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,...     

“进源找油”：论四川盆地非常规陆相大型页岩油气田

源岩油气规模快速发展,是中国能源结构转型的重要战略选项;陆相页岩油和气是中国源岩油气最具潜力的组成类型,是中国陆上未来"进源找油"最重要的突破对象。本文首次研判提出四川盆地侏罗系油和气发展,应尽快由常规构造-裂缝石油、致密灰岩与砂岩油向孔隙型页岩油气转变,重点阐述了大安寨段页岩油气4项新进展:①评价侏罗系4套富有机质页岩总生油量245×10~8t,石油总资源量172×10~8t,还有相当规模的天然气资源,既富油又富气,其中67%的油气资源集中在大安寨段;②大安寨段二亚段是侏罗系页岩油和气的"甜点段",黑色页岩厚度一般20～80m,TOC平均值大于2%,Ⅱ_1～Ⅱ_2型干酪根,R_o主体1.1%～1.4%,处于轻质油—凝析油气窗口,页岩储层孔隙度4%～6%,页理裂缝发育,脆性矿物含量一般在50%以上,压力系数1.2～1.8,滞留烃量多为100～200mg/g·TOC,油质较轻,地层埋深较浅,具备与北美页岩油气媲美的地质工程条件;③优选出页岩油气"甜点区"评价的3项核心参数(R_o、富有机质页岩厚度、埋藏深度),评价出大安寨段二亚段页岩油"甜点区"主要分布在盆地中北部地区,页岩厚度20～50m,面积约2×10~4km~2;④提出了加快页岩油和气以水平井体积压裂为核心的风险勘探和开发试验、加强全层系资源评价、加速准备先导试验技术方案等建议,力争推动侏罗系孔隙型页岩油和气突破发现。四川盆地侏罗系陆相页岩油和气新认识,可能为真正开启侏罗系源岩油气"进源找油"、规模开发新征程提供重要的理论依据。     

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。     

我国陆相中高熟页岩油富集条件与分布特征

我国相继在多个盆地陆相页岩油勘探中获得突破,展示了良好的发展前景。基于现阶段勘探认识,本文认为陆相页岩油富集主要条件是：(1)稳定且有规模和适宜热成熟度的富有机质页岩是重要物质基础,以TOC含量>2%,最佳为3%～4%、母质类型Ⅰ和Ⅱ₁型为主,R_o>0.9%或更高(咸化环境0.8%);(2)有一定容积规模的微纳米孔隙且具脆性的多类储层是重要条件,页岩储层有效孔隙度宜>3%～6%;成岩阶段偏低时,纯页岩段不是中高熟页岩油富集段,致密砂岩和混积岩黏土含量宜<20%;成岩阶段高时,页岩黏土含量可高至40%左右;(3)滞留烃数量大且品质好是重要保证,以S₁>2 mg/g为门限,最佳>4～6 mg/g;气油比>80 m³/m³,最佳150～300 m³/m³;(4)顶底板具封闭性保持超压且滞留足够多轻-中组分烃类。陆相页岩油分布特征是：(1)有外物质注入的深-半深湖相是页岩油主要富集区;(2)具备“四高...     

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。     

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。     

咸化湖盆致密油储层“甜点”预测方法研究:以柴达木盆地扎哈泉地区上干柴沟组为例

柴达木盆地致密油勘探起步较晚,但勘探潜力巨大。扎哈泉地区上干柴沟组致密油储层受咸化湖盆的影响,砂体单层厚度薄,纵向上叠置明显,侧向变化快,储层"甜点"预测是研究的重点和难点。地震沉积学在沉积体系研究和薄层砂体预测中扮演着重要作用,文中以地震沉积学思想为指导,利用相位转换、地层切片、定量地震沉积学等技术,在建立高分辨率层序地层格架的基础上,开展了扎哈泉地区上干柴沟组4个准层序组砂体的地震沉积学研究,并结合钻井、测井等资料对典型地层切片进行了精细地质解释与标定,预测了不同沉积时期薄层滩坝砂体的分布和演化。研究表明:研究区主要以滨浅湖相沉积为主,滩坝砂体分布广泛。在分析致密油储层性能主控因素基础上,提出利用伽马反演技术可预测储层"甜点"的分布,并指出了有利勘探区,预测结果与实际钻井吻合程度高,有效指导了研究区致密油勘探,并对其他有类似地质特征的地区储层预测具有借鉴意义。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组湖相云质致密油储层特征与分布规律

准噶尔盆地东南缘吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组新近发现了独特的湖相云质混积岩致密油储层,不同于传统的海/湖相硅质/灰质致密油储层,展示出重要的学科研究意义。本文报道了这类储层的基本特征与分布规律。结果表明,这类储层岩性主要由砂屑白云岩、粉砂质白云岩/白云质粉砂岩和微晶白云岩组成,见少量粉砂岩和凝灰岩;储集空间以次生粒间溶蚀孔隙和部分剩余粒间孔隙为主,微裂缝仅在少数样品中发育。储层含油性与物性呈正相关,据此将储层分为三类:一类储层孔隙度12%,渗透率0.1m D;二类储层孔隙度7%~12%,渗透率0.01m D;三类储层孔隙度以4%~7%,渗透率0.001m D。前两类是相对优质储层,分布特征表现为南厚北薄,物性南好北差。这种特点受控于沉积相及其物源,南部是主物源区。据此预测了有利储层分布区,其中芦草沟组上甜点段优质储层主要分布在吉32-吉171-吉31井区,下甜点段优质储层主要分布在吉174-吉251-吉36井区。这些认识还可供区域油气勘探参考。     

陆相致密油与页岩油藏特征差异性及勘探实践意义:以渤海湾盆地黄骅坳陷为例

陆相致密油和页岩油同属低孔低渗油气藏,二者具有很大相似性,常具有共生关系,然而其成藏特征存在较大的差异,不加区分极易误导油气勘探.利用系统取心、测井、录井和各类测试化验分析资料,综合分析渤海湾盆地黄骅坳陷孔店组、沙河街组,梳理致密油和页岩油的成藏条件及其富集规律差异性,进一步探讨致密油与页岩油勘探选区评价方法.研究结果...     

Shale Gas Formation and Occurrence in China: An Overview of the Current Status and Future Potential

Shale gas is one of the most promising unconventional resources both in China and abroad. It is known as a form of self-contained source-reservoir system with large and continuous dimensions. Through years of considerable exploration efforts, China has identified three large shale gas fields in the Fuling, Changning and Weiyuan areas of the Sichuan Basin, and has announced more than 540 billion m~3 of proven shale gas reserves in marine shale systems. The geological theories for shale gas development have progressed rapidly in China as well. For example, the new depositional patterns have been introduced for deciphering the paleogeography and sedimentary systems of the Wufeng shale and Longmaxi shale in the Sichuan Basin. The shale gas storage mechanism has been widely accepted as differing from conventional natural gas in that it is adsorbed on organic matter or a mineral surface or occurs as free gas trapped in pores and fractures of the shale. Significant advances in the techniques of microstructural characterization have provided new insights on how gas molecules are stored in micro- and nano-scale porous shales. Furthermore, newly-developed concepts and practices in the petroleum industry, such as hydraulic fracturing, microseismic monitoring and multiwell horizontal drilling, have made the production of this unevenly distributed but promising unconventional natural gas a reality. China has 10–36 trillion m~3 of promising shale gas among the world's whole predicted technically recoverable reserves of 206.6 trillion m~3. China is on the way to achieving its goal of an annual yield of 30–50 billion m~3 by launching more trials within shale gas projects.     

页岩纹层结构分类与储集性能差异 ——以四川盆地龙马溪组页岩为例

纹层结构研究对页岩系统储层有效性评价具有重要意义.以四川盆地海相志留系龙马溪组页岩为例,综合利用成像测井、光学显微镜、场发射扫描电镜、孔隙度测定、氮气吸附及含气量测试等方法,明确了龙马溪组不同尺度纹层结构特征,评价了不同纹层结构储集性能的差异.龙马溪组发育水平等厚纹层结构—中粗纹层组合、水平—小型波状纹层结构—中粗纹层...     

A Review on Shale Reservoirs as an Unconventional Play – The History, Technology Revolution, Importance to Oil and Gas Industry, and the Development Future

As a milestone of the entire energy industry, unconventional resources have inevitably swept the world in the last decade, and will certainly dominate the global oil and gas industry in the near future. Eventually, the “unconventional” will become “conventional”. Along with the rapid development, however, some issues have emerged, which are closely related to the viability of unconventional resources development. Under the current circumstances of low crude oil and gas price, coupled with the prominent environmental concerns, the arguments about the development and production of unconventional resources have been recently heated up. This work introduced the full-blown aspects of unconventional resources especially shale reservoirs, by discussing their concepts and definitions, reviewing the shale gas and shale oil development history and necessity, analyzing the shale plays’ geology and petroleum systems with respects to key hydrocarbon accumulation elements and mechanisms, and summarizing the technology resolution. This study also discussed the relevant key issues, including significant estimation uncertainty of technically recoverable resources, the equivocal understanding of complex geology preventing the production and technologies implementation optimization, the difficulties of experiences and technologies global expanding, and the corresponding risks and uncertainties. In addition, based on the latest production and exploration data, the future perspective of the unconventional resources was depicted from global unconventional resources assessments, technology development, and limitations constraining the development.     

海相泥页岩沉积过程研究进展

随着全球页岩油气勘探开发的不断深入,海相泥页岩作为非常规油气沉积学的重要研究对象之一,其沉积特征及沉积过程日益引起学者们的关注,并在岩相分类、沉积过程解释及层序地层划分方面取得了显著进展.海相泥页岩的岩相划分已达到厘米—毫米尺度,其命名原则主要考虑结构(粒度)、层理及矿物成分等特征,结构方面着重参考砂级、粗泥级和细泥级...     

黑龙江省依兰盆地古近系达连河组油页岩沉积特征

达连河油页岩含矿区位于黑龙江省依兰地区,该区是一个半地堑式断陷盆地。古近系达连河组为一个完整的三级层序,油页岩形成于水进体系域和高水位体系域发育时期。油页岩沉积相类型为半深湖相沉积,与泥炭沼泽相煤层伴生,为煤层的顶板,含油率为3.75%~8.37%,有较高的开采价值。煤层顶部发育的巨厚湖相劣质油页岩,分布广,层位稳定,含油率<3.5%。研究区油页岩成因类型为混合型和腐殖型。根据油页岩工业划分标准,达连河油页岩属于中灰分、低含油率的油页岩。     

延安周边地区页岩地球化学特征及页岩油潜力评价

延安周边地区长7泥页岩地层中获得工业油流,使得针对该地区的勘探工作开始审视页岩油目标。基于此,开展了系统化的烃源岩品质评价工作以及页岩油气潜力分析工作,以期为深入的页岩油勘探提供参考。研究表明,研究区页岩有机质丰度整体较高,平均总有机碳含量4.05%;有机质类型主体为Ⅰ型、Ⅱ₁型及Ⅱ₂型;整体进入了生油窗,处于成熟生油的热演化阶段。页岩的物质来源为陆地与湖泊的混合来源,其整体上沉积于弱还原弱氧化环境。三类有机质中,有机质含量越高,则其生烃能力也越强;Ⅰ型有机质的生烃能力最大、Ⅱ₁型有机质次之,Ⅱ₂型有机质相对最小。Ⅰ型有机质、Ⅱ₁型有机质及Ⅱ₂型有机质,页岩油含量即总游离烃量分别为10.30 mg/g、8.99 mg/g、8.14 mg/g。页岩油相态以游离态为主,吸附态相对较少。可动用性方面,页岩油的可动用资源集中于Ⅰ型有机质,Ⅱ₁型有机质可动用较差,Ⅱ₂型有机质可动用性极差。在综合勘探潜力方面,最适于进行页岩油勘探的对象是Ⅰ型有机质,其次为Ⅱ₁型有机质。Ⅱ₂型有机质基本无页岩油勘探潜力。     

松辽及外围盆地油页岩资源潜力与政策建议

油页岩是一种重要的替代能源,我国东北地区的松辽及外围盆地油页岩资源非常丰富。根据最新研究结果,松辽盆地的油页岩资源折算成页岩油约为578.4亿t。目前,东北地区油页岩开发生产基本仍局限在老油页岩基地,采用露天或井下挖掘开采,成本高、生产规模小,产量尚未达到历史上的最高水平,与丰富的资源很不匹配。同时,巨大的油页岩资源及其可能带来的丰厚回报,驱使国内外投资者在松辽及外围盆地开始争夺油页岩资源,由此可能引起油页岩资源无序竞争及资源浪费等诸多严重问题。国家应立足长远,加强油页岩资源的科学管理,促进油页岩资源的合理开发和利用。     

页岩沉积环境对其油气潜力的影响:以中国和北美对比研究为例

页岩油气是当前全球油气勘探和研究的热点,但其潜力评价一直是难点。该文以中国和北美的四套典型页岩为例,包括北美湖相Green River组、内陆海相Niobrara组、中国环境来评价相龙马溪组和济阳坳陷湖相页岩,发现页岩沉积环境与其油气潜力具有密切关系,因此可通过分析发现这四套页岩的沉积环境都具有页岩沉积环境评价其页岩油气潜力。通过微量元素、生物标志化合物、扫描电镜、X-CT和X射线衍射等方法,发现这四套页岩都具有一定的还原性和较高的生产力,且具有差异性。内陆海相Niobrara组页岩具有弱还原的沉积环境,在四套页岩中有机碳含量较低,呈块状沉积构造,裂缝与微裂缝较少,储集空间相对有限。焦石坝海相龙马溪组页岩为还原的沉积环境,岩石以富含有机质的硅质岩为主,可观察到大量的大孔隙与少量的微裂缝。Green River页岩和济阳坳陷页岩形成于陆相咸化的强还原沉积环境,有机碳含量高,页岩以纹层状结构为主,岩石组成脆性矿物含量高,含有大量的裂缝。可见,具有强还原沉积环境的页岩通常具有较好的勘探前景。     

海南儋州长坡组油页岩矿沉积特征及形成环境

长坡油页岩矿区位于海南岛的北部,是北部湾盆地南部坳陷的一个次级单元。区内沉积盖层主要为新近系的陆相和海相地层。长坡组地层自上而下按岩性分为5段,油页岩主要赋存在第四段中,与褐煤互层产出。油页岩矿层产状平缓,构造简单,按产出位置分为上、中、下3层。通过对油页岩矿沉积特征及形成环境研究,表明油页岩形成于气候温暖湿润陆相湖泊沼泽相环境。