致密砂岩的形成条件及其表征技术

E F 0.6 0.4
Pfc 反映了地层流体压力克 服孔喉毛细管压力进而充满
50%储集空间的能力 。rc50
毛细管中值半径表征储层的 平均孔喉半径 。
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二、致密砂岩中的储层物性参数评价
Ⅰ类储层:E≥5；Ⅱ类储层:2.6≤E<5.0；Ⅲ类储层:E<2.6
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三.致密砂岩的测井响应
1.常规测井曲线特征
储层的含气测井响应 特征概括为“四低一 高”：即低自然伽马、 低声波、低中子、相对 低密度、高电阻率。地 层含气将使声波时差略 微增大,电阻率增大,中子 和密度测值降低,3种孔隙 度曲线的组合能反映储 层的储集性能和含气性, 气层均符合的一般标准, 差别越大反映含气饱和 度越高 。
2、致密砂岩储层的定义
美国早在1978年在天然气政策法案规定，砂岩储层对天然 气的渗透率等于或小于0.1×10-3μm2时的气藏才可以被定义 为致密砂岩气藏。美国联邦能源管理委员会(FERC)也把致密 含气砂岩定义为空气渗透率小于0.1×10-3μm2的砂岩。
致密砂岩气是指孔隙度低(<12%)、渗透率比较低(1×103μm2)、含气饱和度低(<60%)、含水饱和度高(>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。
致密砂岩储层的形成条件 与表征方法技术
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提纲
➢致密砂岩储层特征及其成因分析 ➢致密砂岩中的储层物性参数评价 ➢致密砂岩的测井响应 ➢致密砂岩的地震表征技术 ➢总结
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一、致密砂岩储层特征及成因分析
1、致密砂岩储层的分布
世界上致密砂岩气藏已有40多年的勘探与开发历史。美 国、加拿大、英国、澳大利亚、土耳其、俄罗斯、乌克兰 等国家和地区均发现有致密砂岩气藏,所开发的大型致密砂 岩气藏主要以深盆气藏为主。
碎屑成分与储层物性之间的关系 随着稳定的刚性碎屑的增加，孔隙度增加；当塑性碎屑
增加时，则渗透率降低。
鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区储层碎屑成分与孔隙度之间的关系
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一、致密砂岩储层特征及成因分析
碎屑粒度与储层物性之间的关系 随着碎屑粒度的增加 ,储层的物性变好 ,而且趋势非常明显。
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三.致密砂岩的测井响应
2.利用偶极声波测井资料识别储层
致密砂岩储层中含气时，纵横波速度比降低，且岩石压缩系数比大， 因此根据纵横波速比、泊松比、压缩系数比，可以识别含气储层。
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三.致密砂岩的测井响应
3.利用成像测井及核磁共振识别含气储层
致密砂岩储层中裂缝的 发育可以极大的改善储层 的渗透率，因而在储层评 价中可以利用成像测井技 术，来观测储层中裂缝的 发育程度来评价储层。
当孔隙度低于8.5%时, 数据点更集中于拟合线附近; 而当孔隙度大于8.5%时孔 隙度越高、含气性越好, 所测得的纵波速度和体积密度越向低值方向偏移。
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四.致密砂岩储层的地震表征
2、变厚度模型
砂岩厚度25 m 以上振幅相对 变化接近零, 表 明储层厚度可 以准确解释。 砂岩厚度在 5～25m之间, 振幅相对差异 呈一定规律逐 渐减少, 通过关 系拟合, 可以把 实际解释的振 幅均方值校正 到理论值, 从而 可以有效的预 测砂岩厚度。
静态为主，可有短暂的动态
甜点
生气中心附近的古构造有利部位形成的圈闭
中国勘地探质效大益 学（圈北闭京溢出）点视·位富能置气源点学得院发育程度、气发藏现顶率部和（储气层水条界件面等之而上定）
视圈闭发育程度和气探藏井底成部功率等而定
二、致密砂岩中的储层物性参数评价
在评价致密砂岩储层 时，其孔隙度和渗透率 作为重要的两个评价参 数，而渗透率作为首要 的影响因素，其与孔隙 度的关系，在不同的研 究区内，其关系不同。
类型储复层杂与多盖样层，密以切古配构合造位背景的 构造、岩性、地层、成岩及其
源储异地，复互合不型相圈干闭
圈闭成条藏件机理 最有利勘探目标
分布位置 特点
力平衡、分物布质在平凹衡陷低部位或斜坡带
早期为常规气藏成分藏布机在理隆，起后上期或储构层造致高密点化改造过 程及复式成藏过程
动态平衡为主，静态平衡将不利于天然气的保存
鄂西渝东区建南气田及周缘志留系致密砂岩
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二、致密砂岩中的储层物性参数评价
文龙等人,根据川西前陆盆地上三叠统致密砂岩储 层中孔隙度与渗透率相关性不大的特点，提出了一个 综合评价致密砂岩储层的系数E。
Pfc Pf Pc50
Pfc
Pf
1 5
Pc50
F Pfc rc50
鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区石炭Байду номын сангаас-二叠系砂岩物性与粒度的关系
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一、致密砂岩储层特征及成因分析
砂体厚度与储层物性之间的关系 砂体厚度的大小一般取决于沉积环境的稳定性。沉积条件越稳 定时,沉积的砂体厚度较大,垂、侧向的连通性较好,层内非均质性 小，为有利的储集砂体。
成岩作用对致密砂岩储层的影响
(1) 子波提取及分析(多道相干子波、道扫描线性相位子波等） (2) 测井曲线与地震记录的匹配处理。 • 反褶积处理（利用提取子波对地震记录进行反褶积处理） • 建立模型（由主储层反射界面建构造控制信息；据储层的沉积特征定义 顶超、底超、整合等地质先验信息；结合各井的波阻抗曲线建立初始波 阻抗模型。） • 反演（地质先验信息中模型强调分层性、储层横向连续性和稳定性；地 震突出横向变化细节、储层物性变化更加明显。）
12-25 原生孔隙为主
好 较低，一般为25-50
低
自生粘土矿物及杂基含量 储层岩石类型
较高-高 碎屑不稳定成分含量高
较低 碎屑稳定成分含量高
埋藏深度 成岩作用
深 成岩历史复杂
浅-中等 成岩历史相对简单
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一、致密砂岩储层特征及成因分析
4、成因作用分析 沉积作用对致密砂岩储层的影响
渗滤相为主 供气量大
通道 供气时间 致密储层中整体排水生，排无烃优高势峰通期道比较晚
断层、不整合、连通性较好的高孔渗砂体。具有优 势通早道
距离 孔渗性 初次运移距离比较短，φ≤二1次2%运，移K距≤离1×比1较0-长3μm2
储层致密可化近之可前远，孔渗性越大越好
方向 类型/倾向 相态 分布范围
递变规律 水动力
主要储气 也要求稳定的构造条件
气源 类型
持续供致应密层封闭或“水封”
物性封闭、超无压封闭或烃浓度封闭
类型 封闭机制
自生顶自底储联合封盖，越严越好
多样，自生顶自部储封式盖、，远越源严它越储好式
要求 类型
源-储
要求“储动层态与圈源闭岩”条，件以的岩密性切圈配闭合、成岩圈闭、裂缝圈 源-储一体，闭存或在这气几根种因素的复合为主
压实作用 压实作用对原生孔隙的破坏是使岩石孔隙度不可逆地降低。 它主要是缩小、减少碎屑岩储层中的原生粒间孔隙，形成压 实型致密层。
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一、致密砂岩储层特征及成因分析
溶蚀作用 溶蚀作用主要作用是使长石、火山碎屑、碳酸盐岩屑和方解 石、硫酸盐等胶结物或岩石颗粒的溶解，形成次生溶蚀孔隙， 使孔隙度增大。
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四.致密砂岩储层的地震表征
4、多井约束地震地层反演技术
• （简称Interwell）将测井资料特有的垂向高分辨率与地震资料良好的 横向连续性有机地结合起来，可以提高对薄互层致密砂岩储层的识别能 力；可以准确实现储层的顶底追踪, 落实储层顶面构造, 计算储层厚度。
• 实现步骤 • 标定
磁核共振可以反映储 层的裂缝和孔隙的大小和 分布，利用磁核共振资料 可以较为准确的计算出储 层的物性参数。
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四.致密砂岩储层的地震表征
1、地震岩石物理分析
横波受流 体的影响 非常小, 气层与一 般砂体的 拟合趋势 一致, 预测的砂 体孔隙度 应该最能 反映真实 的储层质 量。
胶结作用 胶结过程是缩小原生粒间孔隙的过程，对原生粒间孔隙起 破坏作用。而环边胶结物将松散沉积物胶结成岩,使其能抗上覆 沉积物重压,起到保护剩余原生粒间孔隙的作用。 综上，压实作用对孔隙产生破坏,溶蚀作用对孔隙发育具有建 设性，而胶结作用形成的不同产物则对孔隙的影响不同。
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一、致密砂岩储层特征及成因分析
3、 致密砂岩储层特征与常规储层特征对比
地质特征 渗透率（10-3μm2）
孔隙度（%） 孔隙类型
孔隙连通性 束缚水饱和度（%）
毛细管压力
致密砂岩储层 <1
3-12，一般小于10 次生孔隙为主 差
高，变化范围一般在45-70 较高
常规砂岩储层 >1
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总结
➢ 致密砂岩的定义、 特征及致密砂岩形成过程中的影响因素 分析。
➢ 讨论了致密砂岩储层的主要物性参数的关系，综合得出评价 储层的方法。
➢ 运用常规、偶极声波、成像和磁核测井方法综合识别含气致 密砂岩储层。
一、致密砂岩储层特征及成因分析
按照砂岩储层的成因分析,可以将致密砂岩储层划分为4种类型。 ③④②①高粒胶由含间结自量孔物生塑隙的粘性被晶土碎碎出矿屑屑改物因沉变的压积原大实时生量作的孔沉用泥隙淀形质形所成充成形的填的成致形致的密成密致砂的砂密岩致岩砂储密储岩层砂层储岩层储层
图中可看出岩石 基泥间据难此石存间层渗的藏生了使率定储塑于致密含质孔,进孔当溶以 在 ,的 透对分过的颗得极碎 层 性 碎 砂 储由极量砂隙入隙碎蚀胶于孔率于选程伊粒岩低,屑碎屑岩层于大因比岩被到不屑性结碎隙也塑性中利间石。含屑颗储石地压较 。 杂 孔 发颗流物屑度随性好由石的的量变粒层英降实高由基隙育粒体的颗之,和于堵喉渗,较形之成和低储作于所中。,间成在很形粒降不自塞道透高充间为方了层用粒占,杂为因埋式之低稳,的填致,解储的使导。
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石英砂岩中粘土矿物的包壳 不泥稳质定砂碎强岩屑的形在方成压解的实石致作和密用石砂下英岩变的储形胶层导结致作岩用石致密
一、致密砂岩储层特征及成因分析
按照致密砂岩气成藏与构造演化关系特征及其不同成藏规律分类: “先成型”深盆气藏
储层致密化过程发生在源岩生排烃高峰期天然气充注之前，是一 种发生在致密储层中的流体倒置关系气藏。
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四.致密砂岩储层的地震表征
3、变孔隙度模型和变饱和度模型
孔隙度小于6%时, 振幅变化不大;当 孔隙度大于6%时, 均方根振幅随孔隙 度增大快速增大。 通过这种变化梯度, 可以定性检测有效 储层(孔隙度大于 6%) 和致密储层 (孔隙度小于6%) 。
在特低孔隙度(小于6 %) 情况下, 含气饱含度和孔隙度的变化引起的均方根振幅变化不明显。在孔隙度 大于6 %时, 均方根振幅随含气饱和度增大而增大, 并且孔隙度越大, 其增加的幅度(梯度) 越大。
保存条件 盖层条件
生储盖组合
气藏动类力型 成藏条件
压实作用或气体生烃膨胀力 “先成型”深盆气藏
二次运移以浮力驱动、构造运动直接作用或产生运 移通“道后和成水型动”力致为密主砂要岩动气力藏源
阻力 类型
方式 供气特征
毛细管力+静水压力 主要为煤系地层，Ro≥1.3%
扩散相为主 供游离气量大，气源充足
毛细管力 不限
目前，中国致密砂岩气藏勘探领域广阔，四川、鄂尔多斯、 柴达木、松辽、渤海湾、塔里木、准噶尔及吐哈等10余个 盆地都具有形成致密砂岩气藏的有利地质条件，远景资源量 达到12×1012-100×1012m3，己成为天然气供应的一支重要 力量。
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一、致密砂岩储层特征及成因分析
“后成型”致密砂岩气藏
“后成型”致密砂岩气藏在气藏成藏时储层并非致密，而是由于受 后期成岩演化或构造挤压而变得致密。
中国地质大“学先（成北型京）”·深能盆源学气院藏
“后成型”致密砂岩气藏
一、致密砂岩储层特征及成因分析 气藏类型
成藏条件
“先成型”深盆气藏
“后成型”致密砂岩气藏
气源条件 运移条件
储层条件
功能 构造
沿储层上倾方向砂，岩自/α下≤而15上°，运越移平缓越有利 既有垂向，也有侧向，由不高限势区向低势区运移
游离气相大为面主积发育，分布广泛
多种相态，水溶相相、对游小离一气些相、油溶相
沿储层上倾方向孔渗性逐渐变好 水动力条件微弱
无 强水动力条件也不利于气藏保存
不仅可以储气，还可以作为气散失的遮挡层 构造稳定单一，断裂系统不发育