我国陆上未来油气勘探领域探讨与攻关方向

我国陆上含油气盆地油气资源丰富,经过半个多世纪的勘探,尽管已取得了较多发现,但在未来“稳油增气”的形势下仍将起到国家能源安全“压舱石”的作用.怎样进一步发掘成熟探区潜能,拓展勘探领域,是值得深入探讨的问题.基于近期油气勘探成果以及勘探发展趋势,研究表明有五大领域是未来陆上油气勘探最现实的方向,包括:陆相页岩油气,东部富油坳陷中以逆掩构造为代表的近源地质体、富煤盆地的深层煤层气、大型走滑构造体系和地热资源等.此外,对东部老油田而言,“油田变热田”不失为一重要的发展方向.在未来的勘探工作中,勘探工作者应当加强基础研究,尤其是在我国东部成熟探区,加强三新领域地质评价、寻找老区新的资源接替领域是目前的当务之急;攻关关键技术,实践表明先进且适用性强的物探技术、工程工艺是油气勘探发现与突破的基本保障,也是降低油气发现成本的根本途径;高效管理决策,主动发挥勘探先锋作用、引领一体化攻关是加快推进资源战略的重要路径.      

编者前言

正油气基础地质调查研究主要指针对石油、天然气、页岩油、页岩气等能源资源开展的基础地质调查、勘查示范和科技攻关等工作,目的是为了摸清油气资源家底、破解"卡脖子"地质问题、寻找新的资源接续区、引领后续勘查开发.近年来,中国地质调查局坚决落实国家需求,按照基础性、战略性、公益性的工作定位,逐步加大了能源资源调查的投入力度,全面开展了新区、新层系、新领域、新类型的油气基础调查研究工作,积累了大量宝贵的基础地质资料,取得了一系列的重要发现和创新认识.尤其是在"十三五"期间,中国地质调查局沈阳地质调查中心与油气资源调查中心联合相关国有油田公司、大学和研究机构,紧密围绕区域油气勘探需求、针对松辽盆地及外围重大油气理论与技术问题,开展了持续而卓有成效的调查研究工作.本专辑旨在系统总结"十三五"工作成效,为松辽盆地及外围油气资源调查"十四五"工作部署提供依据,为油气调查、勘探和相关科研工作提供借鉴.     

中国北方石炭系—二叠系油气地质调查与勘探进展

近10年来,中国北方(天山-兴蒙构造带)以石炭系—二叠系为目的层的油气基础地质调查在地层划分对比、层序地层、沉积充填与沉积体系、构造改造等基础地质领域,以及石炭系—二叠系烃源岩评价等石油地质领域取得了一系列新认识。天山-兴蒙构造带发育石炭纪—二叠纪与中生代2期叠合盆地,其中中生代盆地群是在未变质的石炭系—二叠系之上发育的上叠盆地。盆地内部及周缘地质体均发现了石炭系—二叠系良好烃源岩。准噶尔、三塘湖、吐哈、银额等盆地以石炭系—二叠系为目的层的油气调查与勘探不断取得新的发现与突破,二连、松辽等盆地相继获得了石炭系—二叠系油气赋存信息。中国北方石炭系—二叠系具有良好的油气地质条件与资源前景,有望成为油气勘探的战略接替新领域。     

中国油气资源勘探现状与战略选区

从中国石油地质概况、油气勘探现状和战略选区进行分析总结,提出了中国油气资源战略选区的方向和重点.认为中国石油地质和构造条件复杂,勘探难度增大,油气资源战略选区把南海北部深水海域、松辽盆地及外围、东部及近海前古近系、青藏高原含油气盆地以及非常规油气资源,作为基础性、公益性油气资源战略调查与评价的重点,应用新技术,获得了系列重要地质认识,实现了油气发现和突破.未来应围绕上述领域开展进一步的勘查和勘探工作.     

我国常规与非常规石油资源潜力 及未来重点勘探领域

油气资源是油气工业的基础,极大地关系到国民经济的发展。近年来,我国的石油勘探形势发生了明显的变化:年新增石油探明储量下降,石油年产量连续3年(2016—2018年)下降,2018年石油对外依存度高达73%。因此,亟需对油气资源状况开展全面客观的评价,夯实国内常规与非常规油气资源的基础,明确剩余油气资源的重点勘探领域与有利勘探方向。中石油以近十几年来取得的油气勘探成果、地质认识成果与资料积累成果为基础,攻关形成常规与非常规油气资源评价方法技术体系,针对中石油矿权区及全国主要含油气盆地系统开展了第四次油气资源评价。评价结果显示:我国常规石油地质资源量约为1080×10~8 t;非常规石油地质资源量为672.08×10~8 t,其中包括致密油125.80×10~8 t,油页岩油533.73×10~8t,油砂油12.55×10~8 t。陆上常规剩余石油资源主要分布在岩性-地层(碎屑岩)、复杂构造2大重点领域;海域石油资源主要集中在海域构造、生物礁和深水岩性3个领域。在剩余石油资源分析的基础上,优选出常规石油现实有利目标区带20个,致密油有利目标区带12个,油页岩油露天挖掘目标6个、原位改质目标4个,油砂油有利目标5个。     

中国油气资源勘探现状与战略选区

从中国石油地质概况、油气勘探现状和战略选区进行分析总结,提出了中国油气资源战略选区的方向和重点。认为中国石油地质和构造条件复杂,勘探难度增大,油气资源战略选区把南海北部深水海域、松辽盆地及外围、东部及近海前古近系、青藏高原含油气盆地以及非常规油气资源,作为基础性、公益性油气资源战略调查与评价的重点,应用新技术,获得了系列重要地质认识,实现了油气发现和突破。未来应围绕上述领域开展进一步的勘查和勘探工作。     

我国主要含油气盆地油气资源潜力及未来重点勘探领域

油气资源是油气工业的基础,随着油气勘探工作的不断深入,油气勘探形势发生了明显变化,亟需评价落实国内常规与非常规油气资源潜力,明确剩余油气资源的重点勘探领域与有利勘探方向,夯实油气资源家底.中国石油天然气集团公司以近十几年来油气勘探成果、地质认识成果与资料积累成果为基础,攻关形成常规与非常规油气资源评价方法技术体系,系统开展了第四次油气资源评价,评价结果显示我国常规石油地质资源量1 080.31×108 t,技术可采资源量272.50×108 t;常规天然气地质资源量78×1012 m3,技术可采资源量48.45×1012 m3.我国非常规油气资源非常丰富,非常规石油地质资源量672.08×108 t,技术可采资源量151.81×108 t;非常规天然气地质资源量284.95×1012 m3,技术可采资源量89.3×1012 m3.其中,致密油地质资源量125.80×108 t,油砂油地质资源量12.55×108 t,油页岩油地质资源量533.73×108 t;致密砂岩气地质资源量21.86×1012 m3,页岩气地质资源量80.21×1012 m3,煤层气地质资源量29.82×1012 m3,天然气水合物153.06×1012 m3.我国陆上常规剩余油气资源主要分布在岩性-地层（碎屑岩）、复杂构造（碎屑岩）、海相碳酸盐岩、前陆冲断带四大重点领域.其中,陆上剩余石油资源主要分布在岩性-地层（碎屑岩）、复杂构造（碎屑岩）两大领域,陆上剩余天然气资源主要分布在海相碳酸盐岩、前陆冲断带两大领域.海域油气资源主要分布在构造、生物礁、深水岩性3个领域.      

中国东北地区东部盆地群油气资源前景展望

东北地区是中国重要的石油天然气生产基地,多年来一直是国内主力油气供应区,但随着松辽盆地油气勘探难度逐渐增大,勘探与开发成本增高,目前亟需新的油气接替区为油气上产和可持续发展提供接替领域和资源保障。松辽盆地外围东部发育39个沉积盆地,规模大小不一,油气勘探潜力较大,已成为东北地区油气勘探的重要领域之一。笔者对松辽外围东部地区的石油地质概况和油气勘探现状进行了分析总结,结合近年来油气基础地质调查工作的进展,提出了东北东部地区油气调查新方向,包括吉林东部地区白垩系页岩油气勘探、三江盆地浅层中新生界生物气勘探、三江地区早中生界海相硅质岩勘探、三江地区上古生界油气勘探,为未来东北东部地区油气资源调查与勘探的部署提供了科学依据。     

公益性陆域油气地质调查钻探工程技术进展与攻关建议

公益性陆域油气地质调查主要针对“新区、新层系、新类型、新领域”开展基础性、公益性、战略性工作。近年来,通过部署多项油气地质调查科技攻坚战,取得了一批重要地质发现及页岩油气突破,为国家能源安全保障做出了应有贡献。但“新区、新层系、新类型、新领域”的陆域油气地质调查工作区具有复杂构造区多、工作程度低、工程实践少、资料相对缺乏的特点,导致钻探工程面临复杂故障预见性差、安全风险高、地质目的实现难度大等挑战。结合近年来油气地质调查钻探工程实践,对公益性陆域油气地质调查钻探工程总体现状、难点挑战、技术进展进行了阐述,从安全环保、取全取准各项地质资料、提速降本等角度,提出了技术攻关建议,以期对公益性陆域油气地质调查钻探工程的发展和进步起到一定推动作用。     

论羌塘盆地油气勘探前景

羌塘盆地与中东油气区同属于特提斯构造域,是我国陆上新区面积最大的海相盆地。近20年来,我国油气地质工作者在条件极其艰苦的藏北高原开展了系统的油气地质调查和研究工作,完成了从含油气盆地分析到资源潜力评价、战略选区、靶区预测、井位论证及实施科探井的全过程,获得了一系列新发现和新认识,提出了羌塘盆地是我国最有希望取得突破的油气勘探新区。但是,对上述认识也还存在不同的看法,特别是对油气保存条件和盆地生烃潜力,还存在“好”与“不好”两种截然不同的观点。本文根据最近完成的羌塘盆地科探井工程（羌科 1井）及其配套的地质—地球物理工作所取得的最新资料,结合近20年来羌塘盆地油气地质调查所取得的成果,重点围绕烃源岩与保存条件这两个方面,对羌塘盆地油气地质特征进行论述,力求客观、准确评价羌塘盆地油气保存条件,同时分析、预测了盆地生烃潜力及油气远景,并提出下一步油气勘探建议,以期持续推进羌塘盆地未来油气勘探工作,早日实现盆地油气勘探重大突破。     

川东地区东岳庙段沉积环境演化及其页岩油气富集主控因素分析

川东地区下侏罗统自流井组东岳庙段富有机质泥页岩发育，且在局部地区已获工业页岩油气流，但尚未实现规模开发，其页岩油气富集机理研究滞后于生产实践。本文在野外调查和测试分析的基础上，对其沉积环境演化及页岩油气地质条件进行分析，并探讨其页岩油气富集主控因素，以期为实现东岳庙段页岩油气突破提供有益借鉴。结果显示：川东地区东岳庙段发育一个完整的水进水退沉积旋回，富有机质泥页岩主要发育于中部半深湖相，厚约15~30m，TOC平均为1.79%，以II型有机质为主，热演化程度较高，达凝析油—湿气阶段。以黏土矿物粒间孔和有机质孔为主，脆性矿物含量中等，脆性指数平均为62.1%。平均孔隙度为8.85%，而渗透率极低，均值仅0.239mD，呈现出“高孔低渗”特征，层内油气以侧向运移为主。其页岩油气的富集主要受富有机质泥页岩分布、热演化程度和裂缝发育条件的控制。推论垂向富有机质泥页岩连续发育的现今油气低势区是川东地区东岳庙段潜在的页岩油气高产区。     

贵州寒武系和石炭系页岩气开采对环境影响分析——以牛蹄塘组和打屋坝组为例

贵州页岩气地质资源量巨大,达到1.048×10~(13)m~3。其中寒武系牛蹄塘组与石炭系打屋坝组是重要储集层位。本文在研究牛蹄塘组页岩与打屋坝组页岩的地层结构、岩性和地球化学特征,以及储层特征的基础上,分析水力压裂方法对地下水含水层的破坏作用,建立了页岩气压裂开采导致地下水含水层、隔水层被破坏引起地下水污染模式,预测了压裂液返排地面可能造成地表环境污染的风险。同时,采取牛蹄塘组和打屋坝组页岩进行浸泡试验,试验结果表明,页岩在浸泡过程中,元素的浓度随着时间、温度的变化而变化,并呈现出一定的规律性,特别是As、Cd、Pb、Se、Co、Ba等元素呈显著浸出,据此分析了水力压裂法在开采页岩气的过程中可能会产生的环境污染问题。     

世界油页岩资源利用和发展趋势

世界油页岩资源丰富, 其探明储量换算成页岩油,远大于世界原油的探明储量。美国油页岩储量居世界首位, 其次则为俄罗斯、扎伊尔、巴西、加拿大、约旦、澳大利亚和中国。油页岩干馏制取页岩油始于19世纪上半叶的法国、英国、德国、西班牙等西欧国家。而后页岩油生产由于廉价原油的开采而衰落, 又由于世界石油危机而兴起; 100多年来、油页岩工业几经波折; 如今中国、爱沙尼亚和巴西拥有页岩油的工业生产。此外、爱沙尼亚、德国、中国和以色列则拥有油页岩燃烧产蒸汽发电的工业装置。当前、由于世界原油价格上涨,页岩油的生产在不少国家已有利可图, 中国、爱沙尼亚等国家正扩建、新建页岩油工厂; 蒙古、约旦等国正考虑筹建页岩油厂, 美国也计划对其丰富的油页岩资源进行加工利用。     

准噶尔盆地南缘柴窝堡凹陷泥页岩地球化学和矿物学特征研究

利用XRD、Rock-eval和气相色谱—质谱仪对准格尔南缘柴窝堡凹陷上石炭统、上二叠统及下侏罗统的泥页岩进行了地球化学和矿物学特征分析。有机地球化学实验结果指示,柴窝堡凹陷石炭纪至二叠纪经历了较长时期的淡水—微咸水沉积环境,有机质来源具有相似的母源输入特征,干酪根类型具有II型混合母质特征;有机质热演化特征表明,下侏罗统泥页岩处于低熟阶段,上石炭统与上二叠统泥页岩具有机质丰度较高、有机质类型丰富、热演化处于成熟—高成熟阶段等特点;矿物学特征显示,上二叠统泥页岩长石、石英等脆性矿物含量为73%,粘土矿物次之,指示其脆性指数较高,具有较好的可压裂性和粘土表面吸附性。结合前人认识,预测该段泥页岩中可能蕴藏着一定规模的页岩气资源,具有较好的页岩气资源前景和勘探潜力。     

页岩气富集带地质控制因素及地震预测方法

首先对页岩气富集带的地质控制因素及各家的评价指标进行了探讨,认为页岩气的评价指标可以分为两大类：一类是评价页岩气量的多少,即资源因素,它决定了该区页岩气资源潜力及储量的多少,是页岩气资源评价、有利区块优选的关键指标。主要包括页岩厚度、有机质（TOC）丰度、干酪根类型、成熟度(Ro)、天然气含量及状态（游离、吸附）等。另一类决定了页岩气能否经济地开采出来,以及产量的高低,即所谓的“核心区”或“甜点”区。包括埋藏深度、页岩本身的矿物成分、脆度、孔隙度（裂缝）、渗透率以及原始地应力大小、方向及差异等。这两类指标共同控制了页岩气的富集和最终产量。因此,在页岩气勘探开发过程中,应首先利用地质和地球化学方法对第一类指标进行评价,从中优选出有利区块。在有利区块内,可以利用地震相关技术对第二类指标预测和评价,从中优选出适合钻井和开采的页岩气富集带或“甜点”区。根据对页岩气富集带（甜点）地质控制因素的讨论,可以将页岩气划分为“裂隙” 型页岩气藏及“脆性”型页岩气,两种类型均需位于弱应力各向异性区,以便于压裂过程中得到理想的复杂网状裂缝系统。笔者认为,对于“裂隙”型页岩气藏,几何地震属性分析技术（包括相干体、蚂蚁体、曲率体等）可以很好地刻画断层、隐伏断层及裂缝发育带,对这些成果的解释可以以玫瑰图的方式展示,从而可以揭示该区域的裂缝的主要发育方向及次要方向,进而推断该区的局部主应力方向,为水平井位部署提供依据。而对于“脆性”型页岩气藏,叠前反演技术、叠后反演技术可以揭示低泊松比(υ),纵横波速比等来进行有利目标（甜点）识别。曾经在常规油气勘探中发挥重要作用的地震技术,在页岩气等非常规油气资源勘探开发中,仍然是一种不可或缺的关键技术。     

江苏宁镇地区五峰—高家边组优质页岩分布及其与笔石带的对应关系：来自苏页1井的启示

为准确掌握江苏五峰—高家边组页岩气基础地质条件,在宁镇地区汤山—仑山复背斜南翼高家边组命名地实施页岩气参数井苏页1井,井深1 203.37 m,全孔取芯。苏页1井钻遇高家边组中下部五峰组、汤头组,为完整揭露五峰—高家边组底部富有机质页岩的典型钻孔。基于243个厘米-分米级采样间隔的TOC(总有机碳)数据,建立了五峰—高家边组下部TOC标准柱状图。根据TOC划分的页岩分段与笔石带对应良好,共分7个页岩段,包括4个优质富有机质页岩段,其中WF4—LM3优质页岩段品质最好,为宁镇地区的典型代表。苏页1井Ro介于2.47%～2.91%之间,平均值为2.62%,总体处于过成熟早-中期生干气阶段,干酪根类型为Ⅰ型。五峰—高家边组优质、富有机质页岩呈2层式,真厚度约为22.4 m。页岩气勘探潜力最好的WF4—LM3优质页岩段真厚度为8.6 m,应视为主要产气页岩小层和未来水平井钻进层段。不同页岩段的沉积速率不同,说明有机质含量与物源输入作用关系密切。     

油页岩资源开发利用回顾、现状及前景

介绍了国内油页岩资源和利用概况,预测短时间内大规模开发利用油页岩资源尚不可行.随着我国能源特别是石油需求量不断上升,国际油价长期高位运行,油页岩这种可作为石油替代资源的非常规油气资源越来越受到重视,油页岩的开发利用似乎正准备“东山再起”.     

中牟页岩气区块泥页岩井壁稳定影响因素分析及技术对策

井壁失稳是钻井过程中常常遇见的难题之一,尤其在钻遇泥页岩井段。针对河南中牟页岩气区块在山西组-太原组泥页岩钻进过程中发生井壁坍塌掉块、卡钻、井径扩大率大等复杂情况,利用MY1井钻井岩心从泥页岩类型划分、孔渗特征、微观结构、岩石力学以及地应力等方面开展井壁稳定性影响因素实验分析。通过分析可知,中牟区块泥页岩属硬脆性泥页岩,造成井壁失稳的主要因素为地层非均质性强,岩石脆性程度较高,微裂缝发育,易导致井壁机械剥落、坍塌掉块。通过合理控制钻井液密度、优化井身结构及钻井参数、研发低自由水强封堵钻井液提高井壁稳定性,在区块钻井实践中取得了较好的应用效果,基本解决了井壁失稳难题。     

页岩油气储层纵向多重非均质性及其对开发的影响

页岩油气作为烃源岩层系内自生自储的油气资源,其可开发性受页岩储层特征的控制明显。由于不同类型富有机质页岩形成环境的差异性,页岩油气储层在纵向上具有多重非均质性,包括岩性的纵向非均质性、储层物性的纵向非均质性、岩石力学参数的纵向非均质性、地应力的纵向非均质性以及含气性特征的纵向非均质性等,这造成了页岩油气储层的纵向非均质性明显强于横向非均质性,有机质丰度、孔隙度、渗透率、储层的可压裂性、地应力、含气性及吸游比等参数在纵向上的变化均较大,且直接影响了后期页岩油气开发方案的设计与实施。优质开发目的层段的选择首先要考虑单段页岩油气储层的连续厚度在30~50 m左右、有机碳含量均值达到2.0%以上、有效孔隙度大于2.0%、岩石泊松比小于0.25、脆性较大、最小主应力相对上下邻层较小、含气性较高的层段。页岩油气开发井型的选择,水平井段的部署,压裂分段的长短、射孔簇的设计等均要充分考虑这种非均质性的影响。