文摘

分析的影响因素对物理性质和紧张的机制以及良好的积累空间致密砂岩储层,使用各种实验进行综合分析。结果表明,主要的岩石类型是medium-coarse粒岩屑石英砂屑岩,主要积累溶解次生孔隙空间。储层孔喉结构可以分为四类。基于形态和参数来源于毛细管压力曲线,物理性能等级降序顺序如下: 。储层受沉积作用和成岩作用的影响综合质量。水下分流河道是主要的有利储层空间。压实和胶结扮演主导的角色在渗透率的降低。毛孔的损失主要由这两个成岩作用分别为20.52%和16.91%,分别。溶蚀形成的次生孔隙提高储层质量,增加孔隙度(2.68%)。这表明,弱成岩作用大大有利于储层质量的提高。

1。介绍

致密砂岩是身体与微小孔隙非均质多孔介质和狭窄的孔喉1- - - - - -6]。的物理性质、沉积特征和孔隙结构的致密砂岩影响储存、迁移和传输特性。因此,了解基本的信息和致密砂岩的微观特征计算出渗流机制的基础上,开发功能,和储层的油气赋存状态7- - - - - -10]。虽然很多文献关注这些属性,研究致密砂岩仍然是不够的相比,传统的水库(11- - - - - -14]。因此,研究具有重要意义的致密砂岩储层的影响因素和特点。

致密砂岩的物理性质非常复杂,由于异构分布式谷物和孔隙网络,和紧张的机制依赖于这些属性(15,16]。许多研究在这些属性和丰富的方法已经被应用,结果表明,大孔主导孔隙存储而细小的毛孔控制渗流能力(17- - - - - -19]。谈到有利积累空间致密砂岩储层,目前,各种技术包括观察和定量测定采用(20.,21]。除了直接的观察和间接测试方法,一些计算算法,应用分形理论等来描述致密砂岩的微观特性(3,22]。因此,研究孔隙结构,致密砂岩的沉积特征和形态特征在管理良好的积累空间中扮演着重要角色。因此,我们选择鄂尔多斯盆地典型区域来实现我们的目标。

本文旨在研究致密砂岩的微观特征Shan-2成员。我们分析了物理性能的影响因素,闷、机制和良好的积累空间致密砂岩储层的各种测试,如铸造薄片(CTS),扫描电子显微镜(SEM)、阴极发光(CL)、x射线衍射(XRD)、高压压汞(HPMI),物理性质测试,核心测试和测井。

2。方法

2.1。地质背景

延长石油和天然气领域,主要位于延安城市,陕西省(中国),即东南部的鄂尔多斯盆地Shaanbei斜率(数字1(一)和1 (b)),包括 公里2和小地下室起伏不定。沉积盖层有一个缓坡,没有明显的背斜,在鼻状构造的发展(23- - - - - -25]。在许多成功的气体测试井在南泥湾,Ganyegu,七里,和Wangjiachuan近年来,天然气勘探显示了良好的前景延长油矿已担任了大型气田。沉积相的Shan-2成员,主要天然气生产层的研究区域,主要是辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体(图1 (c))[26,27]。可怜的物理性质,是一个典型的低孔隙度、低渗透致密砂岩储层,在气体堆积区主要受沉积和成岩作用控制27]。

(一)
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图1
(一)研究领域的位置。(b)测井的山西形成。(c)沉积特征的研究领域(修改26,27])。
2.2。观察的方法

CTS和SEM方法申请直接观察。CTS观察之前,样品研磨产生平面,和岩石薄片夹在中间。SEM前,所有样品都机械地,抛光,涂上碳。蔡司梅林6174装置被用于观察。

2.3。XRD

一个力量D8进步x射线衍射仪是用于x射线衍射测量。样品被压碎的大小80网和测试40 kV电压和30 mA。

2.4。HPMI

毛细管压力曲线确定使用压汞法在微粒学第四Autopore 9400设备。测试前,样本在烤箱烘干,疏散在真空,并测试在1 ~ 200 MPa的压力,汞/空气的界面张力为0.485 N / m, Hg的润湿角为140°。来自沃什伯恩方程的计算方法及结果从珀塞尔28,29日]。

3所示。结果和讨论

3.1。岩相特征

根据岩心观察和定量统计107个砂岩片,Shan-2成员主要是岩屑石英砂屑岩和石英砂屑岩medium-coarse谷物(图2)。陆源碎屑的平均体积分数为86.2%,其中包括75.32%的石英,长石1.94%,18.81%的碎片。废墟中含有17.62%的变质,云母火山碎屑,4.37%和1.28%。


图2
粒度分布和岩石分类Shan-2成员在山西的形成。

碎屑颗粒具有良好的分类性能和较低的圆度和主要包含次圆形的和次棱角状。粒子主要是长期接触。胶结作用主要是多孔和增加多孔胶结,表明砂岩成分成熟度和低结构成熟度高的Shan-2成员。

Shan-2成员的间质材料的平均容积系数14.07%,主要由硅质、高岭石,伊利石,和I / S混合层和碳酸盐的平均体积系数为5.81%,2.9%,1.72%,和2.6%,分别。

3.2。水库的物理性质

159个样本的分析结果47井研究领域显示样品的孔隙度在5.0% ~ 12.0%之间,平均7.22%,渗透率主要之间 和 μ米2平均。孔隙度显然是积极的与渗透率(图3),这表明渗透性主要由孔隙空间,而物理性质和气体含量控制毛孔的发展(30.- - - - - -32]。


图3
孔隙度和渗透率之间的关系Shan-2山西的成员形成的研究领域。
3.3。储层孔隙的发育特点

107个砂岩CTS在显微镜下的观察,SEM和CL的结果表明,砂岩Shan-2成员提供的表面孔隙度5.57%,约有38.82%剩余主晶间孔,粒间溶孔28.17%左右,约24.25%晶内的解决毛孔,晶间孔隙的8.26%,约0.5%的裂隙,等等(图4)。

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图4
样品的微孔结构的研究领域。(一)Y169, 2763.47米,CTS。(b)日元,2677.41米,CTS。(c) Y123, 2587.62米,SEM。(d) Y162, 2727.26米,CTS。
3.3.1。主晶间孔

三种类型的主要晶间孔在这个领域发展:(1)主晶间孔保持粒子是由绿泥石衬后,(2)主晶间孔后仍石英次生生长或微晶方解石胶结物形成早期成岩阶段,和(3)主毛孔保持pseudomatrix填写后形成的孔塑料粒子的变形如黑云母、千枚岩、粉砂岩碎片。论文毛孔也小直径普通显微镜下确认。主要的砂岩粒间孔隙目标区主要骨折间隙孔由石英次生生长(图4(一))。

3.3.2。二次孔

次生孔隙是主要类型发展上古生代砂岩储层的研究领域。毛孔被后期成岩作用改造,如毛孔形成由于解散,交代作用和胶结。组件是碎屑颗粒溶解,矩阵,水泥,和自生交代矿物,包括粒间溶蚀孔隙和颗粒内的溶解毛孔(图4 (b)):(1)粒间溶蚀孔隙:由间质粒子的溶解。他们有明显的腐蚀痕迹谷物和主要分布在砂岩的边缘。边缘粗糙,像一个湾,长带,半球。毛孔的解决方案通常是不规则的,之间的大小5μ米和50μ米,与长石、岩屑等,并连接好溶解关节(2)颗粒内的溶解毛孔:长石通常受到溶解在酸性成岩条件下。解散后的蜂窝似的晶内的解决方案毛孔开发长石颗粒和矩阵在火山岩碎片。千枚岩、黑云母和其他pseudomatrix溶解形成晶内的微孔隙

3.3.3。晶间小孢子

间质材料气孔,可以确定通过CTS,和高岭石晶间微孔隙,具有良好的结晶度和孔隙大小的高于3.0μ米,是主要的类型(图4 (c))。这样的毛孔,主要分布在长石组成的粒间孔隙和次生溶蚀孔隙和碎片,在每一层砂岩中常见的研究领域。毛孔的大小不均匀,这是由晶体尺寸和包装,和分配不均匀。高岭石晶体形成的岩石碎块变更不结晶,高岭石晶体占不到10%的高岭石和孔径小于2.0μm。

3.3.4。裂隙

CTS和SEM的观察表明,微裂缝孔隙的研究领域并不是很发达,从而划分为粒间关节和岩石裂缝。岩石断裂是如此狭窄,穿透塑料碎片和矩阵(图4 (d))。尽管岩石裂缝分布不太常见的多晶间关节,他们提供大规模流体迁移的途径,创造的潜在条件代二次溶解毛孔(11,32- - - - - -34]。

3.4。孔隙结构特征

根据薄片、压汞实验的分析,Shan-2成员包括38.16%的毛孔细毛孔( ),25.75%的小孔( ),22.81%的中孔( ),和8.61%的微孔( )。喉咙类型主要是microthroat ( ),喉咙占总数的65.22%,其次是吸附的喉咙( ),占25.47%的统计数据;细喉( )喉咙只占总数的7.78%;其他喉咙的半径大于2.0μm是喉咙或骨折形成了强大的解散,这喉咙只需要一小部分喉咙总额(< 5.0%)。高原的压汞曲线不明显,和一个陡坡,表明孔喉分选差、强大的孔隙结构微观非均质性。根据毛细管压力曲线的储层,孔隙喉咙可以分为以下四种类型:I型(小批量孔隙和fine-microthroat);II型(小巧精致孔隙和microthroat);类型III(细孔隙和微吸附喉咙);和IV型(fine-micropore和fine-microthroat)(表1,图5)。

表1
压汞数据Shan-2山西的成员形成的研究领域。

图5
样品的压汞曲线和孔隙结构特征的研究领域。
3.5。分析储层特征的影响因素

的毛孔Shan-2成员有一个复杂的结构和微观非均质性强。该气藏孔隙度和超低渗透率低,及其特征主要受沉积作用和成岩作用的控制。

3.5.1。沉积

沉积在油藏开发中起着重要的作用和属性(35]。沉积微相、水下分流河道、河口酒吧,水下堤,Shan-2成员和水下interdistributary湾开发,形成的三角洲前缘亚相沉积。研究领域的有利区,水下分流河道具有较强的水动力和良好的分类性能,包含相对少量的粘土和矩阵,并显示成分成熟度高、孔隙度和渗透率相对较高,所以它变成了一个好的积累空间。对于其他沉积相,然而,其孔隙度和渗透率急剧降低压实和胶结由于弱水动力和间质物质的含量高,如微粒和矩阵(数字6和7)。

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图6
不同沉积微相的孔隙度和渗透率分布。

图7
不同类型砂岩的孔隙度和渗透率之间的关系。

发现组成的陆源碎屑砂岩的大小决定了晶间孔隙的大小。一般来说,更大的毛孔经常存在于粗砂岩,而较小的孔隙往往存在于较小的砂岩。因此,砂岩与大颗粒具有较高的孔隙度和渗透率(图7)。因此,得出的结论是,高质量的水库经常开发砂岩具有良好的圆度和排序性能和大的晶粒尺寸。这是因为毛孔主要发展与粗粮在岩石中(粗和细砂岩),良好的分类性能,和较低的矩阵的内容。酸性流体容易渗透到岩石和溶解渗透到水库,导致良好的物理性质(34,36,37]。综合研究表明,颗粒具有良好的物理性质一般以上的水库。

3.5.2。成岩作用

(1)压实和压力的解决方案对储层孔隙度的影响。深埋地下的石英Shan-2成员由于地层压力(图发生脆性断裂8(一个))。灵活的碎屑颗粒(如云母和泥质碎屑)弯曲和导向或semiorientated由于压实和pseudomatrixization。常见,由于石英次生生长谷物显示长联系。凹凸或缝合接触也观察到。

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图8
显微镜样品的成岩作用研究领域的特点。(一)WellY169, 2629.70米,CTS。(b) Y168, 2513.97米,SEM。(c)日元,2560.29米,SEM。(d) Y126, 2718.98米,SEM。日元(e), 2708.69米,SEM。Y165 (f), 2501.65米,CL。(g) Y126, 2718.98米,SEM。Y165 (h), 2614.57米,CTS。(我)Y218, 2612.53米,CTS。

这些现象表明,在这个地区砂岩经历了强烈的压实和压力的解决方案。压实率可以定量表示压实度(表2)[38,39]。原生孔隙度设置在39.7%和33.5之间,平均35.8%,砂岩的压实率计算Shan-2成员的36.5 ~ 76.2%,平均53.45%。原生孔隙度为20.52%的损失由于压实。

表2
砂岩储层孔隙演化的定量计算方法(修改(39,40])。

(2)胶结作用对储层的影响。粘土矿物胶结、硅质胶结、碳酸盐胶结是常见的研究领域。伊利石和I / M混合层广泛开发砂岩和岩屑含量高和分发的粒间孔隙形式的细鳞片状,胶体或loccular总量。在扫描电镜下,I / M混合层单元就像弯片状,特殊骨料是蜂巢形,突出。伊利石是不规则的,纤维状、针状和毛发状(图8 (b))。研究领域中的I / M混合层转换的中间产品的伊利石和蒙脱石是由illite-rich层在其进化后期阶段。粘土矿物的I / M混合层几乎导致的损失主要粒间孔隙,但会极大地影响的渗透由于架桥coil-like和仿水晶堵塞喉咙41,42]。绿泥石,很少见到在Shan-2砂岩,显示了薄膜或孔隙充填形式(图8 (c))。

高岭石,广泛发展水库中,可以分为两种类型根据粒子形态、结晶度等。43,44):一个形式的早期成岩作用,不完美的晶体形状,分布在蠕虫或分散片状粒子表面,形成长石的溶解在酸性水,和主要填充毛孔;粒间孔隙不发展,边缘和不规则溶解开发本地(图8 (d))。另一个形式后期成岩作用阶段和有较好的晶体形状,及其pseudohexagonal单晶。这是直接从孔隙溶液沉淀或进化早期的高岭石与小水晶。可以形成的聚合是松散粒间孔和长石次生孔隙。粒间孔隙(图发展8 (d))。一方面,晶间自生高岭石形式大量的晶间微孔隙。另一方面,它还增加了砂岩的压力阻力(45]。

自生硅质胶结物,常见的研究领域,主要是石英生长的形式。观察的CTS和cathodoluminescent切片显示最下石英晶体表现出二次生长,属于等级II, III。石英的次生增生边是分开的碎屑石英粘土薄膜。其自生晶体表面发展。扩大石英相符合或紧密镶嵌在凹凸接触和主要生长在孔隙充填在孔隙壁或在溶液中形成气孔的长石(数字8(一个),8 (d),8 (e))。虽然次生石英生长部分抑制了压实,毛孔阻塞是由于自生生长在岩石孔隙空间与成岩作用(数字8(一个),8 (d),8 (e))。因此,储层的孔隙度和渗透率降低(46]。

碳酸盐胶结物是非常普遍的在砂岩Shan-2成员,主要发生在粒间胶结物,交代材料,或馅料在二级毛孔。他们总是显示fine-medium晶体结构或者有时泥泞的结构和主要包含alcite、铁方解石(主要部件)、铁白云石和菱铁矿。(铁)方解石胶结物的研究区域可分为两个阶段,早期阶段和晚期阶段。后期阶段是丰富。早期方解石胶结物主要是微晶方解石本身或与粘土矿物混合物填充粒子(图8 (f));晚期方解石胶结物主要是铁方解石与粗粮下反角的形状。它分布不规则的碎片颗粒主要在长或凹凸接触。部分降水形成的方解石在后期阶段发生解散后(数字8 (f)和8 (g))。转换从早期沉淀溶解和沉淀,反映了后期孔隙水属性变化从碱性酸性然后回碱性46]。

碳酸盐矿物是主要的水泥,降低砂岩属性,发挥双重影响水库。效果是早期形成的碳酸盐成岩作用加强砂岩的抗压力和保护的一些残余粒间孔47]。另一个影响是,自生碳酸盐主要形式以沉淀的形式在粒间孔隙墙壁和毛孔晶内的解决方案,从而降低储层的孔隙度和积累特性(图9)。它是由胶结率计算公式(表2)[38,39,48]。他沉淀不同水泥含量的分析表明,胶结的砂岩Shan-2成员9.0 ~ 63.5%,平均44.42%,孔隙度损失是16.91%。

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图9
碳酸盐矿物含量和岩石物性之间的关系属性样本的研究领域。

(3)储层溶蚀和交代作用对物理性能的影响。最常见的交代作用发生在砂岩Shan-2成员包括方解石取代碎屑颗粒、方解石取代水泥,方解石取代泥质矩阵,方解石泥质异构性,和伊利石取代石英次生生长和粒间微晶石英,等。此外,蒙脱石向伊利石和绿泥石的变换,高岭石和伊利石高岭石化长石,转换之间在这个地区很常见。从孔隙分布在这个区域,大多数解决方案的毛孔被胶结交代作用形成的。

解散的研究领域非常强烈。考试的SEM表明,数量有限的次生孔隙形成粘土矿物的溶解,碳酸盐矿物,石英颗粒表面和内部的主要岩石碎片(图8 (h)),其次是长石的溶解(图8(我))。谷物可以放荡的两种情况:一是不稳定的粒子如长石和岩石碎片直接溶解形成晶间溶解毛孔;其他是长石碳酸盐矿物和岩石碎片被再溶解在交代材料导致溶解晶内的毛孔,溶解溶蚀粒间孔隙形成的颗粒(49]。解散发挥着建设性作用改善积累砂岩储层的属性。尽管一些解决方案的毛孔是由铁碳酸盐胶结物阶段后期,一些次生孔隙依然存在。新孔的数量由解散(表胶结率的计算公式2)。计算结果是2.68%左右。

4所示。结论

(1)主要岩性的Shan-2成员medium-coarse岩屑石英砂屑岩和石英砂屑岩成分成熟度和低结构成熟度高。积累解决毛孔是主要的空间,其次是主要的毛孔。毛孔晶内的解决方案主要是长石和岩屑溶孔。孔隙类型是由超细毛孔(2)Shan-2成员有四种类型的毛孔:小批量与fine-microthroat孔隙,孔隙与microthroat小巧精致,小孔隙microsorption喉咙,fine-micropore fine-microthroat。主要孔隙类型是中小毛孔,microthroat喉咙和主要类型。水库有可怜的物理性质,平均孔隙度为7.22%,平均价值 μ米2,因此属于低孔隙度、低渗透气藏(3)沉积作用是影响储层特征的基本因素。岩石类型、岩石颗粒大小、分类性能和矩阵组件是非常不同的在不同的沉积相。上面的岩石具有良好的物理性质很好和砂岩,和最有利的沉积相是水下分流河道的研究领域(4)成岩作用也是一个重要因素影响积累Shan-2成员的属性。压实和胶结作用是减少物理性质的主要因素。的平均孔隙度损失由于压实Shan-2成员是20.52%,和由于胶结孔隙度为16.91%的损失。腐蚀导致一定的孔隙度增加,平均2.68%

数据可用性

薄片和扫描电镜图像是由陕西省重点实验室先进的刺激石油天然气储层的技术,西安公司大学。本研究使用的物理属性和PCMI数据从国家工程实验室低渗透油气田的勘探和开发。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究受到了重点实验室开放基金的煤炭资源勘探和综合利用,国土资源部(格兰特数字KF2019-1 KF2020-2),中国博士后科学基金(批准号2018 m643554),中国国家自然科学基金(批准号41702146和41702146),陕西省青年科技人才的基础(批准号2019 kjxx - 054),陕西和开放基金重点实验室先进的刺激石油天然气储层的技术,格兰特20 js120数量。