1、5.5.凝析气藏及非常规气藏凝析气藏及非常规气藏一一 凝析气藏的形成凝析气藏的形成（一）基本概念（一）基本概念 地下地下：单一气相（油逆蒸发气化或分散于气相中），：单一气相（油逆蒸发气化或分散于气相中），为为凝析气凝析气地面地面：气、油同产，产气为主，液态烃称为：气、油同产，产气为主，液态烃称为凝析油凝析油 凝析气凝析气是指地下温度、压力条件下呈气态是指地下温度、压力条件下呈气态,随温度、压随温度、压力降低呈反凝析现象的一种特殊类型的天然气。反凝析过程力降低呈反凝析现象的一种特殊类型的天然气。反凝析过程中析出的液态烃类称为中析出的液态烃类称为凝析油。凝析油。在地下深处较高温、高压条件下的烃类气
2、体，采到地面在地下深处较高温、高压条件下的烃类气体，采到地面后，温度、压力降低，凝结出部分液态烃，这种含有一定数后，温度、压力降低，凝结出部分液态烃，这种含有一定数量凝析油的气藏称为凝析气藏。量凝析油的气藏称为凝析气藏。逆凝结逆凝结:压力减小气体变为液体压力减小气体变为液体,或液相增加或液相增加,与正常凝结刚好相反。与正常凝结刚好相反。逆蒸发逆蒸发:压力增大液相反而减小压力增大液相反而减小,以至蒸发的现象以至蒸发的现象,与正常蒸发刚好与正常蒸发刚好相反。相反。泡点：泡点：温度（或压力）一定时，开始从液相中分离出第一批气泡温度（或压力）一定时，开始从液相中分离出第一批气泡的压力（或温度）。的压力
3、（或温度）。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。沸点。露点：露点：温度（压力）一定情况下，单一气体或气体混合物处于开温度（压力）一定情况下，单一气体或气体混合物处于开始冷凝成液体的温度（或压力）。始冷凝成液体的温度（或压力）。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。饱和蒸汽压饱和蒸汽压：在密闭条件中，在一定温度下，与液体或固体处于：在密闭条件中，在一定温度下，与液体或固体处于相平衡的蒸气所具有的压力相平衡的蒸气所具有的压力。相图：相图：也称相态图、相平衡状态图，是用来表示相平衡系统的组也称相态图、相平衡状态图，是用来
4、表示相平衡系统的组成与一些参数成与一些参数(如温度、压力如温度、压力)之间关系的一种图之间关系的一种图 1、纯物质的临界状态、纯物质的临界状态（二）凝析气藏的形成（二）凝析气藏的形成临界点（临界点（C C）：气液两相界限消失，气液两相内涵气液两相界限消失，气液两相内涵性质相同。性质相同。内涵性质是指与物质数量无关的性质，如密度、内涵性质是指与物质数量无关的性质，如密度、粘度、表面张力等。粘度、表面张力等。纯物质临界点也是气液两相共存的最高温、压点。纯物质临界点也是气液两相共存的最高温、压点。临界温度：临界温度：临界点临界点C C的温度的温度纯物质能液化的最纯物质能液化的最高温度。即高温度。即液
5、体能维持液相的最高温度。液体能维持液相的最高温度。当当T TT TC C时，时，无论再加多大压力，该物质也不液化。无论再加多大压力，该物质也不液化。临界压力：临界压力：临界点临界点C C的压力的压力临界温度时纯物质临界温度时纯物质的气体液化所需的最低压力。的气体液化所需的最低压力。表：表：若干物质的临界参数若干物质的临界参数 物质名称物质名称临界温度临界温度()临界压力临界压力(atm)物质名称物质名称临界温度临界温度()临界压力临界压力(atm)水水二氧化碳二氧化碳氮氮硫化氢硫化氢甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷环戊烷环戊烷374.231.0-146.9100.4-82.13
6、2.396.8152.0134.9238.6218.572.933.588.945.848.242.036.036.044.6正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷环己烷环己烷正己烷正己烷正庚烷正庚烷正辛烷正辛烷正癸烷正癸烷正十一烷正十一烷正十二烷正十二烷198.0187.8280.0234.7267.0296.7346.3369.4390.633.332.940.029.927.024.621.219.018.5物质名称物质名称临界温度临界温度()临界压力临界压力(atm)物质名称物质名称临界温度临界温度()临界压力临界压力(atm)水水二氧化碳二氧化碳氮氮硫化氢硫化氢甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷正丁烷正丁烷
7、异丁烷异丁烷环戊烷环戊烷374.231.0-146.9100.4-82.132.396.8152.0134.9238.6218.572.933.588.945.848.242.036.036.044.6正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷环己烷环己烷正己烷正己烷正庚烷正庚烷正辛烷正辛烷正癸烷正癸烷正十一烷正十一烷正十二烷正十二烷198.0187.8280.0234.7267.0296.7346.3369.4390.633.332.940.029.927.024.621.219.018.5物质名称物质名称物质名称物质名称临界温度临界温度()临界温度临界温度()临界压力临界压力(atm)临界压力临界压力(at
8、m)物质名称物质名称物质名称物质名称临界温度临界温度()临界温度临界温度()临界压力临界压力(atm)临界压力临界压力(atm)水水二氧化碳二氧化碳氮氮硫化氢硫化氢甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷环戊烷环戊烷水水二氧化碳二氧化碳氮氮硫化氢硫化氢甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷环戊烷环戊烷374.231.0-146.9100.4-82.132.396.8152.0134.9238.6374.231.0-146.9100.4-82.132.396.8152.0134.9238.6218.572.933.588.945.848.242.036.036.044.6218
9、.572.933.588.945.848.242.036.036.044.6正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷环己烷环己烷正己烷正己烷正庚烷正庚烷正辛烷正辛烷正癸烷正癸烷正十一烷正十一烷正十二烷正十二烷正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷环己烷环己烷正己烷正己烷正庚烷正庚烷正辛烷正辛烷正癸烷正癸烷正十一烷正十一烷正十二烷正十二烷198.0187.8280.0234.7267.0296.7346.3369.4390.6198.0187.8280.0234.7267.0296.7346.3369.4390.633.332.940.029.927.024.621.219.018.533.332.940.029.927.0
10、24.621.219.018.571.171.1的的的的P P-V V曲线：曲线：曲线：曲线：（1）随）随P，V丙烷丙烷；（2）过）过A点后，点后，V丙烷丙烷继续继续，但，但P保持不变；保持不变；（3）过）过B点后，即使点后，即使加极大压力，加极大压力，V也不变也不变。87.887.8的的的的P P-V V曲线：曲线：曲线：曲线：随随T，水平线段缩水平线段缩短（短（ABABAB）。96.896.8的的的的 P P-V V曲线曲线曲线曲线：水平线段缩成一点水平线段缩成一点KK，在此温度以上的曲线，在此温度以上的曲线，水平线段完全消失。水平线段完全消失。71.171.1时：时：时：时：丙烷被压缩到
11、丙烷被压缩到A开始开始液化；气体量，液体液化；气体量，液体量，量，V V丙烷丙烷逐渐；逐渐；到到B点时，气体全部点时，气体全部液化，因液体压缩性小，液化，因液体压缩性小，故加极大故加极大P P，V V也不变。也不变。从从从从A A到到到到B B：液相与气液相与气液相与气液相与气相共存相共存相共存相共存。P P没变，表明没变，表明在一定在一定T T下，液体有一下，液体有一定的饱和蒸气压。定的饱和蒸气压。T T，液体饱和蒸气。液体饱和蒸气。K K点：点：临界点临界点临界点临界点，该点的，该点的T T、P P即为即为临界温度临界温度临界温度临界温度和和临界临界临界临界压力压力压力压力。该。该T T以
12、上，气体以上，气体在任何在任何P P下都不能液化。下都不能液化。气液两相共存的最高温度气液两相共存的最高温度K K1 1和最高压力和最高压力B B1 1，分别称为，分别称为临临界凝析温度界凝析温度和和临界凝析压力临界凝析压力。临界点临界点K K为泡点线（为泡点线（DB1DB1曲曲线）与露点线（线）与露点线（BK1BK1曲线）的曲线）的交点。交点。已经不再是两相共存的已经不再是两相共存的最高温度或压力。最高温度或压力。K1K1为为临界凝结温度临界凝结温度（最高最高临界温度临界温度），代表气液两相并），代表气液两相并存的最高温度存的最高温度 （105Pa）（）气相 液相 液体体积百分含量等值线 2
13、、双组分烃类物系相图、双组分烃类物系相图B1B1为为临界凝结压力临界凝结压力，高于该值，高于该值，无论温度多高，体系也不能液化无论温度多高，体系也不能液化的压力。的压力。等温加压情况下：等温加压情况下：AB12E，在，在A点物质为气相，加压至点物质为气相，加压至B 点，开始出液滴（露点，开始出液滴（露点），压力继续增加至点），压力继续增加至1点，液体数量逐渐增点，液体数量逐渐增大；但从大；但从1到到2 点，加点，加压反而使液体逐渐减少，压反而使液体逐渐减少，气相增多，至气相增多，至2 点物质点物质全部气化。由全部气化。由12，等，等温增压出现气化特征，温增压出现气化特征，称为称为逆蒸发逆蒸发；
14、由；由21，等温减压出现液化特征，等温减压出现液化特征，称为逆凝结。称为逆凝结。（105Pa）（）气相 液相 液体体积百分含量等值线 等压升温情况下：等压升温情况下：CD43，C点为点为液体，升温至液体，升温至D 点，点，开始出气泡（泡点），开始出气泡（泡点），由由D4，气体数量逐，气体数量逐渐增大；但从渐增大；但从43点，点，升温反而使气体数量升温反而使气体数量减少直至最终全部液减少直至最终全部液化。由化。由43，为逆凝，为逆凝结；由结；由34，为逆蒸，为逆蒸发。发。（105Pa）（）气相 液相 液体体积百分含量等值线 逆凝结和逆蒸发现象出现于临界点与临界凝析温度点逆凝结和逆蒸发现象出现于临
15、界点与临界凝析温度点和临界凝析压力点之间，常称之为和临界凝析压力点之间，常称之为“逆行区逆行区”。这是凝。这是凝析气藏形成的基本原因。析气藏形成的基本原因。某种多组分烃类物系的相图某种多组分烃类物系的相图K-K-临界点临界点(T=52.8)(T=52.8)；K K1 1-临界凝结温度；临界凝结温度；1-1-压力超过泡点压力超过泡点压力的油藏；压力的油藏；2-2-压力超过露点压力超过露点压力的凝析气藏；压力的凝析气藏；3-3-单相气藏单相气藏(纯气纯气藏藏)；4-4-泡点曲线；泡点曲线；5-5-露点曲线；露点曲线；6-6-物系中液体所物系中液体所占体积百分率；占体积百分率；A-A-纯气藏；纯气藏
16、；B-B-凝析气藏；凝析气藏；C-C-油藏；油藏；D-D-油气藏油气藏 3、多组分烃类物系的相态与凝析气藏的形成多组分烃类物系的相态与凝析气藏的形成 存液相存液相存气相存气相气液双相气液双相凝析气凝析气等等温温条条件件下下开开采采开开正正常常采采地地面面（18.7MPa）（15.5MPa）凝析气藏以高气油比（凝析气藏以高气油比（600800m3气气/m3油）和轻烃油）和轻烃组分高度富集为特征。组分高度富集为特征。在一定温度、压力范围内，存在逆蒸发和逆凝结现象，在一定温度、压力范围内，存在逆蒸发和逆凝结现象，使一部分液态烃反溶于气相形成单一气相。使一部分液态烃反溶于气相形成单一气相。在地下烃体系
17、呈气相，在地面同时有气和凝析油产出。在地下烃体系呈气相，在地面同时有气和凝析油产出。并不是地下所有气体采到地面都变成了并不是地下所有气体采到地面都变成了凝析油。凝析油。凝析气藏特征：凝析气藏特征：凝析气藏的形成条件：凝析气藏的形成条件：烃类物系中气体数量多于液体数量烃类物系中气体数量多于液体数量,才能为液相反溶于气才能为液相反溶于气相创造有利条件；相创造有利条件；地层埋藏较深，地层温度介于烃类物系的临界温度与凝析地层埋藏较深，地层温度介于烃类物系的临界温度与凝析温度之间，温度之间，地层压力超过该温度的露点压力地层压力超过该温度的露点压力，这种物系才可能，这种物系才可能发生显著的逆蒸发现象。发生
18、显著的逆蒸发现象。因此，随着埋深增加，地层温度和压力会增加。因此，随着埋深增加，地层温度和压力会增加。当地层温当地层温度达到油度达到油-气物系的临界温度时气物系的临界温度时，地层压力越大，油气物系越，地层压力越大，油气物系越容易转化为单相气态，大大促进地下储集层内油气的运移，形容易转化为单相气态，大大促进地下储集层内油气的运移，形成凝析气藏。成凝析气藏。说明：石油和天然气都是成分非常复杂的混合物，其临界条说明：石油和天然气都是成分非常复杂的混合物，其临界条件非常复杂。石油件非常复杂。石油-甲烷物系必须加压到甲烷物系必须加压到100MPa100MPa以上，才能以上，才能变成单相气态。但实验证明，
19、流体性质和外界条件等因素都变成单相气态。但实验证明，流体性质和外界条件等因素都可以改变油可以改变油-气物系的临界压力气物系的临界压力（1 1）在石油）在石油-甲烷物系中，存在甲烷最近的同系物时，可以甲烷物系中，存在甲烷最近的同系物时，可以大大降低其临界压力，便于石油向气相过渡大大降低其临界压力，便于石油向气相过渡（2 2）石油密度越小，临界压力越低；重质高含硫石油在）石油密度越小，临界压力越低；重质高含硫石油在50MPa50MPa时也不可能转化为气态时也不可能转化为气态（3 3）用）用COCO2 2代替代替CHCH4 4，可以降低油，可以降低油-气物系的临界压力气物系的临界压力（4 4）岩石的
20、存在可以降低油）岩石的存在可以降低油-气物系的临界压力，特别是对气物系的临界压力，特别是对高胶质石油高胶质石油（5 5）岩石中含水时，会增大油）岩石中含水时，会增大油-气物系的临界压力气物系的临界压力（三）地下油气藏相态的识别（三）地下油气藏相态的识别收集地层压力、地层温度及地层条件下油收集地层压力、地层温度及地层条件下油-气物系的烃类气物系的烃类组分百分含量组分百分含量,编制烃类物系的相图。编制烃类物系的相图。2 2、根据油气成分的经验预测法、根据油气成分的经验预测法Z=A+B+BCCCCC=12345+Z450Z450纯气藏纯气藏80Z45080Z450凝析气藏凝析气藏15Z8015Z80
21、带油环凝析气藏带油环凝析气藏7Z15795%或或 C1%95%湿气（富气）：湿气（富气）：CH45%C1/C1 5值大于值大于99%，为，为特别干的气体特别干的气体；95%99%为为干气干气；85%95%为为湿气湿气；小于小于85%，为，为特别湿的气体特别湿的气体。2）非烃类气体）非烃类气体 有氮气、二氧化碳、有氮气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氢一氧化碳、硫化氢、氢 及微量的惰性气体。及微量的惰性气体。3）控制煤层气成分的主要因素）控制煤层气成分的主要因素 1 1、煤的显微组分、煤的显微组分,特别是富氢组分的丰度；特别是富氢组分的丰度；2 2、储层压力，它影响煤的吸附能力；、储层压力，它影响
22、煤的吸附能力；3 3、煤化作用程度，即煤阶、煤化作用程度，即煤阶/煤级；煤级；4 4、煤层气解吸阶段、煤层气解吸阶段 5 5、水文地质条件、水文地质条件0.071.572.271.191.520.970.554相相对对比比重重无无有有有有有有无无有有无无毒毒性性474.2%4.345.5%不不爆爆12.575%516%爆爆炸炸性性微微溶溶极极易易溶溶易易溶溶易易溶溶易易溶溶微微溶溶难难溶溶水水溶溶性性无无褐褐红红色色无无无无无无无无无无色色无无有有刺刺激激味味酸酸味味硫硫磺磺味味臭臭味味略略带带酸酸味味微微有有甜甜无无味味H2NO2SO2H2SCO2COCH4气气体体煤煤层层气气的的物物理理性
23、性质质3.控气地质因素控气地质因素1）煤层气藏的概念）煤层气藏的概念主要观点有：主要观点有：（1）煤层气藏是煤中甲烷在具备适当外界条件时，相对集中在）煤层气藏是煤中甲烷在具备适当外界条件时，相对集中在一定的围限内，围限内的气体富集程度、压力一般高于围限外。一定的围限内，围限内的气体富集程度、压力一般高于围限外。煤层气藏属流体压力圈闭气藏，可细分为煤层气藏属流体压力圈闭气藏，可细分为水压、气压圈闭水压、气压圈闭两种，两种，对圈闭的要求不如常规气藏严格（李明潮等，对圈闭的要求不如常规气藏严格（李明潮等，1996）（2）指在压力作用下）指在压力作用下“圈闭圈闭”着一定数量气体的煤岩体，基于着一定数量
24、气体的煤岩体，基于此出现了此出现了“有效煤层气藏有效煤层气藏”或或“经济煤层甲烷气藏经济煤层甲烷气藏”的概念，指的概念，指出有效煤层气藏是指具有商业开采价值的煤层气藏（钱凯等，出有效煤层气藏是指具有商业开采价值的煤层气藏（钱凯等，1997）4、煤层气藏的概念及要素形成的地质条件（3）地层中煤层气聚集的基本单元，是煤层气发生富集的）地层中煤层气聚集的基本单元，是煤层气发生富集的压力圈闭，该压力圈闭是煤层气成藏要素优化配置的结果，压力圈闭，该压力圈闭是煤层气成藏要素优化配置的结果，其富气程度主要受控于煤层气成藏过程匹配关系的优化（桑其富气程度主要受控于煤层气成藏过程匹配关系的优化（桑书勋，书勋，2
25、001）。）。（4）指在地层压力）指在地层压力(水压和气压水压和气压)作用下保有一定数量气体的作用下保有一定数量气体的同一含煤地层的煤岩体，并具有独立的构造形态，它是在煤同一含煤地层的煤岩体，并具有独立的构造形态，它是在煤层热演化作用过程中形成的，且在后期构造运动中未被完全层热演化作用过程中形成的，且在后期构造运动中未被完全破坏，呈层状产出（张新民，破坏，呈层状产出（张新民，2002）2）成藏要素分析成藏要素分析 从成藏角度来看，煤层气要聚集成为具有商业开发价值从成藏角度来看，煤层气要聚集成为具有商业开发价值的煤层气藏，同样需要生、储、盖、圈、运、保等基本成藏的煤层气藏，同样需要生、储、盖、圈
26、、运、保等基本成藏要素和过程。但煤层气生储同层，并具有以吸附状态为主的要素和过程。但煤层气生储同层，并具有以吸附状态为主的赋存特点，使煤层气藏形成具有独特的成藏要素要求。可以赋存特点，使煤层气藏形成具有独特的成藏要素要求。可以综合为煤层条件、压力封闭和保存条件综合为煤层条件、压力封闭和保存条件 3个方面个方面（1）煤层条件）煤层条件 作为源岩，要求煤层具有一定的厚度和一定热成熟度。作为源岩，要求煤层具有一定的厚度和一定热成熟度。煤层具有较大的厚度煤层具有较大的厚度，是生气有机质在量上的保证，是生气有机质在量上的保证 作为储集岩的煤层需要一定的储集空间和渗透率。煤储作为储集岩的煤层需要一定的储集
27、空间和渗透率。煤储层储集空间由煤基质孔隙和天然裂隙系统两部分组成层储集空间由煤基质孔隙和天然裂隙系统两部分组成（2）压力封闭条件）压力封闭条件 煤层气藏的实质是一个压力封闭系统。压力对煤层气富煤层气藏的实质是一个压力封闭系统。压力对煤层气富集成藏的作用主要表现在两个方面：集成藏的作用主要表现在两个方面：为煤层气藏提供一部分能量，增大煤层对甲烷的吸附为煤层气藏提供一部分能量，增大煤层对甲烷的吸附 维持煤层气藏能量平衡，阻止煤层气解吸、逸散维持煤层气藏能量平衡，阻止煤层气解吸、逸散 压力封闭系统主要由煤层埋深、煤层的顶底板岩层及煤层压力封闭系统主要由煤层埋深、煤层的顶底板岩层及煤层的水动力系统组成
28、：的水动力系统组成：煤层埋深是压力的主要来源煤层埋深是压力的主要来源 而顶板岩性的封闭能力、水动力受堵以及大量煤层生成而顶板岩性的封闭能力、水动力受堵以及大量煤层生成 产生的压力也对煤层气成藏起到重要作用产生的压力也对煤层气成藏起到重要作用（3）保存条件）保存条件 主要指封盖层、上覆地层有效厚度、水文和构造条件等。主要指封盖层、上覆地层有效厚度、水文和构造条件等。良好的封盖层良好的封盖层可以保持煤层压力，阻止地层水的交替可以保持煤层压力，阻止地层水的交替，减少游离气和溶解气的散失。减少游离气和溶解气的散失。上覆地层有效厚度越大上覆地层有效厚度越大，说明煤层气生成后，地壳抬升、，说明煤层气生成后
29、，地壳抬升、剥蚀程度较弱，煤层向大气逸散的路径也就越长，保存条件剥蚀程度较弱，煤层向大气逸散的路径也就越长，保存条件越好。越好。水动力封闭及地层水超压水动力封闭及地层水超压有利于煤层气的吸附和富集；有利于煤层气的吸附和富集；交替的水动力条件将打破吸附与溶解气和游离气之间的平衡，交替的水动力条件将打破吸附与溶解气和游离气之间的平衡，使吸附气量减少；使吸附气量减少；构造运动必然引起煤层升降构造运动必然引起煤层升降，改变煤层的温压条件，打，改变煤层的温压条件，打破原有的压力和气体之间的平衡，从而影响煤层气藏的保存破原有的压力和气体之间的平衡，从而影响煤层气藏的保存。煤层气藏形成的主要条件：煤层气藏形
30、成的主要条件：1 1）煤层厚度和含气性）煤层厚度和含气性 2 2）渗透性）渗透性 3 3）保存条件）保存条件 4 4）水文地质条件）水文地质条件 四类煤层气藏：四类煤层气藏：承压水封堵、压力封闭、顶板微渗漏封闭、构造封闭承压水封堵、压力封闭、顶板微渗漏封闭、构造封闭中国煤层气藏模式图中国煤层气藏模式图 吸附态煤层甲烷是煤储集天然气的主体。当煤处于一吸附态煤层甲烷是煤储集天然气的主体。当煤处于一定的温度、压力等条件下时，吸附即达到一种平衡状态，定的温度、压力等条件下时，吸附即达到一种平衡状态，吸附状态的天然气要能流动，必须打破这一平衡状态，使吸附状态的天然气要能流动，必须打破这一平衡状态，使煤层
31、甲烷解吸出来。煤层甲烷解吸出来。（三）天然气水合物（三）天然气水合物n n1 1、基本概念、基本概念n n是在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分是在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成似冰子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成似冰状的固态水合物。状的固态水合物。n n自然界中存在的天然气水合物的天然气主要成分为自然界中存在的天然气水合物的天然气主要成分为甲烷，又称为甲烷水合物（甲烷，又称为甲烷水合物（Methane HydratesMethane Hydrates）。）。n n有时乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳及硫化氢也可与有时乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳
32、及硫化氢也可与甲烷一起形成固态混合气体水合物，故又称固态气甲烷一起形成固态混合气体水合物，故又称固态气水合物水合物(Solid Gas Hydrates(Solid Gas Hydrates）n天然气水合物是甲烷等气体和水分子组成的类似冰状天然气水合物是甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质，其分子式为的固态物质，其分子式为2，其中是以甲烷，其中是以甲烷气体为主的气体分子数，为水分子数。天然气水合气体为主的气体分子数，为水分子数。天然气水合物实质上是一种水包气的笼形物。物实质上是一种水包气的笼形物。其中的水结晶成等轴其中的水结晶成等轴晶系，而不是象冰那样晶系，而不是象冰那样的六方晶系。由水
33、分子的六方晶系。由水分子形成刚性笼架晶格，每形成刚性笼架晶格，每个笼架晶格中均包括一个笼架晶格中均包括一个主要为甲烷的气体分个主要为甲烷的气体分子。子。标准状态下，标准状态下，1m1m3 3甲甲烷水合物可以产生烷水合物可以产生164m164m3 3气和气和0.8m0.8m3 3的水。的水。2 2）天然气水合物形成与分布）天然气水合物形成与分布形成天然气水合物需具备的四个基本条件形成天然气水合物需具备的四个基本条件:充足的天然气和水，天然气主要是生物成因气，充足的天然气和水，天然气主要是生物成因气，其次来源于热成因气；其次来源于热成因气；较低的温度，一般温度低于较低的温度，一般温度低于1010；
34、较高的压力，一般压力大于较高的压力，一般压力大于10MPa10MPa；有利的储集空间。有利的储集空间。最重要的是低温和高压条件，且温度与压力最重要的是低温和高压条件，且温度与压力可在一定范围内相互补尝。可在一定范围内相互补尝。n气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久冻土带及大洋海底。冻土带及大洋海底。全球甲烷水合物预测分布图（全球甲烷水合物预测分布图（James Booth,1997）（一）烃类来源比较（一）烃类来源比较 天然气的形成具有天然气的形成具有多源性多源性和和多阶段性多阶段性。多源性的体现：多源性的体现：既有有机成因的天然气既有有机成因的天然
35、气,也有无机成因气也有无机成因气 在各种类型的有机质都能形成天然气，既在各种类型的有机质都能形成天然气，既有油型气有油型气,又有煤型气。又有煤型气。八八 气藏与油藏形成及保存条件的差异气藏与油藏形成及保存条件的差异 石油主要是由腐泥型和腐殖石油主要是由腐泥型和腐殖-腐泥型有机腐泥型有机质生成的。质生成的。天然气不仅与石油共生天然气不仅与石油共生,也往往与煤系共也往往与煤系共生，聚油盆地和聚煤盆地都可以寻找天然气。生，聚油盆地和聚煤盆地都可以寻找天然气。有机成因天然气的生成有机成因天然气的生成具有多阶段性具有多阶段性，各，各个阶段都伴随有天然气的生成；石油则大量生个阶段都伴随有天然气的生成；石油
36、则大量生成于一定埋藏深度的成于一定埋藏深度的“液态窗液态窗”范围内。范围内。（二）对储、盖层条件要求的差异（二）对储、盖层条件要求的差异 天然气与石油性质的差异天然气与石油性质的差异,对储、盖层条对储、盖层条件的要求不同：件的要求不同：气藏对储层的要求低，对盖层的要求高；气藏对储层的要求低，对盖层的要求高；而油藏对储、盖层的要求与此相反而油藏对储、盖层的要求与此相反 烃浓度封闭是天然气盖层特有的封闭机理烃浓度封闭是天然气盖层特有的封闭机理（三）形成的运聚成藏方式的异同（三）形成的运聚成藏方式的异同 与石油相比与石油相比,天然气具有分子小、密度天然气具有分子小、密度小、粘度小、溶解度大、压缩性和
37、扩散能力小、粘度小、溶解度大、压缩性和扩散能力强等特点强等特点 这决定了气比油的运移活性强、运聚成这决定了气比油的运移活性强、运聚成藏方式多样，这也是造成天然气与石油的分藏方式多样，这也是造成天然气与石油的分布差异较大的重要原因之一布差异较大的重要原因之一1 1、油气运移方式及天然气脱溶成藏、油气运移方式及天然气脱溶成藏 天然气扩散和水溶对流是两种有别于石油的重天然气扩散和水溶对流是两种有别于石油的重要运移机制要运移机制 天然气溶解于水中或油中沿地层上倾方向运移，天然气溶解于水中或油中沿地层上倾方向运移，或随地壳抬升，溶解于水中或油中的天然气由于温或随地壳抬升，溶解于水中或油中的天然气由于温度
38、升高和压力的降低而析离出来，在浅部地层中形度升高和压力的降低而析离出来，在浅部地层中形成天然气藏，这是一种重要的成藏机制成天然气藏，这是一种重要的成藏机制2 2、天然气水溶对流运移成藏、天然气水溶对流运移成藏 水溶对流起因于地层水的密度和温度差异，水溶对流起因于地层水的密度和温度差异，地层水盐度和含气量的变化致使密度出现差异。地层水盐度和含气量的变化致使密度出现差异。因此，溶解有大量天然气的地层水经过对流，可因此，溶解有大量天然气的地层水经过对流，可使气体在温度、压力适宜的地方聚集成藏使气体在温度、压力适宜的地方聚集成藏 纵向通道多数是断裂，而横向通道往往沿地纵向通道多数是断裂，而横向通道往往
39、沿地层不整合面或其它被封闭层遮档的连续性较好渗层不整合面或其它被封闭层遮档的连续性较好渗透层透层碳酸盐岩层热对流系统的概念地质模型碳酸盐岩层热对流系统的概念地质模型 3 3、天然气多源复合成藏、天然气多源复合成藏 天然气形成具有多源、多阶连续的特点，天然气形成具有多源、多阶连续的特点，运移活性强运移活性强 在气藏形成过程中往往是多种来源天然气的在气藏形成过程中往往是多种来源天然气的复合，单一圈闭中聚集的天然气可能是来自不同复合，单一圈闭中聚集的天然气可能是来自不同烃源岩、不同成因气体的混合物。烃源岩、不同成因气体的混合物。天然气藏形成的多源复合现象具有普遍性，天然气藏形成的多源复合现象具有普遍
40、性，是天然气成藏的一大特色。是天然气成藏的一大特色。4 4、天然气聚散动态平衡成藏天然气聚散动态平衡成藏 天然气成藏后距今时间的长短成为气藏能否天然气成藏后距今时间的长短成为气藏能否保存下来的一个重要影响因素保存下来的一个重要影响因素 气藏形成的时间距今越久远，气藏散失量就气藏形成的时间距今越久远，气藏散失量就会越大，残留量越小会越大，残留量越小 油藏则不会只因扩散作用而遭受破坏油藏则不会只因扩散作用而遭受破坏（四）气藏与油藏保存条件的差异（四）气藏与油藏保存条件的差异 与石油相比，天然气的聚集效率要小得多：与石油相比，天然气的聚集效率要小得多：天然气聚集系数一般在天然气聚集系数一般在1%以下
41、，个别情况以下，个别情况才会超过才会超过1%而石油的聚集系数较大，一般大于而石油的聚集系数较大，一般大于10%聚集系数的理解归纳起来大致有以下聚集系数的理解归纳起来大致有以下3种：种：聚集量与生油量之比、聚油量与生油层残聚集量与生油量之比、聚油量与生油层残 留烃留烃量之比和聚集量与排量之比和聚集量与排 烃量烃量 之比之比 因此，天然气藏要求的保存条件远比油藏的严格因此，天然气藏要求的保存条件远比油藏的严格（五）气藏与油藏在空间分布上的差异（五）气藏与油藏在空间分布上的差异 天然气的分布远比石油广泛得多。凡是发天然气的分布远比石油广泛得多。凡是发现石油的地方现石油的地方,都分布有一定数量的天然气
42、，都分布有一定数量的天然气，即即“有油必有气有油必有气”在许多没有发现大量石油的地区在许多没有发现大量石油的地区,却找到了却找到了丰富的天然气，丰富的天然气，即即“有气不一定有油有气不一定有油”在气源岩有机质演化程度很低或很高两种在气源岩有机质演化程度很低或很高两种极端情况下，这种现象表现得尤为突出极端情况下，这种现象表现得尤为突出 气藏与油藏形成及保存条件的差异气藏与油藏形成及保存条件的差异 对比内容天然气藏油藏烃类来源广泛，具多源、多阶段性。既有有机气，又有无机气。各类有机质在不同演化阶段均生成天然气。多源天然气复合成藏。来自腐泥、腐殖腐泥型有机质。主要生成于一定埋藏深度的生油窗中。储、盖
43、层条件对储层要求低、对盖层要求高。盖层封闭机理多样，烃浓度封闭可起重要作用。对储层要求高、对盖层要求低。盖层封闭机理为物性封闭、异常压力封闭。运移方式易于运移且方式多样：渗滤、脉冲式混相涌流、扩散、水溶对流，其中扩散和水溶对流为重要运移机制。主要是渗滤和脉冲式混相涌流。聚集机理多样：游离天然气直接排替地层水成藏，已聚集石油的圈闭被天然气驱替成藏，水溶气脱溶成藏，富含气的地层水可形成水溶气藏。较单一。游离相石油排替地层水聚集成藏。演化和保存条件易于散失，扩散损失重要。气藏形成始终处于聚和散的动平衡中，成藏期晚有利于气藏的保存。聚集效率低。主要为渗滤损失。扩散损失不很重要，聚集效率相对较高一一.名词解释：名词解释：凝吸气藏凝吸气藏 临界温度临界温度 临界压力临界压力 深盆气藏深盆气藏 煤层气藏煤层气藏二二.问答问答 1.1.凝析气藏的特征及形成条件？凝析气藏的特征及形成条件？2.2.深盆气藏的基本特征、形成的地质条件及形成的机理？深盆气藏的基本特征、形成的地质条件及形成的机理？3.3.煤层气藏、天然气水合物形成的基本条件？煤层气藏、天然气水合物形成的基本条件？4.4.试比较气藏与油藏形成和保存条件的异同。试比较气藏与油藏形成和保存条件的异同。思考题思考题
