CN104345353B - 一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法，该方法在综合多种实验基础上，结合区域埋藏热演化史，对成岩环境进行精细划分，利用成岩现象、成岩矿物形成的顺序，结合包裹体均一温度值与激光拉曼光谱测试结果中的有机组分量，来判断成岩环境与流体充注的关系，特别是对成岩作用以及成岩环境进行细致的划分，进而将其与气藏形成结合起来进行分析。

Description

一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的 方法

技术领域

本发明属于地质研究领域，尤其涉及一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法。

背景技术

致密砂岩气藏是指孔隙度低(<12％)、渗透率低(0.1×10^-3μm²)、含气饱和度低(<60％)、含水饱和度高(40％)、天然气在其中流动速度较为缓慢的砂岩层中的天然气藏。此类气藏成藏复杂，勘探难度大，其中储层致密化形成过程与天然气充注成藏的先后次序关系一直是该领域研究的热点问题。大多数研究者已认识到，储层成岩流体活动及其物理化学条件对储层质量具有重要影响，早期在该领域的研究主要表现为两个方面：一是基于水/岩反应的股流体恢复，二是盆地成岩定量化研究。近年来，随着油气储层成岩作用与油气成藏研究的不断深入，人们也在不断探索盆地流体类型、流体动力学与成岩演化及油气成藏的关系，认为活动热流体具有重要的石油地质意义。对于古流体与成岩作用的关系探讨，前人更多的是以地层水分析资料为基础，但现存的油田水经过后期改造并不能代表古水体的特性，而流体包裹体测温与激光拉曼光谱成分分析方法可以判断沉积成岩和成藏作用发生时的古地温梯度与成岩流体性质，因此，将该技术与储层地质实验技术、裂缝分析技术、区域埋藏热演化分析技术有效结合，能够更加精确的恢复成岩环境、判断成藏和成岩作用发生的时序，进而阐明 成岩流体环境演化与储层致密化成因机理及与储集性的关系，这对于我国油气储层评价研究和勘探开发致密砂岩气藏具有重要的理论与现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法，旨在综合多学科、多领域实验技术，对致密砂岩储层成岩作用及成岩环境进行精细研究，揭示储层致密化的形成过程及对天然气成藏的控制作用，形成一套评价致密砂岩储层成岩环境及气藏形成过程的技术方法。

本发明是这样实现的，一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法包括：

步骤一、综合岩石薄片观察、胶结物阴极发光、微裂缝定量统计、流体包裹体测温、激光拉曼光谱流体成分测定等实验技术，对致密砂岩储层成岩作用进行精细刻画；

实验过程中，首先利用厚度约3mm的岩石薄片寻找并圈定出典型的石英加大边以及碳酸钙胶结物，并利用阴极发光所显示出的胶结物颜色来大致区分硅质、钙质胶结物的期次；在可能存在多期胶结作用的胶结物内以及各级微裂缝内，观察并密集测定包裹体的温度、盐度数据，依据不同的温度、盐度区间，进一步定量划分胶结物的形成期次；最后，对包裹体进行拉曼测试，利用实验测得的流体成分数据，检验成岩期次划分的准确性；

步骤二、在成岩作用精细刻画的基础上，对各项实验数据或结果进行处理与分析，结合区域埋藏热演化史，对致密砂岩储层成岩序列进行定量划分，明确储层成岩流体环境及其演化过程；

研究过程中，首先将普通薄片、铸体薄片以及扫描电镜观测到的各类自生矿物按其生长位置与接触关系进行统计，初步明确成岩矿物形成的先后顺序；进而，对各类成岩矿物捕获的包裹体温度数据进行统计分析，识别其主峰值范围，定量区分各类各级成岩矿物的形成时间；然后，对激光拉曼光谱测试数据采用包络面积统计法，判断包裹体中的流体成分及有机组分含量等，明确各期自生矿物形成时所处的成岩流体环境，在上述实验研究基础上，结合储层物性参数以及试验区的埋藏热演化史，建立成岩演化序列，将致密砂岩储层成岩环境演化过程划分为快速压实阶段、酸碱交替成岩阶段、储层强烈致密化阶段以及致密后期改造阶段共四个阶段；

步骤三、将研究技术应用于实际地区，总结致密砂岩储层成岩环境的多期演化对气藏形成过程的影响；

首先，利用单井试气资料及电测解释气层，圈定试验区的含气范围，明确气藏的分布规律；利用实验测得的包裹体均一温度数据，结合干酪根埋藏热演化史曲线，确定天然气运移成藏的主要时间；其次，利用胶结作用以及成岩环境演化过程精细刻画的成果，储层致密化与烃类流体多期充注之间的时间顺序，明确储层致密化作用与气藏形成的次序关系；最后，参考气层单井产能数据，剖析成岩流体环境与气藏规模之间的关系，通过整合各项实验与研究方法，形成一套评价致 密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法。

进一步，所述的对致密砂岩储层成岩作用进行精细刻画过程，将硅质胶结划分出3级，将碳酸盐胶结划分出2级，将微观裂缝划分为3级，将流体充注划分为3期。

效果汇总

本发明在综合多种实验基础上，结合区域埋藏热演化史，对成岩环境进行精细划分，利用成岩现象、成岩矿物形成的顺序，结合包裹体均一温度值与激光拉曼光谱测试结果中的有机组分量，来判断成岩环境与流体充注的关系，特别是对成岩作用以及成岩环境进行细致的划分，进而将其与气藏形成结合起来进行分析。

附图说明

图1是本发明实施例提供的评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的大牛地地区致密砂岩储层包裹体均一温度分布直方图；

图3是本发明实施例提供的大牛地气田埋藏热演化史示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面以鄂尔多斯盆地北部大牛地气田致密砂岩储层为主要解剖 区为具体实施例，对本发明的工作原理做进一步说明：

图1示出了本发明的评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法流程，如图所示，本发明是这样实现的，一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法包括：

S101、综合岩石薄片观察、胶结物阴极发光、微裂缝定量统计、流体包裹体测温、激光拉曼光谱流体成分测定等实验技术，对致密砂岩储层成岩作用进行精细刻画；

实验过程中，首先利用厚度约3mm的岩石薄片寻找并圈定出典型的石英加大边以及碳酸钙胶结物，并利用阴极发光所显示出的胶结物颜色来大致区分硅质、钙质胶结物的期次，不同期次的胶结物由于元素成分间存在差异，因此会呈现出颜色级差或亮度差异；在可能存在多期胶结作用的胶结物内以及各级微裂缝内，观察并密集测定包裹体的温度、盐度数据，依据不同的温度、盐度区间，进一步定量划分胶结物的形成期次；最后，对包裹体进行拉曼测试，利用实验测得的流体成分数据，检验成岩期次划分的准确性；

S102、在成岩作用精细刻画的基础上，对各项实验数据或结果进行处理与分析，结合区域埋藏热演化史，对致密砂岩储层成岩序列进行定量划分，明确储层成岩流体环境及其演化过程；

研究过程中，首先将普通薄片、铸体薄片以及扫描电镜观测到的各类自生矿物按其生长位置与接触关系进行统计，初步明确成岩矿物形成的先后顺序；进而，对各类成岩矿物捕获的包裹体温度数据进行统计分析，识别其主峰值范围，定量区分各类各级成岩矿物(主要针 对石英加大边与碳酸盐胶结物)的形成时间；然后，对激光拉曼光谱测试数据采用包络面积统计法，判断包裹体中的流体成分及有机组分含量等，明确各期自生矿物形成时所处的成岩流体环境，在上述实验研究基础上，结合储层物性参数以及试验区的埋藏热演化史，建立成岩演化序列，将致密砂岩储层成岩环境演化过程划分为快速压实阶段、酸碱交替成岩阶段、储层强烈致密化阶段以及致密后期改造阶段共四个阶段，每个阶段均具有其特殊的成岩面貌、成岩活动特点以及流体环境背景，该方案在我国典型的致密砂岩气藏中；

S103、将研究技术应用于实际地区，总结致密砂岩储层成岩环境的多期演化对气藏形成过程的影响；

首先，利用单井试气资料及电测解释气层，圈定试验区的含气范围，明确气藏的分布规律；含烃流体包裹体均一温度的主峰值所对应的时间通常被认为是油气运移的主要时期，因此利用实验测得的包裹体均一温度数据，结合干酪根埋藏热演化史曲线(图3)，确定天然气运移成藏的主要时间；其次，利用胶结作用以及成岩环境演化过程精细刻画的成果，储层致密化与烃类流体多期充注之间的时间顺序，明确储层致密化作用与气藏形成的次序关系；最后，参考气层单井产能数据，剖析成岩流体环境与气藏规模之间的关系，通过整合各项实验与研究方法，形成一套评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法。

进一步，所述的对致密砂岩储层成岩作用进行精细刻画过程，将硅质胶结划分出3级，将碳酸盐胶结划分出2级，将微观裂缝划分为 3级，将流体充注划分为3期。

实施例一

一、硅质、钙质胶结均具有明显期次性，综合薄片、扫描电镜、阴极发光、流体包裹体等实验，认为大牛地地区致密砂岩储层中石英加大与方解石胶结均存在明显期次，石英加大边可识别出3期，钙质胶结可识别出2期。

三期石英加大：

第一期：多发育于石英颗粒某一侧，宽度较小(<0.02mm)，部分可见自形晶面，数量较少，溶蚀现象明显，包裹体均一温度为78℃；

第二期：不均匀环绕石英颗粒，发育自形晶面，偶见自生石英晶体发育；加大边宽度较大，含有一定量的包裹体，均一温度为91.6℃，盐度5.5，阴极发光呈暗棕色；在本区发育数量最多；

第三期：自生石英多呈镶嵌状与缝合线状接触，可见两期尘线；主要分布于粒间孔隙，宽度多大于0.05mm，自形晶面基本消失；包裹体均一温度为112.4℃，盐度6.2，本区发育相对较多。

两期钙质胶结：

第一期胶结：主要为方解石胶结粒间孔隙，有少量白云石，常呈薄膜状绕孔隙分布，含量较少；

第二期胶结：主要为方解石、铁方解石充填粒间孔隙，含量高，分布普遍，铁离子含量较高，与早期胶结物区别明显。

二、如图2所示，储层中存在明显的三期流体充注，通过200余个包裹体测温数据统计表明，包裹体均一温度存在明显3个主要期 次：86℃～94℃、98℃～104℃、112℃～118℃。

三、储层中存在明显的三级微观裂缝

通过对大牛地地区致密砂岩储层镜下微裂缝详细观察，描述其长度、宽度、裂缝面孔率，将微裂缝分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，Ⅱ级微裂缝最为普遍，荧光实验显示其中分布有烃类流体包裹体。

Ⅰ级微裂缝：常切穿多个颗粒；长度>1000μm；宽度>20μm；面孔率>10％；常充填泥质、钙质，未见包裹体。

Ⅱ级微裂缝：切穿单个颗粒；长度500～800μm；宽度为5～20μm；面孔率<10％；沿裂缝分布大量盐水及烃类包裹体；裂缝平直，呈组出现，主要为构造与成岩作用形成。

Ⅲ级微裂缝：位于颗粒内部；长度<500μm；宽度<5μm；面孔率<10；主要与Ⅱ级微裂缝伴生，规模小，未见烃类活动。

如图3所示，精细刻画了致密砂岩储层的成岩序列，将成岩演化过程划分为快速压实、酸碱交替、致密化和致密后四个阶段，探讨储层致密化与烃类流体多期充注的关系，明确了储层致密化作用与气藏形成的次序关系。

Ⅰ、快速压实成岩阶段：

早期方解石、菱铁矿胶结；绿泥石薄膜形成时间早；Ⅰ期石英加大边形成。

Ⅰ期加大边内包裹体均一温度约为78℃；拉曼实验显示流体内无有机组分，证明该时期还未发生烃组分运移；加大边为早成岩阶段原岩中的石英压溶形成。

Ⅱ、酸碱交替成岩阶段：

埋藏压实；酸性环境中长石、岩屑溶解早期高岭石胶结；碱性环境中石英溶解，晚期高岭石胶结；酸性环境中石英Ⅱ期加大、第1期含烃流体充注、自生石英，晚期高岭石胶结；碱性环境中石英溶解、第二期流体充注，Ⅱ期含铁-铁方解石胶结。

Ⅲ、致密化阶段：

埋藏压实，酸碱交替作用，石英三期加大、胶质强烈胶结，少量碳酸盐溶解、泥铁质胶结交代，第三期含烃流体充注。

Ⅳ、致密后阶段：构造抬升、地层压力降低；Ⅰ级微裂缝形成。

储层致密化后经历了构造抬升活动，应力释放，形成了规模相对较大的裂缝，裂缝无明显破裂规律，内部无包裹体，但可见弱荧光显示。

本发明在综合多种实验基础上，结合区域埋藏热演化史，对成岩环境进行精细划分，利用成岩现象、成岩矿物形成的顺序，结合包裹体均一温度值与激光拉曼光谱测试结果中的有机组分量，来判断成岩环境与流体充注的关系，特别是对成岩作用以及成岩环境进行细致的划分，进而将其与气藏形成结合起来进行分析。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法，其特征在于，所述的评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法包括：

步骤一、综合岩石薄片观察、胶结物阴极发光、微裂缝定量统计、流体包裹体测温和激光拉曼光谱流体成分测定实验技术，对致密砂岩储层成岩作用进行精细刻画；

实验过程中，首先利用厚度3mm的岩石薄片寻找并圈定出典型的石英加大边以及碳酸钙胶结物，并利用阴极发光所显示出的胶结物颜色来大致区分硅质、钙质胶结物的期次；在可能存在多期胶结作用的胶结物内以及各级微裂缝内，观察并密集测定包裹体的温度、盐度数据，依据不同的温度、盐度区间，进一步定量划分胶结物的形成期次；最后，对包裹体进行拉曼测试，利用实验测得的流体成分数据，检验成岩期次划分的准确性；

步骤二、在成岩作用精细刻画的基础上，对各项实验数据或结果进行处理与分析，结合区域埋藏热演化史，对致密砂岩储层成岩序列进行定量划分，明确储层成岩流体环境及其演化过程；

研究过程中，首先将普通薄片、铸体薄片以及扫描电镜观测到的各类自生矿物按其生长位置与接触关系进行统计，初步明确成岩矿物形成的先后顺序；进而，对各类成岩矿物捕获的包裹体温度数据进行统计分析，识别其主峰值范围，定量区分各类各级成岩矿物的形成时间；然后，对激光拉曼光谱测试数据采用包络面积统计法，判断包裹体中的流体成分及有机组分含量，明确各期自生矿物形成时所处的成岩流体环境，在上述实验研究基础上，结合储层物性参数以及试验区的埋藏热演化史，建立成岩演化序列，将致密砂岩储层成岩环境演化过程划分为快速压实阶段、酸碱交替成岩阶段、储层强烈致密化阶段以及致密后期改造阶段共四个阶段；

步骤三、将研究技术应用于实际地区，总结致密砂岩储层成岩环境的多期演化对气藏形成过程的影响；

首先，利用单井试气资料及电测解释气层，圈定试验区的含气范围，明确气藏的分布规律；利用实验测得的包裹体均一温度数据，结合干酪根埋藏热演化史曲线，确定天然气运移成藏的主要时间；其次，利用胶结作用以及成岩环境演化过程精细刻画的成果，储层致密化与烃类流体多期充注之间的时间顺序，明确储层致密化作用与气藏形成的次序关系；最后，参考气层单井产能数据，剖析成岩流体环境与气藏规模之间的关系，通过整合各项实验与研究方法，形成一套评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法。

2.如权利要求1所述的评价致密砂岩储层成岩环境对天然气成藏控制作用的方法，其特征在于，所述的对致密砂岩储层成岩作用进行精细刻画过程，将硅质胶结划分出3级，将碳酸盐胶结划分出2级，将微观裂缝划分为3级，将流体充注划分为3期。