致密砂岩油气成藏机理摘要：致密砂岩油气储量丰富、可采资源量可信度高，已成为我国非常规油气勘探开发的首选领域。
关键字：致密砂岩油气成藏条件生储盖组合成藏过程0 引言随着常规油气勘探开发程度的不断提高，油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越，是石油工业发展的必然趋势（邹才能等，2012）。
非常规油气资源量巨大，全球非常规石油资源规模达4495×108t，全球非常规天然气资源规模达3921×1012m3，是常规天然气资源的8倍（邹才能等，2012）。
近年来，国内外非常规油气的勘探开发取得了重大突破。
美国已发现的储量排名前100的气藏中有58个是致密砂岩气藏（Baihly，et al，2009）；我国2010年底共发现储量大于1000×108m3的大气田18个，其中9个为致密砂岩大气田，总探明地质储量25777.9×108m3，占18个大气田的53.5%（戴金星等，2012）。
美国圣胡安盆地向斜轴部白垩系致密砂岩气田可采储量为7079×108m3（Bruce et al，2006）；Bakken 致密油含油面积7×104km2，资源量达到566×108t，可采资源量68×108t（USGS，2008）；Eagle Ford致密油含油面积约4×104km2、目前产油量为560t/d（Lucas et al，2010）。
2011年苏里格致密砂岩大气区实现探明储量超3.0×1012m3，四川盆地须家河组致密砂岩大气区发现三级储量1.0×1012m3；鄂尔多斯盆地晚三叠世仅长6、长7段致密油资源量达20×108t以上，四川盆地侏罗系致密油探明地质储量8118×104t（邹才能等，2012）。
致密油气作为非常规油气的重要组成部分，以其储量丰富、分布范围广、可采资源量可信度高、相关技术理论研究早、发展迅速等诸多优点已成为中国近期非常规油气首选的重要勘探领域（戴金星等，2012；贾承造等，2012；邹才能等，2012）。
截止目前统计数据表明，我国致密气地质资源量为（17.4-25.1）×1012m3，可采资源量为（8.8-12.1）×1012m3；已形成鄂尔多斯盆地与四川盆地致密气现实区，松辽盆地、渤海湾盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地5个致密气潜力区（如图1）。
截至2010年底，中国致密砂岩气的探明储量30109.2×108 m3，占全国天然气总探明储量的39.2%，致密砂岩气产量为232.96×108 m3，占全国天然气总产量的24.6%（戴金星，2012），预测2015年中国致密气产量将达到（300-400）×108m3，2020年产量将达到（500-600）×108m3。
我国致密油地质资源量为（74-80）×108t，可采资源量为（13-14）×108t；目前已经落实鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、渤海湾盆地、四川盆地、酒泉盆地等致密油分布区；预测2015年中国致密油产量将达到100×104-200×104t，2020年产量将达到300×104-500×104t（贾承造等，2012）。
图1 我国主要盆地致密油分布（据贾承造等，2012）所谓致密砂岩气（tight sandstone gas），是指覆压基质渗透率小于或等于0.1mD的砂岩气层，单井一般无自然产能或自然产能低于工业气流下限，但在一定经济条件和技术措施下可获得工业天然气产量。
致密油是致密储层油的简称，是指覆压基质渗透率小于或等于0.1mD的砂岩、灰岩等储集油层。
（邹才能等，2012）。
我国致密气主要是致密砂岩气（蒋凌志等，2004；杨晓宁等，2005，李明瑞等，2009；李明诚等，2010；邹才能等，2012；贾承造等，2012），致密油包括致密砂岩油和致密灰岩油等，以致密砂岩油为主。
致密砂岩油气属连续型油气聚集成藏，以渗流扩散作用为主，非达西渗流（邹才能等，2012）。
与常规油气储层发育毫米级—微米级孔喉系统不同，致密砂岩油气储层储集空间主体为纳米级孔喉系统，局部发育微米-毫米级孔隙，纳米级孔喉连通系统即是致密砂岩油气连续聚集的关键，也是决定油气渗流特征影响油气有效开发的主要制约因素，利用纳米技术构建致密砂岩油气储层纳米孔喉结构三维模型已成为致密砂岩油气储层研究的难点（邹才能等，2012）。
针对大面积展布的致密砂岩油气储层，大规模纳米孔喉储层的致密背景与油气生、排、聚（强调全过程、连续性）过程的时空匹配成为油气勘探的关键（邹才能等，2012）。
在致密砂岩油气储层大面积整体致密的背景下，部分孔隙度、渗透率相对较高的优质有效储层发育的“甜点”区是现阶段致密砂岩油气勘探开发的首选目标（戴金星等，2012；邹才能等，2012）。
鄂尔多斯盆地是我国最为典型的致密砂岩油气现实区（邹才能等，2012）。
2011年鄂尔多斯盆地苏里格致密砂岩大气区实现探明储量超3.0×1012m3，年产量135×108m3，预计2020年年产量将达到230×108m3，其中长6、长7油层组致密砂岩油资源量达20×108t以上，长7油层组目前有300余口井获得工业性油流（邹才能等，2012；贾承造等，2012）。
松辽盆地是我国致密砂岩油气重要潜力区（邹才能等，2012）。
松辽盆地致密砂岩气储集体为登娄库组辫状河、辫状河三角洲、曲流河三角洲长石岩屑砂岩和岩屑砂岩，分布面积26×104km2，地质资源量（2-2.5）×1012m3，可采资源量（1-1.2）×1012m3。
松辽盆地上白垩统致密砂岩油储集体为青山口组前三角洲薄层粉细砂岩和泉头组浅水三角洲砂岩，分布面积约1.5×104km2，地质资源量达16×108t（贾承造等，2012）。
1 成藏条件1.1烃源岩国内致密砂岩油气藏的烃源岩岩性主要是湖湘泥岩，而国外的主要为海相页岩等。
烃源岩厚度最小为10m，最厚可达1200m；TOC介于0.4~20%，Ro为0.5%~2.0%。
不同地区烃源岩厚度及地化特征不尽相同。
对于致密砂岩气藏，如四川盆地川中-川西地区须家河组须一、须三、须五段广覆式煤系烃源岩（如图2）厚度分别为30~800m、50~150m及50~200m，Ro分别为1.1%~2.2%，1.0%~1.8%，0.8%~1.4%，暗色泥岩有机碳含量平均为1.95%，炭质泥岩有机碳含量普遍大于10%，而煤层有机碳含量，高达60%以上，炭质泥岩和煤层是须家河组主要的气源岩。
鄂尔多斯苏里格大气区山西组-太原组煤系源岩展布范围达 3.5×104km2，Ro为0.5%~3.0%，持续生烃，平均生气强度达16×108m3/km2，形成大面积蒸发式层状排烃（邹才能等，2012）。
而对于致密砂岩油藏，如鄂尔多斯盆地上三叠统长7为主的有效烃源岩面积8.5×104km2，厚度为20-110m，TOC为2.0%-20%，Ro为0.7%~1.1%。
北美Bakken盆地泥页岩烃源岩厚度为5-12m，TOC为10%-14%，Ro为0.6%~0.9%。
四川盆地下侏罗统珍珠冲段、东岳庙段、大安寨段及凉高山组黑色泥、页岩，烃源条件良好，具有展布范围广、有机质生烃潜力大及生烃强度高等特点。
有效烃源岩展布面积10.0×104km2，厚度40~240m，TOC为0.8%-3.0%，Ro介于0.9%-1.4%，生烃强度较高。
广泛分布的烃源岩和烃源岩大面积层状蒸发式排烃是致密砂岩油气藏大面积成藏的前提条件和物质基础（赵文智等，2010；邹才能等，2009）。
图2 四川盆地须家河组烃源岩、储集层纵向分布剖面图1.2储层和盖层我国致密砂岩油气储层主要发育在陆相湖盆体系中，大型畅流浅水三角洲为大规模储集体系创造了条件（如图3），此外，有利沉积相带还有辫状河相、曲流河相、扇三角洲相以及滨浅湖滩坝相等。
致密砂岩油气储层非均质性强，岩性致密且不稳定，井间小层对比困难。
致密砂岩气层以岩屑砂岩、长石岩屑砂岩为主，其次是岩屑石英砂岩和岩屑长石砂岩等；致密砂岩油层主要为粉细砂岩和泥质（灰质）粉砂岩等。
致密砂岩油气储层纵向埋深跨度大，从浅层2000m到深层8000m；横向分布面积广，1.5~24km2。
经历了较强的成岩改造，多处于中成岩A-B阶段，压实、胶结等破坏性成岩作用对储层影响较大。
储层物性差，致密砂岩气层中值孔隙度介于3.2%-9.1%，中值渗透率为0.03~0.455mD；致密砂岩油层孔隙度介于0.2%~15%之间，渗透率介于0.0001~2.1mD，为低-特低孔渗储层。
储集空间类型主要有粒间孔、粒内孔、晶间孔及粒间缝等，次生孔隙（溶蚀孔）相对较发育，致密砂岩气层孔径主体介于25-700nm，致密油孔喉直径较大，孔喉直径主体50-900nm，共同构成纳米级微观孔喉网络体系（如图4）。
致密砂岩油气储层突出特点是自然产能低，需要采取增产措施（压裂、水平井、多分支井等）和特殊的钻井和完井方法才能达到工业开采要求，实施增产措施后产量显著增加。
图3 四川盆地致密储层须二、须四、须六段浅水粗粒三角洲沉积模式（据邹才能等，2009 四川）我国致密砂岩气储层以鄂尔多斯苏里格和四川盆地须家河组致密气为代表。
我国致密砂岩油储层以鄂尔多斯盆地湖盆中心长6、长7油层组为代表。
四川盆地上三叠统须家河组须二、须四、须六段致密气层主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，总体储集层物性较差，孔隙度主要分布在5%~8%，渗透率为0.256mD，属低-特低孔渗型储集层，局部发育少量中孔低渗储集层。
储集空间主要为残余粒间孔，常见溶蚀孔隙。
鄂尔多斯盆地晚三叠世湖盆中部地区长6、长7油层组发育长石砂岩、岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，细砂岩、粉砂岩占绝对优势，孔隙度一般5.4%~14.3%，渗透率0.01~1.12mD，储集空间类型包括石英-长石粒内孔、黏土矿物-钠长石晶间孔及长石粒间缝等（图，）（贾承造等，2012；邓秀芹等，2009）。
（A）（B）（C）（D）（A）长石粒间纳米缝，呈弯条形，缝宽200nm，延伸几微米，元190井，长6油层组；（B）石英粒内孔，呈多边形或长条形，直径200~400nm，高46井，长6油层组；（C）黏土矿物晶内孔，呈三角形或长条形，直径25-50nm，合川１井，须家河组；（D）方解石粒内溶孔，呈蜂窝状，直径50-100nm，平昌１井，大安寨段。
图4 鄂尔多斯盆地和四川盆地致密砂岩油气储层纳米孔特征照片（据邹才能等，2012）美国Williston盆地Bakken组中段储层岩性主要为泥质粉砂岩、白云质粉砂岩和钙质细砂岩，泥质和钙质含量普遍较高，可分别达12%~25%和13%~44%，孔隙度一般为2%~8%，覆压渗透率一般为0.001~0.1mD，平均约为0.04mD，属于低-特低孔、特低渗储层。