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致密砂岩气藏气水分布主控因素及成因模式研究

致密砂岩,；孔喉网络,；孔喉结构,；渗流特征,；气水分布,；成因模式

摘要：致密砂岩气是非常规天然气勘探与开发的重要对象，与常规天然气相比，致密砂岩的气水分布关系非常复杂，无明显的气水边界，一般存在模糊的气水过渡带，并随烃类充注过程而发生动态变化，这种复杂的气水分布关系严重制约了致密砂岩气的勘探和开发（曾溅辉等，2014；Qiao et al., 2019）。本文以鄂尔多斯盆地苏里格气田上古生界山1-盒8段大面积致密砂岩气藏为研究对象，基于铸体薄片和扫描电镜观察，并采用高压压汞、核磁共振、微米 CT 和非常规油气运移充注模拟实验与测试方法（Zhang et al., 2022; Liu et al., 2022），从致密砂岩微米-纳米级孔喉尺度研究了致密砂岩气藏气水分布特征、主控因素及成因模式。结果表明：细孔隙（20–2μm）和中细喉道（1–3μm）是致密砂岩储层流体流动的主要孔隙空间途径，其数量决定了致密砂岩的渗流能力，孔隙网络模型及其非均质性特征控制了微观尺度下致密砂岩气充注过程和气水的赋存特征，由于孔隙结构的非均质性特征，并非所有大孔隙都被天然气充注，与小孔隙或者细喉道相连的大孔隙可能无法被充注而呈现局部高含水特征。孔隙喉道参与气体运移的能力与平均半径呈正相关，其中孔隙结构的配置控制着气体驱替地层水的过程，并影响着天然气的聚集程度，决定了这气水分布类型。随孔喉半径增大，连通性变好，可动毛管水比例升高，气水倒置的临界充注压力与残余滞留水型和孤立透镜体滞留水型的临界压力条件降低，含气饱和度增大。因此，大孔-中粗喉组合中充注动力大于毛管阻力易于形成高含气性的残余滞留水型和孤立透镜体滞留水型气水分布，中小孔-中细喉组合中充注动力小于毛管阻力易于形成低含气性的气水倒置型气水分布。充注动力和阻力间保持一个相对稳定的动态平衡状态。致密砂岩气水分布具有“孔隙结构和微观流体赋存特征决定形成条件与含气潜力，充注动力与孔喉配置耦合控制气水分布关系与样式”的成因模式（图1），并受到源储压差与物性耦合关系的影响。本次研究有助于更好地表征致密砂岩孔隙结构特征，更加全面的评价致密砂岩的孔隙尺度非均质性对渗流行为的控制作用，对于致密砂岩气“甜点区”评价和开发具有十分重要的理论意义和实际意义（刘会会等，2020）。