中文摘要：

天然气分子扩散是低渗透岩层中重要的物质迁移现象，对其机理和过程的研究有助于揭示低渗透岩层中的普遍含气现象，并为该类地区天然气藏分布规律和形成机理研究提供理论依据。项目通过①开展不同温度、压力以及介质条件下的天然气扩散系数测定，为定量描述地下天然气扩散能力提供实验数据基础，并分析控制天然气扩散的因素；②对比半无限系统气体扩散模型，建立符合地质体和地质时间研究要求的天然气扩散数学模型；③设计天然气扩散成藏实验，结合数值模拟，揭示天然气扩散在低渗透岩层天然气藏中的作用机理。通过以上研究，获得一套具有对比研究价值的天然气扩散实验数据；建立具有实际地质应用价值的研究方法和流程；力求对某地区进行初步评价。

结论摘要：

随着非常规油气资源勘探开发的深入，关于低渗透（致密）砂岩天然气成藏机制的研究成为热点问题。受对低渗透砂岩中天然气扩散机制认识的限制，天然气扩散作用在该类型气藏成藏过程中的作用尚不明确。本项研究以天然气在低渗透砂岩中的扩散机制为研究目标，通过理论分析和实验室测定，确定扩散系数的影响因素及与其定量关系、寻求天然气扩散发生的地质和地球化学直接证据、改进地质条件下的数值模型，最终评价鄂尔多斯盆地苏里格气田上古生界天然气成藏过程中的贡献。研究发现，关于扩散系数测定实验方法的差异是导致石油地质学界对天然气扩散作用评价结果不同的根本原因，正确使用与扩散方程匹配的扩散系数是科学评价的关键。使用时滞法对鄂尔多斯盆地上古生界低渗透（致密）砂岩/泥岩样品进行了21组天然气扩散系数测定，明确了温度、压力孔隙度与流体等主要地质因素与甲烷扩散系数的定量关系。鉴定了鄂尔多斯盆地苏里格气田与长岭断陷登娄库组气藏中天然气扩散效应，指出含气饱和度与孔隙度的负相关关系及组分和同位素分馏可作为天然气扩散成藏效应的鉴别标志。通过建立二阶段扩散模型，改进了地质评价中扩散-渗流数值模型，结合扩散系数的定量关系评价了鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗透（致密）砂岩中的天然气扩散成藏效应，揭示了扩散充注在研究区晚期天然气成藏过程中为致密砂岩储层提供了额外27%的天然气充注量，使含气饱和度提高了近20%，有效的保障了现今气藏的规模。本项研究从天然气藏形成的角度开展了低渗透砂岩中天然气扩散研究，为类似天然气藏形成机制的分析提供借鉴。