国际油页岩开发技术与研究进展记第33届国际油页岩会议

笔者参加了美国科罗拉多矿业学院于2013年10月14-16日组织召开的第33届国际油页岩会议(33rd Oil Shale Symposium).为了让国内学者了解国际油页岩开发技术与研究的进展情况,笔者选取了会上重要报告,从油页岩资源的地质调查、油页岩化学分析技术、地面干馏技术、地下原位转化技术、国际油页岩项目动态和油页岩资源开发风险评估等方面介绍了国际油页岩研究的新进展.国际上对油页岩资源的开发与利用正向着快速、经济、原位和环保的方向发展,会议上提出的油页岩光谱分析、沸腾油原位转化工艺及其先导试验区的建设、油页岩新项目的设计与发展等相关技术与理念都非常值得我国油页岩行业学习与借鉴.     

我国油页岩资源潜力及其利用的可行性

本文简单介绍了油页岩的用途,我国油页岩矿产的分布及潜在资源量,通过我国油页岩资源开发现状,详细介绍了地面干馏技术及工艺流程,并与世界各大油页岩矿生产工艺进行对比,尤其是地下转换技术问世,使油页岩开发利用更加经济、环保、可行。     

鄂尔多斯盆地东南部油页岩资源评价

鄂尔多斯盆地蕴藏着丰富的油页岩资源,积累了大量测井系列齐全的石油钻探资料,但针对油页岩的调查评价工作程度低,可利用的含油率数据十分有限,难以准确评价油页岩资源量。利用陕西铜川地区油页岩探井的测井与含油率分析资料,结合ΔlogR方法,建立了该区油页岩含油率测井解释模型,可较准确地识别油页岩层段和解释计算含油率。在此基础上,利用大量的油气井测井资料解释含油率、识别和统计油页岩厚度,对1.3×104km2工作区内三叠系延长组长7油页岩资源量进行了评价,估算油页岩分布面积为1.08×104km2,预测远景资源量为3866×108t,干馏油页岩油远景资源量为179×108t,具有形成大型—特大型油页岩矿产地的资源潜力,为该区油页岩勘查利用提供了重要依据。     

油页岩资源开发利用回顾、现状及前景

介绍了国内油页岩资源和利用概况,预测短时间内大规模开发利用油页岩资源尚不可行.随着我国能源特别是石油需求量不断上升,国际油价长期高位运行,油页岩这种可作为石油替代资源的非常规油气资源越来越受到重视,油页岩的开发利用似乎正准备“东山再起”.     

埃塞俄比亚亚尤煤田阿齐堡—宋堡区油页岩特征

对埃塞俄比亚亚尤煤田阿齐堡—宋堡区的位置、地层、含煤地层的发育作了介绍 ,阐述了区内油页岩的分布及厚度变化 ,研究了油页岩的物理化学性质 ,计算了油页岩的储量 ,提出油页岩的工业利用途径     

松辽盆地嫩江组油页岩岩心保存影响因素与装置研究

油页岩岩心在钻取的较短时间内为油页岩的勘查、开发和研究所用,但在数年之后,大部分油页岩岩心由于碎裂、氧化、吸水膨胀等原因,降低其科学研究和再次利用价值。本文选择松辽盆地科研钻井吉扶地9井油页岩岩心为对象,选择已知层位和含油率的油页岩岩心,模拟传统岩岩心箱和露天保存油页岩岩心在吸水、光照、弱碱性条件下的膨胀、破坏、有机碳等变化,探讨油页岩岩心保存影响因素,设计一种油页岩加压保存装置,在加强对地质岩心实物资料的管理和高效利用具有重要意义。     

埃塞俄比亚亚尤煤田阿齐堡—宋堡区油面岩特征

对埃塞俄比亚亚尤煤田阿齐堡－宋堡区的位置，地层，含煤地层的发育作了介绍，阐述了区内油页岩的分布及厚度变化，研究了油页岩的物理化学性质，计算了油页油的储量，提出油页岩的工业利用途径。     

中国油页岩

本书是在“新一轮全国油气资源评价”中的“全国油页岩资源评价”国家专项及国土资源部行业科研专项等项目的基础上撰写而成。共分两篇。上篇在介绍油页岩概念和国内外研究历史与现状的基础上,讨论了中国油页岩特征、成矿规律。油页岩资源评价体系、分布特征、勘查目标优选,油页岩低温干馏技术、原位开采技术、综合利用及环境保护：下篇介绍了中国典型油页岩矿床、矿床成因和资源概况等。     

油页岩测井识别技术及应用

传统的油页岩资源勘查与识别主要依靠野外地质调查、钻井取心及测试分析。在对松辽盆地野外地质勘查、岩心描述、测井和测试资料分析及综合研究的基础上,提出了油页岩定性和定量测井识别技术,并在松辽盆地进行了应用。在测井响应上,油页岩表现为高电阻率、高自然伽马、高声波时差和低密度特征;油页岩含油率与测井响应的一元线性回归关系好于二元线性回归关系和三元线性回归关系;油页岩的含油率与电阻率的相关性最好。利用ΔlgR技术不但可以求得油页岩的含油率,还可以求得总有机碳含量。试算结果表明,利用油页岩含油率与电阻率的线性关系和ΔlgR技术计算出的油页岩含油率与实测含油率误差相对较小。     

民和盆地炭山岭油页岩特征及成矿控制因素分析

利用炭山岭矿区钻井岩心和分析测试资料,对炭山岭矿区油页岩工业品质、有机质类型、有机质丰度和油页岩分布特征进行了研究,并对油页岩控制因素进行了分析,建立了炭山岭矿区油页岩成矿模式。研究结果表明：油四层形成于水进体系域发育时期,成因类型为湖泊-沼泽相腐泥腐殖型油页岩,油页岩品质较好;油三层形成于高水位体系域发育时期,成因类型为浅湖相腐殖-腐泥型油页岩。炭山岭矿区油页岩成矿主要受构造发育特征、沉积环境和古地貌特征等因素控制。     

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.      

油页岩成矿作用研究中的关键方法和技术

油页岩作为一种重要的非常规油气资源,如何有效地利用油页岩成矿作用研究中的关键方法和技术实现油页岩的综合识别与评价极其重要。油页岩识别的关键技术主要包括基于岩石学的地质识别、精确的地球化学指标识别、测井技术的垂向高分辨率快速识别和地震技术的三维空间定量刻画。先进的测试技术、创新的理论方法以及高品质地球物理资料的二次开发利用将不断提升油页岩从定性到定量预测识别的精度。油页岩成矿作用研究的关键方法是从古构造条件、古气候条件、古地理条件以及古湖泊环境等地质因素入手,探讨其综合作用下有机质来源、保存条件及成岩作用的变化,由定性向半定量—定量地精细刻画油页岩中有机质聚集过程,从而有效地预测油页岩的展布及其富集规律。由于文中材料以中国陆相含油页岩盆地的研究成果为主,而陆相成因油页岩的识别特征及成因机制可能与海相等成因存在差异,因此,仍需油页岩地质学家不断深入研究与总结。希望此文对页岩油、页岩气及烃源岩研究也具有一定的借鉴意义。     

油页岩技术可采系数研究与应用

油页岩技术可采系数是将油页岩资源转化为油页岩技术可采资源的关键参数。由于我国油页岩井下开采少,且规模小,无经验借鉴。油页岩开采技术与煤炭开采技术相类似,通过分析油页岩技术可采系数的影响因素,参照煤炭规范中所规定的煤炭地下及露天开采回采率标准,建立了不同条件（开采方式、厚度、倾角和地质类型）、不同资源类型的油页岩技术可采系数的取值标准。油页岩技术可采系数影响因素确定为开采方式（露天开采和地下开采）、厚度（薄层、中厚层和厚层）、倾角（缓倾斜、倾斜和急倾斜）和地质类型（简单、中等和复杂）;不同资源类型（13种）确定技术可采系数时,选取了不同的可信度系数（1.0~0.5）。油页岩露天开采技术可采系数确定为95.0%～42.5%,地下开采油页岩技术可采系数确定为75%～22.5%。并以吉林省汪清罗子沟盆地油页岩资源评价为例进行了具体应用。     

一种现实的石油替代能源——油页岩

石油短缺,已成为我国经济发展的“瓶颈”,石油进口不断增多,对外依存度提高带来的风险日益加重。在保证液体燃料供应的诸多办法中,页岩油是一种较现实的石油替代能源。我国有丰富的油页岩资源,是发展油页岩工业的有利条件。油页岩生产页岩油在世界上有悠久的历史,从20世纪以来,很多国家对开发油页岩的研究工作从未停止过,因此生产页岩油并加工成各种产品有一定的技术基础。要爱护、保护好宝贵的油页岩资源,组织力量开发自己的适合国情的技术先进、环境友好的干馏工艺,用好油页岩资源,为国家经济建设做出贡献。     

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。     

页岩气地质综合评价和目标优选

页岩气为烃源岩层系的油气聚集,属于源岩滞留气,以游离和吸附状态为主存在。中国页岩气资源调查和勘探开发刚刚起步,工作基础差别较大。在含油气盆地,由于有以往油气勘探开发资料,对含气页岩发育层系、有机质热演化程度、气显示等基本资料,具有一定的工作基础;在含油气盆地外以及油气勘探程度很低的沉积区,以上基础资料缺乏,仅有地表和部分固体矿产探井资料可供参照,工作基础薄弱。在不同工作基础的地区,页岩气地质综合评价所处阶段不同,主要评价指标也不同;随着工作程度的提高,资料的不断丰富,评价指标也逐步增加。页岩气地质评价以区域地质演化分析为基础,主要涉及以下几方面内容：（1）含气页岩评价。主要研究划定含气页岩层段,页岩的TOC、Ro、岩石和矿物成分,页岩分布、厚度、埋深、纵向和横向变化规律等,优选页岩气富集远景区。（2）页岩含气性和资源潜力评价。主要研究页岩的含气量、吸附能力、储集空间类型、储层物性、储层裂缝及其变化规律,预测页岩气资源潜力等。（3）页岩气开发条件和开发经济性评价。研究储层温度、流体压力、流体饱和度及流体性质,研究页岩的敏感性,页岩的岩石力学参数、区域现今应力场特征,地表条件和开发保障条件,通过试验井产量数据分析开发经济条件。综合各方面因素,优选有利开发区。     

Biological markers from Green River kerogen decomposition

Isoprenoid and other carbon skeletons that are formed in living organisms and preserved essentially intact in ancient sediments are often called biological markers. The purpose of this paper is to develop improved methods of using isoprenoid hydrocarbons to relate petroleum or shale oil to its source rock. It is demonstrated that most, but not all, of the isoprenoid hydrocarbon structures are chemically bonded in kerogen (or to minerals) in Green River oil shale. The rate constant for thermally producing isoprenoid, cyclic, and aromatic hydrocarbons is substantially greater than for the bulk of shale oil. This may be related to the substantial quantity of CO₂ which is evolved coincident with the isoprenoid hydrocarbons but prior to substantial oil evolution. Although formation of isoprenoid alkenes is enhanced by rapid heating and high pyrolysis temperatures, the ratio of isoprenoid alkenes plus alkanes to normal alkenes plus alkanes is independent of heating rate. High-temperature laboratory pyrolysis experiments can thus be used to predict the distribution of aliphatic hydrocarbons in low temperature processes such as in situ shale oil production and perhaps petroleum formation. Finally, we demonstrate that significant variation in biological marker ratios occurs as a function of stratigraphy in the Green River formation. This information, combined with methods for measuring process yield from oil composition, enables one to relate time-dependent processing conditions to the corresponding time-dependent oil yield in a vertical modified-in situ retort even if there is a substantial and previously undetermined delay in drainage of shale oil from the retort.     

亚太地区油气成藏条件及资源潜力

亚太地区是全球重要的油气产区和最大的油气消费市场。亚太地区155个主要沉积盆地中,已有90多个盆地内发现了油气田或有油气发现,共发现油气田约6 900个。根据地理位置及构造特征等,亚太地区可进一步分为东亚分区、东南亚分区、澳新分区和南亚分区,约有131个主要的含油气系统。本文对亚太地区不同分区的油气成藏条件(包括烃源岩、储集层、盖层、含油气系统等)进行了总体分析与高度概括。在此基础上,以成藏组合为基本评价单元,不同勘探程度盆地采用与之相适应的评价方法,对本地区各盆地的油气资源潜力进行了评价。评价结果表明:亚太地区常规总油气可采资源量为673.7×10⁸ t油当量,占全球的6.1%,非常规油气资源类型以重油、页岩油、油页岩、页岩气、煤层气为主,非常规油气技术总可采资源量390.4×10⁸ t当量,占全球非常规油气技术总可采资源量的6.1%。根据待发现资源结果及盆地勘探程度,近海和深海勘探是将来的勘探热点:主要勘探领域为深海和成熟盆地新层系及岩性-地层圈闭等;海相三角洲体系是寻找天然气田的重要领域;东南亚弧后盆地群新生界湖相是页岩油的有利勘探领域;澳大利亚中部克拉通盆地群泥盆系-石炭系为页岩气的有利勘探领域。     

全球页岩油形成分布潜力及中国陆相页岩油理论技术进展

全球非常规页岩层系油气资源丰富,富有机质页岩主要沉积在劳亚构造域和特提斯构造域的上侏罗统、渐新统—中新统、白垩系和上泥盆统4套页岩层系内。交汇分析北美典型页岩油区块产量与R_o数据关系,提出R_o为0.7%作为低熟页岩油和中高熟页岩油的界限,系统评价了全球116个盆地157套页岩层系中高熟页岩油、低熟页岩油技术可采资源量约2 512亿t,主要分布在北美洲、南美洲、北非和俄罗斯,以前陆盆地中新界、克拉通盆地古生界、裂谷盆地和被动大陆边缘盆地的中生界为主。海相页岩油受显生宙以来的海侵影响,富集在稳定克拉通和前陆等类型盆地中,具大面积稳定分布、成熟度适中等特征;陆相页岩油受暖室期气候影响,主要在坳陷、断陷等类型盆地中发育,以微纳米级无机孔隙和微页理裂缝为主要储渗空间通道,具有沉积相横向变化大、“甜点区段”局部富集等特征。中国石油工业正经历从“陆相页岩生油”向“陆相页岩产油”转变,初步形成源岩油气“进源找油”地质理论、陆相页岩油高效勘探及低成本开发技术体系,推动中国陆相页岩油取得重要突破。着力加强应用基础理论研究与关键技术攻关,构建地质-工程一体化模式,...