科学问题:随着我国油气供应缺口的持续增大,丰富的非常规油气资源已成为我国常规油气资源的重要接替领域。致密砂岩油气资源资源量巨大,是非常规油气资源的重要组成部分。我国致密砂岩储层断裂非常发育,大量研究表明断裂对致密砂岩储层中油气的富集有明显的控制作用。因此,断裂对致密砂岩储层中油气富集的控制机制的研究对致密油气勘探有重要意义。目前关于断裂控致密砂岩储层中油气富集机制的研究主要集中在致密砂岩储层物性以及含油气性等静态参数的定性评价中,而断裂控致密砂岩油气富集特征缺乏系统分析,致密砂岩储层中断裂控油气富集的主控因素不清,断裂控致密砂岩储层油气富集机制不清,并且缺乏断裂控致密砂岩储层油气富集定量评价方法。这些问题的深入研究,对致密砂岩油气评价及分布预测有重要意义。研究思路与方案:南堡凹陷是一个断裂非常发育的富油气凹陷,目前深层非常规油气勘探处于初始阶段,多口井均有非常好的致密油气显示,揭示了南堡凹陷巨大的致密油气资源潜力。本次研究在对南堡凹陷致密砂岩储层含油气性解剖的基础上,对断裂控致密砂岩油气富集主控因素进行分析,通过物理实验揭示断裂控油气富集机制,进而结合相势源控油气富集理论建立断裂控致密砂岩储层油气富集定量评价模型,并在研究区进行验证及应用。主要研究成果:本次研究通过地质剖析和实验分析等方法得到以下三点主要研究成果:(1)系统分析了致密砂岩储层含油气性与裂缝和断裂之间关系,明确了断裂通过控制裂缝发育进一步控制致密砂岩储层油气富集的机制。致密砂岩储层油气分布明显的油水倒置特征主要是致密储层较小孔喉半径作用下非浮力主导成藏导致的。毛细管力差是致密砂岩储层中油气富集的主要动力,其作用下的低界面势能区是油气富集的有利区。致密储层中断裂的发育伴随着大量裂缝的产生,进一步增大了致密砂岩储层与围岩的毛细管力差以及低界面势能势差,进而控制着致密砂岩储层中油气的富集程度。(2)建立了断裂控致密砂岩储层裂缝发育定量评价模型。基于平板单孔口弹性力学模型,本次研究建立了环断裂不同位置应力评价方法。通过实验分析,本次研究建立了应力与裂缝发育程度的定量评价模型。基于以上分析本次研究进一步建立了断裂控致密砂岩储层裂缝发育定量评价模型。试油资料验证表明,该模型有较好的可靠性。(3)基于“相-势-源”控油气富集理论,本次研究建立了断裂控致密砂岩油气富集定量评价方法。在充分考虑致密砂岩储层油气运聚动力以及源岩生排烃特征的基础上,本次研究建立了致密砂岩储层断裂输导油气能力定量评价方法,并用SI指数对其进行定量表征,该指数越大断裂输导油气能力越强。基于断裂控致密砂岩储层裂缝发育模型,本次研究建立了断裂控致密砂岩裂缝发育定量评价方法,并用CI指数对其进行定量表征,该指数越大致密砂岩储层裂缝越发育。基于低势区控油气富集理论,本次研究建立了致密砂岩储层低界面势能控油气富集评价方法并用PI指数进行定量表征,该指数越小油气越富集。断裂对致密砂岩储层中油气富集的控制作用是通过这三个要素综合作用实现的,这三个要素既相互独立又缺一不可。基于此,本次研究建立了断裂控致密砂岩储层油气富集定量评价模型,用SCPI指数对其进行定量表征,该指数越大致密储层中油气越富集。验证与应用成效:通过南堡凹陷致密砂岩储层试油结果验证表明,该方法具有较好的可靠性。本次研究用该方法对南堡凹陷高柳地区沙三三亚段致密砂岩储层油气聚集有利区进行预测,结果表明高4井区、高7井区、柳1-12井区、高11井区、高83-10井区以及柳21-5井区SCPI指数较高,为致密砂岩储层油气富集的甜点区,对高柳地区致密油气下一步深入勘探有一定的借鉴意义。