石灰岩和砂岩高温力学特性的试验研究

利用自行研制的岩石加温装置和RMT-150C岩石力学试验机, 对石灰岩和砂岩试样高温后的力学特性进行了试验研究。试验结果表明, 随着温度升高, 两种岩石纵波波速逐渐减小。单轴压缩过程中的全程应力应变曲线经历了压密、弹性、屈服、破坏4个阶段; 达到峰值应力后两种岩石均发生脆性破坏, 砂岩破坏时呈锥形炸裂, 而石灰岩则呈草捆状破坏。高温对两种岩石的强度都有一定的弱化作用, 其峰值应力都随温度升高而降低, 石灰岩700 ℃时强度降幅达84.59 %, 而砂岩强度仅比常温降低22 %左右。两种岩石的峰值应变都随温度升高逐渐增大, 但具体表现不尽相同, 石灰岩500 ℃时应变增加了30.57 %, 500 ℃之后峰值应变基本无变化, 甚至到700 ℃时还略有降低; 砂岩700 ℃时峰值应变增加了80.63 %, 其峰值应变的变化与其微观结构变化相关。随着温度升高, 两种岩石的弹性模量和变形模量均减小, 700 ℃时石灰岩弹性模量降幅为86.8 %, 砂岩弹性模量降幅为46.94 %; 700 ℃时石灰岩变形模量下降了83.9 %, 砂岩的变形模量下降了53.06 %。      

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.     

川西坳陷须家河组四段致密砂岩储层可动流体饱和度影响因素

为研究四川盆地西部须家河组四段致密砂岩储层可动流体赋存特征和影响因素,结合铸体薄片、扫描电镜(SEM)、矿物全岩分析(XRD)等实验方法,分析其储层特征和孔隙微观结构特征;在此基础上利用核磁共振实验(NMR)及高压压汞实验对研究区典型岩心进行测试,详细分析、评价其可动流体赋存特征及其影响因素。结果表明研究区须四段砂岩储层样品核磁孔隙度介于1.72%～6.63%,平均值为4.34%;渗透率介于0～0.015 2×10^-3μm²;可动流体饱和度介于7.92%～32.66%;核磁共振T₂图谱可分为单峰型、双峰型及多峰型;按照孔喉大小分类,样品中孔喉50%以上为纳米孔。压汞分析结果显示样品排驱压力高,介于1.18～4.57 MPa,平均为2.45 MPa;最大进汞饱和度高,介于46.91%～97.66%,平均为63.28%;退汞效率介于14.09%～38.97%,平均为29.55%,反映出研究区须四砂岩样品具有孔隙分选差,非均质性强,孔隙连通性差的特点。分析认为样品的可动流体赋存特征差异主要受到来自储层物性、孔隙微观结构及矿物组...     

低渗致密砂岩渗透率应力敏感性试验研究

储层岩石中孔隙流体压力的变化会引起有效应力发生变化,进而导致渗透率的改变,引发储层岩石渗透率应力敏感现象。以试验研究了不同围压下渗透率随孔隙流体压力的变化规律,试验包含了老化处理和升降内压4个回路,每个回路是在围压不变降低和增加孔隙流体压力下实现的,采用稳态法采集每个测试点的数据。试验结果表明,渗透率随着孔隙流体压力的降低而减小,随着孔隙流体压力的增加而增加;在低围压下渗透率的变化幅度较大,在高围压下,则变化幅度较小;在不同围压回路下,净应力相等的点对应的渗透率不相等;渗透率在随孔隙流体压力的变化中呈现出“台阶式”变化。根据Bernabe的模型计算了渗透率有效应力系数,结合Bernabe的观点分析计算结果发现渗透率呈“台阶式”变化是微裂缝随应力的变化而发生变形的表现。对试验岩样进行了储层岩石应力敏感性评价,结果表明,该低渗致密砂岩储层表现为中等应力敏感。     

高温对细砂岩力学性质影响机制的试验研究

为了研究高温对细砂岩力学性质的影响,对经历400℃~1000℃高温后细砂岩试样进行X衍射、电镜扫描及单轴压缩试验,分析了高温后试样矿物成分、结构特征及力学参数与温度的相关性。结果表明:高温后细砂岩试样内矿物发生了多晶转变,经历600℃以内高温试样内石英含量随温度升高增加,晶体衍射强度增强,600℃高温试样可观察到明显熔融和重结晶现象,超过600℃高温后试样内石英含量随温度升高降低,晶体衍射强度减弱,裂隙数量增多,裂隙宽度和长度有所增加,裂隙可分沿颗粒边界裂隙和穿过颗粒裂隙,600℃约为主要矿物石英变晶的临界温度;经历400℃~800℃高温后试样的纵波波速与温度呈线性降低;经历600℃以内高温对试样的强度具有强化作用,超过600℃高温后试样强度开始弱化,600℃可作为试样强弱转化的阈值温度;经历400℃高温后试样弹性模量、变形模量随温度升高稍有增加,初始模量和峰值应变基本保持不变。超过600℃高温后试样的变形参数随温度升高有所降低,超过400℃高温后峰值应变随温度升高单调增加,高温对细砂岩试样变形参数的影响较为敏感。     

川中地区须家河组致密砂岩气藏气水分布规律

川中地区须家河组是四川盆地致密砂岩气藏储量的主要集中区,而气水分布规律复杂则是造成该区各致密砂岩气藏气井出水严重、产量递减迅速的重要原因。该区致密砂岩气藏的气水分布在剖面上和平面上总体表现为气水过渡带特征,气、水层交互分布。综合气水分布特征、地质背景及生产动态,总结出3种符合该区致密砂岩气藏气水分布的模式:构造带气水分布模式、低渗带气水分布模式及裂缝带气水分布模式,并从气源岩、局部构造、致密砂岩储层及储层裂缝4个方面分析了控制该区致密砂岩气藏气水分布的因素:气源岩充注不足形成了该区气水过渡带的整体特征;局部构造的闭合度控制了气水的分异程度;致密砂岩储层提高了气水的排替难度;储层裂缝提供了气水的渗流通道。     

类砂岩物理力学特性的试验研究

介绍了鱼潭电站坝基围岩的奇异特征现象．通过室内外多参数物理力学特性试验，弄清了产生奇异性的原因，为工程设计提供了可靠依据     

自然冷却后与实时高温下花岗岩物理力学性质对比试验研究

岩石经过高温作用后其物理力学性质的变化,直接影响着干热岩资源的开发利用与地下储层的稳定性。以花岗岩为研究对象,对高温自然冷却后和实时高温下的岩样进行物理性质测试与单轴压缩试验,分析对比试样在不同状态下的物理力学性质变化情况。结果表明:(1)自然冷却后与实时高温下的花岗岩质量随温度升高而减小,体积随温度升高而增大,600 ℃时,质量损失率分别为0.24%、0.27%,体积增加率分别为4.21%、3.53%;(2)两种方式下试样的峰值强度、弹性模量整体上呈现减小趋势,600 ℃时,峰值强度分别降低约49.81%、37.19%,弹性模量分别降低约34.35%、26.13%,峰值应变分别增长约70.43%、39.62%;(3)低于400 ℃时,自然冷却后的试样各物理力学性质弱化情况低于实时高温下的试样,但高于400 ℃时,自然冷却后的试样物理力学性质弱化情况较实时高温下试样更严重,出现了高温拐点。研究结果为实际工程中高温岩石工程的岩石稳定性评价提供理论参考。     

四川盆地须家河组致密砂岩物源体系的控储作用

为明确四川盆地须家河组致密砂岩物源特征及控储作用,运用储层岩石学测试和镜下分析,研究了物源与储层发育的关系及分布,探讨了物源体系的控制因素。研究结果表明,四川盆地须家河组储层具有成分成熟度较低、物性差异性强、以中-细粒为主、主要为溶蚀孔隙和成岩效应存在两面性5个基本特征;物源控制了储层岩石类型的发育范围,平面展布存在差异性,其可溶矿物组分及含量亦有所不同,导致各地区孔隙发育及规模有所不同;西部龙门山和东北部大巴山是须家河组的主要供源区,前者表现为碳酸盐岩岩屑含量相对较高,后者表现为火山岩岩屑含量相对较高。不同时期造山活动强度的阶段性变化使得物源供应强度及类型也随之变化,储层岩石组分差异分化,进而控制储层垂向非均质性。研究成果可以为该区下一步的油气精细勘探提供借鉴。     

川西新场须二段致密砂岩储层甜点类型及成因机制

川西新场地区上三叠统须家河组二段（须二段）天然气资源丰富,砂体大面积发育,储层孔渗较低,甜点成因复杂。为了阐明新场须二段甜点类型及成因,以芯观察、薄片分析、微米CT、阴极发光等多技术手段,在对储层岩石学、孔喉特征、有效裂缝特征等分析基础上,对甜点进行分类。新场须二段主要发育基质孔隙型、断缝型、层理缝型等3种甜点类型,不同类型甜点形成原因存在差异。强水动力条件下形成的高能分流河道、富石英砂岩是基质型甜点形成基础,在相对较弱的压实及胶结作用、较强的溶蚀作用下易形成基质型甜点;在靠近大型断层的基质孔渗较好部位易发育断缝型甜点;层理缝型甜点分布规模较小,不同类型层理界面处颗粒粒度、组分存在差异,发生差异成岩作用,形成力学薄弱面。新场须二段甜点发育受沉积、成岩及构造非均质性控制,对甜点类型的成因分析,有利于对甜点进行分类评价。     

川西新场须二段致密砂岩储层甜点类型及成因机制

川西新场地区上三叠统须家河组二段（须二段）天然气资源丰富,砂体大面积发育,储层孔渗较低,甜点成因复杂。为了阐明新场须二段甜点类型及成因,以岩芯观察、薄片分析、微米CT、阴极发光等多技术手段,在对储层岩石学、孔喉特征、有效裂缝特征等分析基础上,对甜点进行分类。新场须二段主要发育基质孔隙型、断缝型、层理缝型等3种甜点类型,不同类型甜点形成原因存在差异。强水动力条件下形成的高能分流河道、富石英砂岩是基质型甜点形成基础,在相对较弱的压实及胶结作用、较强的溶蚀作用下易形成基质型甜点;在靠近大型断层的基质孔渗较好部位易发育断缝型甜点;层理缝型甜点分布规模较小,不同类型层理界面处颗粒粒度、组分存在差异,发生差异成岩作用,形成力学薄弱面。新场须二段甜点发育受沉积、成岩及构造非均质性控制,对甜点类型的成因分析,有利于对甜点进行分类评价。     

川东北五宝场地区须五段致密砂岩叠前储层预测

川东北五宝场地区须家河组须五段具有特低孔特低渗致密砂岩储层特征,常规叠后纵波阻抗难以区分泥岩背景下的储层,储层预测和含气性检测难度大。本文基于Gassmann方程进行流体替换并对工区缺失横波资料的井进行横波预测,并分别正演饱含不同流体性质的道集。研究发现储层饱含水为一类AVO响应特征,储层饱含气为二类AVO特征,AVO规律明显,进而采用实钻井的样本点建立岩石物理模板,选取纵横波速度比联合纵波阻抗圈定致密砂岩储层,利用更低的纵横波速度比能有效指示含气性。结果表明：砂体及储层展布规律能够得到很好的表征,叠前含气性预测对井吻合率达到90.9%。叠前预测在川东北五宝场地区须家河组须五段致密砂岩含气性识别中是有效的,有助于提高钻探成功率与开发效益。     

川西坳陷须三段致密砂岩优质储层特征及控制因素

[研究目的]致密砂岩优质储层发育特征及控制因素已成为川西坳陷开展源储一体的常规与非常规油气协同勘探的重难点问题;探讨致密砂岩储层特征与致密气成藏的关系.[研究方法]运用地球化学、地球物理和沉积学等分析方法,对晚三叠世须三段致密储层发育特征进行研究.[研究结果]分析测试数据揭示须家河组须三段储层的孔隙度分布在1.11％～...     

Origins of authigenic minerals and their impacts on reservoir quality of tight sandstones: Upper Triassic Chang-7 Member,Yanchang Formation,Ordos Basin,China

Reservoir quality is critical for sweet-spot evaluation in tight sandstone plays, but few studies have focused on the origin of authigenic minerals in tight sandstones and their impact on reservoir quality. This study integrates petrographic analysis, carbon and oxygen isotopic data and mercury injection capillary pressure data of the Upper Triassic Chang-7 tight sand reservoir samples in the Ordos Basin, China to understand the origin of authigenic minerals and the impact of authigenic minerals on reservoir quality. Carbonate minerals, including calcite, ferroan calcite and dolomite, and kaolinite, are the major authigenic minerals in the Chang-7 sandstone. They were derived from the chemical diagenetic alteration of detrital feldspar and biotite, with the involvement of ions that are believed to be primarily from the connate water in interstitial pore space of the interbedded mudstones. Meteoric water and organic fluids from hydrocarbon generation may also have been involved in the alteration processes of the minerals in the Chang-7 tight sandstone. The origin of kaolinite indicates that the porosity was increased by dissolution of detrital grains, offsetting the porosity loss from burial compaction. Authigenic minerals appear to have a weak correlation with pore structure, suggesting that the pore structure of the Chang-7 tight sandstone is not only controlled by major authigenic minerals but also affected by other geological factors.     

川中、川南过渡带须家河组储集砂体成因类型及特征

川中、川南过渡带地区在晚三叠世须家河期湖盆演化的各阶段沉积了不同成因类型的碎屑岩储积砂体,以须家河组二段、四段和六段最为发育,其成因类型主要有三角洲平原分流河道砂体、三角洲前缘水下分流河道砂体、河口坝砂体、滨湖砂滩和浅湖砂坝砂体。通过野外剖面、岩芯、测井曲线以及样品的薄片鉴定和扫描电镜分析,对各成因类型砂体的分布特征进行了研究,进而对各类砂体的结构构造、物性特征进行了对比研究。     

川西中侏罗统致密砂岩次生孔隙成因分析

基于岩石学观察,运用铸体薄片鉴定、扫描电镜分析、矿物烃类包裹体成分分析,结合储层特征,研究了川西中侏罗统致密砂岩次生孔隙的形成机制。结果表明,川西中侏罗统为典型的无生烃能力的红色碎屑岩地层,上沙溪庙组砂岩气藏气源主要来自纵向上距该气藏约1000~3000m的下伏上三叠统须家河组含煤层系,储层平均孔隙度9.6%,平均渗透率0.177×10^-3μm²,为远源致密砂岩气藏。次生溶蚀孔隙对储层总面孔率的贡献达60%,其对砂岩面孔率的贡献大于原生孔隙。砂岩中沥青的分布及高岭石的分布、地层水的证据以及次生矿物烃类包体成分等表明,次生孔隙主要由有机酸对长石溶蚀形成,有机酸主要有3种来源,一是下伏须家河组烃源层生烃过程中排出的有机酸沿断裂和裂缝向上运移进入上沙溪庙组,二是从须家河组运移上来的烃类与上沙溪庙组储层中的氧化剂反应生成的有机酸,三是上沙溪庙组泥岩脱水形成的有机酸。其中以前两种有机酸形成的溶蚀孔隙最为重要,而第三种来源的有机酸由于其形成的孔隙少且保存下来的很少,对储层的意义不大。区域流体势、断裂和裂缝的发育都为下伏上三叠统须家河组有机酸进入上沙溪庙组储层提供了有利条件。控制次生孔隙形成和分布的主要地质因素是砂岩中受物源控制的易溶组分含量、沉积相、储层所处的古构造位置以及断裂、裂缝的发育情况。     

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。     

Diagenesis and hydrocarbon emplacement in the Upper Triassic Yanchang Formation tight sandstones in the southern Ordos Basin,China

The Upper Triassic Yanchang Formation in the southern Ordos Basin is a tight sandstone but productive hydrocarbon exploration target. A variety of analyses, including thin-sections, cathodoluminescence (CL), scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), fluorescence, isotope and fluid inclusion, have been used to analyse the reservoir petrology and diagenesis to understand the evolution of reservoir porosity. The sandstones are mostly feldspathic litharenites and lithic arkoses with low porosities (7.6% on average) and extremely low permeabilities (0.49 mD on average). A complex diagenetic alteration history of the reservoir caused different kinds of reduction in reservoir porosity. The carbonate cements are sourced from adjacent organic-rich mudstone and precipitated with a higher content near the edges of sandstone units and a lower content at the centres of sandstone units, resulting in two different diagenetic evolution paths. The analysis of porosity evolution history and hydrocarbon emplacement produced the following conclusions: (1) during the eodiagenesis period, mechanical compaction reduced the primary porosity dramatically from 40 to 19%; and (2) during the mesodiagenesis period, the first-phase oil charged the reservoir (porosity ranging from 14 to 19%) as bitumen along detrital grains forming a preferential pathway for subsequent oil emplacements. In the second-phase of oil charge, the reservoir porosity ranged from 9 to 14% limiting water–rock reactions. During the third-phase of oil charge, porosity of the reservoir remained at 9%. In general, the densification period (with a porosity close to 10%) of the reservoir occurs at the same time as the major oil emplacement and may be an explanation for the low oil saturation of the Chang 8 tight sandstone.     

东海西湖凹陷西斜坡和西次凹近致密-致密砂岩气藏的地质特征及发育前景

基于沉积构造背景和大量钻测资料,利用气样地球化学测试、铸体薄片、扫描电镜、激光扫描共聚焦显微镜和阴极发光等手段,揭示了东海西湖凹陷西斜坡和西次凹近致密-致密砂岩气藏的地质特征,并分析了发育前景。研究结果表明:2个靶区近致密-致密砂岩气藏均分布在中深层,且位于常规气藏之下,但发育层位不同,西斜坡在平湖组中下段,西次凹在花港组下段。2个靶区的近致密-致密砂岩气均为煤型气,来源于平湖组煤系源岩,西次凹致密气藏属于"下生上储"型,西斜坡属于"自生自储"型。西次凹属于典型的致密砂岩储层,西斜坡属于近致密砂岩储层。强压实作用和硅质、自生伊利石及碳酸盐胶结是储层致密化的重要因素。溶孔和原生粒间孔是致密砂岩储层主要储集空间;2个靶区的近致密-致密储层不同深度段发育"孔隙型"甜点,为酸性溶蚀成因,但西斜坡的溶蚀强度大于西次凹。另外,西次凹深层发育部分裂缝,形成该区"裂缝型"甜点。西次凹致密气藏具有弱超压特征,西斜坡具有超压-强超压特征。平湖组广覆式分布高有机质丰度的煤系源岩全天候持续供气是靶区发育大规模近致密-致密砂岩气藏的物质基础,大面积近致密-致密储层提供了良好的储集体,因此发育前景好,勘探潜力大。