天然气在地下是怎样成藏的?
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发布时间：2022-05-25 20:23
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时间：2024-12-14 09:44
世界上绝大部分油气资源 （石油与天然气）是深藏在地下形形色色的圈闭中的。随着时间的推移，岩石层被压缩，增大的压力使得这些圈闭中的油气或者上升或者下沉，或者从圈闭内的一侧运移到另一侧。岩石还会在风化与侵蚀作用下被分解破坏，并被搬运然后再沉积。在所有这些地质变化中，天然气能够被圈闭在地下的储集层内，或者分布在一些产出天然气或石油的分隔相带中。具有储集能力的岩石必须足以“像海绵”（多孔隙）一样以储存油气，而且这种岩石内的孔隙之间必须相互连通 （渗透性）以保证天然气的流通。
除了具储集性能的岩石之外，天然气与石油的聚集取决于有机质向烃类的转变、允许油气运移进入储集层的通道以及相邻的盖层岩石 （以便将油气围住并阻止其进一步的运移）。在单一的储集层内的天然气具有特殊的性质，但是，在同一个天然气田中的不同储集层中的天然气性质彼此之间则可能有极大的区别。
构造圈闭
构造圈闭是岩石在压力和其他地质营力的作用下发生变形或断裂而形成的储集岩层。在绝大多数情况下，含有油气的地质构造称为背斜，在背斜内，岩层缓缓地向上弯曲，形成了一个在顶部含有石油的拱形构造。如果岩石层向下弯曲，而不是向上隆起，这种构造称为向斜。穹隆也是向上隆起的，与背斜相似，这两种构造都形成了储集岩石层的高点。这些构造是被地质家们最早认识到的油气圈闭类型。穹隆与背斜往往是不对称的，而且含有多套产气层。
当岩石层被断开且大套的岩石层发生了相对移动时，这种构造称为断层。断层是根据岩石层段向上和向下的移动 （倾向滑动）或侧向移动（平移断层）来进行分类的。图2.1给出了各种油气圈闭的类型。
图2.1 含有石油与天然气的地质圈闭
通常，一条断层会切过一个圈闭并把它分割成几个彼此相互封闭的小单元。逆断层是由挤压力产生的，表现在地表的形态就是山脉。在这些地质构造中，一侧岩石被向上推覆并压在下伏的一侧岩石上。洛基山脉就是由一套被称为逆冲断层的断层构成的。
断层还可以造成一些细颗粒的沉积岩 （比如页岩与白垩岩）的渗透率增加，因此也可以形成天然气的圈闭。虽然这些岩石是多孔隙的，但它们缺乏允许天然气进入圈闭的渗透率。当断层使这类岩石产生了渗透性后，它们就可以形成储集岩。
地层圈闭
除了构造圈闭之外，还可以在地层圈闭中发现石油。在这种圈闭中，天然气和石油是被封闭在地层或岩石层内的。当岩石的孔隙度或渗透率发生改变时，就会阻止天然气运移出岩石，进而形成圈闭。一般而言，地层圈闭要比构造圈闭难以被发现。
在储集岩的沉积过程中，比如当砂岩在河床上堆积或碳酸盐岩生长，插入水下生物礁内时，就会形成地层圈闭。一个地质过程的循环——缓慢地沉积、波动、出露地表遭受风化、剥蚀，以及沉积岩的再沉积，就会形成“地层角度不整合”（图2.2），如果被一套非渗透性的岩石盖层覆盖的话，这种圈闭就能够保存大量的石油和天然气。
图2.2 角度不整合圈闭（引自Norman Hyne所著《石油勘探与开发》，PennWell，1995）
复合圈闭
复合圈闭含有构造与地层两种要素。北美*最大的天然气田——Hugton-Panhandle气田就是一个复合型圈闭，该气田延伸过得克萨斯州、俄克拉何马州和堪萨斯州，最终产出70×1012ft3（2×1012m3）天然气。该气田的面积巨大，长度可达275mi1e（443km），宽可达8～57mile（13～92km）。
盐丘是另外一种复合型圈闭，它是由大量的盐从下部上升，插入上覆的沉积岩层，并形成一种栓塞状的构造。在墨西哥湾及其沿岸的滨海平原底部的沉积岩中，发育了数百个这种盐丘构造。
在具有非常复杂的地质构造的碳酸盐岩储集层内，可以储存极为丰富的天然气。这些储集层是远古时期水流将岩石溶解并在地表形成的岩洞构成的。这些岩洞渐渐地被掩埋并最终塌陷，产生了大量的断裂并形成了“古洞穴系统”。这些系统能够形成分隔的单元或者陷坑并形成更大的、与断层相连接的岩石带，进而形成一套复杂的、多因素成因的、面积可达数千米的储集层。
勘探远景 区及详探 区
当地质家证实一个含有商业性天然气与石油的区域时，他们称之为“远景区”。远景区包括探明储集岩、圈闭和盖层或者其他类型的封闭组合情况。而“详探区”是指这些已经证实了的远景区和那些可以发现更多的油气田的地区（图2.3）。
图2.3 含有深部湿气的Tuscaloosa带（引自Norman Hyne所著《石油勘探与开发》， PennWell， 1995）
预测就是确定何处是布置最佳地质与经济意义的一口探井的地点。四种地质因素决定了在一块特别预测区的成功与否：①能够生成石油或天然气的烃源岩；②能够储存天然气的储集岩；③能被封闭的岩层；④正确的时代确定。这种圈闭必须在天然气从该区域运移出去之前形成。
