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.      

陆相页岩油研究进展及开发地质面临的问题

针对页岩油开展了广泛文献调研,在页岩油概念的提出、演化及研究历程基础上,对陆相页岩油资源量分布、类型和潜力及若干关键问题等研究进展进行了综述,提出了陆相页岩油效益开发面临的关键开发地质问题。具体如下:1）阐述了页岩油概念的由来及最新定义。国内外页岩油均历经三个发展阶段,对页岩油的理论认识不断深入,开发效果和水平逐渐提升。我国陆相页岩油资源丰富、潜力巨大,是今后一个时期的重点攻关对象。2）陆相页岩油可按不同方式进行分类。按成熟度演化阶段划分固态有机质阶段、滞留烃阶段、液态烃阶段、液态烃裂解天然气阶段等四类;按源储组合类型划分源储共存型、源储分离型和纯页岩型三类;按开发方式分为夹层型、混积型、页岩型和裂缝型四类。3）陆相页岩油在细粒岩分类及沉积模式、源储岩石微观特征、富集机制、“七性特征”和工业化开采技术等方面取得了较大的进展。4）陆相页岩油源储结构表现出极强的非均质性,亟待加强细粒页岩沉积超高频基准面旋回对比模式、半深湖—深湖相低级次构型单元成因及分布模式、相控储层质量差异分布模式和地质工程一体化及甜点快速评价等开发地质方面的研究,以提高页岩油开发经济效益和采收率。     

鄂西-渝东地区下侏罗统东岳庙段泥岩地球化学特征及有机质富集模式

我国不同地区页岩非均质性研究是亟待解决的基础地质问题,且四川盆地陆相页岩气的研究十分薄弱.通过对鄂西-渝东地区下侏罗统自流井组东岳庙段剖面和钻井岩心的岩石学特征、地球化学等方面的精细分析,结合测井曲线,查明了该层段地球化学垂向变化特征及有机质富集模式.结果表明,东岳庙段脆性矿物含量高,粘土矿物含量较少,下部有机质含量高于上部.地球化学指标所反映的古气候、古生产力、古氧化还原、古盐度表明东岳庙段垂向上具有明显差异;东岳庙段下部为干旱炎热古气候、贫氧-偏咸化水体和高古生产力,而东岳庙段上部为温暖湿润古气候、淡化水体和低古生产力,故东岳庙段下部更有利于有机质富集.      

微观非均质性对砂砾岩储层致密化的影响机理: 以准噶尔盆地东道海子凹陷DN8井区上二叠统梧桐沟组为例

为研究砂砾岩储层微观非均质性特征,了解微观非均质性与储层致密化的关系,建立储层致密化评价标准,定量评价储层致密化程度.通过铸体薄片、扫描电镜、矿物XRD分析、高压压汞等资料,结合前人研究成果,对盆内东道海子凹陷DN8井区上二叠统梧桐沟组储层进行研究.结果表明,储层微观非均质性包括岩石学非均质性、孔喉非均质性及裂缝非均质性.岩石学非均质性中,岩石结构成熟度差异导致的岩石结构非均质性制约储层的初始物性;砾石、同沉积填隙物中塑性岩屑、胶结物类型及其含量的差异影响储层压实及胶结后的致密程度.溶蚀作用后,成岩-孔隙演化过程差异导致的孔喉非均质性及裂缝发育密度决定的裂缝非均质性影响了储层现今的致密程度.提出以成岩综合指数与地层脆性指数综合表征储层致密化程度,并将致密化程度分为3级.Ⅰ级致密化程度成岩综合指数大于4.0、地层脆性指数大于0.8;Ⅱ级致密化程度成岩综合指数介于3.0~4.0、地层脆性指数介于0.3~0.8;Ⅲ级致密化程度成岩综合指数小于3.0、地层脆性指数小于0.3.Ⅰ级致密储层孔喉结构最好、物性最高、微观非均质性最弱,为研究区有利储层.      

陆相致密油与页岩油藏特征差异性及勘探实践意义: 以渤海湾盆地黄骅坳陷为例

陆相致密油和页岩油同属低孔低渗油气藏,二者具有很大相似性,常具有共生关系,然而其成藏特征存在较大的差异,不加区分极易误导油气勘探.利用系统取心、测井、录井和各类测试化验分析资料,综合分析渤海湾盆地黄骅坳陷孔店组、沙河街组,梳理致密油和页岩油的成藏条件及其富集规律差异性,进一步探讨致密油与页岩油勘探选区评价方法.研究结果表明,从岩性上看,致密油储层岩石类型多样,包括致密砂岩、致密碳酸盐岩、致密火成岩等;页岩油气以细粒沉积为主,其矿物成分多样,岩性可细分为碳酸质页岩、长英质页岩、粘土质页岩、混合质页岩等.从物性上看,二者均为低孔低渗型储层,致密储层分先天致密和后天致密两类,主要发育粒间孔、晶间孔、溶蚀孔隙、裂缝等,多以微米级孔隙为主;页岩储层以先天致密为主,发育有机孔、粒间孔、页理缝、裂缝等,多以纳米级孔隙为主.从生烃运移过程来看,二者油气来源均与优质烃源岩密切相关,致密油岩层本身不生烃,原油依靠临近富有机质泥页岩干酪根生烃增压造成的源储压差,经历短距离运移与充注,源储压差高则充注程度高;页岩油本身即为生油岩,系已生成、尚未排出而滞留在页岩孔隙或裂缝之中的石油.从可压裂性上看,致密储层本身具有较好脆性,脆性条件不是致密油甜点的决定性因素,而页岩脆性因成分不同存在较大差异,是页岩油甜点评价的关键因素.从勘探选区来看,致密油优势储集相带、优质烃源岩及二者之间的匹配关系控制有利致密油富集区,"三明治"式最有利,源上源下次之;页岩油受成熟富有机质页岩及脆性岩相控制,强调在富含滞留烃中寻找具有较高脆性的页岩.      

鄂尔多斯盆地下寺湾地区延长组页岩气储层非均质性特征

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7、长9页岩是页岩油气勘探的重要层位,本文在岩心观测、薄片观察、脉冲渗透率测试、有机碳含量测试、气体组分分析、测井解释方法的基础上,对陆相页岩层内岩性、地化参数、微观孔隙结构、力学参数的非均质特征进行研究。研究认为陆相页岩储层砂质纹层发育密度和频率值较高,纹层中的大孔隙与页岩中的中孔和微孔构成复杂的孔隙体系,造成页岩储层层内非均质性极强,可有效改善页岩层系的物性,为游离气的富集和运移提供有利空间和有效通道,对游离气的渗流和富集具有积极意义。非均质程度较弱的页岩段,砂质纹层发育程度低,物性致密,排烃能力最弱,富集较多的吸附气。陆相页岩成储机制受控于其较强的非均质性,同时页岩强非均质性段,脆性矿物含量高,有利于页岩储层的压裂开采。     

基于页岩气地质调查评价的思考与认识

在高频层序地层格架内,开展页岩气储层的矿物成因、母岩性质对页岩储层中黏土等矿物的发育形成及油气储层意义、矿物演化序列过程中对有机质生烃及形态变化的控制机理、特征性矿物赋存的油气地质学意义、特殊地质条件下的油气赋存认识以及“木桶效应”参数的识别等方面的研究,有望成为丰富页岩气地质理论的方向。在前人对页岩气地质调查评价研究的基础上,结合页岩气地质调查评价实践与认识,认为物源-沉积与生烃-成藏2个源汇体系的地球系统作用过程是页岩气储层非均质性的根本控制因素,构造-沉积这一结构性控制因素对页岩储层性质起决定性作用,后期构造改造及成藏演化等系统控制因素是对前者的修饰改造。页岩储层内烃类气体的多源多汇在一定程度上可突破储层非均质性,认为含气量与总有机碳含量相关系数是储层非均质性强弱的一种表征。研究成果丰富了页岩气调查评价理论体系,为后续评价工作提供了方法参考。     

中国陆相页岩油地质特征与勘探实践

陆相页岩油作为我国油气增储上产的重要接替领域日益受到广泛关注.本文系统阐述了我国陆相页岩油地质特征、理论与技术研究进展,并对陆相页岩油的发展前景进行了展望:①中国陆相页岩与北美海相页岩相比,具有非均质性强、累计厚度大、分布面积小、热演化程度相对较低、有机质类型多样的特点;②中国陆相湖盆主要有断陷和坳陷两类盆地,页岩沉积...     

陆相湖盆细粒岩油气的概念、特征及勘探意义:以渤海湾盆地沧东凹陷孔二段为例

陆相湖盆致密油气与传统致密油气和页岩油气有相关性,也体现出较大的差异性.通过对渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段（孔二段）优质"生油岩"开展岩性、物性、生烃特性、含油性、脆性综合分析及勘探实践,发现了一种赋存于陆相湖盆细粒沉积岩（粒径小于62.5 μm）之中的油气,并提出了细粒岩油气的概念.细粒岩油气不同于传统的致密油气和页岩油气,具有以细粒沉积为主,主要发育碳酸盐岩、细粒长英沉积岩、细粒混合沉积岩3种岩类;纵向上表现为纹层状或块状沉积,平面上稳定分布;3种岩性均具备良好的生烃条件,均具有一定的储集空间,均有明显的含油气特征,脆性矿物含量均较高,具有较好的可压裂性.该类油气藏在空间上连续稳定分布,整体含油气,甜点段富集高产,通过分段分簇大型压裂改造,具备长期稳产的有利条件,是陆相湖盆非常规油气勘探的重点领域.      

松辽盆地陆相页岩油地质工程一体化高效勘查关键技术与工程示范

我国陆相页岩油资源潜力巨大,但页岩储层具有高黏土矿物含量、强非均质性、低地层能量的特点,严重制约着我国陆相页岩油的高效勘查.围绕甜点优选、水平井钻探、体积压裂、试油求产等关键环节,综合利用吉页油1HF井系统取心、测井、录井及分析测试资料,开展地质工程一体化创新攻关.结果表明,松辽盆地青一段页岩可划分为高TOC层理型黏土质页岩和中TOC纹层型长英质页岩两种岩相类型,前者以地质甜点为主,后者以工程甜点为主;建立地质工程一体化双甜点评价标准,提出“钻砂压页”的水平井设计理念,优选出1.94 m厚的双甜点目标靶层,采用三维地球物理-地质工程一体化的超薄目标靶层导向技术,实现超薄目标靶层水平钻进1 252 m,钻遇率100%的技术突破;依据超临界CO2的破岩、溶蚀、驱油、增能4大优势,创新形成超临界CO2+大型水力携砂复合压裂工艺及控压蓄能返排技术,实现了吉页油1HF井陆相页岩地层的大型体积改造,并获得16.4 m3/d高产稳产页岩油突破,形成的地质工程一体化方法、技术、工艺及参数体系,对松辽盆地及同类型的陆相页岩油高效勘探开发具有借鉴意义.     

大面积高丰度海相页岩气富集理论及地质评价技术进展与应用

海相页岩气富集特征及主控因素、地质评价及综合选区是四川盆地及周缘页岩气勘探开发研究的核心内容与突破的关键.基于勘探开发地质与地球物理多学科联合研究、现场调研、重点露头野外踏勘与取样分析、关键探井岩心观察与精细描述等方面的深入研究,阐述了大面积高丰度页岩气富集理论和地质评价技术内涵,及其在川南地区五峰–龙马溪组的最新进展...     

储层“源-径-汇-岩”系统分析的思路方法与应用

复杂油气储层非均质性强、“甜点”成因控制因素复杂,面对精细表征与预测要求,储层研究需要在研究思路与方法体系上有所改进.基于盆地沉积学发展起来的“源-汇”系统分析为复杂储层系统研究提供了新思路.经过多年实践,本文提出了储层系统研究的“源-径-汇-岩”（source-route-sink-rock,SRSR）系统分析思路与方法,强调开展基于沉积物（岩）的四个子系统研究,即“源——沉积物物质组成与来源”、“径——沉积物搬运过程与路径”、“汇——沉积物汇聚堆积环境与变化”、“岩——沉积物埋藏成岩过程与成岩相”.介绍了各个子系统要素构成,认为四个子系统共同决定宏观和微观非均质性,共同决定储层质量.在源汇分区、沉积相分区及成岩相分区基础上,用甜度RSI指标划分区域储层“甜点”等级,并在乌石凹陷低渗储层评价中加以应用,取得良好效果.储层SRSR系统分析是复杂“甜点”储层成因研究的新思路,是复杂非均质储层精细表征的技术遵循,为开展复杂常规储层、致密储层、非常规泥页岩储层定量化评价预测提供了新的理论和方法支持.      

中国能源沉积学研究进展与发展战略思考

沉积学发展与石油、天然气、煤炭、砂岩型铀矿等矿产资源工业化开采紧密相关,能源沉积学作为沉积学的一个重要应用分支学科,在资源勘探发现中的地位越来越重要,已经成为有效发现资源、降低成本的重要途径。近年来,能源沉积学在技术方法上建立了遥感、雷达、地震、纳米CT等六个级别尺度研究方法,为沉积储层学科发展提供支撑。在理论认识上取得了五方面重要进展:1）建立了克拉通台地沉积储层新模式,为古老含油气系统提供理论指导;2）建立海陆相细粒沉积成因模式,揭示富有机质页岩分布规律,为烃源岩评价与非常规油气勘探开发提供重要理论依据;3）发现非常规致密储集层微纳米级孔喉系统,指导致密油气和页岩油气储层评价;4）研究含煤沉积体系和聚煤作用,指导煤炭资源评价;5）揭示砂岩型铀矿富集机理,指导铀矿资源评价与开采。展望能源沉积学发展,源-渠-汇沉积体系、海陆相细粒沉积学、古老小克拉通碳酸盐岩沉积学等将成为能源沉积学的重要内容;储层非均质性、非常规储层全面表征与深部储层极限将是储层沉积学发展的热点,砂岩型铀矿、煤系等沉积系统是固体矿产沉积研究的重点领域;气、液、固不同能源矿藏空间有序沉积与共生规律研究是资源勘探重点方向;大数据与沉积学方法创新将为能源沉积学发展提供新机遇。     

基于数字岩心技术的陆相页岩油微观结构特征及主控因素——以松辽盆地白垩系青山口组一段泥页岩为例

数字岩心技术为大庆齐家-古龙地区青山口组一段的页岩油评价提供了可靠的基础数据,助力了松辽陆相盆地页岩油的勘探突破.针对泥页岩储层超低孔、超低渗的物性特征,综合利用微纳米CT、MAPS和QEMSCAN等数字岩心配套实验,对泥页岩储层岩石学特征、岩相类型、孔隙结构等进行了研究.将青山口组一段划分为5种岩相类型,分别为低有机质纹层状黏土质灰岩相、低有机质纹层状长英质灰岩相、中有机质纹层状长英质页岩相、中有机质夹层粉砂岩相、高有机质纹层状硅质页岩相.青山口组一段主要孔隙类型包括粒间孔、粒内孔和有机质孔.岩石相是青山口组一段孔隙、层理缝发育的主控因素.高有机质纹层状硅质页岩相储集空间主要由粒内孔和层理缝所构成,其孔隙-裂缝系统是青山口组一段页岩油甜点开发的重点层段.     

陆相咸化湖盆细粒沉积岩分类及其石油地质意义

细粒沉积岩作为地壳表层最多的岩石类型,蕴藏着丰富的油气资源,是近些年油气工业领域研究的一个热点。由于细粒沉积岩主要由粒径小于0.062 5 mm的颗粒或晶体构成,成分多样复杂,导致其岩石类型术语运用混乱,该问题在陆相湖盆细粒沉积岩研究中尤为突出。为了建立科研人员之间清晰、高效的沟通渠道,提出一套三级命名分类方案,由大到小分别为沉积构造、结构与成分、盐组分。首先,按沉积构造分为层状细粒沉积岩和块状细粒沉积岩;然后,根据沉积结构和成分,划分出7种主要岩石类型;最后,根据盐组分再划分陆相湖盆不同演化阶段的岩石类型。该方案基于描述性的属性作为分类的标准,分级逐级描述,具有反映物源、水动力条件、咸化湖盆演化等成因意义。陆相湖盆细粒沉积岩的岩石学分类,不仅有助于理解细粒沉积岩层系中生烃母质类型和丰度的层位归属及演变,而且有助于预测地质“甜点”空间分布等,对细粒沉积岩的油气资源评价、科学优选目标、提升勘探开发整体效益等具有重要的理论和实践意义。     

页岩油气资源评价参数之“总有机碳含量”的优选:以西加盆地泥盆系Duvernay页岩为例

总有机碳含量（TOC）是页岩油气"甜点"预测、资源评价的重要评价标准之一.以加西Duvernay页岩为例,采用物质平衡的方法恢复原始TOC,从页岩储层和天然气赋存状态等方面分析现今TOC作为评价标准存在的问题.结果表明,Duvernay页岩原始与现今TOC的比值介于1.69~1.02,且热演化程度越高,原始和现今TOC的差异越大.因此,现今（残余）TOC较低并不意味着原始有机碳含量低.Duvernay页岩现今（残余）TOC与有机孔隙的发育不存在直接成因联系,现今（残余）TOC不是表征页岩储层储集能力的最佳选择.与现今TOC相比,兰格缪尔体积与原始TOC相关性更好,即,采用原始TOC评价页岩吸附能力更合理.因此,认为采用原始TOC代替现今（残存）TOC作为页岩油气资源评价和有利区优选的标准更具有理论意义和实践价值.      

再论岩相古地理可作为页岩气地质调查之指南

在页岩气的区域地质调查阶段,主要通过有机质含量（TOC）与类型、有机质热演化程度、含气页岩厚度、矿物组分类型与含量以及储集层特征等基本地质条件参数,对页岩气有利区进行评价,而以上页岩气基本地质因素均受沉积相的控制。以详细的沉积相研究为基础,通过岩相古地理编图,可以明确富有机质页岩的展布特征,所以岩相古地理控制了页岩气的发育特征。通过利用主要基本地质条件参数,对川南及邻区志留系龙马溪组黑色岩系页岩气有利区进行初步评价,认为川南及邻区志留系龙马溪组,只要已进入中成岩阶段的浅海陆棚相黑色岩系,就能形成页岩气储层。在前人研究的基础上,进一步实例论证并提出沉积相或岩相古地理研究应为页岩气地质调查和选区评价的关键和基础。     

页岩气储层的特殊性及其评价思路和内容

为了有效地开展页岩气储层的评价,文中首先总结了页岩气储层相对于常规油气储层的特殊性。指出这些特殊性体现在富含有机质、富含粘土矿物、细小的矿物粒度、极低的孔隙度和渗透率、纳米级孔喉结构、巨大的矿物表面积、复杂的成岩改造、大比例的天然气吸附赋存。在此基础上,从页岩储层性质的特殊性入手,梳理了页岩储层的评价思路和方法。强调了评价过程应遵循评价参数的直接测定与间接计算相结合、分析测试的常规手段与特殊方法相结合、评价对象的孔隙特征与吸附能力相结合。最后,探讨了页岩气储层的评价内容,认为其除了与常规储层相同的储层岩石学特征和物性特征外,还应考虑其吸附天然气的能力及其压裂改造的难易程度,即应包括储层岩石组成特征与空间分布、储层孔渗特征、储集空间特征、储层含气性和储层岩石力学性质等。     

龙马溪组页岩不同显微形态有机质成因及其勘探潜力探讨

有机质是页岩中最重要的组分,有机孔更是页岩气重要的储集空间,以扫描电镜为主流的微观分析检测技术成为页岩研究的重要手段,目前对有机质的综合研究正逐步成为页岩气勘探开发研究的重要内容。本次研究选取四川盆地及其外围龙马溪组富有机质页岩,采用氩离子抛光非镀膜样品,利用低电压近距离工作状态,对样品进行了高分辨率场发射扫描电镜检测,观察、总结了有机质显微形态,并依据其内部结构及组成特征对其生烃及储集能力进行了探讨。检测结果揭示:龙马溪组富有机质页岩中有机质主要有三种显微形态,分别是结构型沉积有机质、分异型交生有机质和填隙型运移有机质。结构型沉积有机质形成于沉积及早期成岩演化阶段,保留了部分生物结构特征或沉积定向构造;分异型交生有机质与黏土矿物交互生长并经历演化分异作用,形成了类似于岩浆岩中的“花岗结构”;而填隙型运移有机质形成于晚成岩有机质高演化阶段,为液态烃充填于自生矿物晶间,其周边矿物具有自形特征。龙马溪组页岩以填隙型运移有机质和分异型交生有机质为主,二者都发育丰富的有机质孔隙(孔径10~300nm),是龙马溪组页岩优质的生气母质,并具有优质的储集性能。研究结果为我国海相龙马溪组页岩气生成理论及勘探开发评价提供了较深层次的微观信息。