川中地区上三叠统须家河组四段气藏成藏机理研究

摘要

本论文以川中地区上三叠统须家河组四段气藏为研究对象，研究了川中地区须家河组四段古构造演化、沉积相(亚相、微相)、储层、水化学场、水动力场、烃源岩、盖层及气水分布特征，揭示了须家河组四段气藏的成藏机理，建立了川中地区须家河组四段气藏成藏模式，指出了油气有利的勘探地区和目标，取得了以下主要研究成果及创新性认识。 川中地区须家河组四段沉积相南北分带。沉积相的分带性决定了川中地区须家河组四段多种成藏要素。本文确定了川中地区须家河组沉积物源区，建立了川中地区须家河组各段沉积相模式，重构了川中地区各段沉积相、亚相、微相空间展布规律。须家河组四段下亚段北部和东北部为三角洲平原(Ⅱ 3)+三角洲前缘(Ⅱ2)，其余为浅湖(Ⅰ1)夹浅湖砂坝(Ⅰ1S)，南部可能为河口砂坝(Ⅱ2b)和浅湖砂坝(Ⅰ1S)，须家河组四段上亚段北部为河流(Ⅲ)、三角洲平原(Ⅱ3)+三角洲前缘(Ⅱ2)，东北部为三角洲前缘(Ⅱ2)，其余为浅湖(Ⅰ1)夹浅湖砂坝(Ⅰ1S)。川中地区须家河组四段储层属低孔、低渗致密储层，次生孔隙起主导作用。沉积微相控制岩石类型和储层物性，储层呈现南北分异性。 川中地区须家河组四段储层的岩石学特征和成岩作用：①须家河组四段储层砂岩具中等偏差的成分成熟度，中等偏好的结构成熟度；②须家河组四段破坏性成岩作用有：机械压实作用、压溶作用、胶结作用、次生加大作用、交代作用、自生矿物的形成；须家河组四段建设性成岩作用有：成岩早期环边绿泥石胶结物形成、碎屑及填隙物的溶蚀作用；建立了川中地区须家河组储集砂岩成岩作用阶段的序列和砂岩孔隙演化的成岩模式。 川中地区须家河组储集砂岩的孔隙发育特征及影响因素： ①须家河组四段砂岩中孔隙类型有：粒间孔(剩余原生粒间孔、次生溶蚀粒间孔、微孔、裂缝)、粒内溶孔、铸模孔、粘土中的晶间微孔、粒缘缝、破裂缝；次生孔隙占据了很重要的地位，使孔隙度增大3％-5％，次生孔隙以溶蚀孔为主；②储集砂岩孔隙控制因素有：压实作用造成砂岩孔隙度降低、胶结作用引起砂岩孔隙度降低、环边绿泥石有利于原生粒间孔保存、溶蚀作用增加孔隙度、粗-中砂岩中孔隙度高于中-细粒砂岩、沉积微相控制岩石类型和储层物性。 深浅双侧向电阻率交会图及声波时差中子孔隙度交会图可以判别川中地区须家河组四段Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类储层；须家河组四段Ⅰ类储层分布明显具有层段性，各个构造上都表现为在特定的深度段储层物性较好的特点；须家河组四段主要存在三个亚相(滨浅湖亚相、三角洲前缘斜坡亚相、三角洲水上平原亚相)，微相主要有浅湖砂滩微相、水下分支河道微相、河口砂坝微相、水上分支河道微相、心滩微相；须家河组四段的储层主要也发育于以上微相中，三角洲前缘斜坡亚相、三角洲水上平原亚相Ⅰ类储层频率高于滨-浅湖亚相。川中地区须家河组四段主要发育Ⅲ类储层。Ⅰ类储层最发育地区在八角场、金华、秋林地区，其次为南充充西、磨溪、遂南，广安、潼南最不发育。八角场、金华、秋林地区平面优势相为三角洲水上平原亚相中的心滩微相、三角洲前缘斜坡亚相中的河口砂坝微相、水下支河道微相，南充-充西属于三角洲前缘斜坡亚相中的河口砂坝微相、水下支河道微相，磨溪、遂南、广安、潼南同属于滨-浅湖亚相中的浅湖砂滩微相。须家河组四段沉积亚相、沉积微相相同，沉积区不同Ⅰ类储层发育也不同；在综合各项研究成果基础上，分别提出了川中地区须家河组四段有利勘探区块。 从川中地区上三叠统须家河组四段产层判识、地层水水化学特征分析入手，进行水文地质旋回和相应的水文地质阶段划分，恢复和重建了不同阶段的古水动力场，研究古水动力场和古构造演化对研究区须家河组四段储层气水分异复杂性的影响，重点剖析不同构造带气水分布特征和探究其低孔低渗致密型储层的成因机理和天然气的成藏机制。建立了川中地区须家河组四段气水分布综合评价与预测的标准，据此对川中地区须家河组四段有利油气区块进行了综合评价和预测，并提出了有利的油气勘探区块。 须家河组四段地层水来源于沉积水、压释水、地表水、大气降水和凝析水。其中，水量最大，影响时间最长，与油气关系最为密切的应属沉积压释水。须家河组四段储层可划分为晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世-第四纪等三个水文地质旋回和相应的水文地质阶段，计算了川中地区须家河组四段晚近期地下水的径流速度、渗流时间、径流量，恢复和重建了不同阶段的古水动力场，建立了烃-水势相关模型、流体势动力学模型、声波-水流动力学模型。须家河组四段地层水主要受第三水文地质旋回控制。研究区存在南、北两个相对独立的水化学场。其中以北部水化学场交替条件较好，不同井水化学差异不大，离子浓度较小，许多特征系数也比较接近；而南部水化学场，地下水径流比较复杂，不同构造带水力联系很差，不同地区水化学元素对流迁移困难，地下水浓度较大。本区储层地下水汇聚有五种模型：低势浅槽型(或圈闭型)；半汇流型(簸箕型)；势梯度陡变型与水势台阶型(台缘型)；流势马鞍型；过渡型与混合型。研究认为低势浅槽型、势梯度陡变型与水势台阶型等在川中地区须家河组四段的天然气的聚集成藏中扮演着重要的角色。 川中地区整体上处于盆地的高部位或斜坡上，是川西梓潼坳陷和成都坳陷上三叠统烃源岩油气运移指向地区。川中东北部断裂体系相对发育，对须家河组四段低孔低渗储层具有改善作用。八角场、金华、秋林构造高部位始终存在且紧邻川西梓潼坳陷生气区，气源相对充足有利于油气聚集成藏。南充-充西构造一直处于古构造斜坡上，易捕集油气运移途中滞留油气而聚集成藏。川中南部形成近东西向的一排构造，分别为蓬莱镇、桂花场、遂宁、磨溪、龙女寺、广安，这些构造也是油气聚集的有利场所。第三纪以来，川中的构造运动以差异隆升为主，对先前形成的构造形态改造不大，对已经聚集的天然气藏起到内部调整和再分配作用。调整和再分配作用加剧了川中地区油气水分布的复杂性。 须家河组四段储层为低孔低渗致密型储层，储层排驱压力较大，颗粒分选差，孔喉半径小，其样品气驱水和水驱气都较困难，气充注不充分。同一口井中显示层段(或产层段)样品的孔隙度和渗透率一般大于非显示层段(或非产层段)，但较多样品两者孔隙度和渗透率分布相混严重，较难区分。水不动孔喉上限与临界水饱和度呈负相关关系，水不动孔喉上限值在0.1um～1um间，临界水饱和度都在40％～60％间，气显示层总体上表现为较大水不动孔喉上限和较小的临界水饱和度。 须家河组四段气水层集中发育于中下部，气水分布态势受岩性控制，构造起伏对气水分布起辅助作用。如果储集条件允许，在一定的储渗空间内，地层水下渗聚集于构造低部位，而石油和天然气则在构造高部位聚集形成常规气藏。反之，则气水分布关系复杂。在油气运移的斜坡地带，由于储集物性变差，出现顺层上水下气的倒置现象，形成特殊的非常规气藏；在构造低部位，因局部砂体很发育，形成因上倾方向的岩性封闭或断层封堵的天然气藏或出现上水下气的倒置现象。综合考察了川中地区须家河组四段天然气富集成藏的有利地区的控制因素一水动力场、水化学条件、储集物性、古构造部位、今构造位置，建立起川中地区须家河组四段气水分布综合评价与预测的标准，据此对川中地区须家河组四段有利油气区块进行了综合评价和预测。 川中地区须家河组四段气藏成藏机理：沉积相控、低势聚集、动力平衡，其特点有：低孔低渗、充注欠丰、层内差异、气水异位。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1国内外研究现状及研究意义

1.1.1国外致密气藏研究现状

1.1.2国内致密气藏研究现状

1.1.3研究意义

1.2研究思路及研究内容

1.2.1研究思路

1.2.2主要研究内容

1.3取得的主要认识及创新点

第2章川中地区须家河组四段沉积相特征

2.1川中地区区域地质特征

2.1.1区域构造特征及断裂体系

2.1.2川中地区地层沉积特征

2.2沉积相的划分标志

2.2.1沉积相的划分标志

2.2.2沉积学标志

2.2.3地球物理学标志

2.2.4川中地区须家河组相带划分及沉积模式

2.3川中地区须家河组各段沉积相、亚相、微相特征

2.3.1海相

2.3.2湖泊相

2.3.3三角洲相(Ⅱ)

第3章川中地区须家河组四段沉积相平面展布特征

3.1平面沉积相图的编制方法

3.2川中地区须家河组四段平面沉积相展布特征

3.2.1须家河组四段下亚段(T3X4-1期)平面沉积相展布特征

3.2.2须家河组四体贴上亚段(T3X4-2期)平面沉积相展布特征

3.3川中地区重点区块须家河组四段沉积相平面展布特征

3.3.1八角场地区须家河组四段平面沉积相展布特征

3.3.2充西地区须家河组四段平面沉积相展布特征

3.3.3遂宁-磨溪地区须家河组四段平面沉积相展布特征

第4章川中地区须家河组四段储层特征

4.1川中地区须家河组四段储集砂岩的岩石类型

4.1.1储集砂岩碎屑成分特征

4.1.2储集砂岩结构特征

4.1.3储集砂岩填隙物特征

4.2川中地区须家河组四段储集砂岩岩石学特征

4.2川中地区须家河组四段储集砂岩的主要成岩作用

4.2.1破坏性成岩作用

4.2.2建设性成岩作用

4.2.3川中地区须家河组四段成岩演化阶段划分

4.3川中地区储集砂岩的孔隙发育特征及其影响因素

4.3.1孔隙类型

4.3.2次生孔隙的形成

4.3.3川中地区孔隙度和渗透率特征

4.3.4控制储集砂岩孔隙演化的主要因素

4.4川中地区须家河组四段储层纵向发育特征

4.5川中地区须家河组须家河组四段储层横向分布规律

4.6川中地区须家河组须家河组四段储层类型发育特征

第5章川中地区须家河组四段古构造演化特征

5.1地层回剥的基本原理及参数的确定

5.2川中地区地层回剥及构造演化特征

5.2.1川中地区地层回剥至须家河组五段时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.2川中地区地层回剥至须家河组六段时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.3川中地区地层回剥至珍珠冲段时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.4川中地区地层回剥至东岳庙段时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.5川中地区地层回剥至马鞍山段时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.6川中地区地层回剥至大安寨段时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.7川中地区地层回剥至凉高山组时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.8川中地区地层回剥至沙溪庙组时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.9川中地区地层回剥至第三系时须家河组四段顶面埋深特征

5.2.10川中地区须家河组四段顶今构造特征

5.3川中地区构造演化与油气运聚关系

第6章川中地区须家河组四段地层水的化学场

6.1地下水的化学组成

6.1.1川中地区须家河组四段地下水的常量组分

6.1.2地下水的微量元素

6.2地下水的矿化度

6.3川中地区须家河组四段水化学特征系数及其特征对比

6.3.l钠氯系数Na/Cl

6.3.2氯镁系数Cl/Mg及变质系数(Cl-Na)/Mg

6.3.3氯溴比ClB/r

6.3.4浓度比Mi和剩余系数Sx

6.3.5闭合系数Mb和溴指标Bri

6.3.6钙镁比Ca/Mg和Na/(Ca+Mg)比

6.3.7碱交换指数IBE

6.3.8 D函数，又称分类函数

6.4川中须家河组四段地层水化学场与天然气关系

第7章川中地区须家河组四段古水动力场

7.1须家河组四段地下水流系统

7.1.1渗入水流系统

7.1.2沉积压释承压水流系统

7.2须家河组四段储层地下水源分析

7.3沉积压实排液量及其在须家河组四段储层中交替强度计算

7.4须家河组四段储层晚近期地下水的径流速度U和渗流时间T、径流量Q

7.5须家河组四段储层折算压力

7.6须家河组四段储层古水动力场

7.6.1须家河组四段储层古水文地质旋回划分

7.6.2须家河组四段储层古水动力场的恢复和重建

7.6.3须家河组四段储层古水动力场演化与气水聚集

7.7须家河组四段储层地下水径流特征及气、水聚集的动力学模式

第8章川中地区须家河组四段天然气藏形成机理

8.1川中地区须家河组四段气、水分布关系

8.1.1金华-秋林、南充-充西、遂宁-磨溪典型构造气、水分布特征

8.1.2上三叠统须家河组四段地层水分布规律与气、水分布

8.2川中地区须家河组四段气藏成藏机理

8.2.1沉积相控、低孔低渗、两个系统、低势聚集

8.2.2岩性主控、构造辅助、动力平衡

8.2.3充注欠丰、物质平衡、层内差异、气水异位

8.3川中地区须家河组四段天然气勘探有利区评价与预测

8.3.1川中地区须家河组四段已知产气区评价

8.3.2川中地区须家河组四段预测产气区评价

结论

致谢

参考文献

附件