中国陆相页岩油富集特征

文章对页岩油的富集机理、富集过程和富集主控因素等进行了研究。页岩油比页岩气的发育条件苛刻,分布区域比页岩气局限,勘探难度较大。美国目前勘探开发的页岩油赋存于海相页岩,具有分布范围大、成熟度高、石油密度小、含蜡量低和黏度低等特征,为轻质油;我国页岩油主要为陆相页岩,具有分布范围小、成熟度低、石油密度大、含蜡量高和黏度高等特征,为稠油。美国产油页岩的矿物组成的石英和碳酸盐多为生物来源,石英含量、碳酸盐含量与有机碳含量有很好的正相关关系,与页岩油的含量也是正相关关系,且有利于后期压裂改造;我国陆相含油页岩的石英多为碎屑来源,碳酸盐多为化学沉积,石英含量、碳酸盐含量与有机碳呈负相关关系,与页岩油的含量也是负相关关系,且不有利于后期压裂改造。海陆相页岩油特征的差异可能是导致我国页岩油产量较低的原因,制约了页岩油的勘探开发。我国陆相断陷盆地页岩油勘探应寻找页岩有机质成熟度相对较高的深凹区和砂岩夹层发育的斜坡区,深凹区具有“油稀、高压和可改造”等特点,斜坡区具有“夹层发育、可改造”等特点。     

页岩油研究热点与发展趋势

页岩油储量巨大、分布集中、前景广阔,是世界石油增储上产的一个主要领域.为厘清页岩油研究的热点与发展趋势,使用CiteSpace和VOSviewer软件对近十年国内外文献进行科学知识可视化分析,结合世界页岩油盆地研究及勘探开发成果,系统梳理了页岩油近十年的主题演化及热点领域,总结了当前页岩油研究面临的挑战.结果认为全球页岩油研究热点聚焦于页岩油形成的物质基础、页岩油储集空间、页岩油可动性及可压裂性4方面;相比北美海相页岩油构造沉积背景稳定,页岩油生产技术持续迭代,我国页岩油沉积相变快,孔隙类型受成岩作用影响较大,缺乏系统的可动性评价方法,水力压裂易诱发地震和造成环境污染;未来应加强细粒沉积岩研究、定量表征页岩油储集空间、明确页岩油赋存状态、建立全面的页岩油可动性评价方法、加强新型绿色压裂技术研发,从而精准预测页岩油“地质-工程”甜点,以推动我国能源结构的快速转型.     

松辽盆地南部青山口组一段页岩油富集地质特征及资源潜力

松辽盆地南部长岭凹陷青一段发育一套优质的半深湖-深湖相暗色页岩,沉积厚度大,分布稳定.页岩层系内存在大量滞留烃,具有可观的页岩油资源潜力.利用大量录井、测井、试油、岩心及分析测试资料,对青一段页岩滞留烃含量及分布、岩相组合、储集空间、矿物组成等富集主控因素进行了全面分析.结果表明,青一段页岩中滞留烃性质以中-轻质油为主,流动性好,在纵向上主要富集在1800~2500 m范围内.青一段页岩可划分为层理型、纹层型、互层型3种岩相类型,其中层理型和纹层型滞留烃含量高,TOC主体大于1.5%,有机质类型以Ⅰ、Ⅱ1型为主,热解S1主体大于2×10-3,孔隙度大于5.5%,孔径以介孔-宏孔为主,脆性矿物含量大于50%,可压性好,是主要的页岩油富集模式.通过富集主控因素叠合及有利岩相评价,优选乾安富集区部署实施吉页油1HF井,经压裂测试获得16.4 m3/d的高产页岩油流.采用热解S1法初步估算长岭凹陷青一段页岩油资源量为35×108 t,证实了松辽盆地南部具有可观的页岩油资源潜力.     

陆相页岩油富集高产关键因素分析

目前已发现的高产陆相页岩油藏类型以裂缝型和夹层型为主,高产页岩油藏一般具有非原位、短距离运聚特征,可流动性是页岩油富集高产的关键。根据油藏渗流力学和物质平衡方程,提出页岩油丰度是基础,流动性和渗透性是高产关键,短距离运聚是富集重要条件。研究表明,滞留油丰度、成熟度、原油黏度(包括气油比)、薄夹层或裂缝以及异常压力是页岩油富集高产的关键因素,其中滞留油丰度是资源基础,成熟度和原油黏度影响页岩油流动性,优势相、夹层和裂缝发育程度决定了泥页岩地层的渗透性,异常压力是动力条件。一般而言,中高成熟(R_o,0.9%～1.1%)的富有机质页岩发育区为页岩油富集的远景区,再叠合上述高产控制因素可知内斜坡、靠近内斜坡深洼区、洼中相对低势区(如洼中低幅背斜)一般是页岩油富集的有利区。     

济阳坳陷第一轮页岩油探井“失利”原因剖析

济阳坳陷沙三下和沙四上亚段富有机质泥页岩层系页岩油形成条件优越,但第一轮页岩油勘探开发探索阶段实施的4口评价井和4口系统取心井在优选的“有利层段”进行试油试采均未获得规模突破.为了揭示济阳坳陷第一轮页岩油探井“失利”的原因,系统剖析了4口系统取心井取心段的含油性、储集性、可压性与页岩油可动性特征以及针对4口系统取心优选的“有利层段”和4口评价井实施的工程工艺技术情况.结果表明,NY1、LY1取心段含油性、储集性、可压性与页岩油可动性均好,优选的“有利层段”合理,而FY1和L69井取心段含油性、储集性和页岩油可动性较NY1、LY1取心段明显偏低并且优选的“有利层段”不正确.4口评价井“失利”主要原因是水平井段富有机质泥页岩成熟度低和压裂工艺适应性差;系统取心井NY1和LY1井优选“有利层段”“失利”主要与仅采用了常规油气试油试采工具进行联测有关,FY1和L69井优选“有利层”“失利”则既与“有利层”优选失误有关,也与仅采用了常规油气试油试采工具进行联测有关.     

济阳坳陷新生界岩性油气藏特征及油气富集条件

济阳坳陷是一个富含油气的新生代断陷一坳陷盆地,不同区带上岩性油气藏的富集需要同时具备3个基本条件.1）丰富的油源是油气富集的物质条件,济阳坳陷发育多套有效烃源岩,其层系厚度大,分布面积广,资源规模大,与储集砂体之间具有利接触关系.2）优质的砂岩体岩性圈闭是油气富集的聚集条件,应具有圈闭规模大、发育有利的储集相类型和良好储集层的特点.圈闭规模大表现为大规模砂岩体岩性圈闭或数量众多的小型岩性圈闭叠合连片,有利的储集相主要集中在少数3种类型即（扇）三角洲相、浊积扇相和河流相,其中各类储集相的扇中亚相最有利于油气聚集,良好的储集层表现为具有好的砂体类型,并与次生孔隙带形成匹配.3）汇流通道的存在是油气富集的输导条件,充足的油气通过断层汇流通道和孔隙（裂隙）汇流通道运移,在砂岩体圈闭聚集成藏并形成油气富集.因此,济阳坳陷岩性油气藏表现出主元富集的特征,即上述的3个基本条件控制了油气在部分次级单元的少数区带发生富集.     

济阳坳陷古近系泥页岩成因相划分

系统岩心观察和高密度薄片鉴定等分析测试资料研究结果显示,济阳坳陷沙三下-沙四上泥页岩成分组成及构造类型主要受沉积作用控制,岩石结构特征主要受成岩作用控制。根据泥页岩中方解石成因及重结晶程度,结合岩石成分及构造特征,将济阳坳陷沙三下-沙四上泥页岩划分为沉积主控型、沉积-成岩双控型及成岩主控型三大成因相。沉积主控型分布最为广泛,岩相类型多样,构造特征反映成因环境;沉积-成岩双控型主要见于纹层状岩相,由泥质纹层与显晶粒状方解石纹层互层构成;成岩主控型以柱状、柱纤状方解石垂直层面呈脉状、透镜状产出为特征。成岩主控型和沉积-成岩双控型泥页岩与页岩油气关系密切,是重要的有利成因相类型。     

济阳坳陷古近系沙河街组页岩有机质热演化特征

钻探显示渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街地层具有良好的页岩油资源潜力,成熟页岩厚度超过1 000 m,其有机质热演化特征备受关注。通过对研究区5口页岩油钻井岩石热解地化参数详细统计和对烃源岩原始有机碳、可转换碳、页岩含油量以及生烃潜力等页岩有机质特征的分析,探讨了页岩镜质体反射率动力学应用范畴。沙河街组（沙三段下亚段和沙四段上亚段）页岩最大热解温度（Tmax）为423～450 ℃,有机质成熟度（Ro）为0.45%～0.94%,平均为0.73%,Ⅱ型烃源岩原始有机碳（TOCo）含量为0.92%～5.67%,平均为4.23%,可转换碳（Cc）比例为51%～63%,平均为59%,页岩含油量(S1)为（10～75）×104 t/km2,平均为39.67×104 t/km2,生烃潜力(S2)为（20～465）×104 t/km2,平均为293×104 t/km2,热解产量指数(PI)为0.03～0.47。综合研究认为,济阳坳陷沙河街组优质烃源岩主要集中在东营凹陷和沾化凹陷,有机质成熟度对页岩油的生成和聚集至关重要,当Ro为0.70%～0.74%时,油气开始大量生成,并且开始排烃。     

济阳坳陷古近纪页岩形成的孢粉响应特征

根据孢粉化石恢复的古气候, 济阳坳陷古近系沙河街组沉积时期为亚热带气候, 沙河街组四段上亚段、三段下亚段和沙河街组一段沉积时期, 气候处于由干旱向潮湿转换时期, 藻类勃发, 水体仍具一定盐度, 是最有利于页岩发育的气候。济阳坳陷沙四上和沙三下页岩中有机质丰度高, 有机质类型以腐泥型为主, 孢粉化石相对贫乏, 孢粉相对密度与有机碳有呈负相关的趋势。区域上, 目前钻探页岩厚度较大的井都分布在孢粉相对密度低的地区, 且紧邻高值区, 据此可确定页岩发育有利区域应该在孢粉相对密度较高的两侧、前方至深湖区。     

陆相页岩油富集基础研究进展与关键问题

中国陆相页岩油资源丰富,先后在鄂尔多斯、准噶尔、渤海湾、三塘湖、松辽、苏北、江汉、四川、柴达木等盆地取得重大突破。与北美海相页岩油相比,中国陆相页岩油区带储层类型、岩性岩相组合、有机质丰度、有机质类型、成熟度、原油物性、气油比均有较大差异,目前勘探开发成效亦有明显不同。通过系统剖析中国陆相页岩油基础理论研究进展与勘探实践成果,提出中国陆相页岩油富集基础研究的4个关键问题：(1)富有机质页岩沉积环境与成因模式;(2)页岩储集空间跨尺度表征实验方法与储集性;(3)页岩油赋存机制、相态与可动性评价;(4)“甜点段/区”优选评价。加强基础研究与生产实践的结合,解决页岩系统成岩-成烃-成储-富集规律不明,可动性评价与“甜点段/区”评价难度大等问题,明确影响页岩油商业产量的关键因素,为加快中国陆相页岩油勘探开发进程和规模效益勘探开发提供理论基础和技术支撑。     

济阳坳陷罗家地区各向异性页岩储层全波场地震响应模拟及分析

济阳坳陷罗家地区页岩储层的固有各向异性及水平层理发育使得储层呈现VTI（vertical transversely isotropy）各向异性,而VTI各向异性背景下垂直裂缝的发育使得储层进一步呈现等效正交各向异性特征。本文以正交各向异性介质作为罗家页岩油储层模型,在岩石物理建模中应用Backus平均理论将测井尺度的VTI各向异性粗化至地震尺度,并利用Schoenberg理论在VTI各向异性背景中引入垂直裂缝,进而得到正交各向异性等效介质模型,同时考虑裂缝尺度和流体填充等因素。之后,应用各向异性反射率法进行全波场地震正演模拟,计算正交各向异性页岩油储层AVAZ（amplitude versus azimuth）响应,通过振幅的方位特征进行储层裂缝识别。计算结果表明,PP波、PSV波和PSH波方位振幅响应各不相同,且方位振幅分布图的拟合形状可反映裂缝的发育方向,为页岩油储层中裂缝的地震识别提供依据。     

济阳坳陷孤岛与埕岛潜山油气差异富集原因分析

济阳坳陷孤岛潜山和埕岛潜山油气富集程度差异悬殊,目前原因尚不清楚。在相关研究的基础上,通过分析烃源岩有机地化、储盖层物性等特征,对孤岛、埕岛潜山油气成藏条件进行对比并剖析造成油气差异富集的控制因素。研究表明,孤岛潜山和埕岛潜山被多个生烃洼陷所环绕,两者均具有充足的油源;孤岛潜山溶蚀孔洞、裂缝发育差,导致油气向潜山内部充注效率低;而埕岛潜山溶蚀孔、洞、缝发育好,油气向潜山内部充注效率高,故潜山储层特征差异是导致两潜山油气差异富集的主要原因;孤岛潜山东营组遭受剥蚀,潜山顶部风化壳储层与馆陶组下段砂体直接接触,潜山风化壳圈闭缺少有效遮挡条件,导致潜山油气可以在剥蚀处进入馆陶组,缺失了潜山成藏的保存条件,与之相比,埕岛潜山发育良好盖层,为油气聚集提供了遮挡条件,保障了规模性潜山油气藏的形成。      

川南綦江地区下侏罗统凉高山组岩相特征与页岩油气富集条件

綦江地区下侏罗统凉高山组二段下亚段(凉二下亚段)半深湖相富有机质页岩稳定发育,厚度介于20～35 m,TOC均值1.40%,是有利的勘探层位;目的层共发育5种典型岩相,其中高碳粉砂纹层型粉砂质页岩、中碳粉砂纹层型粉砂质页岩相是最优势的页岩岩相。高碳粉砂纹层型粉砂质页岩、中碳粉砂纹层型粉砂质页岩具有“多孔共生、大孔大喉、孔缝一体”储集特征,同时TOC相对高、孔隙度高、含油气性好、可压性好,具有较好的页岩油气成藏地质条件。查明了綦江地区凉二下亚段页岩油气富集条件：(1)有利沉积环境控制优势岩相广泛发育,页岩品质优、油气显示活跃;(2)页岩油气层热演化程度适中,微裂缝发育,利于油气富集流动;(3)整体构造稳定,复向斜宽缓、埋藏适中、保存条件好,并指出关圣场复向斜是下一步最为有利的勘探目标。     

川南綦江地区下侏罗统凉高山组岩相特征与页岩油气富集条件

綦江地区下侏罗统凉高山组二段下亚段（凉二下亚段）半深湖相富有机质页岩稳定发育,厚度介于20~35 m,TOC均值1. 40%,是有利的勘探层位;目的层共发育5种典型岩相,其中高碳粉砂纹层型粉砂质页岩、中碳粉砂纹层型粉砂质页岩相是最优势的页岩岩相。高碳粉砂纹层型粉砂质页岩、中碳粉砂纹层型粉砂质页岩具有“多孔共生、大孔大喉、孔缝一体”储集特征,同时TOC相对高、孔隙度高、含油气性好、可压性好,具有较好的页岩油气成藏地质条件。查明了綦江地区凉二下亚段页岩油气富集条件：①有利沉积环境控制优势岩相广泛发育,页岩品质优、油气显示活跃;②页岩油气层热演化程度适中,微裂缝发育,利于油气富集流动;③整体构造稳定,复向斜宽缓、埋藏适中、保存条件好,并指出关圣场复向斜是下一步最为有利的勘探目标。     

鄂尔多斯盆地长7段泥页岩层系含油气性与页岩油可动性评价——以H317井为例

以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段泥页岩层系为研究对象,基于大量实际地质样品统计,建立其生、排油模式,并认为长7段页岩油的可动门限(排烃门限)在70 mg/gTOC,并以此为基础建立了适用于鄂尔多斯盆地长7段泥页岩层系页岩油含油性和可动性评价模板。评价模板中将该区页岩油划分为有效资源、潜在资源和无效资源三大类。以H317井实际地质应用实例,使用评价模板对其不同岩性进行了系统分类。H317井长7段泥页岩层系中非源岩夹层段及部分块状泥岩等可作为页岩油勘探开发的有效资源和有利目标,黑色页岩虽然含油性较好,但流体组份偏重,流动性差,针对这类资源可采用原位加热改质后开采等工程技术手段,因此可作为页岩油勘探开发的潜在资源。     

页岩油气富集的主控因素及误辩:以美国、阿根廷和中国典型页岩为例

页岩气富集不均匀,无论对于不同页岩油气藏还是同一页岩油气藏不同地方,产量都是有高有低.有必要系统分析和对比全球不同页岩油气的地质、石油系统与油气富集的关系,总结页岩油气富集的主控因素,从而采取合理的勘探和开发技术.以美国、阿根廷和中国典型页岩为例,基于野外和岩心观察、样品属性测试分析、储层表征、石油系统分析及油气测试,探究了页岩油气富集的主控因素及存在的认识误区.结果表明,富含有机质和脆性矿物的页岩主要分布于远离造山带物源的非深水的沉积和构造背景,富含石英和高伽马页岩并非判断优质储层的矿物和岩石物理标准,优质碳酸盐页岩应以富含碳酸盐和低伽马值为标准.页岩油气藏实际是细粒富含有机质的自生自储或与富含有机质烃源岩相邻的贫有机质细粒沉积储层.天然裂缝对页岩油气富集具有有利和不利的双重作用.因此,页岩油气富集同时受到沉积和构造环境、岩相及矿物组成、天然裂缝的耦合影响,且对不同沉积盆地、不同属性页岩的影响差异明显.