致密砂岩油藏与常规砂岩油藏开发的地质主控因素差异

致密砂岩油藏与常规砂岩油藏开发的地质主控因素差异随着世界油气工业勘探开发领域从常规油气向非常规油气延伸，非常规油气的勘探和研究日益受到重视。20世纪90年代以来，中国出现深盆气、根源气、深盆油、向斜油、非稳态成藏、致密油、致密气、页岩气、页岩油、源岩油气等概念。油气地质基础研究呈现出由常规油气向非常规油气发展的新趋向（图1）。图1中国陆上主要非常规油气有利区分布图（据邹才能等，2013C）致密油是一种重要的非常规资源，是指夹在或紧邻优质生油系的致密储层中，未经过大规模长距离运移而形成的石油聚集，是与生油岩系共生或紧邻的石油资源。储层致密、油气在运移、聚集、成藏等方面与常规砂岩油藏存在较大差异，导致致密砂岩油藏与常规砂岩油藏开发上地质主控因素存在较大差异，本文主要从储层特征、流体性质、边界条件进行简要分析。一、储层特征非常规油气储层以纳米、微米孔喉为主，微观孔喉结构复杂，决定了其低孔低渗的储集特征，控制了油气聚集机制、富集规律等基本地质特征。（一）储层质量1.宏观致密砂岩储层以纳米级孔喉系统为主，导致其储层致密物性较差，一般孔隙度小于10%，渗透率小于0.1mD，而常规砂岩储层物性相对较好，如表1-1。致密砂岩油藏储层总体致密是其与常规油气储层的最大区别。表1-1致密砂岩储层与常规砂岩储层宏观储层质量对比致密储层常规储层纳米级孔喉系统导致储集层致密、物性差，一般孔隙度小于10%，渗透率小于0.1mD孔隙度特高孔隙度≥30%高孔隙度30%~25%中孔隙度25%~15%低孔隙度15%~10%渗透率特高渗≥2000mD、高渗2000~500mD中渗500~50mD、低渗50~10mD特低渗小于10mD2.微观（1）孔隙结构孔隙结构：岩石中所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通的关系。微米与纳米尺度是通过扫描电镜与微-纳米CT扫描可以识别的微观孔隙形态与空间特征，如图1-1。图1-1微观孔隙形态与空间特征（据于清艳，2015）非常规油气储层孔隙微观结构复杂，孔喉多小于1μm。表1-2非常规油气致密砂岩储层与常规油气砂岩储层特征对比表非常规油气砂岩储层与常规油气致密砂岩储层特征对比表明（表1-2），非常规油气致密砂岩储层岩石组分中缺少抗压程度的石英矿物，并多处于中、晚成岩阶段，故以次生孔隙为主，喉道呈席状、弯曲片状，连通差（图3a）；孔隙度为3%～10%，渗透率多小于1mD。而常规油气砂岩储层岩石组分具有石英含量高、长石、岩屑含量低的特征，成岩阶段较早，多早于中成岩B期，压实程度较弱，保存原生孔隙，孔隙以短喉道连接，连通性较好；孔隙度范围处于10%～30%，渗透率多大于1mD。（2）孔隙类型非常规致密储层孔隙类型多样，既有粒间溶蚀微孔、粒间原生微孔、粒内原生微孔，也存在有机质微孔与晶间微孔、微裂缝等多种类型；孔喉大小以纳米级为主，但也存在微米级、毫米级微孔或微裂缝。（二）储层非均质性储层非均质性指油气储层由于在形成过程中受成岩作用、构造作用和沉积环境的影响，在空间分布及内部各种属性上都存在的不均匀的变化。这种不均匀变化具体地表现在储层岩性、物性、含油性及微观孔隙结构等内部属性特征和储层空间分布等方面的不均一性。形成储层层内、平面和层间的非均质性。主要从成岩作用、构造作用和沉积环境三方面分析致密砂岩储层与常规砂岩储层非均质性差异。成岩：致密砂岩储层成岩作用强烈，压实作用尤为突出，储层岩石中抗压组分较少，使得孔隙结构复杂，增加了储层的非均质程度构造：天然裂缝相对发育,岩性坚硬致密,存在不同程度的天然裂缝系统,一般受区域性地应力的控制,具有一定的方向性。沉积环境：常规油气资源主要分布在冲积扇、扇三角洲、河流以及正常三角洲等粗粒沉积体系中；非常规油气资源赋存在大型湖盆的细粒三角洲前缘、前三角洲和湖相泥页岩等细粒沉积体系（图1-2）。图1-2常规油气粗粒沉积与非常规油气细粒沉积分布模式图（据邹才能，2015）（三）储层敏感性储层孔隙结构复杂,喉道小,泥质含量高,水敏、酸敏、速敏严重,导致开采过程中易受伤害,损失产量可达30%~50%。（据邹才能、中国非常规油气勘探开发与理论技术进展，2015年）二、流体渗流方式非常规致密砂岩储层油气聚集过程中，呈现低速非达西渗流特征，存在启动压力梯度，常规砂岩储层中流体则遵循达西渗流（表2-1）。表2-1非常规致密砂岩储层与常规砂岩储层流体渗流方式对比储层类型渗流特征影响非常规致密储层非常规油气渗流机理受孔渗条件和含水饱和度控制，聚集过程中，存在达西流和低速非达西流双重渗流机理，广泛存在非达西渗流现象。致密储层非达西渗流机制决定了油驱水阻力大、含油饱和度低的特点，需要人工压裂注气液，增加驱替力，形成有效开采的流动机制。常规储层在常规油气储层中，微米级及其以上级别孔喉是主要的储集空间，遵循达西渗流。常规开采方式致密油气具有滞流、非线性流、拟线性流3段式流动机理。图2-1非常规致密储层流动过程与机理模式图（据邹才能，2015）以四川盆地侏罗系致密油为例，在运聚渗流实验的流速范围内，渗流曲线由平缓过渡的两段组成，较低渗流速度下的上凹型非线性渗流曲线和较高流速下的拟线性渗流曲线，渗流曲线主要受岩心渗透率的影响，渗透率越低，启动压力梯度越大，非达西现象越明显。运移过程中依次经历拟线性流、非线性流和滞流3个阶段。由于生烃增压产生的压力梯度由源向储呈现递减趋势，因此3个阶段的石油运移速度和含油饱和度都将逐级降低（图2-1）。三、边界条件油气主要分布在源内或近源的盆地中心、斜坡等负向构造单元，大面积“连续”或“准连续”分布，局部富集，突破了传统二级构造带控制油气分布概念，有效勘探范围可扩展至全盆地，油气具有大面积分布、丰度不均一特征。源储共生，油气聚集边界不显著，易形成大油气区。致密储层，烃源岩生烃模拟实验及岩石物性测试表明，生烃增压和毛细管压力差是致密油运聚的主要动力，浮力难以发生作用。在这种非浮力聚集的情况下，致密油气区不存在明确的油气水边界。四、结论通过对致密砂岩油藏与常规砂岩油藏对比分析，主要得到以下结论。五、参考文献[1]邹才能,杨智,朱如凯,张国生,侯连华,吴松涛,陶士振,袁选俊,董大忠,王玉满,王岚,黄金亮,王淑芳.中国非常规油气勘探开发与理论技术进展[J].地质学报,2015,06:979-1007.[2]于清艳.L3区块低渗致密油藏注气开发方式研究[D].西南石油大学,2015.[3]邹才能,陶士振,白斌,杨智,朱如凯,侯连华,袁选俊,张国生,吴松涛,庞正炼,王岚.论非常规油气与常规油气的区别和联系[J].中国石油勘探,2015,01:1-16.[4]邹才能,张国生,杨智,陶士振,侯连华,朱如凯,袁选俊,冉启全,李登华,王志平.非常规油气概念、特征、潜力及技术——兼论非常规油气地质学[J].石油勘探与开发,2013,04:385-399+454.[5]何琰,伍友佳,吴念胜.特低渗透油藏开发技术[J].钻采工艺,1999,02:27-31+5.[6]赵梓彤.HH油田致密砂岩储层敏感性研究[D].长江大学,2015.[7]杨智峰,曾溅辉,冯枭,冯森,张译丹,乔俊程.致密砂岩储层小尺度非均质性与石油富集特征[J].中国矿业大学学报,2016,01:119-127.