【前沿论坛】庞雄奇：深层致密介质中油气富集成藏动力机制与演化模式庞雄奇：深层致密介质中油气

庞雄奇：深层致密介质中油气富集成藏动力机制与演化模式

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报告人：庞雄奇 | 整理：汪文洋（岩石圈室）
摘要：油气短缺迫使勘探从中深层走向超深层，近十多年来我国中西部盆地超过6000米系列大型油气田相继发现鼓舞我们不断向深层拓展。然而，油气是如何克服深层致密介质中强大毛细管阻力富集起来的一直让人们迷惑不解；非浮力虽然被普遍地认为是深层油气富集成藏的主导动力，但哪种非浮力以及在非浮力主导下油气富集成藏与浮力主导下常规油气富集成藏有何不同也一直没有明确认识。本研究从渤海湾盆地2938口探井钻遇67944目的层的结果分析出发，通过统计模拟、物理模拟和数值模拟等方法揭示了深层致密介质条件下油气富集成藏的主导动力并建立了演化模式，阐述了油气富集程度随埋深和储层致密程度的变化规律。
1．科学问题
中国深部地层时代老、埋深大、成熟度高，油气勘探已经走在世界前列，深层和超深层展示广阔前景但遇到重大挑战。与盆地浅层油气浮力主导成藏不同，深层致密油气藏为非浮力形成，这些非浮力包括哪些？深层致密介质毛细管阻力巨大，油气富集动力是什么？非浮力成藏有多种动力机制，哪种非浮力贡献量最大？
2．深层致密油气藏分布地质特征
致密油气藏为需要通过压裂改造等措施才能获得商业产能的非常规油气藏，基本地质特征为油气藏埋深较大、孔隙度和渗透率较低。大量实例剖析结果表明致密油气藏形成分布的原因主要有两个：一是沉积颗粒细小；二是压实成岩较强。致密油气藏最早在加拿大Albert盆地发现，后在美国绿河、红色沙漠等盆地发现，再后在中国鄂尔多斯、四川、准噶尔、松辽等盆地发现，近期又在哈萨克斯坦楚-萨雷苏盆地发现。致密油气藏分布发育广，资源潜力大，勘探前景好。深层致密油气藏有如下三个地质特征：低孔低渗、源储紧临、位于浮力成藏下限之下（Pang et al., 2021）。
3．深层致密油气藏的成因类型与主控因素
【【前沿论坛】庞雄奇：深层致密介质中油气富集成藏动力机制与演化模式】致密油气藏成因有两类五种机制（图1）。第一大类为源外致密油气藏，分为三小类，分别为致密圈闭型，成藏动力机制为早期浮力成藏，晚期压实致密；致密深盆型，早期储层压实致密，后期非浮力成藏；致密复合型，早期浮力主导成藏，晚期非浮力主导成藏。第二大类为源内致密油气藏，有两小类，包括超致密页岩型和超致密煤层型，成藏动力包括分子吸附力、流体粘滞力、毛管力滞留和束缚水封堵。
深层致密油气藏富集的主控因素主要包括沉积岩相、埋藏深度和成藏动力。砂岩目的层沉积岩相特征是影响油气富集程度关键因素；埋藏深度是影响目的层富油气程度综合要素；储层内外毛细管力差是深层油气富集成藏关键动力，非浮力作用对油气富集随目的层埋深增大贡献量增加。
图1 深层致密油气藏的成因类型
4．致密介质油气富集动力与源岩排油气作用相对贡献量模拟
致密介质中的毛细管力是油气排运的阻力，与水中油气界面张力、油气水接触角、介质内孔喉半径有关；目的层与围岩之间的毛细管力差是油气运移动力。油气自致密围岩进入目的层富集前提条件是毛管力差大于目的层内的毛细管力。毛细管力差驱动油气成藏物理模拟实验结果显示：油气富集成藏的基本条件是目的层孔喉半径大于围岩孔喉半径2倍以上，储层内外毛细管力差是决定油气富集程度的关键要素。