石炭—二叠系天然气向下穿层运移特征

天然气运移既可侧向运移，也可上、下穿层运移。鄂尔多斯盆地中部气田上古生界煤成气及少量油型气向下穿层运移进入奥陶系风化壳聚集成藏，已被多种地质和地球化学资料（陈安定等，1994；陈荷立，1995；张文正等，1997；戴金星等，1997,1999；王震亮等，1998；闵琪等，2000）所证实。向下穿层运移方式主要有两种：一种是在烃浓度差作用下的扩散运移，另一种是渗流运移。

根据对上、下古生界气源岩生烃评价（张文正等，1997；戴金星等，1997），在主要生排气期，上古生界煤系气源岩的烃浓度明显大于奥陶系风化壳（上古生界气源岩单位体积的生气量明显大于下古生界碳酸盐岩），因此，烃浓度差引起的向下扩散运移进入奥陶系风化壳是无疑的。

至于上古生界天然气是否发生向下渗流运移，一些学者的研究（陈荷立，1995；闵琪等，2000）回答是肯定的。从表6-1可清楚地看出，在三叠纪末开始（进入大量生烃）至现今，石炭系中部的气势值大于石炭系底部，势差达2.65～5.98MJ/m³，而石炭系底部的气势值在各地史阶段均大于奥陶系顶部的气势值。据陈荷立（1995）的研究，本区在埋藏最深时期（K₁），上古生界煤系烃源岩总体上分布过剩压力向下递减的层段中（由15～10MPa递减为小于10MPa），即存在向石炭系底部压力降低的趋势，从而为天然气向下渗流运移提供了动力支持。这些均表明，在生排烃峰值期（中侏罗世末）至今，上古生界烃源岩生成的天然气具有向下穿层运移趋势。

表6-1　鄂尔多斯盆地代表性井不同地质时期气相力势差数据表

注：表中数据来自长庆石油管理局勘探开发研究院内部资料。A—石炭系顶部；B—石炭系中部；C—石炭系底部；D—奥陶系顶部；气相力势差单位为MJ/m³。

同侧向运移一样，天然气向下穿层运移也需要通道。对于上古生界天然气进入奥陶系顶风化壳的途径，目前较一致的认识是风化剥蚀过程中形成的古侵蚀沟槽和古潜沟（陈安定等，1994；张文正等，1997；戴金星等，1997）。天然气沿古侵蚀沟槽和古潜沟运移进入奥陶系风化壳储集层已被勘探实践和地球化学资料所证实，如：古侵蚀沟附近奥陶系风化壳中的天然气具有煤成气特征；奥陶系风化壳天然气中