致密砂岩储层埋藏-成岩-油气充注演化过程与孔隙演化定量分析——以鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段天然气储层为例

目前国内对致密砂岩的成岩-孔隙演化过程、埋藏-热演化史、油气充注史基本停留在相对独立和单一的静态研究阶段,因此,对于砂岩的岩石学组分及其差异性成岩演化过程导致的储层致密化过程与油气充注时序关系的研究依然十分薄弱。通过各类薄片显微镜下研究与定量统计,结合扫描电镜、阴极发光、包裹体均一温度与激光拉曼探针成分等多种分析测试手段,开展了鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段不同类型致密砂岩的埋藏-成岩-油气充注-孔隙动态演化历史的精细研究,在此基础上讨论了各砂岩致密化过程与油气充注在时序关系上的差异性。研究结果显示,钙质胶结砂岩和高塑性岩屑砂岩的成岩-油气充注演化过程相对简单,前者经历中成岩阶段A期碳酸盐胶结作用后基本成为致密储层,时序关系为先充注后致密;而后者经历早成岩阶段压实作用后一部分成为致密储层,时序关系为先致密后充注;石英砂岩和岩屑石英砂岩经历了较为复杂的成岩-油气充注演化过程,时序关系为边充注边致密。     

鄂尔多斯盆地南部山西组——下石盒子组致密砂岩成岩演化

鄂尔多斯盆地南部上古生界山西组—下石盒子组致密砂岩成岩作用影响着储层物性,但缺乏深入研究,严重制约了进一步的勘探开发。根据地质特征,通过铸体薄片、扫描电镜、阴极发光,结合孔渗数据研究了鄂尔多斯盆地南部山西组—下石盒子组致密砂岩储层特征及成岩演化规律。结果表明:鄂尔多斯盆地南部山西组—下石盒子组致密砂岩成岩作用复杂,包括破坏性的压实、压溶、胶结作用,建设性的溶解作用及保持性的高岭石、绿泥石胶结作用。压实作用是造成原生孔隙损失的主要因素,其次为胶结作用。成岩演化经历了同生期—早成岩A期、早成岩B期、中成岩A期及中成岩B期4个阶段,早成岩期结束时,石英砂岩原始孔隙降为9.2%,岩屑石英砂岩及岩屑砂岩原始孔隙降为16.2%,晚成岩作用至今,石英砂岩孔隙度持续减少到2%以下,岩屑石英砂岩由于溶蚀作用,孔隙度有所增加,为3%。鄂尔多斯盆地南部上古生界山西组—下石盒子组致密砂岩成岩特征及成岩演化可进一步深化该区储层致密化和优质储层成因认识,指导后期的油气勘探开发。     

渤海湾盆地饶阳凹陷河间洼槽古近系砂岩储层成岩—成藏耦合关系

饶阳凹陷河间洼槽古近系沙河街组砂岩储层具有典型的低孔低渗特征,为揭示储层致密化过程,并分析其与油气成藏的关系,通过岩心观察、铸体薄片鉴定、流体包裹体分析等手段,结合地层埋藏史和热演化史模拟,分析储层成岩演化过程,同时利用“反演回剥”的原理,以铸体薄片资料为基础,定量恢复地质历史时期的储层孔隙度演化,与油气充注史相结合确定研究区砂岩储层成岩演化与成藏之间的耦合关系。结果表明,经历酸碱交替的流体演化,储层成岩演化呈多期溶解多期胶结的特征;成岩早期缺乏抗压实的碳酸盐胶结物、塑形矿物的压实作用、硅质和碳酸盐胶结作用是造成储层致密化的主要因素;储层致密化前后有2期油气充注,第1期油气充注于储层致密化之前,即油气在浮力作用下进入储层的“先成藏后致密”的过程,第2期油气充注于储层致密化之后,即油气在超压作用下进入储层的“先致密后成藏”的过程。     

伊川盆地上三叠统储层成岩作用与孔隙演化

伊川盆地上三叠统砂岩致密,非均质性强,对成岩作用及其孔隙演化的认识不清,在一定程度上制约了油气勘探的部署。通过薄片、扫描电镜和X射线等分析结果的研究,结合埋藏史、热史等资料,认为伊川盆地上三叠统储层以岩屑细砂岩、长石细砂岩为主,物性总体较差,属于低孔、低渗砂岩储层。上三叠统成岩作用主要为中成岩A期,早成岩期的压实作用和胶结作用是孔隙度降低的主要原因,长石溶蚀作用形成的次生孔隙对砂岩的储集性能具有明显的改善作用;油气充注之前的早成岩期储层已经致密化。     

库车坳陷克拉苏构造带深层致密砂岩气成藏机制

为深化对克拉苏构造带深层致密砂岩气成藏机制的认识,开展了油气充注史和孔隙度演化史研究。以库车坳陷大北1气藏为例,运用流体包裹体岩相学和显微测温技术厘定油气充注史,采用定量回剥的方法恢复了储层孔隙演化史,根据两者的耦合关系明确了大北1气藏成藏机制。研究结果表明:大北1气藏存在3期油气充注过程,第1期为新近纪康村期至库车期的成熟原油充注,储层孔隙度为12%～14%,形成常规油藏;第2期为新近纪库车期高成熟油气充注,储层孔隙度为8%～10%,常规气藏与致密深盆气藏共存;第3期为新近纪库车末期至第四纪西域期的干气充注,储层孔隙度约为5%,形成致密常规与致密深盆复合气藏,西域期至今由于后期构造运动导致储层发育大量裂缝,气藏遭受改造,天然气沿裂缝在浮力作用下运移调整至构造高部位聚集。该研究成果进一步拓展了库车凹陷克拉苏构造带致密气勘探开发前景,为研究区有利区预测奠定一定的理论基础。     

库车坳陷克拉苏构造带深层致密砂岩气成藏机制

为深化对克拉苏构造带深层致密砂岩气成藏机制的认识,开展了油气充注史和孔隙度演化史研究。以库车坳陷大北1气藏为例,运用流体包裹体岩相学和显微测温技术厘定油气充注史,采用定量回剥的方法恢复了储层孔隙演化史,根据两者的耦合关系明确了大北1气藏成藏机制。研究结果表明：大北1气藏存在3期油气充注过程,第1期为新近纪康村期至库车期的成熟原油充注,储层孔隙度在12%～14%之间,形成常规油藏,第2期为新近纪库车期高成熟油气充注,储层孔隙度在8%～10%之间,常规气藏与致密深盆气藏共存,第3期为新近纪库车末期至第四纪西域期的干气充注,储层孔隙度约为5%,形成致密常规与致密深盆复合气藏,西域期至今由于后期构造运动导致储层发育大量裂缝,气藏遭受改造天然气沿裂缝在浮力作用下运移调整至构造高部位聚集。该研究成果进一步拓展了库车凹陷克拉苏构造带致密气勘探开发前景,为研究区有利区预测提供一定的理论基础。     

准噶尔盆地腹部莫西庄地区三工河组低孔渗砂岩储层成岩与孔隙演化研究

以准噶尔盆地腹部莫西庄地区三工河组(J₁s)低孔渗储层为研究对象,通过系统的岩石薄片观察、扫描电镜、阴极发光及烃类荧光显微鉴定,依据成岩产物之间及其与烃类流体(油包裹体和孔隙沥青)之间的赋存关系,建立了储层成岩演化和油气充注的时间序列,恢复了关键油气充注时期的储层古物性,探讨了孔隙演化与油气成藏的匹配关系。结果表明:三工河组储层为低成分成熟度的长石岩屑砂岩和岩屑砂岩,压实作用、碳酸盐和黏土矿物胶结作用是导致储层低孔渗的主要原因,石英颗粒表面覆盖的绿泥石膜难以有效地保持原生孔隙,次生溶蚀孔隙是主要储集空间;储层成岩演化具有显著的差异性,在压实作用下富含软岩屑砂岩中软岩屑强烈塑性变形致使早期致密,而钙质强胶结砂岩因成岩早期的碳酸盐胶结发生致密化,低软岩屑-弱胶结砂岩主要经历了3期有机-无机流体作用交替,分别以无荧光炭质沥青、黄色荧光油、蓝-白色荧光油等3期烃类流体活动为划分标志;在晚白垩世末关键油气成藏时期(距今100~70Ma),高软岩屑和钙质强胶结砂岩古孔隙度低于8%,早期致密化储层难以发生油气注入;低软岩屑-弱胶结砂岩在晚白垩世末期可保持中-高孔渗性,普遍发生了早期油气充注,早期原油注入不能阻止储层深埋过程中物性变差的趋势,但可能改变局部储层的润湿性质,油湿通道网络是晚期成藏阶段(距今62~0Ma)低孔渗储层条件下发生大规模油气注入的主要原因。     

胜北洼陷三间房组致密储集层成岩作用及孔隙演化

吐哈盆地台北凹陷胜北洼陷中侏罗统三间房组油气资源丰富,但该组储集砂体致密,非均质性较强,制约了油气的勘探开发。以胜北洼陷中侏统三间房组砂岩储集层为研究对象,在岩心观察的基础上,结合薄片观察、电镜扫描、高压压汞测试等,研究致密砂岩储集层成岩作用和孔隙演化规律。结果表明,胜北洼陷三间房组储集层以长石岩屑砂岩为主,其次为岩屑砂岩,孔隙类型以次生孔隙为主,平均孔隙度为6.44%,平均渗透率为0.18 mD,属于低孔低渗储集层;成岩演化过程为压实—自生黏土矿物胶结、绿泥石环边胶结—石英Ⅰ期次生加大、长石溶解—钠长石化—绿泥石环边胶结—碳酸盐岩胶结—长石溶解—高岭石伊利石化,目前处于中成岩阶段B期。胜北洼陷三间房组储集砂岩平均初始孔隙度为34.66%,早成岩阶段A期压实作用平均减孔14.05%,胶结作用平均减孔0.50%;早成岩阶段B期压实作用平均减孔3.21%,胶结作用平均减孔0.75%;中成岩阶段A期压实作用平均减孔7.02%,胶结作用平均减孔4.26%;中成岩阶段B期压实作用平均减孔1.08%,胶结作用平均减孔0.75%。中成岩阶段A期溶蚀作用是研究区增孔的关键,平均增孔量为3.38%。     

鄂尔多斯盆地中部延长组长7段致密储层成因及控制因素

鄂尔多斯盆地铁边城地区长7段储层总体上经历了压实、2期油气充注及其引发的2期成岩响应.砂岩厚度不同,油气充注与致密化过程也不同.研究表明:薄层砂体(0.5～2.6 m)的致密化过程为压实—Ⅰ期油气充注—压实—Ⅰ期方解石胶结,储层致密机理为压实和早期方解石胶结;厚层砂体(大于2.6 rn)的致密化过程为压实—Ⅰ期油气充注—压实—Ⅰ期方解石胶结—Ⅱ期油气充注—Ⅱ期方解石胶结,储层致密机理为压实和早晚2期方解石胶结.富软碎屑砂岩仅受压实作用就可致密.除压实作用外,油气充注控制了储层的成岩过程.油气充注时,酸性流体溶蚀改造储层;成藏后,油水分异导致水层中的方解石沉淀填充孔隙而变致密,油层中水岩反应被抑制而残留孔隙.油气充注为方解石胶结提供了碳源,且与沉积差异一起控制了方解石胶结层的分布.沉积作用、压实作用、胶结作用及油气充注是长7段储层致密化的控制因素.     

鄂尔多斯盆地古峰庄—麻黄山地区长8_2低渗透砂岩致密化过程分析

通过物性、铸体薄片和带有能谱仪的扫描电镜,对鄂尔多斯盆地古峰庄—麻黄山地区延长组长82低渗透砂岩的致密化过程进行定量研究。结果表明,砂岩致密化过程中发生的主要成岩作用事件有4个,按成岩序列依次为早成岩阶段A期的方解石胶结和压实作用、早成岩阶段B期的绿泥石膜胶结以及中成岩阶段A期的长石溶蚀;经定量计算,砂岩的原始沉积物孔隙度为39.7%,渗透率为50 500×10~(-3)μm~2;早成岩阶段A期的方解石胶结和压实作用导致孔隙度和渗透率分别锐减为12.1%和1.07×10~(-3)μm~2,砂岩成为特低渗储层;早成岩阶段B期的绿泥石膜胶结引起孔隙度和渗透率进一步降低至10.8%和0.64×10(-3)μm~2,特低渗透砂岩变差为超低渗透砂岩;中成岩阶段A期的油气成藏过程中,长石发生溶蚀作用而产生次生孔隙,促使孔隙度和渗透率分别提高到12.4%和1.20×10~(-3)μm~2,超低渗透砂岩转化为特低渗透砂岩;古峰庄—麻黄山地区长82低渗透砂岩的致密化过程为"先致密后成藏,边成藏边扩容增渗"。     

华庆油田长6储层砂岩成岩过程中的孔隙度演化

华庆油田三叠系延长组长6油层组砂岩储层是典型的低孔超低渗储层,成分成熟度低,结构成熟度中等。薄片镜下鉴定表明,长6油层组储层砂岩主要经历了压实-压溶、胶结、交代、溶蚀和破裂等成岩作用过程,综合分析其处于中成岩阶段A期。孔隙度演化的定量分析表明:早成岩阶段的压实造成50.9%的原始粒间孔隙度损失,是储层致密的主控因素;早成岩期和中成岩期的胶结作用造成27.6%的原生粒间孔隙度损失,是超低渗储层形成的重要因素;中成岩阶段的溶蚀作用使孔隙度增加了3.2%,微裂缝使孔隙度增加了0.4%,有效地改善了储层的储集和渗流能力。     

珠江口盆地惠南半地堑恩平组烃类充注特征与砂岩致密化成因分析

珠江口盆地惠州凹陷惠南半地堑A构造A1井古近系恩平组砂岩见油气显示,但地层测试结果为干层,砂岩具有低孔低渗特征。通过生物标志化合物绝对定量分析、岩石薄片、阴极发光、扫描电镜、X衍射、流体包裹体、储层定量荧光分析、成岩演化模拟等手段,对A1井恩平组砂岩中烃类充注史和储层成岩作用过程与致密化成因进行了综合分析。生物标志化合物组合特征指示A1井恩平组储层中以自生自储烃为主,有少量文昌组烃源岩生成的烃类贡献;流体包裹体和颗粒荧光定量分析指示2.5～0 Ma是油气主充注期,以晚期充注为主。石英胶结是导致A1井区恩平组砂岩致密化的主要原因,埋藏成岩期为富K+流体环境,高岭石和钾长石向伊利石转化,形成石英胶结和伊利石,破坏了砂岩的孔渗性;恩平组砂岩储层具有典型的先致密后烃类充注的特征,石英和伊利石均为水湿性矿物,烃类充注对胶结物的形成抑制作用不大。本文研究结果可为珠江口盆地古近系深层油气成藏研究提供参考。     

砂岩储集层致密与成藏耦合关系——以鄂尔多斯盆地西峰—安塞地区延长组为例

以鄂尔多斯盆地西峰地区长8段和安塞地区长6段为研究对象,通过镜下包裹体荧光鉴定、孔隙度演化模拟以及石油充注临界实验,确定西峰—安塞地区三叠系延长组砂岩储集层致密与成藏时间的先后顺序。镜下包裹体荧光鉴定发现,延长组砂岩储集层普遍存在石英次生加大边夹沥青和烃类包裹体现象;孔隙度演化模拟表明,成藏期延长组砂岩储集层孔隙度大于10%,未达到致密状态;石油充注临界条件实验发现当西峰地区长8段和安塞地区长6段砂岩孔隙度小于10%时,即使在加压条件下,石油仍不能充注进入砂岩。综合研究表明鄂尔多斯盆地西峰—安塞地区延长组砂岩储集层先成藏后致密,为典型的"后成型"致密砂岩油藏。成藏期之后,压实作用和自生矿物胶结作用才使得延长组砂岩储集层致密化。图8参37     

齐古断褶带八道湾组砂岩储集层致密化—油气充注时序

为明确准噶尔盆地南缘齐古断褶带下侏罗统八道湾组砂岩储集层致密化及油气充注过程,综合应用铸体薄片图像分析、X射线衍射、场发射扫描电镜观察、流体包裹体分析等方法,结合烃源岩生烃和排烃史、地层埋藏史和热史模拟,对砂岩储集层的致密化过程以及孔隙演化史进行恢复,同时与油气充注史结合,探讨砂岩储集层致密化—油气充注时序对油藏类型的影响。结果表明,齐古断褶带八道湾组致密砂岩主要包括4个成岩相:石英次生加大—溶蚀相、杂基—强压实相、碳酸盐矿物胶结相和自生黏土矿物胶结相,其中石英次生加大—溶蚀相具有较好孔渗条件。储集层致密化原因主要是杂基含量高、碳酸盐矿物胶结严重、溶蚀改造作用有限以及自生黏土矿物堵塞孔隙。此外,齐古断褶带八道湾组致密砂岩属于“先致密后成藏”型储集层,经历了3期油气充注:第1期低成熟度原油充注时,大部分砂岩储集层已进入致密砂岩储集层界限,在超压作用下第2期低成熟度原油和第3期高成熟度油气沿着齐古北断裂充注于致密砂岩中并聚集成藏。新近纪末期,齐古背斜核部开始剥蚀导致剩余压力大幅度减小,油气发生逸散,古油藏经历构造调整后形成小规模致密油气藏。该成藏过程指示齐古背斜高部位以及第2排和第3排构造带处所发育的圈闭油气勘探潜力大。     

东海盆地西湖凹陷花港组储层孔隙演化与油气充注关系

采用岩石薄片鉴定、扫描电镜、电子探针、流体包裹体分析等测试技术,在储层基本特征分析基础之上,结合埋藏史、热演化史,利用孔隙恢复定量计算方法,对东海盆地西湖凹陷中央反转构造带中北部渐新统花港组致密砂岩储层的孔隙演化进行系统恢复,并探讨了孔隙演化与油气充注关系。研究表明,花港组储层孔隙演化主要经历了早成岩B期末的14.28%,中成岩A期末的10.35%,中成岩B期的8.75%。伴随储层成岩-孔隙演化,花港组储层先后接受了3期油气充注。第一、二期（19~17 Ma和17~9 Ma）油气充注发生于储层尚未致密的中成岩A期末以前,尽管其成藏意义不大,但充注带入的有机酸性流体却对储层物性改善起到了关键性作用,为后续油气充注提供了有利条件。第三期（7~0 Ma）大规模油气充注发生于储层逐渐致密化的中成岩A期末-中成岩B期,主要充注对象为埋深较浅且尚未完全致密化的花港组H3小层。因此,H3小层是现今花港组在总体致密化背景下相对最为有利的油气勘探目标。      

焉耆盆地四十里城地区储层特征及孔隙演化

以焉耆盆地四十里城地区为例,在储层岩石学、成岩作用、物性及孔隙结构研究的基础上,结合盆地的构造–沉积–热演化模式,建立砂岩孔隙度演化的预测模型。结果表明,四十里城地区储层原始孔隙度为35.00%,压实作用导致孔隙度损失24.50%,胶结作用致使孔隙度损失2.80%。在早成岩期结束时,对于孔隙体系连通性好的储层,由于次生孔隙的形成以及被油气充注,最终保存的孔隙度约为12.50%;对于孔隙体系连通性差的储层,由于既没有形成次生孔隙又没有被油气充注,最终孔隙度仅为7.70%。优质储层与沉积相带统计关系表明,优质储层大部分都分布在辫状河三角洲平原分支河道和前缘水下分流河道砂体。     

用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次—以鄂尔多斯盆地陇东油田为例

鄂尔多斯盆地陇东油田长3油层砂岩储层主要成岩作用有压实作用、胶结作用、溶蚀作用和裂隙作用等,成岩自生矿物以绿泥石、自生石英、方解石和石膏为主。根据油气包裹体寄主成岩矿物的形成时间序列,识别出两期油气包裹体。第一期油气包裹体形成于早成岩阶段晚期埋藏成岩过程中,分布在石英和长石等矿物溶蚀孔隙、次生加大边底部和早期裂隙中,包裹体形态不规则,一般较小(多为3～8μm),为多相烃类包裹体。第二期油气包裹体形成于晚成岩阶段晚期盆地抬升阶段,分布在晚成岩阶段的晚期裂隙、硅质胶结物和亮晶方解石胶结物中,油气包裹体普遍含盐水,油、气、水相态边界清楚。研究认为,第一期油气包裹体代表了油气运移充注过程,而第二期油气包裹体代表了油气大规模聚集成藏过程。应用不同期次油气包裹体形成温度与储层沉积热演化史地质分析方法,确定本区油气充注运移时间约为122 Ma(早白垩世),而油气大规模聚集成藏时间约为80 Ma(晚白垩世晚期)。     

鄂尔多斯盆地延安气田山西组致密砂岩气有效储层发育模式

通过大量岩石薄片显微观察、扫描电镜分析及流体包裹体均一温度测定,研究了鄂尔多斯盆地东南部延安气田山西组致密储层岩石学组成,划分了岩石相类型,并将不同类型岩石的成岩演化过程与埋藏史、热史、烃类充注过程相结合,分析关键油气充注期与储层致密化的时间匹配关系.研究表明:纯石英砂岩和富石英低塑性岩屑砂岩主要发育机械压实、次生溶蚀...     

四川盆地川西坳陷上三叠统须家河组四段储层致密化过程及其与油气成藏的耦合关系

川西坳陷上三叠统须家河组油气资源丰富,是四川盆地主要的致密砂岩气产气层段之一。以川西坳陷须家河组四段(须四段)致密砂岩为研究对象,基于岩石学特征、物性分析和成岩作用的研究,分析须四段砂岩的致密化过程及致密因素,并结合油气成藏史,探究须四段储层的致密-成藏耦合关系。结果表明,造成须四段孔隙损失的主因是压实作用,但导致储层致密的关键因素是成岩系统处于半封闭-封闭状态下沉淀的晚期碳酸盐胶结物,使得须四段相对有利储层在中成岩A期的中、晚阶段砂岩孔隙度降至10 % 以下,对应地质历史时期为早白垩世。包裹体及激光拉曼成分分析表明,须四段具有两个成藏时期,其中处于晚侏罗世—早白垩世的晚期成藏为主成藏期。以储层孔隙度低于10 % 为标准,川西坳陷不同类型储层进入致密演化阶段时,须四段的主成藏期(晚侏罗世—早白垩世)尚未结束,表明须四段储层是“先致密后成藏”型储层。     

临兴地区山西组致密砂岩储层特征及成因探讨

鄂尔多斯盆地临兴地区具有巨大的天然气勘探开发潜力,是我国重要的致密砂岩气接替区,但其致密砂岩储层物性较差,储层致密化成因复杂,制约了该区致密砂岩气的产业化发展。根据X射线衍射、扫描电镜、阴极发光、铸体薄片、流体包裹体及分析化验等资料,对研究区山西组致密砂岩储层特征及成因进行了系统研究。结果表明:该区砂岩储层岩性主要为岩屑砂岩和次岩屑砂岩,储集空间以剩余原生粒间孔和次生溶蚀孔为主;砂岩储层物性较差,平均孔隙度为5.9%,平均渗透率为0.073 m D,排驱压力和饱和度中值压力均较高,孔喉半径小且分选性较差,孔隙结构参数总体较差。对致密砂岩储层成岩序列的划分表明,该区砂岩储层具有4个世代的黏土充填,多期次的黏土充填使储层逐渐致密化。孔隙度演化定量分析表明,该区储层质量主要受压实作用和胶结作用的影响,早成岩阶段压实作用造成17.1%的孔隙度损失,中成岩阶段压实作用和胶结作用造成22.9%的孔隙度损失,其中,胶结作用中的黏土矿物大量充填孔隙并堵塞喉道,不仅导致原生粒间孔隙变成了微小的晶间孔隙,而且使孔隙表面变得粗糙,迂回度增加,导致储层孔隙度和渗透率大大降低。