致密砂岩气藏超低含水饱和度形成地质过程及实验模拟研究

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1、第16卷第2期天然气地球科学VO1．16NO．22005年4月．NATURAl(；ASGE()SCIECEApr．2005天然气地质学致密砂岩气藏超低含水饱和度形成地质过程及实验模拟研究张浩，康毅力，陈一健，李前贵，高波(西南石油学院油气藏地质及开发工程19家重点实验室，四川成都610500)摘要：对致密砂岩气藏含水饱和度的认识直接影响气藏储量评价及开发决策。密闭取心和测井解释表明鄂尔多斯盆地北部上古生界致密砂岩气藏存在超低含水饱和度现象，气藏初始含水饱和度值范围低于束缚水饱和度范围。认为致密砂岩气藏超低含水饱和度形成于其独特的成藏过程，成藏过程中

2、的生烃排液作用对超低含水饱和度的形成具有决定性影响，并通过室内对比实验作了验证。泥岩盖层的封隔作用、致密砂岩气藏气水过渡带内相对渗透率变化及持续生烃增压作用使得致密砂岩气藏超低含水饱和度最终得以保存。关键词：鄂尔多斯盆地；致密砂岩；气藏；含水饱和度中图分类号：TE122．2文献标识码：A文章编号：1672—1926(2005)02-0186—04通常认为敛密砂措气藏含水饱和度40以石所允填。世界上的教训是，由于对水相圈闭损害严上，高者甚至达到60～70。然而，致密砂岩气藏重性认识不够，例如在加拿大阿尔伯达盆地发现第勘探开发实践汪实．致密砂岩气藏高含

3、水饱和度的一口深盆气井之前曾错失过上百口气井。鄂尔多斯假象多数由井壁附近强烈的工作液滤液毛管自吸作盆地早期勘探下古生界所钻380口探井，也基本上用造成一。鄂尔多斯盆地北部(~ILIL)上古生界致密没有发现上古生界致密气藏u。在毛管力自吸作用砂岩气藏密闭取心和测井资料显示，气藏初始含水下井壁附近气层含水饱和度增加，造成测井解释含饱和度值在20～30之间．实验证实气藏束缚水饱和度值偏大，鄂尔多斯盆地北部常规水基泥浆水饱和度范围住40．37～55．27之间，我f『】把含钻井作业后测井结果解释含水饱和度值为35～水饱和度远低于束缚水饱和度的这一状态叫做超低

4、65，有的裂缝发育段测井含水饱和度值高达含水饱和度现象。国外通过水蒸发实验对低含水饱74，这一假象与表1中通过压汞法、相渗法及生产和度形成进行了研究。’．文章结合致密砂岩成藏地资料分析法得到的气层束缚水饱和度范围基本一质作用过程对低含水饱和度形成加以讨论，并通过致。气藏含水饱和度在65以上时气相渗透率近于室内模拟实验加以验证。0，故早期钻井错失大型气藏的事实也就不足为奇。表l鄂北上古生界致密砂岩气层岩样束缚水饱和度测定1致密砂岩气藏超低含水饱和度现象鄂尔多斯盆地北部_占生界致密砂岩气藏具有非常规的地质特征：平均孔隙度为7．66．渗透牢平均值为o．3

5、8×1oIxm，致密砂岩喉道半径一般小于0．6Ixm。压)j乏饱和度⋯f值压力呵达5～50MPa。高角度裂缝及垂直裂缝在煤岩、泥岩层段图1和图2为研究区Sh21l井油基泥浆密闭取以及砂岩储层段均不同程度发育．少量裂缝为方解与常规取心含水饱和度测量结果对比，密闭取心收稿日期：20~15f)】2：修回日期：20~)Sf1217．基金项目：四川省年科技疑金项EJ(编号：02ZQ0260i2)资助．作者简介：张浩(1976)．；，湖南永顺人．博j研究生．从事，F发地质学及油藏描述研究．E—mail：cwct22z}“gl1{I()．sIudent@sina

6、．corlNo．2张浩等：致密砂岩气藏超低含水饱和度形成地质过程及实验模拟研究l87闭取心测量含水饱和度值多在30以内一。长庆气田马五储层(碳酸盐岩储层)油基泥浆取心测量结果表明，孔隙度为6时，其初始含水饱和度值为20．6Ls。所以，低含水饱和度现象在鄂北上古生界、下古生界气藏中均普遍存在。2超低含水饱和度的形成致密砂岩气藏超低含水饱和度形成与天然气大量生成及聚集成藏过程密切相关，伴随烃类生成、运移及聚集，烃源岩及储集岩中地层水不断地被天然气所排替，该盆地北部上古生界烃源岩主要为煤层及暗色泥岩]。石炭系、二叠系煤层广布于全区．煤层厚10～20m，北

7、部最厚达30m，暗色泥岩厚达含水饱和度(c／c)l(J(J～210m，烃源岩演化程度高(R一1．6～桁闭取心口常规取心2．6)，在白垩纪达到生气高峰，盆北生烃强度达图lSh21l井含水饱和度分布(15～36)×l0m。／km，天然气不断生成在气藏内聚集成异常高压，石炭系地层压力系数普遍在】．3～1．70之间]，达到岩石的破裂强度．在异常高压作用下产生裂缝。成为储层流体运移的良好通道。气藏中超低含水饱和度形成过程如图3所示．一图3(a)为沉积物的固结成岩压实作用阶段，此时烃源岩和储集岩中均]f)(j饱含地层水．有生物甲烷*幻气生成，在压实作用下地层水

8、向上覆地层排驱。图3(b)为后生作用阶段前期，随干酪根成熟度增加，烃源岩内部大量天然气不断生成聚集形成高压，烃源岩中封存烃