鄂尔多斯盆地东部上古生界储层特征分析及敏感性评价

摘要

本论文应用储层地质学和地球化学研究方法，在对鄂尔多斯盆地东部上古生界天然气储层岩石学、矿物学、成岩作用特征以及成岩胶结物和成岩流体地球化学特征研究基础上，对主力含气层成岩相进行了划分，分析了不同成岩相砂岩物性和孔隙结构特征以及分布特征。从成岩相角度出发，对储层敏感性及其影响因素进行分析评价，并对储层进行分类评价。
　　鄂尔多斯盆地东部上古生界天然气储层岩石类型简单，但岩石学特征却十分复杂。主力气层盒8、山21和山22主要为岩屑砂岩，次为岩屑石英砂岩，几乎没有石英砂岩；而山23却以石英砂岩为主，次为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩。表明盒8、山21和山22砂岩与山23砂岩物源不同或沉积环境发生了明显变化。但是，盒8和山2段砂岩岩屑和泥质胶结物都发生了明显的交代和强烈的蚀变作用，说明沉积后同时经历了交代和蚀变成岩作用过程。
　　鄂尔多斯盆地东部上古生界天然气储层砂岩成岩作用类型复杂多样，对储层物性影响明显。储层砂岩不但经历压实作用、胶结作用、重结晶和溶蚀作用等正常埋藏成岩作用，而且经历过明显的热水蚀变成岩作用。大部分砂岩中塑性软岩屑和粘土杂基含量高，压实作用后粒间孔大量损失，仅在山23石英砂岩保留有一定量的残余原生粒间孔。但是，压实作用没有使储层致密，压实作用后储层剩余孔隙度平均为15.34%。而后期胶结作用和热水蚀变作用等形成的大量晚期钙质胶结和多种产状的硅质胶结等导致储层致密，胶结作用后剩余孔隙度仅为3.3%。长石、岩屑和高岭石杂基等矿物溶蚀作用与裂隙作用一起对储层物性具有一定的改善作用，是有利储层形成的主要因素。
　　砂岩具有明显的蚀变成岩特征，变质岩屑和长石碎屑发生明显的高岭石化和碳酸盐化，黑云母、火山岩屑和粘土杂基普遍发生伊利石化等，火山物质蚀变为绿泥石、伊利石等粘土集合体。砂岩自生矿物地球化学分析表明，储层砂岩中伊利石和高岭石具有LREE富集、HREE亏损特征，稀土元素配分曲线为右倾型，Eu和Ce都具有不明显的轻度正异常或者轻度负异常，表明伊利石和高岭石具有典型的热水沉积物特征。砂岩中铁白云石胶结物的δ13CPDB介于-1.18‰～-11.97‰之间，平均值为-5.57%；δ18OPDB介于-2.28‰～-15.10‰之间，平均值为-12.57%，具有明显的热水成因地球化学特征。
　　结合岩石学特征、成岩作用和孔隙特征，划分成岩相，研究区上古生界储层砂岩划分出了7种类型成岩相，即Ⅰ石英加大硅质胶结粒间孔成岩相（以残余原生粒间孔为主）、Ⅱ岩屑溶蚀孔成岩相（岩屑溶孔为主）、Ⅲ杂基溶蚀孔成岩相（杂基溶孔为主）、Ⅳ钙质胶结溶蚀孔成岩相（钙质胶结溶孔为主）、Ⅴ未溶蚀钙质胶结交代致密成岩相（微孔和晶间孔为主）、Ⅵ杂基充填强压实致密成岩相（微孔和晶间孔为主）和Ⅶ裂隙成岩相。不同成岩相砂岩孔隙类型、孔隙结构和储集性能明显不同，其中Ⅰ类成岩相孔喉结构最好，面孔率最高，孔隙度和渗透率也最高，储集性能和渗流能力最好；Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类成岩相次之；Ⅴ、Ⅵ类成岩相孔隙不发育，孔喉连通性差，孔隙度和渗透率低，储集性能差，为非储层。
　　从成岩相角度出发对储层速敏性、水敏性和酸敏性进行分析评价，并确定了储层敏感性分布特征。Ⅰ类成岩相具中等偏弱速敏，中等偏弱水敏，无酸敏。Ⅱ、Ⅲ类成岩相具中等偏强速敏，强水敏，弱酸敏。Ⅵ、Ⅴ类成岩相具中等偏弱速敏，中等偏弱水敏，无酸敏。研究表明，储层敏感性与孔隙度、渗透率、孔喉结构、粘土矿物含量等因素有关，各成岩相砂岩敏感性指数与其物性参数之间具有明显负相关性关系，即物性越差，敏感性指数越高。同时，粘土矿物总含量越高，速敏性指数越高，速敏程度越强；伊蒙混层含量越高，水敏性指数越高，水敏程度越强；而绿泥石含量越高，酸敏性指数越高，酸敏性越强。根据储层敏感性评价结果，对储层改造和注水过程中储层敏感性预防提供了理论依据。
　　综合砂体展布、成岩相分布和储层物性等多种参数确定了储层评价标准，对鄂尔多斯盆地东部上古生界天然气储层进行了分类和综合评价。结果表明，研究区山23储层发育最好，盒8次之，山21、山22最差，有利储层主要位于山23小层多期砂体叠加的水下分流河道Ⅰ类成岩相发育的主砂带上，而研究区次生孔隙较发育的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类成岩相发育的砂带也为较有利储层。论文研究成果为鄂尔多斯盆地东部上古生界天然气勘探部署提供了重要依据。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题依据及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 研究内容和技术路线

1.4 完成的工作量

1.5 取得主要认识和创新点

第二章 地质概况

2.1 构造地质特征

2.2地层特征

2.3 沉积相及砂体展布特征

第三章 储层砂岩岩石学特征

3.1 岩石类型

3.2 砂岩碎屑颗粒特征

3.3 填隙物组成

3.4 储层砂岩结构特征

第四章 储层砂岩成岩作用特征

4.1 成岩作用类型及其特征

4.2 成岩作用阶段划分

4.3 成岩作用与孔隙演化

4.4次生孔隙成因探讨

第五章 储层成岩相研究

5.1 成岩相类型

5.2 不同成岩相物性及孔隙结构特征

第六章 储层敏感性评价

6.1 储层敏感性评价实验

6.3储层敏感性与成岩相关系

第七章 优质储层主控因素及储层综合评价

7.1储层物性特征

7.2 优质储层主控因素

7.3 储层综合评价

认识与结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢