致密砂岩储层形成条件及其表征方法

岩屑长石和长石岩屑砂岩
三、致密砂岩储层的特征
物性特征
特低孔隙度和超低渗透率 渗透率对应力敏感 束缚水饱和度高 气水关系复杂
延长组孔隙度分布频率图（据张哨楠2010）
（据汤达祯等2012） 延长组渗透率分布频率图（据张哨楠2010）
三、致密砂岩储层的特征
孔喉特征
• 致密砂岩储层孔隙类型包括缩小粒间孔、粒间溶孔、溶蚀扩大粒间孔、 粒内溶孔、铸模孔和晶间微孔；
在砂体厚度范围 0~32m内，随着厚度 的增大，地震均方根 振幅也增大，约32m （1/4λ）位置均方根振 幅最大；而在32~50 m 之间，随着厚度增大， 均方根振幅却随之减 少。
一、前言
中国地区
我国致密砂岩资源潜力也比较大，分布广泛。自1971年以来，相继发现了 许多致密砂岩气田。目前，致密砂岩气的产量也在不断的增加。
2020年全致密砂岩气年产 量有可能达到800×108m3 以上，产量将主要集中在 鄂尔多斯盆地、四川盆地 和塔里木盆地
长庆油田天然气年产 量及发展趋势
据（杨华2012）
深 度
点接触
孔渗 隙透 度率
线接触
wk.baidu.com凹凸接触
川西须2、须4砂岩胶结物含量与负胶结 物孔隙度关系图（据吕正祥2009）
四、致密储层的成因机理及控制因素 控制因素二
2.2 胶结作用
胶结作用一般都是对孔隙起破坏作用；但是当胶结作用不太强时，则对孔隙 起到保护作用，抵抗压实作用的影响。
石英和方解石胶结等充填胶结物对储层孔隙的破坏作用最为明显。
三、致密砂岩储层的特征
特征对比
致密砂岩与常规 储层在孔隙度、 渗透率、及储层 压力等方面差异 显著，两者的研 究内容及分布规 律也存在区别。
（据汤达祯等2012）
三、致密砂岩储层的特征
鄂尔多斯盆地延长组为例
岩石学特征
（据张哨楠2010）
盆地东北部延长组
盆地西南缘延长组
长石砂岩，含少量的岩屑长石砂岩
1990~2011年我国致密砂岩地质储量 产量增长形势图（据戴金星2012）
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征 四、致密储层的成因机理及控制因素 五、致密储层的表征技术与方法 六、总结
二、致密砂岩储层的概念
致密储层划分标准
致密砂岩储层通常为储层渗透率低的砂岩储层。致密低渗透储层是一 个相对概念，世界上并无一固定的标准和界限，它是由不同国家不同时期 的资源和技术经济条件和世界油气价格而决定的。
2.3 溶蚀作用
溶蚀作用可以产生大量次生孔隙，从而使储层物性改善，成为有效储层
弱碳酸溶蚀 有机酸溶蚀
淡水溶蚀
V. Shimidt等人认为，有机质演化过程中释放出的二氧化 碳在一定的压力条件下在地层中形成弱碳酸，从而使砂岩 中方解石胶结物发生溶解，形成次生孔隙
Sudam等人（1989，1993）和Meshri（1986）等提 出了有机质在演化过程所形成的羧酸、酯、醚类衍 生物，这些物质在孔隙溶液中具有极强的酸性，使 得砂岩中不稳定的铝硅酸盐矿物发生溶解，形成次 生孔隙。
杂基溶孔（%）
0.1028
微裂隙（%）
0.0431
面孔率（%）
2.079
平均孔径（μm）
76.5934
据杨仁超等（2012）
山1 0.0309 0.1016 0.0600 0.6945 0.7872 0.0917 0.0438
1.81 18.6167
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征 四、致密储层的成因机理及控制因素 五、致密储层的表征技术与方法 六、总结
致密砂岩储层形成的条件与其 表征技术与方法
小组成员：李晓路 王博 王哲 徐丹 林易兵
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征 四、致密储层的成因机理及控制因素 五、致密储层的表征技术与方法 六、总结
一、前言
发展历程
1927年在美国的圣胡安盆地发现致密砂岩气藏。
1976年，加拿大阿尔伯达盆地西部发现了大型的埃尔姆沃斯致密砂岩气田， 标志着北美致密砂岩气勘探开发进入了一个快速发展阶段。
绿皂石、伊利石、绿泥石等呈环边胶结产出，学者认为环边绿泥石的形成一方 面阻碍了石英的次生加大，另一方面也可有效地抵抗上覆地层压力，从而使粒 间孔隙保存下来，同时也有利于后期溶蚀作用的发生。
石英具有III 级次生加大
现象
榆57井（据张晓峰2010）
绿泥石 包壳
榆64井 （据张晓峰2010）
四、致密储层的成因机理及控制因素 控制因素二
（以上四副图片据张哨楠2008）
四、致密储层的成因机理及控制因素 控制因素一
1、沉积环境
不同的沉积环境具有不同的水动力特征，所形成的砂体在岩相组成、厚度、 内部非均质性以及砂岩碎屑成分组成、泥质含量、颗粒的粒度、分选等多方 面各具特色，造成不同沉积环境所形成的砂体具有不同的原始孔隙度和渗透 率。
成岩作用是在沉积作用的基础上进行的，因而早期的成岩作用也受到沉积 环境的影响，从而影响进一步成岩作用的类型、强度，对砂岩的孔隙演化起 一定的控制作用。
由于大气淡水对大部分碎屑沉积颗粒都是不饱和的， 因此大气淡水的溶蚀作用一样可以形成大量的次生 孔隙。
四、致密储层的成因机理及控制因素 控制因素三
3、构造活动
构造活动对储层的影响也是双重的，一方面构造的挤压可以增加压实作用 的强度；另一方面构造活动可以使致密的脆性较大的岩石发生脆性破裂，产生 大量构造裂缝，以及在伸展或挤压作用下，由于剪切应力作用形成的大致平行 层面的滑脱裂缝。
二、致密砂岩储层的概念
致密储层划分标准
美国采用致密气藏的概念，主要是为了享受特殊税费政策，一次分压10 层以上的直井压裂与大型压裂技术的进步不断降低开发下限。
中国以渗透率为标准进行储层分类，主要考虑技术与经济因素，目前以低 渗储层开发为主体，但储层下限已经延伸到致密储层范围。
国内分类
中
国
与
高渗
美
中渗
③目的层埋深1500～4500m（5000～15000英尺）；
④产层总厚度中至少有15%为有效厚度；
⑤可供勘探面积不少于31km2（12平方英里）；
⑥位于边远地区（当时考虑到要使用核爆炸压裂法， 因此要远离居民稠密区）；
⑦产气砂岩不与高渗透的含水层互层。
二、致密砂岩储层的概念
致密储层划分标准
中国的划分标准
北美 拉丁美洲 中欧和东西欧欧 太平洋地撒区其哈（他中中拉经亚亚东以合太和和前南组地中北苏非织区国非联洲）
南亚
据金正纵横油气资源网整理
一、前言
美国地区
美国是全球致密砂岩气工业发展最早、开发利用最成功的国家，已在23个 盆地发现了致密砂岩气，主要分布于落基山盆地群和墨西哥湾沿岸地区，剩 余探明可采储量超过5×1012m3，2012年致密砂岩气产量达1754×108m3，约 占美国天然气产量的26%，在天然气产量构成中占有重要地位。
国 的
低渗
差
异
致密
单位：mD
油气储层评价方 法
SY/T 6285-1997 ＞500
10～500 0.1～10
＜0.1
美国 Elkins
常规储层
近致密层 致密层
很致密层 超致密层
＞1.0
0.1～1.0 0.005～0.1 0.001～0.005
＜0.001
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征 四、致密储层的成因机理及控制因素 五、致密储层的表征技术与方法 六、总结
美国的划分标准
20世纪70年代，美国 联邦能源管理委员会 将致密含气砂岩定义 为空气渗透率小于 0.1×10-3μm2的砂岩， 这也是目前国际上一 般采用的标准。
1973年，美国能源部对可进行工业开采的致密含气 层标准作了如下界定：
①用常规手段不能进行工业性开采，无法获得工业 规模可采储量；
②含气砂层的有效厚度下限30.48m（100英尺）， 含水饱和度低于65％，孔隙度5%～15%；
石大形塑性岩低或高自依英地成性碎储者，能生靠和降低屑层因成条的伊方低孔不变成件水为伊利解了、稳形为下体泥利石石储低定从致能质或石矿以层渗碎而密堵物量砂者胶的的屑呈储塞 间不 岩在结 孔 致（ 假 层了的高浊如杂。物隙密颗微云基流，的度储粒孔母状形，层条碎间隙、充式储。屑件的，千填存层颗下喉这枚于在的粒，道使岩碎于渗间由，得屑屑碎透喉岩于杂）颗屑率道石基沉因粒颗也间的。积压之粒随的渗含实间水之之连透作，间降量体通率用导， 低比浑主极使致极，较浊要低塑砂
裂缝在致密砂岩储层中的作用主要表现为提高储层的渗透率和增加储层非 均质性的作用
图中右侧上部分显示为低角 度缝与网状裂缝，下部分显 示为斜交裂缝。裂缝在图像 上表现为深纹
川西地区须二段致密砂岩储层FMI成像测井图（据王亮国等2012 ）
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征 四、致密储层的成因机理及控制因素 五、致密储层的表征技术与方法 六、总结
不管致密砂岩的成因如何，沉积环境依然是控制储层发育的主要因素
四、致密储层的成因机理及控制因素 控制因素二
2、成岩作用
成岩作用对储层性质的改造是非常明显的。对于相同沉积环境的砂岩储层来 讲，储层性质由常规变为非常规（致密）的主要原因是由成岩作用所造成的。
2.1 压实作用 沉积颗粒接触形式的变化：
未接触
1、关德师（1995）把致密砂岩气藏定义为孔隙度低（小于12%）、渗透率 比较低（1×10-3μm2）、含气饱和度低（小于60%）、含水饱和度高 （大于40%）、天然气在其中流动速度较为缓慢的砂岩层中的非常规天 然气藏 。
2、王允诚等（2004）根据储层物性，将低渗透性储层的孔隙度划分为 8%~15%、渗透率为10×10-3~0.1×10-3μm2，致密储层的孔隙度为 2%~8%、渗透率为0.1×10-3~0.001×10-3μm2。
90年代以后随着三维地震、钻井及完井技术、压裂技术的发展，致密砂岩 气产量快速增长，已成为全球天然气勘探开发的重要领域之一。
全球致密砂岩气资源量分布情况
20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0%
全球已发现或推测发 育致密气的盆地达到 70余个，最新统计数 据全球致密砂岩气的 储量为209.6×1012m3。 其中北美和拉丁美洲 的储量最高
3、中国石油勘探开发研究院在“致密砂岩气地质评价方法”研究（2010） 中，提出了致密砂岩储层地质评价标准：孔隙度<10%、原地渗透率 <0.1×10-3μm2 或空气渗透率<1×10-3μm2，孔喉半径<1μm、含气饱和度 <60%。该评价方法于2011年经国家能源局颁布实施，成为中国第一个 关于致密砂岩气的行业标准（SY/T6832-2011），对中国致密砂岩气地 质评价和勘探部署具有重要的指导作用。
• 孔隙喉道以片状、弯片状和管束状喉道为主； • 发育构造微裂缝、解理缝及层面缝等裂缝结构。
苏里格气田东二区 山1段与盒8段的主 要的储集空间
研究区盒8、山1储层孔隙类型统计表
层位
盒8
粒间孔（%）
0.1936
粒间溶孔（%）
0.2486
长石溶孔（%）
0.0742
岩屑溶孔（%）
0.8823
晶间孔（%）
0.5347
五、致密储层的表征技术与方法
地震岩石物理分析
表 地震技术 征 技 术 与 方 法
地震正演模拟
多参数综合判别
测井技术
测井相聚类分析法
五、致密储层的表征技术与方法
1、 地震岩石物理分析
地震技术一
四川川中 某研究区 内低孔低 渗的致密 砂岩储层
纵波速度随含气饱和度增大而降低的规律非常稳定；孔隙度越高，纵波速 度越低由；当于孔孔横隙隙波度度受越低流高于体，8的.纵5影%波响时速非，度常数随小据含，点气气更饱层集和与中度一于变般拟化砂合的体线非的附线拟近性合；特趋而征势当越孔显隙著， 当孔隙一度度致小大，于于预58测..05%的%时砂时，体，可孔相以隙对认度高为应孔纵该隙波最有速能利度反储与映层含真段气实数饱的据和储点度层比基质较本量发呈。散线性关系
四、致密储层的成因机理及控制因素
自生粘土矿物大量沉淀
胶结物的晶出改变原生孔隙
成因机理 高含量塑性碎屑压实变形
粒间孔隙泥质充填
致
密
储 层
沉积环境
压实作用
控制因素
成岩作用
胶结作用 溶蚀作用
构造环境
四、致密储层的成因机理及控制因素 成因机理
自生粘土矿物的大量沉淀 胶结物的晶出改变原生孔隙 高含量塑性碎屑压实变形 粒间孔隙被碎屑沉积时的泥质充填
（据李勇根2008）
五、致密储层的表征技术与方法 地震技术二
2、地震正演模拟
致密砂岩因为低孔低渗的原因，由参数变化引起的地层相对地球物理特征变 化比较小，从而使得储层预测更为困难。
2.1 变储层厚度模型
通过改变储层 厚度，其范围 从0~50 m，用 传统的褶积模 型方法得到的 合成地震记录
（据李勇根2008）