长江三角洲处在构造沉降带, 新构造运动在山区表现为局部上升, 在沿海平原区主要表现为缓慢沉降运动, 年沉降率以1 ~ 2 mm居多^[30]。持续的构造沉降使之接受大量的河流沉积物, 形成厚200 ~ 300 m的第四纪松散沉积层, 上部100 ~ 150 m为陆、海相交互沉积层, 以下为河流相沉积层^[28]。晚第四纪以来, 长江三角洲地区存在3个“ 低海面— 海侵— 高海面— 海退” 周期, 相应地长江下切河谷经历了3次深切、充填和埋藏的周期性旋回发育过程 (图2)。测年资料表明, 自下而上3个层序的地质时代分别相当于晚第四纪早期 (δ ¹⁸O 5期)、晚第四纪中期 (δ ¹⁸O 3期) 和晚第四纪后期 (δ ¹⁸O l期)。早期形成的下切河谷层序往往被后期河谷的下切所破坏, 仅残留下部的河床相粗粒沉积, 造成河床相的叠置, 每个侵蚀面的上、下则出现年龄的突变^[32]; 相对而言, 晚第四纪后期 (末次冰期以来) 形成的下切河谷层序以不同的沉积相组合被保存下来 (图2和图3)。末次盛冰期低海面时, 古长江基准面下降, 河流侵蚀切割老地层, 形成向东南延展的20 ~ 70 km宽、30 ~ 100 m深的长江下切河谷 (图1和图2), 冰后期海平面上升, 河谷被充填和覆盖。

图2

Fig.2

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	图2 长江三角洲晚第四纪N-S剖面地质图 (修改自文献[31])14C测年 a：(5 750± 150) a BP, 11.70 m; b：(11 030± 1230) a BP, 38.80 m; c：(34 900± 960) a BP, 94.50 mFig.2 Late Quaternary geological section (N-S) in Changjiang River delta area (modified from reference [31])14C age a: (5 750± 150) a BP, 11.70 m; b: (11 030± 1230 )a BP, 38.80 m: c: (34 900± 960) a BP, 94.50 m

末次冰期以来沉积层底界面在下切河谷内表现为起伏的河流侵蚀面, 在河间地表现为硬黏土(古土壤)层顶界的沉积间断面, 侵蚀面与沉积间断面为同一时期 (末次冰期) 产物^{[33, 34]}, 是划分晚第四纪沉积层底界面的可靠标志。ZK01和ZK02孔钻遇长江三角洲末次冰期以来和晚第四纪中期2套下切河谷层序。以ZK01孔和附近的CT00静力触探井为例 (图3), 可以看到末次冰期以来沉积层序底界在83.4 m处, 为一河流侵蚀不整合面, 侵蚀面之下为晚第四纪中期河漫滩相淡褐色黏土, 之上为冰后期河床相灰色或灰黄色含砾或砾质砂, 岩性突变明显 (图3和4a), 较易识别。

ZK01钻孔末次冰期以来沉积地层自下而上划分为河床、河口湾— 河漫滩、浅海和三角洲5种沉积相类型, 表现为一个较完整的沉积层序 (图3), 各沉积相特征如下：

(1) 河床相 (Ⅴ ₁) 位于孔深83.4 ~ 70.4 m, 相当于第14 ~ 16层。该层段沉积物以灰色或灰黄色含砾或砾质砂为主, 次为灰色粉砂质砂, 见黏土层和炭屑薄层, 含贝壳和白云母碎片, 未见有孔虫壳体。该层段沉积物可进一步划分为多个小的正旋回沉积 (图3)。该段沉积物以粗组分为主、分选较差, 是一种未受海洋环境影响的水动力较强和沉积环境较动荡的河床相沉积。

(2) 河漫滩相 (Ⅳ ₁) 出现在孔深70.40 ~ 68.10 m处, 相当于第13层。该层段沉积物为灰色黏土夹中层灰色、青灰色含砾粗砂、粉砂质砂和粉砂 (图3和4b)。黏土层内常见粉砂团块和薄层。块状和水平层理发育。该段见极少量底栖有孔虫壳体, 丰度为8枚每50 g干样, 其种数和丰度极低, 几乎可以忽略不计。底栖有孔虫种属主要为Ammonia beccariivars.和Florilus decorus。可见下部沉积物基本未受海洋环境影响, 可能为河漫滩相沉积。

(3) 河口湾(Ⅲ ₁) 位于孔深68.10 ~ 58.00 m, 相当于第11 ~ 12层。沉积物整体表现为灰色块状黏土与砂质粉砂不等厚互层, 见白云母碎片和贝壳, 贝壳较破碎, 壳壁厚约2 mm (图3和4c)。黏土层的厚度在1 ~ 10 mm之间, 最厚可达3 cm, 富含有机质, 具微臭味, 局部夹薄层灰白色、灰色粉砂、砂质粉砂、细砂条带及团块; 砂质粉砂层厚度在10 ~ 35 cm之间。块状和水平层理发育。该层段中底栖有孔虫主要为瓷质壳和玻璃壳, 以Ammonia beccariivars.、Florilus decorus、Quinqueloculina spp.和Elphidium magellanicum为优势种。浮游有孔虫的丰度和含量也比较大。有孔虫群落特征显示此阶段沉积环境受海水影响明显, 可能为河口湾相沉积。

(4) 浅海相 (Ⅱ ₁) 位于孔深58.00 ~ 19.4 m, 相当于第8 ~ 10层。沉积物主要为深灰色、黄灰色淤泥质黏土夹细砂、粉砂、黏土质粉砂薄层和团块 (图3和4D)。淤泥质黏土富含有机质, 具轻微臭味, 砂质薄层单层厚度在1 ~ 20 mm之间, 局部可达10 ~ 30 cm。水平和块状层理发育, 可见贝壳碎片、生物扰动和虫孔构造。该层段底栖有孔虫丰富, 以Ammonia beccariivars.、Elphidium magellanicum、Cribrononion vitreum Wang、Florilus decorus、Quinqueloculina spp.和Protelphidium tuberculatum (d’ Orbigny) 为主。本段下部地层由于含较多砂质薄层, 导致CT00静力触探井的锥尖阻力 (qc) 曲线呈小锯齿状, 侧壁摩擦力 (fs) 曲线呈大锯齿状, 而上部地层含沙较少, qc和fs曲线起伏变小, 均靠近基线, 极易与Ⅰ ₁, Ⅲ ₁层区别开 (图3)。

(5) 三角洲相 (Ⅰ ₁) 位于孔深19.40 ~ 0.50 m, 相当于第2 ~ 7层。沉积物由粉砂质细砂、砂质粉砂、粉砂质黏土、黏土等构成, 以粉砂质细砂为主, 常为粉砂质细砂夹黏土薄层, 或与黏土薄互层 (图3和4E)。沉积构造多样, 发育平行层理和千层饼构造等, 上部见铁锰浸染现象, 局部见贝壳碎片。底栖有孔虫最为丰富, 丰度为21 ~ 42 688枚/50g干样, 但种数和复合分异度降低, 优势种以Ammonia beccariivars.、Elphidium naraensis、Florilus decorus、Protelphidium tuberculatum (d’ Orbigny)和Elphidium magellanicum为主。与Ⅱ ₁层相比, qc和fs曲线起伏变大, 均离开基线增大, 自下而上曲线有3个旋回的逐渐减小现象 (图3), 反映沉积物有3个向上变细, 水动力条件变弱旋回沉积。

图3

Fig. 3

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	图3 长江三角洲启东地区ZK01孔综合柱状图Fig. 3 The columnar section of ZK01 borehole in the Qidong area, Changjiang River delta

图4

Fig. 3

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图4 长江三角洲启东地区ZK01孔沉积特征（a）末次冰期以来沉积层序底部层序界面 (红线所示, 83.4 m), a:晚第四纪中期 (40— 20 kyr B.P) 河漫滩淡褐色黏土, b:末次盛冰期以来河床相灰黄色砾质粗砂; (b)河漫滩相, a:青灰色粉砂质砂, b:灰色黏土; (c)河口湾相, a:灰白色细砂, b:灰色黏土; (d)浅海相, 深灰色淤泥质黏土夹灰色粉砂薄层; (e)三角洲相, a:青灰色粉砂质细砂, b:灰黄色黏土薄层Fig. 3 Selected photographs of typical sedimentary characteristics from ZK01 borehole in Qidong area, Changjiang River delta（a）The sequence boundary of last postglacial sedimentary sequence indicated by the red line, 83.4 m. a: the light brown floodplain clay sediments during the medium period of late Quaternary (40-20 kyr B.P); b:the grayish yellow gravelly coarse sand of fluvial channel facies since last postglaciation. (b)Floodplain facies. a: the gray silty sand, and b :the gray clay. (c)Estuary facies. a: gray fine sand, b:gray clay. (d)The dark gray muddy clay interbedded by gray silt of shallow marine facies. (e)Delta facies. a: the gray silty fine sand, and b: the grayish yellow clay sediments

根据江苏启东和海门地区9口静力触探井施工过程中, 在不同深度喷出的天然气, 用专用玻璃瓶采用排水取气法采集天然气, 天然气在玻璃瓶约占2/3体积, 底部约1/3是蒸馏水, 样品及时送到无锡石油地质研究所测试。天然气组成分析是在安捷伦公司生产的3800型气相色谱仪上进行, 氦气作载气, 升温程序如下：初始温度35 ℃, 以10 ℃/min 的速率升至230 ℃; 检测依据GB/T 13610-2003, 该系统误差在1%范围内。气体单体烃稳定碳同位素分析采用MAT253同位素质谱仪、Porapak Q 型色谱柱, 氦气作载气, 检测依据GB/T 18340.2-2010, 分析误差 < 0.3 (‰ , PDB)。测试结果表明, 长江三角洲晚第四纪地层天然气中甲烷含量大都在90%以上, 含极少量N₂, CO₂, CO和O₂, 没有检测出重烃, 甲烷碳同位素 (δ ¹³C₁) 值一般小于-67‰ 。除启东地区CT14静力触探井天然气中氮气含量达到63.99%, 属于氮气型生物气外, 研究区晚第四纪浅层天然气均属于典型的甲烷类型生物气 (表1)。在同一地点相距不远的两口井中出现甲烷型和氮气型气体, 这种现象既说明了浅层气气源与深部油气无关, 基本上属未经运移的浅层原生气, 也说明沉积过程中环境的差异性, 导致动物遗体可能局部堆积^[24]。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 长江三角洲浅层天然气化学组分及甲烷碳同位素特征 Table 1 Chemical composition and methane carbon isotope characteristics of the shallow-biogenic gas in Changjiang River delta area 地区 静力触 探井 深度 /m 化学组分/mol % δ 13C1 /‰ PDB CH4 C2H6 CO2 CO N2 O2 启东 CT00 20 87.69 0.00 3.23 0.00 9.07 0.00 -71.7 CT08 40 97.73 0.00 1.25 0.00 1.02 0.00 -72.3 CT11 62 98.05 0.00 1.20 0.00 0.75 0.00 -70.2 CT00 70 96.23 0.00 1.81 0.00 1.96 0.00 -72.2 CT08 70 95.12 0.00 1.14 0.00 3.73 0.00 -75.8 CT14 69~70 23.55 0.00 1.54 10.93 63.99 0.00 -67.7 海门 CTHM02 49 96.49 0.00 1.41 0.00 2.11 0.00 -70.6 CTHM01 50 97.61 0.00 0.98 0.00 1.41 0.00 -71.0 CTHM02 61 97.17 0.00 1.82 0.00 1.01 0.00 -68.9

表1 长江三角洲浅层天然气化学组分及甲烷碳同位素特征 Table 1 Chemical composition and methane carbon isotope characteristics of the shallow-biogenic gas in Changjiang River delta area

前述可知, 长江三角洲晚第四纪地层的浅海相深灰色淤泥质黏土、河口湾— 河漫滩相灰色黏土及粉砂质黏土生气能力相对强些, 可以作为研究区浅层生物气的气源岩; 而三角洲相褐色、灰黄色黏土由于厚度薄, 埋藏深度浅, 一般埋深小于20 m, 尽管有一定的生气能力, 但其生成气体易于逸散到地表而不具实际意义, 故本文重点对前两种气源岩进行分析。

(1) 气源岩有机质丰度

丰富的有机质来源是生物气大量形成的物质基础, 根据ZK01和ZK02两口全取心孔岩心分析, 长江三角洲晚第四纪泥质沉积物中的有机质具有如下特征 (表2) : ①河口湾— 河漫滩和浅海环境中的泥质沉积物有机碳相差不大, 均值在0.4%附近, 前者略好于后者, 但与比邻的杭州湾地区相同层位河口湾— 河漫滩相气源岩 (均值0.64%) 要差些^{[26, 35, 36]}; ②有机碳随深度增加(由三角洲→ 浅海相→ 河口湾— 河漫滩相) 略呈递增的变化趋势 (图3), 反映了河口湾— 河漫滩环境比浅海环境更有利于生物气的生成; ③气源岩氯仿沥青“ A” 含量低, 均值小于100 mg/L, 也低于杭州湾地区相同层位相同环境的气源岩^{[6, 26]}, 反映有机质未成熟, 尚未大量裂解成烃。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 长江三角洲晚第四纪不同沉积环境中的泥质沉积物有机质丰度 Table 2 Organic abundance of late Quaternary muddy sediments from different sedimentary environments in Changjiang River area 埋深/m 岩性 沉积环境 有机碳 /% 氯仿沥青“ A” /(mg/L) 最小值 最大值 平均值 最小值 最大值 平均值 16.5~23.1 褐色、灰黄色黏土 三角洲 0.17 0.33 0.24(4) 45 133 82(3) 20.3~57.4 深灰色淤泥质黏土 浅海 0.14 0.61 0.38(39) 32 247 78(37) 36.7~89.8 灰色黏土及粉砂质黏土 河口湾— 河漫滩 0.20 0.61 0.42(35) 13 131 70(33) 注：括号内为样品数

表2 长江三角洲晚第四纪不同沉积环境中的泥质沉积物有机质丰度 Table 2 Organic abundance of late Quaternary muddy sediments from different sedimentary environments in Changjiang River area

(2) 气源岩有机质类型

河口湾— 河漫滩相气源岩样品不溶有机质的H/C分布在0.89 ~ 1.25之间, O/C分布在0.25 ~ 0.34之间, C/N分布在30.82 ~ 88.12之间。浅海相气源岩样品不溶有机质的H/C分布在0.27 ~ 1.16之间, O/C相对较高, 主要分布在0.27 ~ 0.38区间, C/N分布在29.54 ~ 105.87之间。大部分样品位于腐殖型不溶有机质演化轨迹附近, 少部分靠近腐泥腐殖型 (图5), 这反映了长江三角洲晚第四纪浅层生物气气源岩沉积有机质具水生和陆源的二元性, 且以陆源有机质占绝对优势的母质类型特点。

图5

Fig. 5

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	图5 长江三角洲晚第四纪浅层生物气气源岩不溶有机质演化轨迹Fig. 5 Organic types and their evolution paths for the source sediments of late Quaternary shallow-biogenic gas in Changjiang River delta area

(3) 气源岩有机质成熟度

河口湾— 河漫滩相气源岩样品产气潜率较低, 分布在0.09 ~ 0.19 kg/t之间, 烃指数在1.53 ~ 11.16 mg/g之间, 氢指数分布在12.18 ~ 42.28 mg/g之间, 降解率分布在1.30% ~ 4.23 %之间 (表3)。浅海相气源岩样品产气潜率极低, 在0.08 ~ 0.16 kg/t之间, 烃指数在2.28 ~ 6.96 mg/g之间, 氢指数在15.97 ~ 30.15 mg/g之间, 降解率分布在1.51% ~ 3.08 %之间 (表3)。三角洲相气源岩与河口湾— 河漫滩相、浅海相气源岩相似。

河口湾— 河漫滩相气源岩样品最大热解温度均在378 ~ 439 ℃之间, 浅海相气源岩最大热解温度均在375 ~ 463 ℃区间, 大部分低于435 ℃, 三角洲相气源岩最大热解温度为375 ℃, 这说明研究区晚第四纪生物气气源岩中有机质均处于未成熟阶段, 晚第四纪浅层生物气主要为生物化学阶段的产物^[6]。此外, iwaiZK01井气源岩镜质体反射率 (R_O) 在0.50%~0.65 %之间, 也反映气源岩中有机质均处于未成熟阶段。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 长江三角洲晚第四纪浅层生物气气源岩热解 Table 3 Pyrolysis parameters of source sediments for the late Quaternary shallow-biogenic gas in the Changjiang River area 井位 埋深 /m 沉积环境 产气潜率 /(kg/t) 烃指数 /(mg/g) 氢指数 /(mg/g) 产烃指数S1/S1+S2 降解率 /% 最大热解温度/℃ ZK01井 24.70 浅海相 0.09 6.50 22.74 0.22 2.43 463 48.00 0.16 6.96 30.15 0.19 3.08 394 63.70 河口湾— 河漫滩相 0.19 11.16 31.25 0.26 3.52 424 74.10 0.19 1.53 27.60 0.05 2.42 416 89.80 0.14 3.30 19.80 0.14 1.92 413 ZK02井 16.5 三角洲相 0.06 5.79 28.94 0.17 2.88 375 29.2 浅海相 0.08 2.28 15.97 0.13 1.51 429 40.90 河口湾— 河漫滩相 0.18 7.06 35.30 0.17 3.52 387 45.10 0.18 8.50 42.28 0.17 4.23 439 84.90 0.09 3.48 12.18 0.22 1.30 430

表3 长江三角洲晚第四纪浅层生物气气源岩热解 Table 3 Pyrolysis parameters of source sediments for the late Quaternary shallow-biogenic gas in the Changjiang River area

长江三角洲晚第四纪地层储层类型自下而上有：①河床相含砾或砾质砂、粉砂质砂层; ②河口湾— 河漫滩相含砾粗砂、粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂层; ③浅海相所夹细砂、粉砂、黏土质粉砂薄层; ④三角洲相中粉砂质细砂、砂质粉砂层。

从ZK01和ZK02孔看, 浅海相所夹砂层厚度薄, 单层厚度在1 ~ 20 mm之间, 局部可达10 ~ 30 cm (图3和6), 岩性太细, 不能作为好的储层; 三角洲相砂层虽然厚度大, 但埋藏深度浅, 主要是距今3000年以来形成的^[37], 上覆没有盖层, 也不能作为好的储层。相对而言, 河口湾— 河漫滩相、河床相砂层埋藏深度较大, 有一定厚度, 分布面积广, 临近气源岩, 上覆又有浅海相泥质沉积物作为区域盖层, 它们可以作为本区良好的储气层, 从静力触探井实施过程中也可看到, 在钻至50 ~ 70 m河口湾— 河漫滩相以及河床相砂层时, 拔钻后都有大量生物气喷出 (表1), 这表明河口湾— 河漫滩相和河床相砂层是良好的储气层。

静力触探是地基土工程勘察中的一种原位测试方法, 具有操作简易, 费用低廉, 对储层非常敏感, 并能直接确定所钻穿的地层是否含天然气等许多独特的优点, 20世纪90年代初被广泛应用于杭州湾地区浅层生物气勘探, 取得了显著成效^{[20, 38]}。ZK01孔与附近的CT00静力触探井做了对比后 (图3), 可以看到静力触探井在本地区能够很好地识别地层垂向层序。因此, 我们解释静力触探井资料, 可以看到河口湾— 河漫滩相砂层埋深差别大, 一般分布在50 ~ 70 m之间, 相邻钻井砂体埋深可相差数十厘米至数米; 砂体厚度不稳定, 单砂层厚0.5 ~ 2.1 m, 在某些情况下, 砂体层数可达7 ~ 8层之多, 砂体累计厚度达10余米, 但相邻钻井却缺失这些砂层, 这样难以把它们看成统一的砂体, 实质它是被河口湾— 河漫滩相黏土所包围, 多呈透镜状、串珠状分布 (图3和6)。砂体大小不一, 有的很小, 有的规模较大, 单个砂体可延伸数百米, 特别是多个砂体在平面上错叠连片, 可形成宽数公里、长十余公里的砂体群, 可能属于串沟砂或潮道砂^{[36, 39]}。相比于河口湾— 河漫滩相砂体, 河床相砂体粒度更粗, 颗粒间隙更大, 单层厚度更大, 可达10 ~ 20 m (图2, 3和6), 河床相砂体连通性非常好, 生物气在此砂体中易于流动, 砂体能否储气主要取决于是否有大量生物气的供给和能否形成有效的圈闭2个因素, 一般在生物气量充足, 其顶部具局部圈闭等条件下, 方可储集生物气, 预测向海方向由于砂体埋藏深度增大可能成为较好的储气体。

储层之上的生气层均可作为盖层。研究区相对河口湾— 河漫滩相、河床相气藏来说, 气藏之上河口湾— 河漫滩相泥质沉积物是直接盖层, 也是局部盖层, 浅海相泥质沉积物是间接盖层, 也是区域盖层, 这与杭州湾地区晚第四纪地层生物气盖层极为相似^{[35, 40, 41]}。研究区晚第四纪沉积物埋藏浅、结构松散, 无法直接测取其排替压力, 且盖层与储层孔隙度较为接近, 甚至盖层孔隙度更大, 因此不能用排替压力和孔隙度来表征研究区生物气藏盖层毛细管封闭能力。而渗透率是表征排替压力大小的一个重要参数^[42], 渗透率越小, 排替压力越大; 此外储层中浅层生物气剩余压力超过盖层的排替压力进入盖层后, 渗透率控制其运移速度及范围^[43], 因此将渗透率作为评价浅层生物气藏盖层毛细管封闭能力的参数, 其大小可以反映盖层毛细管封闭能力的强弱, 渗透率越低, 盖层毛细管封闭能力越强^{[35, 44]}。研究区生物气藏盖层主要由粒径较小的黏土矿物组成, 储层是由粒度较大的砂质沉积物组成, 由于在粒径大小上的差异, 盖层的孔喉明显小于储层, 造成盖层的渗透率明显小于储层, 从而形成了研究区生物气藏盖层毛细管封闭。启东地区ZK01孔末次冰期以来下切河谷沉积物岩心变水头渗透率实验测试结果表明, 盖层渗透率变化范围为0.05 ~ 0.59 mD, 河口湾— 河漫滩相储层渗透率变化范围为122.88 ~ 211.54 mD, 河床相储层渗透率变化范围为 66.99 ~ 4039.75 mD (表4), 盖层的渗透率数值一般比储层小2 ~ 3个数量级, 这表明盖层的排替压力远远大于储层, 盖层具有较强的物性封闭能力, 储层中游离相烃类难以通过盖层向上运移, 有利于生物气保存。

图6

Fig. 6

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	图6 长江三角洲启东地区静力触探曲线解释图(a)为剖面图; (b)为钻孔平面分布图Fig. 6 Profile across the Qidong shallow-biogenic gas area based on static-sounding boreholes, Changjiang River delta(a) Profile showing the facies distribution; (b)Plan view of the static-sounding boreholes

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 启东地区ZK01孔生物气直接盖层、间接盖层和储层变水头渗透率实验测试结果 Table 4 The tested permeabilities of direct cap beds, indirect cap beds and the reservoirs in the ZK01 borehole, Changjiang River delta area 地层 埋深/m 岩相及岩性 垂直渗透率/mD 最小值 最大值 平均值 间接盖层 34.96 ~ 57.04 浅海淤泥质黏土 0.05 0.59 0.23 (6) 直接盖层 63.20 ~ 69.14 河口湾— 河漫滩 粉砂质黏土 0.05 0.48 0.27 (2) 储层 63.00 ~ 64.39 河口湾— 河漫滩砂 122.88 211.54 167.21 (2) 71.10 ~ 82.14 河床砂 66.99 4039.75 1060.45 (5) 注：括号内为样品测试数

表4 启东地区ZK01孔生物气直接盖层、间接盖层和储层变水头渗透率实验测试结果 Table 4 The tested permeabilities of direct cap beds, indirect cap beds and the reservoirs in the ZK01 borehole, Changjiang River delta area

目前, 对埋深< 150 m、地层压力< 0.5 MPa、温度< 25 ℃的生物气运移和聚集机理研究很少, 笔者根据他人生物气模拟试验结果^[45~46], 结合本区地质情况提出粗浅看法。对甲烷气来说, 在低压条件下, 水的矿化度对其溶解度影响较小, 溶解度主要受压力和温度变化的影响^[47], 当温度小于80 ℃或82 ℃时, 甲烷气在水中的溶解度随地层埋深增大而减小^{[15, 46~47]}。甲烷开始生成时受地层水的溶解和黏土的吸附, 大部分溶解在黏土层水中呈水溶态, 当甲烷气在地层水中溶解达到饱和后, 才会出现游离态。因此, 当埋深加大后, 黏土层的水被逐渐排出, 尤以0 ~ 100 m排出水量最多^[46], 水溶气随之被排出, 流体 (含水溶气) 流向是由黏土层到砂层, 既有向上又有向下的, 因下部黏土比上部黏土的压实程度略高些, 故流体向上运移量要大些, 这样流体遇上下储层得以聚集, 随着埋深继续增加, 甲烷气的溶解度减小, 同时生气量持续进行并向高产率接近^[45~46], 使得水溶气从水体分离, 并聚集在砂体顶部; 对游离气而言, 其动力主要是浮力, 随埋深和甲烷不断生成, 进而突破黏土层毛细管阻力束缚, 呈气泡或气团向上运移, 遇储层而聚集, 这可能就是浅层生物气运移和聚集的过程, 也可能是本区下部河口湾— 河漫滩相、河床相储层含气丰富, 而上部浅海相储层含气不理想的一个原因。

研究区晚第四纪以来, 除地壳和海平面升降运动外, 基本没有经受褶皱运动, 含气地层处于水平状态, 气体以垂向运移为主, 横向二次运移较弱, 当砂透镜体顶面出现上隆部分时, 气体易向此聚集, 当砂体倾斜时, 气体向岩性尖灭端聚集, 而气体在储层内的侧向运移不像构造气藏那样明显。这样就出现含气面积很广而丰度很低、气层很薄见底水现象。

长江三角洲地区末次冰期以来的下切河谷层序发育完整, 保存好, 河口湾— 河漫滩相发育较多的砂质透镜体, 利于气源岩生成的气体及时有效地向储集层运移并富聚成藏, 上覆浅海相沉积物的快速沉积, 不但为其提供丰富的气源, 更重要的是提供了良好保存条件, 使得该砂质透镜体更易于捕获气体而富集成藏, 形成自生自储同生型成气组合。下切河谷下切深度、宽度越大, 谷内充填物则越多, 气源岩的生气量就越大, 储层展布也更好, 因此, 长江三角洲东部地区应比西部地区更有利生物气富集成藏。晚期下切河谷内河床砂砾和砂层在生物气充足, 其顶面具局部圈闭等条件下, 可储集生物气, 预测向海方向可能成为较好的储气体。

总之, 长江三角洲及邻区晚第四纪保存有多期下切河谷沉积旋回, 是浅层生物气形成和聚集的最有利地带。晚第四纪晚期下切河谷内河口湾— 河漫滩相、河床相砂体, 特别是河口湾— 河漫滩相砂质透镜体可作为优先勘探目标。对晚第四纪早期和中期形成的下切河谷沉积物, 需要进一步做好基础地质和油气地质工作后, 再展开全面的生物气勘探。