CN103196807B - 一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法 - Google Patents
一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103196807B CN103196807B CN201310076357.3A CN201310076357A CN103196807B CN 103196807 B CN103196807 B CN 103196807B CN 201310076357 A CN201310076357 A CN 201310076357A CN 103196807 B CN103196807 B CN 103196807B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- reservoir
- rock
- diagenetic
- sandstone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 23
- 210000000867 larynx Anatomy 0.000 claims description 16
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 6
- 230000010429 evolutionary process Effects 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 4
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 4
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims description 2
- 238000012113 quantitative test Methods 0.000 claims description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 39
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 51
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 17
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 17
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 9
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 8
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910001748 carbonate mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241000907699 Actinote Species 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical group [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 206010027336 Menstruation delayed Diseases 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 208000013201 Stress fracture Diseases 0.000 description 1
- 241000519996 Teucrium chamaedrys Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052639 augite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 1
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- NWXHSRDXUJENGJ-UHFFFAOYSA-N calcium;magnesium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O NWXHSRDXUJENGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000009096 changqing Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910052637 diopside Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 210000004884 grey matter Anatomy 0.000 description 1
- 229910052892 hornblende Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 metals cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 230000001617 migratory effect Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052611 pyroxene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明涉及一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法,所述方法包括如下步骤:(1)检测所模拟地区的储层岩石组分参数、储层成岩流体特征参数、区地特征参数和埋藏方式;(2)根据步骤(1)的检测结果,配比模拟用的砂质混合样品、泥质样品及成岩流体;(3)将步骤(2)配比的样品置于储层成岩模拟装置;(4)进行模拟实验;(5)将获得的模拟成岩样品进行储层微观特征分析,所述分析包括:岩石薄片鉴定、岩石样品扫描电子显微镜分析、沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析,并根据结果分析评价储层成岩演化过程。
Description
技术领域
本发明是关于一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法。
背景技术
随着我国对能源需求的日益增加,需要针对前陆盆地深部储层、岩性油气藏及非常规储层开展深入研究,迫切需要量化盆地成岩流体对自生矿物形成和次生孔隙演化的影响,定量评价储层孔隙类型、含量、孔径大小、孔径、喉径等物性参数及其演化特征。由于现今研究分析的储层岩石样品是经历了各种地史演化和成岩作用叠加后的样品,对于不同埋藏阶段的储层成岩、孔隙演化等特征不能清晰地观察,更不能获取对应的表征参数指标,就不能更好地定量评价有利储层。因此,依托成岩物理模拟系统(专利号:ZL201120530914.0,专利申请日2011年12月16日),开展在地质过程约束下的致密砂岩成岩物理模拟的研究工作,将为定量表征不同埋藏阶段的致密砂岩储层成岩过程、孔隙演化过程以及储层成因机理分析提供正演过程的实验数据,为致密砂岩有利储层评价和预测提供了理论基础。
目前国内外拥有用于成岩模拟类装置的单位较少,一般只是根据某一方面实验要求进行组装的小型装置。以上设备主要应用于酸溶实验研究的模拟实验,在模拟接近实际地质条件下成岩矿物形成温度、压力、压实作用及胶结作用对储层影响、分析储层孔隙演化等综合模拟实验研究工作开展的很少。
成都理工大学与长庆油田的模拟实验选择了五种矿物(钙长石、普通辉石、透辉石、阳起石及角闪石)、四种不同的温度及压力条件进行乙酸溶解试验。结果表明:①各种矿物在不同温度、压力条件下经已酸溶解后,都出现了明显的溶蚀特征,说明其对长石、辉石、角闪石等主要造岩矿物具有较强的溶蚀能力,这些矿物在沉积成岩形成的温度、压力、酸性介质条件下均可溶解产生溶蚀孔隙。②各种矿物不同条件的溶蚀,Ca元素是最容易溶出的元素。此外,他们还选择中粒蚀变凝灰质长石砂岩在温度88±℃,流体驱动压力30MPa,围压34±1MPa,乙酸溶蚀介质中进行溶蚀模拟实验。结果表明:①在砂岩中,碳酸盐矿物的溶解对溶出量起着决定性的控制作用。但碳酸盐矿物对成岩物理化学条件的敏感性会导致可能的沉淀作用。②长石类铝硅酸盐矿物的溶解过程是缓慢进行的,离子迁移量甚微,铝硅酸盐矿物离子的溶出量只有离子总量的3.4%。但是铝硅酸矿物的溶解提供了接近2%的次生孔隙度,占孔隙度增值的大部分;中国石油大学(华东)通过砂岩机械压实作用模拟实验,证实在压实作用过程中孔隙度和渗透率随深度的变化具有早期速变阶段和晚期缓变阶段,并认为深度与孔隙度和渗透率之间存在着良好的指数与乘幂关系。中国石油大学(北京)进行了中砂级纯净石英碎屑为介质的压实作用模拟实验研究。结果表明:①通过对碎屑岩原始孔隙度的恢复和计算表明,中砂岩的原始孔隙度值为44%-48%。②在压实过程中,砂体孔隙度和渗透率的变化具有明显的二分性,即压实初期的陡变带和随后出现的缓变带。缓变带实验数据分析表明,孔隙度和承载压力之间存在良好的线性关系,孔隙度和渗透率之间存在良好的半对数关系,渗透率和承载压力之间存在良好的指数关系。③系统流体的实时取样测试表明,压实作用不仅是一个物理作用的过程,同时也会发生化学变化,即使在较浅的埋藏条件下(1450m),石英砂体也发生了压溶现象,而且这个过程也并不是一个连续的过程;中国石化无锡所开展了不同温度(常温-200℃)、不同浓度二氧化碳条件下6种岩性样品(鲕粒白云岩、鲕粒灰岩、微晶白云岩、微晶灰岩、微晶灰质云岩、微晶云质灰岩)进行溶蚀对比实验。结果表明:任何温度条件下,鲕粒白云岩始终是最难溶蚀,最易溶蚀的是微晶灰岩和鲕粒灰岩;所有样品的溶蚀率从常温到200℃均存在较强→强→弱变化趋势,溶蚀率最大是在60℃到90℃之间;中国石油廊坊分院开展的酸岩反应与次生孔隙成因模拟实验表明:样品经有机酸处理后不稳定矿物溶解,微孔隙及微裂隙扩大,储层物性得到改善,地层有机酸对不稳定矿物的溶解作用是储层次生孔隙形成的主要原因;酸溶蚀前条片状伊利石溶蚀后条片状伊利石明显减少;美国新奥尔良大学Ronald K.Stoessell还开展了长石矿物溶蚀过程中Al的迁移活性及钾长石、钠长石蚀变的实验研究,并获得了专利:美国专利---Phillips Petroleum Company (Bartlesville) Apparatus and method for simulatingdiagenesis,专利号:United States Patent4606227。
以上的实例表明,目前国内外开展的成岩物理模拟实验大多数为酸溶实验,对模拟地层条件下的温度、压力及流体成分开展得较少或约束不够,对压实作用对储层质量的影响模拟实验研究很少或过于简化,对定量评价储层孔隙类型、含量、孔径大小及演化特征及孔径、喉径等物性参数等方面的实验方法和流程模拟实验尚未见诸报道。
发明内容
本发明采用的技术方案是依托成岩物理模拟系统,建立一种在地质过程约束下模拟不同碎屑成分与颗粒粒径的砂岩样品,在不同温压条件下使其固结成岩,通过对成岩后的砂岩样品开展多种储层微观测试与分析,获得储层孔隙类型、含量、孔径大小、孔径、喉径等物性参数及演化特征,从而达到定量评价致密砂岩储层在经历不同埋藏条件下的成岩改造过程的实验流程和研究方法。
为达上述目的,本发明提供了一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法,所述方法包括如下步骤:
(1)检测所模拟地区的储层岩石组分参数、储层成岩流体特征参数、区地特征参数和埋藏方式;
(2)根据步骤(1)的检测结果,配比模拟用的砂质混合样品、泥质样品及成岩流体;
(3)将步骤(2)配比的样品置于储层成岩模拟装置;
(4)进行模拟实验;
(5)将获得的模拟成岩样品进行储层微观特征分析,所述分析包括:岩石薄片鉴定、岩石样品扫描电子显微镜分析、沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析,并根据结果分析评价储层成岩演化过程。
根据本发明所述的方法,步骤(1)中所述岩石组分参数优选包括:岩石组分类型及含量、胶结物类型及含量、泥质杂基含量;所述区地特征参数包括区地温度梯度与压力。
其中成岩流体一般分成两种:弱碱性流体和弱酸性流体;本领域技术人员通过本领域常规手段来获取储层流体的成分,并根据成分来确定其为弱碱性流体或弱酸性流体。
埋藏方式包括长期浅埋-后期快速深埋、长期浅埋-后期快速深埋-抬升和正常埋藏压实等方式,本领域技术人员可以通过现有常规手段来对地层储层进行检测并判断。
根据本发明所述的方法,步骤(2)中配比砂质混合样品、泥质样品及成岩流体可以根据所检测的项目和结果来进行,这种配比方法为本领域常规技术手段。在成岩模拟过程中为本领域技术人员所熟知。
通常实验样品按照采集的储层样品来配比。
根据本发明所述的方法,步骤(3)中所述成岩模拟装置可以使用现有技术中任何的成岩模拟装置,譬如专利ZL201120530914.0所公开的成岩模拟装置。本发明为了更加具体的对本发明技术方案加以说明,实施例中具体分析过程均基于该专利的装置。
根据本发明所述的方法,步骤(3)泥质样品和砂质混合样品根据所模拟地区的储层情况进行放置即可,一般来说将泥质样品置于装置的容器底部,砂质混合样品置于装置的容器顶部。
根据本发明所述的方法,步骤(3)中一般来说泥质样品层厚度为2~4cm,砂质混合样品层厚度为9~12cm。
根据本发明所述的方法,步骤(4)所述模拟实验具体可以按照现有技术所使用的成岩模拟装置操作方法进行,其具体为本领域技术人员所熟知,而本发明优选采用的为将配置的成岩流体压入放置了步骤(2)配比的样品的容器中,在流体供给达到样品总体积的20%后,停止供液,关闭容器,使得流体封闭于容器中,根据步骤(1)检测的区地特征参数来设定容器温度和压力,进行充分的水岩反应后再放出收集,如此循环至整个实验结束。
本发明中通常将容器温度和压力与步骤(1)检测的区地特征参数(梯度温度与压力)设定一致。
根据本发明所述的方法,所述流体以流速为0.2-0.3ml/min压入容器中。
本发明进一步优选以<120mPa的压力恒压将流体以流速为0.3ml/min压入容器。根据本发明所述的方法,步骤(4)将配置的成岩流体压入放置了步骤(2)配比的样品的容器中,在流体供给达到样品总体积的20%后,停止供液,关闭容器,使得流体封闭于容器中,根据步骤(1)检测的区地特征参数来设定容器温度和压力,进行充分的水岩反应20~30h后再放出收集,如此循环10~30天至整个实验结束。
其中进一步优选进行充分的水岩反应24h后再放出收集;
其中更进一步优选循环14~21天至整个实验结束。
根据本发明所述的方法,本发明还可以进一步优选在每个循环中间间隔12h。
根据本发明所述的方法,步骤(5)中可以根据所需分析的内容来确定需要检测的项目,本发明优选为将步骤(5)获取的模拟成岩样品中的砂质混合样品进行孔径、喉径及扫描电镜分析,模拟成岩样品中的泥质样品进行扫描电镜和X-射线粘土分析。
根据本发明所述的方法,步骤(5)中评价储层成岩的演化过程可以由本领域技术人员根据步骤(5)检测的项目来进行,本领域技术人员均熟知这个过程,本发明优选的是根据孔隙类型、孔隙含量、孔径大小、喉径大小及演化特征来分析评价储层成岩演化过程。
其中步骤(5)的分析标准可以为:岩石薄片鉴定(SY/T5368-2000)、岩石样品扫描电子显微镜分析方法(SY/T5162-1997)、沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析方法(SY/T5163-2010)。
本发明为了使得对储层成岩演化过程评价更为准确,优选步骤(5)的评价标准为:碎屑岩成岩阶段划分(SY/T5477-2003)、油气储层评价方法(SY/T6285-2011)。
根据本发明所述的方法,其可以更具体为:
A、实际地质过程要素分析,获取并统计分析所模拟盆地及地区的储层岩石碎屑组分百分比(岩石矿物组分及含量、胶结物类型及含量、泥质杂基含量等)、储层成岩流体特征、研究区地温梯度与压力、储层经历的埋藏方式等;
B、依据上述的储层实际地质参数,分别配比模拟的不同岩石矿物成分与不同粒级(粗砂-粉砂)的砂质混合样品、泥质样品及成岩流体;
C、将配比的样品分别填放于储层成岩模拟系统(专利号:ZL201120530914.0,专利申请日2011年12月16日)的6个反应釜体内,每个釜体样品管总长19.7cm,下部填放泥质样品(一般厚度为2~4cm,上部填放配比好的砂质混合样品(一般厚度9~12cm),用于模拟实际砂、泥岩沉积特征;
D、将配置的成岩流体通过液体供给系统打入反应釜体内,实验中流体可以为恒压和恒流两种供给方式,在流体供给达到设计要求的体积时,关闭流体供排阀门,将流体封闭于样品体系内一段时间,进行充分的水岩反应后再收集或排放,如此反复上述过程至整个实验结束;
E、由于该储层成岩模拟系统具有6个反应釜体,可同时模拟研究地区的不同实际地温、压力条件及储层不同埋藏方式,分别获得模拟不同埋深情况的致密砂岩样品;
F、将获得的模拟成岩样品进行岩石铸体薄片鉴定、储层物性及孔径喉径测量、扫描电镜观察、X-射线粘土等分析,通过获取的相关测试与分析数据,定量评价储层孔隙类型、含量、孔径大小、孔径、喉径等物性参数及演化特征,厘定不同埋藏深度砂岩储层的成岩演化过程。
综上所述,本发明提供了一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法。本发明方法具有如下优势:
由于该储层成岩模拟系统(专利号:ZL201120530914.0,专利申请日2011年12月16日)综合考虑了成岩过程中的各种主要影响因素,吸取了国内外现有成岩物理模拟装置的优点,对储层成岩的基础研究和生产实践更有针对性。建立的模拟地质过程约束下的致密砂岩成岩过程与孔隙演化的工艺流程与分析方法,定量评价了致密砂岩储层孔隙类型、含量、孔径大小、孔径、喉径等物性参数及演化特征,明确不同埋藏深度下致密砂岩储层的成岩演化过程,为致密砂岩有利储层评价和预测提供实验理论基础,进而使成岩模拟实验在储层评价和预测方面具有实用性、可靠性、科学性。应用该系统开展了针对库车前陆盆地白垩系巴什基奇克组和准噶尔前陆盆地南缘侏罗系深部储层的成岩模拟实验,取得了初步认识:①随埋深增大来源于长石溶蚀的钾、铝和钙等多种金属阳离子含量变化表现出不同的演化规律,反映出长石溶蚀强度也在加大,金属离子含量发生变化的模拟埋深层段为5000m-6000m;②前陆盆地深部储层孔隙类型、含量变化及演化规律可划分为4个阶段,其中第3个演化阶段即深部储层快速埋藏后的早期阶段是孔隙度和渗透率提高的重要阶段,是有利储层形成的关键时期;③定量揭示出前陆盆地在埋深5000m-7000m是孔径、喉径快速增大的层段,是深部储层最有利的发育层段。
附图说明
图1为本发明实施例1的分析流程图。
图2为实施例1检测的储层的孔隙类型与演化特征曲线。
图3为实施例1检测的储层的孔径演化曲线。
图4为实施例1检测的储层的喉径演化曲线。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果,旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点,不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
我国西部前陆盆地油气勘探获得了重大成功,前陆盆地深部储层是油气勘探的重点领域之一,其研究的突出难点是深部异常孔隙的成因、保存机理以及异常孔隙带的预测。因此,与盆地构造史、埋藏史的研究成果相结合,如何更好的定量评价与预测前陆盆地深部储层的孔隙类型与演化特征是急需解决的重要问题。库车前陆盆地白垩系是我国西气东输起点克拉2气田的重要产气层段,故以巴什基奇克组砂岩为例,按照图1所示流程,开展地质过程约束下的成岩物理模拟实验。
步骤(1):模拟地区的储层岩石组分参数、储层成岩流体特征参数、区地特征参数的检测和埋藏方式的确定:①模拟地区的储层岩石组分参数、储层成岩流体特征参数、区地特征参数的检测:
储层岩石组分参数:见表1
储层成岩流体特征参数:配制与库车白垩系地层流体相同的氯化钙、醋酸溶液(见表1)。
区地特征参数:模拟地层温度、压力及对应的埋深:白垩系巴什基奇克组砂岩在埋深1000m(温度200℃,静岩压力82.5MPa)、2000m(温度300℃,静岩压力110MPa)、3000m(温度350℃,静岩压力137.5MPa)、5000m(温度400℃,静岩压力165MPa)、7000m(温度450℃,静岩压力220MPa)和9000m(温度500℃,静岩压力275MPa)。
表1模拟的库车前陆盆地巴什基奇克组储层的实验样品配比表
注:WT是Weight的英文缩写,指重量百分含量。
储层埋藏方式:早期长期浅埋、后期快速深埋的特有埋藏方式。
步骤(2):配比模拟用的砂质混合样品、泥质样品及成岩流体:
①明确砂质混合样品(砂岩混合样品)碎屑组份与成岩流体配比:按照库车前陆盆地白垩系巴什基奇克组砂岩碎屑组分中石英、长石、岩屑种类与含量以及氯化钙、醋酸溶液进行砂岩碎屑组份和成岩流体配样(表1)。
②样品制备:配制粒级为0.10mm-0.25mm砂质样品、现代沉积泥质样品和重量百分比浓度分别为2%的氯化钙溶液、醋酸溶液。
步骤(3):将样品置于成岩模拟反应釜装置的容器中:
下部填放泥质样品(一般厚度为2-4cm),上部填放配比好的砂质混合样品(一般厚度9-12cm)。
步骤(4):成岩模拟实验
通过成岩模拟系统总成控制反应釜内温度与压力,分别模拟白垩系巴什基奇克组砂岩在埋深1000m(实验温度200℃,静岩压力82.5MPa)、2000m(实验温度300℃,静岩压力110MPa)、3000m(实验温度350℃,静岩压力137.5MPa)、5000m(实验温度400℃,静岩压力165MPa)、7000m(实验温度450℃,静岩压力220MPa)和9000m(实验温度500℃,静岩压力275MPa)的砂岩成岩变化,进行为期12天左右的模拟实验。
实验开始,将配置的成岩流体以速度0.3ml/min压入放置了步骤(2)配比的样品的容器中,在流体供给达到样品总体积的20%后,停止供液,关闭容器,使得流体封闭于容器中,将容器温度压力设定与所模拟的地层温度、压力一致,进行充分的水岩反应,反应24小时后,再放出收集。间隔12小时后,再将成岩流体压入容器中如此循环至设定为12天左右的实验结束。实验温度升高、静岩压力及成岩流体供给均由储层成岩模拟系统计算机总成控制。
其中成岩物理模拟系统中,液压机为静岩压力提供装置,泵为流体压力提供装置,取样装置包括收集气体和液体,手工采集位于各炉体,六个炉体结构和功能一样,用于同一类型样品不同实验条件模拟,并以计算机程序控制。
步骤(5):储层成岩过程与孔隙演化分析
将获得的砂岩样品进行储层薄片微观分析,观察孔隙类型及形貌,砂岩孔隙类型包括原生孔隙、次生溶蚀孔隙及微裂缝等;对砂岩样品开展扫描电镜分析,识别不同埋深条件下自生方解石、自生石英等矿物形态;定量评价模拟不同埋深条件下砂岩储层面孔率、砂岩孔径、喉径及孔吼直径比等的变化特征(表2、图3、图4);对泥岩样品开展X-射线粘土分析,通过泥岩中粘土矿物种类、含量的变化以及碎屑岩成岩阶段划分(SY/T5477-2003)判断储层成岩演化阶段(表3)。
通过储层成岩物理模拟再现了库车前陆盆地深部储层分别在埋深1000m-2000m的早成岩阶段、埋深2000m-5000m的中成岩A1阶段、埋深5000m-8000m的中成岩A2-B阶段和8000m-9000m的晚成岩阶段孔隙的类型、含量,孔径大小及变化特征等方面的地质过程。结果表明前陆盆地深部储层孔隙类型、含量变化及演化规律可划分为4段性特征:①第一阶段为埋深1000m-2000m的早成岩阶段,即长期的浅埋藏阶段,如图2所示砂岩面孔率出现了一个急速衰减的过程,由40%迅速减小到18%左右。砂岩孔隙以原生孔为主(图2),溶蚀孔含量在埋深1000m始逐步增加。出现此面孔率快速降低的原因在于碎屑颗粒在压实的初期存在一个位置调整的过程,在这个过程中,碎屑颗粒随着外加压力的不断增加,压实作用会不断增强,石英和长石碎屑颗粒会发生滑动、转动、位移、变形和破裂,进而导致颗粒的重新排列和某些结构构造的改变,从而达到一个位能最低的紧密堆积状态,在这个过程中就会出现一个陡变阶段;②第二阶段为埋深2000m-5000m的中成岩A1阶段,此阶段处于储层长期浅埋-后期快速深埋的过渡阶段,砂岩面孔率变化曲线也处于陡变阶段-缓变阶段的转换阶段,此时曲线斜率最大。砂岩面孔率由18%左右减小至13%左右,此阶段是原生孔快速减小、溶蚀孔快速增加的阶段(图2)。砂岩颗粒间以点-线状接触为主,孔隙类型以原生粒间孔为主,但可见较大量的溶蚀孔出现;③第三阶段为埋深5000m-8000m的中成岩A2-B阶段,此阶段由于压实作用的逐渐增大原生孔面孔率持续降低,溶蚀孔面孔率处于最大发育阶段,总的砂岩面孔率由13%降低到11%左右。该阶段由砂岩埋藏5000m始,大量颗粒裂纹出现,砂岩碎裂对颗粒溶蚀起促进作用并有利于孔隙连通;④第四阶段为埋深8000m-9000m的晚成岩阶段,该阶段随着碎屑颗粒达到稳定堆积的状态,当承载压力的继续增加时,碎屑颗粒不会再发生以上变化,只是堆积的紧密程度进一步增加,面孔率也只是慢慢减小。由于溶蚀孔含量的逐渐减少、随埋深增大原生孔含量也减小,导致砂岩总面孔率持续降低,一般<10%左右。
由此可知库车前陆盆地深部储层孔隙类型、含量变化及演化的第3个演化即深部储层快速埋藏后的早期阶段是孔隙度和渗透率提高的重要阶段,是有利储层形成的关键时期,并建立了库车前陆盆地深部储层的孔隙类型与演化特征曲线(图2)、孔径与喉径演化曲线(图3、图4)。定量揭示出前陆盆地在埋深5000m-7000m是孔径、喉径快速增大的层段,是深部储层最有利的发育层段。
表2成岩模拟巴什基奇克组深部储层面孔率、孔径、喉径等参数统计表
表3成岩模拟巴什基奇克组粘土矿物相对含量统计表
Claims (6)
1.一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)检测所模拟地区的储层岩石组分参数、储层成岩流体特征参数、区地特征参数和埋藏方式;所述岩石组分参数包括:岩石组分类型及含量、胶结物类型及含量、泥质杂基含量;所述区地特征参数包括区地温度梯度与压力;
(2)根据步骤(1)的检测结果,配比模拟用的砂质混合样品、泥质样品及成岩流体;
(3)将步骤(2)配比的样品置于储层成岩模拟装置;
(4)进行模拟实验;
(5)将获得的模拟成岩样品进行储层微观特征分析,所述分析包括:岩石薄片鉴定、岩石样品扫描电子显微镜分析、沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析,并根据结果分析评价储层成岩演化过程;其中获取的模拟成岩样品中的砂质混合样品进行孔径、喉径及扫描电镜分析,模拟成岩样品中的泥质样品进行扫描电镜和X-射线粘土分析。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)将泥质样品置于装置的容器底部,砂质混合样品置于装置的容器顶部。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,泥质样品层厚度为2~4cm,砂质混合样品层厚度为9~12cm。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)包括:
将配置的成岩流体压入放置了步骤(2)配比的样品的装置的容器中,在流体供给达到样品总体积的20%后,停止供液,关闭容器,使得流体封闭于容器中,根据步骤(1)检测的区地特征参数来设定容器温度和压力,进行水岩反应后再放出收集,如此循环至整个实验结束。
5.根据权利要求4所述的方法,所述流体以流速为0.2-0.3ml/min压入容器中。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)中根据孔隙类型、孔隙含量、孔径大小、喉径大小及演化特征来分析评价储层成岩演化过程。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310076357.3A CN103196807B (zh) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | 一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310076357.3A CN103196807B (zh) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | 一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103196807A CN103196807A (zh) | 2013-07-10 |
CN103196807B true CN103196807B (zh) | 2015-10-14 |
Family
ID=48719499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310076357.3A Active CN103196807B (zh) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | 一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103196807B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109596497A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-09 | 河南理工大学 | 模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置及方法 |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103628867B (zh) * | 2013-11-26 | 2016-08-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种泥页岩储层成岩演化过程的模拟和分析方法及系统 |
CN104089863B (zh) | 2014-06-24 | 2016-05-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种储层微观孔隙结构的表征方法 |
CN105784965A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 基于模拟实验的地史演化测试方法和系统 |
CN104849409B (zh) * | 2015-05-20 | 2018-01-16 | 中国石油大学(华东) | 一种泥页岩成岩演化模拟实验方法 |
CN105334149B (zh) * | 2015-11-24 | 2019-06-14 | 中国石油大学(北京) | 一种致密储层微观孔隙结构评价与储层分类方法 |
CN105334150B (zh) * | 2015-11-24 | 2019-02-12 | 中国石油大学(北京) | 前陆盆地砂岩储层成岩过程与孔隙演化过程的确定方法 |
CN105865999A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-08-17 | 成都创源油气技术开发有限公司 | 沉积岩成岩阶段分析方法 |
CN105911259B (zh) * | 2016-07-07 | 2017-11-28 | 中国石油大学(华东) | 判断二氧化碳注入砂岩后成岩流体演化过程的方法 |
CN106368694B (zh) * | 2016-11-16 | 2019-05-21 | 中国海洋石油总公司 | 一种针对复杂领域储层孔隙演化恢复与物性预测方法 |
CN107389528A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-11-24 | 中国海洋石油总公司 | 一种针对超压对储层孔隙演化影响定量评价的实验方法 |
CN109580679A (zh) * | 2017-09-29 | 2019-04-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 基于岩石物理分析的粘土矿物类型及含量识别方法和系统 |
CN108827847B (zh) * | 2018-04-11 | 2020-08-14 | 中国石油大学(华东) | 砂岩早期颗粒溶解孔隙在埋藏压实过程中能否保存的分析方法 |
CN108956435B (zh) * | 2018-06-12 | 2021-04-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种高温高压储层溶蚀的模拟实验方法和装置 |
CN108956675B (zh) * | 2018-07-03 | 2020-11-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 用于co2水岩反应前后岩石矿物成分原位对比分析方法 |
CN109001095B (zh) * | 2018-07-11 | 2020-10-09 | 西安石油大学 | 储层孔隙演化模拟实验装置 |
CN109297882B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-01-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 岩石溶蚀试验方法和装置 |
CN109884272A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-06-14 | 中国石油大学(北京) | 一种成岩演化的模拟系统 |
CN111505038A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-07 | 中国地质大学(北京) | 一种基于阴极发光技术定量分析砂岩胶结的实现方法 |
CN111610126B (zh) * | 2020-04-29 | 2022-12-02 | 中国石油天然气股份有限公司 | 白云岩储层孔隙抗压实效应的判识与评价的方法及系统 |
CN111855715B (zh) * | 2020-07-10 | 2023-05-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法及系统 |
CN114199912B (zh) * | 2020-08-31 | 2024-07-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 判断次生孔隙成因的方法 |
CN112697787A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-23 | 新疆大学 | 一种通过碳酸盐岩台地鲕粒滩分布规律确定古风向的方法 |
CN113033114B (zh) * | 2021-03-04 | 2022-02-11 | 中国石油大学(北京) | 一种储层水岩反应模拟中矿物动力学参数的优选方法 |
CN115641008B (zh) * | 2022-10-31 | 2024-07-12 | 山东科技大学 | 一种基于人工智能的碳酸盐岩溶蚀速率自动监测系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102411044A (zh) * | 2011-12-05 | 2012-04-11 | 中国石油大学(华东) | 成岩作用模拟实验装置及方法 |
CN102435716A (zh) * | 2011-09-14 | 2012-05-02 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种成岩作用模拟实验装置 |
CN202441369U (zh) * | 2011-12-16 | 2012-09-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 储层成岩模拟系统 |
CN102778421A (zh) * | 2012-07-10 | 2012-11-14 | 中国石油大学(华东) | 地质历史时期砂岩储层渗透率演化恢复方法 |
-
2013
- 2013-03-11 CN CN201310076357.3A patent/CN103196807B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102435716A (zh) * | 2011-09-14 | 2012-05-02 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种成岩作用模拟实验装置 |
CN102411044A (zh) * | 2011-12-05 | 2012-04-11 | 中国石油大学(华东) | 成岩作用模拟实验装置及方法 |
CN202441369U (zh) * | 2011-12-16 | 2012-09-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 储层成岩模拟系统 |
CN102778421A (zh) * | 2012-07-10 | 2012-11-14 | 中国石油大学(华东) | 地质历史时期砂岩储层渗透率演化恢复方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
塔河地区西南缘东河砂岩的成岩作用与孔隙演化;郭建华 等;《中南大学学报(自然科学版)》;20060630;第37卷(第3期);第572-578页 * |
砂岩机械压实与物性演化成岩模拟实验初探;操应长 等;《现代地质》;20111231;第25卷(第6期);第1152-1158页 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109596497A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-09 | 河南理工大学 | 模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置及方法 |
CN109596497B (zh) * | 2018-12-19 | 2021-06-25 | 河南理工大学 | 模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103196807A (zh) | 2013-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103196807B (zh) | 一种砂岩成岩过程与孔隙演化的分析方法 | |
Sun et al. | Shale gas exploration and development in China: Current status, geological challenges, and future directions | |
Yuan et al. | Selective dissolution of feldspars in the presence of carbonates: the way to generate secondary pores in buried sandstones by organic CO2 | |
Li et al. | Quantitative impact of diagenesis on reservoir quality of the Triassic Chang 6 tight oil sandstones, Zhenjing area, Ordos Basin, China | |
Zhang et al. | Heterogeneity characterization of the lower Silurian Longmaxi marine shale in the Pengshui area, South China | |
Xu et al. | Reactive transport modeling to study changes in water chemistry induced by CO2 injection at the Frio-I Brine Pilot | |
CN103628867B (zh) | 一种泥页岩储层成岩演化过程的模拟和分析方法及系统 | |
CN104407118A (zh) | 一种碳酸盐岩溶蚀作用与溶蚀效应的分析方法 | |
Marçais et al. | Dating groundwater with dissolved silica and CFC concentrations in crystalline aquifers | |
Wang et al. | The key parameter of shale oil resource evaluation: Oil content | |
Abarghani et al. | Preliminary investigation of the effects of thermal maturity on redox-sensitive trace metal concentration in the Bakken source rock, North Dakota, USA | |
Yang et al. | Numerical investigation into the impact of CO2‐water‐rock interactions on CO2 injectivity at the Shenhua CCS demonstration project, China | |
Pang et al. | Main controlling factors and movability evaluation of continental shale oil | |
Hou et al. | Identification of oil produced from shale and tight reservoirs in the Permian Lucaogou Shale sequence, Jimsar Sag, Junggar Basin, NW China | |
CN111610126B (zh) | 白云岩储层孔隙抗压实效应的判识与评价的方法及系统 | |
Li et al. | Analysis of the key factors affecting the productivity of coalbed methane wells: A case study of a high-rank coal reservoir in the central and southern Qinshui Basin, China | |
Chen et al. | Characteristics and formation mechanisms of the unconformity-related paleokarst reservoirs in the Upper Sinian, Northwestern Tarim Basin, China | |
Wang et al. | Effect of CO2–Brine–Rock Interactions on the Pore Structure of the Tight Sandstone during CO2 Flooding: A Case Study of Chang 7 Member of the Triassic Yanchang Formation in the Ordos Basin, China | |
Yang et al. | CO2-induced geochemical reactions in heterogeneous sandstone and potential conditions causing the tight cementation | |
Yu et al. | Paleoenvironment, provenance, and hydrocarbon potential of lower Permian coal-bearing source rocks in the southern north China basin: A case study of the Pingdingshan coalfield | |
Dai et al. | Evaluation of the impact of CO2 geological storage on tight oil reservoir properties | |
Ma et al. | Simulation experiment of fluid-feldspar sandstone interactions and their implications for tight oil and gas exploration of the Yanchang Formation, Ordos Basin, China | |
Yu et al. | Source of quartz cement in tight gas sandstone: Evidence from the Upper Triassic Xujiahe Formation in the western Sichuan Basin, SW China | |
Das et al. | Petrographic and geochemical controls on methane genesis, pore fractal attributes, and sorption of lower Gondwana coal of Jharia Basin, India | |
CN107449823B (zh) | 古油水界面识别方法及其在重建原油充注历史中的应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |