基于地球物理和地球化学数据的页岩油甜点区综合预测:以泌阳凹陷核三段5号页岩层为例

我国页岩油气勘探开发不断取得实质性进展,有望成为未来油气资源的重要接替能源.而提高页岩油储层钻遇率和油气产量的关键是甜点区的预测和评价.以泌阳凹陷核桃园组三段5号富有机质页岩层为研究对象,综合利用多种地球物理方法和地球化学指标,通过岩相、含油性、储集条件和地层压力等关键评价参数分析,探讨了综合信息叠合的页岩油甜点区预测方法.研究表明:（1）脆性矿物含量普遍大于50%,以灰质页岩和粘土质页岩夹粉砂质页岩为主的岩相是页岩油赋存的优势岩相;（2）低自由烃差值和高含油饱和指数均指示高含量游离态页岩油,指示了页岩含油性最好区域;（3）夹层主要发育在深凹区周缘,断裂控制的相互重叠区域或派生断裂控制区微裂缝更为发育;（4）异常高压对页岩油微距离运移和富集的影响较大;（5）基于不同参数门槛值对页岩储层进行综合评价划分,采用综合信息叠合法预测出3类甜点区.本文为多参数综合评价和识别陆相页岩油甜点区提供了有效范例,对指导陆相页岩油勘探具有重要的实践意义.      

松辽盆地三肇凹陷青山口组页岩油地震甜点预测方法及应用

松辽盆地三肇凹陷上白垩统青山口组一段泥页岩油气资源丰富.为了厘清该区页岩油甜点分布,指导参数井部署,在单井甜点关键参数测井评价的基础上,利用三维地震数据,井震结合开展甜点预测方法研究.首先利用测井资料、岩心实验分析数据交汇分析,建立岩性、物性（孔隙度、渗透率）、含油性（饱和度）、有机地化参数（TOC、S₁）、地层孔隙压力、地层可压性的测井评价模型;然后通过宽频约束反演技术预测岩性,应用叠前弹性参数反演预测物性、含油性和地层可压性,利用约束迪克斯公式反演与模型约束波阻抗反演结合技术预测地层压力;最终实现对地质甜点和工程甜点的"双甜点"预测,建立一套适合于松辽盆地青山口组页岩油地震甜点识别技术流程.实践表明,利用三维地震资料能有效预测页岩甜点区,实钻结果与钻前预测基本吻合,证明了本技术流程的有效性.     

非常规源岩层系油气形成分布与前景展望

经过十余年理论技术持续攻关,中国陆上实现了致密砂岩气规模发展、页岩气快速发展、煤层气持续发展、致密油稳步发展和页岩油加快探索,源岩层系油气已成为中国非常规油气增储上产的主要组成部分.源岩层系油气包括源岩油气和致密油气2种资源类型,普遍具备有效配置的烃源岩、储集层和聚集保存3个方面基础地质形成条件,展现出源内或近源大面积连续分布标志特征,海相页岩气主要分布于深水陆棚区,致密砂岩气和煤层气一般分布于主要聚煤期煤系,页岩层系石油一般主要发育于长期持续沉降的富油湖盆.源岩层系油气开发追求“平面甜点区”“纵向甜点段”较好经济资源条件,页岩气需含气量高、孔隙度高、TOC含量高、热演化程度适中、气层埋藏适中、保存条件好、储层可压性好、储量规模大,致密砂岩气需全天候气源、中粗粒砂岩、含气层系多、大面积聚集、稳定斜坡区、中浅层埋藏,致密油甜点区段一般具有烃源性、储集性、含油性、流动性、成缝性和经济性“六特性”经济资源条件.中国非常规源岩层系油气资源丰富,源岩层系天然气是天然气上产的“主力”,源岩层系石油是石油稳产的“砝码”,实现地下原位“煤岩燃烧气化、页岩熟化气化”“2个革命性领域”突破是推进源岩层系油气领域“跨越式”发展的关键路径.      

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段一亚段有利岩相及页岩油甜点区优选

为了优选出目标层位页岩有利岩相与预测页岩油分布甜点区，采用主成分分析法（PCA），对页岩油资源量（滞留烃）、物性（孔隙度、渗透率）、工程性质（脆性指数、岩石力学参数）3个主地质成分进行分析.结果表明，纹层状长英质页岩相与纹层状混合质页岩相滞留烃含量高、孔渗性好且脆性指数偏大；王官屯、七里店以南、沈家铺东南地区为页岩油分布甜点区，具有较好油气显示.     

渤海湾盆地歧口凹陷沙一下亚段地质特征与页岩油勘探潜力

利用系统取心、地震、测井、录井和系统取样分析资料,对歧口凹陷西南缘沙一下亚段页岩层系沉积环境、岩性及组合特征、生烃条件、储集空间、岩石脆性等方面展开综合研究.研究认为:（1）沙一下亚段为歧口凹陷古近系最大湖泛沉积,西南缘宽缓的湖湾背景有利于细粒沉积稳定分布,具备页岩油发育的沉积背景;（2）优质烃源岩纵向上连续分布（60~80 m）,平面上稳定分布（1 518 km2）,埋藏适中（1 900~3 000 m）,主体处于第1期大量生烃阶段,具备页岩油发育的有利生烃条件;（3）矿物成份多样,以碳酸盐岩和细粒混合沉积岩为主,薄互层白云岩、油页岩、泥岩纵向上交互发育,平面连续分布,具备页岩油发育的岩性及组合条件;（4）岩性组合及生烃条件等参数综合评价,纵向上识别出4个垂向甜点段（C1~C4）,甜点段之间发育3个高GR、低RT泥岩隔板层;（5）优选有机质丰度、成熟度和甜点段厚度3个甜点评价参数,平面上识别出4个Ⅰ类甜点分布区共380 km2,为下一步勘探的重点.      

松辽盆地陆相页岩油地质研究方法与勘探评价进展

针对陆相页岩油储层结构非均质性强、孔隙结构复杂、产能主控因素不明等勘探开发面临的挑战和技术瓶颈,建立了有机、无机地球化学与沉积学结合的陆相细粒沉积旋回及古环境演化重建的沉积地球化学方法,厘清了古水体性质与矿物组成、有机质富集的响应关系;建立了陆相富有机质页岩岩相划分标准和测井识别方法,分析了细粒沉积储层结构非均质性;厘清了泥页岩层系裂缝类型及分布规律.基于能量演化理论,建立了页岩储层脆性评价模型,并采用人工智能方法,建立了含油性地质甜点和脆性工程甜点评价方法.     

页岩油评价的关键参数及求取方法研究

随着非常规油气勘探的进一步深入,页岩油气逐渐成为现今勘探研究的热点和难点。目前国内针对页岩油的勘探开发没有成功的案例可循,实际工作中一直沿用了国外页岩气的勘探及评价思路。通过研究指出,页岩油自身的特点决定了其勘探不能照搬国外的页岩气评价思路,将研究重点仅仅停留在有机碳含量上无法满足勘探需要,页岩油勘探的核心问题在于地层已生成的游离烃含量的评价。利用胜利油区第一口页岩密闭取芯井分析化验资料为基础,系统研究了孔隙度与单位含油体积以及含水体积之间的关系,发现了烃源岩中孔隙性越好,含油性越好的特点。利用孔隙度、含油饱和度等岩心分析数据推导出了反映泥质页岩游离烃含量的评价模型,并构建了基于实测的深侧向电阻率、孔隙度、有机质成熟度等参数的求取模型。利用页岩地层游离烃中有机碳含量和总有机碳含量对比可以直观反映地层中游离烃含量的垂向变化规律,指示页岩层段的有利油气区段。以胜利油田沾化凹陷罗家地区罗69井实验分析资料为例,对模型的参数求取及效果分析进行了阐述,构建的地层有机质成熟度模型及游离烃中有机碳含量均精度较高,在此基础上,通过游离烃有机碳含量绝对值、以及游离烃中有机碳含量与地层有机碳含量的比值实现了对页岩油地层可动油气富集带的指示,可动油气相对富集的层段即为页岩油地层的勘探目标。该思路可为目前的陆相页岩油勘探提供借鉴和参考。     

页岩油评价的关键参数及求取方法研究

随着非常规油气勘探的进一步深入,页岩油气逐渐成为现今勘探研究的热点和难点。目前国内针对页岩油的勘探开发没有成功的案例可循,实际工作中一直沿用了国外页岩气的勘探及评价思路。通过研究指出,页岩油自身的特点决定了其勘探不能照搬国外的页岩气评价思路,将研究重点仅仅停留在有机碳含量上无法满足勘探需要,页岩油勘探的核心问题在于地层已生成的游离烃含量的评价。利用胜利油区第一口页岩密闭取芯井分析化验资料为基础,系统研究了孔隙度与单位含油体积以及含水体积之间的关系,发现了烃源岩中孔隙性越好,含油性越好的特点。利用孔隙度、含油饱和度等岩心分析数据推导出了反映泥质页岩游离烃含量的评价模型,并构建了基于实测的深侧向电阻率、孔隙度、有机质成熟度等参数的求取模型。利用页岩地层游离烃中有机碳含量和总有机碳含量对比可以直观反映地层中游离烃含量的垂向变化规律,指示页岩层段的有利油气区段。以胜利油田沾化凹陷罗家地区罗69井实验分析资料为例,对模型的参数求取及效果分析进行了阐述,构建的地层有机质成熟度模型及游离烃中有机碳含量均精度较高,在此基础上,通过游离烃有机碳含量绝对值、以及游离烃中有机碳含量与地层有机碳含量的比值实现了对页岩油地层可动油气富集带的指示,可动油气相对富集的层段即为页岩油地层的勘探目标。该思路可为目前的陆相页岩油勘探提供借鉴和参考。     

鄂尔多斯盆地长7段泥页岩层系含油气性与页岩油可动性评价——以H317井为例

以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段泥页岩层系为研究对象,基于大量实际地质样品统计,建立其生、排油模式,并认为长7段页岩油的可动门限(排烃门限)在70 mg/gTOC,并以此为基础建立了适用于鄂尔多斯盆地长7段泥页岩层系页岩油含油性和可动性评价模板。评价模板中将该区页岩油划分为有效资源、潜在资源和无效资源三大类。以H317井实际地质应用实例,使用评价模板对其不同岩性进行了系统分类。H317井长7段泥页岩层系中非源岩夹层段及部分块状泥岩等可作为页岩油勘探开发的有效资源和有利目标,黑色页岩虽然含油性较好,但流体组份偏重,流动性差,针对这类资源可采用原位加热改质后开采等工程技术手段,因此可作为页岩油勘探开发的潜在资源。     

致密油与页岩油内涵、特征、潜力及挑战

致密油是当前全球非常规石油发展的亮点领域,页岩油是未来非常规石油发展的潜在资源。基于国内外页岩层系液态烃地质特征系统研究,提出致密油与页岩油的"甜点区"分布,应着眼烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性"六特性"匹配评价;并指出中国有利页岩层系的特点是液态烃TOC2%(S12mg/g),纹层状页岩或致密砂岩、致密碳酸盐岩,孔隙度较高(致密油储集层孔隙度大于10%,页岩油储集层孔隙度大于3%),脆性矿物含量大于40%,含油饱和度60%~90%,较低原油黏度或较高地层压力,天然裂缝发育;对比北美有利页岩层系地质特征表明,北美有利页岩层系液态烃TOC大于4%,呈纹层状页岩或泥灰岩,孔隙度大于7%,脆性矿物含量大于50%,含油饱和度50%~80%,API40°及压力系数大于1.30,天然裂缝发育。围绕中国陆相致密油与页岩油沉积储集层,初步提出陆相细粒沉积分布模式、陆源碎屑与湖相碳酸盐岩混合成因的储集层岩石分类方案,初步预测技术可采资源量致密油约(20~25)×108t,页岩油约(30~60)×108t。陆相湖盆细粒沉积成因与分布、致密储集层微-纳米级储集空间结构、页岩层系液态烃充注及流动机制、页岩层系液态烃地球物理响应模型、资源潜力及"甜点区"评价预测等,将成为新时期非常规油气地质面临主要挑战与创新重点。     

辽河东部地区页岩气成藏地质条件

页岩气主要是以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及其夹层中的天然气。辽河东部地区包括东部凹陷和东部凸起,历经基底和陆块形成阶段、地台发育阶段、裂谷发育阶段和坳陷发育阶段,是一个典型的改造型的叠合盆地。辽东地区发育多套烃源岩,它们各自具有独立性。这些烃源岩不仅为常规油气藏提供物质基础,也是页岩气成藏及勘探的主要对象。综合分析可知,东部地区有3 套页岩具备页岩气成藏条件,生烃条件优越,页岩厚度大,有机质丰度高。泥岩储集性能良好,微孔、微裂缝发育,脆性矿物含量较高,利于后期压裂改造。对储层含气性进行测试可知,古近系中的页岩气以游离态为主,东部凸起则以吸附态为主;因此东部凸起古生界页岩气对构造保存条件要求相对低。东部凹陷古近系热演化程度低,页岩气以游离态为主,且页岩油气共生,保存条件较好。对东部地区进行优选可知： 中生界3井区,东部凹陷青龙台地区、桃园、黄于热地区是页岩气勘探有利区;东部凸起佟3井区、王参1井南部井区是近期页岩气勘探的首选地区。     

南襄盆地泌阳凹陷陆相页岩油地质特征与评价

南襄盆地泌阳凹陷中部深凹区发育有淡水环境及咸水环境沉积的深湖—半深湖相页岩。该套页岩岩相复杂、类型多、变化快, 可分为泥质粉砂岩、粉砂质页岩、隐晶灰质页岩、重结晶灰质页岩及白云质页岩, 总体富含有机质, 这为陆相页岩油的形成提供了充分的物质基础。研究区页岩具有纵向厚度大、横向分布广、有机质丰度高及类型好、热演化程度适中、脆性矿物含量高及含油气性好等特征, 具备良好的陆相页岩油形成条件。在明确泌阳凹陷具备良好的陆相页岩油形成条件基础上, 进一步开展了陆相页岩油地质评价方法的研究, 提出了一套包含岩石学分析、地质多参数综合评价、有利区带评价等8项关键技术的地质评价方法, 并明确了泌阳凹陷陆相页岩油富集的主控因素及有利目标区, 进而优化部署页岩油水平井, 取得了中国陆相页岩油勘探的重大突破, 展示了中国陆相页岩油良好的勘探开发前景。     

页岩油富集可采主控因素分析: 以泌阳凹陷为例

页岩油能否有效聚集并具可采性主要受控于6个方面因素, 即生烃基础、存储空间、保存条件、储层改造条件、原油物性和开发方式.目前已取得页岩油突破的安深1井、泌页1井开发层段有机质丰度高、有机质类型好, 页理、纹理及构造裂缝发育, 脆性矿物含量较高等有利条件, 但其泥页岩有机质成熟度较低, 在影响泥页岩含油率的同时, 对原油的物性也有较大影响, 且保存条件不佳, 地层无超压, 能量较低, 不利于页岩油的产出.今后, 泥页岩埋深较大的东南部地区可能是下步页岩油勘探开发的有利区.另外, 考虑到原油溶解气量对其物性的影响以及低渗储层的应力敏感性, 生产方面应尽量延缓储层压力的降低.      

页岩油分类与评价

页岩油是以游离(含凝析态)、吸附及溶解(可溶解于天然气、干酪根和残余水等)态等多种方式赋存于有效生烃泥页岩地层层系中且具有勘探开发意义的非气态烃类。根据泥页岩地层中所含烃类相态、成因机理及勘探开发等特点,将页岩类油气划分为页岩气和页岩油等两类八种。结合页岩油特点,指出了我国页岩油形成条件和分布规律,即规模分布的有效生烃泥页岩、形成于深水-半深水相的富有机质泥页岩、较高的有机质丰度和适当的热演化程度以及较好的基质物性条件等是页岩油形成的主要条件。建立了中国陆相断陷湖盆页岩油发育模式,指出概率体积法可以作为页岩油资源评价的主要方法,提出了页岩油远景区、有利区及目标区优选的参数体系和标准。作为非常规油气能源的主要类型之一,页岩油将会对我国能源结构产生重要影响。     

荆门探区五峰组–龙马溪组页岩储层特征及甜点层段评价

为进一步明确荆门探区五峰组—龙马溪组页岩气资源潜力,优选甜点层段,以X井五峰组–龙马溪组一段页岩为主要研究对象,利用干酪根薄片、X衍射、核磁共振、微纳米CT扫描及地化分析等多种测试手段,结合测井解释成果,从岩石学、有机地球化学、矿物组成、孔隙类型及结构、物性及含气性等方面,系统评价五峰组—龙一段各小层储层特征,以优选甜点层段。结果表明:五峰组—龙一段以硅质页岩为主,主要形成于深水陆棚相还原环境,优质页岩段页岩气品质较高,有机地化特征优越;多手段测试孔隙率与渗透率均具有正相关特征,饱和水页岩核磁共振T2谱可分为2类5型,不同类型T2谱所反映的页岩孔径分布特征具有差异性,孤立孔主要存在于小于2 nm的微孔中,占比非常小;基于储层特征评价,优选出龙一$_1^1$—龙一$_1^2$小层为一类储层,五峰组上段和龙一$_1^3$小层为二类储层,龙一$_1^4$小层为三类储层,富碳高硅页岩段的五峰组上段—龙一$_1^3$小层(厚度约17.7 m)为页岩气甜点层段,研究成果可为荆门探区页岩气勘探开发确定水平井的靶体层段提供参考依据。      

基于细粒岩石类型对玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩分类评价

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油勘探取得巨大突破,但是按照普遍认可的页岩油烃源岩评价标准,本区的烃源岩品质并不理想。为了科学评价玛湖凹陷烃源岩品质特征,本文在系统的岩心观察和有机地球化学分析的基础上,揭示烃源岩的形成环境,并按照矿物组成对烃源岩分类评价。玛湖凹陷风城组细粒岩主要沉积于正常半深湖、咸化半深湖、半咸化半深湖、含热液半深湖和滨浅湖环境中,各环境中细粒岩的有机质特征存在一定区别,其中半咸化半深湖有机质较为富集,w (TOC)均值在1%左右。进一步结合有机质类型判别图解,表明咸化半深湖和含热液半深湖有机质来源以湖泊生物为主,而其他环境中存在湖泊和陆源混合有机质来源。基于有机质生烃潜力评价和成熟度（Vre=0.74%）估算,表明目前风城组烃源岩中有机质正处于大量排烃的成熟阶段,且确定了细粒岩中的烃类为原生烃。由于不同矿物组成的烃源岩吸附能力的差异,按照陆相泥质烃源岩和碳酸盐质烃源岩开展分类评价,结果表明风城组沉积了累计厚度近250 m的的有效烃源岩,且富含以藻类体为主的有机质。     

南襄盆地泌阳凹陷赵凹安棚油田深盆油(气)藏

泌阳凹陷赵凹安棚油田深层系部分油(气)藏属于深盆油(气)藏,即深盆致密砂岩油(气)藏。利用深盆气藏理论和分析方法,通过对其成藏要素分析,发现其深层系油(气)藏具有深盆油气藏的典型特征。构造呈现单斜背景上的鼻状,自西北向东南生油中心倾没;赵凹安棚油田深层系内油水分布较为复杂,在横向连续储层内,出现了油水关系倒置的深盆油(气);储层属非均质低渗透储层;从深盆油(气)观点看,属一种动态致密砂岩油(气)藏;地层压力异常低,甚至负异常压力。在泌阳凹陷勘探程度极高油区,如果进行思想变革,就能实现资源的突破。     

河南省南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组湖相页岩油储集层特征

尽管对南襄盆地泌阳凹陷古近系核桃园组湖相页岩采用大型压裂初产已获高产油气流,但是对该湖相页岩储集层特征尚未进行系统研究。文中应用薄片分析及全岩X衍射分析,结合陆相页岩矿物组成特点,将泌阳凹陷湖相页岩划分为块状泥岩、纹层状黏土质页岩、纹层状粉砂质页岩、纹层状灰质页岩及纹层状云质页岩5种类型。根据页岩岩心样品氩离子抛光扫描电镜分析结果,探讨了研究区湖相页岩的储集特征:(1)主要发育溶蚀孔、晶间孔、粒间孔、构造缝、层间页理缝和微裂缝等储集空间类型;(2)孔隙发育具有各向异性;(3)孔隙以中孔体积为主,微孔次之,孔径平均为4.76 nm,有2个峰值区,分别是2～3 nm和71 nm左右。进一步分析表明,岩石类型控制了储集层的储集空间发育特征,研究区以纹层状灰质页岩的溶蚀孔、晶间孔、有机质孔、层间缝等孔隙最为发育,其亦对页岩油储集最为有利。