深埋藏砂岩储集层中异常高孔隙度和渗透率的成因及其预测

摘要

孔隙度和渗透率通常随埋深(热暴露和有效压力)的增加而减小；然而，在全球范围内，深埋藏(>4h，约13，000ft)的砂岩储集层都具有高孔隙度和渗透率的特征。异常高孔隙度和渗透率可解释为，从统计学角度上看，具有比已知岩性(组分和结构)、时代和埋藏史／温度史的标准砂岩储集层的孔隙度和渗透率值高的孔隙度和渗透率。在异常高孔隙度砂岩中，其孔隙度超过了标准砂岩次总体的最大孔隙度。几十年前就已明确了异常孔隙度和渗透率的主要原因。然而，量化地下砂岩异常孔隙度和渗透率产生的影响过程和评价异常孔隙度、渗透率的可预测性这两方面的内容，在已发表的文献中很少论及。本文的重点放在异常高孔隙度3种主要成因的量化问题和可预测性问题上，其3种成因为：(1)颗粒包层和颗粒环边；(2)烃类的早期富集；(3)浅层流体超压的形成。由于颗粒包层和颗粒环边抑制了碎屑石英颗粒表面石英生长过度的沉淀作用，所以阻滞了石英的胶结作用，并伴生孔隙度和渗透率下降。通常，与颗粒包层和颗粒环边有关的异常孔隙度的预测取决于多组经验数据的可利用性。在缺乏足够的经验数据的情况下，借助沉积模式和成岩作用模式可以评价由于储层性质所导致的勘探风险。这两种模式提供了一种评价P知远景区或远景构造中地质制约因素对保存有经济价值的孔隙度和渗透率所需的包层的产状和包层的完整性的作用的方法。烃类聚集对储集层性质的综合效应是有争议的。但至少有一点似乎可以肯定，即烃类进入储集层聚集后，部分胶结物(石英和伊利石)会继续沉淀。我们的研究表明，在钻井之前，综合运用盆地模拟与储集层性质模拟，可以量化烃类聚集对孔隙度和渗透率的潜在影响。快速沉积的第三系或第四系砂岩提供了由于流体超压的形成而使储集层性质保存完好的最佳例证。我们的模拟表明，大孔隙度可能会保存在经历了来自浅埋藏深度的持续流体超压的砂岩中。模拟还表明，富含塑性颗粒的砂岩其孔隙度保存的可能性最大，因为在这样的岩石中，压实作用往往是控制储集层性质的主要因素。然而，在第三纪前的沉积盆地中，流体超压不一定使孔隙度保存完好，因为复杂的流体超压史和更显著的石英胶结作用成为导致孔隙度下降的潜在机理。