川西坳陷上三叠统须五段致密气储层特征及成因机理

发布时间：2019-09-12 13:19

【摘要】：本论文通过岩心与露头观察、测井与地震资料解释等方法建立了川西坳陷上三叠统须五段层序地层格架并分析了层序格架内沉积相带的展布规律,采用铸体薄片、X衍射、场发射扫描电镜、高压压汞、氮气吸附、核磁共振及孔渗测试实验等手段对须五段致密气储层特征进行了系统的研究,明确了致密储层的成因机理。取得了如下认识:依据须家河组顶底在区域地震剖面均为上超下削的特征将其作为一个巨旋回;依据小塘子组末海退与须三段末安县运动形成的不整合面将须家河组分为三个超长期旋回,须四段至须五段为其中一个超长期旋回;依据须五段与须四段之间岩性突变面将须五段作为一个长期旋回;依据须五段顶底富砂、中部富泥的岩性组合,结合最大湖泛面特征,将其分为三个中期旋回。须五段野外露头、钻井岩心、录井岩性及测井曲线特征均表明研究区须五段处于水体能量弱、物源供砂不足的三角洲前缘末端-滨浅湖的煤系低能沉积环境,主要发育泥页岩、粉砂质泥岩夹煤线,其次为富杂基的粉砂岩、细砂岩。针对须五段铸体薄片下均不见孔隙的细砂岩粉砂岩及泥页岩储层,本论文采用场发射扫描电镜识别出泥页岩中的纳米级的粘土矿物晶间孔、有机质孔,粉砂岩及细砂岩中的粘土矿物晶间孔、粒内溶孔、残余粒间孔。总体上,泥页岩中孔隙较小但数量较多,粉砂岩、细砂岩中孔隙较大但数量较少。高压压汞和氮气吸附实验数据显示,储层孔喉大小与岩性密切相关:泥页岩孔喉直径峰值范围5~30nm,粉砂岩孔喉直径峰值范围10~50nm,细砂岩孔喉直径峰值范围30~100nm。针对纳米级孔喉的须五段储层,本论文采用氦气法和脉冲衰减法较为准确的揭示了储层物性特征。酒精饱和法对于纳米级孔喉的储层测得的孔隙度普遍偏低,氦气测孔隙度更接近实际值,测试结果表明,泥页岩孔隙度高于粉砂岩、细砂岩,泥页岩为3.89%,粉砂岩为3.13%,细砂岩为2.44%。脉冲衰减法测致密储层渗透率精度最高,测试结果表明,泥页岩渗透率高于粉砂岩、细砂岩,泥页岩为0.0651×10-3μm2,粉砂岩为0.0021×10-3μm2,细砂岩为0.0082×10-3μm2。泥页岩孔隙度较高是因为发育较多的纳米级粘土矿物晶间孔及有机质孔,而粉砂岩、细砂岩中粘土矿物晶间孔及有机质孔较少,残余粒间孔和粒内溶孔也极少;泥页岩渗透率较高的原因则是由于发育较多的层间页理缝。作为煤系低能环境下发育的储层,沉积条件是导致须五段泥页岩物性优于粉砂岩、细砂岩的主控因素。三角洲前缘末端-滨浅湖的沉积环境决定了须五段沉积整体粒度细、泥质含量高,同时煤系地层的酸性环境不利于早期碳酸盐胶结,因此在埋藏过程中压实作用强烈,粉砂岩、细砂岩的原生粒间孔隙大量损失、喉道急剧缩小,最终仅残余下粘土矿物晶间孔。由于缺乏运移通道,后期酸性流体也难以进入储层溶蚀成孔,因而粉砂岩、细砂岩物性比泥页岩差。
【图文】：

成是优质储层的控制因素，而溶蚀作用受有机酸性水运移通道的控制，主要发育在不整合面、层序界面以及断裂裂缝带附近、且保留一部分原生粒间孔隙的储层中[131]。郑荣才（2007）通过对川西坳陷须四段钙屑砂岩储层特征的研究，认为其中剩余原生孔隙极少，储集空间以次生的粒间溶孔为主，构造裂缝是形成渗流通道的主要因素[119]。针对页岩储层，Slatt（2011）识别出 Barnett 页岩和 Woodford 页岩中的粘土矿物絮状孔（porous floccules）、有机质孔（organopores）、粪粒孔（fecal pellets）、化石骨架中的孔隙（fossil fragments）、矿物颗粒的粒内孔（intraparticle grains/pores）、微孔道和微裂缝（microchannels and microfractures）等多种孔隙类型[72]。我国学者主要是借鉴北美研究经验对页岩气储层进行了分析[132,133]，原野（2014）认为鄂尔多斯盆地延长组长 7、长 9 段由于热演化程度较低因而有机孔不发育、山西组由于有机质以Ⅲ型干酪根为主因而有机孔发育受限[134]，胡宗全（2015）指出在五峰组-龙马溪组页岩中迁移有机质内的有机质孔是最主要的页岩气储存空间[135]。

中国石油大学（北京）博士学位论文渗透率极低是致密砂岩和页岩储层共同的特征，而渗透性能差意味着其孔喉微小。Nelson（2009）根据来自不同盆地的砂岩和页岩样品的数据，对比了常规砂岩、致密砂岩、页岩的孔隙大小、粘土矿物间距、金刚烷及油气水分子的直径的分布规律[136]（图 1.1）。其中常规砂岩孔喉直径约 0.2～1μm，致密砂岩孔喉直径约0.03～0.2μm，页岩孔喉直径0.005～0.1μm，油分子直径0. 00045～0.01μm（0.45～10nm），甲烷分子直径 0. 00038mm（0.38nm），水分子直径 0. 00032mm（0.32nm）。邹才能（2012）结合我国与北美典型致密砂岩、致密灰岩与泥页岩储层的数据对非常规储层纳米级孔喉分布进行了统计（图 1.2），其中致密砂岩储层孔喉直径 40～700nm，页岩储层孔喉直径 5～200nm[12]。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13

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本文编号：2535155