致密砂岩气藏形成的流体动力学机制

致密砂岩气藏是我国中西部天然气勘探中常见的一种非常规机理形成的天然气藏，源岩层生成的天然气是如何进入到致密储层并将孔隙水排出的地质机理长期以来没有解决。揭示致密砂岩中天然气充注聚集的动力学机制，对于深化致密砂岩气藏的成藏机理、判别不同地质条件下致密砂岩的含气性差异、降低勘探风险，具有重要理论和现实意义。本课题基于已有研究成果对致密砂岩气藏形成的流体动力学机制这一核心问题进行探索，着重开展3方面的研究：①致密砂岩气藏天然气充注动力学特征及相关地质地化证据，通过对中西部盆地典型实例剖析，阐明充注动力作用特点和差异；②不同动力机制作用下的天然气聚集机理与过程模拟，通过物理模拟研究致密砂岩天然气充注聚集的动力学特征并获取相关参数；③成藏过程及流体分布规律的数值模拟，建立致密砂岩含气性的定量预测模式。期待解决上述问题后，为致密砂岩气有利成藏区带预测提供理论指导，并在国际学术期刊上发表2篇SCI论文。

项目主要针对致密砂岩储层中天然气充注的流体动力学机制开展研究，围绕拟解决的科学问题，设立了5个方面的研究内容：①致密砂岩气藏成藏动态过程和孔隙流体分布规律主控因素的物理模拟；②致密砂岩气藏成藏动力类型及作用方式分析；③致密砂岩气藏成藏的流体动力学方程和数学预测模型；④致密砂岩气藏含气性与各种相关地质因素之间的定量模式；⑤致密砂岩气藏成藏模式及含气性定量预测模式的检验。通过对塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地等盆地中4个典型致密砂岩气富集区的剖析，系统分析了致密砂岩储层中天然气富集的要素和充注的动力学过程及受力平衡方程，在此基础上，采用物理模拟实验方法模拟了4种不同类型致密砂岩气的充注和聚集过程。基于物理模拟和数值模拟的方法，推导出可以更好表征和判别天然气是否能够进入致密储层的力学方程。即天然气向致密储层充注的临界排气强度计算模型和致密储层天然气充注终止的孔隙度判别模型。研究发现，在塔里木盆地库车坳陷东部地区，当气源岩排气强度小于6~10亿方/平方公里，天然气将不能注入致密储层。依据这一临界值可确定致密气成藏的有效气源岩分布范围和供气总量，并为致密气有利区的预测和资源潜力估算提供了新的思路和方法。研究发现，对于致密储层而言，当天然气达到临界排气强度时将有天然气进入致密储层。当致密储层的孔隙度值降低到一定值时，天然气将无法克服孔隙中的束缚水进入储层，此时对应的深度或孔隙度即为致密砂岩储层的成藏终止深度，这一值与孔隙束缚水含量和孔喉半径大小有关。. 以上研究认识揭示了致密砂岩储层天然气充注的动力学机制及过程，并为致密砂岩气分布范围预测、资源潜力评价提供了理论依据和参考。对于深化致密气成藏机理认识具有一定的科学意义。项目共发表国际SCI期刊论文5篇，国内核心期刊3篇，申请专利2项，依托项目获省部级科技进步一等奖1项。