准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组甜点页岩油微观赋存特征及成因机制

准噶尔盆地吉木萨尔页岩油是中国典型的陆相页岩油。通过场发射扫描电镜、激光共聚焦、纳米CT、核磁共振等实验技术联合对微纳米孔隙中页岩油赋存特征进行研究,结果表明甜点储层具有纳米—亚微米—微米全尺度含油特征。在微纳米尺度,油、水赋存特征表现为重质组分油附着于2~5 μm以上孔隙的孔壁及充填于2~5 μm以下的孔隙中,中质组分油赋存于2~5 μm以上孔隙的中央,孔隙水含量较少,呈孤立状赋存于2~5 μm以上孔隙的中央,并被中质组分油包裹。页岩油在微纳米孔隙中的赋存不仅受生烃超压充注控制,还受吸附作用及多期次成藏影响。孔隙表面润湿性由亲水润湿反转为亲油润湿是烃类发生吸附的主要原因,多期次成藏造成微纳米孔隙中油质差异及高的含油饱和度。早期生烃超压充注进储层的重质组分油在孔隙表面亲油润湿下吸附于孔隙表面,随着吸附层变厚,纳米级孔隙逐渐被充满,孔隙水被驱替到较大的孔隙中间;后期成熟的中质组分油以此方式进一步充注和调整。研究认为埋深较大的凹陷西部是有利勘探方向。微纳米孔隙中的重质组分油是未来页岩油提高采收率的方向。吉木萨尔页岩油微观赋存特征及成因机制可能具有普遍性,对于中国陆相页岩油的深入研究具有借鉴意义。     

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层微纳米孔隙成因及含油特征

为深化吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层孔隙及含油性认识,通过氩离子抛光、场发射扫描电镜、核磁共振、微纳米CT及激光共聚焦实验技术,对芦草沟组微纳米孔隙类型、成因及含油特征进行研究。结果表明,微纳米级孔隙按照成因分为无机矿物晶间孔和有机质生烃孔两大类。微纳米孔隙中重质组分附着于颗粒表面或充填于纳米级小孔中,轻质组分主要赋存于较大的亚微米级孔隙,孔隙中心含水。“甜点”岩性微纳米孔隙孔喉直径主体在100 nm~10μm之间,占比71.8%~93.5%,孔隙类型以无机矿物晶间孔为主,连通性较好且普遍含油。微纳米孔隙具有良好的开发前景,是页岩油提高采收率的重要方向之一。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷致密油储层纳米孔隙特征及其含油性

纳米技术在非常规油气致密储层微观孔隙结构表征、油气赋存等研究中发挥着重要的作用.以准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层为例,综合运用高压压汞分析、场发射扫描电镜及纳米CT扫描等纳米分析技术,对吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层微纳米孔隙特征与结构进行研究,并结合宏微观特征分析了原油在孔隙中的赋存状态.结果表明:吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组储层为中低孔、特低渗储层,孔隙以微纳米级为主,类型多样,主要有粒间孔（隙）、粒间溶孔、晶间孔及微裂隙等,纳米孔隙是吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层主要储集空间之一,纳米孔隙中普遍含油,且多以吸附状态存在,赋存在纳米孔隙中的油气,改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识,是未来石油工业的发展方向.      

泥岩微观组构对有机质赋存形式和孔隙发育的影响研究：以白垩系Eagle Ford页岩为例

以美国Texas州白垩系Eagle Ford页岩为研究对象,采用氩离子抛光-场发射扫描电镜技术,并结合X射线能谱分析,对位于生油窗的原始岩心样品和位于生气窗的柱状模拟样品开展镜下有机质赋存形式和孔隙发育、演化特征研究。结果表明,Eagle Ford页岩样品在镜下的不同微区可以划分出硅质黏土质条带、钙质有孔虫化石和富颗石藻透镜体3种典型组构类型,并且不同类型组构中有机质赋存形式和孔隙发育、演化特征存在显著差异。其中,硅质黏土质条带中富集大量无定形干酪根和少量结构型干酪根,无定形干酪根在生油窗由于结构内部滞留了大量吸附油基本不发育孔隙,到了生气窗伴随吸附油裂解开始形成丰富的纳米级海绵状孔隙,而结构型干酪根由于异常低的生烃潜力,基本不发育孔隙;有孔虫化石腔室内部赋存的有机质代表早期充注的运移沥青,在生油窗发育大量气泡状孔隙和丰富的纳米级海绵状孔隙,但在生气窗纳米级孔隙发生相互融合,则开始以发育微米级孔隙为主;富颗石藻透镜体中赋存的有机质可能代表相对后期充注的运移沥青,在生油窗发育丰富的纳米级海绵状孔隙,并未见气泡状孔,且在生气窗由于异常高的有机质转化率,原矿物粒间孔重新暴露,有机质几乎被消耗...     

松辽盆地北部白垩系青山口组不同赋存状态页岩油特征

通过对松辽盆地北部青山口组15个湖相页岩样品进行岩石矿物学、有机地球化学和储集空间特征分析,综合运用XRD、热解、分步热解、分步抽提和分步核磁测试等实验方法,以表征青山口组不同赋存状态页岩油含量、组成和分布特征,进一步探讨了滞留烃含量评价、生产潜力以及勘探制约因素与建议。此次研究得到以下认识：① 青山口组矿物组成较为均一,岩性主要为黏土质页岩,但以伊利石为主的黏土矿物特征有利于储层的压裂。有机质分布较为均一,TOC平均值为2. 41%。含油性好,油质轻、饱和烃含量和含油饱和度指数(OSI)高。② 页岩油的赋存状态被定义为在冷抽提和索氏抽提条件下从不同粒度中提取的游离油、游离- 吸附油和吸附油。游离油主要以轻质组分为主,吸附油的重质组分增多,较大孔隙以游离油为主,吸附油绝大部分分布在较小孔隙中。游离油与吸附油化学组成的变化,也揭示了石油排出微运移过程中的组分分馏效应,运移后的石油具有更高的饱和烃+芳烃含量、更小的分子量和更低的Pr/n- C17、Ph/n- C18值,指示更大的流动可能。③ 青山口组油质相对优越,但相对较高的黏土矿物含量是研究层段生产需要关注的制约因素。页岩油微运移后指示更大的生产可能,在该区未来一段时间勘探过程中可以尝试寻找油气运移汇聚区。     

陆相咸化湖盆页岩油甜点孔隙特征与成因——以准噶尔盆地芦草沟组为例

陆相咸化湖盆页岩油甜点孔隙特征与形成机制复杂,是陆相页岩油研究的关键科学问题。本文以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为例,综合应用岩石薄片观测、X射线衍射、高压压汞、氮气吸附、扫描电镜、电子探针、碳-氧同位素分析和成岩反演等方法,对此进行了研究。结果表明,以芦草沟组为例的陆相咸化湖盆页岩油甜点段矿物组成以长英质碎屑矿物和碳酸盐类矿物为主,黏土矿物含量较低,成分成熟度低,属于湖相混积岩。甜点孔隙以微—纳米孔为主,类型丰富,半径大于1μm的孔隙主要为粒间溶蚀扩大孔与粒内溶孔,100 nm～1μm主要为晶间孔,小于100 nm主要为黏土级碎屑颗粒粒间孔。沉积微相是控制甜点孔隙发育的关键,特别是滩坝相和三角洲前缘亚相原生孔隙发育,且抗压实能力强,粒间孔保存较好;溶蚀作用是次生孔隙形成的主要原因,进一步改善了储层物性;含铁白云石胶结总体上降低了孔隙度,但也在一定程度上增强了储层刚性,有利于部分孔隙保存。陆相咸化湖盆页岩油甜点孔隙演化呈现快速压实减孔、酸性溶蚀增孔和含铁白云石胶结减孔“三段式”特征,相互之间的匹配关系是控制孔隙发育的关键。     

徐家围子断陷砂砾岩储层纳米-微米级孔隙的形成及其与天然气充注的关系

松辽盆地徐家围子断陷在沙河子组致密砂砾岩纳米-微米级的孔隙中获得了工业气流,研究纳米-微米级孔隙形成与天然气充注的关系,为勘探选区和"甜点"预测奠定基础.在分析储层岩石学、储集空间和成岩作用特征的基础上,通过储层分类和计算各成岩事件对储层物性的影响,确定了砂砾岩储层的致密成因、微米-纳米级孔隙形成机制.研究认为,断陷早期的快速沉降大量减少储层原始孔隙,在强烈的机械压实作用下,富含粘土和塑性岩屑的"超致密砂砾岩"首先致密,相对富含刚性组分的"致密砂砾岩"受中成岩B期碳酸盐胶结物的充填达到致密,晚期碳酸盐岩胶结开始形成时期对应砂砾岩大规模致密化的时期,这期间原始较大孔隙也逐渐向微米-纳米级转化.结合砂砾岩中方解石胶结物内气液烃包裹体的均一温度和地层埋藏史、热史,推断砂砾岩致密化深度为2 500 m,致密化时期为距今100 Ma.砂砾岩孔隙演化史、源岩生烃史和油气充注史综合研究表明,天然气在储层致密前、后均有充注:初次充注发生在储层致密以前,天然气的生成速率和充注强度低,形成"先成藏、后致密"型构造气藏,斜坡带上倾方向发育微构造形态的部位是"甜点"发育的有利区;成藏高峰发生在砂砾岩致密化之后,天然气"连续"充注,形成不受构造控制的、大面积分布的致密气藏,斜坡带下倾方向邻近生烃中心的河道砂砾岩体是"甜点"发育的有利区.沙河子组砂砾岩储层致密与天然气充注关系综合分析认为,沙河子组主体为"先致密、后成藏",局部为"先成藏、后致密".      

湖相致密白云岩不均一油藏特征及主控因素

渤海湾盆地塘沽地区沙三5亚段发育湖相含油泥质白云岩层系,油藏顶面埋深2 800~3 600 m,属于中深-深层的断块-岩性油藏,储层为致密裂缝白云岩.本文通过岩心观察、实验室分析、压力测试、裂缝分析等手段,重点研究了致密白云岩储层岩石相、储集性、复杂含油性和油藏不均一性特征,分析了成藏主控因素及成藏模式.研究表明:储层岩性以白云岩、泥质白云岩为主,为中-低孔、低渗-特低渗的裂缝-孔隙型储层,储集空间主要为晶间孔、溶孔、裂缝及溶缝;超压与含油性密切相关,超压断块井均中高产、含水率低于20%且呈持续降低趋势,常压断块井均低产、含水率高于55%且稳定-上升趋势;白云岩层系内厚层泥岩为优质烃源岩,提供充足油源;断层封闭性控制油气聚集,进而控制生烃型超压的分布,超压成为油气富集的重要标志;油气充注晚于断块-岩性圈闭形成时间,使油气充注有效.      

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.      

致密油成藏研究进展与待解决的重要科学问题

致密油是当前非常规油气勘探中的热点和最现实的领域之一,总结成藏地质研究进展并明确需要深入研究的科学问题对于完善致密油地质理论具有重要意义。当前致密油地质研究进展表现在以下几个方面:①总结了致密油三大形成条件和六项基本特征及中国陆相致密油与美国海相致密油的区别;②利用先进和高精度的储层分析测试技术对致密油储层孔-喉-缝网络体系进行了表征,并初步研究了致密油的赋存状态;③从充注动力、充注下限、运聚机理和富集模式等方面对致密油成藏机理进行了深入研究。在对研究现状总结的基础上提出当前致密油成藏研究中存在的重要科学问题有:①致密油储层微纳米尺度非均质性全息定量表征及其对致密油运聚的影响;②致密油源储结构的成因机制及其对致密油成藏、富集的控制作用;③致密油赋存状态的影响因素、转化条件及不同赋存状态/空间的相对贡献;④混合沉积与致密油形成的内在联系;⑤致密油成藏要素的综合研究与成藏机理及成藏全过程的研究。这些问题的解决将是对致密油地质研究的重要补充。     

全球页岩油形成分布潜力及中国陆相页岩油理论技术进展

全球非常规页岩层系油气资源丰富,富有机质页岩主要沉积在劳亚构造域和特提斯构造域的上侏罗统、渐新统—中新统、白垩系和上泥盆统4套页岩层系内。交汇分析北美典型页岩油区块产量与R_o数据关系,提出R_o为0.7%作为低熟页岩油和中高熟页岩油的界限,系统评价了全球116个盆地157套页岩层系中高熟页岩油、低熟页岩油技术可采资源量约2 512亿t,主要分布在北美洲、南美洲、北非和俄罗斯,以前陆盆地中新界、克拉通盆地古生界、裂谷盆地和被动大陆边缘盆地的中生界为主。海相页岩油受显生宙以来的海侵影响,富集在稳定克拉通和前陆等类型盆地中,具大面积稳定分布、成熟度适中等特征;陆相页岩油受暖室期气候影响,主要在坳陷、断陷等类型盆地中发育,以微纳米级无机孔隙和微页理裂缝为主要储渗空间通道,具有沉积相横向变化大、“甜点区段”局部富集等特征。中国石油工业正经历从“陆相页岩生油”向“陆相页岩产油”转变,初步形成源岩油气“进源找油”地质理论、陆相页岩油高效勘探及低成本开发技术体系,推动中国陆相页岩油取得重要突破。着力加强应用基础理论研究与关键技术攻关,构建地质-工程一体化模式,...     

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。     

吉林省桦甸油页岩中稀土元素和微量元素的研究

对桦甸油页岩及其灰渣的矿物成分、主量元素、稀土元素和微量元素含量进行测定。结果表明：油页岩中稀土元素含量低于北美页岩(NASC)中的平均含量,REE球粒陨石标准化的分布模式曲线表现为负斜率,(La/Yb)_N的平均值大于1,属于轻稀土富集型;REE北美页岩标准化的分布模式曲线较平缓,（La/Yb）_S的平均值接近于1,轻重稀土分馏不明显。与球粒陨石和北美页岩相比,Eu有较严重的正异常。油页岩中的微量元素与北美页岩和地壳的平均值相比较,Sb、Nb、Cs、Zn、Bi、W等元素具有较高的富集度。油页岩灰渣中稀土元素和微量元素富集度均高于油页岩。     

不同边界条件对油页岩原位转化开采的影响及启示

借助于烃源岩生排烃模拟技术,开展了加热温度、加热速率、恒温时间、水质量分数等不同边界条件对油页岩原位转化开采影响的模拟实验。结果表明:升高转化温度、降低升温速率、延长恒温时间均有利于提高原位转化出油率和改善油品;流体压力过度升高对油品稍有改善,但出油率有所降低,且过高的流体压力(如超过开采层上覆岩层压力)会对地面工程产生破坏影响;高温地层水可能作为催化剂、反应物和溶剂参加反应,促进非共价键的断裂,提高出油率。在此基础上,提出了在干馏转化过程中加入额外的供氢物质或高温水中加入适量的水溶性催化剂提高油页岩原位转化开采出油率的方法。     

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”.     

松辽盆地东南隆起超大型油页岩矿床特征及成因

研究区内已发现的超大型油页岩矿床位于吉黑地槽褶皱系松辽中断陷的一个三级构造单元--松辽盆地东南隆起内。研究区主要发育白垩纪地层,属于陆源碎屑岩沉积。经钻井岩心观察和采用“费舍尔”方法对含油率测试分析表明,油页岩层主要赋存在早白垩世青山口组和晚白垩世嫩江组。含油页岩层系整体为一套厚层的暗色泥页岩和油页岩组合。井间油页岩层对比和油页岩平面展布特征显示,该区油页岩呈层状、规模大、分布范围广、矿层稳定、连续性好。研究证实矿石含油率与有机质组分及总有机碳关系密切,矿石灰分大,属低品质油页岩矿石。通过对油页岩特征及成矿环境分析,认为矿床成因属于腐泥型页岩-油页岩。     

油页岩生产技术研究

总结了世界上从油页岩中制取页岩油的两大类生产技术方法:即地面干馏方法和地下转化方法,并总结了各方法的优缺点。根据我国油页岩资源的特点,认为应在发展和改进目前地面干馏技术的同时着力发展地下转化技术,为开采油页岩油进行技术改进。     

准噶尔盆地吉木萨尔地区二叠系芦草沟组油页岩地球化学特征与成矿条件

【研究目的】本文旨在通过对比准噶尔盆地吉木萨尔地区二叠系芦草沟组高品位和低品位油页岩的品质和成因差异,揭示高品位油页岩的特殊成矿条件。【研究方法】对吉木萨尔地区两个剖面采集的露头样品,进行TOC、热解、含油率、微量、稀土元素测试,从而开展高品位和低品位油页岩有机地球化学特征,微量稀土元素特征及成矿条件差异分析。【研究结果】研究区高品位油页岩有机质类型为I型;低品位油页岩有机质类型为I-II1型。高品位和低品位油页岩中B、Ba、Cr、Nb、Sr、V、Zr等微量元素含量差异明显,高品位油页岩中各稀土元素平均含量和各样品稀土元素分布区间都小于低品位油页岩,且外源元素富集程度也相对更低,显示了更少的陆源碎屑输入。微量元素比值显示,研究区油页岩形成于温暖湿润气候,淡水—半咸水,还原环境。高品位油页岩与低品位油页岩相比,形成时水体盐度值更大,有机质生产力更高。【结论】温暖湿润气候背景下,相对较少的陆源碎屑供给,减少了对有机质的稀释和氧化破坏,同时较高的水体盐度值更利于水体分层,从而形成一个长时间的还原环境,再加上更高的有机质生产力,从而形成了高品位油页岩。     

黑龙江省依兰盆地古近系达连河组油页岩沉积特征

达连河油页岩含矿区位于黑龙江省依兰地区,该区是一个半地堑式断陷盆地。古近系达连河组为一个完整的三级层序,油页岩形成于水进体系域和高水位体系域发育时期。油页岩沉积相类型为半深湖相沉积,与泥炭沼泽相煤层伴生,为煤层的顶板,含油率为3.75%~8.37%,有较高的开采价值。煤层顶部发育的巨厚湖相劣质油页岩,分布广,层位稳定,含油率<3.5%。研究区油页岩成因类型为混合型和腐殖型。根据油页岩工业划分标准,达连河油页岩属于中灰分、低含油率的油页岩。     

抚顺油页岩开发利用条件分析

对抚顺油页岩样品的容重测定、工业分析、低温干馏、元素分析、发热量测定、灰分成分分析及灰熔点测定,可知油页岩容重为1.4～2.7 t/m³、含油率为1.17%～20.70%、发热量为0.45～11.18 MJ/kg。油页岩的颜色多为浅褐-深褐色,条痕为褐色,颜色越深含油率越高。低温干馏时,温度控制在510℃,焦油率最高。油页岩有机质主要由C、H、O、N元素组成,无机物主要由Si、Al、Fe、Ca、Mg等元素组成,其伴生元素主要为Ti、Zr、Ge和Ga;油页岩灰分主要由SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO和SO₃组成,其中SiO₂的含量最高,Al₂O₃、Fe₂O₃次之。