低丰度致密砂岩天然气分布特征及充注过程半定量评价——以鄂尔多斯盆地定北地区上古生界为例

鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏为天然气运移路径上的滞留气藏,气藏充注程度低、丰度低、产气量低、气水关系复杂,天然气是否有效充注、充注程度如何均不明确。为此,以鄂尔多斯盆地定北地区上古生界致密砂岩气藏为例,基于岩心、测井、地震、生产动态等资料,厘清了天然气分布特征,并综合烃源岩、砂体以及断裂分布空间组合关系,确定了天然气充注方式,再根据充注点、充注动力和阻力,确定了优势充注路径,最后开展了不同充注路径下的气水分布评价。研究结果表明:(1)上古生界致密砂岩气层主要为下二叠统太原组2段第2层(太2-2层)、第3层(太2-3层)与中二叠统下石盒子组1段,同时存在气层、气水同层以及水层,气水关系复杂,气井产量差异大,存在局部高产气井;(2)致密砂岩气藏天然气充注点可分为源储邻近充注点、近源充注点以及远源充注点3类,天然气充注方式可分为砂体源内充注、砂体叠置纵横扩散充注、储集体内断裂沟通跨砂体充注以及复合充注4类;(3)建立了天然气充注路径评价参数充注动力(P_(M))和充注阻力(P_(D)),P_(M)越小,充注动力越强,P_(D)越小,充注阻力越小,P_(M)大且P_(D)小,则充注动力损失小,从充注点到井点的充注动力最强、阻力最小,为天然气优势充注路径;(4)确定了4大类11小类气水分布类型和4类充注方式下气水分布规律,其中研究区西部源内充注、近源充注、断砂有利配置充注均可形成较高丰度的天然气富集,东西部远源充注和断砂较有利配置充注可形成较低丰度的天然气富集。结论认为,该研究成果不仅可以为该区目的层寻找充注程度更高的天然气富集区提供依据,也能够在低丰度气藏区的天然气充注优势区进行有效评价,较传统方法更加精细,更适合单个气藏的精细评价。

鄂尔多斯盆地临兴-神府地区上古生界致密砂岩成岩作用与成储关系研究

鄂尔多斯盆地临兴-神府地区上古生界致密砂岩气藏具备良好的勘探前景。但在强烈的成岩作用改造下,临兴-神府地区上古生界砂岩储层非均质性强,严重制约了勘探效果。根据铸体薄片和扫描电镜数据,对研究区致密砂岩储层的成岩作用开展了系统研究;基于岩芯孔渗测试,高压压汞测试,表征了研究区致密砂岩的微观孔隙结构;结合探井产气特征,依据水膜厚度法、充注动力法、试气产能法及浮力平衡法确定了研究区致密砂岩储层的理论下限、成藏下限、有效渗流下限和致密上限。结果表明:研究区致密砂岩储层现今正处于中成岩A-B演化阶段,压实和各类胶结作用的差异发育是导致储层非均质强的原因。根据致密储层成岩改造的差异划分出5种成岩相:绿泥石包裹相、溶蚀相、石英胶结相、混合胶结相及致密相。根据成储界线划分出:常规储层、Ⅰ级致密储层、Ⅱ级致密储层、Ⅲ级致密储层。常规储层与Ⅰ级致密储层对应致密上限,常规储层主要包括以绿泥石包裹相和溶蚀相,Ⅰ级致密储层以溶蚀相为主,混合胶结相次之;Ⅱ级致密储层和Ⅲ级致密储层对应有效渗流下限,Ⅱ级致密储层以溶蚀相和混合胶结相为主,Ⅲ级致密储层以混合胶结相和致密相为主。其中常规储层和Ⅰ级致密储层是最具潜力的勘探目标。

神木北地区上古生界断裂构造分析及其影响

神木北地区位于鄂尔多斯盆地的东北部,富集油气资源,其在上古生界太原组、山西组和石盒子组上发育小型正断层、逆断层、个别切割能力较强的走滑断层及高角度裂缝,由构造作用产生的断层、裂缝及后期由烃源岩内部异常高压使泥岩破裂所形成的裂缝都影响油气运移和油气田分布。该文利用地震资料、钻井资料、测井资料和成像资料结合人工地震合成记录标定法、野外露头调查法等对地震资料处理、解释和结合野外露头调查法、岩心观察法,镜下薄片鉴定法和成像测井方法等识别裂缝构造、发育类型和发育基本规律,上述方法对神木北地区的油气资源勘探,具有重要的研究意义和具体的应用价值。

鄂尔多斯盆地神府区块上古生界致密砂岩储层特征

为了阐明鄂尔多斯盆地神府区块上古生界各组致密砂岩的储层物性特征,本次研究利用实验测试结果、扫描镜照片等相关地质资料对研究区目标层储层的岩性、孔隙类型及结构、孔隙度及渗透率特征开展分析。研究结果表明:(1)神府区块上古生界储层填隙物以泥质为主,其相对含量变化较大,砂岩储层粒度以中、粗砂为主,粗砂和细砂次之,少量极细粉砂、黏土;储层碎屑颗粒的磨圆以次圆—次棱角状和次棱角—次圆状为主;神府区块上古生界储层泥质含量自上而下逐渐减少,溶蚀作用增强,石英的次生加大边现象也随之增加。(2)神府区块上古生界储层孔隙以次生孔隙为主,多为溶蚀颗粒孔、溶蚀粒间孔、胶结物溶孔以及少量的原生粒间孔、残余粒间孔,还存在少量微裂缝;石千峰组和本溪组孔隙结构相对于神府地区其他组较好。(3)神府区块上古生界储层的孔隙度小于4%,渗透率低于0.2 mD时,孔渗之间的偏离指数正相关性。本次的研究结果可为鄂尔多斯盆地神府区块后续的勘探工作提供理论指导和数据支持。

鄂尔多斯盆地延长探区上古生界剥蚀厚度恢复

剥蚀厚度恢复是进行盆地地质建模、埋藏演化、油气成藏等定量分析的基础。本文在钻井、录井和测井资料基础上,优选地层趋势对比法为主、泥岩压实曲线外推法为辅的剥蚀量恢复方法,对剖面进行了剥蚀量恢复。研究表明,晚三叠纪和侏罗世,延长组顶部遭受剥蚀的强度较弱,整体上呈现出东厚西薄的特征,剥蚀厚度介于0~300 m。晚白垩世延长组在黄陵-富县-子长一线以东遭受剥蚀,厚度普遍在500 m以上,延安/富县组剥蚀范围向西扩大,剥蚀厚度介于0~400 m,直罗/安定组在延762-延1773-延268-延1092-延893-延908-延1410以东发生剥蚀,剥蚀厚度在0~300 m之间。下白垩系普遍遭受了剥蚀,剥蚀厚度在650~2000 m分布,在平面上具有西部厚度低和东部厚度高的特点,在靖边、子长、子洲等地区剥蚀厚度最大,可以达到1 500 m以上。

木垒凹陷上古生界烃源岩评价

本文主要通过对区块内已钻井的录井资料进行收集,采集样品并进行录井实验研究,利用研究数据综合评价区块内上古生界地层烃源岩特征。通过对这项内容的综合研究,为下一步区块内的油气勘探提供详实有利的依据。随着该项目的开展可以为准噶尔盆地东缘区块油气运聚成藏规律的研究,为区块和圈闭的评价与优选及油气勘探部署提供充足的地质依据。

鄂尔多斯盆地上古生界标志层特征及形成机制

根据大量的钻探、测井、露头数据,对鄂尔多斯盆地上古生界标志层的岩电特征、层序地层意义及形成的沉积环境进行研究。结果表明:研究区主要发育灰岩、砂岩、泥岩及煤层标志层,依据层序界面的特点将研究区上古生界划分为5个二级层序、12个三级层序,其中SQ1—SQ5属于海相地层层序,SQ6—SQ12为陆相层序。鄂尔多斯盆地上古生界总体上经历了海相—海陆过渡相—陆相的沉积演化过程,标志层受沉积相横向变化的影响,主要形成于三角洲、辫状河三角洲、河流、湖泊、障壁海岸以及浅海陆棚沉积体系。在划分地层及地层对比过程中,可通过控制标志层、对比相邻井、参考厚度变化等,合理、准确地划分地层。

X区块上古生界致密砂岩储层孔隙结构及流体流动性实验研究

孔隙结构和流体流动性评价是深层致密砂岩有效勘探的热点。本文以鄂尔多斯盆地东缘X区块上古生界为例,系统研究了深层致密砂岩气藏的微孔结构、流体流动性及其影响因素。结果表明,石千峰组砂岩大部分处于早期成岩阶段。在此期间,由于成岩流体中的K+/H+较高,与高岭石或钾长石的反应有利于在该阶段生成伊利石。上石盒子组砂岩多处于早成岩B至中成岩A阶段,其中H+含量逐渐增加,K+/H+降低,限制了伊利石的形成。大多数下部砂岩储层处于中B至晚期A阶段。由于高岭石和伊蒙混层的转变,伊利石大量形成。在本溪组的强酸环境中,H+与钾长石反应生成大量高岭石。致密储层孔隙度和渗透率之间的相关性良好。粒间(溶孔)型、粒间+粒内溶孔型、溶孔+晶间孔型和晶间孔型,束缚水饱和度与孔隙度呈负相关,孔隙度越大,流体流动性越强。

鄂尔多斯盆地上古生界全油气系统成藏特征与天然气富集地质模式

通过对鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩、生储盖组合和天然气成藏特征的分析,从全油气系统的角度,讨论天然气成藏富集主控因素,建立该盆地上古生界全油气系统天然气富集模式。结果表明,烃源岩、断裂和致密储集层等要素及其相互耦合关系对天然气分布和富集具有控制作用,其中,烃源岩的分布和生烃能力控制源内滞留页岩气和致密气的富集程度和分布范围;烃源岩的生烃能力与致密储集层的物性耦合关系控制盆地中心近源致密气的分布和甜点发育;盆地边缘远源致密气主要受断裂展布的控制,并且使得源内、近源和远源天然气分布受断裂调整改造。鄂尔多斯盆地上古生界天然气具有源内的煤层气与页岩气、致密砂岩夹层气和近源致密天然气、远源断裂输导天然气4种富集模式,目前盆地勘探的重点是源内致密气、近源致密气,未来煤层和页岩气、远源天然气聚集将是重要的潜在勘探领域。

鄂尔多斯盆地东缘上古生界致密储层含气系统压力演化

鄂尔多斯盆地东缘上古生界多层系致密气发育,准确认识气藏压力演化过程对深化致密气成藏认识和实现气井高产稳产具有指导意义。综合应用钻测井资料和岩心流体包裹体测试,结合盆地埋藏史和热演化史模拟,揭示了鄂尔多斯盆地东缘上古生界含气系统压力演化。结果显示,研究区自下而上发育欠压、略微欠压和常压系统。均一温度和盐度总体上连续分布,反映了油气连续充注过程。太原组、山西组和下石盒子组均一温度和盐度正相关,反映近源生烃后快速充注;上石盒子组和石千峰组均一温度和盐度负相关,受流体远距离运移充注和紫金山构造热事件作用下的气藏再平衡影响。研究区在白垩纪中期大量生烃,形成了异常高压,储层压力在34.89~38.26 MPa。后期地层抬升造成储层压力降低,其中地层降温贡献了50.31%~57.85%;天然气膨胀引起的气体运移贡献了28.25%~41.95%,且以上部地层降低为主;孔隙反弹贡献了0.37%~0.79%。相关成果系统揭示了上古生界致密气藏压力系统演化及现今气藏压力成因,对于认识鄂尔多斯盆地和类似盆地致密气富集成藏规律具有借鉴意义。

鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界含煤地层晚成岩作用阶段划分标志异常及其成因

为探讨鄂尔多斯盆地陇东地区上古生界含煤地层晚成岩作用阶段划分标志异常及成因,利用薄片鉴定、阴极发光、X-衍射、扫描电镜、镜质体反射率(R_(o))以及包裹体温度等测试手段对样品进行分析。结果表明:上古生界含煤地层烃源岩R_(o)平均为2.3%,最高热解温度T_(max)平均值为555.1℃,黏土矿物主要为伊/蒙混层、伊利石、高岭石及绿泥石,在砂岩发生了具有浅变质的绢云母化、石英Ⅲ-Ⅳ级加大边、矿物定向排列、干气气藏等晚成岩作用阶段的特征。但研究发现砂岩黏土矿物相对含量中高岭石大量存在,伊/蒙混层质量分数较高,且包裹体均一温度低于正常晚成岩阶段的成岩温度等异常标志。陇东地区上古生界含煤地层中烃源岩热演化程度较高,油气携带酸性流体进入砂岩,引起长石等铝硅酸盐的溶蚀,而长石类铝硅酸盐矿物的溶蚀作用为自生高岭石提供大量的Al^(3+),导致地层中高岭石的大量存在,K^(+)含量很低也阻碍了高岭石发生伊利石化;由于地层中的钾长石等富钾矿物的含量有限,不足以提供蒙皂石和高岭石全部转化成伊利石,而蒙皂石和高岭石就会被保留下来,导致伊蒙混层大量存在,且地层中的凝灰质岩屑发生泥岩化,使蒙皂石质量分数增加,也导致地层中伊蒙混层质量分数较高;研究区包裹体的盐度与均一温度呈负相关,且包裹体的盐度水平达到了中等盐度,使大部分成岩温度低于晚成岩阶段,且水-岩作用不活跃导致只有少量晚成岩阶段温度包裹体被记录下来,从而所测到的温度大部分停留在中成岩阶段,只有个别温度处于晚成岩阶段。

渤海湾盆地黄骅坳陷上古生界暗色泥岩地球化学特征及其发育机制

上古生界暗色泥岩是渤海湾盆地黄骅坳陷主力烃源岩之一,具有重要的勘探价值。为进一步明确黄骅坳陷上古生界暗色泥岩有机质富集环境与形成机制,开展了岩石学、元素地球化学、有机地球化学分析。结果表明:渤海湾盆地黄骅坳陷上古生界暗色泥岩具有近源沉积特点,沉积时处于炎热潮湿向温暖湿润气候转换期,整体处于中高风化程度,沉积分选与再循环作用较弱,较好地保存了物源信息,且源岩为长英质岩石;暗色泥岩从太原组沉积期到下石盒子组沉积期,有机质的富集不是由单一因素所控制的,而是氧化-还原条件、古生产力、古气候、沉积速率等多个要素共同控制与相互耦合的结果;太原组沉积期,表层水具有较高的生产力和相对还原-硫化的水底环境,有利于有机质富集和保存;山西组沉积期,在炎热潮湿的气候条件下表层水体也保持较高的初级生产力,同时较高的沉积速率有利于有机质的保存;下石盒子组沉积期,温暖湿润的气候有利于有机质的富集,但较低的沉积速率导致有机质被黏土矿物以及其他无机矿物稀释,相对较难保存。

砂岩储层致密化及其与油气充注成藏的耦合关系——以鄂尔多斯盆地延安气田上古生界为例

针对鄂尔多斯盆地延安气田上古生界致密砂岩储层,文中采用薄片鉴定、扫描电镜分析及流体包裹体测试等方法,开展储层特征、天然气成藏期次等研究,恢复孔隙度演化过程,讨论了各类砂岩储层致密化与油气充注成藏的耦合关系。研究表明:在早成岩阶段,凝灰质石英砂岩、高塑性岩屑砂岩及钙质胶结砂岩已演变为特低孔岩石,平均孔隙度为8%,不发生烃类充注,之后持续保持致密状态。石英砂岩、低脆性石英砂岩经历了早成岩机械压实、溶蚀及高岭石胶结作用,在第1期烃类充注时,平均孔隙度为23%,随后在石英压溶和胶结作用下孔隙度继续减小;在第2期大量烃类充注时,平均孔隙度为18%,随着烃类不断充注,储层越来越致密。因此,石英砂岩和低脆性石英砂岩储层在早期成藏阶段孔渗条件较好,且至成藏晚期储层致密化过程中仍发生广泛的油气充注,其致密化过程与油气充注成藏的耦合关系为“边成藏边致密化”。

济阳坳陷上古生界油气成藏条件与有利区带

“十二五”以来,渤海湾盆地深层系上古生界油气勘探相继取得重大成功,黄骅坳陷港古1507井、港古1505井于石炭系太原组、二叠系下石盒子组获工业油流,东濮凹陷胡古2井于二叠系上石盒子组和石千峰组获工业气流,济阳坳陷花古斜101井于二叠系上石盒子组获工业油流,显示出渤海湾盆地上古生界巨大的勘探潜力。

松辽盆地西部突泉地区上古生界油气有利勘探方向

松辽盆地西部突泉地区上古生界分布广泛、连续、厚度巨大,烃源岩发育。由于埋藏较浅,以致于绝大多数烃源岩未进入二次生烃门限(或二次生烃强度太低),严重制约该区油气成藏。通过野外调查和地球物理等方法发现:突泉地区上古生界在中生代曾经发生过强烈的岩浆侵入活动。野外调查和岩心观察进一步发现:上古生界侵入岩周围的烃源岩热变质显著以及发育大量裂缝,且裂缝中见油气显示,表明中生代岩浆侵入不仅显著促进研究区上古生界烃源岩二次生烃,而且其异常高压还使围岩产生大量的储集空间。综合分析认为:突泉地区上古生界侵入岩及其周围油气成藏条件良好,是有利的勘探方向。

基于多方法对高熟烃源岩原始有机质丰度恢复——以松辽盆地西部外围古生界烃源岩为例

随着深层油气成为目前油气勘探的主战场,高熟-过熟烃源岩评价及原始有机质丰度恢复成为深层油气勘探的首要基础工作。东北地区松辽盆地西部外围上二叠统林西组沉积厚度巨大,未发生广泛的区域变质,发育数套高熟-过熟烃源岩,已有研究显示,该区是进行高熟烃源岩评价的典型地区。但仅依据实测有机质丰度和生烃潜力数据会极大的降低油气资源潜力评估的准确性,有必要进行烃源岩原始有机质丰度恢复。目前,自然剖面法、热解模拟实验法、物质平衡法、理论推导法等是常用的原始有机质丰度恢复方法。在对区域内地质资料较丰富的林西组剖面各项有机地球化学参数进行矫正恢复的基础上,开展多种方法原始有机质丰度恢复,依据恢复原始氢指数指示的原始有机质类型作为判别参数进行方法选择和矫正。研究结果表明,化学动力学法、降解率法和热解模拟经验图版法为适合松辽盆地西部外围林西组烃源岩原始有机质丰度恢复的最佳方法。有机质恢复系数平均可达1.65,恢复后林西组原始有机质丰度达到“好”级别,表明松辽盆地基底古生界林西组具有优质的“油气源”条件,值得进一步勘探。

渤海湾盆地上古生界储层发育特征与控制因素

位于华北地台的渤海湾盆地晚古生代沉积了套广泛分布的含煤建造,具有良好的煤系生烃条件(张津宁等,2019)。近年来,渤海湾盆地上古生界不断探明新区块、新储量,展示出巨大的勘探前景。然而,受中、新生代的多期构造改造影响,盆地结构复杂,古生界多演化成山,给该区油气勘探与开发工作带来了挑战(金凤鸣等,2019;赵贤正等,2021)。

鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块上古生界致密储层孔隙结构特征及其与黏土矿物的关系

为了揭示致密砂岩储层孔隙类型、孔隙赋存形态及黏土矿物对致密储层孔隙结构的影响,以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块上古生界致密砂岩储层为例,综合高压压汞、铸体薄片和X射线全岩及黏土矿物资料,分析了致密储层孔隙和喉道组成特征,划分了孔隙结构类型,探讨了黏土矿物组成对孔隙结构的影响。结果表明:研究区致密砂岩储层孔隙结构包括5种类型,其中,Ⅰ和Ⅱ类结构以孔径(半径)100 nm~1μm孔隙为主,以溶蚀孔隙和片状喉道为主,大孔细喉;Ⅲ~Ⅴ类结构以100 nm以下孔隙(喉)为主,发育溶蚀孔隙和黏土矿物晶间孔,以弯片状和管束状喉道为主,小孔细喉。喉道和黏土矿物晶间孔以100 nm以下为主,溶蚀孔隙以100 nm~1μm为主。黏土矿物对孔径大小、孔隙组成和孔道迂曲度的影响表现为:随黏土矿物总质量分数增加,孔径100 nm以下的孔隙占比增加,孔喉半径减小,孔喉结构系数(迂曲度)变小。各类黏土矿物中,绿泥石、伊利石和伊蒙混层对孔隙结构的影响与黏土矿物总质量分数类似;高岭石是溶蚀作用的副产物,高岭石质量分数>4%,100 nm以上孔隙数量增多,孔喉半径增大。

惠民凹陷上古生界煤系烃源岩生烃潜力

针对渤海湾盆地东部惠民凹陷上古生界石炭—二叠系的煤系烃源岩的生烃潜力评价问题,为了从多方面综合研究以揭示区内发现具有工业价值的煤成气藏并显示出良好的煤成气勘探潜力的原因,通过对煤系烃源岩有机地球化学特征的研究,结合黄金管封闭体系高温高压生烃热模拟及烃源岩热演化史数值模拟,对区内煤系烃源岩生烃潜力及生烃过程进行了分析。结果表明:研究区内上古生界煤系烃源岩层系中不同岩性的有机质丰度差异较大,其中煤岩显示出中等-较好的烃源岩等级;有机质类型以高等植物来源为主的Ⅱ_(2)-Ⅲ型有机质类型为主;有机质热演化程度受控于区域内构造特征的变化,从低熟-过熟阶段均有分布。此外,封闭体系生烃动力学特征表明,区内煤系烃源岩烃类产率较高,单位总有机碳(total organic carbon,TOC)中的最大液态烃产率和气态烃产率分别超过90 mg/g和180 mL/g。结合烃源岩热演化史模拟结果得出,研究区内煤系烃源岩晚期二次生烃潜力较大,二次生烃产率约占总生烃产率的40%~50%,显示出良好的晚期二次生烃潜力。

西藏措勤盆地的上古生界—下中生界:潜在的油气沉积建造

新的地层和古生物学研究结果表明,措勤盆地在晚古生代—早中生代不存在长达75Ma以上的沉积间断,其中,晚二叠世—晚三叠世诺利期都是海相碳酸盐岩地层,晚三叠世瑞替期—早中侏罗世为陆缘碎屑岩地层,两者之间为角度不整合接触。措勤盆地在晚二叠世—晚三叠世诺利期一直处于海相碳酸盐岩盆地中,晚三叠世瑞替期—早中侏罗世仍然是接受巨厚沉积的低洼地区。从宏观的油气勘探的战略评价角度看,措勤盆地在中二叠世栖霞期—晚三叠世诺利期的海相碳酸盐岩地层具有生油层的性质,上三叠统瑞替阶—中下侏罗统具有盖层的性质,两者之间的角度不整合具有储集层的性质。措勤盆地中二叠统—下侏罗统构成一个油气的有利勘探层系,称为古格层系。