鄂尔多斯盆地白豹—华池地区长8段孔隙度演化定量模拟

在对鄂尔多斯盆地白豹-华池地区长8段砂岩储层特征、主控因素分析及地层埋藏史和成岩史研究的基础上,应用数理统计的方法,以现今孔隙度为约束条件,将孔隙度演化分为孔隙度减小和孔隙度增大2个过程,分别建立了鄂尔多斯盆地白豹-华池地区长8段砂岩储层从埋藏初始至现今的孔隙度随埋藏深度和地史时间变化的演化模型.结果表明:孔隙度定量演化模型为一个4段式分段函数.机械压实阶段为孔隙度减小模型,是以埋深为自变量的连续函数;压实和胶结作用阶段为孔隙度减小模型,是对埋深和埋藏时间的连续函数;次生增孔是由于地层酸性流体的溶蚀作用而产生的,主要发生在80～100℃的温度窗口内.因此,溶蚀阶段为孔隙度增大模型,是对埋深和埋藏时间的复合函数;溶蚀阶段结束后地层孔隙度为压实和保持阶段,孔隙度减小模型是对埋深、埋藏时间及增孔量的叠加复合函数.实例验证结果表明在研究区建立的该砂岩孔隙度定量演化模型符合地质实际,可以推广应用到研究区相似岩性、埋藏年代和沉积类型的地层孔隙度计算中,为孔隙度预测提供定量计算方法,以期对该区油气勘探提供借鉴意义.     

姬塬西部地区长81致密储层特征及孔隙度演化分析

储层孔隙度演化分析是恢复储层致密化过程、明确储层致密化原因的有效手段。利用钻井岩心、铸体薄片、扫描电镜和粒度分析等资料,在查明鄂尔多斯盆地姬塬西部地区长8₁ 致密储层特征的基础上,定量分析了其孔隙度演化过程。姬塬西部地区长8₁ 储层岩性以细粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主,储集空间以粒间孔、长石溶孔为主,孔隙结构较差,属于典型的低孔、低渗透致密储层。以薄片观察为基础,采用计点统计的方法恢复了成岩作用过程中孔隙度的演化,并定量求取了各成岩作用对孔隙度演化的贡献值。结果表明：姬塬西部地区长81 储层砂岩初始孔隙度为41.35%,进入埋藏成岩阶段后,压实作用导致了孔隙度的不可逆降低,造成的孔隙度损失率为57.10%,胶结、交代作用造成的孔隙度损失率为32.55%,而后期溶蚀作用带来的孔隙度增加率为6.48%,微裂缝作用带来的孔隙度增加率为0.15%。计算所得长8₁ 储层砂岩孔隙度为7.02%,而实测孔隙度为7.12%,相对误差为1.40%,在合理范围之内。在姬塬西部地区,压实作用和胶结作用造成的长8₁ 储层初始孔隙度损失率高达89.65%,因此,强压实、强胶结作用是导致该区长8₁ 储层致密化的主要原因。     

B153井区超低渗透储层孔隙定量演化模式

综合利用岩石薄片、扫描电镜、黏土矿物X衍射以及岩石物性等资料,对鄂尔多斯盆地华庆油田B153井区长6_3储层的基本特征、成岩作用和孔隙演化等方面进行了研究,结合埋藏史和地热史,建立了储层孔隙度定量演化模式。研究表明:长6_3储层处于中成岩A阶段,在埋藏过程中先后经历了压实、胶结、溶蚀作用的改造,压实、胶结作用对储层物性具有明显的破坏作用,溶蚀作用虽改善储层物性,但效果不明显;持续的压实作用使储层孔隙度减小17.2%,早期绿泥石胶结作用减小孔隙度4.9%,晚期黏土矿物和含铁碳酸盐胶结减少孔隙度5.8%,烃源岩成熟形成大量的有机酸溶蚀砂体形成次生孔隙,使储层孔隙度增大3.0%。     

砂岩孔隙度演化定量模拟方法——以鄂尔多斯盆地镇泾地区延长组为例

在地层埋藏史和成岩史研究的基础上,综合考虑破坏性成岩作用和建设性成岩作用对孔隙度的影响,按照效应模拟原则,以现今孔隙度特征为切入点,以地史时间为主线,把孔隙度演化分为孔隙度减小和孔隙度增大两个独立的过程,通过增孔和减孔效应叠加建立砂岩孔隙度演化的数学模型。本文建立的砂岩孔隙度演化模型方法有以下特点：①以时间为变量,体现孔隙度演化的动态过程;②以现今孔隙度特征为边界条件进行约束,结果可靠;③综合考虑压实作用、胶结作用和次生溶蚀作用的影响。通过对镇泾地区长8砂岩孔隙度演化的模拟发现：其孔隙度减小过程模型是对埋深和埋藏时间的连续函数;次生增孔缘于有机酸的溶蚀作用,增孔作用受溶蚀强度的影响,主要发生在70～90℃的温度窗口内,增孔过程分为增孔前、增孔窗口内和次生孔隙保持阶段。分段模型叠加得到的总孔隙度演化模型是一个三段式的分段函数。实际应用表明该方法在砂岩古孔隙度计算及孔隙度演化模拟方面有较好的应用效果。     

东濮凹陷濮卫地区沙三段储层孔隙定量演化

东濮凹陷濮卫地区沙三段是重点勘探目标之一,沙三段发育常规储层及致密储层,如何有效进行孔隙度预测、分析储层致密演化是目前的重要难点。在分析研究区储层沉积特征、岩石学特征、物性特征、成岩作用特征基础上,以现今孔隙度为约束,并结合埋藏史建立了以时间、深度为参数的孔隙度模型。该模型将成岩作用分为4段,即浅部压实作用、压实胶结作用、溶蚀作用及溶蚀作用结束以后的压实胶结作用,可以模拟出地史过程中储层孔隙演化。该模型经过实例验证取得了较好的结果,符合实际地质情况且精度较高,可以推广到相同沉积相带储层孔隙演化模拟,为濮卫地区油气勘探工作提供指导。     

致密砂岩储层差异性成岩演化对孔隙度演化定量表征的影响——以鄂尔多斯盆地华庆地区长63储层为例

基于鄂尔多斯盆地华庆地区长6₃致密砂岩储层三角洲前缘及半深湖的稳定沉积特征,按照碎屑岩成岩演化特征或地质综合效应,建立与孔隙度对应的模拟方程。采用铸体薄片及扫描电镜描述岩石的矿物组分及孔隙类型;图像粒度获取碎屑颗粒的结构特征及分选性;沉积微相、测井、样品取样点常规物性及深度分析获取沉积环境、埋藏深度、物性;同时测试古温度、镜质组反射率、最高热解温度、黏土矿物等数据,开展成岩作用、孔隙演化、相对高渗成因的研究;结合研究区埋藏史研究,为致密砂岩储层油气勘探开发提供理论参考。4类典型样品分析结果表明,目的层主要属于压实型成岩改造类型,差异性成岩演化过程是导致储层物性不同和孔隙结构差异的根本原因。      

基于正演与反演结合的孔隙度演化恢复方法——以川东北地区须家河组为例

孔隙度定量恢复是储层定量研究的核心问题之一,传统的半定量—定量恢复方法未考虑化学成岩作用与岩石表观体积变化,且应用条件苛刻、恢复结果精度低。在岩石组构、成岩演化序列分析和准确恢复原始孔隙度的基础上,综合考虑了岩石表观体积变化对孔隙演化的影响,以川东北地区须家河组储层为例,建立了压实主导型和胶结主导型成岩-孔隙度演化模式。基于粒间体积不变原理推导了压实主导型和胶结主导型储层的孔隙度变化量计算公式,并利用埋藏史-热史模拟结果获取古埋深、古地温等参数,建立单一成岩作用定量模型。综合原始孔隙度、成岩作用时间和温度范围,将地质历史时期孔隙演化视为多个单一增孔或减孔作用的叠加,构建了基于正演与反演结合的孔隙度定量恢复新方法(FIM法)。相较于改进的Scherer模型、机械-化学压实模型和反演回剥法,FIM法恢复孔隙度结果可信且适用范围更广。受早成岩阶段强烈的机械压实作用影响,川东北地区须家河组(长石)岩屑砂岩储层于晚侏罗世早期致密化,天然气藏具有"边致密边成藏"的特征;强烈的碳酸盐胶结使含石英砂屑灰岩储层于中侏罗世致密化,天然气藏具有"先致密后成藏"的特征。     

鄂尔多斯盆地胡尖山地区长61致密砂岩储层成岩特征与孔隙度定量恢复

在对大量岩心和薄片分析的基础上,运用扫描电镜、阴极发光、高压压汞等实验手段,系统分析了鄂尔多斯盆地胡尖山地区长6₁储层的成岩作用特征及其对储层物性的影响,并进一步对孔隙演化进行了定量恢复。结果表明：胡尖山地区长6₁储层整体处于中成岩阶段A期,主要经历了压实—压溶、胶结、溶蚀等成岩作用,且不同成岩作用对储层的孔隙发育造成了不同程度的影响。压实作用破坏了大量原生粒间孔,是导致研究区储层致密最主要的因素,孔隙度平均减少了18.41%,孔隙空间损失率达56.62%;胶结作用次之,在堵塞了孔隙空间的同时也一定程度地增强了颗粒的抗压实强度,孔隙度平均降低了10.38%,孔隙空间损失率达19.78%;溶蚀作用使碎屑颗粒及填隙物等不稳定组分溶解而产生大量的次生孔隙,从而改善了储层物性,增加的孔隙度平均为2.26%。根据成岩作用对物性的影响,结合测井响应特征,将该区长6₁致密砂岩储层划分出绿泥石膜剩余粒间孔相、剩余粒间孔相、长石溶蚀相、黏土矿物胶结相、碳酸盐胶结相及压实相等6种成岩相带,绿泥石膜剩余粒间孔相是研究区最有利的油气储集相带,剩余粒间孔相次之。     

临南洼陷浊积岩储层成岩作用与孔隙演化

针对临南洼陷沙三中亚段浊积岩储层成岩作用类型多样、孔隙演化过程复杂的问题,综合利用铸体薄片、荧光薄片观察及流体包裹体等技术方法,结合埋藏史和油气充注史对研究区浊积岩储层成岩作用类型与孔隙演化进行研究。结果表明:研究区储层经历了压实、胶结、溶解及交代等多种成岩作用,其中,压实作用、胶结作用减少孔隙,溶蚀作用增加孔隙。在成岩作用研究的基础上,利用埋藏史确定各关键成岩作用发生时间,借助铸体薄片计算各关键成岩作用对储层孔隙度的贡献量,最终定量恢复不同成岩特征储集层的实际孔隙度演化史。该研究不仅对有利储层预测意义重大,也为后期油气勘探提供理论指导。     

鄂尔多斯盆地姬塬地区长6_1段致密砂岩储集层成岩作用与孔隙演化

应用铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、物性分析等实验测试方法,对鄂尔多斯盆地姬塬地区长61段致密砂岩储集层的岩石学特征、成岩作用特征及其对储集层孔隙演化规律的影响进行了研究。研究表明:研究区致密砂岩储集层经历了复杂的成岩过程,成岩阶段到达中成岩阶段A期,部分已进入中成岩阶段B期的早期。通过对孔隙度定量演化模式的建立,发现压实作用是造成储集层致密化的最主要因素,使储集层孔隙度减少了21.52%,损失率为55.72%;胶结作用对储集层物性的破坏次之,孔隙度损失率为32.41%;溶蚀作用增加的孔隙度平均为4.36%,结合埋藏史模拟孔隙综合演化史,定量表征了埋深与成岩作用对孔隙度的影响。通过4块典型样品分析,进一步反映了研究区长61段属于压实型成岩改造,压实作用和胶结作用是引起储集层致密化的重要因素。     

琼东南盆地崖城地区储层古孔隙面貌恢复

关键油气成藏时期的古孔隙面貌对油气成藏至关重要,前人有关琼东南盆地碎屑岩储层特征与埋藏—成岩演化过程—储层物性演变规律—关键油气成藏时期的时空匹配关系以及相关的系统性研究甚少。基于深层优质碎屑岩储层形成过程的全生命周期理论,通过粒度分析、岩石薄片、铸体薄片、X射线衍射、扫描电镜、压汞、物性分析和碳氧同位素分析等多种分析手段,对琼东南盆地崖城地区陵水组、三亚组和梅山组砂岩储层岩石学特征、物性特征、孔隙类型、影响储层物性的宏观作用（物源、海平面变化、坡折带类型、超压）与微观作用（成岩作用）进行了系统分析,并划分了成岩演化阶段与成岩序列;在此基础上,采用成岩序列法,以孔隙度与时间、深度关系为切入点,将孔隙度增减过程与沉积物形成的“源—渠—汇”过程、成岩演化史、埋藏史三者结合,建立了孔隙度随深度和时间演化的关系,明确了崖城地区关键油气成藏时期储层古孔隙面貌。陵水组古孔隙度分布于2.3%~24.1%之间,古渗透率主要分布于（10~600）×10^-3 μm²之间;三亚组古孔隙度分布于2.6%~28.4%之间,古渗透率主要分布于（100~1 600）×10^-3 μm²之间;梅山组古孔隙度分布于7.58%~32.62%之间,古渗透率主要分布于（10~500）×10^-3 μm²之间。同时定量表征了孔隙演化对储层成岩作用强度的响应,以期为该本区中深层油气勘探提供指导。     

沉积盆地地层孔隙动力学研究进展

21世纪的地球动力学研究正在向定量化方向发展,但由于地质过程的不可逆特性,恢复地质过程相当困难。特别是微观尺度下地质参数演化过程的恢复,已经成为当今地质学的重大科学难题。基于此,提出了“地层孔隙动力学”的概念,认为地层孔隙动力学是以微观尺度下孔隙性介质为研究对象,以沉积盆地埋藏过程中碎屑岩孔隙介质力学特性和孔隙演化规律以及孔隙流体动力成因和渗流特性为研究内容的基础性学科,是地下成岩动力学与孔隙流体动力学相交叉的新学科,是沉积盆地动力学的重要组成部分。其研究进展包括基础理论和应用研究2个部分,其中基础理论部分研究进展包括：①地层孔隙静力平衡原理;②埋藏成岩过程砂岩孔隙度演化机理与定量模型;③泥岩压实特征及泥岩孔隙度演化定量模型;④地下孔隙流体温度与孔隙流体压力理论关系;⑤构造作用附加地应力对孔隙流体压力的影响;⑥泥岩压实程度与有机质镜质体反射率的关系。应用方面研究进展包括：①沉积盆地地温-地层压力系统划分及油气分布动力学解释;②地层压力预测模型改进;③储层临界物性及储集层动态评价体系构建;④地层流体压力演化过程模拟;⑤砂岩体油气充注动力学数值模拟及物理实验模拟;⑥致密砂岩油气藏形成动态过程分析。地层孔隙动力学将孔隙成因演化与孔隙流体动力演化融为一体,是近20年以来地质动力学研究向地下微观尺度发展的代表性学科分支之一,也是沉积矿产形成分布机理研究定量化发展的必然结果。在介绍地层孔隙动力学研究内容的基础上,对其8项重要的研究成果进行了总结,将宏观地质研究推广到微观环境,以期解决埋藏过程中地层岩石孔隙演化控制下的孔隙参数的演变规律与勘探开发应用技术的更新和完善问题。     

银—额盆地查干凹陷下白垩统碎屑岩储层成岩作用及其对储层物性的影响

大量岩石薄片、扫描电镜以及分析化验、测试资料表明,查干凹陷下白垩统碎屑岩储层主要发育岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,处于中成岩A₁和A₂亚期。储层物性主要受控于成岩作用,机械压实作用在早成岩期对储层物性影响最大,其使粒间孔隙迅速减小、物性变差。胶结作用进一步导致物性变差。碳酸盐胶结物的溶蚀作用有效地改善了储层物性,形成次生孔隙发育带(2 100～2 800m)。火山喷发和构造运动也促进储层次生孔隙的形成。从浅层到深层,储层成岩程度逐渐增强。银根组主要发育早期胶结相,受机械压实和胶结作用影响,储集空间以原生孔为主,苏二段主要处于早期胶结和早期溶蚀相,储层物性较好,苏一段和巴二段主要发育中、晚期溶蚀相,次生孔隙发育,埋藏相对浅的苏一段物性更好,巴一段主要发育晚期胶结相,储层物性偏差。     

埋藏压实作用对前陆盆地深部储层的作用过程与改造机制

针对中西部前陆盆地储层经历了早期长期浅埋、后期快速深埋的特有埋藏方式,开展地质过程约束下的成岩模拟实验,分析埋藏压实作用对库车前陆盆地深部储层的作用过程与改造效果。通过砂岩面孔率、视压实率、减孔率及孔径、喉径等储层物性参数的定量评价,表明埋藏压实作用直接影响储层视压实率、减孔率,同时也控制了不同粒级砂岩储层的孔径与喉径变化。在早期缓慢的浅埋藏阶段,压实作用使粗砂岩、中砂岩等粗碎屑颗粒存在较少的碎裂纹及颗粒位移和重排,细砂岩、粉砂岩等细颗粒呈较杂乱排列。在后期快速埋藏压实阶段,随着埋深增大,压实作用使骨架颗粒趋于定向排列;近源沉积的粗砂岩、中砂岩等碎屑颗粒大量发育裂纹和成岩缝,前渊沉积的粉砂岩不发育颗粒裂纹但存在成岩缝。快速深埋作用下形成的碎屑颗粒裂纹与成岩缝是深部储层发生溶蚀和提高渗透性的主要原因。     

珠江口盆地南部热演化事件与高地温梯度的成岩响应及其对油气勘探的启示

32.0~16.0 Ma、特别是23.8 Ma以来的构造运动导致南海扩张、岩石圈拉伸减薄,地幔物质和深部热液流体异常活跃,热流背景明显增高,这不仅制约着珠江口盆地南部的沉积环境与沉积作用,同时也对深层砂岩储层的成岩演化过程有着深远的影响。基于显微薄片、镜质组反射率、黏土矿物X射线衍射、流体包裹体、扫描电镜和同位素地球化学等分析手段,结合地温梯度、区域构造背景、储层物性以及CO₂气藏成因等研究成果,揭示了珠江口盆地南部白云凹陷受热演化事件和高地温梯度背景影响的岩石学证据和地质记录,分析了热演化事件和高地温梯度的成岩响应及其对储层成岩演化过程的影响,对比了高、低地温梯度区古近系砂岩储层的成岩作用特征和成岩-孔隙演化过程的差异。高地温梯度区储层的成岩作用与成岩-孔隙演化具有一定的特殊性,深部热流体参与了储层的成岩演化过程,表现出异常热成岩演化,热压实作用总体较强,储层的孔渗性降低明显。高地温梯度区或异常热流区的烃源岩在埋藏较浅处即可达到排烃门限,储层在浅埋藏条件下即可达到较深的成岩作用阶段,易溶矿物更易发生溶蚀而形成次生孔隙发育带。因此,对于热流背景差异明显的地区,应根据热流背景、热演化事件和热异常的不同开展储层分析,以便更准确地预测有利的储集地带和油气聚集区,规避勘探风险。     

莱州湾凹陷北洼沙河街组三段砂岩储层孔隙定量演化模式

莱州湾凹陷位于渤海湾盆地南部,是一个"小而肥"的富烃凹陷,其储层成岩作用的研究程度较低。铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射和阴极发光等多种技术手段的分析结果显示,莱州湾凹陷沙河街组三段中—深层储层的岩性主要为中粒—细粒岩屑长石砂岩,其成分成熟度和结构成熟度为中等偏好,属于中孔、中—低渗储层类型,储集性能良好,成岩作用处于中成岩阶段A1期。地层埋藏史、热演化史、烃源岩生烃史和成岩演化史的综合分析指示,储层孔隙空间的演化主要经历了机械压实减孔、早期胶结减孔、酸性溶蚀增孔和晚期胶结减孔4个阶段,其孔隙度的变化量分别为7.73%、4.61%、5.99%和2.54%,由此可建立储层孔隙定量演化的综合模式。受长期浅埋环境和成岩演化阶段影响,莱州湾凹陷沙河街组三段在古成藏期的储层孔隙度约为25%,油气充注情况良好。现今的孔隙类型仍以原生粒间孔为主,油气保存情况较好,勘探潜力较大。这一认识可为研究区的进一步勘探开发提供理论支持。     

鄂尔多斯盆地志靖—安塞地区长2油藏成藏主控因素分析

针对志靖—安塞地区长2油藏地质条件复杂,油气富集的主控因素不明确的问题,通过烃源岩、沉积相、优势砂体、运移通道、盖层及圈闭条件等综合研究,对长₂油层组沉积相、砂体分布规律、有利圈闭进行综合分析。结果表明:长₂油藏石油富集成藏受油源、不整合、低幅构造、沉积相及储层特征、盖层等多种因素的控制和影响;该区中部紧邻生烃中心,为成藏提供油源保障;延长组叠置储渗砂体是长₇烃源岩排除油气运移至长₂的主要通道,不整合面和裂缝是运移通道的有效补充;分流河道交汇处高渗砂体与近东西向排状鼻隆的匹配是石油聚集的有利场所,盖层与纵向砂体结构决定了石油主要富集在长₂Ⅰ³小层。长₂油藏在多因素的共同控制下,发育岩性、构造-岩性、弱构造-岩性等3种油藏类型,研究成果指明了长₂油藏下步勘探方向。