摘要
苏里格气田是中国迄今发现的最大气田,属于克拉通盆地的岩性气藏。本文通过相似地质背景下典型天然气藏和非天然气藏储层和输导体系的对比研究,结合盆地模拟结果和流体-岩石相互作用物理与数值模拟实验,建立起不同富集度的天然气藏孔隙演化模型,明确了优质输导层和输导格架的时空演化以及输导机制等科学问题。采用类比分析的研究方法,对储层成岩相进行了划分,明确了天然气储层原始的沉积物及后期成岩演化。气层主要发育在粗粒岩屑石英砂岩溶孔相和含泥粗粒岩屑石英砂岩溶孔相中,非气层则主要发育在含泥(中)细粒岩屑石英砂岩致密压实相和含泥(中)粗粒岩屑石英砂岩残余粒间孔相中。气层的原始物质是中粗粒沉积物,粒径粗,填隙物少,抗压实强,在有机酸进入前,有较大空间待酸进入,发生较强的溶蚀作用,为天然气的注入提供了较大的储集空间。非气层的原始物质大多是细粒沉积物,粒径细,填隙物多,压实程度强,原生孔隙消失殆尽,次生孔隙少,总孔隙度很小。通过天然气成藏过程中的流体-岩石相互作用物理与数值模拟实验,证实在晚成岩A 阶段,大量有机酸的排出,溶蚀凝灰质和长石等易溶组分,形成了有利的储集相带。采用高分辨层序地层学和沉积微相分析方法,建立了苏里格气田现今输导体系地质模型。输导体系主要类型为砂体型,也有少量断裂型、砂体-断裂型。砂体型又可进一步分为厚层带状砂体、薄层带状砂体与透镜状砂体等类型。输导性能受构造运动、沉积相和成岩作用的影响,结合盆地模拟技术,确立了输导体系时空演化地质模型,进而采用岩石薄片鉴定、电镜分析等储层分析技术,通过成岩作用研究,分析了不同类型油气输导体系输导能力以及演化,晚侏罗世-早白垩世为苏里格气田的油气成藏关键时刻,输导体系为砂体、断裂与裂缝,输导效率高。
Sulige gas field is the biggest one in China so far, which is lithological gas reservoir in Craton Basin having tense sandstone reservoir, lower formation pressure, lower and variable resource richness. Through the contrast between reservoirs and conduit systems of typical natural gas reservoirs and non natural gas reservoirs, porosity evolution model of natural gas reservoir is built up, space time evolution and mechanism of conduit system are studied and “sweet point”is found among tense sandstone reservoir. The study not only accelerates the progress of exploration and development of Sulige gas field, but also brings about some experiences how to find similar natural gas fields in China. Based on the contrast between lithological features, diagenism, reservoir characteristics of gas-bearing beds and non gas-bearing ones, the difference of their diagenic facies is found: gas-bearing ones are popular in soluble void diagenic facies of coarse-detritus-quartz-sandstone, whereas non gas-bearing ones popular in tense compaction diagenic facies of mud-bearing medium-fine detritus-quartz-sandstone and residual intergranular pore diagenic facies of mud-bearing medium-coarse detritus-quartz-sandstone. Through burial history and temperature evolution history of upper palaeozoic by PRA Basin Modeling system, fluid inclusion analyses and other geochemistry indexes, the diagenetic stage of reservoirs is estimated: most are on the stage of late diagenesis A while some late diagenesis B. Medium-coarse sediments experience different diagenetic evolution pathway from fine ones because of different energy of their water body and their diagenism. With more secondary porosity and residual primary porosity, medium-coarse sediments form gas-bearing beds easily. However, with less residual primary porosity and secondary porosity, fine sediments form non gas-bearing formations. The quality of reservoirs is affected by structural setting, sedimentary facies, and diagenism. Mechanism of secondary porosity formation is studied through fluid-rock interaction simulation: during late diagenesis A, a lot of secondary porosity is formed because filler in reservoirs, such as tuff, feldspar, etc. are solved by organic acid from source rocks. Using high resolution sequence stratigraphy and sedimentary facies analyses, the geological model of conduit systems is built up in Sulige gas field. Types of conduit systems of Sulige gas field includes sandstone bodies, faults, sandstone bodies-faults. Moreover, sandstone bodies are divided into thick-banded,
引文
1. 戴金星,夏新宇,卫延召. 中国天然气资源及前景分析. 见:中国石油天然气集团公司油气地球化学重点实验室文集(第一集). 北京:石油工业出版社,2000:11~22
2. 康竹林,傅诚德,崔淑芬等. 中国大中型气田概论. 北京:石油工业出版社,2000:1~7
3. 钱凯,马新华,李景明等. 中国天然气资源. 北京:石油工业出版社. 1999:74~95
4. 赵贤正,李景明,李东旭等. 中国天然气勘探快速发展的十年. 北京:石油工业出版社. 2002:9~14
5. 戴金星. 中国天然气资源及其前景,见:戴金星天然气地质和地球化学论文集(卷二). 北京:石油工业出版社, 2000:153~157
6. 何自新,付金华,席胜利等. 苏里格大气田成藏地质特征. 石油学报,2003,24(2):6~12
7. 王英华,杨承运,张秀莲. 碳酸盐岩的成岩作用. 见:冯增昭,王英华, 刘焕杰等著. 中国沉积学. 北京:石油工业出版社,1994: 199~237
8. 冯增昭主编. 沉积岩石学(第二版). 北京:石油工业出版社,1993: 44~47
9. 刘宝君. 沉积成岩作用及成矿作用. 见:冯增昭,王英华,刘焕杰等著. 中国沉积学. 北京:石油工业出版社,1994:26～58
10. 赵澄林,朱筱敏主编. 沉积岩石学(第三版). 石油工业出版社,2001:125~137
11. Baccar M B,Fritz B. Geochemical modeling of sandstone diagenesis and its consequences on the evolution of porosity. Applied Geochemistry,1993,8(3):285~297
12. Baedecker M J,Cozzarelli I M,Eganhouse D I,et al. Crude oil in a shallow sand and gravel aquifer:Biogeochemical reactions and mass balance modeling in anoxic ground water. Applied Geochemistry,1993,8(6):569~587
13. Bailey N J. Alteration of crude oils by water and bacterial evidences from geochemical and isotope studies. AAPG nun.,1973,57(7):1276~1291
14. Barth T,Quantitative determination of volatile carboxylic acids in formation waters by isotachophoresis. Anal. Chem.,1987,59(1):172~180
15. Barth T,Bjrlvkke K. Organic acids from source rock maturation: generation potentials,transport mechanisms and relevance for mineral diagenesis. Applied Geochemistry,1993,8(4):325~339
16. 蔡春芳. 沉积盆地中流体-岩石相互作用研究的现状. 地球科学进展,1996,11(6):575~579
17. 蔡春芳. 水-岩相互作用地球化学模拟研究的现状. 油气藏成藏机理和油气资源评价. 北京:石油工业出版社,1997:1~95
18. Magoon LB,Dow Wg 主编. 含油气系统从烃源岩到圈闭. 张刚,蔡希源,高泳生译. 北京:石油工业出版社,1998:3～25
19. 赵文智,何登发,池英柳等. 中国复合含油气系统的基本特征与勘探技术. 石油学报,2001,22(1):6~13
20. 何登发,赵文智,雷振宇等. 中国叠合型盆地复合含油气系统的基本特征. 地学前缘,2000,7(3):23~36
21. 龚再升,杨甲明. 油气成藏动力学及油气运移模型. 中国海上油气(地质),1999,13(4):235~239
22. 张卫海,查明,曲江秀. 油气输导体系的类型及配置关系. 新疆石油地质,2003,24(2):118~121
23. 张照录,王华,杨红. 含油气盆地的输导体系研究. 石油与天然气地质,2000,21(2): 133~135
24. 付广,付晓飞. 断裂输导系统及其组合对油气成藏的控制作用. 世界地质,2001,20(4):344~3491
25. 赵忠新,王华,郭齐军等. 油气输导体系的类型及其输导性能在时空上的演化分析. 石油实验地质,2002,24(6):527~532
26. 李景明,魏国齐,曾宪斌等. 中国大中型气田富集区带. 北京:地质出版社,2002:21~150
27. 王兴志,穆曙光,方少仙等. 四川盆地西南部震旦系白云岩成岩过程中的孔隙演化. 沉积学报,2000,18(4):549~554
28. 赵澄林,陈丽华,涂强等. 中国天然气储层. 北京:石油工业出版社. 1999: 63~160
29. 钱峥,黄先雄等. 碳酸盐岩成岩作用及储层. 北京:石油工业出版社. 2000:42~59
30. 刘成林,李景明等. 川东小河坝砂岩天然气成藏地球化学研究. 西南石油学院学报,2002,24(1):46~49
31. 郭一华. 川东地区石炭系储层成岩作用和天然气成藏规律. 西南石油学院学报,1994,16(1):1~10
32. 裘怿楠,薛叔浩,应凤祥等. 中国陆相油气储集层. 北京:石油工业出版社,1997,149~217
33. 吴胜和,熊琦华等. 油气储层地质学. 北京:石油工业出版社,1998: 55~104
34. 刘孟慧,赵澄林等. 碎屑岩储层成岩演化模式. 山东东营:石油大学出版社.1993:1~79
35. 张厚福,方朝亮,张枝焕等. 石油地质学. 北京:石油工业出版社, 1999:314~318
36. 易荣龙,黄泽光,刘树根. 中国中西部压扭性盆地油气地质特征,见:李抷龙主编. 压扭性盆地勘探理论及方法文集. 北京:石油工业出版社,2001:71~95
37. 吴奇之,王同和等. 中国油气盆地构造演化与油气聚集. 北京:石油工业出版社,1997:73~151
38. 何登发,雷振宇,周路. 中国中西部前陆冲断带的形成演化和构造样式,见:中国石油学会石油地质专业委员会编. 油气盆地研究新进展. 北京:石油工业出版社,2002:147~161
39. 刘成林,李景明等. 川西白马庙地区上侏罗统蓬莱镇组天然气成藏研究. 天然气工业,2002,22(2): 10~13
40. 吕明. 莺-琼盆地含气区储层特征. 天然气工业,1999,19(1): 20~24
41. R. Siever. 板块构造对成岩作用的控制. 见:地质矿产部情报研究所编译. 国外沉积成岩作用. 北京:地质出版社,1988:1~24
42. 邓宏文,王洪亮,李熙哲. 层序地层学地层基准面的识别、对比技术及应用. 石油与天然气地质,1996,17(3):177~184
43. 邓宏文,王洪亮,翟爱军. 中国陆源碎屑盆地层序地层与储层展布. 石油与 天然气地质,1999,20(2):108~114
44. 朱筱敏. 层序地层学原理及应用. 北京:石油工业出版社,1998:1~50
45. 刘招君,董清水,王嗣敏等. 陆相层序地层学导论与应用. 北京:石油工业出版社,2002:1~91
46. 魏红红,李文厚,屈红军等. 苏里格庙地区上古生界层序地层学研究. 西北大学学报(自然科学版),2002,32(1):55~59
47. 刘锐娥,李文厚,孙粉锦等. 苏里格庙地区盒8 段高渗储层成岩相研究. 西北大学学报(自然科学版),2002,32(6):667~671
48. Goodall T M; North C P. Surface and subsurface sedimentary structures produced by salt crusts. Sedimentology,2000,47(1):99~118
49. 刘锐娥,孙粉锦,拜文华等. 苏里格庙盒8 气层次生孔隙成因及孔隙演化模式探讨. 石油勘探与开发,2002,29(4):47~49
50. 张明禄,达世攀,陈调胜. 苏里格气田二叠系盒8 段储集层的成岩作用及孔隙演化. 天然气工业,2002,22(6):13~16
51. Kruuskraa V,Decker D. Naturally fractured tight gas reservoir detection optimization: Piceance Basin. Leading Edge,1996,15(8):947~948
52. Padmalal D. Sedimentary structures and sexture of the Warkalli sandstone (Mio-Pliocene) at Cherunniyoor,Kerala. J Geol Soc India,1996,48(4):403~407
53. James W. Johnson,Eric H. Oelkers,Harold C. Helgeson. SUPCRT92:A software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of minerals,gases,aqueous species,and reactions from 1 to 5000 bar and 0 to 1000℃. Computers & Geosciences,1992,18(7):899~947
54. 文冬光,沈照理等. 水-岩相互作用的地球化学模拟理论及应用. 武汉:中国地质大学出版社,1998:1~14
55. 蔡春芳,梅博文,马亭等. 塔里木盆地流体-岩石相互作用研究. 北京:地质出版社,1997:1~155
56. 蔡春芳,梅博文,马亭等. 塔里木盆地不整合面附近成岩改造体系烃·水-岩相互作用. 科学通报,1995,40(24):2253~2256
57. 蔡春芳,梅博文,李伟. 塔里木盆地油田水文地球化学. 地球化学,1996,25(6):614~622
58. 蔡春芳,梅博文,李伟. 塔中地区古生界流体运聚和化学演化. 石油勘探开发,1997,24(1):18~21
59. 蔡春芳,梅博文,马亭等. 塔里木盆地有机酸来源、分布及其对矿物稳定性的影响. 沉积学报,1997,15(3):103~107
60. 蔡春芳,赵红静,马亭等. 塔里木盆地轮南地区有机酸与矿物成岩作用. 有机地球化学研究进展. 重庆:重庆大学出版社,1996:1~74
61. 程中第,应凤祥. 油田水中低碳酸的分析. 石油实验地质,1995,17(1):77~80
62. 付献彩,陈瑞华. 物理化学(下册). 北京:人民教育出版社,1981:1~174
63. 黄思静,杨俊杰,张文正等. 不同温度条件下乙酸对长石溶蚀过程的实验研究. 沉积学报,1995,13(1):7~17
64. 黄思静,杨俊杰,张文正等. 石膏对白云岩溶解影响的实验研究. 沉积学报,1996,14(1):103~109
65. 黄福堂,张维芹,张国林等,松辽盆地北部地层水中“指纹标志”化合物的分布特征及其与油气关系的研究. 地球化学,1993,16(3):22~25
66. 刘祟僖. 水文地球化学找油. 北京:地质出版社,l988:1~240
67. 罗明高,黄健全等. 油气在储层孔喉中的微观运移机理探讨. 沉积学报,17(2):269~272
68. 曾溅辉,金之钧等. 油气二次运移和聚集物理模拟. 北京:石油工业出版社,2000:1～24
69. Hindle A D. Petroleum migration pathways and charge concentration : a three-dimensional model. AAPG Bull,1997,81(9):1451~1481
70. Steven Losh,Lorraine Eglinton,Martin Schoell & James Wood. Vertical and lateral fluid flow related to a large growth fault,South Eugene island block 330 field,Offshore Louisiana. AAPG Bull,1999,83:244~276
71. Hunt J M. Generation and migration of petroleum from abnormally pressured fluid compartments. AAPG Bull,1990,74:1~12
72. Gibson R G. Fault-zone seals in siliciclastic strata of the Columbus basin,offshore Trinidad. AAPG Bull,1994,78:1372~1385
73. 姚宗惠,张明山,曾令邦等. 鄂尔多斯盆地北部断裂分析. 石油勘探与开发,