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深层致密砂岩储层成岩演化对含气性的影响
曹江骏, 王继平, 张道锋, 王龙, 李笑天, 李娅, 张园园, 夏辉, 于占海
石油与天然气地质    2024, 45 (1): 169-184.   DOI: 10.11743/ogg20240112
摘要   (72 HTML8 PDF(pc) (5155KB)(94)  

为研究深层致密砂岩储层成岩作用特征,分析成岩演化对储层含气性的影响,通过铸体薄片、扫描电镜、物性、测井综合解释等资料,结合前人研究成果,对庆阳气田二叠系山西组1段(山1段)进行研究。研究结果表明:①庆阳气田山1段分流河道中部多期厚层砂岩具有连续沉积型和间隔沉积型两类叠置关系,前者孔隙组合类型以溶蚀孔+粒间孔+晶间微孔为主,后者以溶蚀孔+晶间微孔为主。相较于后者,前者填隙物含量更低、物性更好、含气性更好。②压实作用是影响山1段储层含气性最主要的破坏性成岩作用,连续沉积型与间隔沉积型砂岩储层压实率分别为55.4 %与61.2 %;溶蚀作用是影响储层含气性最主要的建设性成岩作用,二者溶蚀率分别为27.9 %与19.7 %。连续沉积型砂岩储层受中等压实作用—中等胶结作用—中等溶蚀作用的成岩演化影响,破坏性成岩作用较弱;间隔沉积型砂岩储层受中等-强压实作用—中等-弱胶结作用—中等-弱溶蚀作用的成岩演化影响,破坏性成岩作用较强。③研究区山1段储层以先致密后充注为主,受成岩演化影响,连续沉积型砂岩储层较间隔沉积型砂岩储层致密化程度低,天然气充注规模大,含气性好。④引入成岩综合指数定量判断山1段储层成岩作用强度。平面上,西部主河道以间隔沉积型砂岩为主,储层成岩综合指数较低,含气性较差;东部主河道以连续沉积型砂岩为主,储层成岩综合指数较高,含气性较好。含气储层主要发育在庆阳一线以东地区。



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图8 鄂尔多斯盆地庆阳气田山1段储层不同成岩作用强度及其与含气饱和度相关性散点图
a. 储层压实率vs.含气饱和度;b. 储层胶结率vs.含气饱和度;c. 储层溶蚀率vs.含气饱和度
正文中引用本图/表的段落
计算压实率时,首先对储层的初始孔隙度进行恢复,可根据Beard提出的公式进行计算[40][公式(1),公式(2)]。对山1段20个连续沉积型及31个间隔沉积型砂岩储层样品计算表明[公式(3),公式(4)],二者初始孔隙度平均为38.25 %与37.29 %,压实率平均为55.4 %与61.2 %,前者以中等压实为主,后者以强-中等压实为主。压实率与储层含气饱和度相关性较好,随着压实率增大,储层含气饱和度逐渐降低,当压实率超过60 %时,储层含气饱和度急剧下降,低于20 %(图8a),表明压实作用控制了储层的致密化程度,导致烃类充注规模下降,降低了储层的含气性。可见,压实作用是影响储层含气性最主要的因素。
上述样品计算表明[公式(5)],连续沉积型及间隔沉积型砂岩储层胶结率平均为34.9 %与22.6 %,前者以中等胶结为主,后者以中等-弱胶结为主。研究区储层最主要的胶结物为自生黏土矿物,自生黏土矿物胶结孔隙时,会产生大量晶间微孔,以微孔率定量表征储层微孔隙的发育程度,微孔率越高,储层微孔隙越发育[39][公式(6)]。连续沉积型及间隔沉积型砂岩微孔比率平均为54.3 %与58.1 %,表明微孔隙在总孔隙中占有一定比例。前人基于含油储层的角度,认为晶间微孔的发育不利于有利储层的形成,微孔比率越高,储层质量越差[39,41],但如果从含气储层来看,这些晶间微孔也是天然气赋存的有利空间,是储层主要的孔隙类型之一。因此,胶结作用对储层的影响具有双向性,胶结率与储层含气饱和度相关性较差,胶结作用对储层含气性影响程度低于压实作用(图8b)。
对上述样品计算表明[公式(7)],连续沉积及间隔沉积型砂岩储层溶蚀率平均为27.9 %和19.7 %,前者以中等溶蚀为主,后者以中等-弱溶蚀为主。溶蚀率与储层含气饱和度相关性较好,随着溶蚀率增大,储层含气性逐渐增高(图8c)。可见溶蚀作用产生的次生孔隙是天然气储集的主要空间,次生孔隙发育带的分布控制了储层含气性的高低,次生孔隙发育带规模越大,储层含气性越好。研究区缺失本溪组,其烃源岩仅来自于太原组煤层,其厚度为0.2~10.5 m,平均3.2 m。煤层厚度薄导致生烃时充注强度低,其伴随的有机酸未能大规模溶蚀储层,溶蚀强度较弱。此外,成岩序列分析表明,晚期铁方解石的形成胶结了部分次生溶孔,使其含量降低。因此,储层仅受中等-弱溶蚀影响,次生孔隙不发育,但相较而言,连续沉积型砂岩溶蚀作用强于间隔沉积型砂岩。
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