文摘

成岩相的形成中起着重要作用的评价和预测储层的综合反映沉积的空间分布特征,成岩作用和储层。根据岩相观察和考虑毛孔,岩性、成岩作用类型、成岩相类型被确定,孔隙演化过程及其对质量的影响低渗透致密气储层进行了分析。结果表明,六种成岩相,包括硅质胶结粒间孔隙相(A)、碳酸盐溶蚀孔隙相(B),矩阵溶蚀孔隙相(C),碎屑溶蚀孔隙相(D),矩阵填充和强劲的紧实相(E)和碳酸盐胶结、交代作用紧密相(F),孔隙度演化过程表明,恢复原始孔隙度是表示在34.2%和36.0%之间。平均孔隙度损失引起的压实是17.1%,而平均孔隙度损失引起的胶结是14.1%。成岩相的平均孔隙度增加了2.5% B, C和D将解散。因此,成岩相弱压实成岩相B, C, D,并有很强的溶解是有效储层孔隙度大于6.6%,渗透率大于 μ米²。分布地区的A, B, C和D是良好的致密地层天然气勘探领域和重要指标的预测致密气上古生代山西形成在鄂尔多斯盆地东部。这项研究提供了一种新的岩石的天然气储层预测和勘探方法,具有实用价值和经济意义。

1。介绍

致密地层天然气资源分布广泛,庞大的外汇储备,使越来越多的天然气产量。此外,外汇储备和发展潜力仍然巨大,具有重大的战略意义(1- - - - - -4]。众多研究发现,致密砂岩储层的岩石物性属性不是“先天紧,”的原始孔隙度砂岩的恢复显示,岩石物性性能好。晚期成岩作用,特别是强烈的压实、多相胶结和自生矿物的形成,使原生孔隙堵塞和水库成为紧(5,6]。勘探实践证明,致密碎屑岩储层基本显示了五个微弱特征的低孔隙度、低渗透、低丰度、低压力,和较低的收益率,这主要是由于储层的非均质性强,包括岩性非均质性(夹层厚度的快速横向变化)和岩石物性特性(孔隙度、渗透率和岩石力学属性)(7]。晚期成岩作用和原始沉积相是这种非均质性的主要原因。其中,砂体的空间分布和原来的物理特性决定了沉积相,而成岩作用影响了postpetrophysical属性(6,8- - - - - -11]。

储层评价的结果基于钻井岩心样品的实验分析数据难以反映实际情况的平面和剖面分布的致密储层非均质性强,由于核心取样的局限性部分,样本的代表性和实验方法。沉积相,代表了储层岩石学、成岩作用、物理特性,全面反映成岩相,成岩环境和成岩作用后期的油藏描述作为一个参数。因此,成岩相已经被学者广泛应用领域的世界各地的石油和天然气的勘探和开发,包括研究孔隙结构、孔隙演化特征、储层评价、预测优质储层,岩石力学研究的关系(12- - - - - -14]。

在鄂尔多斯盆地的北部,一些大型天然气田发现上古生代河流三角洲,砂体的分布从北到南的盆地。此外,探讨了天然气储量上古生代河流三角洲砂体 米³(15,16]。几家大型气田发现了沿上古生代河流三角洲河道砂体在鄂尔多斯盆地东部在过去的几年中,已探明储量超过一万亿立方米的天然气。气层上发现了古生代研究华北地层(P3sh),上层石河子(P2sh),形成低石河子形成(P2x),山西形成(p₁),太原(P1t),形成与本溪形成(C2b),显示良好的勘探潜力(15]。然而,大量的研究表明,鄂尔多斯盆地东部的上古生代砂岩体细长,覆盖。宽度、厚度、lithos和物理性质的三角洲河道砂岩体迅速改变。气储层具有低孔隙度、低渗透率、气丰度低、低压,复杂的水泥矿物砂岩和可怜的物理性质。lithos的异质性,物理性质,甚至是储层的敏感性强,与不同的岩石物性影响因素的属性。由于晚白垩世的强烈构造隆升,上古生代地层的埋藏深度相对较浅。然而,砂岩受到强大的成岩变化导致低渗透致密砂岩气藏。很少有剩余主粒间孔隙和次生溶蚀孔隙是主要的储集空间。储层微观非均质性强、低孔隙度、低渗透率、孔喉小,和复杂的孔喉结构。因此,它限制了进一步勘探天然气在东部盆地(17,18]。

在这项研究中,根据岩相观察和考虑毛孔,岩性、成岩作用类型、成岩相类型被确定,孔隙演化过程及其对质量的影响低渗透致密气储层进行了分析。欧元区相对高孔隙度和高渗透性砂岩的身体是有利的地区根据有利成岩相。这项研究提供了一种新的岩石的天然气储层预测和勘探方法,具有实用价值和经济意义。

2。地质特征

鄂尔多斯盆地是华北块的一个重要组成部分(NCB)。NCB进化从太古代和早元古代结晶基底,经历了晚元古代早期古生代海相碳酸盐岩台地演化阶段,晚古生代陆缘海,和大陆含煤沉积演化阶段,形成一个典型的大内陆湖,直到中生代(19- - - - - -21]。区域构造演化表明,鄂尔多斯盆地是华北克拉通稳定的一个重要组成部分从新元古代早期古生代。秦岭造山带形成由于华南块向北移动和碰撞NCB在海西印支早期。在这个过程中,鄂尔多斯地区位于NCB受到南北构造挤压、和地区长期隆起发生。鄂尔多斯盆地一直受到1.5亿年的剥蚀和晚奥陶世晚期失去早期石炭纪沉积,直到晚石炭世再次沉积。海洋沉积转换为陆相,含煤沉积厚厚的替代海和河相形成。烃源岩和一层厚厚的河流相砂岩储层发育良好,广泛的次生组合构成,这是最重要的自然气层在鄂尔多斯盆地。在晚印支燕山期后期,Paleo-Pacific板块俯冲到亚洲板块。整个中国是上升,东部和西部鄂尔多斯盆地消退,形成一个大湖称为鄂尔多斯大湖泊盆地,导致形成的一个重要含油系统目前在中国(21- - - - - -24]。亚洲太平洋板块加速俯冲在中侏罗世早期白垩纪末期,导致古亚洲大陆的碰撞和西太平洋大陆。西北地区挤压下的趋势,鄂尔多斯盆地东部上升作为一个整体,和温柔的单斜层结构与浸渍在东部西部鄂尔多斯盆地形成的一部分。此外,研究区东部的陕北斜坡也变成了单斜层一般倾向于西方。在喜马拉雅期,燕山晚期NV-SE拉伸发生在鄂尔多斯盆地和一系列断陷盆地形成于盆地周围。后期构造活动有一定影响早期油气聚集在鄂尔多斯盆地24- - - - - -27]。

山西形成的沉积厚度在鄂尔多斯盆地的东部通常是80 - 140,平均厚度约为100米。岩性主要是灰色medium-coarse-grained砂岩、粉砂岩和泥岩,与多个煤层开发。是很重要的含煤系统和自然气在鄂尔多斯盆地和瓦斯煤层是重要的烃源岩(28,29日]。山西形成分为Shan2成员和Shan1成员从下到上,其中Shan2成员通常是20 - 85米厚,多组天然气层开发和被认为是主要的含气性成员在鄂尔多斯盆地28- - - - - -30.]。整个Shan2成员是单斜层结构,下降,低,高。结构简单,地层倾角小于1°,平均坡度约为2 - 8 m /公里。褶皱和断层结构不太发达的山坡上,只有低幅度鼻状隆起。这些鼻状隆起和砂体几乎重叠在同一个位置,有效地控制地区的天然气运移和聚集。

山西地层在鄂尔多斯盆地东部海陆过渡相沉积。冲积平原、河流和湖残余浅海三角洲沉积体系是发达国家从北到南31日,32]。Shan2相、浅海三角洲沉积了山西的早期沉积形成。起源来自北方的充足供应,和砂体分布广泛(33- - - - - -35]。砂体延伸漂浮在一个平面上(图1)。分流河道主要由粗、中、细砂岩。单砂体的厚度一般是4 - 8米,累计厚度是15 - 20米。沙子土地的比例约为30% - -60%,与砂体显示明显的积极的谷物序列层理和认为最重要的含气砂体。

3所示。样品和研究方法

在这项研究中,180多名核心15井收集样本,和超过300标准和铸薄岩石部分准备。成岩作用和孔隙演化特征和成岩作用对孔隙度的影响进行了基于岩相观察。水泥含量、矩阵和孔隙度分别计算和测量了单个运营商。

砂岩原始孔隙度的恢复通过应用isospheric粒子的原始孔隙度计算公式提出了刘et al。36]:碎屑岩的原始孔隙度 。压实后的剩余孔隙度由占据的空间的总和决定水泥在当前的毛孔和剩余粒间孔隙胶结后,即后,剩下的孔隙度 。

粘土矿物分析是由D / MAX2500 x射线衍射仪。砂岩样品浸泡,沉淀、分离和干燥获得纯砂岩中粘土矿物。x射线衍射分析确定粘土矿物的类型和相关内容。地产- 7500 f模式场发射扫描电子显微镜(SEM),也有二次电子图像分辨率1 25 ~ 300 nm和放大000倍,被用来描述砂岩的结构和组成,包括水泥、自生粘土,矩阵。岩心孔隙度和渗透率测试了2000多芯插头从90井使用石油和天然气行业的标准技术。

4所示。结果

4.1。岩性

山西通道形成的岩性砂体在鄂尔多斯盆地东部通常粗middle-grained砂岩,与中碎屑颗粒的圆度和球度。砂岩矿物在显微镜下的统计研究表明,含气性的岩性层Shan2成员主要是岩屑砂岩和岩屑石英砂岩、石英砂岩(图紧随其后2)。在岩屑石英砂岩一般是56% - -70%的内容,而石英波浪灭绝和变质特征。长石岩屑含量通常低于3.0%,多数是粘土大小或碳酸,但其形状和乳沟是保存。灵活的变质岩岩屑主要包括的碎片,如片岩、千枚岩,泥石板,经历了明显的变化和变形(图3)。砂岩的结构紧密,原生孔隙不发达、成熟的钙质和硅质胶结物,而矩阵主要是粘土和凝灰岩,如高岭石、伊利石和绿泥石。

4.2。成岩作用

4.2.1。准备压实

主要的成岩过程发现的岩石学方法从样品压实,胶结和溶蚀。显微观察表明,云母和塑料变质岩岩屑板岩、千枚岩等已明显变形和岩屑砂岩分布在定向排列。石英颗粒在密切接触,显示马赛克接触边界和裂缝(图4)。不同岩性的压实程度也是不同的。例如,heterobase内容和碎屑颗粒类型不同,石英和岩屑砂岩的承受压力和压实的程度也不同。根据铸体薄片的统计,脸的石英砂岩和岩屑砂岩与不同埋藏深度明显不同,和石英砂岩的下降率相对较低(图5)。

4.2.2。胶结

砂岩的胶结是广泛分布的不同,包括碳酸盐、粘土矿物和石英水泥。碳酸盐岩水泥包括authentogenic钙质方解石、铁白云石等矿物质。结果表明,方解石是红染色后,在含铁白云石水泥是深紫色或蓝紫色(数字6(一)和6(b))。电子探针分析表明,铁5.6% - -12%含铁白云石的内容。显微镜下,方解石胶结物可以被识别的两代人:早期和晚期代。初代是微晶灰岩、碎屑颗粒的边缘(图包围6(b)),而后期产生晶间亮晶方解石填充与铁白云岩晶间孔。代晚期方解石改变岩屑,长石、碳酸盐矿物和高岭石,而初代的岩屑和长石最改变。

根据晚期方解石水泥和白云石胶结物的发生和分布的石英扩大优势,方解石胶结物和白云石胶结物的形成晚于石英的次生扩大优势。钙质胶结物的含量一般在1.2%至5.6%之间,多达12%,砂岩孔隙度损失的主要因素之一。

硅质水泥包括pore-filled硅质水泥、微晶水泥、石英和扩大次生石英的边缘。孔隙充填硅质水泥在粒间孔隙分布,它的形状取决于残余粒间孔隙(图的形状7(a))。演变而来的微晶石英碎屑颗粒的表面毛孔(图7(b)),形成一个梳子形状在碎屑颗粒与微晶石英填充毛孔。石英的次生加大边通常生长在石英颗粒的边缘和石英颗粒封装在一个环形状的宽度为1毫米。结果表明,多个扩大边可以看到,和环形线的粘土电影和分层矩阵可以看到边缘的一些粒子(图7(c))。

显微观察和x射线衍射分析表明,含气砂岩的山西形成研究区域包含各种类型的粘土矿物,主要是伊利石、高岭石、伊利石/蒙古混层矿物,绿泥石。伊利石是最高含量为30.25 -77.42%,其次是11.22% - -34.42%的高岭石和彝语/蒙古混合层的4.7% - -12.37%。易/蒙古混合层的转换程度高,及其混合层比(I / S)是10% - -15%。绿泥石含量变化很大,从2.2到19%,伊利石的补充内容。随着埋藏深度的增加,绿泥石含量逐渐减少,伊利石含量增加。显微镜下,丰富的自生伊利石、伊利石/蒙脱石混层分布在碎屑颗粒(图8(a))。伊利石是分布式的毛发或纤维粒子在扫描电子显微镜(SEM)。伊利石的一部分纤维晶体较大,主要是长片,宽度为1 - 2μ米,长度为10μm(图8(b))。绿泥石和彝语/蒙古混合层观察到层状和与高岭土填充毛孔。高岭石是半形的六方板或他形的晶体,一般5 - 10μ在大小和分布的聚集(图8(c))。

4.2.3。变更

山西形成砂岩研究地区显然是在显微镜下改变(图9)。变质岩屑长石碎屑显然是使高岭土化,illitized和碳酸。这两组解理和plate-columnar碎片的形状仍明显长石组成后改变。此外,黑云母和火山岩屑接受illitization,粘土,火山的材料,另一个复杂的矩阵填充碎屑颗粒之间经历了高岭石化。

4.2.4。解散

山西形成的溶蚀砂岩是强大的。模孔形成后,长石和岩屑部分或完全溶解(图10(a))。的乳沟和板形长石溶解(图后可以被识别10(b))。尽管不稳定的云母和长石溶解,变质岩中的石英仍然碎屑解散(图10(c))。周围的残余孔隙可以用来识别解散水泥、粘土、和火山材料,可以解散之前恢复成分特征。高岭石改变由火山物质进一步溶解形成次生溶蚀孔隙、晶间孔。方解石胶结物溶解后,一些方解石残留物留在解散的边缘毛孔,和白云石水泥仍然进一步溶解后(图10(d))。

4.3。成岩相

成岩相,有各种各样的岩石学、成岩和物理特征,沉积相的综合表现,岩性和成岩作用(10,14,16]。学者划分成岩相基于成岩作用、成岩环境、和孔隙特征(12- - - - - -15]。六种不同的成岩相已确定在山西地层岩相观察的基础上,考虑岩石的类型、成岩作用、孔隙和建设性成岩作用的程度(解散,破裂效应)和破坏性成岩作用(压实、胶结)。这些确定成岩相是硅质胶结粒间孔隙相、碳酸盐溶蚀孔隙相,矩阵溶蚀孔隙相碎屑溶蚀孔隙相,矩阵填充和强大的紧实相,碳酸盐胶结、交代作用紧密相(表1)。

硅质胶结粒间孔隙相(成岩相)以石英砂岩为主。硅质胶结和石英次生扩大发展。石英颗粒彼此亲密接触,和高岭石晶间孔隙和残余粒间孔隙发达提供良好的孔隙连通性和有利储层(图11(a))。碳酸盐溶蚀孔隙相(成岩相B)主要由岩屑石英砂岩,与石灰水泥具有良好的储层,主要是溶解形成溶蚀孔隙(图11(b))。矩阵溶蚀孔隙相(成岩相C)主要是岩屑砂岩和岩屑石英砂岩。然而,矩阵的内容是高,溶解形成溶蚀孔隙(图11(c)),它是具有良好的储层。碎屑溶蚀孔隙相(成岩相D)主要是开发的岩屑砂岩和岩屑石英砂岩。碎屑岩、长石、高岭土都彻底溶解(图11(d)),具有良好的物理特性。岩屑砂岩组成的紧密相矩阵填充和强烈的压实成岩相(E)矩阵含量很高,已经侵蚀到伊利石和高岭石,其他矿物质和软塑料碎片已经强烈压缩和变形(图11(e))。此外,这种相的砂岩致密,孔隙度和渗透率很低。碳酸盐胶结、交代作用紧密相(成岩相F)是主要由岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主,钙质含量高的水泥和长石,当碎屑岩主要是碳酸。石灰水泥基本上填补了原生孔隙,没有溶解(图11(f))。这进一步表明,储层致密,可怜的岩石物性性质。

5。讨论

5.1。成岩作用对Petropetrophysical致密储集层的岩性特征

储层孔隙度和渗透率主要由原来的沉降控制和后期成岩作用的过程。最初的疏密度不同的成岩相非常相似,因为他们有不同的沉积相,岩性、岩石结构和成岩作用(37- - - - - -39]。最初的孔隙度是恢复通过应用新形式胡子和定量分析方法(36),结果显示的原始孔隙度砂岩成岩相的介于36.0%和34.2%之间的最好的储层成岩相F岩石物性最差的属性。它进一步表明,不同成岩相的原始孔隙度高和原始的岩石物性性能非常棒,且没有明显的不同成岩相的疏密度(表2)[40,41]。结果,成岩作用后沉积时期应该是当前的恶化的主要原因与不同的成岩相砂岩的岩石物性性质。岩相观察表明,砂岩的成岩序列在这个领域是压实,胶结和变更、解散,后来裂缝。

5.1.1。压实影响Petropetrophysical不同成岩相的性质

压实的主要因素导致的损失砂岩孔隙度(42,43]。碎屑颗粒的显微观察表明,大多数是线接触,碎片明显变形,部分被打破和溶解的压力。定量分析表明,孔隙度损失了六种不同的压实成岩相是在15.4%到18.9%之间,和压实后残余孔隙度在20.6%和15.3%之间(表2),这表明砂岩的孔隙度仍大压实后,和水库不致密天然气的正常运动。因此,压实具有不同的影响不同成岩相的储层和油藏压实的主要原因。此外,成岩相的石英含量最高,最强的抗压实,压实的最小孔隙度损失,和压实后的残余孔隙度最高(表2)。石英砂岩和岩屑砂岩表面孔隙度的定量测量利用砂岩薄片铸造和不同埋藏深度。可以看出,随着埋藏深度的增加,石英砂岩和岩屑砂岩与脸的速度明显下降,但面对率下降的石英砂岩相对较小。当埋深2400米,面对石英砂岩率约为9%,而面对的岩屑砂岩在同一深度仅为3%。

5.1.2中。胶结对Petropetrophysical不同成岩相的性质

含气砂岩的胶结山西形成研究区很强,主要包括硅质、钙质,粘土胶结。定量统计分析的结果表明,从成岩相的最好的储层成岩相F最严重的储层,孔隙度损失造成的砂岩胶结是11.9% - -16.1%,胶结后剩余孔隙度只有8.7% - -1.6%(表2)。孔隙度损失引起的胶结为不同成岩相是不同的,与胶结成岩相的孔隙度产生最小的影响。此外,孔隙率居高不下甚至胶结后,大大影响成岩相的颗粒间的孔隙度E和D,胶结后残余孔隙度小于4.0%。岩相学观察表明,他们主要是硅质和自生粘土胶结,导致紧水库的形成。硅质和钙质水泥的内容之间的关系和他们的岩石物性特性表明,硅质胶结物的含量超过4%时,孔隙度和渗透率的变化发生了逆转;也就是说,孔隙度明显增加,然后减少。相比之下,碳酸盐水泥将直接导致岩石物性性质的恶化(图12)。

5.1.3。改善储层的溶解在不同的成岩相

脸的溶蚀孔隙度与孔隙度和渗透率(图呈正相关13)。目前不同成岩相的孔隙度一般3.5% - -9.0%,平均为6.2%,明显高于渗碳后的剩余孔隙度(8.7% - -1.6%)(表2)。这主要是由于年底解散和压裂形成的次生孔隙度。新的孔隙度增加了解散和压裂是0.3% - -3.8%(表2)。其中,成岩相B, C, D明显改善,增加孔隙度是3.6% - -3.8%,将前面紧储层的孔隙度6.6% - -7.8%(少于4.0%)。储层的渗透率 μ米²,这也使得它成为一个有效的储层。

5.2。成岩作用对储层的影响不同的成岩相

不同的成岩作用有不同的影响在不同成岩相的孔隙度(图14)。平均孔隙度损失由压实成岩相,17.1%,平均压实后残余孔隙度17.8%(表2)。压实后,储层孔隙度仍然非常高,当压实最弱影响储层成岩阶段(图14)。压实后,剩余的原始粒间孔隙仍发育良好,达到20.6%。这是因为成岩阶段主要是石英砂岩,具有高刚性粒子和强抗压实的内容。由胶结孔隙度损失平均为14.1%,但胶结后,残余孔隙度平均为3.7%。胶结后阶段的残余孔隙度为8.7%,低于4.0%的其他阶段相比,这几乎是密集(图14)。虽然胶结破坏振幅在不同成岩相的孔隙度小于压实,显然,水库由于胶结的累积影响变得紧张。成岩相的孔隙度B, C, D是增加了3.6% - -6.8%,平均为2.5%,后期由于强大的解散。其中,阶段A, B, C和D是有效储层在这个研究领域,与孔隙度和渗透率大于6.6% μ米²。

5.3。成岩相储层质量的影响

砂岩储层物性参数(如孔隙度和渗透率有关其原始沉积特征和后期成岩作用控制的44,45]。对不同成岩相的孔隙度和渗透率的统计结果(图15),可以看出,岩石物性性质明显不同(32,46]。

成岩相的孔隙度主要是在6%到12%之间,平均8%的峰值-10%,9.0%(图的价值15)。然而,孔隙度砂岩成岩相的分布范围,B, C, D表示4 - 10%,6% - -8%的峰值和平均值的6% - -8%,分别是明显低于成岩相的砂岩成岩相的a . E和F,最低层,分布范围为2% - -6%和3.5%的峰值。

成岩相的渗透率之间 μ米²,平均 μ米²和之间的峰值 μ米²。成岩相的渗透率的B, C, D,没有显著差异的成岩相答:不过,间隔分布和峰值略小。然而,E和F的成岩相的渗透率明显小,都不到 μ米²(图15)。

砂岩孔隙度和渗透率有很好的线性相关性,和渗透率随孔隙度的增加(图16)。然而,孔隙度和渗透率的分布特点显然是不同的在不同的成岩相。成岩相A和B有最好的岩石物性性质,其次是成岩相C和D,而成岩相E和F岩石物性属性和最低最小的孔隙度和渗透率(图16)。因此,成岩相E和F最差,nonreservoirs岩石物性属性。从上面的讨论中,成岩相A和B水库有最好的质量,及其分布地区是有利的勘探地区。

6。结论

(1)确定了六种成岩相上古生代含紧水库在鄂尔多斯盆地东部,在岩石物性属性之间存在较大的差异。成岩相是最好的水库主要初级粒间孔,和成岩相B, C, D也有效储层主要的次生溶蚀孔隙而成岩相E和F被视为nonreservoir(2)恢复原始孔隙度在34.2%和36.0%之间的各种成岩相。压实的平均孔隙度损失17.1%,平均孔隙度损失由于胶结是14.1%。后期阶段的孔隙度增加了解散了2.5%。平均孔隙度损失由压实成岩相的低,和成岩相的孔隙度增加了解散高B, C, D(3)分布地区成岩A, B, C和D,孔隙度和渗透率-9.0%,平均6.6% μ米²分别是良好的致密地层天然气勘探领域和重要指标的预测致密气上古生代山西形成在鄂尔多斯盆地东部

数据可用性

数据请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由中国国家自然科学基金(没有。42273064也没有。42202160),山东省自然科学基金(没有。ZR2021QD057),高等教育机构的科技创新项目在山西(没有。2021 l590),基础研究基金为中央大学、长安大学(没有。300102270109)。