鄂尔多斯盆地东部上古生界致密储层成岩作用特征及其与天然气成藏耦合关系

【摘要】：本论文借助岩心观察、常规薄片、铸体薄片、扫描电镜、常规压汞测试、恒速压汞测试、岩心核磁共振测试、伊利石K-Ar测年和流体包裹体测温及组分测定等分析化验测试手段,结合盆地埋藏—热演化史及试气成果等资料,对鄂尔多斯盆地东部上古生界致密砂岩储层的成岩作用及成岩相特征进行了深入的研究；根据盆地天然气聚集的实际地质状态推算致密储层物性上下限,将其与储层孔隙致密恢复结果结合来确定储层的致密时间；并与储层内大量天然气富集成藏的时间对比耦合,从而确定上古生界不同类型砂岩储层的成岩—成藏耦合关系。 研究结果表明,上古生界致密砂岩储层发生多类成岩作用,经历了漫长而复杂的成岩演化,已经演变到了中成岩B期阶段。研究区上古生界致密砂岩储层的成岩作用在粒径、分选程度、矿物组分和孔喉大小等方面显示独特性。依据成岩作用及其孔隙组合特征划分出3类成岩相,分别是硅质胶结+溶蚀孔隙相、混合胶结+溶蚀孔隙相和混合胶结致密相,并对不同成岩相内试气结果给予分析。 首先采用国内外普遍采取的经验统计法,对致密砂岩气储层界限进行统计分析；从致密砂岩微观孔喉内天然气运移受力状态入手,建立孔喉半径与物性参数之间的线性回归关系,以不同受力状态下孔喉半径界限参数推算相应物性上下限参数。根据鄂尔多斯盆地天然气聚集的实际成藏状态,对其物性上下限进行推算。 在确定初始孔隙度的基础上,首先恢复压实作用造成的孔隙损失量；然后根据胶结物形成序列及其含量差异,确定不同类型胶结作用造成的孔隙损失量；同理再确定不同类型溶蚀作用造成的孔隙增加量。最终按成岩演化序列将二者结合,从而还原储层砂岩的致密化过程。依据推算的上古生界致密砂岩储层致密上下限确定研究区储层致密时间,将其与储层内天然气大规模聚集富集的时间耦合分析,最终确定研究区上古生界不同类型砂岩储层的成岩—成藏耦合关系。耦合结果显示盒8段和太原组岩屑石英砂岩储层显示“先致密、后成藏”的成岩—成藏关系,山2段石英砂岩储层显示“边致密、边成藏”的成岩—成藏耦合关系。 针对气源岩的生气强度、盖层封闭状态和储层致密差异等因素,对盆地东部上古生界天然气聚集条件进行详细分析；在良好的气源基础上,不同成岩演化状态的砂岩储层与泥岩隔夹层的三维配套组合控制了其内天然气的聚集程度,从而使气藏显示出三维空间内相邻或叠置的“准连续型聚集”特征。 【关键词】：鄂尔多斯盆地 致密砂岩储层 成岩作用 致密界限 成岩成藏耦合
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P618.13
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-9
• 第一章 引言9-18
• 1.1 选题目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 成岩演化研究现状10-11
• 1.2.2 致密砂岩储层界限研究现状11-12
• 1.2.3 成岩-成藏耦合研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容、思路及以及方法13-14
• 1.3.1 主要研究内容13-14
• 1.3.2 研究思路及技术路线14
• 1.4 完成的主要工作量14-16
• 1.5 主要研究成果及创新点16-18
• 1.5.1 主要研究成果16-17
• 1.5.2 创新点17-18
• 第二章 鄂尔多斯盆地东部上古生界地质条件18-38
• 2.1 区域地质概况18-20
• 2.2 上古生界气源特征20-23
• 2.2.1 上古生界气源岩分布特征20-21
• 2.2.2 上古生界煤系烃源岩评价21-23
• 2.2.3 上古生界气源岩生气强度特征23
• 2.3 上古生界地层发育特征23-27
• 2.4 上古生界储层特征27-38
• 2.4.1 砂岩储层形态与连通性27-28
• 2.4.2 砂岩储层岩性特征28-30
• 2.4.3 砂岩储层物性特征30-33
• 2.4.4 砂岩储层孔隙结构特征33-38
• 第三章 盆地东部上古生界致密砂岩储层成岩作用特征38-72
• 3.1 成岩作用类型38-44
• 3.1.1 压实作用38
• 3.1.2 胶结作用38-43
• 3.1.3 溶解作用43-44
• 3.2 成岩阶段划分依据44-47
• 3.3 成岩阶段和成岩序列47-48
• 3.4 成岩相特征48-58
• 3.4.1 典型单井砂岩段成岩相划分49-56
• 3.4.2 主要含气层段成岩相平面展布56-58
• 3.5 致密砂岩储层成岩特征差异58-72
• 第四章 盆地东部上古生界致密砂岩储层物性界限的确定72-94
• 4.1 经验统计法确定致密砂岩气物性界限72-74
• 4.1.1 经验统计法确定致密砂岩气储层下限72-73
• 4.1.2 经验统计法确定致密砂岩气储层上限73-74
• 4.2 孔喉半径确定致密砂岩气物性界限74-86
• 4.2.1 微观孔喉内天然气受力因素75-77
• 4.2.2 上古生界致密砂岩储层下限孔喉半径的确定77-79
• 4.2.3 上古生界致密砂岩储层上限孔喉半径的确定79-84
• 4.2.4 上古生界致密砂岩储层物性界限的确定84-86
• 4.3 上古生界砂岩储层的致密状态86-94
• 第五章 盆地东部上古生界致密砂岩成岩—成藏耦合关系94-116
• 5.1 上古生界储层致密化恢复94-99
• 5.1.1 恢复砂岩初始孔隙度94
• 5.1.2 计算压实、胶结作用造成的孔隙度损失量94-96
• 5.1.3 计算溶蚀作用造成的孔隙度增加量96-99
• 5.2 上古生界致密砂岩天然气成藏期次99-112
• 5.2.1 自生伊利石确定上古生界天然气成藏期次99-103
• 5.2.2 流体包裹体确定上古生界天然气成藏期次103-112
• 5.3 上古生界致密储层成岩—成藏耦合112-116
• 第六章 盆地东部上古生界致密砂岩气成藏控制因素116-133
• 6.1 生气强度及其控气作用116-122
• 6.2 盖层条件及其控气作用122-129
• 6.2.1 泥岩排替压力特征124
• 6.2.2 泥岩累计厚度特征124-129
• 6.3 储层条件及其控气作用129-130
• 6.4 盆地东部致密砂岩气聚集模式130-133
• 结论133-135
• 参考文献135-149
• 攻读博士学位期间取得的研究成果149-150
• 致谢150-151
• 作者简介151

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