四川盆地元坝地区上三叠统须家河组天然气成藏条件研究

【摘要】：川东北地区须家河组具备良好的勘探潜力，特别是元坝地区已经成为天然气增储上产的重点区块；但由于元坝地区中浅层研究程度相对较低，导致对该区须家河组天然气富集规律及成藏主控因素不甚明朗。基于此，本论文通过大量基础研究工作，从单井分析入手，采用沉积相、测井相、地震相综合研究手段，建立了研究区须家河组的沉积模式；利用大量分析化验资料，采用地质、地球物理相结合的研究手段，对川东北地区上三叠统须家河组致密砂岩气藏形成的静态要素和动态成藏过程开展了一系列的评价研究工作：（1）烃源岩分布、生烃演化过程及综合评价；（2）沉积特征、成岩作用与孔隙演化关系、储层发育分布规律及主控因素研究；（3）运聚、保存条件以及构造演化对其影响作用的研究；（4）储层综合预测及目标评价优选。取得了以下主要研究成果及创新性认识。 四川盆地元坝地区须家河组烃源岩具有“多套、多层、全覆盖、单层薄、累计厚度大”，呈“三明治”或“千层饼”状特征；烃源岩总厚120－300米，向西南增厚；烃源岩以Ⅱ1、Ⅱ2型为主，Ro介于1.58%－2.38%之间，有机质演化处于高成熟阶段，以生气为主,具备良好的资源潜力；川东北元坝地区须家河组烃源、储集条件优越，源、储呈“三明治”式结构，运聚、保存条件良好，具有良好的勘探潜力，首次提出元坝西北部须二段有望形成规模超千亿方的大型致密砂岩气田，对工区勘探有重要指导意义。 四川盆地元坝地区须家河组储层岩石类型主要为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩、岩屑石英砂岩等；储集空间类型以粒间溶孔、粒内溶孔及粒间孔为主，属低孔、低渗致密储层；首次提出沉积微相是控制元坝地区须家河组储层发育的关键因素，优质储层主要发育在元坝西北部辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝等高能相带，并建立了元坝地区须家河组沉积模式及储层发育模式；须家河组储层经历了深埋压实、压溶、胶结和溶解等复杂的成岩过程，其中压实作用和胶结作用是导致储层致密化的主要因素，溶解作用是形成优质储层的关键因素，利用地质综合研究成果结合地震反演，预测了主要储层平面分布特征。 元坝地区西北部须二段砂岩储层埋藏深（4000-5000m）、物性好（孔隙度5%-12%之间，平均7%）、砂体厚度大（40-100m）、平面分布广(＞500Km2)，具备形成大型气田的基础地质条件；从而证实陆相碎屑岩储层在深埋藏、压实作用强烈背景下仍然存在物性相对较好的次生孔隙发育带。首次提出超深层大型相控型孔隙型致密砂岩气藏是川东北元坝地区乃至川西坳陷“中浅层”寻找大、中型气田的主要目标，对四川盆地陆相碎屑岩勘探有重要指导意义。 川东北地区须家河组发育构造-岩性气藏、岩性气藏、构造气藏、岩性-构造气藏等多种类型气藏，马路背须二段、须四段及元坝须四段为岩性-构造气藏，元坝须二段气藏为大型岩性气藏，其中岩性气藏、岩性-构造气藏是本区的主要气藏类型，都属于非常规致密砂岩气藏；川东北地区须家河组致密砂岩气成藏主控因素包括：①良好的烃源岩是天然气聚集成藏的物质基础；②优质储层是天然气成藏的关键；③古今构造的叠合对油气藏聚集分布具有明显的控制作用；④后期成岩作用的改造特别是裂缝的发育控制了油气富集高产。 根据烃源岩对比、天然气成藏示踪、输导体系及烃源岩与储层配置关系、运移动力等建立了元坝地区上三叠统须家河组致密砂岩气成藏模式。川东北须家河组致密砂岩气藏早期以近源成藏组合为主，以砂体及不整合面为主要输导，形成广覆式天然气聚集区；个别气藏发育断裂，天然气向上逸散，在上覆地层中形成次生气藏。建立了不同成藏组合的天然气充注模式：远源成藏组合运移动力主要为浮力，天然气充注动力早期魏源、储势能差,后期主要为浮力；近源成藏组合天然气运移动力主要为源、储势能差，天然气主要在储层致密化以前充注，储层致密化是气藏异常高压的主要因素，天然气充注方式主要为“连续生烃，持续充注”。 明确了四川盆地元坝地区须家河组具备良好的资源背景，同时发育多套、多类型储层，多种类型圈闭共存，油气运移、聚集、保存条件优越，有利于油气的聚集成藏；从油气成藏条件的配置情况来看，川东北地区须家河组具备形成大-中型气田的基本条件。在此基础上恢复了川东北地区上三叠统须家河组致密砂岩气藏的形成过程，并通过典型气藏的解剖，总结了须家河组致密砂岩气藏成藏富集主控因素，初步明确了须家河组致密砂岩气藏的形成机理；进而利用“相控三步法”技术综合预测须家河组主要储层的分布范围，在此基础上优选出西北部大型非常规致密砂岩气藏为有利勘探目标，为川东北地区须家河组致密砂岩及其它陆相层系的勘探指明了方向。 【关键词】：致密砂岩气 成藏条件 须家河组 上三叠统 元坝地区 四川盆地
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目录9-13
• 第1章 前言13-22
• 1.1 论文来源及目的意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 国外致密砂岩气研究现状14-15
• 1.2.2 国内致密砂岩气研究现状15-16
• 1.2.3 “连续型”油气藏(即非常规油气藏)研究进展16-18
• 1.3 研究内容及研究思路18
• 1.3.1 主要研究内容18
• 1.4 完成的主要工作量18-21
• 1.5 主要认识和创新点21-22
• 第2章 区域地质概况22-46
• 2.1 工区范围及勘探简况22-23
• 2.1.1 工区范围22
• 2.1.2 勘探简况22-23
• 2.2 区域构造特征及断裂体系23-26
• 2.2.1 区域构造特征23-24
• 2.2.2 构造分区及局部构造特征24
• 2.2.3 断裂分布特征24-26
• 2.3 地层26-29
• 2.3.1 区域地层发育状况26-28
• 2.3.2 须家河组对比与划分28-29
• 2.4 沉积特征与层序地层29-46
• 2.4.1 层序地层分析30-31
• 2.4.2 沉积相分析31-43
• 2.4.3 沉积相平面展布43-46
• 第3章 致密砂岩气烃源条件46-68
• 3.1 致密砂岩气成因类型46-47
• 3.1.1 致密砂岩气组分分析46-47
• 3.1.2 致密砂岩气碳同位素分析47
• 3.1.3 致密砂岩气40Ar/36Ar－δDC13547
• 3.2 致密砂岩气烃源岩地化特征47-56
• 3.2.1 烃源岩有机碳含量47-52
• 3.2.2 烃源岩有机质类型52-56
• 3.2.3 有机热演化56
• 3.3 致密砂岩气烃源岩的分布56-61
• 3.3.1 烃源岩厚度展布56-59
• 3.3.2 烃源岩有机质丰度展布59-61
• 3.4 致密砂岩气资源评价方法61-66
• 3.4.1 致密砂岩气资源量计算61-62
• 3.4.2 计算主要参数的取值62-66
• 3.4.3 致密砂岩气资源量计算66
• 3.5 烃源岩对致密砂岩气成藏的控制作用66-68
• 3.5.1 暗色泥页岩对致密砂岩气成藏的控制66-67
• 3.5.2 煤系地层对致密砂岩气成藏的控制67-68
• 第4章 川东北致密砂岩储层特征68-103
• 4.1 致密砂岩储层岩石学特征68-73
• 4.1.1 致密砂岩碎屑颗粒特征70
• 4.1.2 致密砂岩填隙物特征70-71
• 4.1.3 致密砂岩碎屑颗粒结构特征71
• 4.1.4 致密砂岩岩石矿物成分变化规律71-73
• 4.2 致密砂岩岩石类型73-76
• 4.2.1 须二段致密砂岩73-74
• 4.2.2 须三段致密砂岩74
• 4.2.3 须四段致密砂岩74-76
• 4.3 致密砂岩储层成岩作用76-82
• 4.3.1 压实作用对储层物性的影响76-77
• 4.3.2 压溶作用对储层物性的影响77
• 4.3.3 胶结作用对储层孔隙的影响77-78
• 4.3.4 交代作用对储层孔隙的影响78-81
• 4.3.5 溶蚀作用对储层物性的影响81-82
• 4.3.6 破裂作用对储集性能的影响82
• 4.4 致密砂岩成岩阶段与孔隙演化82-84
• 4.4.1 致密砂岩成岩阶段划分82-83
• 4.4.2 不同成岩阶段的孔隙演化特征83-84
• 4.4.3 致密砂岩储层成岩演化序列84
• 4.5 致密砂岩储集空间类型84-88
• 4.5.1 原生粒间孔85
• 4.5.2 次生溶孔85-86
• 4.5.3 裂缝86-88
• 4.6 致密砂岩储层物性特征88-91
• 4.6.1 须四段致密砂岩88-89
• 4.6.2 须三段致密砂岩89
• 4.6.3 须二段致密砂岩89-91
• 4.7 致密砂岩储层分布预测91-96
• 4.7.1 须二下亚段孔隙型致密砂岩储层91-94
• 4.7.2 须三段致密钙屑砂岩储层94-95
• 4.7.3 须四段裂缝型及裂缝－孔隙型致密砂岩储层95-96
• 4.8 致密砂岩储层发育主控因素96-99
• 4.8.1 沉积作用对致密砂岩储层的影响97
• 4.8.2 压实、胶结作用对储层孔隙的影响97-98
• 4.8.3 溶蚀作用的强弱是储层发育的关键因素98-99
• 4.8.4 裂缝是改善致密砂岩储、渗能力的重要因素99
• 4.9 致密砂岩油气地质特征99-103
• 4.9.1 致密砂岩气分布特征101
• 4.9.2 致密砂岩气地质特征101
• 4.9.3 生储盖组合对致密砂岩气的控制作用101-103
• 第5章 致密砂岩气成藏特征103-119
• 5.1 古构造演化阶段划分103-106
• 5.1.1 印支运动演化阶段103-105
• 5.1.2 燕山期前陆盆地演化阶段105
• 5.1.3 喜马拉雅运动阶段105-106
• 5.2 致密砂岩气运聚条件106-107
• 5.2.1 断层运移106
• 5.2.2 不整合面运移106-107
• 5.2.3 优势通道运移107
• 5.2.4 裂缝系统运移107
• 5.3 致密砂岩气保存条件107-110
• 5.3.1 盖层条件108-109
• 5.3.2 断层封堵性109
• 5.3.3 压力系统109-110
• 5.3.4 水文地质条件110
• 5.4 致密砂岩气成藏期次及成藏模式110-114
• 5.4.1 致密砂岩气成藏期次110-112
• 5.4.2 致密砂岩气成藏模式112-114
• 5.5 致密砂岩气成藏特征及主控因素114-119
• 5.5.1 马路背须二、须四致密砂岩复合气藏114-115
• 5.5.2 元坝构造-岩性复合气藏115-116
• 5.5.3 元坝须二段致密砂岩气藏116-117
• 5.5.4 致密砂岩气成藏主控因素117-119
• 结论119-120
• 致谢120-121
• 参考文献121-126
• 攻读学位期间取得学术成果126

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时代的选择    

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川中地区上三叠统须家河组层序地层与有利储集砂体分布预测    金惠

川中须家河组低渗砂岩气藏渗流机理及储层评价研究    叶礼友

川西坳陷中段须家河组流体成因与天然气动态成藏特征研究    刘四兵

致密碎屑岩储层特征与裂缝发育带预测    陈汉军

井眼应力分布模拟及井壁稳定性研究    郭春华

九龙山须家河组井壁稳定性的测井评价研究    吴林蔓

普光地区须家河组储层特征研究    郭艳艳

川东北地区须家河组沉积与层序特征精细研究    郝景宇

普光地区上三叠统须家河组致密砂岩储层特征研究    路遥

川西南部地区须家河组防塌钻井液研究    刘佳

川中地区须家河组天然气成藏条件研究    张武

四川盆地川中～川南过渡带构造—沉积特征分析及须家河组成藏评价    王雪梅

川西新场地区须家河组水平井井壁稳定性研究    王晓

川西新场地区须家河组砂岩全岩化学组成的成岩意义    黄可可

合兴场—高庙子地区须家河组流体成因与天然气成藏地质条件分析    张勇