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针对砂岩储层致密化与成藏耦合关系这一控制致密油藏形成的核心科学问题,本文以渤海湾盆地南堡凹陷滩海地区沙一段为研究对象,在致密砂岩储层特征以及储层致密化影响因素分析的基础上,建立储层孔隙度预测模型,结合成岩演化特征揭示了砂岩储层的致密化成因机制;通过致密油成藏特征分析并结合储层致密史与成藏期分析以及储层致密化与油气成藏的耦合关系研究,综合探讨了致密油的成藏过程与成藏机理,并建立了致密油成藏模式。随着埋深增大,逐渐加强的压实作用促使岩石储层孔隙结构逐渐变差,压实作用是造成储层孔隙度减小的最直接因素,而胶结作用才是储层进一步致密化的根本原因,储层致密时间约为10.5Ma。利用流体包裹体分析手段对油气成藏期研究表明,滩海地区沙一段存在馆陶晚期-明化镇早期(15.5Ma-12.0Ma)和明化镇中晚期(7.0Ma-3.0Ma)两期烃类流体活动,第一期油气充注时沙一段储层并未致密,而第二期明化镇中晚期油气充注时储层已完全致密。砂岩储层致密化与油气充注的匹配关系显示滩海地区沙一段表现为“先致密后成藏”的成藏机制。根据测井电性响应、储层储集类型以及勘探成效等因素显示,致密油层可划分为三种类型,其中一类、二类致密油层其储层为裂缝-孔隙型,钻井油气显示好;三类致密油层其储层裂缝不发育,钻井油气显示差,揭示了致密储层裂缝发育带是致密油勘探有利指向。运聚特征分析表明,异常高压是致密油运移的主要动力,毛细管阻力则为主要的阻力,滩海地区存在上部静水压力带、中部异常高压带和下部异常高压带三个垂向叠置的压力带,处于下部异常高压带内的沙一段剩余压力一般在10MPa~20MPa,远大于排替压力,地层剩余压力为致密油运聚提供持续的动力,并影响着致密油充注范围和富集程度,高层间剩余流体压力差分布带是致密油的主要富集区;而沙一段泥岩内部以及砂泥岩界面处发育的构造裂缝、流体压裂缝以及层理缝等裂缝,与被其所沟通的泥页岩中的纳米级孔隙与干酪根网络所组成的复合通道体系有效促进了烃源岩排烃及对致密砂岩的烃类充注。致密油成藏主控因素研究表明,广泛分布的优质烃源岩为致密砂岩油成藏提供了坚实的物质基础;致密砂岩储层与烃源岩形成良好源储配置,丰富的次生孔缝系统为致密油提供了储集空间;上覆稳定的半深湖相发育大套泥岩及粉砂质泥岩,为致密油提供良好的封盖条件;地层剩余压力为致密油提供了持续稳定的成藏动力。滩海地区沙一段发育了两种致密油成藏模式,(1)源内-超压充注-次生孔缝型致密砂岩成藏模式;(2)近源-超压充注-断砂联合输导-次生孔缝型致密砂岩成藏模式。利用小面元容积法以及资源丰度类比法对南堡凹陷滩海地区沙一段致密砂岩油资源量进行了评价,致密油资源量1.11×10~8t,可采资源量0.089×10~8t,综合评价为Ⅲ类致密油区,认为有利甜点目标区位于南堡3号构造带NP3-19-NP3-20井区,甜点目标区面积约40.5km~2。