华北地区碳酸盐岩热储层酸化压裂模拟方法与应用

碳酸盐岩地层是我国华北地区最重要的热储岩层之一,不同次级构造单元的碳酸盐岩地热井产量和回灌量存在较大差异,严重制约了碳酸盐岩热储的规模化开发。酸化压裂是碳酸盐岩热储增产稳产的有效手段,其涉及溶质运移、酸岩反应、渗流传热、反应放热等一系列复杂过程。本文提出了一种模拟工程尺度碳酸盐岩热储酸化压裂过程的数值方法,可考虑碳酸盐岩热储酸化压裂过程中热、水、力、化四场之间的耦合作用。通过与前人试验和模拟结果的对比,验证了该方法的正确性,并建立了碳酸盐岩热储非均质裂隙模型,对其酸化压裂效果进行了模拟。     

鄂尔多斯盆地奥陶系海相碳酸盐岩生烃性能与中部长庆气田气源成因研究

用激光 -荧光显微镜等有机岩石学方法 ,挑选样品中有明显生、排烃现象的碳酸盐岩 ,再以测定的这类碳酸盐岩的有机碳含量为依据 ,确定本区高成熟碳酸盐气源岩残余有机碳的下限指标用 0 .13%～ 0 .14 %比较合理。根据碳酸盐岩储层孔隙中充填沥青和皮膜状残余沥青的分布和含量 ,论证了陕参 1井等奥陶系碳酸盐岩地层在地质历史中 ,存在若干油气有效储层。采用连续升温 ,步进取样的热模拟实验方法 ,揭示了本区煤与碳酸盐岩干酪根随热演化作用增强 ,烃类气体产物的干燥系数增大 ,δ1 3C1 、δ1 3C2 明显变重的规律 ,并根据样品实验结果推算 ,本区石炭系—二叠系煤最大生气阶段的δ1 3C1 应为 - 2 7‰～ - 2 8‰ ,碳酸盐岩最大生气阶段的δ1 3C1 应为- 31.7‰～ - 33‰。在气源成因判识中 ,根据主生气期阶段对天然气成藏储聚的贡献最大、甲烷碳同位素较重以及长庆气田风化壳气藏天然气δ1 3C1 重值区并不与石炭系—二叠系煤的镜质组反射率高值区匹配的现象等进行气源判识 ,认为长庆奥陶系风化壳气藏 ,具有下古生界海相碳酸盐岩气与上古生界石炭系—二叠系煤成气的混源成因     

塔里木盆地中高氮天然气的成因及其与天然气聚集的关系

塔里木盆地塔北和塔中地区的海相腐泥型天然气,N2含量较高,尤其是湿气,N2含量分布在10.1%～36.2%,而干气的N2含量则低于10%,即湿气的N2含量高于干气的N2含量。同是下古生界寒武-奥陶系来源的海相腐泥型天然气,为什么湿气和干气的氮气含量相差如此之大?根据与氮气相伴生的烃类气体、非烃气体及稀有气体的组份及同位素特征,认为塔里木盆地的中高氮天然气属于有机成因,来源于下古生界海相烃源岩。文章还提出塔北和塔中地区湿气和干气N2含量差异与源岩的演化程度和圈闭的捕获条件有关。     

羌塘盆地石炭—二叠系烃源岩地球化学特征讨论

长期以来,羌塘盆地烃源岩的研究一直限于中生代地层,而对其古生代地层生烃能力一直缺乏系统研究。针对这一问题,本文选择羌塘盆地石炭—二叠系8条剖面的暗色泥岩及碳酸盐岩样品,对其从有机质丰度、有机质类型和热演化程度等方面进行了有机地球化学特征的分析。研究发现,石炭—二叠系可能烃源岩类型包括泥岩和碳酸盐岩两种,其分布总体上受沉积相的控制,碳酸盐岩烃源岩可能为局限台地相发育的泥晶灰岩,而泥质烃源岩主要为三角洲及斜坡相发育的暗色泥岩及凝灰质泥岩。石炭—二叠纪泥岩有机碳含量较高,具有较好生烃能力,大多达到烃源岩标准,尤其是刻莫石炭系剖面及贡日二叠系剖面,大多为中等—好烃源岩。碳酸盐岩有机碳含量总体比较低,为非烃源岩。石炭—二叠系碳酸盐岩烃源岩有机质类型为Ⅱ1型,泥质烃源岩有机质类型主要为Ⅱ2-Ⅲ型。石炭—二叠系烃源岩热演化程度总体较高,除盆地东部刻莫石炭系剖面处在成熟阶段外,大都处在高成熟—过成熟阶段,非常有利于天然气的生成,具备良好的天然气勘探前景。     

塔里木盆地中高氮天然气的成因及其与天然气聚集的关系

塔里木盆地塔北和塔中地区的海相腐泥型天然气,N2含量较高,尤其是湿气,N2含量分布在10.1％～36.2％,而干气的N2含量则低于10％,即湿气的N2含量高于干气的N2含量。同是下古生界寒武－奥陶系来源的海相腐泥型天然气,为什么湿气和干气的氮气含量相差如此之大?根据与氮气相伴生的烃类气体、非烃气体及稀有气体的组份及同位素特征,认为塔里木盆地的中高氮天然气属于有机成因,来源于下古生界海相烃源岩。文章还提出塔北和塔中地区湿气和干气N2含量差异与源岩的演化程度和圈闭的捕获条件有关。     

川东石炭系碳酸盐岩气藏地球化学特征

川东石炭系仅残留上石炭统黄龙组,总厚度不足百米,但为四川盆地重要产气层。石炭系天然气干燥系数高,非烃气体含量低,碳同位素值较轻,且甲烷、乙垸同位素之间存在明显倒转。石炭系地层水以 CaCl_2型为主,矿化度一般小于250g/L,矿化度和钠离子及氯离子含量有很好的线性关系。地层水中一些离子的含量与地层岩性分布有一定关系。地层中的有机碳含量普遍不高,储集层有机质中判断成熟度的生物标志化合物指标已经失效,但各类指标的变化仍可进行气源追索、运移判断等地化解释。依据石炭系气、水、岩的地化特征及其相互关系分析了川东石炭系碳酸盐岩古油藏的天然气注入史、运聚成藏史。     

川东石炭系碳酸盐岩气藏地球化学特征

川东石炭系仅残留上石炭统黄龙组,总厚度不足百米,但为四川盆地重要产气层。石炭系天然气干燥系数高,非烃气体含量低,碳同位素值较轻,且甲垸、乙烷同位素之间存在明显倒转。石炭系地层水以CaCl2型为主,矿化度一般小于250g／L,矿化度和钠离子及氯离子含量有很好的线性关系。地层水中一些离子的含量与地层岩性分布有一定关系。地层中的有机碳含量普遍不高,储集层有机质中判断成熟度的生物标志化合物指标已经失效,但各类指标的变化仍可进行气源追索、运移判断等地化解释。依据石炭系气、水、岩的地化特征及其相互关系分析了川东石炭系碳酸盐岩古油藏的天然气注入史、运聚成藏史。     

碳酸盐岩热储酸化压裂增产机理研究及应用

酸化压裂技术是解决水热型地热系统增产增灌的有效手段,针对北京地区低孔低渗的碳酸盐岩热储层酸化压裂改造机理开展研究。以北京蓟县系雾迷山组白云岩为研究对象,在理论模型建立、室内酸盐反应实验、GCTS三轴岩石抗压强度实验的基础上,考虑表皮系数,优化了传统地热井产量计算模型,并对碳酸盐岩储层酸化压裂作用机理开展研究。研究结果表明,酸化作用会在井筒周围形成蜂窝状结构,降低储层强度,有利于压裂形成人工裂缝。改造效果与储层构造特征、矿物组成相关,天然裂缝、岩脉、矿石条带以及节理等结构弱面越发育,酸化压裂效果越好,碳酸盐岩含量越高,酸化压裂效果越好。最后针对北京某地热井建立酸化压裂增产技术方案,实现出水量增产123%以上,出水温度增温2.5℃。     

塔中地区寒武系-奥陶系碳酸盐岩Sr元素和Sr同位素特征

使用VG354固体同位素质谱仪对中1、中4井的25个碳酸盐岩样品做了Sr同位素测试, 并利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS) 对塔中地区4口井共109个碳酸盐岩样品测试了Sr、Mn元素的含量.通过对Sr、Mn元素含量分析, 及中1、中4井碳酸盐岩的Sr同位素组成分析, 对比全球奥陶系海相碳酸盐的Sr同位素分析结果及演化趋势, 得出了如下认识: (1) 塔中地区奥陶纪87Sr/86Sr比值与全球海水Sr同位素演化趋势基本一致, 具有随时间下降的总体趋势, 这与广阔陆表海和有关的沉积物对放射性成因锶的封存作用有关, 说明海平面变化和白云岩化作用仍然是该区海相碳酸盐岩锶同位素组成与演化的主要控制因素; (2) 塔中地区早奥陶世的87Sr/86Sr比值与全球海水Sr同位素比值相当, 说明该区早奥陶世碳酸盐岩成岩环境为正常海水, 且早奥陶世87Sr/86Sr比值有单调降低的规律, 说明与海平面变化有关; (3) 塔中地区晚奥陶世87Sr/86Sr比值比全球海水高, 其原因是白云岩化作用和晚奥陶世盆地抬升近地表水带来高87Sr/86Sr比值, 且晚奥陶世87Sr/86Sr比值为整体升高的趋势; (4) 塔中地区奥陶纪碳酸盐岩中Mn元素含量变化不大, 反映了塔中地区奥陶纪成岩环境主要为浅水相, 但也有深水相, 白云岩化对其影响不大; (5) 塔中地区奥陶纪碳酸盐岩中Sr元素含量变化较大, 反映该时期该区碳酸盐岩成岩流体主要为海水, 但也有混合水, 白云岩主要为Ⅲ类白云岩和Ⅰ类白云岩.      

塔里木盆地满东地区天然气组成与成因分析

满东地区天然气气井位于满东构造带、龙口构造带、英南构造带和英东构造带,具有广阔的天然气勘探前景。笔者就满东地区满东1井、龙口1井、英南2井、英东2井4口井天然气组分组成、碳同位素组成等特征综合分析该区天然气的成因类型。研究认为,满东1、龙口1、英南2井天然气为典型的湿气,CO_2含量低,N_2含量很高,为原油裂解气;英东2井天然气为干气,CO_2含量相对前3口井较高,N_2含量较低,为干酪跟裂解气;CO_2、N_2均为有机成因。满东地区天然气均属于高-过成熟海相腐泥型天然气。通过研究,希望对满东地区天然气地球化学的基础理论研究及塔里木盆地台盆区天然气的勘探工作提供借鉴和依据。     

Petroleum source rocks of the Tarfaya Basin and adjacent areas, Morocco

This work characterizes the source rock potential of the Tarfaya Basin and enabled us to reconstruct its geochemical history. Outcrop samples covering different stratigraphic intervals, plus the northwestern part of the Zag/Tindouf Basin (Bas Draa area), were analyzed for total organic carbon (C_org) and total inorganic carbon contents and total sulfur content. Rock-Eval analysis and vitrinite reflectance measurements were performed on 56 samples chosen on the basis C_org content. A set of 45 samples were extracted and non-aromatic hydrocarbons were analyzed by way of gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID) and GC-mass spectrometry (GC-MS). Non-isothermal open system pyrolysis at different heating rates was applied to obtain kinetic parameters for modelling petroleum generation from four different source rocks.High quality petroleum source rocks with high C_org content and hydrogen index (HI) values were found for samples of Eocene, Coniacian, Turonian and Cenomanian age. Most samples were carbonate rich and organic/sulfur values were high to moderate. Various maturity parameters indicated immature or possibly early mature organic matter. Based on organic geochemical and petrological data, the organic matter is of marine/aquatic origin (Cenomanian) or a mixture of aquatic and terrigenous material (Eocene). The Early Cretaceous interval did not contain high quality source rocks, but indications of petroleum impregnation were found.     

塔中地区深层低丰度碳酸盐岩有效烃源岩评价及其对油气藏贡献

热演化程度较高、有机质丰度偏低的碳酸盐岩烃源岩的有效性及其对油气藏的贡献评价正成为影响我国深层碳酸盐岩油气勘探的一个关键性问题.以塔中地区为例,通过有效烃源岩TOC下限确定、有机质丰度的测井响应和影响因素分析,建立了碳酸盐岩烃源岩判别标准,研究了低丰度(TOC≤0.5%)烃源岩的地化和地质特征,利用物质平衡数值模拟法和生烃潜力法评价了低丰度烃源岩对油气藏的相对贡献.结果表明:未成熟、成熟、高成熟和过成熟阶段的碳酸盐岩有效烃源岩TOC下限分别是0.50%、0.30%、0.20%和0.15%;碳酸盐岩烃源岩测井响应与泥质烃源岩的测井响应有相同点也有差异,其中自然伽玛、声波时差和弹性参数响应特征相同且与TOC关系较好;烃源岩有机质丰度主要受沉积环境、岩石颜色、岩性的影响.低丰度烃源岩的厚度为24~500 m,占地层总厚度的37%左右,是高丰度烃源岩厚度的1.54~5.92倍.根据排烃量、有效排烃量、可供聚集烃量和可供资源量评价,低丰度烃源岩对油气藏的相对贡献分别为32.6%、27.4%、30.7%和29.6%,在理论研究和资源评价中不可忽略.      

塔中地区良里塔格组碳酸盐岩储层特征及成岩作用

塔中地区良里塔格组发育巨厚的礁滩相碳酸盐岩,为碳酸盐岩储层的形成提供了有利条件。通过对钻井岩心和薄片分析,系统研究了研究区良里塔格组碳酸盐岩的储层岩石学、成岩作用类型和特征,总结了各类成岩作用的识别标志、发育规律及对储集体形成的影响。研究区碳酸盐岩储层的成岩作用包括泥晶化作用、白云石化作用、方解石胶结作用、溶蚀作用、硅化和硅质充填作用,以及压实、压溶作用、破裂作用和自生黄铁矿作用。在此基础上,总结了良里塔格组碳酸盐岩成岩序列及储层孔隙演化规律,认为早期强烈的方解石胶结作用和压实压溶作用降低了储层的孔隙度和渗透率,而溶蚀作用和构造破裂作用对良里塔格组礁滩相碳酸盐岩优质储层的形成具有明显控制作用。     

烃源岩的有机酸生成及其影响因素的模拟实验研究

不同温度下地层水—烃源岩相互作用模拟实验结果表明:（1）在整个实验温度范围内（60～300℃），均有有机酸的生成，有机酸的总浓度在35.4 mg/l至153.9 mg/l之间，其中在100℃和140℃的温度下浓度最大，其它温度下浓度相对较低；（2）在低温（60℃）条件下，成熟度相对较高、有机碳含量较大的烃源岩，有利于生成有机酸，但是在中温（140℃）和高温（180℃、220℃和300℃）条件下，有机酸的生成受有机碳含量、成熟度和碳酸盐含量的多重影响；（3）中低温（60℃和140℃）时，随着碳酸盐含量的增加，有机酸浓度表现为逐渐降低的趋势，表明在60～140℃，有机酸对碳酸盐的溶解和沉淀起主要的控制作用，而高温（180℃、220℃和300℃）条件下，碳酸盐的溶解和沉淀作用受有机酸和CO2的共同控制，从而导致有机酸浓度与碳酸盐的关系变化复杂。     

塔中隆起海相碳酸盐岩大型凝析气田成藏特征与勘探

多次资评与勘探实践表明塔中隆起成藏条件优越,海相碳酸盐岩油气资源丰富,奥陶系油气藏集中赋存于上奥陶统礁滩体与下奥陶统风化壳储层中,缝洞系统控制了大型凝析气藏纵向多套叠置-横向准层状分布规律。多学科、动静态一体化研究表明,形成塔中海相碳酸盐岩大型凝析气田主力烃源岩为寒武-奥陶系两套碳酸盐岩,原油具有明显的混源特征,天然气主要来源于中-下寒武统高成熟度原油裂解气。奥陶系海相碳酸盐岩凝析气藏是古油藏在喜山期被寒武系来源的原油裂解气气侵的结果,经历了三期成藏过程,即中晚加里东期、晚海西期原油充注,喜山期注气。两套烃源岩长期供烃是形成塔中奥陶系海相碳酸盐岩大型凝析气田的物质基础,构造作用、岩溶作用是形成了塔中奥陶系多套优质碳酸盐岩储集体的主控因素,断裂、不整合面、缝洞发育带构建的网状油气输导体系是塔中海相碳酸盐岩复式聚集混源成藏的重要保障。塔中奥陶系海相碳酸盐岩具备10亿吨当量的油气资源潜力。     

塔里木盆地塔中地区下古生界二次生烃的类型及其特征

塔中地区下古生界碳酸盐岩烃源岩中的干酪根、吸附有机质、包裹体有机质和晶包有机质,可以成为二次生烃的物质来源。该地区存在两类二次生烃——构造运动二次生烃和碳酸盐岩深埋二次生烃,二者所形成的包裹体在类型、数量、大小、气液比、荧光颜色及强度等方面均有明显不同。通过对塔中地区多口探井和人工井的埋藏史和生烃史研究,表明塔中北斜坡下古生界碳酸盐岩可以二次生烃,面积约9000km^2,生烃时代主要为中新生代。此外,还利用逐级升温爆破—气相色谱方法,测定了高过成熟碳酸盐岩烃源岩中吸附有机质、包裹体有机质以及晶包有机质的数量和释放过程,以评价高过成熟碳酸盐岩烃源岩的生烃能力。研究塔中地区的二次生烃,对深部油气勘探有着重要的现实意义。     

Source Rocks for the Giant Puguang Gas Field, Sichuan Basin: Implication for Petroleum Exploration in Marine Sequences in South China

Detailed geochemistry studies were conducted to investigate the origin of solid bitumens and hydrocarbon gases in the giant Puguang gas field. Two types of solid bitumens were recognized: low sulfur content, low reflectance (LSLR) solid bitumens in sandstone reservoirs in the Xujiahe Formation and high sulfur content, high reflectance (HSHR) solid bitumens in the carbonate reservoirs in the Lower Triassic Feixianguan and Upper Permian Changxing formations. Solid bitumens in the Upper Triassic Xujiahe Formation correlate well with extracts from the Upper Triassic to Jurassic nonmarine source rocks in isotopic composition of the saturated and aromatic fractions and biomarker distribution. Solid bitumens in the Feixianguan and Changxing formations are distinctly different from extracts from the Cambrian and Silurian rocks but display reasonable correlation with extracts from the Upper Permian source rocks both in isotopic composition of the saturated and aromatic fractions and in biomarker distribution, suggesting that the Permian especially the Upper Permian Longtan Formation was the main source of solid bitumens in the carbonate reservoirs in the Feixianguan and Changxing formations in the Puguang gas field. Chemical and isotopic composition of natural gases indicates that the majority of hydrocarbon gases originated from sapropelic organic matter and was the products of thermal cracking of accumulated oils. This study indicates that source rock dominated by sapropelic organic matter existed in the Upper Permian and had made major contribution to the giant Puguang gas field, which has important implication for petroleum exploration in marine sequences in South China.     

烃源岩生气增压定量评价模型及影响因素

Ⅲ型干酪根烃源岩生气增压定量评价是一个复杂过程, 因为Ⅲ型干酪根以生气为主的同时伴生少量的油生成, 而且在达到一定的温度条件下原油还将逐渐裂解成天然气.在考虑烃源岩生烃过程中天然气的渗漏和排出、氢指数对生烃量的影响、原油裂解成气、生烃作用产生的超压对孔隙水, 油和干酪根的压缩作用、天然气在孔隙水和石油中的溶解作用等因素的基础上建立了Ⅲ型干酪根烃源岩生烃增压定量评价模型, 并对模型参数进行敏感性分析.Ⅲ型干酪根烃源岩生气增压受到烃源岩孔隙度、成熟度、有机质丰度、天然气残留系数等多种参数的影响.有机碳含量、氢指数和天然气残留系数3个参数中以氢指数对Ⅲ型干酪根烃源岩生烃增压产生的影响最大, 天然气残留系数影响最小.天然气残留系数只要大于0.2就可以产生超压, 表明保存条件不是Ⅲ型干酪根烃源岩形成生烃增压最主要的控制因素.