深层-超深层碳酸盐岩储层精细地质建模技术进展与攻关方向

深层-超深层碳酸盐岩油气是业界普遍关注的热点和重点领域。如何精准刻画深层-超深层碳酸盐岩储集体空间展布及储集参数分布特征,是高效勘探开发面临的重大技术问题。在对储层地质分析、测井评价、地震预测、地质建模等相关技术发展现状分析的基础上,针对深层-超深层碳酸盐岩储层研究面临资料少、品质差、精度低,加之储层非均质性强等难题,深入开展了深层碳酸盐岩优质储层发育机理与分布规律研究,研发集成了深层碳酸盐岩储层描述与建模的关键技术系列,包括：(1)多尺度、多属性深层碳酸盐岩储层知识库构建技术;(2)地质分析新技术——从宏观到微观的储层地质观测分析技术,储层微区原位沉积、成岩环境定性-定量分析技术,储层发育机理与过程实验和数值模拟分析技术;(3)深层碳酸盐岩储层测井解释新技术——基于全域测井仿真的储层类型识别与参数定量评价技术,基于机器学习的沉积微相识别技术;(4)深层碳酸盐岩储层地震预测新技术——深层碳酸盐岩地震岩石物理建模技术,岩石物理引导的机器学习储层参数预测与不确定性评价技术;(5)深层碳酸盐岩地质建模新技术——多点地质统计学新算法,地质过程模拟技术,人工智能地质建模技术。分别建立了面控、断控...     

深层-超深层碳酸盐岩储层理论技术进展与攻关方向

中国碳酸盐岩油气勘探不断向深层和超深层推进,发现了越来越多的油气资源,成为世界超深层领域油气勘探开发最活跃的地区。围绕深层-超深层碳酸盐岩储集体成因机理、地质模式、地球物理预测和储层精细建模等方面,取得了重要进展。在深层优质碳酸盐岩储集体的成因研究上初步形成了一些共识：原始高能相带和早期白云岩化作用是优质储集体发育的基础;构造抬升导致与不整合面相关的大气水岩溶作用,形成岩溶缝洞型储层;早期物质基础与后期深埋的构造-流体环境是深层优质碳酸盐岩储层形成-保持的关键。针对碳酸盐岩成岩流体识别示踪和成岩期次定年研究取得了重要进展,为碳酸盐岩储层高精度、高时空分辨率的成岩演化过程分析和成储模式的建立,提供了新的思路和方向。深层-超深层碳酸盐岩储层地震预测技术,分别在高压条件下碳酸盐岩储层岩石骨架弹性变化规律与岩石物理模型、多相态混合孔隙流体弹性性质变化规律以及高分辨率储层反演等几个方面,取得了一些实质性进展。在深层碳酸盐岩储集体精细建模方法上,分别形成了结合多点统计与沉积过程模拟的地质建模技术、孔隙型碳酸盐岩油气藏智能优化地层沉积反演建模技术、多尺度数据融合岩石物理相建模技术、细胞自动机断控岩溶过程数值模拟技术。深层-超深层碳酸盐岩储层研究还面临一系列的重大理论技术难题。有关深层-超深层优质碳酸盐岩储层成因机理的学术观点纷争,深层储层地震预测还存在重大技术瓶颈,目前尚缺乏成熟有效的深层储层精细表征与建模技术。未来需要在岩石学、矿物学和地球化学研究基础上,明确成岩流体类型,通过高温高压溶蚀实验和数值模拟等方法,探索复杂流体作用下,特别是有机成岩流体作用下的储集空间形成与保持机制;开发出更高温压条件下的岩石弹性测量系统,分析强非均质性带来的地震波传播的尺度效应,以地质目标模型为导向不断优化储层刻画技术流程;探索攻关多场耦合下的储层沉积、成岩正反演数值模拟技术,发展多尺度数据融合、多方法协同的储层智能建模技术,提升深层储层建模精度。     

深层优质碎屑岩储层全生命周期分析方法论

油气勘探领域的深层是指沉积盆地中埋深在3 500~4 500 m及以深的地层。在含油气盆地的深层碎屑岩储层中，优质储层是重要的勘探目标。优质储层具有大量孔隙，其形成与沙或砂岩的沉积条件、埋藏方式、区域温压场、膏盐岩效应等多种因素有关。通过系统研究全球不同区域不同时代不同类型深层碎屑岩储层，提出优质深层碎屑岩储层的全生命周期研究方法，即从储层形成演变的全部时间出发，将深部储层的形成过程划分为早期剥蚀搬运沉积阶段、中期埋藏阶段、中期或/和晚期改造阶段，从全生命周期的尺度分阶段综合分析深层碎屑岩储层的形成及演化过程，推演在地质历史时期中的优质储层演化时序及发育阶段、分布位置。     

渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷古近系深层优质储层形成机制

随着勘探程度的提高,渤海湾盆地渤南洼陷油气勘探的主要对象逐渐由中浅层转向中深层。深层勘探的关键问题是优质储层,其发育取决于沉积充填和地层流体的相互作用。古近系沙河街组四段沉积时期,该区发育了咸化环境湖相碎屑岩与膏盐层沉积。利用钻井、实验等基础资料,分析储层沉积环境、地层水特征、岩石学特征及成岩作用类型,探讨深层优质储层发育演化机制。研究结果表明：(1)在分布面积广、沉积厚度大的膏盐层的封闭下,咸化湖泊环境的沙四段碎屑岩,早成岩期经历了碱性成岩环境,形成的碳酸盐胶结物充填原生孔隙,并有效阻滞压实作用的发生;(2)随着烃源岩中的有机质趋于成熟,中成岩期有机酸在异常高压的驱动下向地层中运移,早期碳酸盐胶结物以及长石、岩屑普遍被溶蚀,形成次生孔隙,酸碱交替作用是深层优质储层发育的主要机制;(3)优质储层的发育受到膏盐层分布、烃源岩发育、断裂体系与碎屑沉积体展布的控制,受酸碱流体影响强烈的缓坡扇三角洲和陡坡近岸水下扇中前端砂体,是渤南洼陷沙四段优质储层发育区。     

含油气盆地深层—超深层碎屑岩油气勘探现状与优质储层成因研究进展

合油气盆地深层—超深层是全球油气勘探的"三新"领域之一,整体低渗-致密背景下相对高孔/高渗的优质储层是深层—超深层勘探的甜点.勘探实践和研究表明,含油气盆地深层—超深层(深度为4～8 km)碎屑岩仍可发育原生孔隙主导型、次生孔隙主导型、孔-缝复合型和裂缝主导型优质储层;在深层—超深层碎屑岩优质储层中,古生界储层以次生孔...     

深层-超深层优质碳酸盐岩储层形成控制因素

基于对前期工作的总结与前人研究工作的调研,提出了构造、层序、岩相、流体、时间五因素控储的概念模型。①构造对深层优质储层的影响可分为原型和变形两个方面,原型体现在构造对沉积格局的控制,构造变形如古隆起的形成演化、褶皱断裂的发育、裂缝组合等为后期的成岩改造提供了新的宏观背景,热体制以及新的流体的介入会建立全新的地质流体-岩石相互作用环境;②地层层序的结构与样式提供了储层发育与分布的宏观环境,较高级次的层序界面主要控制了规模性的岩溶型储层的形成,较低级次的层序界面与台缘、台内礁滩相储层发育分布关系密切,也是层间岩溶流体运移的通道;③岩相包括沉积相和成岩相,是后期流体改造的基础,也是储层最终赋存的场所,原始岩石矿物和结构可改造性的差异影响着储层的发育;④流体作用始终贯穿在碳酸盐岩建造与改造过程中,开放的地质流体环境形成储集空间,封闭的地质流体环境保持储集空间;⑤时间是指碳酸盐岩地层从沉积到成岩改造并最终定型的全过程,涉及上述4种要素各种地质作用的持续过程和相互之间的配置关系。构造-层序-岩相-流体-时间五种因素息息相关、相互制约,五要素在碳酸盐岩储层形成和保持过程中分别发挥着不同的、同时又是不可分割的作用。一般来说,优质的规模性碳酸盐岩储层是多种因素联合和多期复合作用的结果。     

准噶尔盆地异常压力特征及其对深层-超深层致密储层的影响

准噶尔盆地深层-超深层领域近年来连续获得发现和突破,储层为非常规致密储层且发育异常高压。为明确异常高压发育特征及其对储层质量的影响,利用已钻重点井完井系统试油测压数据进行统计分析,确定盆地深层-超深层压力分布特征和类型,结合成岩作用类型,明确其对致密储层质量的影响。结果表明：(1)深层-超深层广泛发育异常高压,剩余压力大,压力系数高,垂向和平面分布范围广;(2)可划分为一般、中等、强和超强等4个异常高压区,西部和东部区块主要位于一般和中等异常高压区,中部区块主要位于一般和强异常高压区,南部区块从一般到超强异常高压区均有分布;(3)压力系数垂向演化可分为渐变、突变和多变等3种类型,具有不同成因。异常高压对深层-超深层致密储层影响主要体现在：(1)通过增强孔隙流体承压能力,减弱岩石骨架颗粒压力,抑制压实作用,使储层保留大量原生粒间孔隙;(2)通过抑制胶结物的生成和析出,减弱胶结作用,使胶结物体积分数随埋深增加持续下降;(3)通过抑制有机质演化,延长生、排烃期,延长和扩大有机酸作用的时间和范围,增强溶蚀作用,形成次生孔隙;(4)通过促进孔隙流体压力积聚,当孔隙流体压力超过上覆地层压力的60%...     

泌阳凹陷安棚深层系低孔低渗储层特征研究

过地层细分对比 -沉积微相分析、储层评价等研究工作 ,搞清了泌阳凹陷安棚深层系低孔、低渗储层的纵、横向展布规律 ,落实了深层系的储集特征 ,明确了原油储集有利相带 ,为该区的二次勘探提供了地质依据 ,使该区深层系新增探明石油地质储量 790× 10 4 t     

渤海海域渤中地区中深层储层控制因素分析——以石臼坨凸起东段陡坡带沙河街组为例

根据石臼坨凸起东段陡坡带已钻井古近系岩心、测井以及各种分析化验资料,通过储层沉积学、岩石学和成岩作用的研究,详细论述了该区中深层沙河街组优质储层的控制因素,认为溶解作用和异常高压是该区中深层优质储层的主要控制因素。研究成果可供渤海海域地质条件相似的中深层勘探区块借鉴。     

四川盆地西北部上三叠统须二段深层优质储层成因

四川盆地西北部须二段以致密砂岩储层为主,但4000 m以下仍发育优质储层。深层优质储层主要发育残余原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔和裂缝。研究认为:优质储层的形成与原始沉积条件、成岩作用、地层超压和裂缝有关。原始沉积条件是优质储层形成的前提和基础,母岩性质及三角洲前缘沉积不仅造成原始沉积物中碳酸盐含量低,还形成大面积发育的高成份成熟度和结构成熟度石英砂岩和岩屑石英砂岩,从而有效抵抗上覆地层压实作用;石英颗粒早期发育绿泥石衬边,可以抑制次生石英的形成,同时抵消了部分上覆压力的增加,原生孔隙得以保存;欠压实作用有效削弱了正常压实作用对储层孔隙度的影响,从而有利于深层优质储层的形成;裂缝可构成良好的储集空间,有效沟通各类孔隙,增加孔隙流体的流动性。     

塔里木盆地震旦系—寒武系万米超深层天然气成藏条件与有利区带优选

塔里木盆地超深层碳酸盐岩具有良好的油气勘探潜力,明确震旦系-寒武系万米超深层碳酸盐岩油气成藏条件及有利勘探区带分布规律对于开展塔里木盆地超深层油气勘探具有重要指导意义。塔里木盆地南华系-寒武系烃源岩发育,分布面积广;储层以礁滩相白云岩为主,中寒武统大面积发育的膏盐湖-膏/泥（云）坪沉积有利于油气保存及聚集,空间上构成多种有利的油气成藏生-储-盖组合。综合烃源岩、储层、有利盖层的分布规律,优选塔中隆起北斜坡与温宿凸起周缘的寒武系盐下台内滩、轮南低凸起-满加尔凹陷西部盐下礁后滩、轮南低凸起-古城低凸起台缘带及塔北隆起-满加尔凹陷西部-塔中隆起中寒武统盐间滩相储层分布区是塔里木盆地寒武系超深层有利勘探区带,其中埋深小于10 km的有利勘探面积达9.7×10⁴km²;塔北隆起南斜坡与塔中隆起北斜坡的台内滩储层分布区为震旦系超深层有利勘探区带,其中埋深小于10 km的有利勘探面积达3.1×10⁴km²。研究认识对于开展塔里木盆地震旦系-寒武系超深层天然气勘探具有重要理论和现实意义。     

生烃伴生酸性流体对碳酸盐岩储层改造效应的模拟实验

深层-超深层碳酸盐岩是目前油气勘探聚焦的重点领域,其储层的形成和保持机制是制约深层储层预测的关键科学问题。为了明确埋藏溶蚀作用下酸性流体对碳酸盐岩储层物性的影响,有必要开展烃源岩地层孔隙生烃模拟和溶蚀模拟实验（简称生烃及溶蚀模拟实验）,定性定量厘清中、深层埋藏环境下烃源岩与碳酸盐岩储层演化过程。采用自主研发设计的生烃模拟实验装置和溶蚀模拟实验装置,以塔里木盆地奥陶系鹰山组灰岩和云南禄劝低成熟烃源岩为实验对象,利用岩相学和地球化学相结合的分析手段,查明中、深埋藏环境下生烃热演化过程中伴生的复杂酸性流体改造碳酸盐岩储层的过程及其控制因素,探索烃源岩生烃过程对碳酸盐岩围岩的改造规律。实验表明：中、深层埋藏环境下烃源岩热演化过程中伴生的有机酸和CO₂等酸性流体对碳酸盐岩储层产生明显溶蚀作用,扩大原有储集空间并提高孔隙度,并且随着埋藏深度增加,溶蚀作用明显减弱;流体在运移过程中是否能够改善储层物性,由流体中的碳酸钙饱和度、流体流速、水岩比以及原始孔隙结构等因素共同决定。此研究能够为深层-超深层碳酸盐岩优质储层的预测提供一定的理论基础。     

渤中地区第三系储层地质特征研究

渤中地区第三系主要含油层位储层类型丰富。通过测井、岩心和实测资料分析 ,探讨了不同层段储层的沉积学、非均质性、成岩作用和物性等特征。馆陶组储层为河流沉积体系 ,砂体规模大 ,砂岩结构成熟度较高 ,成岩作用相对较弱 ,是渤中地区最为有利的储层。东营组储层以东北部大型三角洲沉积体系为主。沙河街组储层以扇类沉积体系为主 ,地层埋藏深 ,砂体分散、规模小 ,储层质量差     

储层构造动力成岩作用理论技术新进展与超深层油气勘探地质意义

深层—超深层已经成为国内外油气资源发展的最重要领域之一,资源潜力巨大。以构造活动为驱动力的构造动力成岩作用与储层的成因机理有着密切关系,控制着储层的形成、演化和空间分布。通过综述近十余年的主要研究进展,明确了储层构造动力成岩作用的概念和内涵,剖析了当前和未来研究的关键点及其对超深层油气的地质意义。储层构造动力成岩作用是沉积岩层在从松散沉积物到固结形成沉积岩石直至遭受浅变质前的过程中所发生的构造活动与成岩作用的耦合,主要研究沉积物沉积以后构造变形与沉积物的物理、化学变化的相互作用关系,其关键驱动力是构造作用（包括挤压、伸展和走滑）,可以发生在弱成岩—固结成岩和构造抬升-剥露的各个时期。储层构造动力成岩作用研究的关键在于厘清3个关系：构造成岩作用与储层致密化、裂缝化的量化关系;构造成岩作用与流体-岩石相互作用的耦合关系;构造成岩作用与储层断层带、裂缝带的时空关系。储层构造动力成岩作用在多学科交叉、多方法融合和多领域应用的基础上逐步形成了新的地质理论体系和技术方法系列,可为认识超深层碳酸盐岩储层、低孔裂缝型砂岩储层、规模优质砂岩储层、非常规储层的形成机理提供地质理论基础,还可为复杂储层质量评价预测、天然裂缝及其有效性评价提供有效途径和技术方法。     

储层构造动力成岩作用理论技术新进展与超深层油气勘探地质意义

深层—超深层已经成为国内外油气资源发展的最重要领域之一,资源潜力巨大。以构造活动为驱动力的构造动力成岩作用与储层的成因机理有着密切关系,控制着储层的形成、演化和空间分布。通过综述近十余年的主要研究进展,明确了储层构造动力成岩作用的概念和内涵,剖析了当前和未来研究的关键点及其对超深层油气的地质意义。储层构造动力成岩作用是沉积岩层在从松散沉积物到固结形成沉积岩石直至遭受浅变质前的过程中所发生的构造活动与成岩作用的耦合,主要研究沉积物沉积以后构造变形与沉积物的物理、化学变化的相互作用关系,其关键驱动力是构造作用（包括挤压、伸展和走滑）,可以发生在弱成岩—固结成岩和构造抬升-剥露的各个时期。储层构造动力成岩作用研究的关键在于厘清3个关系：构造成岩作用与储层致密化、裂缝化的量化关系;构造成岩作用与流体-岩石相互作用的耦合关系;构造成岩作用与储层断层带、裂缝带的时空关系。储层构造动力成岩作用在多学科交叉、多方法融合和多领域应用的基础上逐步形成了新的地质理论体系和技术方法系列,可为认识超深层碳酸盐岩储层、低孔裂缝型砂岩储层、规模优质砂岩储层、非常规储层的形成机理提供地质理论基础,还可为复杂储层质量评价预测、天然裂缝及其有效性评价提供有效途径和技术方法。     

中国海相超深层油气地质条件、成藏演化及有利勘探方向

通过对中国海相超深层油气区域构造背景、石油地质条件分析及典型地区(古)油气藏解剖,研究海相超深层油气成藏演化过程及富集主控因素。中国海相超深层油气主要分布在四川、塔里木和鄂尔多斯3大克拉通盆地,界定其埋藏深度大于6000 m,赋存层系为前寒武系及下古生界为主的古老海相层系。中国海相超深层烃源岩发育受全球超大陆聚、散旋回为背景的克拉通裂陷及克拉通坳陷控制,在四川盆地发育层系最多、塔里木盆地其次、鄂尔多斯盆发育规模有待进一步证实;储集层以碳酸盐岩为主,储集性能受早期高能滩体、后期叠加溶蚀及断裂作用共同控制;区域盖层包括膏盐岩、泥页岩与致密碳酸盐岩3大类。中国海相超深层普遍经历了两期油藏、古油藏裂解成气(或部分裂解)、裂解气(或高过成熟油气)晚期定型等演化阶段,油气富集受静态和动态地质要素耦合控制,主力生烃中心、高能相带叠加岩溶规模储集层、巨厚膏盐岩或泥页岩盖层、稳定保持圈闭条件是超深层油气富集关键因素。海相超深层具有克拉通内裂陷周缘、克拉通内坳陷周缘和克拉通边缘3个有利勘探方向。     

深层—超深层高孔高渗碎屑岩油气藏地质特征、形成条件及成藏模式——以墨西哥湾盆地为例

深层与超深层作为当前墨西哥湾盆地油气勘探的热点领域,具有巨大的油气资源潜力,分析深层—超深层油气藏的地质特征、形成条件及其成藏模式对于明确深层—超深层油气藏的分布规律具有重要意义。与中层—浅层相比,墨西哥湾盆地深层—超深层具有较低的地温梯度和较高的压力梯度,发育大量高孔高渗碎屑岩油气藏。不均衡压实成因型超压是深部高孔高渗碎屑岩储层形成和油气富集的主要原因,其与浮力共同构成深部油气运移的主要动力。盆地北部和南部的沿海平原、陆架和陆坡发育区域性厚层状盐岩层。盐岩变形诱导邻近地层发育一系列断层、形成多种构造圈闭,为深层—超深层油气提供了极好的运移通道和聚集场所。墨西哥湾盆地深层—超深层高孔高渗碎屑岩油气成藏与不均衡压实型超压和区域性厚层状盐岩发育密切相关,表现为"高压驱动、高孔高渗聚集、高点赋存和高位封盖"的成藏模式。被动大陆边缘盆地盐下探区是深层—超深层高孔高渗碎屑岩油气藏的有利发育区和勘探热点区。     

准噶尔盆地腹部西侧侏罗系三工河组储层成岩作用及控制因素

准噶尔盆地现今的地温梯度低（约为2.3℃/hm）,其腹部西侧侏罗系三工河组辫状河三角洲砂体的埋深差异极大（约为2100 m）、成岩作用复杂,影响油气勘探开发部署。通过岩石薄片、阴极发光、扫描电镜和包裹体荧光显微鉴定,结合黏土矿物的演化特征,深入分析了准噶尔盆地腹部西侧沙窝地、莫西庄及征沙村3个小区三工河组储层的成岩作用、成岩阶段及其差异性的控制因素。准噶尔盆地腹部西侧三工河组储层的成岩作用主要受埋深、砂岩碎屑组分、地温梯度及油气充注等多因素控制。喜马拉雅期的构造运动使得不同小区之间呈现出极大的埋深差异,是制约其差异成岩作用的主要因素。沙窝地小区和莫西庄小区的三工河组因埋深相对较浅,砂岩的压实作用相对较弱,胶结作用以方解石胶结和高岭石胶结为主,处于早成岩阶段B期—中成岩阶段A期,储集空间主要为原生孔隙;征沙村小区的三工河组埋藏较深,砂岩的压实作用显著,胶结物以白云石和铁白云石为主,伊利石含量高,可见长石等溶蚀形成的大量次生孔隙,达到中成岩阶段B期,原生孔隙极不发育,储集空间以次生溶蚀孔隙为主。砂岩碎屑的组分是成岩作用的物质基础,塑性岩屑含量越高,砂岩的抗压实能力越弱。准噶尔盆地的低地温梯度延缓了三工河组压实作用和有机质成熟的进程,是盆地腹部三工河组储层在深埋条件下仍处于中成岩阶段的重要原因。埋藏史分析表明,地层超压的存在有效延缓了准噶尔盆地腹部三工河组储层的压实作用强度。白垩纪晚期以来的3次油气充注在不同程度上抑制了胶结作用的发生,促进了三工河组储层中钙质胶结物、钾长石及岩屑等的溶蚀。