石英具有III 级次生加大 现象
绿泥石 包壳
榆57井（据张晓峰2010）
榆64井 （据张晓峰2010）
四、致密储层的成因机理及控制因素
2.3 溶蚀作用
控制因素二
溶蚀作用可以产生大量次生孔隙，从而使储层物性改善，成为有效储层
V. Shimidt等人认为，有机质演化过程中释放出的二氧化 碳在一定的压力条件下在地层中形成弱碳酸，从而使砂 岩中方解石胶结物发生溶解，形成次生孔隙
地震岩石物理分析 表 征 技 术 与 方 法 地震技术 地震正演模拟
多参数综合判别
测井技术
测井相聚类分析法
五、致密储层的表征技术与方法
1、 地震岩石物理分析
地震技术一
四川川中 某研究区 内低孔低 渗的致密 砂岩储层
纵波速度随含气饱和度增大而降低的规律非常稳定；孔隙度越高，纵波速 度越低；孔隙度越高，纵波速度随含气饱和度变化的非线性特征越显著， 由于横波受流体的影响非常小，气层与一般砂体的拟合趋 当孔隙度低于8.5%时，数据点更集中于拟合线附近；而当孔隙 当孔隙度小于5.0%时，可以认为纵波速度与含气饱和度基本呈线性关系 势一致，预测的砂体孔隙度应该最能反映真实的储层质量。 度大于8.5%时，相对高孔隙有利储层段数据点比较发散
西 欧
东 欧
北 非
非 洲
中 国
前 苏
织
和
和
南
和
组
拉
欧
东
以
亚
太
地
南 亚
联
）
区
一、前言
美国地区
美国是全球致密砂岩气工业发展最早、开发利用最成功的国家，已在23 个盆地发现了致密砂岩气，主要分布于落基山盆地群和墨西哥湾沿岸地区， 剩余探明可采储量超过5×1012m3，2012年致密砂岩气产量达1754×108m3， 约占美国天然气产量的26%，在天然气产量构成中占有重要地位。
单位：mD
中 国 与 美 国 的 差 异
国内分类 高渗 中渗 低渗
美国
Elkins
＞1.0 0.1～1.0 0.005～0.1 0.001～0.005 ＜0.001
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征
四、致密储层的成因机理及控制因素
五、致密储层的表征技术与方法
六、总结
三、致密砂岩储层的特征
石英和方解石以胶结物的形式存在于碎屑颗粒之间，极 塑性和不稳定碎屑（如云母、千枚岩屑）因压实作用使塑 低能条件下或者在浊流条件下，由于沉积水体浑浊 自生的伊利石堵塞了颗粒间的喉道，喉道间的连通主要 性碎屑变形从而呈假杂基状充填于碎屑颗粒之间，导致砂 大地降低了储层的孔隙度，储层的渗透率也随之降低， 或者因水体能量不高，碎屑颗粒间杂基。含量比较 依靠伊利石矿物间的微孔隙，这使得岩石的渗透率极低 岩储层成为致密储层。 形成低孔、低渗的致密储层。 高，成为泥质砂岩
一、前言
中国地区
我国致密砂岩资源潜力也比较大，分布广泛。自1971年以来，相继发现 了许多致密砂岩气田。目前，致密砂岩气的产量也在不断的增加。 2020年全致密砂岩气年产 量有可能达到800×108m3 以上，产量将主要集中在 鄂尔多斯盆地、四川盆地 和塔里木盆地
长庆油田天然气年产 量及发展趋势 据（杨华2012）
淡水溶蚀
四、致密储层的成因机理及控制因素
3、构造活动
控制因素三
构造活动对储层的影响也是双重的，一方面构造的挤压可以增加压实作用 的强度；另一方面构造活动可以使致密的脆性较大的岩石发生脆性破裂，产生 大量构造裂缝，以及在伸展或挤压作用下，由于剪切应力作用形成的大致平行 层面的滑脱裂缝。 裂缝在致密砂岩储层中的作用主要表现为提高储层的渗透率和增加储层非 均质性的作用
美国的划分标准
20世纪70年代，美国 联邦能源管理委员会 将致密含气砂岩定义 为空气渗透率小于 0.1×10-3μm2的砂岩， 这也是目前国际上一 般采用的标准。
1973年，美国能源部对可进行工业开采的致密含气 层标准作了如下界定： ①用常规手段不能进行工业性开采，无法获得工业 规模可采储量； ②含气砂层的有效厚度下限30.48m（100英尺）， 含水饱和度低于65％，孔隙度5%～15%； ③目的层埋深1500～4500m（5000～15000英尺）； ④产层总厚度中至少有15%为有效厚度； ⑤可供勘探面积不少于31km2（12平方英里）； ⑥位于边远地区（当时考虑到要使用核爆炸压裂法， 因此要远离居民稠密区）； ⑦产气砂岩不与高渗透的含水层互层。
弱碳酸溶蚀
有机酸溶蚀
Sudam等人（1989，1993）和Meshri（1986）等提 出了有机质在演化过程所形成的羧酸、酯、醚类衍 生物，这些物质在孔隙溶液中具有极强的酸性，使 得砂岩中不稳定的铝硅酸盐矿物发生溶解，形成次 生孔隙。 由于大气淡水对大部分碎屑沉积颗粒都是不饱和的， 因此大气淡水的溶蚀作用一样可以形成大量的次生 孔隙。
自生粘土矿物大量沉淀 胶结物的晶出改变原生孔隙
成因机理
高含量塑性碎屑压实变形 粒间孔隙泥质充填
致 密 储 层
控制因素
沉积环境 压实作用 成岩作用 胶结作用
溶蚀作用
构造环境
四、致密储层的成因机理及控制因素
自生粘土矿物的大量沉淀 胶结物的晶出改变原生孔隙 高含量塑性碎屑压实变形 粒间孔隙被碎屑沉积时的泥质充填
（据李勇根2008）
五、致密储层的表征技术与方法
2、地震正演模拟
地震技术二
致密砂岩因为低孔低渗的原因，由参数变化引起的地层相对地球物理特征 变化比较小，从而使得储层预测更为困难。 2.1 变储层厚度模型
通过改变储层 厚度，其范围 从0~50 m，用 传统的褶积模 型方法得到的 合成地震记录
• 孔隙喉道以片状、弯片状和管束状喉道为主；
• 发育构造微裂缝、解理缝及层面缝等裂缝结构。
研究区盒8、山1储层孔隙类型统计表 层位 盒8 0.1936 0.2486 0.0742 0.8823 0.5347 0.1028 0.0431 山1 0.0309 0.1016 0.0600 0.6945 0.7872 0.0917 0.0438 粒间孔（%） 粒间溶孔（%） 长石溶孔（%） 岩屑溶孔（%） 晶间孔（%） 杂基溶孔（%） 微裂隙（%）
不管致密砂岩的成因如何，沉积环境依然是控制储层发育的主要因素
四、致密储层的成因机理及控制因素
2、成岩作用
控制因素二
成岩作用对储层性质的改造是非常明显的。对于相同沉积环境的砂岩储层来 讲，储层性质由常规变为非常规（致密）的主要原因是由成岩作用所造成的。
2.1 压实作用
沉积颗粒接触形式的变化：
未接触 点接触
三、致密砂岩储层的特征
特低孔隙度和超低渗透率
渗透率对应力敏感 束缚水饱和度高
物性特征
气水关系复杂
延长组孔隙度分布频率图（据张哨楠2010）
（据汤达祯等2012） 延长组渗透率分布频率图（据张哨楠2010）
三、致密砂岩储层的特征
孔喉特征
• 致密砂岩储层孔隙类型包括缩小粒间孔、粒间溶孔、溶蚀扩大粒间孔、 粒内溶孔、铸模孔和晶间微孔；
成因机理
（以上四副图片据张哨楠2008）
四、致密储层的成因机理及控制因素
1、沉积环境
控制因素一
不同的沉积环境具有不同的水动力特征，所形成的砂体在岩相组成、厚
度、内部非均质性以及砂岩碎屑成分组成、泥质含量、颗粒的粒度、分选等
多方面各具特色，造成不同沉积环境所形成的砂体具有不同的原始孔隙度和 渗透率。 成岩作用是在沉积作用的基础上进行的，因而早期的成岩作用也受到沉 积环境的影响，从而影响进一步成岩作用的类型、强度，对砂岩的孔隙演化 起一定的控制作用。
特征对比
致密砂岩与常规 储层在孔隙度、 渗透率、及储层 压力等方面差异 显著，两者的研 究内容及分布规 律也存在区别。
（据汤达祯等2012）
三、致密砂岩储层的特征
鄂尔多斯盆地延长组为例
岩石学特征
（据张哨楠2010）
盆地东北部延长组 长石砂岩，含少量的岩屑长石砂岩
盆地西南缘延长组 岩屑长石和长石岩屑砂岩
致密砂岩储层形成的条件与其 表征技术与方法
小组成员：李晓路
王博
王哲
徐丹
林易兵
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征
四、致密储层的成因机理及控制因素
五、致密储层的表征技术与方法
六、总结
一、前言
1927年在美国的圣胡安盆地发现致密砂岩气藏。
发展历程
1976年，加拿大阿尔伯达盆地西部发现了大型的埃尔姆沃斯致密砂岩气田， 标志着北美致密砂岩气勘探开发进入了一个快速发展阶段。 90年代以后随着三维地震、钻井及完井技术、压裂技术的发展，致密砂岩 气产量快速增长，已成为全球天然气勘探开发的重要领域之一。
1990~2011年我国致密砂岩地质储量 产量增长形势图（据戴金星2012）
汇报纲要
一、前言 二、致密砂岩储层的概念 三、致密砂岩储层的特征
四、致密储层的成因机理及控制因素
五、致密储层的表征技术与方法
六、总结
二、致密砂岩储层的概念
致密储层划分标准
致密砂岩储层通常为储层渗透率低的砂岩储层。致密低渗透储层是一 个相对概念，世界上并无一固定的标准和界限，它是由不同国家不同时期 的资源和技术经济条件和世界油气价格而决定的。
二、致密砂岩储层的概念
中国的划分标准
致密储层划分标准
1、关德师（1995）把致密砂岩气藏定义为孔隙度低（小于12%）、渗透率 比较低（1×10-3μm2）、含气饱和度低（小于60%）、含水饱和度高 （大于40%）、天然气在其中流动速度较为缓慢的砂岩层中的非常规天 然气藏 。 2、王允诚等（2004）根据储层物性，将低渗透性储层的孔隙度划分为 8%~15%、渗透率为10×10-3~0.1×10-3μm2，致密储层的孔隙度为 2%~8%、渗透率为0.1×10-3~0.001×10-3μm2。 3、中国石油勘探开发研究院在“致密砂岩气地质评价方法”研究（2010） 中，提出了致密砂岩储层地质评价标准：孔隙度<10%、原地渗透率 <0.1×10-3μm2 或空气渗透率<1×10-3μm2，孔喉半径<1μm、含气饱和度 <60%。该评价方法于2011年经国家能源局颁布实施，成为中国第一个 关于致密砂岩气的行业标准（SY/T6832-2011），对中国致密砂岩气地 质评价和勘探部署具有重要的指导作用。