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。     

页岩油资源评价技术方法及其应用

通过对页岩油赋存特征分析,建立了适合于中国勘探开发阶段并具有可操作性的页岩油资源评价方法,对方法中所涉及的关键参数进行了分析和研究,重点探讨了不同级别页岩体积的确定、氯仿沥青“A”和热解S1轻烃恢复系数求取以及吸附油含量的计算等问题。轻烃的恢复系数受有机质的演化程度影响,随演化程度的增高而增大,而吸附油含量与页岩中的有机质含量相关,研究认为：氯仿沥青“A”中吸附油的比例约为TOC的0.2倍,热解S1中约为TOC的0.1倍。应用该研究提出的页岩油资源量计算方法对渤南洼陷古近系页岩油资源量进行了估算,并讨论了不同级别页岩对资源的贡献。     

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.      

温度对页岩吸附解吸的敏感性研究

页岩气的赋存方式主要是吸附,使吸附在页岩储层内表面的天然气解吸出来是提高页岩气井产量的最终目标。为了使吸附在页岩储层内的天然气完全地被采出来,提出了升温加速解吸的方法来提高页岩气采收率。通过室内吸附与解吸实验,对4块页岩岩心分别进行了不同温度下的等温吸附量与解吸量测定,分析影响页岩储层吸附量与解吸量的主要因素,研究提高储层温度来加速解吸页岩储层CH4吸附量的适应性。研究结果表明,页岩的吸附能力与页岩的有机碳含量和有机成熟度密切相关,随着页岩有机碳含量以及有机成熟度的提高,页岩的吸附能力增加。不同温度的吸附与解吸实验表明,温度越高,页岩的吸附能力越低,随着温度的升高,页岩气的解吸量增大。升温可以提高页岩气的解吸时间、解吸速度以及提高页岩气最终采收率。提高页岩储层温度进行加速解吸是一种提高页岩气产量的好方法,可以对页岩气藏开采和开发理论提供一定的指导意义。     

基于改进雨林模糊神经网络模型的页岩储层总有机碳含量评价方法

由于采用常规测井曲线评价页岩储层总有机碳含量的精度不高,泛化能力不强,需要大量样本。针对这些问题,改 进了神经网络算法,以增加模型的预测能力。利用模糊系统优化细胞神经网络结构,以增强其逻辑推理能力,提高其对模 糊数据的敏感性;选择能有效避免“虚拟碰撞”的雨林算法,并针对其存在的缺陷进行改进;利用改进雨林优化算法对网 络的初始权值阈值进行优化,避免网络陷入局部极小。分析测井特征曲线的物理意义,选择密度测井曲线与自然伽马能谱 测井曲线作为网络的输入,以总有机碳含量作为输出,通过70块岩心样本网络学习与26块岩心样本预测,证明了新网络模 型的优越性。结果表明,新模型回判将相对误差从23.189%减小到17.185%,预测相对误差由52.421%减小到15.158%,具 有更强的学习能力与泛化能力,更适用于页岩储层总有机质含量的测井评价。     

页岩孔隙空间的形成与演化及孔隙对含气性的影响

虽然页岩气的勘探已经在北美以及中国取得了突破,但是对页岩中孔隙空间的形成与发育仍然存在较大的争议,页岩中是否存在有效的孔隙,这些孔隙与气体的赋存有何联系都需要解答。本文对不同地区、不同岩石类型以及不同热成熟度的页岩进行微观分析,对比前人的研究,同时结合四川盆地龙马溪组页岩的实际分析数据,将页岩划分为富有机质页岩和含粉砂质泥页岩。富有机质页岩中有机质纳米孔是主要的孔隙类型,同时也是气体聚集与吸附的主要空间,有机质孔隙度与有机质含量、热成熟度密切相关;含粉砂质泥页岩中以粒间、粒内溶蚀孔为主,由于有机质含量较少,因而受热成熟影响很小。对页岩的孔隙形成机理分析发现,富有机质页岩孔隙度与有机质含量呈正相关,特别是与初始有机碳含量密切相关,因此恢复初始有机碳的含量是评价页岩含气量与含气性的关键。在热演化程度较低时（Ro < 0.6%）,页岩中有机质孔隙不发育,页岩几乎不含气;随着热演化程度升高（Ro = 0.8%）,页岩微孔隙发育,此时页岩以吸附气为主;随着热演化程度增大（Ro > 1.2%）,微孔逐渐向中孔和宏观孔转化,总的比表面积减小,页岩中游离气含量开始增加,吸附气含量减少。     

延安周边地区页岩地球化学特征及页岩油潜力评价

延安周边地区长7泥页岩地层中获得工业油流,使得针对该地区的勘探工作开始审视页岩油目标。基于此,开展了系统化的烃源岩品质评价工作以及页岩油气潜力分析工作,以期为深入的页岩油勘探提供参考。研究表明,研究区页岩有机质丰度整体较高,平均总有机碳含量4.05%;有机质类型主体为Ⅰ型、Ⅱ₁型及Ⅱ₂型;整体进入了生油窗,处于成熟生油的热演化阶段。页岩的物质来源为陆地与湖泊的混合来源,其整体上沉积于弱还原弱氧化环境。三类有机质中,有机质含量越高,则其生烃能力也越强;Ⅰ型有机质的生烃能力最大、Ⅱ₁型有机质次之,Ⅱ₂型有机质相对最小。Ⅰ型有机质、Ⅱ₁型有机质及Ⅱ₂型有机质,页岩油含量即总游离烃量分别为10.30 mg/g、8.99 mg/g、8.14 mg/g。页岩油相态以游离态为主,吸附态相对较少。可动用性方面,页岩油的可动用资源集中于Ⅰ型有机质,Ⅱ₁型有机质可动用较差,Ⅱ₂型有机质可动用性极差。在综合勘探潜力方面,最适于进行页岩油勘探的对象是Ⅰ型有机质,其次为Ⅱ₁型有机质。Ⅱ₂型有机质基本无页岩油勘探潜力。     

泥岩/页岩:中国元古宙—古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

泥岩/页岩：中国元古代－古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

吉木萨尔凹陷芦草沟组烃源岩评价及页岩油富集条件探讨

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为一套优质陆相烃源岩, 是我国当前页岩油气研究的热点地区之一.基于吉木萨尔凹陷18口井芦草沟组约为580 m岩心观察、薄片观察、地球化学测试等数据, 对芦草沟组烃源岩岩石类型、地球化学特征等方面开展了研究与评价, 结果表明: 1)芦草沟组烃源岩整体上为优质烃源岩, 且以Ⅰ-Ⅱ型有机质类型为主, 处于低熟至成熟阶段; 2)烃源岩主要划分为5种类型, 包括纯页岩、白云质页岩、纯泥岩, 白云质泥岩和粉砂质泥岩, 其有机质类型和丰度存在一定差异.综合研究得出, 吉木萨尔凹陷芦草沟组优质有效烃源岩的有机质丰度下限值为2.0%, 并认为TOC≥2.0%的烃源岩段也是该区页岩油发育的有利层段.     

油页岩资源评价关键参数及其求取方法

资源评价关键环节之一就是评价参数标准的确定和求取。全国首次油页岩资源评价结果表明：油页岩质量评价关键参数主要有含油率（ω）、干燥基的灰分（A^g）、干燥基的低位发热量（Q^g_DW）及干燥基的全硫含量（S^g_Q）;油页岩资源量评价关键参数包括矿层可采厚度（H）、矿体有效面积（S）、矿体体重（D）、矿体资源类型等。不同参数的意义和评价标准不同,在表征单个工程控制点、块段油页岩体或单层油页岩等不同地质特征时,各参数的求取方法、计算公式有一定的差异性。进行油页岩资源评价时,应根据不同的目的选取不同的参数和计算方法。     

扬子地台寒武系泥页岩甲烷吸附特征

对采自扬子地区寒武系黄柏岭组、幕府山组和牛蹄塘组的泥页岩进行了甲烷吸附性能及影响因素研究。所分析页岩的TOC含量在1.08%～4.16%之间;粘土矿物含量在36.7%～62.3%之间。页岩样品甲烷吸附量测定结果显示,寒武系页岩甲烷最大理论吸附量与页岩TOC含量之间总体上呈正相关性,表明有机质丰度是控制页岩甲烷吸附能力的重要因素。而粘土矿物总含量与页岩甲烷最大理论吸附量之间缺乏相关性,仅蒙脱石含量与页岩甲烷最大理论吸附量呈正相关性,显示个别粘土矿物具有较强的甲烷吸附及影响页岩吸附性能的作用。寒武系不同地区页岩吸附性能存在显著差异,遵义牛蹄塘组页岩甲烷最大理论吸附量在2.76～5.30mL/g之间;南京幕府山组页岩甲烷最大理论吸附量在1.36～4.35mL/g之间;池州黄柏岭组泥页岩甲烷最大理论吸附量在1.63～2.72mL/g之间。此外,寒武系不同地区页岩有机碳含量与甲烷吸附量之间关系变化很大,显示页岩吸附量不仅受有机质丰度类型的影响,而且受有机质成熟度、区域地质演化以及粘土矿物吸附等多种因素制约。     

自由烃差值法评价页岩含油性的思想、方法及应用

如何准确判断页岩含油性是页岩油勘探甜点预测的关键.根据陆相泥页岩非均质性特点,提出用自由烃差值（即原始生烃量减去现存残留量）评价页岩含油性的方法,并对泌阳凹陷深凹区重点井进行采样分析,刻画自由烃差值在剖面上与平面上的分布特征.结果表明:剖面上,泌页1井5号页岩层的底部含油性较好,程2井5号页岩层的顶部含油性较好;平面上,含油性较好的主要分布在程2井区一带,而最先获得工业油流的泌页1井区并非含油性最好的区域.结合地层压力系数、脆性矿物含量及其他地质因素,在大甜点区内进一步划分出3个不同级别的小甜点区.由此可见,用自由烃差值法评价和预测页岩含油性是可行的,后期的勘探实践也证明了该甜点预测的正确性.      

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...     

页岩气测井评价方法及应用

利用测井资料对页岩气进行评价有两方面的内容,一是页岩的识别,即利用页岩在测井曲线上的异常响应特征,确定页岩层的位置与厚度;二是对页岩气储层进行评价,有机碳（TOC）含量是评价页岩气的重要参数,利用ΔlgR技术,可以快速有效的计算页岩层的有机碳（TOC）含量。实例表明利用测井方法并结合地球化学实验资料,可以对页岩气进行有效评价及预测。     

松辽盆地齐家和古龙凹陷页岩油含油性参数优选与资源量计算

松辽盆地齐家和古龙凹陷青山口组一段页岩油资源丰富.以往主要基于不完整的老岩心资料,以校正后的热解S1或氯仿沥青\"A\"作为含油性参数计算页岩油资源量,校正参数的准确性受样品新鲜程度、测试手段及校正方法等多种因素影响,导致上述参数的应用存在一定的局限性.根据最新页岩油勘探进展,对比分析了页岩油资源量计算的含油性参数(包括热...     

页岩孔隙度测量实验方法分析与评价

页岩气是目前国内外非常规油气领域研究的热点,有效的页岩孔隙度值是评价页岩储层物性的重要参数。由于页岩本身具有易碎的特点,导致钻取柱体样品难度大,很多学者采用碎样法计算孔隙度,但碎样法与柱体法的差别及测定结果的有效性并未见相关研究成果。本文对相同样品通过三种不同方法:氦气膨胀法测孔隙度(柱体),真、视密度法及低温氮气吸附实验法(样品粉碎至40~60目)分别计算孔隙度。结果发现三种方法测定的三组孔隙度数值不同,每种方法在样品制备上及实验方法的差别是影响实验结果的主要因素,为检验三组孔隙度值的有效性,采用数理统计中的单因素方差分析法进行分析,结果表明页岩柱体与粉碎至40~60目范围内的页岩样品测量的孔隙度值虽有差别,但在有效范围内,具有一致性。但是将页岩粉碎后,页岩中的有效孔隙变化程度较大,故用柱体测定的有效孔隙度法优于其他两种碎样方法。     

页岩油甜点评价关键技术及甜点类型划分: 以玛湖凹陷二叠系风城组为例

玛湖凹陷风城组页岩油是准噶尔盆地油气勘探的新领域,明确其优质“甜点”发育段,对试油层位选择及水平井的部署具有重要意义.从页岩油评价中的2个关键地质工程参数——游离油、脆性指数入手,以系统实验为基础,开展了玛湖风城组页岩油游离油、脆性指数的测井评价方法研究,并分析了2个参数对产量的影响,建立了产量潜力指数计算模型,形成了“甜点”分类方法.结果表明：（1）二维核磁共振谱（T2,T1）可以有效区分可动水、游离油、吸附油（T1/T2：可动水 < 游离油 < 吸附油）,风城组页岩油层游离油孔隙度低,主要为0.5%~3.0%;（2）页岩油层脆性好,脆性指数在70%以上,但杨氏模量大,水力压裂起裂难度较大;（3）根据产能潜力指数分为三类甜点,纵向上三类甜点交互叠合发育,可以优选出2套优质甜点集中发育段.建立的页岩油甜点评价关键技术为风城组页岩油试油选层及水平井目标层选择提供了重要依据,可为国内其他陆相盆地页岩油甜点评价提供借鉴.     

松辽盆地青山口组页岩有机碳含量分布特征

总有机碳（TOC）含量是页岩油气资源量评价的关键参数之一.为定量分析松辽盆地青山口组页岩TOC含量分布特征,预测有利勘探区,以测井资料为基础,首先建立研究区构造模型,应用恢复古埋深法计算镜质体反射率（Ro）,通过∆logR方法预测研究区TOC含量,最后利用地质统计学方法建立了研究区页岩TOC三维量化模型.结果表明,纵向上,青一段页岩TOC含量整体分布在0%~4%范围,青二段和青三段TOC含量明显低于青一段.平面上,青一段TOC含量在三肇凹陷南部及朝阳沟阶地中部最高,青二段TOC含量整体低于2%,其在古龙凹陷北部最高,青三段TOC含量普遍低于1.4%.研究成果为松辽盆地页岩油勘探开发有利区选取提供了重要指导和参考.