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。     

二氧化碳-水-岩作用机理及微观模拟方法研究进展

系统综述CO₂-水-岩复杂作用机理、多孔介质反应输运(溶解、沉淀及沉淀运移)微观模拟、CO₂-水-岩系统微观模拟3个方面的研究进展,指出目前研究存在的主要问题并提出了关于未来研究方向的建议。CO₂注入储集层后,不仅存在常规渗流体系的流动和传质作用,还会产生溶解、沉淀及沉淀运移等特殊物理化学现象,其耦合作用导致多孔介质的孔渗参数变化规律复杂。孔隙尺度的微观渗流模拟,可以得到孔喉三维空间内的详细信息,且能显性观察到多孔介质流-固界面随反应的变化。目前研究主要在复杂作用机理解耦合、多矿物差异性反应表征、沉淀生成机理及表征(晶体成核和矿物脱落)、沉淀-流体相互作用模拟方法、多物理化学过程耦合渗流机制等方面存在局限。未来研究中,需要创新实验方法对“溶解—沉淀—沉淀运移”解耦合,提高矿物地球化学反应相关参数实验测试的准确度,在不同沉淀机理可靠表征的基础上,建立沉淀-流体相互作用模拟方法,并有机耦合各个物理化学过程,最终实现对CO₂-水-岩系统中“溶解—沉淀—沉淀运移”的耦合渗流模拟。     

高温高压条件下碳酸盐岩溶蚀过程控制因素

近年来的油气勘探实践表明深层-超深层碳酸盐岩具有良好的勘探潜力,地层深部碳酸盐岩储层溶解-沉淀过程是制约深层-超深层碳酸盐岩优质储层预测的关键科学问题,对于该过程的研究有助于深入了解油气储集空间孔隙发育机理。通过开展溶蚀-沉淀模拟实验,利用岩相学和地球化学相结合的分析手段查明常温常压到高温高压条件下（~200℃~70 MPa）温度、压力、水岩比、溶液离子等因素对碳酸盐岩溶解-沉淀过程的影响程度和作用机制。实验得到开放系统碳酸盐岩溶蚀窗温度范围为75~150℃,间歇性开放系统碳酸盐岩溶蚀窗温度范围为120~175℃。在开放系统,0.3% CO₂溶液中,方解石溶蚀率明显高于白云石。在半开放系统,0.3% CO₂溶液中,云质灰岩溶蚀率最高。在开放系统,稀硫酸流体中,当温度超过175℃时白云岩溶蚀量超过灰岩,高温条件下硫酸根离子和矿物晶体表面阳离子的络合过程促进了白云岩的溶解。     

歧口凹陷滨海断裂带热流体活动及其对油气成藏的影响

热流体能够影响沉积盆地内物质组分的重新分配,如矿物的溶解和油气相态的变化,以及输导系统的热异常,通常沿断裂分布。滨海断裂带为控制烃源岩展布的断裂之一,同时也是流体热异常活动的场所。利用有机地球化学、流体包裹体、气体地球化学、成岩矿物及地层水化学特征等对研究区内流体的热活动进行了研究,为油气沿断裂发生运移和聚集提供了证据,进一步指明了油气勘探的有利方向。热流体沿断裂上涌发生热对流对局部温度场的改变体现在以下几个方面：1镜质体反射率异常反映局部烃源岩受局部温度场的变化发生热演化异常;2成岩期形成的流体包裹体均一温度大于其最大埋深时的温度;3黏土矿物出现同一深度段多类型和同一类型多层段的演化异常;4储层碎屑矿物颗粒的热蚀变。热流体对物质场的改变主要体现在以下几个方面：1热流体带来了深部幔源的无机CO₂于浅层富集成藏;2大量高于卤水矿化度的深部流体渗入发生流体-岩石相互作用,导致储层中存在高矿化度的地层水;3储层早成岩期胶结于孔隙的碳酸盐类等矿物溶蚀形成多个次生孔隙带,进一步证实了水-岩相互作用,次生孔隙的发育来源于碳酸盐类矿物的溶解和重新分布,在一定程度上控制储层的物性;4热流体携带的大量物质发生流体-岩石相互作用导致靠近断裂带的岩石中所含微量元素异常。上述证据均指示了烃类流体能够沿断裂和渗透性砂岩储层发生运移,并可能聚集成藏形成大油气田。     

高温高压碎屑岩储层中石膏溶解对方解石沉淀的影响

一般研究认为有机质演化过程中释放的有机酸会对碎屑岩储层中的方解石等易溶矿物产生溶蚀作用从而生成次生孔隙,进而增大岩石的储集空间和渗透性。但柴达木盆地红柳泉地区始新统下干柴沟组碎屑岩储层为咸化湖盆沉积,偏光显微镜下可见岩石薄片中石膏较为发育。通过流体-岩石动力学模拟实验研究得出,在地层条件下高温高压环境中石膏优先溶解进而使得方解石发生沉淀作用,且二者紧密相关。总体上,这一反应使得岩石的孔隙度和渗透率增大且孔隙结构变好,方解石的沉淀作用造成的储集空间的减小量小于石膏和长石等易溶矿物溶解造成的储集空间的增大量,因此,高温高压的地层条件下酸性流体与岩石的相互作用会对储层物性起到一定的改善作用。     

塔里木盆地玉北地区中-下奥陶统储集体断裂与裂缝特征

通过薄片、岩心观察结合成像测井以及三维地震等资料对玉北地区鹰山组海相碳酸盐岩储层进行了研究,认为此区域虽然剥蚀严重,大范围缺失上奥陶统,但并非典型的风化壳型储层,具有明显的断控型岩溶储层特征.储集空间主要为小型溶蚀孔洞-裂缝,且区域上明显受到断裂系统控制.文章从宏观角度分析了玉北地区断裂发育的期次和构造样式以及有效缝的走向,之后转入微观裂缝特征的研究,最后探讨裂缝与储层改造的关系.研究认为地表水沿断裂下渗溶蚀是储层改善的关键,埋藏环境下的成岩作用(深部热液溶蚀、有机酸作用)对储层存在影响,但并非储集空间形成的主要因素.玉北地区奥陶系全井段裂缝型储层都发育,尤其在顶部风化壳和底部云灰岩性过渡段裂缝发育,其东部断褶区中构造层发育的北东向盖层滑脱型逆冲推覆断裂系统,与下构造层中发育的北东向直立走滑断裂带位置相近,在东部断垒带共同构成了油气运移通道,使之成为玉北地区裂缝-孔洞型储层发育的优势地区.     

断裂带内部结构及其输导作用

作为含油气盆地中油气运移的重要通道,断裂带的内部结构及其输导作用一直是研究的重点。通过野外露头及室内岩心观察发现,断裂带内部结构具有分带性,主要包括破碎带和高裂缝带,同时影响断裂带输导作用的物质因素主要有断裂带破碎程度、泥岩涂抹和矿物沉淀3方面。根据断裂带流体活动周期性变化特征,在断裂发生、发展和封闭的不同时期,将断裂带的输导作用划分为3个阶段:断裂活动期油气沿断裂带的高效运移阶段、断裂静止期前后油气沿断裂裂缝带的连续运移阶段和断裂静止期油气沿断裂破碎带的低速运移阶段。     

深层—超深层碳酸盐岩储层形成机理新进展

深层—超深层碳酸盐岩领域是否存在规模有效储层长期存在争议。随着一批规模大、产量高的深层—超深层碳酸盐岩油气藏的发现,结束了是否存在有效储层的争议,但深层—超深层优质规模性储层的形成、保持机理又成为新的关注焦点。通过对普光气田上二叠统长兴组和下三叠统飞仙关组深层优质碳酸盐岩储层进行研究,提出了沉积—成岩环境控制早期孔隙发育、构造—压力耦合控制裂缝与溶蚀、流体—岩石相互作用控制深部溶蚀与孔隙保存的"三元控储"成因模式。随着勘探的推进和研究的深入,相继在塔里木盆地和四川盆地又发现了一些新类型储层。研究结果表明,四川盆地雷口坡组微生物岩储层与早期沉积组构密切相关,与鲕滩、生物礁等高能环境控制的储层有一定差异;塔里木盆地顺北地区存在多期活动的走滑断裂,在其影响下形成了断控洞穴、裂缝及沿缝溶蚀的断控储集体,与裂缝-孔隙型储层差别明显;塔里木盆地顺南4井发现了一套以缝洞和石英晶间孔为主要储集空间的热液硅化碳酸盐岩储层,其成因与大气淡水、有机酸、TSR等已发现的成岩流体溶蚀作用无明显关系。这些新类型储层的成因机理与"三元控储"成因模式的核心思想契合,但其现象与经典实例存在一定差异。这些新发现拓展了"三元控储"成因模式的内涵。     

断裂活动对塔中地区鹰山组碳酸盐岩储集层的影响

塔中地区下奥陶统鹰山组碳酸盐岩储集层由于受到断裂活动的影响而发生了一系列的变化,其主要体现在3 个方面：断裂附近的储集层中形成了与断裂活动相关的裂缝,产生了一个高孔-渗带,多级次、多方位裂缝的发育与沟通使得碳酸盐岩的储集性能得以改善;断裂及其所产生的裂缝可作为深部流体的运移通道,由此储集层中大多发生了溶蚀作用、交代作用和白云岩化作用等建设性的改造作用;近地表断裂活动沟通地表水,使岩溶作用深度加大,导致溶蚀和裂缝的发育深度增加,有效储集空间增大。     

碳酸盐岩—膏盐岩组合水—岩反应热力学和动力学模型及其在塔北地区寒武系储层的应用

埋藏过程中,碳酸盐矿物和石膏组合的溶解—沉淀对深埋条件下的岩溶和孔洞保持具有至关重要的影响。以塔北隆起寒武系储层为研究对象,根据英买、牙哈地区14口井及轮探1井的地层水离子含量,建立水—矿物相互作用的热力学和动力学模型,结合孔隙度及薄片分析,开展碳酸盐岩—膏盐岩组合型储层的精细评价。结果显示,碳酸盐矿物和石膏的溶解—沉淀反应速率与其ΔG呈较好的指数关系,溶解速率随着ΔG的减小而增大,而沉淀速率随着ΔG的增大而增大。计算结果表明塔北隆起寒武系埋藏环境总体上有利于碳酸盐矿物—石膏组合的溶解,西北部地区岩溶作用强于东南部,有利于储层孔洞的保持,与实际的储层物性测试结果基本吻合。该研究为深埋碳酸盐岩—膏盐岩组合型储层有利储集区的定量预测及评价提供了新方法。     

渤海海域渤南低凸起碳酸盐岩潜山储层特征及形成机制

碳酸盐岩潜山是渤南低凸起潜山中重要的油气勘探和开发目标,运用钻井、地震、岩心、薄片、测井等资料,以BZ28-1碳酸盐岩潜山油气田为例,对碳酸盐岩储层特征及形成机制进行了综合分析。渤南低凸起碳酸盐岩潜山包括风化壳岩溶型储层和内幕溶蚀型储层2套储集系统,岩性主要为白云岩,其次为灰岩,储集空间主要为晶间孔、裂缝和溶蚀孔隙。物性分析表明,白云岩中的不等粒白云岩、粉—细晶白云岩和粉晶白云岩物性最好,且普遍好于灰岩。渤南低凸起碳酸盐岩潜山储层的形成主要受沉积相、岩溶作用和构造破裂作用的控制:(1)沉积相是储层形成的基础,有利的储层主要分布在局限海、潮间坪和潮坪中的白云岩和部分灰岩中;(2)岩溶作用是储层形成的关键,风化壳岩溶型储层和内幕溶蚀型储层主要分布在不整合面顶部以下0~250 m和0~150 m的范围内,岩溶古地貌中的岩溶高地和宽缓的岩溶斜坡相带是岩溶储层发育最有利的部位;(3)构造破裂作用是储层形成的纽带,在不整合面附近的半充填或未充填的构造缝和溶蚀缝,既可作为油气的储集空间和渗流通道,也可与溶蚀孔隙复合,形成裂缝—孔隙型和孔隙—裂缝型储层,大大改善了储集性能。     

渤海湾盆地黄骅坳陷歧北—东光地区二叠系碎屑岩储层特征及控制因素

针对渤海湾盆地黄骅坳陷歧北—东光地区二叠系碎屑岩储层特征及控制因素认识程度不够的问题,综合应用岩心、物性分析、X?射线衍射、铸体薄片、扫描电镜、压汞及测录井等资料对二叠系碎屑岩储层特征及控制因素进行了研究。研究表明：研究区二叠系碎屑岩的岩石种类较多,发育岩屑质长石砂岩、长石质岩屑砂岩和岩屑质石英砂岩,以及少量的长石砂岩和岩屑砂岩。储集空间发育有原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔及其他岩类的溶蚀孔隙、溶缝和裂缝,但以溶蚀孔隙为主;储层存在中孔中渗、低孔低渗和特低孔特低渗3类,中孔中渗储层占比较少,以低孔低渗为主。储层发育主要受沉积作用、成岩作用及构造作用的综合控制。沉积过程中的分选性对储层孔隙度的发育程度控制强于岩性对孔隙度发育的控制;成岩过程中的压实作用和胶结作用对储层孔隙发育均有影响,但压实作用对储集孔隙发育的影响强于胶结作用对孔隙发育的影响;构造作用形成的各类断裂不仅为地下流体与岩石颗粒发生溶蚀作用提供了场所,也为溶蚀作用发生所需流体的来源及溶蚀后的流体流动提供了通道。     

磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层多尺度离散裂缝建模技术及其应用

在以大斜度井和水平井为主要开发井型的缝洞型碳酸盐岩气藏中,要想获取裂缝在井点不同空间位置的产状较困难,裂缝精细描述存在不准确性,这些均影响了对气藏渗流通道的刻画,制约了边水气藏的科学、均衡开发。以磨溪龙王庙组碳酸盐岩储层为例,利用岩心照片、FMI成像测井、叠前地震各向异性裂缝预测和不连续性检测以及动态监测等资料,在大斜度井、水平井裂缝定性识别的基础上,定量表征了裂缝产状、开度、密度、孔隙度等参数,再结合所获取裂缝参数建立多尺度非结构化网格离散裂缝模型,明确了气藏高、低渗区域分布,优势水侵通道和水侵方式。结果表明：在磨溪龙王庙组气藏离散裂缝模型中,大尺度和中小尺度裂缝均较发育,高渗区呈连片状广泛分布;发育于气藏外围4个方向的9条边水水侵的高渗通道,表现为沿裂缝水窜型和沿溶蚀孔洞均匀推进型2种水侵方式。该方法及研究结果对同类特大型超压有水深层碳酸盐岩气藏裂缝精细描述、水侵优势通道刻画和水侵模式建立等理论和技术研究均具有借鉴意义。     

辽河盆地西部凹陷古潜山天然裂缝特征及其影响因素

古潜山储层是辽河盆地西部凹陷油气勘探的重要领域,天然裂缝发育的非均质性是影响古潜山储层油气富集和单井产能的主要因素之一。通过相似野外露头、岩心、薄片、扫描电镜和成像测井等资料分析,对辽河盆地西部凹陷古潜山储层天然裂缝类型和发育特征进行了研究,并讨论了影响古潜山储层天然裂缝发育的主要因素。辽河盆地西部凹陷古潜山储层天然裂缝按照地质成因可以划分为构造裂缝、风化裂缝和溶蚀裂缝。构造裂缝是天然裂缝的主要类型,其发育的优势方位为NNE-SSW向。铸体薄片和扫描电镜等资料分析表明古潜山储层中发育有矿物晶间缝、解理缝、裂纹缝和破碎缝。其中矿物破碎缝的开度和规模较大,开度通常分布在20~40 μm,规模不受矿物颗粒的限制。古潜山储层天然裂缝发育的非均质性主要受构造运动、岩性和成岩作用的控制。加里东运动、印支运动和燕山运动是天然裂缝形成的主要时期;古潜山储层变质岩中的花岗岩类、碳酸盐岩中的白云岩以及火山岩中的中酸性岩石为天然裂缝发育的优势岩性;成岩作用中表生风化作用、溶蚀作用和变质作用是天然裂缝发育的建设性作用,而充填作用和交代蚀变作用属于破坏性作用。研究成果为辽河盆地西部凹陷古潜山储层油气藏的勘探开发提供了科学的地质依据。     

川东北元坝地区须三段钙屑砂砾岩储层特征及控制因素

四川盆地元坝地区须家河组三段多口井测试获得中-高产工业气流,具有良好勘探开发潜力,但其储层特征及控制因素不明确。利用岩心、薄片及分析化验资料对研究区储层岩石类型、储集空间、物性及发育控制因素进行综合研究。研究认为：储层岩石类型以钙屑砂岩和灰质砾岩为主,具有“石英、长石含量低,碳酸盐岩屑（碳酸盐砾）含量高”的特征。储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔及裂缝为主,钙屑砂岩与灰质砾岩储层差异明显。钙屑砂岩为裂缝-孔隙型储层,而灰质砾岩为孔隙-裂缝型储层,物性总体较差,具有低孔、低渗的特征。储层发育主要受沉积微相、岩石类型、溶蚀作用及裂缝共同控制。有利沉积微相及岩石类型是优质储层发育的基础,溶蚀作用及裂缝是优质储层发育的关键。水下分流主河道中-粗粒钙屑砂岩为最有利岩相,高含量钙屑组分在后期溶蚀作用及裂缝改造下易形成优质储层。     

鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧非岩溶白云岩储层成因

近年来,鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组顶部除岩溶碳酸盐岩储层外,非岩溶白云岩储层也取得了天然气勘探突破。根据岩心观察、显微薄片鉴定、物性分析和测井录井等资料,研究了鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧奥陶系马家沟组马五⁵―马五⁶亚段的沉积微相,分析了非岩溶白云岩储层特征及主控因素。结果表明：储集岩类型以砂砾屑白云岩和晶粒白云岩为主;储集空间类型主要为残余粒间孔、晶间孔和溶蚀孔,属非均质性较强的低孔隙度低渗透率储层;沉积环境为局限台地,包括潮缘滩、云坪、灰云质潟湖、灰质潟湖和膏质潟湖微相;储层分布明显受古隆起附近潮缘滩微相和选择性埋藏白云石化作用的控制;重结晶作用、胶结作用、压实压溶作用和充填作用等多种破坏性成岩作用导致了储层致密化;裂缝的存在改善了致密白云岩储层的物性,并且沟通了保存下来的孤立残余粒间孔和岩溶溶蚀孔。总之,潮缘滩微相中的埋藏白云石化、顺层岩溶作用和裂缝改造作用是储层发育的关键因素,有利于相对优质白云岩储层的形成。     

塔里木盆地轮古西地区奥陶系古潜山岩溶作用机理与发育模式

轮古西地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储集空间主要为溶蚀孔、洞、缝,岩溶储层类型可分为裂缝型、孔洞型、裂缝—孔洞型、洞穴型4种,具有极强的非均质性;不同地貌单元岩溶缝洞系统具有明显的垂向分带特征,应用薄片分析法对不同类型岩溶作用机理进行研究,在此基础上分析轮古西地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层发育模式。认为:东部轮古7井区区域位置最高,为轮南潜山区域补给区;轮古西地区岩溶台地为该区补给区,大气降水以下渗、径流为主,溶蚀孔洞及溶蚀裂缝发育,泥质、方解石充填;岩溶坡地为地下水径流区,地下水以水平径流为主,岩溶暗河管道系统发育,岩溶角砾岩、泥质充填;岩溶盆地为排泄区,其排泄基准面决定了岩溶发育规模。     

塔里木盆地轮古东奥陶系碳酸盐岩储层特征与主控因素

塔里木盆地轮古东地区奥陶系碳酸盐岩礁滩复合体油气藏是塔里木油田分公司近期重点勘探区带之一。油气藏的储集岩主要有亮晶颗粒灰岩、粉晶颗粒灰岩、泥晶颗粒灰岩、泥晶灰岩,其中亮晶颗粒灰岩的储集性能较好;储层的基质孔隙不发育,主要的孔隙空间为溶蚀孔洞和裂缝;储层分为洞穴型、孔洞型、裂缝型和裂缝-孔洞型,其发育程度主要受沉积相、溶蚀作用和破裂作用控制。形成了轮古东地区奥陶系碳酸盐岩礁滩复合体储层叠置连片、广泛发育的分布特征。     

南堡凹陷碳酸盐岩优质储层发育主控因素与分布预测

渤海湾盆地南堡凹陷碳酸盐岩潜山油气成藏条件优越,油气富集受地层、构造、储层等多重因素控制,优质储层发育和分布是研究的重点。通过对钻井、测井、岩心等各项资料深入分析,明确了南堡凹陷碳酸盐岩储集空间以溶蚀孔洞为主,主要储层类型为裂缝-孔洞型,裂缝是沟通孔洞的重要通道;碳酸盐岩沉积相带、成岩作用（包括岩溶）、构造作用是碳酸盐岩潜山优质储层发育的主控因素。其中有利沉积相带是储层发育的基础,有利的成岩后生作用是储层发育的保障,有利的构造作用是储层发育的关键。通过细分地层组段开展地震地质储层综合预测,显著提高了储层预测结果的准确性。     

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。