致密页岩油气赋存运移机理及应用模型

致密页岩油气已经成为当前非常规油气资源勘探与开发的核心领域,致密页岩油气的赋存运移机理研究对于这项资源的勘探、资源评估、开发方式等方面都具有重要意义。近些年随着北美页岩气革命的兴起,国内外开展了大量研究工作,主要的研究进展包括:致密储层微观孔隙结构的观察与描述,表明致密储层中的微纳米孔隙大量发育,对油气的赋存与运移有重要影响;页岩气在低渗储层中的流动运移机理,其中以渗流-扩散-解吸附为框架的模型已经被广泛接受和应用;单井产量与可采资源量预测,以L型衰减曲线为代表的单井产量模型和EUR预测模型在生产中已经大量采用。然而当前的研究还存在许多不尽完善之处,例如:微观孔隙结构的表征尚未能为宏观分析提供很好的量化参数;现有的页岩气流动运移理论不适用于页岩油;非常规资源评估方法经验性太强等。     

中美陆相页岩油地质条件对比

正页岩油是指富有机质泥页岩层系中,主要以游离态和吸附态赋存于泥页岩及泥质粉砂岩、砂岩、碳酸盐岩等夹层的孔隙、裂缝,通过压裂等非常规技术手段才能实现规模经济开采的烃类资源(武晓玲等,2013)。页岩油具有储层致密、孔渗条件差、难以有效开采的特点。进入21世纪以来,美国相继在海相页岩气、海相页岩油领域实现突破,引领世界页岩油气的勘探。中国页岩油储集层主要以陆相湖盆富有机质泥页岩为主,尚未取得规模性商业     

页岩油气资源体系成藏控制因素与储层特征

随着常规油气资源的日益减少,以及开发成本和价格的持续上涨,作为非常规资源的页岩油气受到越来越多的关注。其中以页岩气的开发最为成功,由于页岩气藏储量大、开采周期长,已经成为常规天然气的有利补充。而页岩油的开发也渐受关注,相对于页岩气来说,页岩油的商业价值更高,开采空间也很大。主要以页岩油气开发最为成功的美国典型页岩油气藏为研究对象,对页岩油气的成藏条件和特征进行了详细描述,总结了页岩油气的成藏控制因素以及储层特征。同时结合我国页岩油气前景区(如四川盆地、鄂尔多斯盆地)的地质特征,并与美国的典型页岩油气藏进行了比较,以便为我国页岩油气藏的评价提供依据。     

通化盆地下白垩统烃源岩石油地质特征及生烃潜力研究

通化盆地是松辽盆地东部外围的油气远景区之一,烃源岩发育特征和生烃潜力等问题未知,制约着盆地基础油气资源研究和后续油气资源勘探部署工作。为揭示通化盆地下白垩统烃源岩生烃潜力和页岩油气的赋存状态,在盆地内部署通地1井,对岩芯样品进行系统取样,完成了暗色泥岩有机质丰度、类型和成熟度的测试工作。实验结果表明,通化盆地下白垩统亨通山组暗色泥岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主,局部含有Ⅲ型,镜质组反射率分布范围为0.972%~1.127%,已进入大量生烃的成熟阶段;下桦皮甸子组暗色泥岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅰ型为主,局部含有Ⅱ和Ⅲ型,镜质组反射率在0.986%~1.399%之间,已进入大量生烃的成熟阶段。其地球化学特征和世界上许多页岩油气田的烃源岩有相似之处,综合研究表明通化盆地下白垩统具有较好的常规油气和页岩气生成潜力。     

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。     

北美典型混合页岩油系统特征及其启示

北美Williston 盆地Bakken组属典型的混合页岩油系统.笔者系统剖析了Bakken组混合页岩油系统富有机质层段和贫有机质层段的地质与地球化学、物性与裂缝发育以及页岩油特征,揭示了页岩油"甜点"主要受高含轻质油的富有机质成熟页岩、异常压力、微裂缝以及贫有机质层的白云石化作用共同控制,同时由于贫有机质层具有相对高的孔隙度、渗透率以及低的吸附量,因此可认为其是混合型页岩油系统中的主要产层.这对目前我国东部陆相页岩油勘探效果不佳的因素分析具有重要启示.把页岩油勘探目标层仅仅聚焦于富有机质泥页岩层段是勘探效果欠佳的主观因素;而富有机质泥页岩层段天然微裂缝发育局限、滞留油主要赋存在有机质中、热演化程度偏低使滞留油较重以及湖相Ⅰ型烃源岩生成的油含蜡量高等因素,是导致可采的页岩油量十分有限的客观因素.为此,针对我国东部湖盆页岩油的勘探,建议:加强成熟富有机质层系中贫有机质碳酸盐岩或粉砂、细砂岩薄夹层的精细评价与勘探;加强成熟富有机质泥页岩层段裂缝型页岩油的评价与勘探.     

鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段陆相页岩气地质特征及勘探潜力评价

提要：鄂尔多斯盆地为大型富含油气盆地,发育本溪组、山西组、延长组长7段、长9段等多套页岩层系,具备页岩气形成的基本地质条件。为查明鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段页岩气的勘探潜力,本文利用有机地球化学和岩石学分析、含气量测试、等温吸附曲线测定等多种手段,分析了延长组长7段页岩的基本地质、地化及含气性特征。在此基础上,对长7段页岩气勘探潜力进行了初步评价。结果表明,长7段陆相页岩埋深和厚度适中、有机质类型以Ⅰ、Ⅱ型为主,有机质丰度和脆性矿物含量高,含气量可达1.25~6.45 ml/g。与北美地区典型页岩相比,研究区长7段页岩有机质类型、有机碳含量类似,粘土矿物含量和长石含量偏高,碳酸盐和石英含量偏少,有机质成熟度偏低。研究区内延长组长7段页岩气资源勘探潜力巨大,资源量为1 528.409亿m3,可作为常规油气勘探的重要补充,志丹—甘泉一线西南部为页岩气勘探的有利目标。     

页岩油分类与评价

页岩油是以游离(含凝析态)、吸附及溶解(可溶解于天然气、干酪根和残余水等)态等多种方式赋存于有效生烃泥页岩地层层系中且具有勘探开发意义的非气态烃类。根据泥页岩地层中所含烃类相态、成因机理及勘探开发等特点,将页岩类油气划分为页岩气和页岩油等两类八种。结合页岩油特点,指出了我国页岩油形成条件和分布规律,即规模分布的有效生烃泥页岩、形成于深水-半深水相的富有机质泥页岩、较高的有机质丰度和适当的热演化程度以及较好的基质物性条件等是页岩油形成的主要条件。建立了中国陆相断陷湖盆页岩油发育模式,指出概率体积法可以作为页岩油资源评价的主要方法,提出了页岩油远景区、有利区及目标区优选的参数体系和标准。作为非常规油气能源的主要类型之一,页岩油将会对我国能源结构产生重要影响。     

陆相页岩油富集可采主控因素分析——以松辽盆地古龙凹陷青山口组为例

正2014年,我国页岩气勘探实现商业性突破,探明了千亿方级页岩气田-涪陵页岩气田,然而,相对页岩气而言,我国页岩油勘探开发研究较为滞后。在准噶尔盆地二叠系、鄂尔多斯盆地三叠系、松辽盆地白垩系及渤海湾盆地古进系S等陆相富有机质泥页岩层段均见到较好的油气显示,有多口井获得了工业油流,表明我国陆相页岩油具有较大的勘探潜力,但尚未获得商业性突破。主要原因是我国多发育陆相泥页岩,热演化程度低、页岩油可动性差,     

北美白垩系烃源岩发育特征与油气分布关系

北美白垩系地层是北美油气发育的主力烃源岩层之一,目前已发现多个与之相关的常规和非常规大油气田。北美白垩系烃源岩主要分布在北美西部的落基山山前带和墨西哥湾地区,岩性以页岩为主,纵向上主要有Aptian-Albian阶、Turonian阶和Campanian阶3套,有机质丰度介于1%~8%之间,有机质类型以Ⅱ2型为主,Ⅱ1型和Ⅲ型次之,以Mowry、Niobrara、Eagle Ford页岩为典型代表,大部分处于低熟-成熟阶段。落基山山前带受冲断带影响,盆地呈西气东油格局,而墨西哥湾地区则为南气北油的格局。良好烃源岩层也为非常规油气聚集区提供了大量的油气,以Eagle Ford页岩油气为典型代表。落基山北部西加盆地以地层岩性圈闭为主,中部构造圈闭和地层岩性圈闭并重,墨西哥湾地区受盐底辟作用以构造圈闭为主。在落基山山前带远离造山带一侧和墨西哥湾北侧盐底辟不发育的缓坡,为致密油、页岩气等非常规油气资源富集区,且潜力巨大。北美白垩系的勘探对其他地区的勘探具有良好的指导意义。     

中国典型盆地油页岩特征及赋存规律

我国陆相盆地油页岩矿床特征多样,尚未形成统一的分类体系,本文以典型盆地松辽盆地、抚顺盆地和桦甸盆地、准噶尔盆地以及鄂尔多斯盆地为例,分别开展了离散型大陆裂谷盆地、转换型走滑盆地、汇聚型前陆盆地及板内型克拉通盆地4种类型解剖,总结了各类型盆地油页岩特征及矿床赋存规律。其中：离散型大陆裂谷后热沉降坳陷演化阶段沉积的油页岩具有有机质类型Ⅰ型、含油率中等、厚度中等、分布面积广的特征,易形成特大型油页岩矿床;离散型大陆裂谷同裂谷沉降断陷阶段沉积的油页岩具有有机质类型Ⅱ₁-Ⅱ₂型、含油率中等、厚度中等、分布面积小的特征,易形成中型油页岩矿床;转换型走滑盆地油页岩具有有机质类型Ⅱ₁-Ⅱ₂型、矿床赋存特征差异较大的特征,这主要取决于走滑运动断陷的构造沉降量,该类型盆地既发育中等含油率、巨厚的油页岩矿床,也发育高含油率、厚度薄的油页岩矿床,但总体分布范围较小,易形成中小型油页岩矿床;汇聚型前陆盆地陆相磨拉石阶段沉积的油页岩具有有机质类型主要为Ⅰ和Ⅱ₁型、含油率较高、厚度大、分布局限、地层产状变化大的特征,易形成大型油页岩矿床;克拉通型盆地陆内坳陷阶段沉积的油页岩具有有机质类型主要为Ⅰ和Ⅱ₁型、含油率中等、厚度稳定、分布面积广的特征,易形成特大型油页岩矿床。在所有盆地类型中,半深湖-深湖环境、高水位体系域和水进体系域是油页岩形成的有利场所。     

山东昌乐凹陷油页岩地球化学特征及成因探讨

山东昌乐凹陷油页岩出产于古近系五图群李家崖组,与济阳拗陷和潍北凹陷孔二段相当。利用有机地球化学方法对昌乐凹陷油页岩品质进行分析,结果显示该区油页岩有机质丰度较高、干酪根类型主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型,处于未熟低熟阶段,具有较好的勘探开发前景。通过区域构造演化和气候变化分析,昌乐凹陷油页岩形成于郯庐断裂带左旋右旋转换期,构造活动强度较弱加之温暖湿润的气候环境促成了油页岩的发育。油页岩与煤共生于水进体系域和高水位体系域之中,油页岩成矿模式为断陷湖沼型。     

水文地质条件对页岩气开采控制

通过对比页岩气定压开采与承压水定降深开采的相似性,建立起二者指标之间的对应关系;借鉴美国页岩储层典型参数及Barnnet页岩年产量变化规律,从水文地质的角度,建立起水文地质概念模型;利用GMS软件,对页岩气开采进行数值模拟。从模型结果看,11个拟合值中,6个相对误差在5%之内,4个在10%之内,只有一个接近20%,拟合结果较为理想。说明用水文地质方法研究页岩气开采是合理的;也表明开采过程中页岩气产量由游离气和吸附气组成,当游离气开采完毕后,产量主要由吸附气维持,解吸气还有再吸附现象。当盖层开启程度由微裂缝区的25%,50%,75%到100%依次增加时,开采年限按6 a,4 a,2 a,1 a依次减少;不同开启程度下,相同开采年的开采量也依次降低;在每种开启程度下,年产量与原来的年产量的比值也依次降低。任何侧向边界若出现断层,不论其开启程度为微裂缝区的25%,50%,75%还是100%,均达不到定压开采条件。从敏感分析可知,当页岩压裂达到一定程度时,页岩气的析出对页岩气产量影响是最关键的。最后对页岩气开采提出相应的建议。     

柴北缘团鱼山地区中侏罗统石门沟组油页岩有机地球化学特征及古湖泊条件

根据Leco（莱科）、岩石热解、GC（气相色谱）和GC-MS（气相色谱/质谱）等分析,开展了柴达木盆地北缘团鱼山地区中侏罗统石门沟组油页岩有机地球化学特征研究,探讨了油页岩的生烃潜力、有机母质来源、沉积环境及成矿差异。结果表明：石门沟组页岩段共发育3层油页岩（自下而上分别为油1、油2和油3）,油页岩w（TOC）较高,平均值为8.16%,有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ₁型,整体生烃潜力较好,且油1、油2的生烃潜力高于油3;样品中检测出丰富的正构烷烃、类异戊二烯烷烃、甾类化合物、萜类化合物和芳香烃化合物,其中,正构烷烃呈单峰式分布,主峰碳数为nC₂₃或nC₂₇,Pr/Ph值为0.20~1.08,油1、油2的C₂₇/C₂₉值、芳基类异戊二烯烃、藿烷和藿烯质量分数明显比油3高,揭示油1、油2形成于强还原条件,有机母质来源以低等水生生物为主,油3形成于弱还原-还原条件,有机母质来源具有陆源高等植物与低等水生生物双重生源特征。结合油页岩特征的差异及古湖泊条件,说明较深的湖水并不是形成优质油页岩的必要条件,藻类、细菌等提供优质有机质的生物输入以及底层水的强还原条件更有利于优质油页岩的形成。     

安徽陆相页岩气富集条件——以来安-天长地区中新生代为例

通过对来安-天长地区中新生代陆相油气地质、地球化学以及地球物理等资料的分析,结合该区的沉积演化特征,得出区内中新生界白垩系葛村组、泰州组、古近系阜宁组、戴南组暗色泥页岩主要为陆相沉积,形成于半深水至深水湖及滨海沉积环境,累计厚度400m,有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主,有机质热演化程度适中,具有较好的页岩气富集和保存条件,勘查前景较好。     

泥页岩热模拟实验及成岩演化模式

随着泥页岩油气勘探开发的不断推进,对泥页岩的成岩作用研究越来越受到重视。通过对三种不同干酪根类型的泥页岩样品的热模拟实验发现,随着有机质成熟度的增加,干酪根热解生烃产生的有机质孔及不稳定矿物溶蚀孔增加,是泥页岩储集空间增加的主要原因;泥页岩成岩作用类型主要有黏土矿物转化、不稳定矿物溶蚀作用和重结晶作用;结合镜质体反射率,建立了基于热模拟实验的泥页岩综合成岩演化模式。研究表明:不同类型的干酪根在生烃过程中演化特征不同,Ⅰ型干酪根以"解聚型"的途径生烃,以产生有机质边缘孔为主;Ⅲ型干酪根以"平行脱官能团型"的途径生烃,以产生有机质内部孔为主;Ⅱ型干酪根介于两者之间,既可以产生有机质内部孔,也可以产生有机质边缘孔。     

页岩气实验测试技术现状与研究进展

页岩气是一种潜力巨大的非常规资源,已经在北美地区得到成功开发,成为全球油气勘探的一个新领域.目前对页岩气的储量评估和产气能力评价研究主要集中在页岩气藏的岩性成分、成因来源、赋存形式、成藏特征、成藏条件、页岩含气量等方面.而开展这些研究的基础是首先要准确测定页岩有机地球化学,岩石学以及含气量等相关参数,因此页岩实验测试技术是页岩气勘探开发研究的关键技术之一.通过对页岩进行分析检测可以得到总有机碳含量、成熟度、孔隙度、渗透率及含气量等重要参数,这些参数的获得对页岩气成藏研究和勘探开发具有重要意义.因此尽快梳理页岩实验测试技术,建立页岩特征参数常规分析测试方法体系和页岩测试专用实验室显得十分重要.本文在调研国内外文献的基础上,围绕页岩有机地球化学特征、页岩岩石学相关参数和页岩含气量测定,对页岩的有机质丰度、干酪根类型、有机质生油、生气关键指标等地球化学特征分析,页岩矿物组成、孔隙度和渗透率测定等储层表征技术,以及页岩含气量测试技术进行了概述.大量文献资料表明:加强页岩总有机碳含量、干酪根类型、页岩有机质成熟度、页岩孔隙度和渗透率、页岩含气量等参数的研究对页岩气的开发利用具有重要作用.     

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气地球化学特征及其成因分析

在对渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩现场解吸气样的气体组分和稳定碳同位素分析的基础上,对页岩气的成因类型和烷烃碳同位素倒转原因进行了探讨。渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气的甲烷含量高(94.33%~98.96%),非烃组分(主要包括N_2、CO_2)含量较少,干燥系数大于0.98,为典型的干气。甲烷、乙烷碳同位素值的范围分别为-49‰~-24.4‰、-39.4‰~-29‰,含气性较好的武隆地区Y1井气样烷烃气体呈现δ~(13)C_1δ~(13)C_2δ~(13)C_3的碳同位素"完全倒转"特征,含气性较差的酉阳地区Y2井气样烷烃气体基本具正碳同位素系列特征。天然气成因类型判识标志和图版分析表明,渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气为有机质高温裂解的油型气,是早期生成的干酪根裂解气和后期原油裂解气的混合气,这也是引起武隆地区Y1井气样碳同位素倒转的主要原因,同时这也可能与页岩气高产有关。     

Prospects of Carboniferous Shale Gas Exploitation in the Eastern Qaidam Basin

Shale gas is a resource of emerging importance in the energy field. Many countries in the world have been making big financial investments in this area. Carboniferous shale in the eastern Qaidam Basin shows good exploration prospects, but limited research and exploration work for shale oil and gas resources has been undertaken. Geochemical analyses were performed on shale derived from the Upper Carboniferous Hurleg Formation in the eastern Qaidam Basin, Qinghai Province, and secondary electron imaging capability of a Field Emission scanning electron microscope(FE-SEM) was used to characterize the microstructure of the shale. The reservoir and exploitation potential of the studied shale was assessed by comparison with research results obtained from the Barnett Formation shale in Fort Worth Basin, North America and the Basin shale of Sichuan province. The results indicate that the eastern Qaidam Basin Carboniferous shale is high-quality source rock. There are four major microstructural types in the study area: matrix intergranular pores, dissolution pores, intergranular pores, and micro-fractures. The size of the micropores varies from 6–633 nm, the majority of which is between 39–200 nm, with a relatively small number of micro-scale pores ranging from 0.13–1 μm. The pore characteristics of the studied shales are similar to the North American and Sichuanese shales, indicating that they have good reservoir potential. No micropores are present in the organic matter, which is induced by its composition; instead we found an important lamellar structure in the organic matter. These micropores and microfractures are abundant, and are connected to natural visible cracks that form the network pore system, which controls the storage and migration of shale gas. This connectivity is favorable for shale gas exploitation, providing great scientific potential and practical value.     

页岩气及其勘探研究意义

与传统意义上的泥页岩裂缝气并不完全相同,现代概念的页岩气是主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力泥岩及页岩等地层中的天然气聚集,具有自生自储、吸附成藏、隐蔽聚集等地质特点。美国的页岩气勘探取得巨大成功,是投入工业性勘探开发的三大非常规天然气类型之一,目前已形成了区域性页岩气勘探开发局面。中国的页岩气研究正在起步,许多盆地及研究区具有页岩气成藏的地质条件。与美国东部地区页岩气成藏地质条件进行初步对比,中国南方具有有利的页岩气发育条件,开展页岩气研究具有重要意义。