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富CO2流体与砂岩储层水—岩反应实验研究与应用 ——以黄桥油气藏龙潭组砂岩储层为例

富CO2流体与砂岩储层水—岩反应实验研究与应用 ——以黄桥油气藏...

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作者：任庆庆南京大学

学位级别：硕士

黄桥地区溪桥构造带位于下扬子区苏北斜坡,属下扬子盆地南京坳陷区。二叠系地层自下而上为栖霞组、孤峰组、龙潭组和大隆组。下扬子黄桥地区溪桥构造带大致经历了印支运动前平稳隆降、印支晚期一燕山中期挤压推覆、燕山晚期一喜山早期... 详细信息

黄桥地区溪桥构造带位于下扬子区苏北斜坡,属下扬子盆地南京坳陷区。二叠系地层自下而上为栖霞组、孤峰组、龙潭组和大隆组。下扬子黄桥地区溪桥构造带大致经历了印支运动前平稳隆降、印支晚期一燕山中期挤压推覆、燕山晚期一喜山早期拉张裂陷及喜山晚期隆升剥蚀四个构造阶段,导致了该地区地层反复沉降-抬升的埋藏历史特征。本文通过岩芯观察、岩石薄片观察、X射线衍射分析、电子探针分析、扫描电镜及能谱分析,并结合生产科研资料,对黄桥地区溪桥构造带二叠系龙潭组储层岩石学、成岩作用、储集物性、储集空间及油气产出等特征做了较为详细的研究,重点剖析了溪2井与溪3井,认为黄桥油气田是CO2和油气共存的一个特殊油气田,不同井的原油、CO2产量差异很大,且与之相关的储层差异非常明显,龙潭组砂岩非均质性强,不完全受岩相控制,区域上以溪3井-苏174井为中心,物性向四周逐渐变差,具有较强的平面非均质性。溪3井是主要生产井,日产CO2上万立方米,其岩性为中粒石英砂岩,溶蚀现象十分明显,长石溶蚀殆尽,后期碳酸盐胶结物仅有少量溶蚀残余,发育大量粒内和粒间溶孔,发现与CO2作用相关的指示性矿物片钠铝石,溪2井距离溪3井约一公里,但几乎不产油不产气,其岩性为中细粒长石石英砂岩,方解石、菱铁矿含量较多,没有发现片钠铝石,溪3井物性远好于溪2井。本文认为CO2作用强弱是造成溪2和溪3井储层差异的主要原因,也是油气成藏显著不同的关键因素。基于以上背景,本文作者通过密闭容器中CO2-地层水-砂岩体系相互作用实验,模拟地层埋深介于1500 m～4000 m的环境下(温度:60～120℃、压力:10～40 Mpa),富CO2流体对储层的溶蚀作用。实验结果表明:富CO2流体对砂岩具有显著的溶蚀作用,溶蚀矿物主要是碳酸盐矿物,与之相关的Ca离子浓度比其他离子高出两个数量级。碳酸盐矿物的溶解72h即可达到平衡;溶解速率与温度负相关(较低温度条件下),与压力正相关。长石类矿物也有溶蚀现象,但是很微弱(本次实验研究中尚未达到平衡)。在较高温度和压力条件下,溶蚀作用最显著,而且压力是决定性元素,因为它决定着CO2在溶液中的溶解度,进而控制着碳酸盐矿物的溶蚀速率和溶解量。结合该区地质背景,以幔源CO2、深大断裂/裂隙、储层、封盖层等要素,构成了封闭高温高压背景下富CO2流体对储层溶蚀改造的基础,深大断裂对幔源CO2的释放起着控制作用,CO2活动强弱受断层的控制,在流体作用内带,温度高,CO2浓度大,溶蚀作用强烈,硅酸盐沉淀为主,故对储层的改善非常显著,而在流体作用外带,温度和CO2浓度变低,溶蚀作用减弱,故储层物性差;这正是溪3井与溪2井储层差异的关键原因,也是溪3井龙潭组油藏得以形成的原因。由此建立了黄桥地区龙潭组油藏的成藏模式,储层受断裂控制,横向上渐变,以溪3井-苏174井为中心,物性向四周逐渐变差,纵向上沿断裂伸展。

关键词：黄桥油气藏龙潭组储层特征富CO2流体水岩作用

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