大安油田泉四段致密砂岩储层纳米孔隙特征研究

<正>利用传统石油地质学理论以及常规地质勘探技术指导常规油气藏勘探开发的时代即将过去,非常规油气资源是未来油气勘探开发的主要领域。非常规油气资源是指用目前常规的理论和技术难以发现和开发的油气资源,它们赋存于地下极其致密的储层中。通过研究发现相当比例的非常规油气资源主要由纳米油气组成,它们赋存于致密储层的纳米级孔隙系统之中。由于纳米油气在纳米尺度空间下的流动机制、流动规律是纳米石油地质学的核心内容,因此源储及其共生组合的纳米孔隙结构、纳米孔喉网络体系的表征和精     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷致密油储层纳米孔隙特征及其含油性

纳米技术在非常规油气致密储层微观孔隙结构表征、油气赋存等研究中发挥着重要的作用.以准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层为例,综合运用高压压汞分析、场发射扫描电镜及纳米CT扫描等纳米分析技术,对吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层微纳米孔隙特征与结构进行研究,并结合宏微观特征分析了原油在孔隙中的赋存状态.结果表明:吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组储层为中低孔、特低渗储层,孔隙以微纳米级为主,类型多样,主要有粒间孔（隙）、粒间溶孔、晶间孔及微裂隙等,纳米孔隙是吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层主要储集空间之一,纳米孔隙中普遍含油,且多以吸附状态存在,赋存在纳米孔隙中的油气,改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识,是未来石油工业的发展方向.      

致密储层孔隙结构研究综述

国家对油气资源需求日益剧增的背景下,油气田勘探开发的主战场由常规转向非常规领域,致密油气成为当今及未来非常规油气勘探开发的热点和重点.我国致密储层多为陆相沉积,横向连续性差、纵向非均质性强、岩性复杂、物性变化大,致使致密储层的孔隙结构难以有效表征.储层孔隙结构不仅影响油气赋存,还严重制约着油气渗流和高效开采.为有针对性...     

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。     

页岩孔隙研究新进展

随着非常规油气勘探的兴起页岩孔隙研究备受重视,如何研究页岩孔隙已经成为非常规油气首要解决的问题之一,其对页岩油气勘探层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。对页岩微—纳米孔隙表征技术、页岩孔隙类别的划分以及页岩孔隙演化规律分别进行了综述并指出存在问题,同时结合最新研究进展对页岩孔隙研究进行展望。提出工业CT—微米CT—纳米CT/FIB系列辐射扫描方法和压汞(MICP)—氮气吸附(N2)—二氧化碳吸附(CO2)流体法是孔隙定量表征的最优方法,通过单井孔隙度测井资料与实验室测定结果建立校正图版指导储层孔隙发育段优选;页岩孔隙分类研究还应该考虑含油气性,利用原子力显微镜等工具加强孔隙含油性研究;孔隙演化规律研究应该采用模拟实验和真实剖面样品对比并结合矿物组成分析等寻找主控因素。     

致密储层研究进展和热点问题分析

全球常规油气及非常规油气资源极为丰富,其中致密油气是非常规油气资源的主要类型,是当前非常规油气勘探的重点,也是未来接替常规油气资源的重要领域。致密储层具有油气资源量大、分布面积广、成岩作用强、单井产量较低、储层非均质性强等特点。在富含油气资源的致密储层中,具有良好物性的“甜点”是提高产量的有利勘探目标,其“甜点”主要包括两类,一类为异常高孔带,另一类为裂缝发育带。目前,致密储层的研究现状主要包括致密储层划分、地质特征、形成机理和有利储层预测等。近年来,“甜点”的形成机理和预测成为当前致密储层勘探开发的重要科学问题。因此,致密储层微观孔喉结构表征、致密储层裂缝发育识别表征是目前致密储层研究的热点领域及未来主要发展方向。     

特约主编致读者（II）

全球非常规油气资源极为丰富,可采资源总量为5 834×108 t,约占油气资源总量的80%。全球非常规油气资源类型包括重油、油砂、致密油、页岩油、油页岩油、致密气、煤层气、页岩气、天然气水合物等,其中致密储层所蕴含的资源量（致密油气）正成为油气勘探的重点和科学研究的热点领域。 致密油气是指储集在覆压基质渗透率小于或等于0.1 mD的致密储层中的油气,单井一般无自然产能或自然产能低于工业油气流下限,但在一定经济条件和技术措施下可获得工业产量的油气资源。 近年来,全球致密油和致密气勘探如火如荼。中国的致密油和致密气勘探开发和科学研究发展也非常迅猛。评价表明,中国致密油气地质资源量达（74~80）×108 t,可采资源量达（13~14）×108 t,可以预见,未来中国油气增储上产的主体将是非常规的致密油气。 随着致密油气勘探开发的蓬勃发展,地质学家们对储集油气资源的致密储层的认识程度也在不断提高。目前,人们关注致密储层类型划分、岩石类型及其地质特征、成岩过程和储层物性定量评价、致密储层形成机理和有利储层预测等。特别是“甜点”（异常高孔带、裂缝发育带）的形成机理和预测成为当前致密储层勘探开发的重要科学问题。显然,致密储层微观孔喉结构表征、致密储层裂缝发育识别表征是目前致密储层研究的热点领域及未来主要发展方向。 “致密储层成因机理与表征”主题专辑/ 地学前缘(Earth Science Frontiers)2018, 25 (2)中国陆相含油气沉积盆地发育多种类型致密储层,强烈的压实作用和胶结作用是较细粒储层致密化的主要原因。以埋藏成岩演化史为主线及约束,结合构造演化史和有机质热史,可定量分析不同成岩阶段储层物性演化,恢复储层实际孔隙演化史。研究表明,富含刚性颗粒的岩屑砂岩和含塑性颗粒的长石岩屑砂岩经历复杂的成岩作用和构造作用,可形成溶蚀孔隙和构造缝,致使储层孔隙度分布范围广、受裂缝影响的渗透率较高（储层甜点）。油气早期充注可减缓后期压实和胶结作用,晚期充注时期与区域构造挤压造缝时期配置良好,有利于烃类充注成藏,形成有利勘探目标。因此,致密砂岩储层成岩作用及孔隙（裂缝）演化研究是确定各成藏要素匹配关系、指导下步勘探的关键。 粒度偏细的凝灰质砂岩和凝灰质泥岩也是重要的致密储层类型。凝灰质砂岩主要分布于陆相湖盆（扇）三角洲前缘,压实作用较强,发育早期绿泥石包壳、长石和碳酸盐胶结物溶孔,储层物性较好。凝灰质泥岩主要分布于（扇）三角洲前缘席状砂较远端和滨浅湖环境,凝灰物质蚀变作用强,主要蚀变成黏土矿物,充填孔隙降低储层物性,储集空间发育较差,以微孔为主,但可发育构造微裂隙。 非常规致密储层类型多,孔隙结构复杂,非均质性强,研究难度大。合理应用CT扫描、气体吸附与压汞分析等技术是提高致密储层孔喉系统表征分辨率、提高表征维度、实现动态与静态同步表征并有利于致密储层孔隙结构评价技术优选的关键。非常规致密储层孔隙结构研究应加强多尺度数据融合,加强与可动流体评价结合,加强与储层改造研究结合,通过多领域、多学科、多视角联合攻关,实现储层有效性评价。结合地球物理方法,在沉积相精细划分、储层物性分析、测井信息约束下,应用地震相控反演,可预测低孔低渗致密储层“甜点”分布,为寻找预测规模有效“工程甜点区”提供技术支撑。 本专辑（专栏）共收录论文8篇,主要讨论了致密储层岩石类型、沉积过程和成岩演化序列、储层致密化机理和定量描述、致密储层的孔喉结构及其表征方法技术、致密储层“甜点”形成与分布特征,以及有利储层地质和地球物理综合预测的方法技术。显然,采用地质与地球物理方法相结合的研究方法,明确致密储层岩石特征、物性特征、时空分布特征,精细表征致密储层孔喉结构和综合预测储层“甜点”是今后重要的研究方向。 希望该专辑的出版发行能为中国非常规油气勘探开发和致密储层综合研究发挥积极作用。 感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版付出的辛勤劳动！     

中国油气储层中纳米孔首次发现及其科学价值

油气储层孔隙可分为毫米级孔、微米级孔、纳米级孔3种类型,常规储层孔隙直径一般大于1μm。北美地区页岩气储层纳米级孔径范围为5~160nm,主体为80~100nm。在对中国非常规油气储层研究中,应用场发射扫锚电子显微镜与纳米CT重构技术,首次发现了小于1μm的油气纳米孔。其中,致密砂岩油气储层中纳米级孔隙以颗粒内孔、自生矿物晶间孔及微裂缝为主,喉道呈席状、弯曲片状,孔隙直径范围10~1000nm,主体为300~900nm;页岩气储层纳米级孔隙以有机质内孔、颗粒内孔及自生矿物晶间孔为主,孔隙直径范围5~300nm,主体为80~200nm。纳米级孔是致密储层连通性储集空间的主体。纳米级孔隙系统的发现,改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识,为认识常规油气局部富集,非常规油气连续聚集的地质特征、研究连续型油气聚集机理、增加资源潜力具有重要的科学意义。     

致密储层孔隙结构表征技术有效性评价与应用

非常规致密储层类型多,孔隙结构复杂,非均质性强,研究难度大。针对已有致密储层孔隙结构评价技术,重点探讨了CT扫描、气体吸附与压汞分析等技术的有效应用范围,厘定了不同技术应用时需注意的关键问题,指出兼顾分辨率与代表性、提高表征维度、实现动态与静态同步表征是致密储层孔隙结构评价技术优选的关键。通过系统解剖常规砂岩、致密砂岩、致密混积岩、沉凝灰岩、介壳灰岩及泥页岩6种储层,明确不同级别孔隙系统的差异性,针对性地提出了不同储层对应的关键表征技术系列。非常规致密储层孔隙结构研究应加强多尺度数据融合,加强与可动流体评价结合,加强与储层改造研究结合,通过多领域、多学科、多视角联合攻关,实现储层有效性评价,为寻找预测规模有效“甜点区”提供技术支撑。     

纳米技术在非常规油气勘探开发中的应用

纳米技术在非常规油气致密储集层(致密砂岩、致密碳酸盐岩、泥页岩及煤岩等)储集空间微观结构表征、油气赋存及流动研究中发挥着重要的作用。目前,多项先进技术(如TEM、AFM、FIB-SEM、纳米CT、NMR等)和方法(如气体吸附法、压汞法等)已被广泛应用于非常规油气储集层储集空间定性/定量表征,但各种技术方法均具有一定局限性,需结合多种技术手段,综合表征储集层储集空间特性。蒙特卡洛方法、分子动力学和格子Boltzmann数值模拟方法为非常规油气赋存特征和微-纳尺度流动机制研究提供了有效的手段,具有广阔的应用前景。此外,纳米技术在常规油气藏钻井、完井和开采等方面也显示了其独特优势。纳米技术的发展及广泛应用,将有助于非常规油气的勘探与开发。     

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。     

页岩纳米孔隙研究新进展

随着页岩油气勘探的兴起及近年来北美地区页岩油气开发取得的巨大成功,含气页岩储层的孔隙研究受到越来越多的重视。页岩储层不同于常规储层,其以纳米孔隙为主,无法用常规储层孔隙研究方法进行表征和评价。对目前国内外含气页岩孔隙分类及孔隙表征方法进行了综述,从定性及定量的角度对表征方法进行归类和总结,指出了各类方法的优缺点及应用范围。定性表征方法主要是利用聚焦离子束扫描电子显微镜、高分辨率的场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、宽离子束扫描电子显微镜、原子力显微镜等电子显微成像分析技术及Nano-CT技术等直观描述页岩孔隙的几何形态、连通性和充填情况等;定量表征方法是利用气体吸附法、压汞实验、小角散射及核磁共振等技术定量分析页岩孔径大小及分布、比表面积等。进一步探讨了含气页岩纳米孔隙发育演化的控制因素以及纳米孔隙对页岩气聚集的影响。展望未来,在页岩纳米孔隙结构表征技术方面,应不断提高实验精度和效率,定性与定量表征相结合,改进三维成像技术;在页岩纳米孔隙储层评价研究方面,纳米孔隙发育演化的控制因素、纳米孔隙储层的储气及产气能力、陆相非均质页岩纳米孔隙的表征与评价是关注的重点领域。     

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。     

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。     

中国能源沉积学研究进展与发展战略思考

沉积学发展与石油、天然气、煤炭、砂岩型铀矿等矿产资源工业化开采紧密相关,能源沉积学作为沉积学的一个重要应用分支学科,在资源勘探发现中的地位越来越重要,已经成为有效发现资源、降低成本的重要途径。近年来,能源沉积学在技术方法上建立了遥感、雷达、地震、纳米CT等六个级别尺度研究方法,为沉积储层学科发展提供支撑。在理论认识上取得了五方面重要进展:1）建立了克拉通台地沉积储层新模式,为古老含油气系统提供理论指导;2）建立海陆相细粒沉积成因模式,揭示富有机质页岩分布规律,为烃源岩评价与非常规油气勘探开发提供重要理论依据;3）发现非常规致密储集层微纳米级孔喉系统,指导致密油气和页岩油气储层评价;4）研究含煤沉积体系和聚煤作用,指导煤炭资源评价;5）揭示砂岩型铀矿富集机理,指导铀矿资源评价与开采。展望能源沉积学发展,源-渠-汇沉积体系、海陆相细粒沉积学、古老小克拉通碳酸盐岩沉积学等将成为能源沉积学的重要内容;储层非均质性、非常规储层全面表征与深部储层极限将是储层沉积学发展的热点,砂岩型铀矿、煤系等沉积系统是固体矿产沉积研究的重点领域;气、液、固不同能源矿藏空间有序沉积与共生规律研究是资源勘探重点方向;大数据与沉积学方法创新将为能源沉积学发展提供新机遇。     

致密油成藏研究进展与待解决的重要科学问题

致密油是当前非常规油气勘探中的热点和最现实的领域之一,总结成藏地质研究进展并明确需要深入研究的科学问题对于完善致密油地质理论具有重要意义。当前致密油地质研究进展表现在以下几个方面:①总结了致密油三大形成条件和六项基本特征及中国陆相致密油与美国海相致密油的区别;②利用先进和高精度的储层分析测试技术对致密油储层孔-喉-缝网络体系进行了表征,并初步研究了致密油的赋存状态;③从充注动力、充注下限、运聚机理和富集模式等方面对致密油成藏机理进行了深入研究。在对研究现状总结的基础上提出当前致密油成藏研究中存在的重要科学问题有:①致密油储层微纳米尺度非均质性全息定量表征及其对致密油运聚的影响;②致密油源储结构的成因机制及其对致密油成藏、富集的控制作用;③致密油赋存状态的影响因素、转化条件及不同赋存状态/空间的相对贡献;④混合沉积与致密油形成的内在联系;⑤致密油成藏要素的综合研究与成藏机理及成藏全过程的研究。这些问题的解决将是对致密油地质研究的重要补充。     

油气储层中孔隙尺寸分级评价的讨论

常规-非常规油气协同发展引发储集体类型的多样性,品质整体变差,孔隙结构更为复杂,亟需建立相对统一的孔隙结构评价方案,为储层评价与甜点区优选提供技术支持。基于岩石孔隙结构解剖,提出"孔隙结构四分法"评价方案,将孔隙系统分为毫米孔(大于1mm)、微米孔(1~1 000μm)、亚微米孔(100~1 000nm)及纳米孔(小于100nm);明确了不同类型孔隙系统发育位置、流体作用力及流动机理,建立了对应的分析评价技术。解剖了克拉2气田巴什基齐克组常规砂岩、新安边油田长7段致密砂岩、川中大安寨段介壳灰岩、川南龙马溪组页岩4类储层,明确了各储层类型孔隙结构的差异性及不同级别孔隙所占比例,探讨了孔隙结构对储层物性、资源经济性及开发工艺的影响;孔隙结构分级研究需与储层有效性评价紧密结合,特征尺度决定流体相态与作用力,影响流体可动性及油气开发工艺。进一步加强孔隙分级评价关键界限值的研究,完善孔隙结构表征技术的融合,建立孔隙结构与岩性和产能的定量关系是未来研究的重点。     

利用核磁共振研究页岩孔径分布的方法

正页岩作为一种非常规油气储集岩,它的孔隙状结构特征与常规储层差异较大,因此常规孔隙结构表征方法对其孔隙的刻画往往并不准确。近年来发展的核磁共振技术在测井以及表征孔隙结构等油气勘探领域有着广泛的应用,逐渐成为重要的储层评价方式。核磁共振法测定孔径分布是根据岩石饱和单相流体的核磁共振T_2谱可以反映其孔隙内部结构,并通过孔径与其中流体的驰豫时间T_2的正相关关系来进行换算获得。岩石孔隙流体的T_2与孔隙     

非常规油气储集孔隙多尺度连通性的定量显微CT研究

非常规油气储集孔隙结构复杂多样,以纳米级孔喉系统为主,局部发育毫米-微米级孔隙和裂隙。孔、裂隙大小、形态及三维连通性等微观结构特征对油气赋存状态、运移方式、渗流特征等地质问题研究具有重要意义。常规方法无法实现微纳孔隙多尺度三维结构及连通性分析。本文采用同步辐射多能CT技术,结合数据约束模型(DCM)方法对非常规油气储集微纳孔、裂隙研究,可实现多尺度三维可视化表征,进一步获得孔、裂隙体积统计分布及其三维连通结构等信息。基于上海光源显微CT实验平台,针对碳酸盐岩及陆相页岩两种样品,成功获得了孔、裂隙三维结构以及统计分布、三维连通结构等定量信息。实验结果表明,该方法有望成为非常规油气储集研究强有力的手段。     

酸性流体作用下长石的稳定性及数值模拟

<正>当前我国油气开发已进入常规油气稳产上升、非常规油气快速发展阶段,国内常规油气勘探难度大,非常规油气是有力的补充。非常规油气储层具有结构复杂、物性差和埋藏较深等特点,包括致密砂岩、泥页岩、致密灰岩和煤层等。在松辽盆地白垩系地层中分布大量的致密储层,其中大庆长垣泉三、四段致密砂岩类型主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,长石体积分数为8%~23%,岩屑体积分数为8%~27%,随储层砂岩埋深增加原生孔隙迅速减少,次生孔隙成为油气主要的储集空间。值得关注的是,泉三、四段