龙女寺东端须家河组致密砂岩成岩作用及储层形成机理

摘要：致密砂岩作为非常规油气的重要载体,对其致密化成因及储层形成机理研究具有重要意义。利用钻井岩心、薄片观察、阴极发光和流体包裹体等手段,对川中地区龙女寺东端须家河组致密砂岩的成岩作用及储层形成机理进行研究。结果表明：龙女寺东端须家河组遭受了机械压实-压溶作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用和构造破裂作用,机械压实作用和胶结作用是导致砂岩致密化的主要因素,溶蚀作用和破裂作用是储层形成的主要因素;须家河组目前处于中成岩A-B期,经历的流体活动主要有同生成岩期地表水沉淀早期方解石胶结和绿泥石薄膜,早成岩B期压溶作用控制石英Ⅰ期次生加大形成与孔隙流体溶解黏土矿物、长石和易溶岩屑等,中成岩A期大量油气充注促进石英Ⅱ、Ⅲ期次生加大与少量方解石溶解,中成岩B期燕山/喜山运动促进储层形成;储层形成机理主要涵盖残余原生孔的保存和次生孔的形成,有利的沉积环境、溶蚀作用、异常高压和构造破裂作用共同控制储层形成,有利的沉积环境、溶蚀作用和异常高压主要是保护残余原生孔和形成次生孔,构造破裂作用产生大量微裂缝,提高储层渗流能力,并为形成溶蚀扩大孔提供条件。     

川西须家河组超致密砂岩成岩作用与相对优质储层形成机制

川西须家河组砂岩是我国重要的天然气储层和产层,同时也是我国埋藏深度最大和最为致密的碎屑岩储层之一,在其超致密背景下发育有对天然气聚集有利的相对优质储层.须家河组砂岩埋藏后经历了复杂的成岩作用,相对优质储层中次生孔隙与原生孔隙并存.本文基于对川西须家河组超致密砂岩的岩石学、矿物学、地球化学和其它储层特征研究,总结了川西深埋藏条件下须家河组砂岩的成岩作用特征及其相对优质储层的形成机制.     

川西新场气田上三叠统须二、须四段相对优质储层成因差异性分析

川西新场地区须家河组储层埋藏深度大、成岩作用复杂、致密化程度高,但在整体超致密背景下,局部仍发育较多的相对优质储层.相对优质储层在埋深较大的须二段,往往发育较多的原生孔隙,和相对次要的次生孔隙;而埋深较小的须四段储层,次生孔隙占绝对优势,原生孔隙发育较少.造成这一现象的主要原因是须二、须四段原生孔隙保存和次生孔隙发育机制上的差异.须二段储层中较多刚性颗粒的存在和较为发育的包膜绿泥石是原生孔隙得到较好保存的主要原因;而其较大的单砂层厚度和较少的泥岩发育则导致了有机酸性流体的注入量较少,长石溶蚀有限.须四段塑性岩屑含量明显较高,储层原生孔隙在压实作用下几乎消失殆尽,但较薄的单砂层厚度和较多泥岩的叠置发育使长石在有机酸性流体作用下得到了充分溶蚀;这是须四段储层次生孔隙相对发育、长石含量很低、同时还有自生高岭石沉淀的主要原因.     

合川地区须二段砂岩储层成岩作用及其对储层的影响

依据普通薄片、铸体薄片、扫描电镜、X衍射等实验分析手段,对合川地区须家河组二段砂岩储层的岩石学特征、成岩作用及孔隙演化进行了研究。结果表明,该区须二段砂岩储层主要由长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩组成。主要成岩作用类型有压实作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用,成岩演化阶段已达到中成岩B期。早成岩A期—B期,压实作用强烈,原生孔隙迅速减少;中成岩A期,压实作用及硅质胶结作用是原生孔隙继续降低,有机质热演化过程中产生的有机酸及无机酸,使长石及富长石的岩屑颗粒发生强烈溶蚀,形成大量次生孔隙;中成岩B期,含铁方解石及铁白云石交代充填,使储层致密。压实作用及胶结作用是原生孔隙遭受破坏的主要成岩作用类型,而溶蚀作用是形成次生孔隙的主要成岩作用类型。受成岩作用及成岩演化阶段的控制,研究区须二段储集空间类型多样,粒内溶孔、粒间溶孔及残余粒间孔发育,特别是长石及富长石岩屑颗粒的溶蚀,使须二段储层出现孔隙度、渗透率异常发育带。     

保持性成岩作用与深部碳酸盐岩储层孔隙的保存

碳酸盐岩储层中的成岩作用一般被分作"建设性的"和"破坏性的"。但常见的如白云岩化和溶蚀作用并非都一定是建设性的,而胶结作用也并非只具破坏性。将那些使碳酸盐岩储层孔隙(主要是部分原生孔隙和早期次生孔隙)得以保持的成岩作用归为"保持性成岩作用"。保持性成岩作用对深部碳酸盐岩储层的发育至关重要。对典型的礁、滩相碳酸盐岩孔隙的研究表明,早期溶蚀、白云岩化均可在早期成岩阶段形成大量次生孔隙,保持性成岩作用可使部分原生孔隙和早期次生孔隙保存下来,并构成现今深部储层的主要储集空间。从岩石结构、地层压力和地层流体对孔隙的保持或改造3个方面,把碳酸盐岩中的保持性成岩作用分为岩石结构改造型、地层压力改造型和过度胶结抑制型3类。     

渤海湾盆地南堡凹陷南部深层沙一段优质碎屑岩储层特征及成因机制

利用岩芯、薄片、扫描电镜和分析化验等资料,对南堡凹陷南部深层古近系沙一段（沙河街组一段）优质碎屑岩储层特征进行了分析并揭示其成因机制。研究表明：①南堡凹陷南部沙一段优质碎屑岩储层属于低孔中渗储层,发育原生孔隙、次生孔隙和微裂缝;②沙一段沉积期处于强水动力沉积环境,辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体普遍发育,岩性主要为中粗砂岩、含砾砂岩和砂砾岩等粗岩性,岩石类型主要为岩屑长石砂岩,石英、岩浆岩岩屑等刚性组分含量高,储层在强压实作用下仍保留了局部原生残余粒间孔,部分刚性组分强压条件下形成微裂缝;③沙一段与东三段为区域不整合接触,大气水的酸性流体在成岩初期以及烃源岩成熟之后产生的有机酸在成岩后期通过油源断裂和不整合面进入储层,造成长石、易溶碎屑等组分溶蚀形成次生孔隙,溶蚀作用不仅增加孔隙空间,而且扩大喉道宽度。结论认为：粗岩性和高刚性颗粒含量为原生孔隙的保存提供了物质基础;油源断层、不整合面为酸性流体的进入提供路径,促进了次生孔隙发育。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田储层成岩作用与模拟

通过苏里格气田气层与非气层的岩石学特征、成岩作用、储集特征对比,分析了气层与非气层成岩相的差异。气层主要发育在粗粒岩屑石英砂岩溶孔成岩相和含泥粗粒岩屑石英砂岩溶孔相中,非气层则主要发育在含泥(中)细粒岩屑石英砂岩致密压实相和含泥(中)粗粒岩屑石英砂岩残余粒间孔相中。通过流体-岩石相互作用物理和数学模拟,在成岩演化中成岩阶段A期,大量有机酸的排出,溶蚀了苏里格气田储层凝灰质和长石等易溶组分,形成次生孔隙。由于沉积水体能量强弱差别、成岩作用的不同,中粗粒与细粒沉积物成岩演化途径不同,中粗粒沉积物次生孔隙发育,残余一定的原生孔隙,总孔隙度较大,易形成气层;细粒沉积物原生孔隙消失殆尽,次生孔隙少,总孔隙度很小,不易形成气层。     

渤海湾盆地南堡凹陷南部深层沙一段优质碎屑岩储层特征及成因机制

利用岩芯、薄片、扫描电镜和分析化验等资料,对南堡凹陷南部深层古近系沙一段（沙河街组一段）优质碎屑岩储层特征进行了分析并揭示其成因机制。研究表明：①南堡凹陷南部沙一段优质碎屑岩储层属于低孔中渗储层,发育原生孔隙、次生孔隙和微裂缝;②沙一段沉积期处于强水动力沉积环境,辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体普遍发育,岩性主要为中粗砂岩、含砾砂岩和砂砾岩等粗岩性,岩石类型主要为岩屑长石砂岩,石英、岩浆岩岩屑等刚性组分含量高,储层在强压实作用下仍保留了局部原生残余粒间孔,部分刚性组分强压条件下形成微裂缝;③沙一段与东三段为区域不整合接触,大气水的酸性流体在成岩初期以及烃源岩成熟之后产生的有机酸在成岩后期通过油源断裂和不整合面进入储层,造成长石、易溶碎屑等组分溶蚀形成次生孔隙,溶蚀作用不仅增加孔隙空间,而且扩大喉道宽度。结论认为：粗岩性和高刚性颗粒含量为原生孔隙的保存提供了物质基础;油源断层、不整合面为酸性流体的进入提供路径,促进了次生孔隙发育。     

鄂尔多斯盆地高桥地区盒8段砂岩储层致密成因

运用常规薄片、铸体薄片、扫描电镜及恒速压汞等实验手段,对鄂尔多斯盆地高桥地区盒8段储层特征进行研究,并以孔隙演化过程为线索分析了储层致密成因。研究结果表明:盒8段储层主要为岩屑石英砂岩、石英砂岩与岩屑砂岩,成分成熟度和结构成熟度均较高,储层物性差;砂岩分选性好,初始孔隙度整体较高,平均可达34.7%;受岩石组分、埋深及煤系烃源岩酸性流体的影响,压实作用强烈,破坏了大约20.4%的原生孔隙度,胶结作用破坏了其余13.9%的原生孔隙度,原生孔隙几乎被破坏殆尽;早期溶蚀产生的孔隙被压实作用破坏,而晚期溶蚀作用较弱,仅增加了大约3.4%的次生孔隙度,难以大幅度改善储层物性。因此,成岩期原生孔隙被破坏殆尽及次生孔隙形成较少共同导致该区储层致密。     

四川盆地西部须家河组砂岩储层成岩作用及致密时间讨论

运用沉积及成藏理论对四川盆地西部地区须家河组砂岩的岩石类型、成岩作用及其成藏时间研究表明:砂岩储层的主要成岩作用有压实和压溶作用、胶结作用,溶蚀作用、破裂作用以及自生矿物的沉淀作用.压实作用是砂岩粒间孔隙减少的主要因素,然而,方解石的强烈胶结作用以及石英的次生加大作用是造成须家河组砂岩储层致密的关键因素.方解石胶结物和石英次生加大包裹体的温度测定表明方解石胶结物主要发育在100℃～140℃之间,石英次生加大主要发生在80℃～126℃之间,在此温度区间,有机质演化已到了成熟期,并在60℃～80℃之间就开始发生运移.因此,砂岩储层的致密时间晚于天然气的生成和运移时间,砂岩储层的致密时间应该在燕山构造活动期,大约在1.5×10~8 a左右.     

川西坳陷什邡地区蓬莱镇组天然气藏特征及成藏过程分析

川西坳陷什邡地区蓬莱镇组气藏属于浅层常规—致密砂岩次生气藏,其形成机制不同于下伏须家河组储层的致密砂岩气。研究区内主要发育岩性圈闭,天然气来自于下伏须家河组煤系烃源岩及部分受到调整和改造的须家河组原生气藏,经长距离运移后在蓬莱镇组圈闭中聚集成藏。气层集中在蓬莱镇组中上部,天然气干燥系数大,以煤型气为主。流体包裹体分析表明,研究区内蓬莱镇组共经历3期热流体活动,前两期分别为液态烃充注及气液混合烃充注,但并未形成规模油藏;第3期为大规模天然气充注,对应成藏时间为晚白垩世晚期至古近纪早期(78~34Ma)。在此基础上,结合地质构造演化、烃源岩生排烃期、储层致密化窗口及生储盖组合特征,确定了蓬莱镇组天然气藏的形成过程及成藏特征:蓬莱镇组下部储层在晚白垩世中期达到致密化,已不利于天然气聚集成藏;喜山运动时期,下伏须家河组气藏受到调整和改造,早期发育的深大断裂得以扩展,大量深部气源沿断层向上运移至蓬莱镇组中上部,形成了浅层次生气藏。     

川西坳陷深层叠复连续型致密砂岩气藏成因及形成过程

川西坳陷深层上三叠统须家河组发育典型的致密砂岩气藏,由于该气藏多期构造演化、多期生排烃过程、多期成藏及储层致密化过程复杂的特点,其成因类型和成因机制经过多年的勘探和研究仍然存在争议。文章在剖析典型气藏的基础上,结合研究区构造演化、烃源岩生排烃史和储层致密化过程的研究,综合判识了致密气藏的成因类型,并分析其成因机制。研究结果表明：川西坳陷深层须家河组致密砂岩气藏具有“叠复连续资源潜力大、构造高点低点富气共存、高孔低孔储层含气共存、高压低压气层共存、气水分布复杂”的地质特征。目前气藏的成因类型为“后成”型致密气藏与“先成”型致密气藏的叠加复合型,属叠复连续型致密气藏。川西坳陷深层须家河组演化过程中存在浮力成藏下限和成藏底限,致密砂岩气藏形成和演化受控于2个界限控制下的3个流体动力场的分布和演化。叠复连续型致密砂岩气藏成藏过程可划分为4个阶段：①三叠纪沉积初至三叠纪末,初期天然气成藏条件准备阶段;②三叠纪末至中侏罗世末,早期常规气藏形成阶段;③中侏罗世末至晚侏罗世末,“先成”型致密气藏与“后成”型致密气藏形成阶段;④早白垩世至今,叠复连续型致密油气藏形成及改造阶段。     

川西坳陷中段须家河组四段钙屑砂岩气层的成因

钙屑砂岩在川西坳陷须家河组四段分布特别广,几乎每个构造、每口井都能见到。岩石大部分致密,目前只在局部井段见到孔隙发育能成为有效储集层。在大量岩石薄片鉴定及资料统计的基础上,对丰谷地区钙屑砂岩的岩石学、成岩作用、储集物性和孔隙发育特征进行了详细的研究。结果表明,丰谷地区钙屑砂岩气层单层砂体厚度大,碳酸盐岩岩屑含量高,方解石胶结物含量低,次生孔隙发育,孔隙类型主要为溶蚀粒间孔。天然气主要来自下三叠统马鞍塘组、须家河组三段、须家河组四中亚段烃源岩。本区钙屑砂岩气层与所经历成岩作用密切相关,属于成岩圈闭型气层。丰谷地区钙屑砂岩气层的形成过程对于勘探类似岩性气藏具有借鉴与指导意义。     

松辽盆地南部深层致密砂岩气储层形成机制及成藏主控因素

为了加快松辽盆地南部（简称松南）深层致密砂岩气勘探开发进程,开展致密砂岩储层形成机制及成藏主控因素研究。通过对松南深层致密砂岩的分析,根据致密砂岩岩性组合特征将已发现的深层致密气类型划分为稳定厚层砂型、砂泥互层型、泥包砂型3种类型,储层物性普遍差,孔隙度多小于6%,渗透率主体<0.10×10^-3 μm²,属于特低孔、特低渗储层。通过对松南典型致密储层矿物成分与微观特征的分析发现,致密砂岩有效储层形成主要受3个方面因素控制：一是早成岩期发育绿泥石包壳,有效抑制成岩中后期粒间钙质胶结、硅质胶结的发生,保护原生残余粒间孔隙;二是富火山岩岩屑溶蚀形成次生孔隙;三是生烃增压产生大量微裂缝,改善储层渗流特征。在此基础上总结出松南致密砂岩气成藏控制因素,即充足气源提供物质基础、斜坡古沟谷与断裂控砂、次生溶蚀与微裂缝控储、断裂活动与稳定盖层控富。     

川中地区上三叠统须家河组成岩层序地层学特征

充分利用薄片分析以及X-衍射等资料,结合元素俘获(ECS)测井解释所获得的岩石矿物组合特征,从层序界面对成岩特征的控制以及不同基准面旋回内的成岩作用发育规律两个方面分别对川中须家河组层序地层格架内的成岩作用特征进行探讨。结果表明,须家河组可划分为2个超长期和5个长期基准面旋回层序。须二段、须四段底部的层序界面之下碳酸盐胶结物含量普遍增加,而界面之上的砂体普遍见溶蚀现象,储层物性相对变好。须四段基准面上升半旋回时期形成的沉积物颗粒粒度较粗、泥质含量低、砂体厚度大、连通性好,在成岩过程中原生孔隙容易得到保存,再加上受到层序界面所控制的有机酸性水溶蚀作用的影响,有利于次生孔隙的产生。而基准面下降期,砂体的连通性变差、泥质夹层增多,在成岩过程中原生孔隙不易保留同时也不利于次生溶蚀孔隙的产生,因而物性最差。须二段总体也具此规律,但由于其埋藏更深,经历成岩作用更为复杂,因此并不如须四段明显。研究成果可为研究区优质储层追踪对比及预测提供依据,同时也能为成岩层序地层学的研究提供借鉴。     

川东北元坝西部须家河组二段优质储层展布特征研究

川东北元坝地区须家河组二段致密砂岩气资源潜力巨大,但储量探明率低、测试效果差异大,主要原因之一是致密砂岩储层非均质性强、优质储层分布规律不清。本文充分利用测录井、岩心及相关分析化验等资料,在分砂组刻画沉积微相展布的基础上,开展了须二段沉积演化过程、储层特征及其分布研究。结果表明：（1）元坝西部须二段经历了辫状河三角洲-滨浅湖-辫状河三角洲演化过程,沉积控制了砂体规模、粒度和矿物成分的空间变化;（2）须二段砂岩类型多样,整体致密,为低孔、低渗储层;储层物性与砂岩粒度,长石、石英和方解石胶结物含量等因素密切相关,这些因素主要受沉积和后期成岩作用控制;（3）须二段发育块状中粒长石岩屑砂岩和交错层理中粒石英砂岩两类有利岩石相,前者自西北向东南逐渐减薄、呈条带状展布,后者呈不连续土豆状,主体分布于西南部地区。     

川东北巴中—通南巴地区须家河组致密砂岩储层裂缝发育特征及控制因素

以岩芯及野外观察、分析测试、测井等资料为基础,分析了川东北巴中—通南巴地区致密砂岩储层裂缝的类型及成因,结合裂缝充填矿物包裹体分析,厘定裂缝形成期次。在此基础上,探讨了岩性组合、岩层厚度、断层、褶皱变形强度对裂缝发育的控制作用。研究表明:研究区须家河组裂缝具有多成因、多期次、差异分布的特点。主要发育构造裂缝,且主要分布于致密砂岩储层中,可划分为3期:燕山中期(中侏罗世)的NNW和NWW向共轭构造缝,被细粒方解石充填;燕山晚期(白垩纪)的NE向断层、褶皱伴生高角度缝,被粗粒方解石或石英充填;喜马拉雅期(古近纪)的NW和近SN向断层伴生缝,被粗粒方解石半充填或未充填。成岩裂缝和超压裂缝的成因与黏土矿物失水收缩及烃源岩大量生烃引起的流体增压有关,主要形成时间为晚侏罗世—早白垩世。裂缝发育的差异性主要受控于岩性组合、地层厚度、断层及褶皱变形强度,单层厚度小、距断层距离近、褶皱变形强度大的中、细砂岩储层,裂缝最为发育。     

川西前陆盆地流体的跨层流动和天然气爆发式成藏

川西前陆盆地是我国西部典型的前陆盆地,也是我国重要的致密砂岩含气区。盆地上三叠统须家河组二段和四段等渗透层中的流体跨过须家河组三段、五段等不渗透层流入侏罗系自流井组、千佛岩组、沙溪庙组、遂宁组和蓬莱镇组等渗透层,即发生了流体的跨层流动。流体的跨层流动一方面使侏罗系砂岩发生了受酸性水控制的次生溶蚀作用,从而改善了侏罗系的储集条件;另一方面为侏罗系形成天然气藏提供了气源条件。盆地天然气成藏具有烟囱效应、早聚晚藏和异常高压等特征。深盆气是天然气早期聚集在川西前陆盆地上三叠统(主要是须二段和须四段)的基本形式,是后期天然气成藏的基础,本文称之为气库区。天然气藏形成是由地壳隆升作用致使早期聚集的气库区决口,引起流体跨层流动,天然气以速度快、规模大和范围窄的形式运移和聚集,本文称之为爆发式成藏。爆发式成藏形成了上三叠统晚期裂缝重组气藏和侏罗系气藏(并非都是次生气藏)两类气藏。早期天然气聚集和定位地区的确定和评价是今后川西前陆盆地天然气勘探的重点和难点。     

四川盆地马路背地区上三叠统须家河组致密砂岩储层成因分析

马路背构造位于四川盆地东北部,该地区须家河组发育致密砂岩储层,却形成了“高产、稳产”的规模气藏。论文充分利用各种岩矿分析化验资料,从岩石学特征、成岩作用、孔隙演化等方面深入探讨了马路背地区须二段（T₃x2）致密砂岩储层的成因。结果表明:马路背地区须家河组以大巴山变质岩为母岩沉积了一套三角洲前缘中粒岩屑砂岩和石英砂岩;无论是石英砂岩还是岩屑砂岩,无论埋深大小,铸体薄片下孔隙均不发育,扫描电镜偶见微孔,物性很差;强烈的埋藏压实作用造成各种孔隙的缩小与消失;早燕山期（199~100 Ma）、中晚燕山期（100~65 Ma）、喜山期（65 Ma以来）等多期构造强挤压进一步造成孔隙减小和消失,构造压实减孔量大约4%;埋藏压实与构造强压实减孔的同时,产生了不同规模断层和裂缝（颗粒裂纹—粒间微裂缝—层间断层）,沟通微孔,形成断层—裂缝—微孔隙组成的断缝储集体。这类储集体主要受构造应力大小控制,构造挤压最强的部位,裂缝最发育;其次受岩性和砂岩厚度控制,中—薄层石英砂岩中最发育。