储层构造动力成岩作用理论技术新进展与超深层油气勘探地质意义

深层—超深层已经成为国内外油气资源发展的最重要领域之一,资源潜力巨大。以构造活动为驱动力的构造动力成岩作用与储层的成因机理有着密切关系,控制着储层的形成、演化和空间分布。通过综述近十余年的主要研究进展,明确了储层构造动力成岩作用的概念和内涵,剖析了当前和未来研究的关键点及其对超深层油气的地质意义。储层构造动力成岩作用是沉积岩层在从松散沉积物到固结形成沉积岩石直至遭受浅变质前的过程中所发生的构造活动与成岩作用的耦合,主要研究沉积物沉积以后构造变形与沉积物的物理、化学变化的相互作用关系,其关键驱动力是构造作用（包括挤压、伸展和走滑）,可以发生在弱成岩—固结成岩和构造抬升-剥露的各个时期。储层构造动力成岩作用研究的关键在于厘清3个关系：构造成岩作用与储层致密化、裂缝化的量化关系;构造成岩作用与流体-岩石相互作用的耦合关系;构造成岩作用与储层断层带、裂缝带的时空关系。储层构造动力成岩作用在多学科交叉、多方法融合和多领域应用的基础上逐步形成了新的地质理论体系和技术方法系列,可为认识超深层碳酸盐岩储层、低孔裂缝型砂岩储层、规模优质砂岩储层、非常规储层的形成机理提供地质理论基础,还可为复杂储层质量评价预测、天然裂缝及其有效性评价提供有效途径和技术方法。     

库车前陆盆地深层致密砂岩储层构造成岩强度的定量评价方法

含油气盆地中储层的形成和演化受构造作用和成岩作用共同控制,构造成岩作用的定量评价对深入认识储层的形成演化过程及储层质量具有重要意义。通过分析构造成岩作用的内涵以及储层形成演化的主要影响因素,提出了利用构造成岩强度来定量表征构造作用和成岩作用对储层形成演化及储层质量的影响。构造成岩强度是指储层在形成演化过程中所受构造作用和成岩作用的影响程度,可以用构造成岩指数进行定量表征。构造成岩强度不仅能够反映储层在埋藏过程中所经历的时间、深度、温度和压力等成岩演化控制因素对储层的影响,同时还能够反映不同构造时期的构造变形强度及其演化对储层的影响。对库车前陆盆地深层白垩系致密砂岩储层开展的构造成岩强度定量评价表明,储层的形成演化与构造成岩强度密切相关,随着构造成岩强度增加,储层基质的孔隙体积减少,天然裂缝的发育程度增加。从库车前陆盆地山前构造带到前缘隆起带,构造成岩强度依次由大变小,储层的基质孔隙度逐渐增高,而天然裂缝发育程度则逐渐降低。构造成岩强度的定量评价方法可为深层致密砂岩储层的定量评价及预测提供新途径。     

深层—超深层优质碎屑岩储层成因与测井评价方法——以库车坳陷白垩系巴什基奇克组为例

深层—超深层是目前油气勘探的重点领域，寻找规模优质储层是实现深层—超深层油气勘探突破的关键。构造作用、沉积相和成岩相对优质碎屑岩储层的形成与发育具有重要影响，其中，沉积相是优质储层形成的基础，成岩相是优质储层发育的关键，构造作用通过影响裂缝发育和地应力场来改善储层品质。以库车坳陷白垩系巴什基奇克组储层为例，分析深层—超深层碎屑岩储层的基本特征，从沉积微相、成岩相和构造(裂缝、地应力)“三元控储”的角度揭示了深层—超深层储层品质的控制因素。沉积背景和成岩相控制了深层—超深层储层基质孔隙的形成与发育，裂缝可改善储层的渗透率和产能，不同构造样式下现今地应力的差异分布控制了基质孔隙保存和裂缝有效性。基于“三元控储”机理、成岩综合系数和储集物性，将库车坳陷深层—超深层储层划分为4类，其中，优质储层主要形成于高能水动力环境和低应力场背景，经历了弱—中等压实作用和弱胶结作用，溶蚀作用和裂缝发育常叠加改善储集物性。综合常规测井资料和成像测井资料分别建立了沉积微相、成岩相、裂缝发育和地应力场的测井评价方法，实现了库车坳陷白垩系深层—超深层优质砂岩储层的测井预测。研究方法与认识可以为开展深层—超深层储层综...     

库车前陆盆地深层致密砂岩储层构造成岩强度的定量评价方法

含油气盆地中储层的形成和演化受构造作用和成岩作用共同控制，构造成岩作用的定量评价对深入认识储层的形成演化过程及储层质量具有重要意义。通过分析构造成岩作用的内涵以及储层形成演化的主要影响因素，提出了利用构造成岩强度来定量表征构造作用和成岩作用对储层形成演化及储层质量的影响。构造成岩强度是指储层在形成演化过程中所受构造作用和成岩作用的影响程度，可以用构造成岩指数进行定量表征。构造成岩强度不仅能够反映储层在埋藏过程中所经历的时间、深度、温度和压力等成岩演化控制因素对储层的影响，同时还能够反映不同构造时期的构造变形强度及其演化对储层的影响。对库车前陆盆地深层白垩系致密砂岩储层开展的构造成岩强度定量评价表明，储层的形成演化与构造成岩强度密切相关，随着构造成岩强度增加，储层基质的孔隙体积减少，天然裂缝的发育程度增加。从库车前陆盆地山前构造带到前缘隆起带，构造成岩强度依次由大变小，储层的基质孔隙度逐渐增高，而天然裂缝发育程度则逐渐降低。构造成岩强度的定量评价方法可为深层致密砂岩储层的定量评价及预测提供新途径。     

深层—超深层碳酸盐岩储层形成机理新进展

深层—超深层碳酸盐岩领域是否存在规模有效储层长期存在争议。随着一批规模大、产量高的深层—超深层碳酸盐岩油气藏的发现,结束了是否存在有效储层的争议,但深层—超深层优质规模性储层的形成、保持机理又成为新的关注焦点。通过对普光气田上二叠统长兴组和下三叠统飞仙关组深层优质碳酸盐岩储层进行研究,提出了沉积—成岩环境控制早期孔隙发育、构造—压力耦合控制裂缝与溶蚀、流体—岩石相互作用控制深部溶蚀与孔隙保存的"三元控储"成因模式。随着勘探的推进和研究的深入,相继在塔里木盆地和四川盆地又发现了一些新类型储层。研究结果表明,四川盆地雷口坡组微生物岩储层与早期沉积组构密切相关,与鲕滩、生物礁等高能环境控制的储层有一定差异;塔里木盆地顺北地区存在多期活动的走滑断裂,在其影响下形成了断控洞穴、裂缝及沿缝溶蚀的断控储集体,与裂缝-孔隙型储层差别明显;塔里木盆地顺南4井发现了一套以缝洞和石英晶间孔为主要储集空间的热液硅化碳酸盐岩储层,其成因与大气淡水、有机酸、TSR等已发现的成岩流体溶蚀作用无明显关系。这些新类型储层的成因机理与"三元控储"成因模式的核心思想契合,但其现象与经典实例存在一定差异。这些新发现拓展了"三元控储"成因模式的内涵。     

深部超压储层发育机制及控制因素 ——以准噶尔盆地永进油田为例

随着油气勘探向深层-超深层领域推进,针对深层有利储层发育规律的研究至关重要。准噶尔盆地永进油田西山窑组埋深大,储层致密,超压强度大,但含油层段物性明显较好,超压流体与物性演化过程存在复杂的相关性。为此,以准噶尔盆地永进油田西山窑组的成岩、物性、压力及油气充注过程等成藏关键要素的演化过程及其时空匹配关系为核心,开展有利储层形成机制研究。结果表明,研究区目的层高孔带的形成与低岩屑含量、早期超压充注、成岩抑制、水力破裂及次生溶蚀5类作用有关。其相互作用机制为:相对于高岩屑含量砂岩,低岩屑含量砂岩压实程度弱,原生孔保存较好,早期超压含烃流体优先充注原生高孔带,超压进一步延缓原生高孔带压实,受烃类流体充注及绿泥石薄膜等成岩抑制作用,高孔含油段的孔隙度基本保持不变;强超压同时形成水力裂缝,进一步改善了储层渗透性;依赖于原生孔和水力裂缝提供的流体活动场所和空间,原生孔保存较好或裂缝较发育层段次生溶蚀增孔也较显著,总保孔量约为7%。     

胶莱盆地莱阳凹陷莱阳组低渗透砂岩储层特征及物性控制因素

以野外露头、岩心观察为基础,综合采用普通薄片、铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜、物性分析、黏土矿物X射线衍射等多种测试手段,对胶莱盆地莱阳凹陷下白垩统莱阳组碎屑岩储层基本地质特征进行了分析。在此基础上,结合盆地构造活动、沉积特征、成岩特征研究了该碎屑岩储层物性的控制因素,探讨了低渗透砂岩背景下优质储层的形成条件。研究结果表明：胶莱盆地莱阳凹陷莱阳组砂岩以低成分成熟度、中等结构成熟度为特征,孔隙度一般小于10%,渗透率多小于1×10^-3 μm²,为特低孔隙度特低渗透率储层。沉积作用是形成低渗透储层的最根本因素,它决定了后期成岩作用的类型和强度,成岩早期强烈的压实作用和胶结作用对形成低孔隙度低渗透率储层起了决定性作用;优质储层的形成主要受有机酸溶蚀作用、早期碳酸盐胶结作用、绿泥石环边胶结作用和后期构造活动的控制。其中后期构造活动是影响低渗透砂岩中有效储层发育的关键因素,白垩纪末期-新生代的构造抬升使孔隙得以保存,同时构造活动产生的微裂缝不仅可以作为油气储集空间,而且还可以作为油气运移的通道并改善储层的渗滤特征。寻找裂缝性储层是该区下一步油气勘探的方向和突破点。     

深层-超深层碳酸盐岩储层理论技术进展与攻关方向

中国碳酸盐岩油气勘探不断向深层和超深层推进,发现了越来越多的油气资源,成为世界超深层领域油气勘探开发最活跃的地区。围绕深层-超深层碳酸盐岩储集体成因机理、地质模式、地球物理预测和储层精细建模等方面,取得了重要进展。在深层优质碳酸盐岩储集体的成因研究上初步形成了一些共识：原始高能相带和早期白云岩化作用是优质储集体发育的基础;构造抬升导致与不整合面相关的大气水岩溶作用,形成岩溶缝洞型储层;早期物质基础与后期深埋的构造-流体环境是深层优质碳酸盐岩储层形成-保持的关键。针对碳酸盐岩成岩流体识别示踪和成岩期次定年研究取得了重要进展,为碳酸盐岩储层高精度、高时空分辨率的成岩演化过程分析和成储模式的建立,提供了新的思路和方向。深层-超深层碳酸盐岩储层地震预测技术,分别在高压条件下碳酸盐岩储层岩石骨架弹性变化规律与岩石物理模型、多相态混合孔隙流体弹性性质变化规律以及高分辨率储层反演等几个方面,取得了一些实质性进展。在深层碳酸盐岩储集体精细建模方法上,分别形成了结合多点统计与沉积过程模拟的地质建模技术、孔隙型碳酸盐岩油气藏智能优化地层沉积反演建模技术、多尺度数据融合岩石物理相建模技术、细胞自动机断控岩溶过程数值模拟技术。深层-超深层碳酸盐岩储层研究还面临一系列的重大理论技术难题。有关深层-超深层优质碳酸盐岩储层成因机理的学术观点纷争,深层储层地震预测还存在重大技术瓶颈,目前尚缺乏成熟有效的深层储层精细表征与建模技术。未来需要在岩石学、矿物学和地球化学研究基础上,明确成岩流体类型,通过高温高压溶蚀实验和数值模拟等方法,探索复杂流体作用下,特别是有机成岩流体作用下的储集空间形成与保持机制;开发出更高温压条件下的岩石弹性测量系统,分析强非均质性带来的地震波传播的尺度效应,以地质目标模型为导向不断优化储层刻画技术流程;探索攻关多场耦合下的储层沉积、成岩正反演数值模拟技术,发展多尺度数据融合、多方法协同的储层智能建模技术,提升深层储层建模精度。     

川西坳陷大邑构造须三段储层裂缝类型及控制因素

川西坳陷大邑构造须家河组三段储层岩性以中细粒碎屑石英砂岩为主,孔隙度、渗透率很低,为典型的低渗透砂岩储层,裂缝对储层的储集和渗透能力具有重要影响,因此,该区裂缝发育特征及其控制因素的研究在储层油气资源的开发和评价中起着重要作用。文中以岩心裂缝观测和岩石力学实验数据为主要依据,对该区须三段储层的裂缝类型及发育特征进行描述和分析,探讨了构造裂缝发育的控制因素。研究表明,该区须三段低渗透砂岩储层主要发育构造裂缝、成岩裂缝和异常高压裂缝3种类型,其中构造裂缝最发育,主要受构造应力场、构造位置和岩石力学性质等因素控制,对油气的形成与分布影响最大。     

深层有效碎屑岩储层形成机理研究进展

深层碎屑岩储层逐渐成为油气勘探的新领域,而有效碎屑岩储层的形成机理又是深层领域油气勘探的焦点。 深层有效碎屑岩储层的形成机理复杂,与沉积作用、成岩作用及构造作用息息相关。沉积环境是形成有效储层的前提和基础。 建设性成岩作用形成的次生孔隙能有效改善储层物性。 较低的古地温环境、快速深埋的埋藏方式、地层中发育异常高压、上覆厚层膏盐、烃类早期充注、颗粒黏土矿物包壳和深层流体活动等条件均有利于有效碎屑岩储层的形成。在深层储层演化过程中,构造应力作用可直接导致孔隙体积缩小,但构造应力形成的裂缝可改善储层孔隙沟通及渗流能力,形成裂缝型有效储层。 因此,深层有效碎屑岩储层形成机理可总结归纳为“沉积物质为基础,成岩演化为关键,构造作用为调整”。 通过现代技术手段对储层物质组成的研究与成岩模拟实验研究及创新利用不同学科交叉渗透的新理论和新方法,是深层有效碎屑岩储层形成机理研究的主要发展趋势。     

Genesis Types and Diagenesis Compaction Mechanisms of Sandstone Rreservoirs in Dynamic Environments in Oil/Gas Basins in China

1. Introduction The significant characteristic of sandstone diagenesis in a sedimentary basin is the gradual reduction of pore volume in sandstone with the progression of burial diagenesis. The main causes for the change of pore volume in sandstone are compaction, pressure dissolution and authigenic cementation (Liu, 1992). In the oil/gas basins in China, compaction or compaction-pressure solution are the important factors, or even the major factors accounting for the reduction of pore volume…     

陆相湖盆致密砂岩油气储层储集性能表征与成储机制——以松辽盆地南部下白垩统泉头组四段为例

在致密砂岩油气储层相关研究成果的基础上,结合对松辽盆地南部下白垩统泉头组四段致密砂岩油气储层的研究,认为储集空间类型与特征、孔喉大小与分布、孔喉连通性及不同尺度孔喉物性贡献等是致密砂岩油气储层储集性能表征的核心内容。将铸体薄片观察、扫描电镜分析及微米CT扫描等手段相结合实现了储层储集空间与孔喉结构类型、形貌、分布及连通性等的定性表征;恒速压汞与高压压汞的有机结合实现了致密砂岩储层孔喉大小、分布、连通性及不同尺度孔喉物性贡献等特征的定量表征。致密砂岩油气成储机制研究主要涉及储层成岩演化与致密化机理、致密砂岩油气藏成因类型及致密砂岩油气充注与聚集等方面的内容。以成岩演化为约束,恢复地质历史时期储层物性演化过程,结合关键成岩作用对储层物性的贡献量,明确储层致密化时间与决定因素,是砂岩储层致密化机理研究的重点;以此为基础,将油气充注史与致密化史相结合,可以确定致密砂岩油气藏成因类型。对于"先致密,后成藏"型致密砂岩油气藏,孔喉结构及其配置关系控制油气能否进入致密砂岩储层,而储层润湿性的改变则影响油气在其中如何聚集。     

川中南河包场须家河组砂岩沉积—成岩作用

四川盆地上三叠统须家河组砂岩是盆地内主要天然气储层,其形成与演化的影响因素较为复杂。其中,沉积作用不仅控制着主要储层的宏观分布特征,而且影响着后期的成岩作用类型和强度;成岩作用使埋藏时期储层被改造,不仅影响了储集空间的演化过程和孔隙结构特征,还最终决定了现今储层的面貌和分布规律。对大量实测物性参数的统计分析表明,河包场区块须家河组储层物性从上到下逐渐变好,下部须二段砂岩中出现大量石英溶蚀产生的次生孔隙,其物性明显好于上部须四段、须六段,是导致深部储层物性变好的主要原因。综合考虑不同沉积微相砂岩所经历的成岩改造作用类型及其储层的响应特征,根据研究区的实际地质情况,归纳出6种沉积—成岩相组合类型。对这些组合类型造成的储层效应进行了建设性和破坏性的划分,初步建立了研究区的沉积—成岩相组合类型的分布模式。     

Characteristics of Mesozoic-Cenozoic tectonic diagenesis in the Kuqa area of the Tarim Basin, China

Tectonic diagenesis is a common and important geological phenomenon.We can fully understand the diagenesis of compressional basins through studying tectonic diagenesis.In this paper,we presented the tectonic diagenetic characteristics in the Kuqa area of the Tarim Basin by integrated method of geological analysis and paleotectonic stress.The results showed that the Mesozoic-Cenozoic tectonic diagenesis affected sandstone compaction evolution mainly through physical mechanisms.It showed characteristics of abrupt change and nonthermal indicator(it means that sandstone compaction can not be explained by thermal diagenetic compaction alone because actual sandstone compaction was larger than thermal compaction),which were different from the thermal and fluid diagenesis.Compared with thermal diagenesis,tectonic diagenesis had a typical tectonic compaction in very short time,and many phases of tectonic deformation showed multiple abrupt changes of compaction.There are obvious differences between tectonic and thermal diagenetic compaction,leading to sandstone compaction being larger than the thermal compaction under the same thermal evolution stage in the areas where tectonic deformation happened.The stronger the tectonic deformation,the more obvious the difference.Tectonic process changed the stress distribution through changing the tectonic deformation styles,resulting in different tectonic diagenesis effects.Therefore,tectonic diagenesis of Mesozoic-Cenozoic in the Kuqa area can be divided into four types including rigid rock restraint,fault ramp,low angle fault slippage,and napping.     

致密砂岩气藏储层物性上限界定与分布特征

致密砂岩气成藏形成过程受到砂岩储层低孔、低渗特点的控制,人们已经认识到只有在某一上限值以下的储层中才会形成大面积低丰度的致密砂岩气聚集,但这一界限值一直缺少公认的标准。通过收集国内外典型致密砂岩气藏实测储层物性数据,经过统计分析,研究致密储层渗透率、孔隙度分布规律,总结致密物性的形成原因和致密砂岩气成藏特征。数据分析结果表明国内外典型致密砂岩气藏常规测试渗透率有超过80%的数据点小于0.1×10^-3 μm²。经过校正的原地渗透率值比常规渗透率低一个数量级。据此可以用常规渗透率0.1×10^-3 μm²作为致密砂岩储层物性上限,具有合理性和可操作性。通过统计全球致密砂岩气藏数据,认识到致密砂岩储层形成环境多样,深度跨度大,地质年代差异大。构造活动、沉积环境和成岩作用是形成储层致密的主要原因,但在各个盆地具体表现各有不同。通过气源、构造活动强度和储层致密程度可以圈定致密砂岩气的分布范围。     

马达班湾盆地某区块上新统砂岩成岩作用对储层的影响

缅甸马达班湾盆地位于油气富集的弧后走滑拉张盆地构造位置,寻找有利储层成为该区油气勘探 取得突破的关键。 运用铸体薄片和 X 射线衍射等岩矿分析技术对缅甸马达班湾盆地某区块上新统砂 岩储层岩石矿物特征和成岩作用进行了分析,认为研究区砂岩储层岩石类型主要为长石石英砂岩和岩 屑石英砂岩,多为中等成熟。 总体上,压实作用、胶结作用和溶解作用对研究区储层物性的影响均较小; 研究区南部影响储层物性的主要因素为压实作用。 研究区整体上破坏性成岩作用对孔隙度损失的影响较 小,综合认为上新统具备形成油气储层的有利条件。     

克拉苏构造带盐下超深层储层的构造改造作用与油气勘探新发现

塔里木盆地克拉苏构造带油气群下白垩统巴什基奇克组埋深超过6 000 m,储层基质渗透率低,裂缝普遍发育,构造对储层的改造作用明显,但博孜9井的勘探突破反映出不同区带间构造改造作用差异较大、非均质性极强,重新认识构造对储层的改造作用对于预测超深层储层、指导油气勘探生产具有重要的意义。为此,基于钻井取心、构造平衡恢复、裂缝充填物同位素测年、区块应力数值模拟等资料,结合流体包裹体、声发射古应力、铸体薄片等实验分析方法,从定性分析到定量计算、研究了克拉苏构造带油气群超深层储层的构造改造作用及其差异性。研究结果表明:①北部天山造山带及南部古隆起控制了该构造带储层的沉积格局及差异构造变形,形成巴什基奇克组储层"西薄东厚"的分布特征;②博孜区段古应力最小,构造变形主要为正向挤压、逆冲传播,局部井区为斜向压扭;③大北区段主要为斜向压扭,古应力较小,构造变形为逆冲叠置;克深区段古应力最大,构造变形主要为正向挤压、后缘逆冲抬升、前缘滑脱收缩;④差异构造变形使同一构造带不同构造变形样式的构造减孔量呈现出较大的差别,且控制了不同区段造缝期与成岩胶结的叠加影响、中晚期裂缝网络与油气成藏期的配置关系,加剧了储层的非均质性,是区段间产能差异的基础改造因素;⑤现今构造应力的大小及方向影响裂缝有效性,南部为强挤压应力区,背斜相对高部位裂缝走向与现今应力交角较小,裂缝有效性最好;⑥构造成岩环境决定了构造裂缝充填物的类型,北部区块以淡水—半碱水介质成岩环境为主,裂缝充填物类型为方解石,有利于对储层进行酸化压裂改造。     

河套盆地洼槽区河探1井风险勘探突破及意义

在中国东部断陷盆地发现规模富集油气藏的难度越来越大,通过解放思想、创新认识,在新的地质理论指导下,2018年以来,先后在河套盆地西部陡带吉兰泰构造带、中部纳林湖构造带和北部兴隆构造带取得石油勘探重大突破,相继发现了吉兰泰和巴彦两大油田,揭示了晚深埋、晚生烃、弱成岩、晚成藏的地质发育特征和油气临洼近源富集的成藏特点。2021年,基于洼槽区具有资源潜力大、勘探面积广、构造背景好的有利条件,在兴隆构造带临洼有利构造部署风险探井——河探1井,在6 112~6 120 m井段试油获302.4 m³/d高产工业油流,实现了洼槽区碎屑岩领域超深层石油勘探重大突破。分析认为,晚期构造反转叠加大型滑脱断层控圈,晚深埋、弱成岩叠加超高压控储作用以及大型鼻隆构造背景汇聚控富集的有利地质条件是形成洼槽区高产富集的关键因素。河探1井的成功钻探有力拓展了河套盆地油气勘探空间,为河套盆地建成年产200×10⁴t以上油田并保持持续稳产提供了坚实的资源保障,同时对陆相断陷湖盆(超)深层洼槽区勘探具有重要的借鉴作用。