非常规油气地质学理论技术及实践

形成非常规油气地质学理论技术,引领油气工业从常规到非常规,进源找油,是世界油气勘探开发形势发展和科学研究持续推进的必然趋势.研究团队紧密结合中国特殊地质背景和油气工业条件,经过10余年不懈攻关,构建了非常规细粒沉积学、非常规油气储层地质学、非常规油气成藏地质学、非常规油气开发地质学和常规-非常规油气有序“共生富集”发展战略等学科内容,集成了非常规油气关键实验技术、勘探评价技术、开发工程技术和常规-非常规油气勘探开发关键技术,基本形成了非常规油气地质学理论技术体系框架.从常规油气的“源控论”到非常规油气的“源储共生系统”,深刻认识到源岩层系及与其大面积紧密接触的致密储集层系中可以聚集巨量工业油气资源.非常规油气地质学理论技术,引领推动了非常规油气地质学科发展、关键技术研发、国家标准制定、国家实验室建设和专业人才培养,有效推进了我国致密油和气、页岩油和气等非常规油气资源的工业勘探开发,截至2022年底,中国非常规油气产量超过1×108 t油当量,约占油气总产量28%,其中非常规气约占天然气总量的41%,非常规油约占石油总量的17%.油气不可再生,但非常规油气革命可延长油气工业的生命,持续强...     

非常规油气地质学建立及实践

非常规油气地质学理论是世界石油工业从常规油气向非常规油气跨越的一次理论飞跃。紧密结合中国特殊地质背景和油气工业条件,经过10年不懈攻关,通过构建细粒沉积学、非常规油气储层地质学、非常规油气成藏地质学、非常规油气开发地质学、常规—非常规油气"共生盆地"发展战略等学科内容,基本形成非常规油气地质学理论体系框架。非常规油气地质学理论,是世界页岩油和气、致密油和气等典型非常规油气工业发展的理论基础,引领推动了石油地质学科发展、行业标准制定、国家实验室建设和专业人才培养,有效推进了我国致密油和气、页岩油和气等非常规油气资源的工业勘探开发。非常规油气地质学科在未来油气资源综合利用、能源结构科学预判、复杂问题创新解决等方面,仍有发展空间。     

中国非常规油气的战略思考

本文基于非常规油气的内涵,分析了致密砂岩油气和泥页岩油气的成藏地质条件,论述了非常规油气资源潜力巨大,指明中国非常规油气资源战略发展方向。研究表明,中国非常规油气藏是富集在近源储集体或烃源岩的低孔、低渗的微米级纳米级的储集空间中连续油气聚集,淡化了圈闭、油气藏边界的概念。依据成藏地质条件和油气资源潜力的差异,非常规油气藏主要指致密砂岩油气和泥页岩油气藏。致密砂岩油气藏多位于斜坡、坳陷区,具有广覆式有效烃源岩;源、储关联密切,多呈互层式;油气运移距离短,以非达西渗流为主;储集体渗透率、孔隙度极低。泥页岩油气藏圈闭概念淡化,典型的储源一体;多形成于盆地坳陷或斜坡区,泥页岩大面积连续分布;有机质丰度大,热演化成熟度高;多发育纹层结构,纳米级孔隙、裂缝储集系统;储集层脆性系数大,地层压力高。烃源岩呈现多时代、多层系、多沉积环境特征,从震旦系到第三系均有富含有机质的烃源岩发育,沉积环境囊括陆相海、陆交互相海相,非常规油气资源潜力巨大。常规与非常规油气在时、空域的紧密伴生和规律聚集,使得常规非常规油气在平面上和纵向上形成“有序聚集”体系。对“有序聚集”的不同类油气藏进行“整一化勘探、整一化部署、整一化开采”,实现常规非常规油气整一化科学有序开发,避免整体油气资源的破坏和遗漏;从而丰富油气地质理论,促进油气勘探由“点带面”向综合有序三维空间迈进。     

中国非常规油气沉积学新进展

经过近20年不断探索,中国陆上非常规油气勘探开发取得了重大进展。2019年全国非常规油气产量占油气总产量的23%,2020年非常规油气产量接近7 000万吨油当量,标志着中国进入非常规油气革命发展新阶段。非常规油气沉积学作为非常规油气地质学理论体系的重要组成部分之一,受到越来越多的关注和重视,形成了“陆相深水砂质碎屑流等重力流沉积模式”、“海陆相富有机质页岩沉积模式”、“细粒沉积岩发育微纳米级孔喉系统”、“多地质事件沉积耦合形成非常规油气甜点区（段）”等重要认识。专辑主要是由从事非常规油气相关的沉积学专家对中国近几年非常规油气层系沉积研究新进展的系统性和及时性总结,内容涵盖了鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾、准噶尔等近50个大中型及中小型含油气盆地,地层时代跨度自元古代至新生代,涉及致密油/页岩油、页岩气、致密气、煤层气、油页岩油等非常规油气层系（段）近30个。这些研究成果为我国非常规油气资源勘探开发提供了重要理论基础与技术支撑。提出未来非常规油气沉积学需以非常规油气工业开发的“甜点箱体”和“甜点群”为重点研究方向,指导非常规油气资源高效勘探开发。     

二连盆地洼槽区非常规油气富集模式及勘探潜力

向湖盆中心和深层寻找油气勘探新领域已成为未来主要发展方向。二连盆地剩余油气资源量达8亿吨，主要分布于各富油凹陷洼槽区，以非常规资源形式富存，页岩油潜力巨大。本文通过对富油凹陷洼槽区非常规油气地质特征、成藏富集机理和成藏模式开展研究，总结提升断陷小湖盆洼槽区非常规油气地质理论认识。研究表明：二连盆地多个洼槽区发育互层型页岩油聚集，富集于洼槽区边缘，存在腾二期(120 Ma)未致密先成藏和赛汉期(105 Ma)边致密边成藏(先致密后成藏)两期成藏过程；高充注动力富集区，砂体规模控制页岩油富集程度，低充注动力洼槽区内甜点储层发育及规模控制页岩油富集程度；二连盆地夹层型页岩油存在两种富集机理，即“储层主控”和“生烃主控”。据此，构建了二连盆地斜坡带-洼槽区“常非共存、有序分布、满洼汇聚、差异富集”的全油藏系列成藏模式，研究成果坚定了深入湖盆内部寻找烃源灶边缘互层型页岩油及烃源灶内夹层型页岩油的勘探信心。     

非常规与常规统一的含油气系统之初探

近年来,非常规页岩油气勘探开发的成功,为获取油气资源指出了新方向,同时提醒石油地质家重新审视传统的油气地质理论,需要将页岩油气的地质认识进展与传统的油气地质理论结合起来形成新的含油气系统理论。本文基于从常规与非常规在生烃、储层方面的研究进展,初步探讨涵盖常规和非常规的统一的含油气系统和二者协同的勘探思维。生烃研究由以往主要关注生油气高峰时的生烃量延伸到对油气生成、排出、滞留全过程的刻画;储层研究由关注无机矿物成岩演化中形成的米级—毫米级无机孔隙向成岩作用—成烃协同作用形成的微米级—纳米级有机质孔隙延伸;在此基础上提出狭义页岩气、广义页岩气藏和常规气藏的分类界限。在全新的含油气系统理论指导下,需要进行常规—非常规协同一体化评价基础上的勘探思维变革。以常规与非常规油气的成因联系为指导,深入分析同一套烃源岩的生成—排出—滞留过程,分析常规与非常规油气的资源配比关系与空间分布关系,有助于提升油气勘探效率和勘探成功率。     

非常规与常规统一的含油气系统之初探

近年来,非常规页岩油气勘探开发的成功,为获取油气资源指出了新方向,同时提醒石油地质家重新审视传统的油气地质理论,需要将页岩油气的地质认识进展与传统的油气地质理论结合起来形成新的含油气系统理论。本文基于从常规与非常规在生烃、储层方面的研究进展,初步探讨涵盖常规和非常规的统一的含油气系统和二者协同的勘探思维。生烃研究由以往主要关注生油气高峰时的生烃量延伸到对油气生成、排出、滞留全过程的刻画;储层研究由关注无机矿物成岩演化中形成的米级—毫米级无机孔隙向成岩作用—成烃协同作用形成的微米级—纳米级有机质孔隙延伸;在此基础上提出狭义页岩气、广义页岩气藏和常规气藏的分类界限。在全新的含油气系统理论指导下,需要进行常规—非常规协同一体化评价基础上的勘探思维变革。以常规与非常规油气的成因联系为指导,深入分析同一套烃源岩的生成—排出—滞留过程,分析常规与非常规油气的资源配比关系与空间分布关系,有助于提升油气勘探效率和勘探成功率。     

非常规油气沉积学:内涵与展望

随着非常规油气资源工业化勘探开发的快速发展,非常规油气地质学理论体系逐步建立,迫切需要创新构建非常规油气沉积学理论。通过简要概述非常规油气沉积学的基本内涵,提出“非常规油气沉积学”的概念,综述我国四川盆地页岩气、鄂尔多斯盆地致密油与页岩油等典型非常规油气层系沉积学研究进展,并展望非常规油气沉积学研究所面临的关键科学问题与挑战。研究指出非常规油气资源沉积富集与重大地质环境突变密切相关,是全球性或区域性构造与海（湖）平面升降、火山活动、气候突变、水体缺氧、生物灭绝与辐射、重力流等多种地质事件沉积耦合的结果。未来需要从地球系统科学出发,采用“非常规思想”,以地质事件分析思维深入开展非常规油气沉积学研究,为寻找非常规油气资源发挥重要作用。     

中国非常规油气勘探开发与理论技术进展

新世纪非常规油气获战略突破,微纳米孔喉页岩系统油气成为油气资源接替的重要新领域,非常规油气资源在能源格局中的地位愈发重要。致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国在致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发获重要突破,油页岩、天然气水合物、重油、油砂矿等获重要进展,初步评价中国非常规石油资源量(223~263)×10~8t,天然气资源量(890~1260)×10~(12)m~3。中国非常规油气研究取得重大进展,细粒沉积学在陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积、海陆相细粒沉积等研究新进展,提供了盆地中心储集体形成和分布的理论依据;非常规储层地质学在研究方法技术、多尺度数据融合、地层条件物理模拟等方面取得重大进展,多方法多尺度整体表征非常规储层已成为研究热点,推动了非常规油气地质学地质理论和方法技术快速发展;创新发展了连续型油气聚集理论,构建了非常规油气地质学理论体系框架,明确了非常规油气地质研究的内涵、地质特征、形成机理、分布规律和核心技术,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;非常规油气勘探开发技术方法快速发展,涌现了烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性评价等"六特性"、"甜点区"地质一工程综合评价等核心评价方法,微地震监测、水平井钻完井、"工厂化"生产、"人工油气藏"等开发工程核心理念和技术,推动非常规油气"革命性发展"。非常规油气的突破,带来了坚持理论创新、坚持核心技术进步等4点重要启示,对延长石油工业生命周期、推动理论技术升级换代、改变能源格局具有深远意义。     

与非常规油气资源有关的专业名词解释

<正>非常规油气:是指用传统技术无法获得自然工业产量、需用新技术改善储集层渗透率或流体黏度等才能经济开采、连续或准连续型聚集的油气资源。常规与非常规油气"有序聚集":是指富油气盆地或凹陷内常规与非常规油气在时间域持续充注、空间域有序分布,二者成因有先后、相互依存、紧密共生,形成统一的油气聚集体系。该体系揭示出不同类型油气资源"有序聚集"的规律,展示出富油气盆地或凹陷内常规与非常规油气资源应"同步研究、同步部署、同步勘探",可     

非常规源岩层系油气形成分布与前景展望

经过十余年理论技术持续攻关,中国陆上实现了致密砂岩气规模发展、页岩气快速发展、煤层气持续发展、致密油稳步发展和页岩油加快探索,源岩层系油气已成为中国非常规油气增储上产的主要组成部分.源岩层系油气包括源岩油气和致密油气2种资源类型,普遍具备有效配置的烃源岩、储集层和聚集保存3个方面基础地质形成条件,展现出源内或近源大面积连续分布标志特征,海相页岩气主要分布于深水陆棚区,致密砂岩气和煤层气一般分布于主要聚煤期煤系,页岩层系石油一般主要发育于长期持续沉降的富油湖盆.源岩层系油气开发追求“平面甜点区”“纵向甜点段”较好经济资源条件,页岩气需含气量高、孔隙度高、TOC含量高、热演化程度适中、气层埋藏适中、保存条件好、储层可压性好、储量规模大,致密砂岩气需全天候气源、中粗粒砂岩、含气层系多、大面积聚集、稳定斜坡区、中浅层埋藏,致密油甜点区段一般具有烃源性、储集性、含油性、流动性、成缝性和经济性“六特性”经济资源条件.中国非常规源岩层系油气资源丰富,源岩层系天然气是天然气上产的“主力”,源岩层系石油是石油稳产的“砝码”,实现地下原位“煤岩燃烧气化、页岩熟化气化”“2个革命性领域”突破是推进源岩层系油气领域“跨越式”发展的关键路径.      

我国非常规油气资源研究进展

随着石油工业的发展,非常规油气资源在全球油气资源格局中占据重要位置。国内外学者对其概念、分类尚存在一定争议。普遍认为非常规油气资源是指不能用常规的方法和技术手段进行勘探开发的一类资源。依据其成因、相态、储层类型、圈闭类型的区别,对其重新进行分类。我国非常规资源量丰富,发展潜力巨大,近年来国内三大油气公司及科研院校积极研究,在开发技术方面取得了一定突破。     

非常规油气藏的形成及其分布特征*

非常规油气领域是目前油气勘探和开发的热点领域, 也是石油工业的发展趋向, 非常规油气的成藏研究对非常规油气勘探具有重要指导意义。非常规油气与常规油气成藏的最本质区别在于非常规油气是非浮力驱动聚集, 这主要是由于致密储集层中微纳米级孔隙发育导致毛细管阻力较大, 同时缺乏提供强大浮力的有利条件。根据烃源岩演化与非常规油气成藏的关系, 将非常规油气资源分为油页岩、页岩油、致密油、页岩气、致密气和煤层气6种类型。油页岩、页岩油、煤层气和页岩气的源储组合特征都是“源储一体”, 而致密油气源储组合有2种类型：一种是源储叠置的临源型致密油气, 另一种是与常规油气藏类似的源储不相临、但距离不远的近源型致密油气。成藏动力学上的差异使非常规油气藏在地质上表现为大面积分布、局部富集、油气赋存具有明显的“滞留”或短距运移特征、没有明显的圈闭边界和无统一的油水界面等特点。     

全球三大富油气前陆盆地油气分布特征对比

波斯湾盆地、东委内瑞拉盆地和西加盆地是全球油气最富集的前陆盆地。根据最新油气地质资料分析,它们的油气分布特征及资源结构存在明显差异。区域上,3个前陆盆地的逆冲褶皱带和前渊一斜坡带均有油气分布,但油气主要分布于前渊一斜坡带。层系上,波斯湾盆地91.0%以上的油气储量分布于被动陆缘层系,而东委内瑞拉盆地和西加盆地的油气则主要富集于前陆盆地层系。波斯湾盆地的油气资源以常规油气为主,而东委内瑞拉盆地和西加盆地则以非常规重油和天然沥青最为富集。区域性盖层与输导体系的配置关系是控制前陆盆地油气资源结构的主要因素。     

非常规油气地质理论与技术进展

当前对油气的开发从常规油气扩展到开采难度较大、开采成本较高的非常规油气。在不远的将来,将实现常规和非常规油气并举的局面。根据成因,可将非常规油气分为三大类:第一类为重油和油砂,为正常原油经过生物降解和水洗作用形成,分布广、潜力大,已被大量开采利用;第二类为致密油气、页岩油气和煤层气,主要特征是储集于孔渗条件极差储层中,属于连续型-大规模聚集油气藏,目前发展迅速,也是产量增长最快的领域;第三类为油页岩,是未成熟的干酪根与黏土和细粒无机矿物的混合物,有机质丰度高,要经过人工加热生成石油,油页岩发现很早,分布广泛,美国比例最高。由于对非常规油气的评价和勘探开发,带动了石油地质理论和勘探开发技术的不断创新。同时非常规储量规模巨大,相当于常规油气资源的2~3倍,勘探开发技术日趋完善,大大延长了石油工业的生命周期,引领石油工业跨越式发展。     

从源控论到源储共生系统 ——论源岩层系油气地质理论认识及实践

中国非常规油气正实现整体战略发展,源岩层系油气已成为非常规油气增储上产的主要组成部分。基于中国源岩层系油气地质条件和工业实践历程,本文主要取得4项研究认识:(1)源岩层系油气包括源岩油气和致密油气两种类型,纵向分布新生界、白垩系、侏罗系—三叠系、上古生界、下古生界等5个油气聚集域;(2)源岩层系油气地质是研究陆上源岩层系油气资源类型、赋存机理、富集规律、分布特征、产出机制、评价方法、关键技术及发展战略的一门新兴油气地质学科,核心是研究和评价源岩层系油气"甜点区(段)""烃源性、储集性、含油性、流动性、成缝性和经济性""六性关系";(3) 10余年来,中国源岩层系油气研究和生产取得重要进展,致密砂岩气规模发展,致密油稳步发展,页岩气快速发展,页岩油加快探索,煤层气及油页岩油持续发展,2020年中国源岩层系油气产量已占总产量的18%;(4)未来主要攻关方向,建议聚焦解决制约中低压致密油、含水致密砂岩气、中低阶煤层气、陆相及过渡相页岩气、中低熟页岩油等中国陆上源岩层系油气资源规模动用和开发的瓶颈问题,探索创造页岩原位转化和煤炭地下气化两大地下"人工油气藏"颠覆性工程。源岩层系油气将成为"稳油增气"最具潜力的现实资源,预计2030年页岩层系天然气有望超天然气总产量的50%,页岩层系石油约占原油总产量的10%-15%。     

论油气系统与油气系统动力学

“油气系统”实际上就是油气成藏动力学系统.这个概念是石油天然气地质学与系统科学相结合的产物, 是石油地质学家从系统科学角度所看到的、研究对象与抽象模型相复合的、具有层次结构的新型地质实体.因此, 它应当适合于整个油气地质单元序列, 而不应当被局限于某一个层次的单元中.“油气系统”的研究方法, 应当是定性与定量相结合的系统方法.考虑到油气成藏过程存在非线性特点, 以及当前盆地模拟和油气成藏模拟普遍存在的缺陷, 尝试引进系统动力学的思路与方法, 提出油气系统动力学的概念, 并阐述了它的基本原理, 初步建立了油气系统动力学的方法体系.系统动力学模拟的结果可提供对盆地和凹陷进行资源预测、评价的依据.      

中阿拉伯盆地油气分布规律和主控因素研究

中阿拉伯盆地是中东油气区油气资源最为富集的盆地。本文以该盆地油气田的最新资料为基础,结合盆地构造-沉积演化过程,应用石油地质综合研究方法,探讨该盆地油气的时空分布特征及主控因素。中阿拉伯盆地内发育3个主要含油气系统:下志留统含油气系统、侏罗系复合含油气系统和白垩系复合含油气系统。中阿拉伯盆地油气的层系分布表现为"下气上油",上二叠统—下三叠统储集层富集了盆地内78.9%的天然气可采储量和83.7%的凝析油可采储量,而上侏罗统—下白垩统则富集了盆地内81.9%的石油可采储量。区域上,中阿拉伯盆地的石油储量主要聚集于西海湾坳陷、迪布蒂巴赫(Dibdibah)坳陷、盖瓦尔(Ghawar)凸起和安纳拉(An N`ala)凸起,天然气和凝析油则在卡塔尔凸起更为富集。中阿拉伯盆地的油气分布主要受3个因素控制:优质区域盖层控制了油气的层系分布,主力烃源岩展布和优势运移路径控制了油气的区域分布,基底断裂和盐运动构成的圈闭控制了油气藏的形成与富集。     

中国非常规油气勘探与研究新进展

全球油气勘探目标的转移和石油地质学的发展,具有从毫-微米孔喉的圈闭油气,逐渐向纳米孔喉的连续型油气聚集发展的趋势。近十年非常规油气资源在全球能源格局中的地位愈发重要,致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发取得重要突破,油页岩、天然气水合物、油砂矿等有重要进展。中国非常规油气研究也取得重大进展,陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积和湖相碳酸盐岩等,提供了湖盆中心储集体形成和分布的理论依据;创新发展了连续型油气聚集理念,明晰了连续型油气聚集的10个基本地质特征和2项关键标志,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;系统表征了致密油气储层的纳米级微观孔喉结构,首次发现了纳米孔喉中油气的赋存,推动了纳米孔喉中油气流动机制和分布规律的研究。随着全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"概念,并指出这是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代即将到来。     

页岩层系油气资源有序共生及其勘探意义——以鄂尔多斯盆地延长组长7页岩层系为例

页岩层系内的非常规油气已成为全球油气勘探开发的热点,这些资源的形成与富有机质页岩密切相关,形成演化有序、空间分布上共生。目前的研究通常按非常规油气类型单独进行,尚未从页岩层系整体角度考虑各类油气资源的分布规律。在大量调研国内外页岩层系油气资源分布规律的基础上,提出页岩层系油气资源有序共生,并以鄂尔多斯盆地长7页岩系为例进行解剖,按照成熟度阶段、埋藏深度和有机质丰度,将长7页岩层系油气资源分成露头-浅埋藏油页岩区、中等成熟-中等埋深压裂页岩油区、中等成熟-中等埋深原位改质页岩油区、高成熟度-深埋页岩气区和紧邻-夹层致密砂岩油五大区域。基于页岩系统油气资源有序共生关系,提出页岩层系油气资源立体勘探开发的观点,以期对页岩层系非常规油气资源有效利用提供新思路。