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基于岩心纳米CT扫描三维重建的松辽盆地南部天然气成藏机理研究

牛文清  
【摘要】:松辽盆地已发现高含CO_2气含气层位主要是下白垩统营城组和泉头组,多数人认为松辽盆地南部的无机CO_2成因是以幔源为主,壳幔混合为辅;只有少数人认为是深部被火山岩吸附的无机CO_2气后期脱气的结果。针对此认识存在的意见分歧,将火山岩样品研磨成不同的粒级,对每一粒级的样品分别进行加温,记录不同温度点的CO_2气体量,证实火山岩脱出的CO_2能否成为松辽盆地无机CO_2气体来源方式之一。松辽盆地南部深层下白垩统营城组发育无机CO_2气藏、烃类气藏以及两者的混合气藏,而上覆登娄库组砂岩储层中发现烃类次生气藏,通过甲烷和二氧化碳扩散实验研究登娄库组次生烃类气成藏的原因。由于火山岩脱气实验和气体扩散实验,不能从微观上表征天然气的运移与岩石孔喉结构特征的关系。因此,使用CT扫描方法,通过VGStudio MAX3.0软件对岩心孔隙进行三维建模,用Avizo2019.1软件对岩石裂隙提取分析和喉道三维网络模型展示,来探究岩石微观孔喉结构特征与天然气成藏的关系。通过此次研究,证实了火山岩脱出的CO_2为松辽盆地无机CO_2气体来源方式之一。理清了登娄库组烃类气藏的形成原因以及岩石微观孔喉结构特征对天然气运移的控制作用。经过论文的详细研究,主要取得以下成果和认识:(1)将火山岩样品研磨成三种不同的粒级,对每一粒级的样品分别进行加温,记录从150℃-600℃之间6个温度点的CO_2脱气量。营城组火山岩随埋藏深度增加地温升高,可以脱出无机CO_2气体,火山岩脱出的CO_2可以成为松辽盆地无机CO_2气体来源方式之一,但温度200℃时脱出的无机CO_2气体量较低,对现存高含CO_2气藏的贡献量很小。(2)对研究区5口井的营城组火山岩样品分别进行CH_4和CO_2扩散系数测定,结果表明CH_4扩散系数大于CO_2。营城组烃类气成藏形成后,受区域构造运动影响,使得深源断裂活化,幔源无机CO_2运移到营城组火山岩烃类气藏中,对烃类气体产生驱替和置换作用,被CO_2置换出的烃类气体向上运移至储层物性较好的登娄库组砂岩层中,富集形成次生气藏。(3)使用常规测试方法,获得的岩石孔隙以大、中孔为主,孔隙度值偏低,测得的岩石样品孔隙度、渗透率与气体扩散系数出现了异常的负相关的关系。因此,选取了松辽盆地南部CS1井和W21井的营城组火山岩储层样品进行微米-纳米CT扫描实验,对火山岩储层样品微观结构表征研究,精确查明火山岩储层微观结构特征对天然气扩散、运移的控制作用。由VGStudio MAX3.0和Avizo2019.1软件分别对扫描数据进行岩石孔隙三维建模,提取岩石内部三维空间裂缝分布和建立三维喉道网络模型,分析结果很好地解释了天然气扩散系数和岩石孔喉、裂隙发育存在正相关的关系。微米-纳米级孔隙、裂缝和喉道的发育大大提高了储层气体的扩散运移能力,孔喉和裂缝的合理组合是火山岩气藏高效开发的基础。


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