渤海湾盆地东营凹陷南斜坡沙四上亚段层序地层、沉积相及储层特征研究

摘要

本文针对东营凹陷南部斜坡带薄层的滩坝砂体，利用多种先进的测试方法及手段开展了不同尺度的储层特征研究。开展了目的层段储层的层序地层格架、沉积相、成岩作用对储层质量的影响因素研究；通过宏观岩心的测试获得孔隙度、渗透率及地层因子等参数，在此基础上结合岩石三维重构技术对储层孔隙结构进行研究；通过高分辨率的BSEM图像建立量化的三维矿物空间分布模型，并分析孔隙与颗粒结构之间的关系；利用3Dμ-CT数据得到了矿物平面定量分布图像。综合应用这些技术将储层的孔隙特征与矿物组成特征联系起来，实现了原生和次生孔隙的连通性以及次生孔隙特征的定量化表征；数字岩心分析所得孔隙度和渗透率结果与岩心样品物性分析结果吻合较好，表明数字岩心技术在储层物性参数求取方面具有可靠性。 本文探讨了层序类型、沉积相类型及成岩作用的关系及其对储层的影响。利用地震、测井及岩心描述等资料进行层序地层格架的建立及沉积相分析；利用阴极发光、共聚焦激光扫描、扫描电镜及X-衍射等，分析了岩石组成、结构及自生和他生矿物等岩石学特征。研究结果表明，研究区沙四上亚段为一个完整的三级层序，包括湖泊低水位体系域、湖泊扩张体系域和湖泊高水位体系域，根据内部砂体发育特征和期次，识别出7个准层序组及29个四级旋回。储集层主要为滨浅湖滩坝、半深湖碳酸盐岩滩坝及浅水水道砂体沉积。沉积和成岩特征的非均质性主要表现为：（1）颗粒粒度细、分选差，泥岩与粉砂岩或细砂岩频繁交替；（2）成熟度低；（3）压实及胶结作用强。随着胶结作用的增强，长石溶蚀形成的次生溶孔较为发育。蒙脱石黏土环边对储层原生孔隙起到了保护作用。岩石中大量的伊利石或伊蒙混层的存在明显降低了储层渗透率，但对孔隙度的影响较小。 本文建立孔喉大小与储层质量之间的关系。利用压汞（MICP）和核磁共振（NMR）技术，对沙四上亚段（Es4s）薄互层滩坝砂岩储层的孔径分布和非均质性特征进行了表征；在薄片、扫描电镜、压汞毛管压力、核磁共振T2弛豫时间和微米CT综合分析的基础上，对孔隙类型、形态及空间分布特征进行全面表征。压汞测试显示孔喉均值分布范围在0.47μm和2.83μm之间，最大孔喉分布范围在2.48μm和7.36μm之间。压汞测试和核磁共振结果两者综合分析得到的孔径分布大体上可以反映滩坝砂体的孔喉大小，从而克服单一方法的局限性。利用数字岩心技术实现了岩石储集空间的三维可视化，并建立了孔隙网络模型与实验数据之间的关系。压汞测试和核磁共振反映的孔径分布一般呈现双峰（中孔和微孔）。通常来说，与粒间孔隙相对应的中孔占主导地位，强烈胶结的砂岩一般发育大量的晶间微孔隙。 本文综合利用微米CT扫描技术、扫描电镜背散射成像技术（BSEM）以及自动矿物分析等技术（QEMSCAN），采用多尺度表征相结合的方式对储层的性质进行描述。从宏观岩心的定量测试获得孔隙度、渗透率及地层因子等参数，在此基础上结合岩石三维重构技术对储层孔隙结构进行研究；通过高分辨率的BSEM图像建立量化的三维矿物空间分布模型，并分析了孔隙与颗粒结构之间的关系；利用3Dμ-CT数据得到了矿物平面定量分布图像。这些技术的综合应用将储层的孔隙特征与矿物组成特征联系起来，实现了原生和次生孔隙的连通性以及次生孔隙特征的定量化表征；数字岩心分析得到的孔隙度和渗透率结果与岩心样品物性分析结果吻合较好，这表明，数字岩心技术在储层物性参数求取方面具有可靠性，可应用于储层评价和指导油气田开发；滩坝砂储层发育的复杂性和非均质性决定了其储层评价工作的综合性。三维CT成像和可视化技术与其他储层测试分析测试技术相结合，有助于对低渗、非均质性较强储层的深入研究，对于储层综合表征和储层质量评价具有重要意义。

目录

声明

CHAPTER 1: INTRODUCTION

1.1 MOTIVATION

1.2 DATABASE AND METHODS

1.2.1 SAMPLING

1.2.2 RESEARCH METHODS

CHAPTER 2: GEOGRAPHICAL AND GEOLOGICAL OVERVIEW

2.1 BOHAI BAY BASIN

2.1.1 JIYANG SUBBASIN

2.1.2 DONGYING DEPRESSION

2.1.3 SOUTHERN GENTLE SLOPE OF DONGYING DEPRESSION

2.2 GENERAL STRATIGRAPHY OF THE AREA

2.2.1 THE LOWER TERTIARY SYSTEM

2.2.2 THE UPPER TERTIARY SYSTEM

2.2.3 SHAHEJIE FORMATION (Es)

CHAPTER 3: SEDIMENTARY FACIES, SEQUENCE STRATIGRAPHY DEPOSITIONAL ARTITECTURE AND DIAGENETIC EFFECT

3.1 BACKGROUND KNOWLEDGE

3.2 MATEIRALS AND METHODS

3.3 REAULTS

3.3.1 SEDIMENTARY FACIES AND THEIR CHARACTERISTICS

3.3.2 DEPOSITIONAL SETTING

3.3.3 SEQUENCE STRATIGRAPHY

3.3.4 PETROGRAPHY

3.3.5 PETROGRAPHIC FEATURES OF SEDIMENTARY FACIES

3.3.6 RESERVOIR QUALITY

3.4 DISCUSSION

3.5 CONCLUSION

CHAPTER 4:DIGITAL ROCK PHYSICS (DRP)

4.1 BACKGROUND KNOWLEDGE

4.2 MATERIALS AND METHODS

4.2.1 3D X-RAY MICRO-COMPUTED TOMOGRAPHY (3D μ-CT)

4.2.2 2D BACK-SCATTERED SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (BSEM)

4.2.3 QEMSCAN

4.3 RESULTS

4.3.1 MULTIPLE SCALE μ-CT IMAGING

4.3.2 DIGITAL MINERALOGY (2D QUANTIFIED, AUTOMATED SEM-EDS MINERAL ANALYSIS)

4.3.3 PETROPHYSICAL PROPERTIES

4.4 DISCUSSION

4.5 CONCLUSION

CHAPTER 5: PORE SIZE DISTRIBUTION AND PETROPHYSICAL PROPERTIES BASED ON LITHOFACIES

5.1 BACKGROUND KNOWLEDGE

5.2 MATERIALS AND METHODS

5.2.1 SAMPLE COLLECTION

5.2.2 TECHNIQUES

5.3 RESULTS

5.3.1 PETROGRAPHY

5.3.2 LITHOFACIES

5.3.3 PORE SIZE DISTRIBUTION (PSD)

5.4 DISCUSSION

5.4.1 POROSITY COMPARISON

5.4.2 PSD COMPARISON

5.5 CONCLUSION

THESIS SUMMARY AND CONCLUSION

参考文献

RESEARCH ACHIEVEMENTS

致谢

AUTHOR’S CV