非常规油气藏的形成及其分布特征.pdf

第 1 5卷 第 5期 2 0 1 3年 1 O月 古 地 理 学 报 J OURN AL OF P AL AE 0GE 0GR APHY V0 1 ． 1 5 No． 5 0c t ．201 3 文章编号 1 6 7 1 1 5 0 5 2 0 1 3 0 5 - 0 6 0 5 - 1 0 DOI 1 0 ． 7 6 0 5 ／ g d l x b ． 2 0 1 3 ． 0 5 ． 0 4 8 非常规油气藏的形成及其分布特征 宋 岩 姜 林 马行 陟 1中国石油大学 北京非常规天然气研 究院，北京 1 0 2 2 4 9 2中 国石 油勘探 开发 研 究 院 ，北 京 1 0 0 0 8 3 摘 要 非常规油气领 域是 目前油气勘探和开发 的热 点领 域 ，也是 石油工 业的发展 趋 向，非常规油 气的成 藏研 究对 非常规油气勘探具 有重要指导意义。非常规油气 与常规 油气成藏 的最本质 区别在 于非 常规油气是 非浮 力驱 动聚 集，这 主要是 由于致密储 集层 中微纳米级孔 隙发 育导致 毛细管 阻力较 大， 同时缺乏 提供 强大浮力 的有 利条件。根据烃源岩演 化与非常规 油气成 藏的关系，将 非常规油气资源分为 油页岩 、页岩 油、致密油 、页岩 气、 致密气和煤层气 6种类型。油页岩 、页岩油 、煤层气和 页岩气 的源储组合特征都是 “ 源储一体” ，而致 密油气源 储组合有 2种类型 一种是源储叠置 的临源型致 密油气，另 一种是 与常规油 气藏类似 的源储 不相临 、但距 离不 远 的近源 型致 密油 气。成藏 动力 学上 的差 异使 非常规 油气藏在 地质上表 现为 大面积分 布、局部 富集、油气赋存 具有 明显 的 “ 滞 留” 或短距运移特征、没有 明显 的圈闭边界和无统 一的油水界面 等特 点。 关键词 非常规油 气 浮力 异 常压力 分布 特征 第一 作者 简介 宋岩 ，女 ，1 9 5 7年 生，1 9 8 2年 获华东 石油 学院学 士学位 ，2 0 0 3年获 中国科 学院博 士学位 ， 现为 中国石油勘探 开 发研 究院教 授级 高 级工 程 师和 中国石 油 大 学 北 京 非 常规 天然 气研 究院 院长 、国 家 “ 9 7 3 ” 项 目首席科学家 ，主要从事天然气地质研 究。E ma i l s y a p e t r o C h i n a ． c o m ． a n 。 中图分类号 P 6 1 8 ． 1 3 0 ． 2 文献标志码 A Fo r m a t i o n a n d d i s t r i b u t i 0 n c h a r a c t e r i s t i c s 0 f u nc 0 nv e nt i 0 n a l o i l a n d g a s r e s e r v o i r s S o n g Ya n J i a n g Li n Ma Xi n g z hi 1 U n c o n v e n t i o n a l G a s R e s e a r c h I n s t i t u t e ，C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m n g ，B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 2 R e s e a r c h I n s t i t u t e of Pe t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ，Pe t r o C h i n a，Be r i n g 1 0 0 0 8 3 Abs t r ac t Un c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s，t h e h o t fi e l d o f p e t r o l e u m e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t ， i s t h e f u t u r e d e v e l o p me n t t r e n d o f p e t r o l e u m i n d u s t r y ．Th e r e s e a r c h o n t h e a c c u mu l a t i o n o f u n c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s h a s a s i g n i fic a n t g u i d e f o r i t s e x p l o r a t i o n．T h e d i s t i n c t i o n b e t we e n c o n v e n t i o n a l a n d u n c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s a c c u mu l a t i o n s i s t h a t b u o y a n c y i s n o t t h e p r i ma ry d r i v i n g f o r c e o f h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n f o r u n c o n v e n t i o n a l o i l a nd g a s ． Th e r e a s o n i s t h a t a b u n d a n t mi c r o n a n o po r e i n t i g h t r e s e r v o i r c a u s e s a l a r g e c a pi l l a ry r e s i s t a n c e for h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n ．Al s o t h e r e i s n o a d v a n t a g e n a t u r a l c o n d i t i o n a n d e v i d e n c e s for p r o v i d i n g s t r o n g b u o y a n c y ．Ac c o r d i n g t o t h e r e l a t i o n s hi p b e t we e n s o u r c e r o c k e v o l u t i o n a n d u n c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s a c c u mu l a t i o n， t h e u n c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s r e s o u r c e i s d i v i d e d i n t o s i x t y p e s i n c l u d i n g o i l s h a l e，s h a l e o i l ， t i g h t o i l ，s h a l e 国家重点基础研究发展计划 “ 9 7 3 ” 收稿 E t 期 2 0 1 3 0 5 一 O 9 改回 日期 项 目 编号 2 0 O 9 c B 2 1 9 6 0 0 资助 2 0l 3 0 7 0 5 古 地 理 学 报 g a s，t i g h t g a s a n d c o a l b e d me t h a n e ．Th e c h a r a c t e ris t i c s o f s o u r c e r e s e r v o i r a s s e mb l a g e o f o i l s h a l e，s h a l e o i l ， c o a l b e d me t h a n e a n d s h a l e g a s i s t h a t t h e s o u r c e r o c k i s j u s t t h e r e s e rvo i r i t s e l f ．Ho w e v e r ，t h e r e a r e t w o s o u r c e r e s e r v o i r a s s e mb l a g e t y p e s f o r t i g h t o i l a n d g a s ．On e t y p e i s t h a t t h e r e s e r v o i r t o u c h e s t h e s o u r c e r o c k wi t h t h e s u p e r po s i t i o n s t y l e ．T h e o t h e r t y p e i s t h a t t h e r e s e r v o i r i s c l o s e t o t h e s o u r c e r o c k b u t wi t h a l i t t l e d i s t a n c e s ， wh i c h i s s i mi l a r t o c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s r e s e rvo i r ．Th e d i f f e r e n c e s i n a c c u mu l a t i o n d y n a mi c c a u s e t h a t t h e u n c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s r e s e rvo i r s ho ws ma n y s i g n i f i c a n t g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s i n c l u d i n g h y d r o c a r b o n e x t e n s i v e d i s t rib u t i o n， p e t r o l e u m l o c a l e n r i c h me n t ， r e t e n t i o n o r s h o r t d i s t a n c e mi g r a t i o n， n o n o t i c e a b l e t r a p b o u n d a r y a n d n o u n i f y o i l wa t e r i n t e r f a c e ． Ke y wor ds un c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s ， b u o y a n c y， a b no r ma l p r e s s u r e， d i s t r i b u t i o n c ha r a c t e r i s t i c s Ab o ut t he fir s t a u t ho r S o n g Ya n， b o r n i n 1 9 5 7， r e c e i v e d h e r Ph ． D． d e g r e e i n Ch i n e s e Ac a de my o f Sc i e n c e s i n 2 0 0 3．No w s h e i s a p r o f e s s o r s e n i o r g e o l o g i s t i n Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Pe t r o l e u m Ex pl o r a t i o n a n d De v e l o pme n t ， Pe t r o Ch i n a， a n d i s t h e d i r e c t o r o f Un c o n v e n t i o n a l Ga s Re s e a r c h I n s t i t ut e i n Ch i n a Un i v e r s i t y o f P e t r o l e u m Be i j i n g a n d t h e c h i e f s c i e n t i s t o f n a t i o n a l“ 9 7 3”p r o j e c t ．S h e i s e n g a g e d i n t h e s t ud y o f g a s g e o l o g y．E ma i l s y a p e t r o Ch i na ． c o n． c n． 非 常规油 气 的概 念 是 相对 于 常 规 油气 提 出 的。 早在 2 0世纪 7 0年代 ，关于非常规油气 的定义仅 限 于经济价值方面 ，多数学者将煤层气、页岩气和致 密砂岩气等亚经济或边缘经济的天然气资源认为是 非常规资源 L a w a n d C u r t i s ，2 0 0 2 ，主要是 由于 这些类型的天然气资源储存于低孔低渗 、品质差的 储集层 中，受 当时的地质认识和开发技术水平的限 制 ，其不能满足经济开采价值要求，故一直被视为 不 可 动用资 源 。随着地 质认 识 的深入 和增 产技术 水 平 的提 升 ，近年 来非 常规油 气资 源在 能源供 给 中展 示 了巨大的实力 和潜 力。以美 国为例，2 0 1 1年页 岩气产量达 1 7 0 0 x 1 0 m 、致密油产量达3 0 0 0 x 1 0 t E I A，2 0 1 1 ，每天产气量中有 2 6 ％以上是来 自于 低 渗 透性 的致 密储 集 层 的 贡 献 H o l d i t c h ，2 0 0 3 ， 因此 非常规 油气 的大 量生 产有效 地 补充 了常规 油气 资源的匮乏和产量的不足。中国非常规油气资源丰 富 ，据不完 全 统 计 ，非 常规 天 然 气 资 源 量 为 1 8 8 1 0 ～1 9 6 1 0 m ，可 采 资 源 量 为 4 5 1 0 m 以 上 ，致密 油可 采 资 源 量 达 1 5 1 0 t 以 上 ，故 加 快 对非 常规 油气 的开 发利 用对弥 补能 源缺 口、确保 国 家能源安全具有十分重要 的战略意义。非常规油气 的地 质研 究 已经历 了半 个多世 纪 的历程 ，发 展 了致 密储集层孔隙形貌观测和重建 、孔隙演化和含气量 评价 等一 系列 的技术 方法 K a t s u b e a n d Wi l l i a m s o n， 1 9 9 4； La x mi n a r a y a n a a n d Cr o s d a l e，1 9 9 9； Cl a r k s o n a nd Bu s t i n， 2 00 0； Hi l d e n b r a nd a n d Ur a i ， 2 0 0 3 ；L o u c k s e t a 1 ． ， 2 0 0 9 ；C u r t i s e t a 1 ． ， 2 0 1 0 ，取 得 诸多 地质认 识 。与常规 油气 藏相 比 ，非 常规油 气 在 圈 闭条件 、储 集 层 特征 、源储 配 置 、成 藏 机制 、 渗流机理和资源分布等方面都具有独 自的特点 ，认 清非 常规油 气藏形 成 的根源及 其成藏 特征 对非 常规 油气 藏 的研 究 和勘 探具 有重 要意义 。 1 地下动 力场 清楚认 识 油气在 地下所 受 的力是研 究非 常规 油 气成 藏和 富集 的基础 。油气 是一 种可 流动 的流体 矿 产 ，地下储集层孔隙系统中油气的运移及聚集需要 有外力作用的驱使。通常油气在储集层 中所受到的 作 用力 主要 有 浮 力 、毛 细 管 力 、重 力 和 异 常 压 力 包 括不 均衡 压实 、生 烃 增压 、黏 土 矿物 脱 水 增 压 和水热 增 压 等 郝 芳 和邹 华 耀 ，2 0 0 0 ；田 世 澄 和毕研 鹏 ，2 0 0 0 ；李 明诚 ，2 0 0 4 。 1 ． 1 油气在地下所受的力 1 ． 1 ． 1 浮力 浮力 的定义是 指 液体或者 气体 对浸 在其 中的物 体 向上 的托 力 ，油气 所受 的浮力 是 由于油气 、水两 种物 体密度 不 同而产 生 的。根据 阿基米 德定律 ，浮 力 的大小 等于 物体排 出 同体 积水 的重力 大小 。浮 力 是常 规油气 运 聚的主 要动力 。然 而 ，对 于非 常规 油 气 ，浮力作用驱动油气聚集受到了限制 。 1 ． 1 ． 2 毛细 管 力 毛细 管力 是指 当多孔介 质 的毛细管 中存 在有 不 相溶 的两相流体时 ，由于各 自的界面张力引起的压 第 1 5卷第 5 期 宋 岩等 非 常规 油气 藏的形成 及其分布特征 6 0 7 力 V a v r a e t a 1 ． ，1 9 9 2 。毛细管力对油气的运移一 般都表现为阻力 ，其大小主要与储集层孔喉系统中 两 相 流 体 的 界 面 张力 、毛 细 管 半 径 孔 喉 大 小 、 两相流体的接触角等有关系。储集层孔喉系统中油 气 所 受 的毛细 管力 P 为 2 o - c o s O P r 其 中，o - 是两相流体接触时的界面张力 ，0是润湿 角 ，r 是孔 喉半 径 S c h o w a l t e r ，1 9 7 9 。 1 ． 1 ． 3异 常压 力 异常压 力 是指地 下 某一 深度 的地层 压 力小 于或 大 于静 水 压 力 ，包 括 异 常 高 压 超 压 和 异 常 低 压 褚庆忠，2 0 0 1 。超压是油气特别是致密储集 层 中 油气运 聚 的动 力 ，超 压 的形成 与许 多地 质过 程 中的物 理和 化学 作用 密不 可分 。导 致地 层超 压 的机 理 主要 有不 均衡 压 实 作 用 、构 造 作 用 、生 烃 增 压 、 黏土矿物脱水增压和水热增压等。无论是何种形式 产生的超压 ，均会使储集层孔隙中的油气克服各种 阻 力开 始运 移 和聚集 。对 于常 规油 气 ，超压 是除 浮 力 作用外 的补充 动力 ；对 于非 常规 油气 ，超 压作 用 替 代浮 力 ，是油气 运 聚 的主要 动力 。 1 ． 1 ． 4分 子 间的 吸着 力 地质 条 件下 ，油 气分 子与储 集 层有 机质 和矿 物 等表 面 分子 间 的吸着 力充 当着 油气 运聚 的阻 力 ，其 主要 包括 吸 收 、化 学 吸附 和物 理吸 附 3个 不 同层 次 上 的分 子作 用力 。烃 源岩 生成 的烃类 首 先附着 在矿 物 颗粒 表 面 ，当附着 到一 定程 度 ，即饱 和后烃类 开 始渗入到矿物内部时发生吸收作用 ，而紧靠矿物表 层 的烃 分子 在静 电力 的作 用下 发生化 学 吸附形成 有 机一黏土复合体 ，其外层分子则在范德华力的作用 下 产 生物理 吸 附 。从 吸 收到化 学吸 附再 到物理 吸 附 的过程 ，分 子 力的结 合强 度也 是逐渐 由强变弱 。烃 类从源岩或储集层的解吸作用首先是从外层物理吸 附开 始 的 ，此部 分 的烃类 需要 在一定 的外力作 用下 方 可 运移排 出 ，更深 层 次的化 学 吸附和 吸收则 很难 在 自然条 件 下 解 吸并 发 生 运 聚 。 油 气 与 泥 质 储 集 层 、煤 储集 层 等之 间 的 分 子作 用 力 的 大 小受 压 力 、 温度 、有机 质含 量 、热演 化程 度 以及矿 物含量 等 因 素 的控 制 ，如蒙 脱石 的吸 附能力 分别 是伊 利石 和高 岭 石 的 3倍 和 8倍 李 明诚 ，2 0 0 4 。 1 ． 2 油气动 力场 系统 的划分 根 据储 集 层 孔 喉 系 统 中 油 气 所 受 驱 动 力 的 特 征 ，含 油气 盆地 的地 下油气 动力 场可 划分 为浮力 驱 动 型 、混合 作用 力驱 动型 和非 浮力驱 动型 3种类 型 图 1 。 浮 力驱 动型 动力 场储集 层孔 喉直 径 以微米级 为 主 ，渗 透率 较高 ； 自由流体 动力 场 内水动 力相对 活 跃 ，以重力 和压 实的 水动力 场 为主 ，浮力 为油气 聚 集 的主要 驱 动力 ，形成 常规 油气 藏 。在重 力分异 作 油气动力场 孔喉直径级别 油气运聚动力 渗流特征 浮力 驱 动型 混 合作用 力 驱 动型 非 浮力 驱 动型 纳达西 级 盈匿妥 二 图 l 地下油气动力场 划分及特征 Fi g ．1 Cl a s s i f i c a t i on a n d c h a r a c t e r i s t i c s o i s ub s u r f a c e h y d r o c a r b o n d y na mi c f i e l d 古 地 理 学 报 用 下 ，该类油 气藏 具有 正常 的油气 水界 面 。 混 合作 用 力 驱 动 型 动 力 场 中 油 气 储 集 层 较 致 密 ，孔 喉大小 以微米一 纳米级 为 主 ，渗 透性差 ，水 动力相 对缓 慢甚 至滞 留。 由于 储集 层 中孑 L 喉较 小 ， 孔 隙 空 问 自由流 动水 分布较 少 ，浮力作 用 受到一定 程度 限制 ，同 时孔喉 毛 细 管 力 大 ，油 气 在膨 胀 力 、 异常 压力 或者生 烃增 压等 的作用 下发 生运 移 ，形成 致密砂 岩 气藏等 类型 的非 常规油 气藏 。该类 型油气 藏具有 异 常压 力 ，气 水分 布多 产生倒 置或 者 以气 为 主 。 非 浮力 驱 动 型 动 力 场埋 深 最 大 ，储 集 层 物 性 差 ，纳米级孔隙发育，渗透率多为纳达西级 ，以束 缚水 为 主 ，孑 L 喉 毛细管力 最 大 ，油 气运 移不再 受浮 力作 用 影响 ，膨胀 力 、异 常 压力 和分子扩 散等 作用 为油气 运 聚提供 动力 。在混 合作用 力驱 动型 和非浮 力驱 动型油 气动 力场 中 ，由于较 大 的毛细管 力和浮 力作用 受 到限制 ，推测 油气 缺乏运 移或 只有 短距离 的微弱 运 移 ，并 在动 力场 内形成 源 内或近源 致密 的 非常规 油气 藏 。 2 非浮 力聚 集是 非常规油气 的标 志 2 ． 1 非浮力聚集的特征 非浮 力 聚集 是指 油气 通过 浮力 以外 的动力 驱动 并 聚集 成藏 。 由于 非 浮力驱 动作用 聚集 ，导致 非常 规 油气 藏与 常规油 气藏 在地 质特征 方 面有许 多不 同 之 处 常 规 油气 藏 分 散 聚 集 在 构 造 和 或 地 层 圈 闭 中 ，受构 造作 用控 制明显 ，分 布多距 烃 源灶较 远 ，以浮 力作用 聚集 为主 ，圈闭边 界清 晰 ；非常规 油气藏 在地 质条 件下 多表现 为大 面积 分布 、局部 富 集 的特 点 ，源 储 共 生 或 近 源 ，没 有 明 显 的 圈 闭边 界 ，流体分 异差 ，无 统一 的油水 界面 ，具有 独立 的 压 力 系 统 ， 含 油 气 饱 和 度 差 异 大 S c h m o k e r ， 2 0 0 5 ；邹 才 能等 ，2 0 1 1 。 因此 ，非 常 规 油 气 与常 规 油气 成藏 差异性 的最本 质原 因是常 规油气 藏 油气 聚集的动力是浮力 ，而非常规油气藏多通过压差驱 动并 聚集 。 2 ． 2非浮力聚集的控制因素 非 浮 力聚集 的 内涵并不 意 味着浮 力绝 对地 不起 作用 ，而 是指 浮力 无法克 服 油气运 聚 的阻力 ，即阻 力大于浮力，使其不能成为油气运聚的主要动力。 阻力 和浮 力 的大小 对油气 的非 浮 力聚集 具有 明显 的 控 制作用 。 2 ． 2 ． 1 微 纳米 孔喉 的毛细管 力较大 毛细管力是油气运移的主要阻力 ，其大小受储 集层孔 喉大 小 的控制 ，孔 喉 越 小 ，毛 细 管 力 越 大 。 采用 先进 的实 验 测 试 方 法 ，包 括 气 体 吸 附 法 低 温 N ， 、C O ， 吸 附等 、光学法 透射 扫描 电镜 、聚 焦离 子束 扫 描 电镜 、场 发 射 电镜 等 以 及 射 线 法 x射线小 角散射 、纳 米 C T、同步辐 射等 等 ，对 非 常规储 集层 中的微 米一纳米 级孔 隙形 态和分 布进 行验 证 和观测 ，证实 非常 规储 集 层 中微 米一纳 米级 孔 隙广泛 发育 图 2 。非 浮力 聚集与致 密储 集层 中 微一 纳 米级孔 喉 的广 泛分 布密切 相关 。煤储 集层 中 含有 丰 富 的有 机 质 ，孔 隙 以 有 机 质 孔 和 次 生 孔 隙 气孔 为 主。页 岩中的 孔 隙主 要 由有 机 质 中的 微 孔 和无 机矿 物孔 隙组成 ，可 以分为粒 间孔 、粒 内孔 和有 机质孔 3种 类 型 L o u c k s e t a 1 ． ，2 0 0 9 ，通 常 认 为 页岩气 主要 赋存在 有机质 孑 L 中 ，粒 问孑 L 、粒 内 孔内仅有部分页岩气存在。致密砂岩中的微米一纳 米级 孔隙 多为无 机 质孔 ，类 型 以粒 间 孔 、粒 内孔 、 晶间孔 和粒问缝 为 主 ，这些 子 L 隙类 型构 成 了致密 砂 岩 中油气 赋存 的主要 空 间。通过 对全球 致密储 集层 中孔 喉 直 径 大 小 的 统 计 N e l s o n ，2 0 0 9 ；P a s s e y e t a 1 ． ， 2 0 1 l ； 邹才 能 ，2 0 1 I ，发 现致 密储 集层 中页 岩 气储集 层 的孔喉 直径最 小 ，致 密砂 岩 的孔 喉 直径 相对较 大 页岩气 储集 层孔喉 直径介 于 5 ～ 2 0 0 F I I I I ， 页岩油 储集层 孔 喉直径 多分 布在 3 0 ～ 4 0 0 n m，致 密 气储集 层孔 喉直径 介 于 4 0 ～ 7 0 0 n l n ，致密 砂岩 油储 集层孑 L 喉直 径介 于 5 0 ～ 9 0 0 n m，致 密灰岩 油储 集层 孔喉直 径介 于 4 0 ～ 5 0 0 n m。非 常规储 集 层 中普 遍发 育的微纳米级孑 L 隙导致 了储集层孔喉系统中存在巨 大 的毛细 管力 ，以微孔孔 径 大小 为 l 0 ～ 5 0 Il ll l 进行 计算 ，其 孔隙 中 的毛 细管 力 达 2 ． 4～1 2 MP a ，说 明 至少 需 要 如 此 大 的驱 动 力 浮 力 或 者 异 常 压 力 油气 才能 发生运 移 。 2 ． 2 ． 2致密储 集层 中浮 力作用 受限 对 于常规 储集 层而 言 ，在 油气 运移过 程 中 ，浮 力通常 为驱 动力 ，而毛 细管力 为阻 力 ，当浮 力大小 超 过毛 细管 力后油 气开 始在一 定大 小的孑 L 喉 系统 中 运 移 D a v i s ，1 9 8 7 。浮力 大小 与气 柱 的 高度 以及 流体 密度有 关 ，毛细管 力大 小与孑 L 喉半 径相 关 。根 据浮力和毛细管力公 式计算 S c h o w a h e r ，】 9 7 9 ， 孔 喉半 径减 小 1 ／ l 0 ，毛 细管 力增 加 l 0倍 ，如 果认 第 1 5酱第 5 宋岩等 非常规油气藏的形成及其分布特征 SE M MA G 2 0 0 O l o c De l BS E Date c l o r 2 i i i - SE M M A G 6 ．5 0 I o c Da t sE De t e c l o r 1 0 [ 『 l - D a t e m ／ d ／ y 1 1 ／ 2 4 1 1 0 N a m e 1 0 1 1 - 0 8 2 0 D ig hl M l c ro s c o p y Ima g in g I D ate n Y d 1 2 ／ 0 1 ／ 0 9 N a m e 0 9 1 2 - 0 0 4 7 D t g a l Mic r o s c o p y I m a g in g i 图 2非常规储 集层中孔隙类型 F i g． 2 Po r e t y p e s o f un c o n v e n t i o n a l r e s e r v o A 一 页岩粒问孔 ；B 一煤岩气孔 为浮 力依 旧 足驱动 力 ，那 么油气 要发 生运 移则需 要 浮力相应的增 加 l 0倍 ，以一 个 3 m高 、密度 为 0 ． 2 g ／ c m 的气柱为例，其 可以产生 0 ． 0 2 4 MP a的 浮 力，但却 无法进入半径为 2 m的孑 L 喉。非常规 油 气储 集层 的孔 喉 大小 多为 微米一 纳 米级 ，孔喉 中 气体所受的毛细管力很大 ，如致密砂岩孑 L 隙直径多 在 1 n 1 以 下 ，毛 细 管 力 至 少 在 0 ． 0 8 MP a以上 ， 密 度 0 ． 2 g ／ C 11 1 的 气 体 若 要 运 移 则 需 要 0 ． 0 7 MP a 的浮力 ，要求 气 柱 的 高 度 高 达 1 0 m 以 上 图 3 。 高 下 气体 的 密度 会更 大 ，需 要 更高 的气 柱 高 度。 但根 据露 头照 片 、厚度 测 量和剖 面 解释 的结 果 ，河 道砂 体 垂 向 高 度 超 过 l 0 13 1的 都 比较 罕 见 C o l e a n d C u m e l l a ，2 0 0 3 ；S h a n l e y ，2 0 0 4 。页 岩 的纳 米 级孔 隙 的毛 细管 力更 是 巨大 ，若 仅 靠浮 力驱 动 ，需 要 的气 柱高度 不 可想象 。 因此 ，地质 条件 下 能产生 足够 浮 力的 气柱 高度 的地质 条件 很 少存 在 ，浮力 已 不能 作 为非常 规 油气 的主要 驱 动力 。如果 油 气在微 米一 纳米 级孔 隙 发育 的非 常规致 密储 集层 中发生运 移或进 入 其 中 ．必 须 要 有 足 够 大 的 异 常 压 力 如 生 烃增 压 等 作为 驱动 力 。 2 ． 3非常规油气 的赋存特征 由于 非常 规油 气储 集层 中微 米一 纳米 级孔 喉发 育 ，使 得 油 气 在致 密 储 集 层 中的 赋 存 具 有 明显 的 “ 滞 留” 特 征 。极 小 的孔 隙空 间 和渗 流 通 道 导致 油 气在其中的赋存状态发生变化 ，孑 L 隙直径越小 ，其 毛细管力越大，尤其在有机质微孑 L 隙中具有较强的 吸附能 力 ，导致 油气滞 留在微孔 隙 中或者 吸附在孔 壁 上 。非常 规储 集层 中 ，油气 主要 以吸附 态和游 离 态 赋存 ，吸附态 的油 气被 吸附在储 集层 中的有机 质 或矿物颗粒表面 ，游离态的油气多被束缚在孑 L 隙空 间中。不同的储集层结构其赋存状态不同 ，储集层 比表面积和孔隙体积的比值大小决定了非常规天然 气 在致 密储 集层 中 的赋存形 式 。 比表 面积 和孔 隙体 积 的 比值越 大 ，说明表 面积越 大 ，则储 集层 中吸 附 气 含量 明 显 大 于 游 离 气 量 ，主要 以 煤 层 气 为代 表 S u e t a 1 ． ，2 0 0 5 ；宋 岩 等 ，2 0 1 I ；随 着 比表 面积 与孔隙体积比值的逐渐降低 ，吸附气和游离气含量 相 近 ，以页岩 气 为典 型 ；比表面 积和孔 隙体 积 的 比 值很 小 时 ，吸附气 小于 游离 气 含量 ，以致密 砂岩气 为典 型 。在不 同温 度 、压力 等条件 下 聚集 的油气量 不 同。在 非常 规油 气开 发过 程 中 ，需要 对储 集层进 行改 造 ，才能 “ 解 放 ” 这 些 被 束 缚 或 者 吸 附 的 油 气 ，使 之 形成 产量 。致 密储集 层 的微米一 纳 米级孔 隙导 致油 气 “ 滞 留” ，使 非 常 规 油气 的分 布 在 区域 上呈 现局 部 富集 或 “ 甜 点 ” 的 特 点 ，不 再 明显 受 构造 的控 制 ，也从 而拓 宽 了常 规 油气 中 “ 油气 藏 ” 的 定 义 6 1 0 古 地 理 学 报 图 3不同大小孔 喉中浮力起作用所需 的气柱高度 假设气体密度为 0 ． 2 g ／ c m Fi g ． 3 Re qu i r e d g a s c o l umn h e i g h t f o r bu o y a n c y a s a g a s dr i v i n g f o r c e i n d i f f e r e n t s i z e t hr o a t s Ga s d e n s i t y i s s u p p o s e d t o b e 0 ． 2 g ／ c m 3 非常规油气藏 的基本 地质特征 3 ． 1 类型及划分依据 非 常规油气 与常规 油气 都是 烃 源岩 热演 化 的产 物，常规油气一般以油气成因、运移和聚集过程及 圈闭特征进行 油 气藏类 型划分 ，而非 常规 油 气 的类 型命名主要依据烃源岩类型和演化及储集层类 型。 从I 型和Ⅱ 型源岩 生 排 烃产 物来 看 ，不 同 的演 化 阶段 产 物 不 同 T i s s o t a n d We l t e ， 1 9 7 8 ；黄 第 藩 等 ， 1 9 8 4 ；张万选和张厚福 ，1 9 8 7 ；Ma r t i n i e t a 1 ． ， 2 0 0 3 。 低熟 未熟 阶段R 0 ． 5 ％ 主要 是 生 物 气 和 未熟 油 ；成熟 阶段 0 ． 5 ％ R 2 ． 0 ％根 据其 烃类 组成 及物性 特 征 主要 有 两 种产 物 0 ． 5 ％ 尺 1 ． 3 ％阶段 主要是 成 熟 油 ，1 ． 3 ％ R 2 ． 0 ％ 主要 是 干气 。不 同演化 阶段 的油气 与储 集层 特征 的 匹配决定 了非常规油气藏 的类型。低熟未熟阶段 ， 通 常生 油量小 ，原 油不 易排 出烃源 岩 ，因此 烃源岩 内可 以赋存一 定量 的未熟 油 而形成 油 页岩 ；成熟 阶 段 ，烃 源岩生 成并 排 出大量 的原油 ，在 临近 烃源 岩 的致 密储 集层 中可 富集致 密 油 ，烃 源岩 内残 留形 成 页 岩油 ，当 1 ． 3 ％ R 。 2 ． 0 ％时 ，油 气可 同时 存 在 ； 过 成熟