徐家围子断陷沙河子组致密气成藏条件及勘探前景

致密砂岩气属于非常规天然气,是常规天然气的后备资源之一。对徐家围子断陷沙河子组天然气成藏条件的综合分析认为,沙河子组具有形成致密砂岩气藏的地质条件,其烃源岩厚度和砂砾岩厚度大,分布广,有机质含量高,成熟到过成熟,资源量大。对沙河子组致密砂岩气藏成藏条件的初步认识为:有利的构造和沉积背景;充足的气源条件;低孔、低渗的储集条件;良好的封盖保存条件;匹配的运移疏通条件;有利的圈闭条件;良好的生储盖组合。与国内外非常规气藏对比表明,沙河子组具有形成致密气藏的条件,随着研究程度的深入以及勘探技术的突破,沙河子组致密气勘探前景广阔。     

徐家围子断陷沙河子组沉积末期基底快速隆升地质事件

松辽盆地北部徐家围子断陷在伸展裂陷过程中,于沙河子组(K1sh)末期至营城组(K1yc)沉积时期发生挤压构造反转,受这次构造运动的影响,断陷的中、北部在沙河子组末期有一次基底的快速隆升地质事件.通过地震解释剖面、平衡剖面、古构造演化图及基底变质核杂岩等分析,初步论证了此次地质事件的存在及其特点,并对其形成的动力学背景和地质意义进行了探讨.     

徐家围子断陷沙河子组致密储层分级评价

针对徐家围子断陷沙河子组致密储层孔隙结构、物性下限与油层分级标准亟待研究的需要,应用扫描电镜、低温N₂吸附、核磁共振等多项技术,开展致密储层微观孔隙结构和流体可动性研究,明确了致密储层孔隙类型、孔喉特征及组合关系,建立了储层孔隙结构与可动流体饱和度的关系。在此基础上,采用束缚水膜厚度法、可动性拐点法和试气产能法,建立了沙河子组致密气储层物性下限和储层分级评价标准。为下步致密储层致密化成因、成岩演化序列和优质储层甜点预测奠定了坚实的基础。     

松辽盆地徐家围子断陷沙河子组储层特征及控制因素

徐家围子断陷沙河子组是松辽盆地北部近期天然气勘探的主要目标，这类致密砂砾岩气层的储层特征及控制因素研究是首要的。通过分析其白垩系早期拉张构造背景条件下形成的一套断陷沉积，纵向上可划分为4个三级层序，各层序在断陷湖盆陡坡带和缓坡带发育扇三角洲和辫状河三角洲沉积。研究表明其储层主要为砂砾岩和含砾粗砂岩等粗碎屑岩。沙河子组储层孔隙包括原生粒间孔和次生孔隙，孔隙度主要分布在2%~8%，渗透率多小于0.1×10^-3 μm²，为致密储层。沙河子组储层发育的控制因素包括埋深、沉积相带、岩石类型和次生成岩作用，埋藏浅的扇三角洲（辫状河三角洲）前缘、平原相砂砾岩储层物性好，含火山碎屑物质的砂岩、砂砾岩易于形成溶蚀孔隙，改善储集性能。徐家围子断陷沙河子组有利储层主要位于埋深小于4 000 m的安达东、西两侧的扇三角洲前缘、平原区和徐东、徐西的构造高部位扇体发育区，埋藏较浅的安达中部滨浅湖相和埋藏较深的徐东、徐西斜坡扇体发育区也是较有利的储层发育区。     

松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩孔径多重分形特征与岩相的关系

为了分析不同页岩岩相孔径分布的非均质特征及其影响因素,采用CO₂与N₂吸附实验分别对长岭断陷沙河子组页岩的8种岩相进行了孔隙结构表征,并运用多重分形理论研究孔径分布非均质性。结果表明：对于微孔,富有机质黏土质页岩具有最大的孔体积和比表面积,富有机质混合质页岩具有最小的孔体积和比表面积;对于中—宏孔,富有机质混合质页岩具有最大的孔体积,含有机质黏土质页岩具有最小的孔体积和比表面积。随着q的增大,气体吸附曲线的广义分形维数Dq减小,多重分形奇异谱函数α-f（α）呈现连续分布,表明页岩孔径分布具有多重分形特征;在微孔中,富有机质硅质页岩孔径离散程度最弱,富有机质混合质页岩孔隙非均质性最强;在中—宏孔中,富有机质硅质页岩具有孔隙非均质性最强、孔径分布离散程度最弱的特点;微孔与中—宏孔相比,整体非均质性较低;根据偏最小二乘回归法分析结果,不同岩石组分对于岩相的影响存在显著差异,其中TOC含量是影响孔隙非均质性的主要因素。该研究成果可从多重分形理论角度揭示不同岩相的孔径分布特征差异,为松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩储层开发提供依据。     

柳江盆地二叠系山西组露头致密砂岩储层非均质性表征方法

为了深入研究致密砂岩露头储层的非均质性,解决致密砂岩储层非均质性影响因素多、综合定量表征储层非均质性难度大的问题,对柳江盆地二叠系山西组露头储层进行了系统化密集采样。利用地质统计分析、样品实验分析和显微镜薄片观察等方法,确定了致密砂岩储层各项性质及相关定量数据。同时基于洛伦兹曲线理论分析处理数据,运用层次分析法确定了渗透率、孔隙度、面孔率、填隙物含量和粒度等影响因素的权重,提出了综合定量表征致密砂岩储层非均质性的方法。研究表明,靶区山西组露头致密砂岩为强非均质性储层,区域垂直层面和平行层面的孔、渗特征近乎一致。孔隙度与渗透率之间的差相关性表明,基于突进系数、变异系数和级差等参数的传统非均质性评价方法不适用于致密砂岩储层。用新方法得到的结果比传统仅基于渗透率指标所构建的参数能更好地反映致密岩储层和非均质性。该方法也适用于其他类型非常规储层的非均质性评价。     

松辽盆地梨树断陷十屋油田区营城组、沙河子组储层成岩作用分析

通过大量钻井岩心铸体薄片、扫描电镜、压汞、阴极发光、X-衍射、包裹体等分析,对松辽盆地梨树断陷十屋油田区沙河子组、营城组储层的成岩作用、成岩序列及孔隙演化进行了深入研究.该区主要成岩作用有压实作用、胶结作用、溶蚀作用及构造破裂作用,其中对储层物性具建设性的作用主要有溶蚀作用和构造破裂作用,而具破坏性作用的主要有压实作用和胶结作用.砂岩储层孔隙类型主要为原生粒间孔、粒间溶蚀扩大孔及少量裂缝的组合,以溶蚀孔隙为主.建立了砂岩储层的成岩序列,即机械压实→石英、长石次生加大→构造破裂→长石等铝硅酸盐溶蚀→粒状方解石胶结→早期进油→破裂→第二期溶蚀→连晶方解石胶结→晚期油气充注.研究认为,影响本区储层储集性能的主控因素为储层的沉积环境、成岩作用、构造作用及油气充注等因素.     

徐家围子断陷南部沙河子组层序地层格架及沉积特征

针对徐家围子断陷南部沙河子组层序地层格架划分不清、沉积特征不明的现状,综合利用岩心、测井及地震等资料,应用Vail层序地层学理论,开展了徐家围子断陷南部沙河子组层序划分研究,并结合构造活动背景、物源供给情况分析了层序格架内的沉积相类型和演化特征。研究认为:南部沙河子组划分为1个二级层序,进一步划分为4个三级层序,每个三级层序均具有二分结构,发育湖侵、湖退2个体系域;研究区主要发育扇三角洲相、辫状河三角洲相和湖泊相等沉积相类型,以三角洲前缘亚相中的水下分流河道为主力储层砂体;南部沙河子组可归结为断控斜坡背景和缓坡背景的2种沉积模式,具有格架控砂、继承演化、分源沉积、连片发育的沉积演化特征。     

松辽盆地徐家围子断陷沙河子组物源特征及对储集砂体的控制作用

综合砂岩轻、重矿物组成和砾岩砾石成分分析,在明确松辽盆地徐家围子断陷不同构造单元母岩性质的基础上,结合地震特殊反射特征建立各构造单元物源方向,明确物源对储集砂体展布、物性形成的控制。结果表明：①安达地区母岩为西北部安达凸起的酸性火山岩,物源方向为南西向;徐西凹陷母岩为西部中央古隆起的酸性、中基性火山岩,物源方向以东西向为主;宋站地区和徐东凹陷母岩为徐东斜坡的中基性火山岩和变质岩,物源方向以北东向、东西向为主。②西部、西北部物源规模较小,在断陷西侧陡坡带形成一系列沿断裂呈孤立点状分布的扇三角洲沉积体,砂体厚度大但延伸距离短;东部物源规模较大,在断陷东侧缓坡带形成连片叠置的辫状河三角洲沉积,砂体较薄但平面分布广。③西部陡坡带砂体粒度粗,抗压实能力强,在深埋条件下仍保留部分原生孔隙;东侧缓坡带砂体碎屑颗粒细、岩屑等塑性组分含量高,压实减孔严重,但紧邻煤层和湖相泥岩环境有利于有机酸进入造成岩屑、长石广泛溶蚀,极大地改善了储层物性。     

强烈断陷期小型湖盆沉积充填演化特征——以松辽盆地徐家围子断陷宋站地区沙河子组为例

松辽盆地徐家围子断陷北部宋站地区属于小型断陷湖盆沉积区。最新钻井资料显示,该类型断陷盆地也具有较好的天然气勘探潜力,可作为大庆深层天然气勘探的重要接替领域。以徐家围子北部宋站地区沙河子组为研究对象,在总结对比前人研究成果的基础上,综合运用岩心、录井、常规测井以及三维地震资料对强烈断陷期小型湖盆的层序地层、沉积体系以及盆地充填演化规律进行了深入分析。研究认为,宋站地区沙河子组可划分为1个二级层序,4个三级层序。三级层序内部根据湖泛面又可分为低位体系域（LST）、湖侵体系域（TST）和高位体系域（HST）。在沉积过程中,沙河子组主要发育辫状河三角洲、扇三角洲、湖泊以及火山碎屑岩沉积等4种沉积相类型。研究区的沉积充填演化规律与大型的断陷盆地相比有所不同,表现为在强烈断陷早期,无论是在陡坡带还是在缓坡带,均以发育扇三角洲沉积为主;随着盆地范围的扩张,不同构造部位上的沉积相带的分异特征才逐渐显现。但湖泊相带受短轴物源供给的影响分布较为局限,常被分割成若干个小型滨浅湖沉积区,形成多个沉积中心,从而也导致了盆地不同区域沉积地层厚度差异极大的特征。据此,深入探讨了宋站地区沙河子组的沉积充填演化过程,提出了陆相小型窄断陷湖盆的沉积模式。     

徐家围子断陷沙河子组现今地应力方向及展布

徐家围子断陷沙河子组是松辽盆地致密气勘探的重点层位之一,气藏发现、水平井钻探越来越依赖于地应力的认识。通过井壁崩落法和诱导裂缝法,确定徐家围子断陷沙河子组最大主应力方向为近WE向。根据全区单井纵横波速度计算动态弹性参数,基于Newberry模型,计算徐家围子断陷沙河子组现今主应力,沙河子组最大水平主应力为85~93 MPa,最小水平主应力为69~77 MPa。结果表明,研究区水平井部署轨迹应设计为SN向,储层压裂改造压力应大于85 MPa。     

非均质致密砂岩应力敏感性的定量表征

基于渗透率应力敏感实验研究非均质致密砂岩渗透率应力敏感性,根据颗粒Hertz接触变形法则,建立非均质致密砂岩毛管孔隙渗透率应力敏感定量表征模型,对孔隙度、渗透率和渗透率级差随有效应力变化规律进行了量化分析,并将理论计算结果与实验结果进行对比验证,从理论上对实验结果及规律进行了解释。结果表明,非均质致密砂岩的应力敏感性主要表现为渗透率应力敏感性,不同岩石渗透率随有效应力的变化具有不同步性,岩石渗透率越低,渗透率下降速度越快,非均质岩石渗透率下降速度介于岩石高渗透层与低渗透层渗透率下降速度之间;非均质岩石渗透率级差越大,渗透率应力敏感曲线越靠近岩石低渗透层渗透率应力敏感曲线,且渗透率级差随着有效应力的增大而不断增大。     

致密砂砾岩储层纳米吸附气实验分析技术及其应用

松辽盆地徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩气勘探在Xt1井等取得重大突破,拓展了深层天然气勘探的新领域,但致密气储层含气性实验分析技术及评价相对薄弱。利用岩石纳米级样品制备装置和纳米吸附气提取装置,开展致密砂砾岩储层纳米吸附气提取、色谱检测条件及优化实验,确定了岩石纳米级样品最佳制样时间为20 min,纳米吸附气提取的最佳质量为20 g、时间为20 min、温度为80℃;气相色谱检测的最佳分析柱为OV-1填充柱,载气流速为40 mL/min,柱温50℃恒温0.5 min、以10℃/min升温到100℃恒温5 min,实验分析技术具有精确度高、快速等特点。徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩纳米吸附气实验分析结果表明,总烃质量体积为233.21～10 487.38μL/kg,不同井纳米吸附气烃组分特征差别明显,致密气具有近源成藏特征,源岩发育区为致密气有利探区,与致密砂砾岩储层压裂试气结果一致性好,为致密气储层含气性评价及勘探提供了实验依据。     

试论致密砂岩气藏中的夹层控气作用——以川西大邑须家河组气藏为例

夹层主要是指储层内部不渗透或低渗透,能够对油气的流动、运移或聚集产生控制作用的条带。在天然气运移过程中,若夹层的毛细管突破压力小于下部储层的毛细管饱和压力,天然气会在下部储层还未达到含气饱和的时候通过夹层向上部储层运移,造成下部储层含有可动水。夹层与储层相互叠置会形成多个不饱和含气储层。此类气藏要形成纯气藏的重要因素是圈闭足够高大,进而增加气对原始地层水的排驱压力。大邑地区须家河组储层致密,非均质性强,须二段及须三段均含有不等厚致密夹层,气藏高度大于圈闭高度,夹层控气作用造成大邑气藏无边底水、气水过渡带长、高含水饱和度、普遍气水同出、含气丰度偏低、地层压力接近常压等特点,在此基础上对大邑地区须家河组气、水分布规律进行初步分析。     

断陷湖盆致密砂砾岩储层特征及主控因素

为了明确徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩储层发育特征和控制因素,通过岩心观察、薄片分析、电镜扫描、压汞分析和岩石物性测试等手段,对储层的岩石学、储集空间、沉积作用、成岩作用等与物性关系进行了分析。结果表明:砂砾岩储层富含长石、火山岩屑、填隙物等低成熟组分,分选差,岩石颗粒多常见线—凹凸接触;储集空间类型主要为长石溶孔、岩屑溶孔,其次为残余粒间孔、晶间孔、微裂缝;致密砂砾岩孔隙度多数小于6%,渗透率一般小于0.1×10~(-3)μm~2,平均孔喉半径0.01～0.14μm,排驱压力高,孔喉连通性差;储层特征受沉积和成岩作用共同控制,砂砾岩孔隙度与刚性、塑性组分含量密切相关,扇三角洲和辫状河三角洲河道砂体物性较好,强烈压实作用平均减少孔隙度15%～20%,有机酸溶蚀作用平均增加孔隙度4.7%,晚期胶结通过充填残余粒间孔和溶蚀孔平均减少孔隙度4.2%。     

徐家围子断陷深层烃源岩生气评价

采用开放和限定两种模拟实验体系,根据生烃动力学和甲烷碳同位素动力学,计算了徐家围子断陷深层烃源岩中泥岩和煤的生气动力学参数及甲烷的碳同位素分馏参数;结合盆地的热史及埋藏史,定量评价了烃源岩生气过程及甲烷碳同位素的演化情况。沙河子组泥岩和煤的生气门限深度分别为2100m和1750m,对应的镜质体反射率分别为0.7%和0.6%;沙河子组泥岩和煤于登娄库组沉积时期开始生气,在泉头组到青山口组沉积时期为生气高峰期,累计生气量分别为201.37×10¹¹m³和88.39×10¹¹m³,平均生气强度分别为250×10⁸m³/km²和100×10⁸m³/km²。徐深1井营城组天然气藏中平均甲烷碳同位素值介于煤成甲烷、泥岩成甲烷的累积碳同位素值之间,与泥岩成甲烷的累积碳同位素值较为接近,反映出该气藏与沙河子组煤系地层（泥岩及煤）具有亲缘性,且泥岩的贡献大于煤,气藏属于长期聚集而成。     

陆相页岩有机质孔隙发育特征及成因——以松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩为例

陆相页岩有机质孔隙的非均质性强。以松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩为例,通过场发射扫描电镜与偏光显微镜的定位观察,探讨了陆相页岩有机质孔隙的非均质特征及成因机理。研究结果表明,控制陆相页岩有机质孔隙非均质性的主要因素有4种：原生有机质孔隙残余、生烃潜力差异、固体沥青反射率差异以及黏土矿物催化作用。结构镜质体、丝质体、半丝质体以及少量菌落体等具有高等植物纤维结构的组分,因细胞腔未被充填或受外力作用褶曲叠覆可残留孔隙。固体沥青中孔隙发育最好,其次为镜质体和惰质体;三者的碳元素重量百分比依次增大,表明这3种有机质中孔隙发育程度的差异本质上受生烃潜力差异控制。不是所有的固体沥青中都发育有机质孔隙。统计显示,多孔固体沥青的反射率多为1.60%~2.00%,处于石油裂解生气阶段,而无孔固体沥青的反射率多为1.20%~1.60%,处于干酪根裂解生烃阶段。黏土矿物的催化作用使得有机黏土复合体中几乎所有的固体沥青均发育丰富的蜂窝状孔隙,伊利石的存在可增加比催化活度,导致气态烃更易生成并产生孔隙。     

冷家油田沙三段储层非均质类型分析

辽河盆地冷家油田沙三段储层以盆底扇及扇三角洲沉积为主。盆底扇储集砂体主要发育于扇中及扇根水道．非均质程度高．非均质类型复杂．扇三角洲储集砂体主要为前缘亚相水下分流河道砂体及滩坝砂体,水下分流河道砂体非均质性类型为线性增加型、滩坝砂体为线性降低型。     

致密砂岩微观孔隙非均质性定量表征及储层意义——以鄂尔多斯盆地X地区山西组为例

以鄂尔多斯盆地东部X地区山西组致密砂岩储层为例,采用Matlab编程,提出铸体薄片图像面孔率提取的新方法,基于面孔率提出非均质系数U定量表征微观孔隙非均质性,并讨论非均质系数U和储层物性关系及微观孔隙非均质性的储层意义。结果表明,X地区致密砂岩储层微观非均质性强烈,微观孔隙分布十分不均匀;非均质系数U与孔隙度和渗透率均为负相关关系,非均质系数U越大,储层非均质性越强,储层物性越差,反之储层物性越好;致密砂岩储层微观非均质性控制着孔隙（储集空间和渗流空间）的微观发育特征,致密砂岩储层非均质系数定量评价有利于指导后期开发、开采中优质层位的圈定。     

断陷湖盆致密砂砾岩储层成岩作用及其对孔隙演化的影响

为了明确松辽盆地北部徐家围子地区沙河子组致密砂砾岩储层成岩作用对孔隙演化的影响,通过普通薄片鉴定、铸体薄片观察、扫描电镜和X-衍射测试方法,在砂砾岩储层岩石学与成岩作用分析的基础上,建立了砂砾岩成岩作用与孔隙演化的定量关系模式。结果表明,沙河子组砂砾岩储层的岩石成分复杂、成熟度低、物性差;砂砾岩储层的成岩作用类型丰富,压实作用、胶结作用和溶蚀作用较为常见,对孔隙度影响较大;破裂作用、交代作用和重结晶作用对储层孔隙度影响较小。通过成岩作用与储层孔隙度关系的定量研究,认为压实作用对孔隙度破坏最大,平均减孔24.7%,是砂砾岩储层致密的主要原因;溶蚀作用改善储集性能,平均增孔4.2%,延缓了砂砾岩储层的致密化过程;胶结作用充填残余粒间孔隙,平均减孔5.3%,是砂砾岩储层致密的关键。砂砾岩储层的现今孔隙度是早期压实、中期溶蚀和晚期胶结综合作用的结果。