致密砂岩微米-纳米级孔喉网络系统石油充注、运移和聚集机理

The project is designed to reveal the mechanism of oil charge, migration and accumulation in the micro and nano-scale pore network of tight sandstone, which is the key issue dominating the formation and distribution of tight sandstone oil reservoirs. Yanchang Formation in Ordos Basin and Fuyang and Putaohua oil layers in Songliao Basin are chosen as research objects because of their high resource potential and exploration level. Based on the summary of the formation and distribution features of tight sandstone oil reservoirs, and the research of typical oil reservoirs, applying methods of geological and geochemical analyses and the state-of-the-art technologies of dynamic physical and numerical modeling, the whole process of oil charge, migration and accumulation in tight sandstone is uncovered. The spatial relation of source and reservoir, the formation and evolution of source-reservoir differential pressure, and their influence on oil charge is firstly studied to find out how oil is charged into tight sandstone. The migration and accumulation mechanism and occurrence characteristics of tight sandstone oil are secondly discussed through core, micro and nano-scale physical and numerical simulation. The geological research, physical and numerical modeling are combined to predict the “sweet point” reservoir, and provide scientific basis for tight sandstone oil exploration.

针对控制致密砂岩油藏形成和分布的核心科学问题-“致密砂岩微米-纳米级孔喉网络系统石油充注、运移和聚集机理”，选择致密砂岩石油资源潜力大、勘探程度高的鄂尔多斯盆地延长组、松辽盆地扶杨和葡萄花油层为典型研究对象，在致密砂岩油藏形成和分布特征研究以及典型油藏精细解剖的基础上，应用地质-地化分析、先进的微米-纳米级孔喉网络系统石油充注、运移和聚集动态物理模拟和数值模拟的技术和方法，针对致密砂岩石油充注-运移-聚集全过程，首先，通过源储结构和源储剩余压差（石油充注动力）的形成和演化及其对石油充注影响的研究，揭示致密砂岩石油充注机理；其次，通过岩心和微米-纳米尺度下石油运移和聚集物理模拟和数值模拟，探讨致密砂岩微米-纳米级孔喉网络系统石油运移的渗流机理、石油赋存特征及其聚集机理；最后，将地质研究、物理模拟和数值模拟相结合，揭示致密砂岩“甜点”的石油聚集机理，为致密砂岩油的勘探和和资源预测提供科学依据。

针对致密砂岩油气充注、运移和聚集的核心科学问题，本课题以鄂尔多斯盆地延长组长6-长8段致密砂岩油和山西组、石盒子组致密砂岩天然气为主要研究对象，在地质和地球化学研究的基础上，通过大量分析测试、物理模拟和数值模拟研究，主要取得以下成果认识：①突破了CT孔隙结构分析只能定性不能定量的技术障碍，推导和总结了一系列微米-纳米CT孔隙结构参数，建立了一套以微米-纳米CT扫描为主，以压汞、铸体薄片和场发射扫描电镜测试为辅的致密砂岩微米-纳米级孔喉网络系统结构特征研究方法和技术序列；②提出了致密砂岩油气藏源-储结构的概念，探讨了源-储结构和源-储剩余压差的形成与演化及其耦合作用对致密砂岩石油充注的影响，建立了致密砂岩连续稳态强充注型、非稳态弱充注型和幕式非稳态强充注型石油充注模式；③定量确定了致密砂岩油气充注和运移的启动压力梯度和临界压力梯度，提出了致密砂岩油气最小运移压力梯度（MMPG）、致密砂岩中石油的运移能力、最终含油（气）饱和度( （Sgt）)等定量指标表征致密砂岩油气运移和聚集机理，定量确定了致密砂岩油/水倒置（水封油）和气/水倒置（水封气）的临界条件；④在国内外率先系统和定量地探讨了致密砂岩微米-纳米孔喉网络系统对油气运移和聚集的影响，揭示致密砂岩油气运移的启动压力梯度和含油（气）饱和度增长过程及大小与致密砂岩的孔隙结构参数（如平均孔隙半径、孔隙平均配位数、单位体积喉道面积、喉道体积百分数、孔隙迂曲度、孔隙密度、孔隙平均比面等）的定量关系；⑤探讨了致密砂岩储层的矿物成分和原油组成对储层润湿性的影响，数值模拟了致密砂岩储层微米—纳米孔喉特征对石油运聚的影响，指出孔喉半径、配位数和润湿性是影响致密石油成藏的关键因素；⑥建立了致密砂岩石油充注有利区评价标准、石油充注和运移流态判定、含油饱和度大小判定图版，部分成果已应用于鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地深层和四川盆地页岩气和致密油气勘探，取得了很好的效果。