致密砂岩油气藏形成机理及勘探技术讲解

致密砂岩油气藏形成机理及勘探技术

（调研报告）

编写人：牛宝荣孙占东

主要参加人：王幸才王琦莫增敏李元萍

杨丹王成辉

审核：刘永军

吐哈油田公司勘探开发研究院科技信息中心

二零零九年三月

目录

一、致密砂岩油气藏形成机理及特征 (1)

1.致密砂岩的形成机制 (1)

2.致密砂岩的封闭机理及储层特性 (2)

3.致密砂岩油气藏特征 (4)

4.致密砂岩气藏的划分 (5)

4.1两种气藏成藏特征异同点 (7)

4.2两种气藏成藏条件异同点 (8)

4.3两种气藏成藏模式及分布规律异同点 (13)

二、典型致密砂岩油气藏实例 (14)

1.加拿大阿尔伯达盆地深盆气藏 (14)

2.美国落基山地区深盆气藏 (15)

3.鄂尔多斯盆地上古生界深盆气藏 (16)

4.四川盆地西部坳陷的中生界陆相致密砂岩气藏 (17)

三、致密砂岩油气藏的勘探技术 (18)

1.用屏蔽暂堵技术提高致密砂岩油气层测井识别能力 (19)

2.致密砂岩孔隙度计算方法 (23)

3.地震裂缝综合预测技术 (26)

4.致密砂岩油气层测井评价新技术 (30)

5.致密砂岩气层的识别技术方法 (32)

6.致密含气砂岩的多参数联合反演预测技术 (35)

四、勘探技术现实中的应用 (41)

1、屏蔽暂堵技术应用效果（以鄂尔多斯盆地北部塔巴庙致密砂岩气藏为例） (41)

2、致密砂岩孔隙度计算方法的应用效果（以鄂尔多斯盆地北部下二叠系下石盒子组测井数据为例） (42)

3．地震裂缝综合预测技术应用效果（以川西BMM 地区侏罗系沙溪庙组地层为例） (43)

4、致密砂岩油气层测井评价新技术的应用效果（以鄂尔多斯盆地上古生界以陆相、海陆交互相碎屑岩为例） (43)

5、致密砂岩气层的识别技术方法的应用效果（以鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部陕北富县探区上古生界致密砂岩为例） (45)

6、多参数联合反演预测技术的应用效果（以川南须家河组致密砂岩储层为例） (46)

五、结论 (49)

六、结束语 (51)

致密砂岩油气藏形成机理及勘探技术

一、致密砂岩油气藏形成机理及特征

1、致密砂岩的形成机制

砂岩发生机械压实作用，其孔隙及喉道被粘土矿物、自生矿物次生加大充填而形成网格状微细孔喉结构，具有较高的毛细管压力，由此演化成为低渗透致密砂岩。在影响致密砂岩形成的诸多因素中，网格状粘土矿物的演化堵塞孔隙形成微细喉道是主要因素，也是前提条件。

在岩石沉积过程中和成岩作用早期，粘土矿物是以蒙脱石或蒙皂石颗粒无序分布于岩石颗粒之间，此时的粘土矿物只是存在于砂岩孔隙部分的空间，并不侵占孔喉通道，对岩石渗透率影响不大。随着成岩作用的不断加强，粘土矿物从蒙皂石向伊利石、绿泥石转化。当粘土矿物从以蒙皂石为主转化成伊蒙混层或绿蒙混层为主时，粘土矿物产状将发生较大变化，转化成有序结构，具有基质状、网格状、紊流状等微细结构，并均匀地充填于砂岩的孔隙和孔喉之中，堵塞孔隙和孔喉，使普通砂岩演变成致密砂岩。

根据热演化原理及规律，粘土矿物蒙皂石开始大量向伊利石、绿泥石转化时的成岩阶段是在早成岩的B阶段—晚成岩的A阶段，这时的古地温应大于85℃。

塔里木盆地英吉苏凹陷侏罗系储层就是以低渗透致密砂岩为主。如在英南2井3410~3510m井段存在致密砂岩，岩性为岩屑细砂岩、

含泥岩屑细砂岩及部分粉砂岩，泥质含量较高，平均11.43%，孔隙度为7%~10%，空气渗透率为（0.02~1.0）×10-3μm2。孔隙类型为残余粒间孔和少量粒内溶孔，粒间孔隙多被伊蒙或绿蒙混层网格状粘土充填。

英吉苏凹陷侏罗系致密砂岩孔喉形状以管束状为主，并且具有很小的孔喉半径，平均0.1872μm，小于0.3μm的孔喉半径占76%，0.3~0.5μm的占24%。压汞分析资料表明其排驱压力较高，一般大于0.9Mpa，平均为1.196 MPa。在其之上的水层，排驱压力为0.056 MPa，在其之下的气层，排驱压力为0.221 MPa。另外，进汞曲线和退汞曲线显示两者的差异较大，表明孔隙的连通性比较差。

2、致密砂岩的封闭机理及储层特性

致密砂岩所具有的水锁现象增大了微细孔喉的毛细管压力，当这种毛细管压力大于气体的运移力时，便构成了油气盖层。水锁效应是致密砂岩成为油气盖层的关键，当孔隙中含有较高饱和度的地层水时，即可在该致密砂岩层的上部或上倾部位形成气藏的盖层。

Shanley等在研究低渗透致密砂岩储层时得出结论，当含水饱和度达到50%时，会产生较高的毛细管压力，这时在盆地中心的上倾部位会形成深盆气、盆地中心气藏的封盖层。例如，美国的大绿河盆地、圣胡安盆地和加拿大的阿尔伯达等盆地的白垩系地层均存在由致密砂岩作为盖层的气藏。国内鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地上三叠统和塔里木盆地英吉苏凹陷侏罗系等均存在由致密砂岩构成的盖层。

英南2井区气藏盖层是由致密砂岩微细孔喉所产生的较高毛细

管压力来封闭的，这种毛细管压力是致密砂岩成为盖层的关键因素。Leythaeuser等根据天然气的扩散作用，提出深盆气藏的成藏是一动态平衡过程，即天然气由盆地深部向上运移时，需要克服上部致密砂岩所具有的毛细管压力，当气体的运移力小于或等于上覆致密砂岩的毛细管压力时，天然气得以保存而形成气藏。当气体的运移力大于上覆致密砂岩的毛细管压力时，气藏中的气体则会向上运移扩散，此时如果有持续的气源供给补充，则可使气藏相对保持一定的压力和储量，这样就形成了动态平衡的气藏。根据这种动态平衡原理，对盆地中心气藏、深盆气藏和持续聚集型气藏的致密砂岩封闭机理及油气运移成藏原理等可作进一步分析。

天然气从生油气层向上运移进入圈闭及后期扩散要经历三个过程，即气体连续相、气体隔离相和气体游离扩散相。

气体连续相（低渗透砂岩储层）天然气经运移通道进入孔隙度渗透率相对较好的储层中（致密砂岩中的“甜点”），气体以连续相存在，形成气藏充注保存部分。

气体隔离相（致密砂岩盖层）当气体运移到较好储层上部的致密砂岩段时，由于微细的孔喉通道和水锁效应，使得气体的运移力小于或等于运移阻力，不能将微孔隙中的束缚水排替出去，因而被隔离在微孔隙中，形成气体隔离相，即气藏相对封隔部分。

气体游离扩散相（常规砂岩储层）气体进入隔离相后，上覆地层压力的进一步增加、致密砂岩储层孔隙的进一步减小以及地层温度的增加等因素使气体的运移力进一步增加，部分气体得以扩散到致密