泥页岩埋藏过程孔隙度演化与预测模型探讨.pdf

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1、第２４卷第３期天然气地球科学Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．３２０１３年６月ＮＡＴＵＲＡＬＧＡＳＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＪｕｎ．２０１３非常规天然气泥页岩埋藏过程孔隙度演化与预测模型探讨郭秋麟１，陈晓明１，宋焕琪２，郑曼１，黄金亮１，陈宁生１，高日丽１（１．中国石油勘探开发研究院，北京１０００８３；２．中国石油大学（北京），北京１０２２４９）摘要：统计分析了国内外大量实测及测井解释孔隙度数据，揭示泥页岩孔隙度演化规律，指出孔隙度变化过程的差异，划分出正常压实和欠压实孔隙演化区。从３个方面探讨了引起孔隙度差异的原因：①处于生油高峰期的优质烃源岩，生烃过程中产生的超压减缓

2、了孔隙度变小的速率，是泥页岩在中深层还保持相对较大孔隙度的主要因素，超压贡献的孔隙度超过５％；②处于生气中晚期的优质烃源岩，生烃过程形成的有机质纳米孔隙是深层富含有机质泥页岩孔隙度增加的另一个重要因素，有机质纳米孔贡献泥页岩孔隙度达到１．８％；③有机酸对脆性矿物的溶蚀作用对泥页岩孔隙增大贡献比预想的小。根据以上认识，建立了３段式的正常压实模型、欠压实模型以及有机质纳米孔校正模型，分析了模型关键参数，提出了有机质面孔率的估算模板。应用实例证明这些模型具有实用价值，可促进页岩气、页岩油等非常规油气资源评价及勘探开发技术的发展。关键词：页岩孔隙；压实；超压

3、；有机质纳米孔；页岩气；页岩油；埋藏史中图分类号：ＴＥ１２２．２＋３文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－１９２６（２０１３）０３－０４３９－１１引用格式：ＧｕｏＱｉｕｌｉｎ，ＣｈｅｎＸｉａｏｍｉｎｇ，ＳｏｎｇＨｕａｎｑｉ，ｅｔａｌ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｓｏｆｓｈａｌｅｐｏｒｏｓｉｔｙｄｕｒｉｎｇｂｕｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＮａｔｕｒａｌＧａｓＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，２０１３，２４（３）：４３９－４４９．［郭秋麟，陈晓明，宋焕琪，等．泥页岩埋藏过程孔隙度演化与预测模型探讨［Ｊ］．天然气地球科学，２０１３，２４（３）：４３９－４４９．］０

4、引言面，许多学者做了大量的研究工作。１９５９年，Ｒｕｂｅｙ［６］等建立了指数关系模型，该模型在盆地模拟中广泥页岩分布广泛，约占沉积岩总体积的泛应用［７－９］；１９７８年，Ｓｅｌｌｅｙ［１０］收集整理了许多盆地［１］６０％，是油气勘探开发过程中重要的研究对象。中泥岩孔隙度与埋深关系的数据，编制了孔隙度与近年来，随着美国页岩气、页岩油等非常规资源勘探埋深关系散点交会图，该图清楚地表明，埋深５００ｍ开发的高速发展以及中国非常规油气的突破，泥页以浅地层孔隙度急剧降低，到深处３０００ｍ以深孔岩孔隙大小及其演化规律，已成为当下非常规油气隙度变化很小；１９８５年，

5、Ｂａｌｄｗｉｎ等［１１］提出了改进工作者研究的热点。目前，国内尚未建立泥页岩孔［１２］型的指数模型；１９８９年，姚秀云等利用大庆油田隙度测试标准，对泥页岩孔隙度演化规律与影响因１６口井的资料拟合了正常压实和欠压实段泥岩孔素的探讨非常必要。［１３］隙度与深度的关系；１９９８年，Ｇｉｌｅｓ等建立了孔隙［２］［１４］早在２０世纪３０年代，Ａｔｈｙ就已经指出，在度与有效应力的关系式；２００５年，Ａｌｌｅｎ等认为正常压实条件下泥页岩孔隙度与埋深之间存在指数孔隙变化受许多因素影响，包括岩性、岩相（颗粒大关系，之后人们在分析泥页岩压实程度时大都运用小、分选、泥质成

6、分）、框架颗粒的组成、温度（胶结作［３－５］这个指数关系式。在拟合孔隙度与深度关系方用、黏土矿物转化和压溶作用）和时间，很难用单一收稿日期：２０１３－０２－１８；修回日期：２０１３－０４－１８．基金项目：国家重大科技专项“岩性地层区带、圈闭评价与储层预测技术研究”课题（编号：２０１１ＺＸ０５００１）；中国石油勘探开发研究院创新课题“泥页岩、致密砂岩孔隙演化与油气成藏数值模拟”（编号：２０１１Ｙ００５）；中国石油重大科技专项“中国石油第四次油气资源评价”（编号：２０１２Ｅ－０５０１２０１）联合资助．作者简介：郭秋麟（１９６３－），男，福建龙海人，教授级

7、高级工程师，博士，主要从事油气资源评价、盆地评价与数值模拟等研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｌｇｕｏ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ．４４０天然气地球科学Ｖｏｌ．２４的关系表示，但是在某一深度阶段可以用最简单的在埋藏过程中的孔隙度演化规律。在此基础上，讨［１５］线性关系表示。２００７年，刘震等根据黏弹塑性体论超压、有机质纳米孔和溶蚀作用对孔隙度的影响，应力———应变模型推导出匀速埋藏条件下地层孔隙并建立３段式的正常压实模型、欠压实模型以及有度是埋深和经历时间的双元函数。机质纳米孔校正模型，提出了有机质面孔率的估算［１６］在实验模拟方面，１９８５年，贝丰等开

8、展了典模板。应用实例证明这些模型具有实用价值。型干黏土的压实实验，建立了泥岩孔隙度随压力的［１７］１泥页岩埋