文摘

致密砂岩天然气的供应中扮演一个重要的角色天然气生产。它有预测意义甜蜜点识别的特点和形成异质性致密砂岩载体的床位。负责空间结构的异质性,如的组合和分布相对均匀岩层,基本上是由沉积和eodiagenesis集体影响mesogenesis。我们已经调查了致密砂岩的岩相结构异质性单位载体Dibei床,东部库车抑郁,根据核心,日志,micropetrology。主要有四种类型的岩相,也就是说,紧压实,紧carbonate-cemented,含气、含水砂岩。brine-rock-hydrocarbon成岩作用变化不同的异质性结构单位已经决定根据孔隙沥青,烃包裹体,粮食定量荧光。韧性谷物或成岩早期方解石胶结物破坏储层质量的紧压实或紧carbonate-cemented砂岩。刚性颗粒能抵抗机械压实和石油侵位在充气之前可以抑制成岩作用保留其他的砂岩储层属性。我们建议有一个继承关系天然气和石油的迁移路径,这意味着“风水宝地”的发展经历了早期的水库石油侵位。

1。介绍

致密气砂岩与常规砂岩气藏,但渗透率较低,通常小于0.1医学博士和有效孔隙度较低,这是历史上经济上可延长的,除非不好是由一个大型水力压裂处理或刺激产生的使用水平或多边井(1]。致密砂岩可以开发更容易比页岩储层岩石通常有更多的脆性行为和更容易完成生产2]。尽管页岩气勘探和开发取得了革命性的突破最近在美国,超过50%的天然气生产从致密砂岩储层3]。自几家大型致密砂岩气田被发现在中国西部的鄂尔多斯盆地和四川盆地致密砂岩气也扮演了重要的角色在中国国内天然气总产量(4]。

载体床,不同的混合物渗透身体区域密封,在油气运移的水动力地连接宏观和物理连接是影响储层非均质性(5,6]。异质性最初定义为从其他种类或多样性的差异,或组成部分或非常不同的事情7]。可以称为储层非均质性储层空间分布属性,如孔隙度、渗透率、孔隙结构,这主要是由于沉积过程、成岩作用和构造作用埋藏期间(8]。从岩石颗粒组件的差异和多样性和空间提出了织物的沉积物或骨折导致储层非均质性(9,10]。粮食组件包括矿物学、形状、大小或排序。空间结构包括韵律性、连续性或规模。惠誉et al。11)建议,形成只有变量矿物学、晶粒尺寸和形状,但没有空间组织将出现大规模的各向同性的四面八方。这意味着空间结构响应不同的组合和分布均匀层碎屑岩异质性的根本来源。因此,这种异质性被称为结构非均质性,最终决定了砂岩储层的各向异性属性,也导致不规则的次生烃的迁移和分布(12,13]。理解基本的异质性特征和成岩作用的历史单位在承运人的床上有利于准确预测油气运移路径。

近年来,技术已经取得了很大的进步异质性及其对石油运移的影响在传统和低渗透性砂岩载体床(6,14,15),但它仍然是缺乏约束的结构异质性单位及其形成机制在致密气砂船的床上。本研究的目标是(1)认识到不同的成岩作用变化过程结构异质性单位,(2)评估迁移途径早期的石油和天然气,和(3)确定的主要地质控制甜蜜点的意思是砂岩油藏高产天然气生产,在库车Dibei气田抑郁症作为一个例子。

2。地质背景

库车萧条,趋势NEE-SWW方向,面积2.7×10⁴公里²,位于塔里木盆地的北部边缘,邻近南部天山断层褶皱区。这是最重要的天然气产量在中国西北部[16]。抑郁症是由四个构造带和三个凹陷(17),包括北部单斜层带,Kelasu构造带,Yiqikelike带,Qiulitage构造带,杨凹陷,乌石凹陷(图1)。Dibei气田(或叫Yinan-2气田)东部Yiqikelike断裂带和边界Qiulitage构造带南部和Kelasu构造带。受燕山和喜马拉雅构造运动的影响,Yiqikelike断裂带具有典型的前陆逆冲变形,这是描述为一系列北浸渍逆断层(18]。最突出的错误在这个皮带是Yiqikelike逆冲断层,在始新世晚期开始形成(约34 Ma)和加强在中新世末期和第四纪(马从10到1.64 Ma) (19]。研究区位于Yiqikelike断层的下盘,斜坡地形向南倾斜。研究区北部的是相对平坦的,大约10°倾角和南陡角约15 - 30°。有一系列的次生断层鼻子和断层背斜(图的斜率1)。

中生代和新生代在Dibei开发完全,是由陆地碎屑岩、煤层和盐层(图2)。煤矿在上层三叠纪Taliqike形成(T₃t),较低的侏罗纪杨下形成(J₁y),中侏罗世Kezileinuer形成(J₃kz)。从古新世Kumugeliemu时期(E₁k)中新世Jidike期(N₁j),盐层与石膏、硬石膏和白云石与薄泥岩和页岩夹层之间的,这表明一个湖和蒸发沼泽环境(19,20.]。天然气丰富低侏罗纪Ahe形成(J₁一个),部分是在杨下形成的较低部分(J₁y)。Ahe形成是由灰色砂岩或企业集团主导的,它们的辫状三角洲。向上杨下形成由深色泥岩夹层的少量的砂岩和煤层是常见的。循环向上的低侏罗纪由辫状河三角洲shore-shallow湖(16]。

较低的侏罗纪的致密砂岩天然气Dibei是1998年发现的。YN2获得10.9×10⁴米³天然气生产每天在生产测试在4578.8到4783米的深处Ahe形成和杨下形成(22]。气体的相对密度较低,大约0.6283 - -0.6335,大约88.6104% - -89.4456%的内容都是甲烷(16]。的天然气来源煤气重碳同位素(23]。朱et al。24]认为Dibei气田凝析气藏与正常温度(约116 - 135°C)和超压(压力系数约为1.43 - -1.87无功静水压力)。

根据先前的研究在Dibei[低侏罗系储层的岩石学16,25,26),砂岩中粗粒度,适度,分选好的长石砂岩和岩屑砂岩岩()。岩屑颗粒由主要是火山和火成岩片段,一些变质岩石碎片,小沉积岩碎片。Intermediate-basic热情洋溢主导火山岩岩石碎片和变质岩片段包括硬绿泥石或damouritized千枚岩、板岩、浅变质作用细粒度的碎屑岩。这种岩石碎块集团是推断代表陆源碎屑来源供应从南天山造山带回收。唐et al。26]表明,强碱性成岩环境中存在在mesogenesis阶段较低的侏罗纪砂储层普遍和明显的解散石英或方沸石和降水碳酸盐水泥。因此,水泥Ahe主要包括碳酸盐(即形成。,calcite, ferroan calcite, and dolomite), authigenic clays (i.e., kaolinite, smectite, and illite), and quartz.

较低的侏罗纪有超低低疏密度(平均不到10%)和低渗透率从平均0.02 mD 24 mD小于1 mD (27]。先前的研究[28]表明砂岩储层天然裂缝发展数量虽然紧张的背景和提出骨折导致一些甜蜜点。但断裂强度较低的侏罗纪砂岩井附近YN4 YS4是最高的构造应力场的研究分析。然而,这两个井没有天然气生产而是产生大量的水(27)(图3)。很明显,自然骨折不充分合理的甜蜜点的形成机理占低侏罗纪Dibei致密砂岩储层。

3所示。抽样和方法

两个井(DB102和YN4、位置数据1和3)被选为岩相分析研究的异质性特征紧砂床。油井DB102有两个传统的日志记录(伽马射线和自发的潜力),形成微型扫描仪图像(FMI)日志记录,和一个元素捕获能谱测井(ECS)。油井YN4只有两个传统的日志记录(GR和SP)。这些日志数据是由中石油塔里木油田公司提供。二百九十四芯插头Ahe两口井的地层测试气体孔隙度和渗透率。然后,这些插头是削减和点算每薄片200计数来确定粮食和水泥组件。基本异质性单位可以根据日志记录,确定物性参数和岩石学数据。三个沙子样本不同的异质性单位好DB102被选为压汞毛细管压力(MICP)比较阈值位移压力和孔喉大小。

很难彻底调查所有brine-rock交互在砂岩,由于成岩矿物经历过重复的降雨和破裂都随着时间的变化,浓度,温度,压力,PH值、氧化还原等。与成岩矿物相比,似乎相对容易确定有机液体的活动,因为他们相对不久发生的时间和频率更低(29日,30.]。确定每个带电的和年龄阶段烃为澄清是极其重要的砂岩的成岩序列在不同的异质性单位载体床。所以,二十Ahe形成的核心研究区域被荧光薄片孔隙migrabitumen和烃包裹体进行调查。流体显微温度学Ahe Dibei气田储层是衡量李et al。31日]。均一化温度数据,截留的最低温度流体矿产,可用于确定流体活动结合埋藏史的时代。刘等人。32]定量测量谷物荧光(QGF)参数八十六核心样本井YN2 YN5 YN4, YS4(位置如图1)确定古油水接触。QGF技术测试古代和现在的烃量检测碳氢化合物的痕迹被困在夹杂物(QGF)和吸附到颗粒(QGF提取,或QGF-E) (33,34]。QGF指数被定义为375 nm和475 nm之间的平均光谱强度归一化光谱强度在300 nm,表明烃包容丰富。QGF-E强度对应于最大光谱强度标准化为1 g 20毫升的石英砂DCM溶剂,用于估计残余烃的浓度。据刘和Eadington [33),一个沙子样本QGF指数小于4通常被认为是没有被指控早期石油因为没有包含碳氢化合物荧光探测到。否则,样品被认为经历了早期加油。同时,砂岩样品QGF-E强度较低(< 40 pc)被列为当前水腿的一部分;否则,它是砂岩与碳氢化合物在晶粒表面吸收。我们使用这些数据来进一步阐明烃历史不同的异质性单位收费。

此外,12个样本不同的异质性单元选择的扫描电子显微镜(SEM),用来阐明成岩作用的变化不同的异质性单元集成与荧光薄片。

4所示。结果

4.1。气腿和水腿的异质性

两种类型的层,即气腿和水腿,可以确定地层测试随钻(FTWD)较低的侏罗纪的研究区域。我们已经调查了这两种类型的层的异质性特征,阐明储层质量变化的原因根据核心,日志记录、压汞毛细管压力(MICP)和薄切片。

图3表明低侏罗纪的气体分布在井YN2和DB102附近。的间隔DB102深度从4931年到4941年m FTWD气腿的决定,由两个分流渠道从底部到顶部,分别应对4936.8 -4941和4930 - 4936.8。每个通道的底部沉积通常滞后企业集团和侵蚀的前面的通道。每个分流河道的岩性向上演变成粗、中砂岩和泥质粉砂岩最后,代表一个典型fining-up循环(图4)。

伽马射线(GR)和自然电位(SP)在分流河道广泛低于上分流河道、水库的建议下面一个比上一个更桑迪。根据形成微扫描图像(FMI)和元素捕获能谱测井(ECS),每个通道的顶部由细粒度的存款,如淤泥或泥岩,比如-4936.8 4930.0 -4930.9米和4936.0米。此外,砂岩在埋藏深度4938.6米至4940.2米之间有高含量的碳酸盐岩水泥(约3.47% - -34.92%)和水库从4930.9米到4935.1米富含泥泞的内容(图与他人相比(2.03% - -5.41%)4)。

54个砂样品的孔隙度和渗透率在这个气腿,分别从0.77%变化到6.42%(平均2.68%)和从0.016到5.107 mD(平均0.656 mD)(数据4和5(一个))。巩固和泥质砂岩样品都有低峰值(分别地。,0.44% -2.91% -1.73%和1.2%)和渗透率(分别地。,0.046–1.110 mD and 0.016–0.130 mD) than sandy reservoirs (resp., 1.73%%–6.49% and 0.480–5.110 mD) (Figure5(一个))。

MICP结果表明,阈值位移压力(大约0.2 Mpa)气体的砂岩(4937.52米)明显低于胶结的砂岩(大约2.0 Mpa, 4939.52米)和泥质样本(大约8.0 Mpa, 4931.08米)(图5 (b))。此外,气砂试样的孔喉大小不同4μ米- 8μ米直径,但巩固和泥质砂岩的孔喉直径范围从0.01μ米至0.60μm和0.005μ米至0.02μm(图5 (c))。

桑迪砂岩(或气砂岩)主要是由更多的刚性颗粒(即。、石英、长石、或石英岩片段),减少水泥(图4)。刚性颗粒可以延缓埋时期压实和保护孔隙度(35]。这些表明,刚性颗粒碳酸(sandy成分)和水泥是显著影响储层质量的重要因素。

较低的侏罗纪水腿Dibei气田主要发生在北部斜坡附近YN4,表明气体腿(腿上面开发的水1和3)。这气/水倒置现象是一个典型深盆气地质特征,和刘et al。36]认为Dibei气田是深盆气积累。深度从4450到4480的部分YN4被标识为一个水腿FTWD和粮食定量荧光(QGF)结果表明,没有吸收碳氢化合物响应表面带电烃末谷物在部分YN4 [32]。因此,我们选择了这水腿对储层非均质性进行调查。

几个分流通道堆积在水里站好YN4根据核和常规测井(图6)。每个通道的岩性变化的企业集团在顶部底部淤泥或泥岩fining-up周期,这通常是侵蚀到第二滞后存款。

饱和砂层与水在这些网站(4476.32 4451.06 -4454.42米,4467.72 - -4474.24米,-4480米)和相对较高的储层品质可以由岩心分析,这表明它们的疏密度和渗透率范围从4.7%到11.7%和0.101 mD 58.53 mD相对丰富的石英颗粒和低火成岩碎片或碳酸盐水泥(图6)。火成岩片段的内容,从10%到25%不等,平均约为15.7%,丰富的区域(4454.42 - -4458.36米和4460.80 - -4467.72米),储层质量差3.1%的孔隙度和0.02 - -0.886 mD渗透率为-8.9%。与此同时,水库在4458.36 - -4460.80米和4474.24 - -4476.32米富含碳酸盐水泥、疏密度从3.1%到8.2%,渗透率从0.04到1.61 (mD mD(图6)。一样在气腿,火成岩的砂岩高内容片段或碳酸盐水泥与丰富的刚性框架更不透水的颗粒或小碳酸盐水泥在水中的腿。

4.2。烃类流体的活动

荧光micropetrology结果显示三种类型的有机液体与不同的事件和荧光色在气砂岩样品(4935.01米,DB102)。第一类与深棕色固体焦性沥青黑色荧光紫外激发下,通常出现在晶内的长石溶蚀孔隙和支离破碎的谷物(图7(一))。第二种类型是液态沥青或加入黄色到橙色荧光在某些粒间孔隙,矿物晶格或石英裂隙(数字7(一)- - - - - -7 (d))。第三种类型是气液(或光)沥青或加入蓝色白色荧光,主要发生在石英裂隙(数字7 (c)和7 (d))。没有孔隙沥青和泥质烃包裹体(图8(一个))和钙质胶结(图8 (b))砂岩。

一般来说,石油的荧光变化越来越成熟,不管源岩,从红色到蓝色由于饱和烃的比率增加,芳烃和API°,叫做蓝移(37]。仅基于荧光颜色,成熟的碳氢化合物从火成沥青沥青。橙色沥青往往是观察涂层黑火成沥青(图7(一)了裂隙满橙),夹杂物通常是削减了裂隙满光夹杂物(图7 (b))。这意味着低成熟油首先迁移到一些的粒间孔隙和颗粒内的溶解毛孔和转化为固体焦性沥青和液体migrabitumen。一些液体沥青搬进了粒间孔隙,矿物晶格,石英裂隙孔隙或夹杂物在水泥沥青。在最后一个阶段,高度成熟的石油和天然气占领一些愈合裂隙的石英砂和剩余毛孔,石油主要转化为光沥青或夹杂物(图7 (c))。

根据以前的工作27,31日,38),两种类型的烃包裹体发生在Ahe Dibei砂岩。一些烃包裹体,主要是在石英生长或愈合裂隙,橙黄色荧光显示紫外线照射下,和他们同时代的水溶液包裹体的均一化温度85 - 105°C。这表明早期石油入侵到Ahe形成从苏维依(大约25 Ma) Jidike时期(大约20 Ma)。其他类型的烃包裹体由油气两相混合与蓝白色荧光夹杂物,主要出现在裂隙中。他们的同时代的盐水包裹体均一化温度从115°C到150°C,这意味着一个气体之间的电荷Kangcun晚期(约15 Ma)和库车期(约5 Ma)(图9)。

QGF索引值低的烃包裹体侏罗纪砂岩(86个样本),分别为-142.6和1.5的QGF-E强度吸收碳氢化合物12.2 -29538.5。图10样本显示,82.6%(71)的所有样本被晚期天然气(QGF-E强度> 40 pc),大约57.7%(41个样本)的砂岩样品经历过早期原油(QGF指数> 4)。百分之八十二的样品(50)被早期石油饱和QGF-E强度值超过40个人电脑。此外,沙和样品气体积累(虚线椭圆图的概述10),它有更高的QGF提取强度(即。,more than 300 pc), only have medium QGF indices (i.e., 6–30) (Figure10)。

4.3。成岩作用的区别

薄片的泥质层(4930.90 - -4935.10米)远DB102表明砂岩一般富含韧性谷物,如火成岩、千枚岩、板岩、或细粒度的沉积片段,软变形,导致大孔隙度损失机械压实(图(11日))。相应的SEM表明,自生矿物纤维伊利石和菱铁矿在框架谷物(图11 (b))。紧carbonate-cemented研究区下侏罗统砂岩的孔隙度较低,大部分的颗粒出现在显微镜下点接触型(图框架11 (c)),这说明机械压实是相对薄弱和方解石应该巩固了在eodiagenesis阶段。尽管一些谷物涂以少量伊利石蒙脱石混层板形状,毛孔几乎充满了方解石晶体(图11 (d))。与泥质砂岩相比,沙水库与气体(图11 (e)(图)或水11 (f))具有足够的石英和长石颗粒和少量的韧性谷物,显然出现了更多的多孔透水和残余粒间和晶内的毛孔。

5。讨论

载体的本质床是碳氢化合物和水的迁移。我们可以用岩相,包括流体信息为基本结构单元破坏砂床。岩相是水库的遗传单位的岩石物性和渗流特性的综合反映沉积,成岩作用和构造作用[39]。根据异质性在气水和腿腿,我们提出了四个基本类型的岩相,分别紧压实(泥质),carbonate-cemented,含气性,含水低侏罗纪砂岩储层研究的区域(数据4和6),对应于四个异质性的单位。

紧致密砂岩,通常从2.1%变化到5.8%,孔隙度和渗透率从0.001到0.130 (mD mD(数字4和5),一般沉积在一个相对低能沉积环境和30%以上的框架谷物是火成岩和沉积学的岩石碎片(图6)。eodiagenesis期间,机械压实使这些韧性颗粒重新排列,变形,最后是pseudomatrix。甚至可以忽略的疏密度可能会发现在ductile-rich砂岩少于2000米(35,40- - - - - -43]。这导致小计亏损紧致密砂岩中原生孔隙度和碳氢化合物液体流入这些砂岩(图8(一个))。此外,火成岩碎片很容易演变成蒙脱石(43,44),它可以进一步变换条件下的自生伊利石纤维丰富的钾和铝(45,46)(图11 (b))。伊利石大表面积,孔隙搭桥结构,显著相关的显微疏松和可能显著增加流程曲折。它可以对储层渗透率严重不利影响,大大增加束缚水饱和度和毛细管压力(47,48]。因此,eodiagenesis机械压实和蒙脱石的illitization mesodiagenesis是主要的储层完全破坏紧致密砂岩的质量。

紧carbonate-cemented砂岩也有极低的孔隙度和渗透率主要从1.0%到1.9%,从0.03 mD 1 mD(数字4和5)。以前的工作(即。,(43,49,50)表明,碳酸盐岩水泥通常出现在序列的边界,洪水表面,或沉积转换方解石表面的成核的网站。eodiagenesis,方解石水泥在存款通常可能长在大陆地区地下水流动方向的具体的和优先水泥渠道和丰富的成核网站分流渠道,如钙质结砾岩和泥内碎屑。此外,该区域丰富的泥壁垒和夹层或生物碎屑,以上透水床下,可能产生大量的carbonate-cemented层或钙质结砾岩(51- - - - - -53]。罗等。13]提出了hive-like东河砂岩储层框架模型Hadexun地区塔里木盆地,由大量方解石区分结核作为有效的流体流动的障碍。Ahe形成,我们还发现,carbonate-cemented砂岩通常定位滞后存款附近的一些渠道(数字4和6)。针对缺乏孔隙沥青和烃包裹体和点接触型框架谷物carbonate-cemented砂岩(图8 (b)),我们相信方解石沉淀在eodiagenesis阶段虽然方解石可能破裂的微裂缝在mesodiagenesis(图11 (d))。

含气砂岩主要是由刚性,粗糙,和对谷物和泥泞的矩阵是稀缺的毛孔,代表了存款在强大的能源环境,比如分流河道的滞后(图4)。主要含气砂岩的孔隙度和渗透率为3.0% ~ 8.0%和0.5 ~ 10。虽然机械压实了孔隙度损失,刚性框架的存在颗粒抗压实。长石和岩屑溶解的岩石碎片造成少量的毛孔(图11 (e))。唐et al。26]提出二次孔应该来自淡水eodiagenesis浸出。根据图10末,所有样本的82.6%收取的气体(QGF-E强度> 40 pc), 57.7%的含气砂岩样品经历过早期充油(QGF指数> 4),另42.3% (QGF指数< 4)应受微裂缝作为气体迁移路径。大约82%的样本被早期的油(QGF饱和指数< 4)然后由已故的气体被指控。这些表明,渗流媒体先后对早期的石油作为后期气体通路Ahe形成。此外,QGF-E强度高(> 300)仅发生在样品控石油,而不是早期砂岩裂隙的影响,这意味着裂隙不主要的迁移途径或积累的媒体。早期砂岩石油侵位应该被推荐为已故的气体渗流的主要原因。

砂岩饱和后只有水是最常见的岩相沉积。eodiagenesis,砂岩与大量的塑性颗粒变得紧张由于机械压实和其他一些沙水库与方解石驱替地层水充分巩固了。早期石油侵位后,这些砂岩饱和的一部分石油和其他人仍然保持饱和水。大多数oil-charged水库被占领与已故的气体和水饱和砂岩略的一部分由已故的气体(图10)。目前含水砂岩,我们提出通常有相对较高的孔隙度和渗透率范围从3%到15%,从0.2 mD 10 mD(图6)。唐et al。26)观察长石的溶解和litholic片段和高岭石来源于长石的弱酸性环境eodiagenesis阶段。Mesodiagenesis方解石、白云石、钠长石和伊利石也共同在含水砂岩自生矿物。有更多丰富的成岩反应理论上这些砂岩孔隙水的存在与其他异质性单位相比,但是他们不是至关重要的识别砂岩油气运移和聚集的载体床(54]。

根据这些分析,我们提出了一个简单的成岩作用序列模型(图12)照亮的成岩作用变化四个基本结构异质性单位在砂岩载体的床上我们的研究区域。紧单元包括压实和carbonate-cemented砂岩都成了不透水的早期石油和天然气eodiagenesis阶段后期,分别由于强烈的压实韧性谷物和丰富的方解石胶结物。早期石油侵位主要建立了含气砂岩天然气运移和聚集,后与其他气体的裂隙迁移路径。收取的含水砂岩从来没有任何碳氢化合物和有丰富brine-rock反应。

6。结论

分别有四个基本结构异质性单位,紧压实,紧碳酸巩固、含气性,含水砂岩和砂岩载体Dibei床,东部库车抑郁症,由于岩相的调查记录,核心和压汞毛细管压力。两个阶段的烃指控已确定根据荧光薄片、流体包裹体的显微温度学,粮食定量荧光。早期石油侵位发生马马从25 - 20,这对应于早期mesodiagenesis。气体电荷到末水库始于15马,马停在5。早期石油侵位提出了沙水库的主要原因是后期收取的气体。微裂缝也创造了约42.3%的气体但气体饱和迁移途径这些砂岩普遍偏低。

富有韧性的eodiagenetic压实谷物导致紧致密砂岩是不透水的早期的石油和天然气。紧carbonate-cemented砂岩通常富含成核站点之前完全由eodiagenetic方解石胶结烃充电。早期石油从未流入含水砂岩,极难作为气体迁移路径。因此,天然气生产的甜蜜点较低的侏罗纪Dibei应该开发的砂岩经历了早期的石油侵位。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(41372151,41102078)和CAS-CNPC战略合作项目(成熟- 2015 - js - 272)。