【摘要】：目前海洋深水區(qū)已經(jīng)成為全球油氣勘探的熱點領(lǐng)域。我國南海北部珠江口盆地深水區(qū)生、儲、蓋配套良好,是未來南海北部重要的油氣勘探遠景區(qū)。珠江口盆地大地熱流由北向南從正常值到高熱流,這與巖石圈厚度、地溫梯度變化趨勢基本一致。然而,高熱背景對盆地內(nèi)砂巖儲層的影響仍不明確。此外,白云凹陷的斷裂活動和底辟構(gòu)造及其伴生的深部CO_2上涌、充注對儲層的影響尚不清楚。高地溫梯度對成巖作用及儲層儲集性能的影響以及該背景下優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育機制仍屬于研究的薄弱環(huán)節(jié),也制約著下一步的勘探部署。在前期研究基礎(chǔ)上,根據(jù)白云凹陷深水區(qū)受熱機制的不同,本研究首次將白云凹陷深水區(qū)儲層劃分為兩種類型:(1)歷史上受到巖漿作用、斷裂作用、底辟作用影響的地區(qū),該區(qū)地層所經(jīng)歷的最高地溫大于現(xiàn)今地溫,即受到“異常熱”影響的儲層;(2)地質(zhì)歷史上未受到過巖漿作用、斷裂作用、底辟作用影響的地區(qū),即受“正常熱”影響的儲層。再根據(jù)地溫梯度將后者區(qū)分為:低地溫梯度(4℃/100m)區(qū)和高地溫梯度(4℃/100m)區(qū)。針對研究區(qū)存在的上述問題,本文通過常規(guī)薄片,熒光薄片,陰極發(fā)光薄片和鑄體薄片的顯微鏡下觀察鑒定與定量統(tǒng)計為基礎(chǔ),結(jié)合掃描電鏡、XRD礦物成分分析、孔隙度與滲透率、圖像孔喉觀察與測定、電子探針成分分析、地震剖面解釋等多種分析測試手段。做了下列三方面的對比研究:(1)高、低地溫梯度區(qū)砂巖原始組構(gòu)的差異;(2)高、低地溫梯度區(qū)成巖作用和儲層質(zhì)量的差異;(3)受CO_2充注影響的儲層與不含CO_2儲層的物性差異的對比研究。然后綜合受“正常熱”和“異常熱”影響區(qū)儲層的特征,總結(jié)高熱背景影響儲層質(zhì)量的機制。首先,認識到不同地溫梯度區(qū)相同地層組由砂巖原始組構(gòu)造成的儲層物性的差異不顯著。即在高、低地溫梯度區(qū),同一地層組砂巖巖石類型基本一致,儲層的孔隙度和滲透率均隨著剛性顆粒含量增加的而增大,隨著塑性顆粒含量的增加而減小,隨著斜長石含量的減少孔隙度有所增加。高、低地溫梯度區(qū),同一地層組砂巖粒度參數(shù)與物性的關(guān)系基本一致。在高、低地溫梯度區(qū),儲層中雜基含量與最大面孔率均呈反相關(guān)關(guān)系。其次,受“正常熱”影響的儲層,高地溫梯度區(qū)砂巖的最大孔隙度和最大滲透率隨著埋藏深度和地層溫度的增加而迅速減少,而低地溫梯度區(qū)則緩慢減小。地層溫度是通過改變顆粒的抗壓強度,改變礦物的溶解度,改變粘土礦物的轉(zhuǎn)化速率,影響碳酸鹽膠結(jié)物的形成等方式來影響成巖作用的進程,從而影響儲層的儲集性能。結(jié)合研究區(qū)不同地溫梯度區(qū)的埋藏史和地殼拉張減薄歷史的對比,提出了溫度-時間控制了儲層物性隨埋深/溫度增加而減小的速率,合理解釋了不同地溫梯度區(qū)儲層物性演變的差異。再次,白云凹陷及其周緣地區(qū)發(fā)現(xiàn)的大部分CO_2屬于無機成因,少量為有機成因CO_2氣體。導(dǎo)致“異常熱”的巖漿、底辟和斷裂活動使深部物質(zhì)穿層流動到上部儲層中,深部物質(zhì)及其攜帶的熱量對砂巖儲層進行改造,其中CO_2是深部物質(zhì)的典型代表。底辟構(gòu)造對于白云凹陷CO_2的分布具有一定的控制作用。深部熱流體與CO_2注入儲層后引起片鈉鋁石、鐵白云石和高嶺石等礦物的沉淀,以及長石等硅酸鹽礦物和方解石等碳酸鹽礦物的溶蝕溶解是影響受“異常熱”區(qū)儲層質(zhì)量的直接原因�？傊�,在沉積作用條件基本一致的情況下,較低的地溫梯度有利于儲層孔隙的保存,使得深部地層中形成并保存有較高孔隙度和滲透率的有利儲層;地層溫度越高越不利于孔隙的保存;“異常熱”造成的CO_2充注產(chǎn)生的建設(shè)性作用主要是長石和方解石等礦物的溶蝕作用,其破壞性作用主要是鐵白云石、片鈉鋁石和高嶺石等礦物的的膠結(jié)作用,本研究區(qū)CO_2充注對儲層的建設(shè)性作用大于破壞性作用。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P618.13
【圖文】：

孔低滲情況。低地溫梯度區(qū)總體孔隙度相對偏小，孔隙度-滲透率關(guān)系相對簡單（圖3-8）。高地溫梯度區(qū)個別砂巖存在高孔、低滲情況。經(jīng)薄片觀察，個別高孔低滲數(shù)據(jù)主要來自于由生物體腔孔為主要孔隙類型的巖石，生物體腔孔相對獨立不聯(lián)通造成滲透率低。圖3-8珠江口盆地白云凹陷孔隙度-滲透率關(guān)系圖（左圖：高地溫梯度區(qū)；右圖：低地溫梯度區(qū)）3.2.2深部恩平組和文昌組砂巖高孔低滲由于研究區(qū)僅在個別井位鉆遇恩平組地層，因而在只有極少量鉆井和樣品的情況下，對于深部儲層的預(yù)測、探究深部是否發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層至關(guān)重要。本次研究獲得的恩平組砂巖孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)顯示，深部地層具有高孔低滲的特征，樣品孔隙度可達21.3%-23%，滲透率卻只有0.064-0.082毫達西。根據(jù)鑄體薄片顯微觀察鑒定并結(jié)合掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)存在以下不利于滲流的現(xiàn)象：（1）孔隙類型以次生孔隙為主

經(jīng)過大量不同分類方法的嘗試和作圖，本研究發(fā)現(xiàn)了研究區(qū)砂巖儲層物性隨溫度變化的重要規(guī)律：即高地溫梯度區(qū)砂巖最大孔隙度/最大滲透率隨埋深/地層溫度減小速率比低地溫梯度區(qū)大�？梢�，儲層物性除了與埋藏深度有關(guān)，還與所處的地層溫度以及地溫梯度相關(guān)。以埋藏深度為縱坐標的孔隙度變化散點圖中（圖3-10），無論地溫梯度高或者低，孔隙度總體變化趨勢都是隨著埋深和溫度的增加而降低。這與實驗?zāi)M和傳統(tǒng)理論（Atwater and Miller, 1965；Ehrenberg, 1990）關(guān)于砂巖的物性隨溫度變化的規(guī)律相符。然而，該趨勢背后存在以下特殊現(xiàn)象：在低地溫梯度區(qū)，最大孔隙度隨深度的增加而逐漸緩慢地減��；而在高地溫梯度區(qū)，最大孔隙度隨深度的增大急劇快速地減�。▓D3-9）。在圖中表現(xiàn)為不同地溫梯度區(qū)最大孔隙度包絡(luò)線斜率的差異（圖3-9）。高地溫梯度區(qū)，孔隙度從829米的36.1%減少到2736米的11.1%，平均每百米減少1.3110%；低地溫梯度區(qū)，孔隙度從1633米的33.7%減少到3928米的13.5%，平均每百米減少0.9051%（圖3-9）。

西北大學(xué)博士學(xué)位論文深因素，也包含了地溫梯度因素），發(fā)現(xiàn)高、低地溫梯度區(qū)最大孔隙度隨溫度減少的速率仍有差異，但是比以深度為縱坐標圖上的差異略小。即在高地溫梯度區(qū)，孔隙度隨著地層溫度減小的速率相對于低地溫梯度區(qū)仍然較大（圖3-10）�？傊�，無論以埋藏深度或是現(xiàn)今地溫梯度作為縱坐標，高地溫梯度區(qū)最大孔隙度減少速率總是大于低地溫梯度區(qū)。在滲透率隨地層溫度變化圖中（圖3-11），在相同地層溫度下，溫度大于114℃的區(qū)域，高地溫梯度區(qū)巖樣滲透率明顯低于低地溫梯度區(qū)的巖樣滲透率。該溫度下處于低地溫梯度區(qū)樣品的埋深大于高地溫梯度區(qū)。按照一般理論，埋藏深度大其壓實作用一般會強于埋深淺的區(qū)域，即高地溫梯度區(qū)滲透率本應(yīng)該高于低地溫梯度區(qū)。然而，事實正好相反（圖3-11）：高地溫梯度區(qū)埋深淺的儲層的滲透率較低。圖3-11左圖中，當溫度為T1時，高地溫梯度區(qū)砂巖樣品A的最大滲透率PA 明顯小于低地溫梯度區(qū)砂巖樣品B的最大滲透率PB。其中A點的埋藏深度小于B點。

【參考文獻】

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本文編號：2800729