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红河油田地处中国鄂尔多斯盆地的西南位置,构造上位于盆地伊陕斜坡与天环凹陷交界处。主要生产层位为中生代上三叠统延长组8段,为辫状河三角洲前缘沉积,水下分流河道及河口砂坝为骨架微相类型。长8段主要发育细粒长石岩屑砂岩,颗粒呈点-线-凹凸接触。生产实践证明:长8段储层孔喉结构复杂、非均质性较强;油水关系复杂,试油产油差异大;“甜点油层”类型及形成机制不清;“甜点油层”分布主控因素多样,评价难度大,导致有利目标区优选困难。因此,查明目标层段致密裂缝砂岩“甜点油层”的形成机理及主控因素,开展致密裂缝砂岩“甜点油层”的综合分类评价研究,对鄂南乃至全国的非常规油气资源的高效开发与利用,都具有重要的示范意义。本文在国内外大量文献调研的基础上,综合利用野外露头地质观测、三维地震资料分析、岩芯观察、微观岩石物理实验(恒压-恒速压汞、普通岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、阴极发光、核磁共振及纳微米CT扫描)、测井解释(常规测井+成像测井)、流体分析化验、微观渗流实验等技术与资料,结合生产测试及生产动态资料,在对目标层段的构造(构造及多尺度断缝体系)、地层、沉积相及沉积微相分析、成岩作用分析、微观孔喉结构、微观渗流特征及生产动态研究的基础上,探讨了目标层段“甜点储层”及“甜点油层”的多元主控因素,通过对各影响因素的详细分析,提出了以“三元控储”理论为指导的致密裂缝砂岩储层综合分类研究方案及“五元控富/控产”模式指导下的致密裂缝砂岩“甜点油层”的综合分类评价方案。并以不同油价下的产能下限标准为基础,完成了对红河油田长8段致密裂缝砂岩不同油价下的“甜点油层”分布的优选与预测。论文主要结论及认识如下:(1)红河油田长8段层段构造总体为西北倾向的单斜构造,坡降为6 m/km~8m/km,局部发育鼻状隆起。主要发育南西-北东向展布辫状河三角洲沉积体系,三角洲前缘的水下分流河道是主要沉积微相。多期分流河道表现为垂向呈切叠、垂向叠置、错位叠置、透镜状叠置等叠置模式。砂体平面连续性及连通性较好,层内非均质性较强,层间非均质性较弱。(2)岩屑长石砂岩是红河油田长8段的主要岩石类型。储层孔隙主要为次生孔隙,原生孔隙较少。储层孔渗关系复杂。成岩作用以机械压实及胶结作用为主(碳酸盐岩矿物胶结及黏土矿物胶结),少量发育硅质胶结。溶蚀作用较弱。根据主要成岩作用类型,划分出四类成岩相:1类-绿泥石衬边残余孔-溶蚀相,2类-高岭石+伊利石胶结残余孔-长石溶蚀和蚀变相,3类-高岭石+伊利石胶结-弱溶蚀相及4类-铁方解石+铁白云石胶结致密相。绿泥石包壳有效提升了储层抗压实能力,结合溶蚀孔的发育,构成长8段基质“甜点储层”的主要孔隙类型。在成岩相的测井响应特征分析的基础上,基于两次模型优化及Grid Search CV超参数确定方法,进行了基于机器学习的成岩相单井测井识别,为成岩相的平面分布研究提供了基础。(3)长8段主要发育两期油充注:早期低成熟度油充注主要发生在晚侏罗纪到早白垩晚期(140~110Ma),为主要充注期次;晚期充注主要发生在中白垩世(110~79Ma),为次要充注期。目标层段的主要成岩作用期次、孔隙的演化过程及油气充注期次的综合关系分析表明:早期油充注表现为先充注,后致密,早期成藏以岩性油藏为主;对于晚期油充注,由于储层胶结致密,储层孔隙度小于10%(平均9.5%),此时储层为先致密,后充注,该期油气充注相对较弱。(4)粒间孔是目标层段的主要孔隙类型,并且长8储层同时发育四类喉道:缩颈及收缩喉道、片状、弯片状喉道及管束状喉道;表现出5类孔喉分布曲线,包含7类孔喉组合模式。基于恒压-恒速压汞联测实验的曲线特征分析,建立了连通孔喉(粒间孔)与非连通孔喉(粒内孔及晶间孔)的分割半径确定方法,并通过计算主要储集空间对储层物性(孔隙度与渗透率)的贡献量,划分出三类孔喉结构模式:粒间孔主导-大孔细喉的墨水瓶型、粒内孔主导-类树状模型、混合孔主导的孔喉结构模型。进一步,本文利用致密砂岩总孔喉空间润湿相的分形特征,简化了上述分割半径及基质储集空间类型的分类方法,实现了基于孔喉空间总分形维数的基质储层孔喉结构快速分类。(5)长8段主要发育大、中、小、微四个尺度的断缝体系。其中大尺度走滑断缝系统主要形成于中晚三叠纪,并伴生小尺度的NNE/NE-SE、EW、NNE/NE-SW、SN四组构造剪切缝。中尺度断层为中侏罗纪燕山中期产生的北东东向走滑断裂带,为玉都断裂在喜山期的右旋走滑派生。多伴生喜山期右旋派生的北东向挤压应力产生的北北东向张性直立缝(拉张型)以及北西和北东向高角度剪切缝。小尺度断缝体系主要为喜山运动产生,走向复杂的五级正断层和经喜山运动改造的转换断层。微尺度的裂缝系统为各构造活动时期及成岩-成藏时期发育。大-中尺度走滑断裂带具有较大的延伸长度及深度,通过切穿上部烃源岩形成油气的向下充注与聚集。基于大-中尺度断裂系统形成的“断缝体圈闭”为致密砂岩储层提供了高效的油气聚集场所,是致密裂缝砂岩“甜点油层”发育的重要控制因素。中-小尺度裂缝系统主要通过改善储层物性(裂缝孔隙度与裂缝渗透率),来影响“甜点油层”的发育与分布,断缝系统的详细评价为走滑断裂带控制的“断缝体圈闭”的有效油气富集提供了评价基础。在裂缝测井响应特征分析的基础上,通过测井单指标放大预处理,建立了基于机器机器学习算法的裂缝测井识别与预测模型,为裂缝分布的评价及致密裂缝砂岩储层的综合分类评价提供了依据。(6)根据恒压-恒速压汞、核磁共振及纳微米CT实验,确定了目标层段渗透率的主控因素:主流喉道半径与R20。恒速压汞计算的各类孔喉结构参数中,大于1μm的大孔喉含量与渗透率的相关性较好;T2谱曲线计算的孔喉结构参数RNM50与致密砂岩储层渗透率关系最为密切;Micro CT计算的平均孔喉比与渗透率关系最好。结果显示:致密砂岩储层中较大粒间孔喉及均一的孔喉比是致密砂岩储层渗透率的最优评价参数。饱和/离心核磁实验结果表明,致密裂缝砂岩储层的可动流体含量主控因素为孔喉结构及裂缝密度等参数。孔喉比是退汞效率的主控因素。(7)在储层下限确定的基础上,综合沉积控储、成岩控储、储集性能、孔喉结构、渗流参数及可动流体分布参数,完成了长8段致密砂岩基质储层的分类研究(三类基质储层,一类非储层),且以粒间孔为主导的基质储层为最优。以此为基础,结合构造控储研究,建立了以“三元控储”理论为指导的储层综合分类评价标准,完成了长8段致密裂缝砂岩储层综合分类研究。(8)基于目标层段致密裂缝砂岩“甜点储层”的主控因素分析,完善了致密裂缝砂岩的三元控储(构造(多尺度断缝体系)、沉积(相控砂体及储层宏观非均质性)、成岩(微纳米孔喉结构、可动流体和可动性、微观驱油机制))及五元控富/控产(构造、沉积、成岩、含油性(烃源岩厚度及源储配置及断缝体系)、产能/可产性(断缝、微相、成岩相、微观孔喉、可动流体、烃源岩及微观驱油机制))理论,为非常规致密裂缝砂岩油气藏的高效开发提供了借鉴。(9)在“甜点储层/油层”的综合评价基础上,结合储层含油性、油层产能及可采性特征分析,对“甜点油层”进行了定义并分类,讨论了不同类型的“甜点油层”分布及生产特征。在此基础上,采用灰关联聚类技术,以“三元控储、五元控富/控产”理论为指导,优选5类参数,建立了致密裂缝砂岩“甜点油层”综合评价模型,并预测了不同油价下的“甜点油层”分布规律。