砂岩致密化过程天然气充注-散失的时序关系研究

Tight sandstone gas, which is regarded as the most abundant unconventional oil and gas resources, has become one of the global focused areas of unconventional gas exploration. Temporal relation between gas charging and dissipation during the sandstone densification dominates the formation and distribution of tight gas, which may be one of the key scientific problems. In this project, the diagenesis and reservoir densification of the Xujiahe formation sandstone in the Western Sichuan Depression will be systematically studied through field profile survey, core observation and description, logging analysis, and laboratory analyses. Gas-water occurrence and flow mechanism in the nanoscale pore structures will be investigated by acquiring fluid geochemistry information of diagenetic records, trying to inject a rare gas, combined with advanced analytical techniques, such as nano-CT and focused ion beam. We will also reconstruct the chemical and kinetic processes of gas charging-displacement-dissipation during sandstone densification. The correspondence between critical moments of fluid, diagenesis and hydrocarbon accumulation will be established on a uniform time column to reveal the accumulation mechanism of the Xujiahe tight sandstone gas reservoirs. This research is of important theoretical and applicable significance on revealing the accumulation mechanism and distribution of tight sandstone gas.

致密砂岩气已成为全球非常规天然气勘探的重点领域之一，也是非常规油气中资源最丰富，勘探开发潜力最大的油气资源。储层致密化过程中天然气充注—散失的时序关系直接控制了致密气的成藏模式和分布规律，可能是该领域存在的关键科学问题之一。以系统的野外剖面实测、岩心观察描述、录井测井分析和室内分析测试为手段，提升川西坳陷须家河组砂岩成岩作用和储层致密化过程的认识；在此基础上，通过获取成岩记录的流体地球化学信息，尝试注入稀有气体，结合纳米 CT、聚焦离子束等分析测试，研究纳米级孔喉结构中的气水赋存特征与流动机制，恢复储层致密化过程中天然气充注—驱替—散失的气水化学动力学过程；在统一时间柱上，建立储层致密化过程中流体—成岩—成藏关键时刻的对应配置关系，以及天然气充注—散失的时序关系，揭示川西须家河组致密砂岩气的成藏机理。开展这方面的研究对揭示致密砂岩气的成藏机理和分布规律，具有重要的理论意义与应用价值。

致密砂岩气是非常规油气中资源最丰富，勘探开发潜力最大的油气资源。中国致密砂岩气资源丰富，四川盆地须家河组作为国内代表性致密砂岩气藏，已实现了致密砂岩气的规模开发利用。储层致密化过程中天然气充注—散失的时序关系直接控制了致密气的成藏模式和分布规律，具有重要的研究意义。本项目以野外观测、岩心观察、录井测井分析为基础，综合运用显微薄片鉴定、X射线衍射、碳酸盐胶结物碳氧同位素、流体包裹体均一温度、恒速压汞、微米CT扫描、阴极发光、电子探针、扫描电镜等多种分析测试手段，结合成岩环境、成岩流体和成岩作用特征，揭示了砂岩储层成岩作用机理和致密化过程；在此基础上，建立了砂岩储层致密化过程中流体作用、成岩作用与天然气充注成藏关键时刻的对应配置关系，揭示了川西须家河组致密砂岩气的成藏机理。. 研究表明，须家河组储层经历了压实、溶蚀、胶结和交代等多种成岩作用。储层成岩环境较为封闭，受大气淡水影响较弱，原生沉积水是地层水主要来源之一。压实作用导致的塑性岩屑假杂基化、碳酸盐胶结和硅质胶结是致密化的主要控制因素。储层以纳米级孔喉为主，非均质性强，砂岩渗透率主要受控于喉道大小。次生孔隙是最主要的储集空间类型，以长石和岩屑溶蚀孔为主。微裂缝是改善储层渗流性能的重要因素，相较于须四段，须二段具有相对较多的微裂缝。. 须二段储层油气充注主要是中侏罗世中期-早白垩世，储层达到致密阶段是中侏罗世晚期-晚侏罗世早期，先成藏后致密，边成藏边致密，晚期裂缝调整。须四段储层油气充注主要是晚侏罗世-早白垩世，储层达到致密阶段是晚侏罗世晚期-早白垩世早期，边致密边成藏。在储层持续深埋、致密化过程中，水岩反应持续进行，矿物持续生长，不仅降低了孔隙度，同时使得孔隙连通性降低。储层含水饱和度升高，含气饱和度降低，气藏规模显著减小，出现宽的气水过渡带，气藏逐渐贫化。在气藏贫化过程中，持续至今的构造和裂缝发育程度是贫化之后天然气富集的主控因素。