致密砂岩储层形成条件及其表征方法.ppt

致密砂岩储层形成的条件与其表征技术与方法 小组成员 李晓路王博王哲徐丹林易兵 汇报纲要 一 前言二 致密砂岩储层的概念三 致密砂岩储层的特征四 致密储层的成因机理及控制因素五 致密储层的表征技术与方法六 总结 1927年在美国的圣胡安盆地发现致密砂岩气藏 1976年 加拿大阿尔伯达盆地西部发现了大型的埃尔姆沃斯致密砂岩气田 标志着北美致密砂岩气勘探开发进入了一个快速发展阶段 90年代以后随着三维地震 钻井及完井技术 压裂技术的发展 致密砂岩气产量快速增长 已成为全球天然气勘探开发的重要领域之一 全球已发现或推测发育致密气的盆地达到70余个 最新统计数据全球致密砂岩气的储量为209 6 1012m3 其中北美和拉丁美洲的储量最高 据金正纵横油气资源网整理 一 前言 发展历程 美国是全球致密砂岩气工业发展最早 开发利用最成功的国家 已在23个盆地发现了致密砂岩气 主要分布于落基山盆地群和墨西哥湾沿岸地区 剩余探明可采储量超过5 1012m3 2012年致密砂岩气产量达1754 108m3 约占美国天然气产量的26 在天然气产量构成中占有重要地位 一 前言 美国地区 1990 2011年我国致密砂岩地质储量产量增长形势图 据戴金星2012 2020年全致密砂岩气年产量有可能达到800 108m3以上 产量将主要集中在鄂尔多斯盆地 四川盆地和塔里木盆地 我国致密砂岩资源潜力也比较大 分布广泛 自1971年以来 相继发现了许多致密砂岩气田 目前 致密砂岩气的产量也在不断的增加 一 前言 中国地区 汇报纲要 一 前言二 致密砂岩储层的概念三 致密砂岩储层的特征四 致密储层的成因机理及控制因素五 致密储层的表征技术与方法六 总结 1973年 美国能源部对可进行工业开采的致密含气层标准作了如下界定 用常规手段不能进行工业性开采 无法获得工业规模可采储量 含气砂层的有效厚度下限30 48m 100英尺 含水饱和度低于65 孔隙度5 15 目的层埋深1500 4500m 5000 15000英尺 产层总厚度中至少有15 为有效厚度 可供勘探面积不少于31km2 12平方英里 位于边远地区 当时考虑到要使用核爆炸压裂法 因此要远离居民稠密区 产气砂岩不与高渗透的含水层互层 致密砂岩储层通常为储层渗透率低的砂岩储层 致密低渗透储层是一个相对概念 世界上并无一固定的标准和界限 它是由不同国家不同时期的资源和技术经济条件和世界油气价格而决定的 20世纪70年代 美国联邦能源管理委员会将致密含气砂岩定义为空气渗透率小于0 1 10 3 m2的砂岩 这也是目前国际上一般采用的标准 二 致密砂岩储层的概念 致密储层划分标准 美国的划分标准 中国的划分标准1 关德师 1995 把致密砂岩气藏定义为孔隙度低 小于12 渗透率比较低 1 10 3 m2 含气饱和度低 小于60 含水饱和度高 大于40 天然气在其中流动速度较为缓慢的砂岩层中的非常规天然气藏 2 王允诚等 2004 根据储层物性 将低渗透性储层的孔隙度划分为8 15 渗透率为10 10 3 0 1 10 3 m2 致密储层的孔隙度为2 8 渗透率为0 1 10 3 0 001 10 3 m2 3 中国石油勘探开发研究院在 致密砂岩气地质评价方法 研究 2010 中 提出了致密砂岩储层地质评价标准 孔隙度 10 原地渗透率 0 1 10 3 m2或空气渗透率 1 10 3 m2 孔喉半径 1 m 含气饱和度 60 该评价方法于2011年经国家能源局颁布实施 成为中国第一个关于致密砂岩气的行业标准 SY T6832 2011 对中国致密砂岩气地质评价和勘探部署具有重要的指导作用 二 致密砂岩储层的概念 致密储层划分标准 美国采用致密气藏的概念 主要是为了享受特殊税费政策 一次分压10层以上的直井压裂与大型压裂技术的进步不断降低开发下限 中国以渗透率为标准进行储层分类 主要考虑技术与经济因素 目前以低渗储层开发为主体 但储层下限已经延伸到致密储层范围 单位 mD 二 致密砂岩储层的概念 中国与美国的差异 致密储层划分标准 汇报纲要 一 前言二 致密砂岩储层的概念三 致密砂岩储层的特征四 致密储层的成因机理及控制因素五 致密储层的表征技术与方法六 总结 三 致密砂岩储层的特征 致密砂岩与常规储层在孔隙度 渗透率 及储层压力等方面差异显著 两者的研究内容及分布规律也存在区别 特征对比 据汤达祯等2012 鄂尔多斯盆地延长组为例 三 致密砂岩储层的特征 岩石学特征 盆地西南缘延长组岩屑长石和长石岩屑砂岩 盆地东北部延长组长石砂岩 含少量的岩屑长石砂岩 据张哨楠2010 特低孔隙度和超低渗透率渗透率对应力敏感束缚水饱和度高气水关系复杂 延长组孔隙度分布频率图 据张哨楠2010 延长组渗透率分布频率图 据张哨楠2010 物性特征 三 致密砂岩储层的特征 据汤达祯等2012 致密砂岩储层孔隙类型包括缩小粒间孔 粒间溶孔 溶蚀扩大粒间孔 粒内溶孔 铸模孔和晶间微孔 孔隙喉道以片状 弯片状和管束状喉道为主 发育构造微裂缝 解理缝及层面缝等裂缝结构 苏里格气田东二区山1段与盒8段的主要的储集空间 孔喉特征 据杨仁超等 2012 三 致密砂岩储层的特征 汇报纲要 一 前言二 致密砂岩储层的概念三 致密砂岩储层的特征四 致密储层的成因机理及控制因素五 致密储层的表征技术与方法六 总结 致密储层 成因机理 四 致密储层的成因机理及控制因素 控制因素 自生粘土矿物大量沉淀胶结物的晶出改变原生孔隙高含量塑性碎屑压实变形粒间孔隙泥质充填 沉积环境成岩作用构造环境 压实作用胶结作用溶蚀作用 自生粘土矿物的大量沉淀胶结物的晶出改变原生孔隙高含量塑性碎屑压实变形粒间孔隙被碎屑沉积时的泥质充填 成因机理 四 致密储层的成因机理及控制因素 自生的伊利石堵塞了颗粒间的喉道 喉道间的连通主要依靠伊利石矿物间的微孔隙 这使得岩石的渗透率极低 石英和方解石以胶结物的形式存在于碎屑颗粒之间 极大地降低了储层的孔隙度 储层的渗透率也随之降低 形成低孔 低渗的致密储层 塑性和不稳定碎屑 如云母 千枚岩屑 因压实作用使塑性碎屑变形从而呈假杂基状充填于碎屑颗粒之间 导致砂岩储层成为致密储层 低能条件下或者在浊流条件下 由于沉积水体浑浊或者因水体能量不高 碎屑颗粒间杂基 含量比较高 成为泥质砂岩 以上四副图片据张哨楠2008 1 沉积环境不同的沉积环境具有不同的水动力特征 所形成的砂体在岩相组成 厚度 内部非均质性以及砂岩碎屑成分组成 泥质含量 颗粒的粒度 分选等多方面各具特色 造成不同沉积环境所形成的砂体具有不同的原始孔隙度和渗透率 成岩作用是在沉积作用的基础上进行的 因而早期的成岩作用也受到沉积环境的影响 从而影响进一步成岩作用的类型 强度 对砂岩的孔隙演化起一定的控制作用 不管致密砂岩的成因如何 沉积环境依然是控制储层发育的主要因素 控制因素一 四 致密储层的成因机理及控制因素 2 1压实作用沉积颗粒接触形式的变化 川西须2 须4砂岩胶结物含量与负胶结物孔隙度关系图 据吕正祥2009 控制因素二 四 致密储层的成因机理及控制因素 成岩作用对储层性质的改造是非常明显的 对于相同沉积环境的砂岩储层来讲 储层性质由常规变为非常规 致密 的主要原因是由成岩作用所造成的 2 成岩作用 深度 未接触 点接触 线接触 凹凸接触 孔隙度 渗透率 2 2胶结作用胶结作用一般都是对孔隙起破坏作用 但是当胶结作用不太强时 则对孔隙起到保护作用 抵抗压实作用的影响 石英和方解石胶结等充填胶结物对储层孔隙的破坏作用最为明显 绿皂石 伊利石 绿泥石等呈环边胶结产出 学者认为环边绿泥石的形成一方面阻碍了石英的次生加大 另一方面也可有效地抵抗上覆地层压力 从而使粒间孔隙保存下来 同时也有利于后期溶蚀作用的发生 榆57井 据张晓峰2010 榆64井 据张晓峰2010 绿泥石包壳 石英具有III级次生加大现象 控制因素二 四 致密储层的成因机理及控制因素 2 3溶蚀作用 控制因素二 四 致密储层的成因机理及控制因素 溶蚀作用可以产生大量次生孔隙 从而使储层物性改善 成为有效储层 3 构造活动 构造活动对储层的影响也是双重的 一方面构造的挤压可以增加压实作用的强度 另一方面构造活动可以使致密的脆性较大的岩石发生脆性破裂 产生大量构造裂缝 以及在伸展或挤压作用下 由于剪切应力作用形成的大致平行层面的滑脱裂缝 裂缝在致密砂岩储层中的作用主要表现为提高储层的渗透率和增加储层非均质性的作用 图中右侧上部分显示为低角度缝与网状裂缝 下部分显示为斜交裂缝 裂缝在图像上表现为深纹 控制因素三 四 致密储层的成因机理及控制因素 川西地区须二段致密砂岩储层FMI成像测井图 据王亮国等2012 汇报纲要 一 前言二 致密砂岩储层的概念三 致密砂岩储层的特征四 致密储层的成因机理及控制因素五 致密储层的表征技术与方法六 总结 五 致密储层的表征技术与方法 表征技术与方法 地震技术 测井技术 地震岩石物理分析地震正演模拟 多参数综合判别测井相聚类分析法 当孔隙度低于8 5 时 数据点更集中于拟合线附近 而当孔隙度大于8 5 时 相对高孔隙有利储层段数据点比较发散 1 地震岩石物理分析 由于横波受流体的影响非常小 气层与一般砂体的拟合趋势一致 预测的砂体孔隙度应该最能反映真实的储层质量 纵波速度随含气饱和度增大而降低的规律非常稳定 孔隙度越高 纵波速度越低 孔隙度越高 纵波速度随含气饱和度变化的非线性特征越显著 当孔隙度小于5 0 时 可以认为纵波速度与含气饱和度基本呈线性关系 四川川中某研究区内低孔低渗的致密砂岩储层 地震技术一 五 致密储层的表征技术与方法 据李勇根2008 2 地震正演模拟致密砂岩因为低孔低渗的原因 由参数变化引起的地层相对地球物理特征变化比较小 从而使得储层预测更为困难 2 1变储层厚度模型 通过改变储层厚度 其范围从0 50m 用传统的褶积模型方法得到的合成地震记录 地震技术二 五 致密储层的表征技术与方法 在砂体厚度范围0 32m内 随着厚度的增大 地震均方根振幅也增大 约32m 1 4 位置均方根振幅最大 而在32 50m之间 随着厚度增大 均方根振幅却随之减少 据李勇根2008 变孔隙度模型正演剖面 地震技术二 五 致密储层的表征技术与方法 孔隙度小于6 时 振幅变化不大 当孔隙度大于6 时 均方根振幅随孔隙度增大快速增大 2 2变孔隙度模型 据李勇根2008 均方根振幅与孔隙度和饱和度图 据李勇根2008 地震技术小结 通过开展系统的地震岩石物理基础研究和地震正演模拟研究 将地质模型和地震模型有机地结合起来 探索出地层厚度 孔隙度 流体饱和变化引起地震响应的一般性规律 地震技术二 五 致密储层的表征技术与方法 2 3变饱和度模型 测井相多参数成果图 据林绍文等2006 利用多参数判别法在某研究区致密层识别了3个气层 多参数判别是根据测井曲线特征 突出储层品质和储层含气性的一项分析技术 能更有效地识别含气储层 测井技术 五 致密储层的表征技术与方法 1 多参数判别法 I类代表好储层 类代表差储层 类代表致密层 非储层 以洛带气田遂宁组致密砂岩储层为例 地层含气将使声波时差略微增大 电阻率增大 中子和密度测值降低 3种孔隙度曲线的组合能反映储层的储集性能和含气性 气层均符合的 den ac cnl一般标准 差别越大反映含气饱和度越高 测井技术 五 致密储层的表征技术与方法 2 测井相聚类分析 据林绍文