十里加汗地区位于鄂尔多斯盆地北部,泊尔江海子断层以南。十里加汗地区天然气资源潜力大,其中下石盒子组盒1段为主要的含气层段,近几年来勘探开发上取得了一定的突破。但是勘探开发过程中仍存在诸多问题,探井及开发井含气差异大,含气饱和度相对盆地其它区域普遍低,气水关系复杂,加上上古生界气藏具有低孔、低渗、低压的特点,储层非均质性强,连续性差,对其气水分布主控因素、天然气富集的主控因素仍认识不足,制约着进一步的勘探与开发。本论文在总结前人的研究成果基础之上,利用沉积学、石油地质学、成藏动力学等相关的理论知识,基于大量的地质、地震、钻井、测试分析及试气资料,对十里加汗地区下石盒子组盒1段储层特征、盒1段致密砂岩气藏的气水类型及分布特征、地层压力特征、成藏期次、保存条件进行研究,分析盒1段致密砂岩气藏差异富集的主控因素,并建立研究区盒1段甜点区的地质模型。取得的主要成果认识如下:(1)下石盒子组盒1段砂岩有砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩。通过薄片鉴定分析,砂岩颗粒碎屑成分以石英为主,岩屑次之,长石含量少且多被溶蚀,主要为岩屑砂岩,长石岩屑砂岩与岩屑石英砂岩次之。研究区从西向东,岩屑含量增多,石英含量减少。填隙物有泥质、硅质和灰质胶结物,主要为伊利石、绿泥石、高岭石,少量方解石、白云石、石英加大边、自生石英、黄铁矿胶结,其中以泥质胶结为主。由于岩屑含量高,早期快速沉积造成压实作用强烈,使原生孔隙大量减少,同时早期高岭石、绿泥石等胶结作用,砂岩颗粒间多被泥质充填,使砂岩致密。通过铸体薄片及扫描电镜观察分析,现今砂岩孔隙主要为粒间溶蚀微孔、晶间微孔为主(主要为高岭石晶间孔),部分发育粒内溶孔及微裂缝。砂岩物性受粒度、填隙物特别是粘土矿物含量影响明显,粒度越粗,粘土矿物含量越少,砂岩物性越好。致密成因主要是压实作用减孔和早期胶结作用堵塞喉道,加上后期胶结作用填充孔隙。结合砂岩物性及压汞数据分析,将储层分为四类,其中Ⅰ类和Ⅱ类为有利储层。(2)根据Ro值、伊蒙间层(I/S)、孔隙类型结合前人流体包裹体测试分析结果,研究区成岩阶段为中成岩阶段A-B期。盒1段原始孔隙度为31%-34%,经过压实作用使原始孔隙度减小到12%-15%,加上早期胶结作用使砂岩致密,根据成岩演化分析,推断在早侏罗世储层已经致密。(3)研究区上古生界盒1段气藏气水关系复杂、气水类型多样,有气层、含气层、含水气层、气水同层、水层、干层。纵向上气水类型可分为高饱和气层(含砾粗砂岩)上部致密含水层(中细砂岩),弱分异气层(含砾粗砂岩上段为高饱和度气层,下段为气层),气水两相混层(含砾粗砂岩或粗砂岩气水为分层),气水相间叠置层(不同粒度砂岩叠置),弱分异含气水层(含砾粗砂岩上部位饱和度低的气水同层,下部为纯水层),孤立水层。平面上,研究区盒1段气藏在西部气层较多且相对连续,含气饱和度较高;中部以孤立水层较多;东部以气水同层为主,气层少,多不连续。(4)研究区上古生界太原组、山西组煤层为主要烃源岩,根据烃源岩热演化分析结合埋藏史、热史分析,研究区有两期成藏期为侏罗世末和早白垩世末,其中以早白垩世末成藏期为主。对盒1段烃源岩特征、储层特征、保存条件特征与气藏分布关系进行分析,认为构造作用及古地貌控制着烃源岩与优势储层的分布,宏观上控制着气藏分布。通过地层水分析,气藏中水类型为CaCl₂型,表明存条件较好。现今盒1段为低压气藏,但石千峰组及上石盒子组厚层泥岩仍存在异常高压,为区域性盖层。根据泥岩欠压实分析,盒1段气藏直接上覆泥岩段异常压力条件对天然气富集具有重要影响,盒1段气藏上覆泥岩段异常压力越大,在气源充足的条件下气藏含气饱和度越高。另外,区域构造特征对天然气富集的影响主要表现在储层上倾尖灭及断层的侧向封堵。其中西部地区储层上倾超覆尖灭封堵,而中部泊尔江海子断层封堵性差,天然气向北通过断层发生泄漏,东部断层封闭性较好。(5)盒1段致密砂岩气藏的气水类型主要受成藏动力及储层毛细管力的影响,成藏后,若气柱浮力大于储层在含气饱和度达到20%的毛细管阻力时,天然气开始向上聚集,产生气水弱分异,使顶部含气饱和度大于底部,但不足以形成纯气层。当气柱的高度大于储层在含气饱和度达到50%的毛细管阻力时,气水在储层内产生气水垂向分异,从而在储层顶部形成纯气层。研究区西部烃源岩较厚、生烃潜力大,天然气充注力较大,天然气充注到储层中后,形成气柱较大,可产生较大浮力,使气水发生垂向分异,在气藏顶部形成高饱和度气层,因此西部气层较多。(6)十里加汗地区盒1段甜点区定义为含气饱和度大于50%的纯气层,保存条件好,储层砂岩为含砾粗砂岩、粗砂岩的Ⅰ类和Ⅱ类储层,孔隙度大于5%,生烃潜力较大或者储层连续发育地区为甜点区。根据天然气富集的主控因素分析,建立了研究区盒1段三种甜点区地质模型:上倾尖灭型甜点模型、构造背斜型甜点模型、断裂封堵型甜点模型。