鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界致密砂岩优质储层成因机理

摘要

鄂尔多斯盆地大牛地气田上古生界地层发育大规模的致密砂岩气储层。综合利用储层物性数据等分析化验资料、铸体薄片及扫描电镜观察方法，以及碳氧同位素及流体包裹体测温等测试，以二叠系下石盒子组1段和石炭系太原组2段为例阐释了两个层段储层差异性成岩演化历史和孔隙成因机制。结合储层微观观察和基于储层孔隙结构的反演回剥法，明确了优质储层的孔隙成因和孔隙演化过程，以及结合储层控制因素的分析明确了优质储层形成机制。利用测井数据反演和建模软件批量处理揭示了岩相控制下的致密砂岩优质储层的分布规律。 经对长石颗粒交代产物之方解石和高岭石含量的测定，原始组分中碎屑长石颗粒含量最高可达20%，两个层段的原始岩石类型分别为岩屑砂岩和长石质岩屑砂岩（盒1段）和岩屑砂岩、亚岩屑石英砂岩和石英砂岩（太2段）。盒1段和太2段经历差异性的成岩演化历史。盒1段可提供蒙脱石的相对高含量岩屑颗粒及同沉积火山玻璃和太2段受海水环境影响而富含K+的早期地层水使得两者钾长石、蒙脱石和高岭石之间具不同的相互作用机制。早成岩后期—中成岩早中期（50～120oC）发生的蒙脱石伊利石化强烈并持续影响盒1段中钾长石的成岩溶蚀，形成高岭石、绿泥石和方解石等产物。而太2段早期丰富K+源及相对少的蒙脱石源使得钾长石在中成岩早中期阶段大部分得以保存，至中成岩中后期（120～140oC）先期产生的高岭石发生伊利石化而促进钾长石的广泛溶解。高岭石被大量消耗而石英胶结和伊利石胶结大量产出。 按照成岩矿物发育特征可将储层分为溶解成岩相、压实压溶硅质胶结成岩相和钙质胶结交代成岩相。其中压实压溶硅质胶结成岩相和发育于中细粒岩相中的钙质胶结交代成岩相储层较为相似，岩屑假杂基化对二者减孔作用显著，硅质胶结同时对前者具显著的减孔作用。相对低渗特征主要是由于颗粒间的片状-弯片状喉道和假杂基化塑性岩屑颗粒发育的微喉道构成的微细喉道-微喉道组合。溶解成岩相和发育于粗粒岩相的钙质胶结交代成岩相是研究区发育的优质储层，两者主要得益于粗粒岩相及高石英含量而造成的相对较小的压实减孔量和中成岩阶段的长石溶蚀增孔作用。 优质储层的直接表现形式是以粒内溶孔、粒间溶孔和微孔隙为主的次生孔隙的发育，以及高岭石、伊利石等粘土矿物间微孔隙为主的微孔隙-细喉道-微细喉道的喉道组合。优质储层所发育孔隙类型在盒1段主要为粒内溶孔和微孔隙（面孔率大于2%），在太2段主要为粒内溶孔和粒间溶孔（面孔率大于2%）。在厚层煤的热演化提供充足酸性流体来源的背景下，具备有利的原始沉积条件如相对粗的粒度和高石英颗粒含量-低岩屑颗粒含量的岩石组分特征的储层，经历早成岩阶段相对弱的压实减孔作用以及中成岩阶段显著的溶蚀增孔作用。这是是研究区优质储层的形成机理所在。 优质储层整体受控于相对粗粒岩相和优势成岩相的分布。两者均呈现“岩相控制分带性”和“成岩相主导区带内优质储层再分布”的特点。溶解成岩相和发育于相对粗粒岩相中的钙质胶结交代成岩相控制高产气层的分布，前者一般发育于相对粗粒岩相厚度中心的核部而后者主要发育其端部。优质储层分布的最直接标志为平面上溶解成岩相和发育于相对粗粒岩相中的钙质胶结交代成岩相的累积厚度中心。而两者均发育于中粒岩相厚度中心（＞15m，盒1段；＞12m，太2段）控制区域。在其控制区域的端部常出现钙质胶结交代成岩相的分布，而是否由细粒岩相主控成为判断其可否成为优质储层的关键。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题目的及意义

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.2.1 致密砂岩成岩历史

1.2.2 致密砂岩孔隙成因及演化历史

1.2.3 碎屑岩优质储层

1.2.4 大牛地气田研究现状

1.2.5 存在问题及选题依据

1.3 研究内容、技术路线和工作量

1.3.2 技术路线

1.3.3 样品与实验方法

1.3.4 完成的工作量

第二章 研究区地质概况

2.1 区域构造

2.2 晚古生代沉积及层序地层学

2.2.1 上石炭统太原组

2.2.2 下二叠统下石盒子组

2.3 埋藏史和热史

第三章 储层基本特征

3.1 储层岩石学特征

3.1.1 碎屑颗粒发育特征

3.1.2 自生矿物发育特征

3.2 物性分布特征

3.3 储层孔隙发育特征

3.3.1 太2段孔隙类型

3.3.2 盒1段孔隙类型

3.3.3 不同层段储层孔隙特征对比

3.4 储层孔喉结构特征

3.5 小结

第四章 优质储层的界定

4.1 储层异常高孔渗带

4.1.1 正常压实曲线与异常高孔渗带

4.1.2 异常高孔渗带内幕解剖

4.2 有效储层物性下限

4.2.1 试油（气）法

4.2.2 分布函数法

4.3 优质储层物性下限

4.4 小结

第五章 储层成岩演化历史

5.1 成岩矿物共生序列

5.2 碳酸盐胶结形成温度

5.3 石英胶结形成温度

5.4 成岩演化历史

5.4.1 早成岩阶段

5.4.2 中成岩A阶段

5.4.3 中成岩B阶段

5.5 小结

第六章 储层孔隙演化历史

6.1 反演回剥法

6.2 成岩相划分

6.3 不同成岩相储层孔隙演化史

6.3.2 溶解成岩相

6.3.3 钙质胶结交代成岩相

6.4 成岩相对优质储层的控制

6.5 小结

第七章 优质储层形成机理

7. 1 优质储层控制因素

7.1.1 骨架颗粒影响

7.1.2 粒度的影响

7.1.3 成岩因素的影响

7.1.4 酸性流体来源

7.2 优质储层形成机理

7.3 小结

第八章 优质储层分布规律

8.1 岩相展布特征

8.2 成岩相测井响应

8.2.1 测井曲线优选

8.2.2 判别方法选取

8.2.3 单井成岩相检验

8.2.4 成岩相展布规律

8.3 优质储层分布规律

8.4 小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

作者简介