【摘要】：本論文通過巖心與露頭觀察、測井與地震資料解釋等方法建立了川西坳陷上三疊統(tǒng)須五段層序地層格架并分析了層序格架內(nèi)沉積相帶的展布規(guī)律,采用鑄體薄片、X衍射、場發(fā)射掃描電鏡、高壓壓汞、氮氣吸附、核磁共振及孔滲測試實驗等手段對須五段致密氣儲層特征進行了系統(tǒng)的研究,明確了致密儲層的成因機理。取得了如下認(rèn)識:依據(jù)須家河組頂?shù)自趨^(qū)域地震剖面均為上超下削的特征將其作為一個巨旋回;依據(jù)小塘子組末海退與須三段末安縣運動形成的不整合面將須家河組分為三個超長期旋回,須四段至須五段為其中一個超長期旋回;依據(jù)須五段與須四段之間巖性突變面將須五段作為一個長期旋回;依據(jù)須五段頂?shù)赘簧�、中部富泥的巖性組合,結(jié)合最大湖泛面特征,將其分為三個中期旋回。須五段野外露頭、鉆井巖心、錄井巖性及測井曲線特征均表明研究區(qū)須五段處于水體能量弱、物源供砂不足的三角洲前緣末端-濱淺湖的煤系低能沉積環(huán)境,主要發(fā)育泥頁巖、粉砂質(zhì)泥巖夾煤線,其次為富雜基的粉砂巖、細(xì)砂巖。針對須五段鑄體薄片下均不見孔隙的細(xì)砂巖粉砂巖及泥頁巖儲層,本論文采用場發(fā)射掃描電鏡識別出泥頁巖中的納米級的粘土礦物晶間孔、有機質(zhì)孔,粉砂巖及細(xì)砂巖中的粘土礦物晶間孔、粒內(nèi)溶孔、殘余粒間孔�？傮w上,泥頁巖中孔隙較小但數(shù)量較多,粉砂巖、細(xì)砂巖中孔隙較大但數(shù)量較少。高壓壓汞和氮氣吸附實驗數(shù)據(jù)顯示,儲層孔喉大小與巖性密切相關(guān):泥頁巖孔喉直徑峰值范圍5~30nm,粉砂巖孔喉直徑峰值范圍10~50nm,細(xì)砂巖孔喉直徑峰值范圍30~100nm。針對納米級孔喉的須五段儲層,本論文采用氦氣法和脈沖衰減法較為準(zhǔn)確的揭示了儲層物性特征。酒精飽和法對于納米級孔喉的儲層測得的孔隙度普遍偏低,氦氣測孔隙度更接近實際值,測試結(jié)果表明,泥頁巖孔隙度高于粉砂巖、細(xì)砂巖,泥頁巖為3.89%,粉砂巖為3.13%,細(xì)砂巖為2.44%。脈沖衰減法測致密儲層滲透率精度最高,測試結(jié)果表明,泥頁巖滲透率高于粉砂巖、細(xì)砂巖,泥頁巖為0.0651×10-3μm2,粉砂巖為0.0021×10-3μm2,細(xì)砂巖為0.0082×10-3μm2。泥頁巖孔隙度較高是因為發(fā)育較多的納米級粘土礦物晶間孔及有機質(zhì)孔,而粉砂巖、細(xì)砂巖中粘土礦物晶間孔及有機質(zhì)孔較少,殘余粒間孔和粒內(nèi)溶孔也極少;泥頁巖滲透率較高的原因則是由于發(fā)育較多的層間頁理縫。作為煤系低能環(huán)境下發(fā)育的儲層,沉積條件是導(dǎo)致須五段泥頁巖物性優(yōu)于粉砂巖、細(xì)砂巖的主控因素。三角洲前緣末端-濱淺湖的沉積環(huán)境決定了須五段沉積整體粒度細(xì)、泥質(zhì)含量高,同時煤系地層的酸性環(huán)境不利于早期碳酸鹽膠結(jié),因此在埋藏過程中壓實作用強烈,粉砂巖、細(xì)砂巖的原生粒間孔隙大量損失、喉道急劇縮小,最終僅殘余下粘土礦物晶間孔。由于缺乏運移通道,后期酸性流體也難以進入儲層溶蝕成孔,因而粉砂巖、細(xì)砂巖物性比泥頁巖差。
【圖文】：

成是優(yōu)質(zhì)儲層的控制因素，而溶蝕作用受有機酸性水運移通道的控制，主要發(fā)育在不整合面、層序界面以及斷裂裂縫帶附近、且保留一部分原生粒間孔隙的儲層中[131]。鄭榮才（2007）通過對川西坳陷須四段鈣屑砂巖儲層特征的研究，認(rèn)為其中剩余原生孔隙極少，儲集空間以次生的粒間溶孔為主，構(gòu)造裂縫是形成滲流通道的主要因素[119]。針對頁巖儲層，Slatt（2011）識別出 Barnett 頁巖和 Woodford 頁巖中的粘土礦物絮狀孔（porous floccules）、有機質(zhì)孔（organopores）、糞粒孔（fecal pellets）、化石骨架中的孔隙（fossil fragments）、礦物顆粒的粒內(nèi)孔（intraparticle grains/pores）、微孔道和微裂縫（microchannels and microfractures）等多種孔隙類型[72]。我國學(xué)者主要是借鑒北美研究經(jīng)驗對頁巖氣儲層進行了分析[132,133]，原野（2014）認(rèn)為鄂爾多斯盆地延長組長 7、長 9 段由于熱演化程度較低因而有機孔不發(fā)育、山西組由于有機質(zhì)以Ⅲ型干酪根為主因而有機孔發(fā)育受限[134]，胡宗全（2015）指出在五峰組-龍馬溪組頁巖中遷移有機質(zhì)內(nèi)的有機質(zhì)孔是最主要的頁巖氣儲存空間[135]。

中國石油大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文滲透率極低是致密砂巖和頁巖儲層共同的特征，而滲透性能差意味著其孔喉微小。Nelson（2009）根據(jù)來自不同盆地的砂巖和頁巖樣品的數(shù)據(jù)，對比了常規(guī)砂巖、致密砂巖、頁巖的孔隙大小、粘土礦物間距、金剛烷及油氣水分子的直徑的分布規(guī)律[136]（圖 1.1）。其中常規(guī)砂巖孔喉直徑約 0.2～1μm，致密砂巖孔喉直徑約0.03～0.2μm，頁巖孔喉直徑0.005～0.1μm，油分子直徑0. 00045～0.01μm（0.45～10nm），甲烷分子直徑 0. 00038mm（0.38nm），水分子直徑 0. 00032mm（0.32nm）。鄒才能（2012）結(jié)合我國與北美典型致密砂巖、致密灰?guī)r與泥頁巖儲層的數(shù)據(jù)對非常規(guī)儲層納米級孔喉分布進行了統(tǒng)計（圖 1.2），其中致密砂巖儲層孔喉直徑 40～700nm，頁巖儲層孔喉直徑 5～200nm[12]。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P618.13

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5 繆，

本文編號：2535155