只有較好的蓋層條件才可以將不同的煤系地層之間進行分隔，使其成為獨立的系統，進而才可以使烴類氣體以吸附狀態的形式較長時間地儲藏在煤層之中，從而盡可能地減少溶解氣和游離氣的散失[3，4]。而頁巖氣的儲存基本不用其他巖性作為蓋層。

2.4 圈閉條件

天然氣的聚集成藏需要有有效的圈閉，該圈閉可以阻止油氣繼續運移，而且能夠將分散的油氣進行聚集。由于煤層氣主要以吸附作用為主，是一種自生自儲自保的氣藏，游離氣和溶解氣的比例非常小，因此，煤層氣的形成不需要常規的圈閉存在。只要蓋層的條件比較優良，可以維持一定程度的地層壓力，不管是在構造的高部位還是在構造的低部位，煤層氣都可以成藏。由于頁巖氣是在烴源巖的內部生成，因此，頁巖氣的形成不需要常規的圈閉存在，但是，烴源巖對頁巖氣的分布起到了十分重要影響，烴源巖的分布范圍與之相似[3，4]。

2.5 運移條件

天然氣的儲層與烴源巖非常近，實際上就處于烴源巖的頂部，成藏過程中發生了一定的運移;頁巖氣是自生自儲的氣藏，沒有運移;而煤層氣與頁巖氣基本相同，幾乎沒有進行運移。

2.6 保存條件

天然氣藏的保存主要是依靠致密的蓋層條件，如果蓋層被破壞，天然氣必然會發生散失，因此，天然氣藏的形成需要較好的構造地質條件使得氣水界面可以保持穩定的動平衡狀態。煤層頂底層的巖性在一定程度上可以控制煤層甲烷的含量。一般而言，煤層頂底層的巖性為泥巖時，甲烷的含量較高。其次，構造以及水文條件也可以對煤層氣的保存產生一定的影響。而頁巖氣的保存不存在比較特殊的要求。

2.7 分布特點

天然氣藏的分布主要位于構造較高部位的各種圈閉之中，而且還受到生氣條件、儲集條件以及蓋層條件的控制和影響;煤層氣藏的分布則位于具有一定生氣能力的煤層之中;頁巖氣藏一般位于盆地的沉降--沉積中心處及其周邊地區。

3 結語

從成藏機理而言：天然氣藏主要是受浮力作用的影響，通過置換水的方式，使氣體聚集在儲層的構造高部位;煤層氣是在吸附作用的影響下，使氣體進行聚集，成藏機理主要為典型的吸附成藏;而頁巖氣的成藏機理比較復雜，主要有3種：①吸附機理;②活塞成藏機理;③置換成藏機理。從成藏特征而言：天然氣藏的氣體來源比較廣，在成藏的過程中，需要生、儲、蓋等條件的合理組合;煤層氣和頁巖氣藏的氣體來源基本一致，而且這兩種氣藏的儲層都具有低滲透率、低孔隙度的特征，并且分布的范圍比較廣。其次，煤層氣和頁巖氣藏的形成都無需常規圈閉;煤層氣成藏必須有比較好的蓋層條件，而頁巖氣成藏則沒有這個要求。

參考文獻：

[1]郭林廣，李維鋒.我國頁巖氣成藏機理及成藏條件研究[J].中國化工貿易，2015（15）：127-127.

[2]許小宇.頁巖氣賦存機理及富集條件[J].中國化工貿易， 2016，8（10）：43.

[3]趙杰杰.濟陽坳陷淺層氣藏成藏規律研究[J].中國化工貿易，2019，11（34）：239.

[4]李緯洲.煤層氣的成藏及生產機理分析與研究[J].中國化工貿易，2020，12（3）：230，232.

作者簡介：

郭雨嘉（1995- ），女，漢族，吉林通化人，碩士，助理工程師，主要從事氣田開發地質方面的工作。