石油学报杂志

石油学报杂志2021年第11期

• 陆相页岩油有利岩相优选与压裂参数优化方法

  李国欣, 刘国强, 侯雨庭, 赵先然, 吴金龙, 李伸专, 鲜成刚, 刘合

  摘要： 综合高精度岩石物理实验、数字岩心以及测井新技术资料，系统描述了鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段3亚段陆相页岩油的页岩岩相特征及其识别方法，根据每类页岩岩相的内幕特征确定了"油气甜点"有利岩相分布层段与平面展布规律。研究认为，高TOC含量页岩岩相是陆相页岩油的源岩基础，但不是产量的主控因素；孔隙结构良好和储集空间发育的页岩岩相是"油气甜点"的有利岩相；有利页岩岩相的可压性与脆性矿物的粒度、分布形式及其与柔性矿物间的接触关系密切相关；有利岩相以及良好的源-储配置关系是陆相页岩油产量的主控因素；基于储层品质、源岩品质和完井品质（"三品质"）的评价结果可优化压裂分级与射孔簇布置。研究成果与认识有效地支持了鄂尔多斯盆地C80井区2口水平井的风险勘探部署，并为其获得重大突破提供了有效的技术支撑。

• 塔里木盆地古生界海相油气来源争议与寒武系主力烃源岩的确定

  李峰, 朱光有, 吕修祥, 张志遥, 吴郑辉, 薛楠, 贺涛, 汪瑞

  摘要： 塔里木盆地古生代海相地层油气资源丰富，是中国唯一一个发现大规模海相石油的盆地。虽然经历了近40年的勘探开发与科学研究，海相油气探明储量近30×108t，但盆地台盆区海相油气的来源问题（是来自于寒武系-下奥陶统烃源岩，还是来自于中-上奥陶统烃源岩）一直存在争议。一方面，生物标志化合物和碳、硫同位素等不同地球化学指标指示油气具多源性，在学术界产生较大争议；另一方面，地质勘探的实际规律表明，油气富集分布与油源断裂密切相关，绝大多数勘探家认为寒武系是台盆区海相油气的主力烃源岩。通过系统总结和对比塔里木盆地油气源研究的历史、争议的焦点与依据，结合近年来模拟实验数据和勘探认识，发现烃源岩的热演化差异性和各类次生作用是导致油源对比结果出现争议的关键原因，生物标志化合物、碳同位素等指标的有效性是在限定的范围内。基于芳基类异戊二烯、硫同位素、单体碳同位素等建立了油源对比的新指标，揭示了台盆区油气的主要来源是寒武系烃源岩。目前奥陶系发现的油气主要通过断穿寒武系的断裂体系运移而来。

• 川西地区二叠系火山岩异常高压演化与天然气成藏的关系

  王尉, 赵路子, 罗冰, 刘冉, 李亚, 赵立可, 裴森奇, 胡涛

  摘要： 川西地区二叠系火山岩天然气藏发育较高的异常压力，异常压力的成因和天然气成藏的动力学过程较复杂，目前对研究区异常高压的演化过程及其对天然气成藏的影响规律仍认识不清。通过分析川西地区二叠系实测地层压力、测井响应资料和包裹体捕获压力，明确了异常高压的成因和演化过程。基于不同成藏期次形成的烃类包裹体中的含油流体包裹体颗粒（GOI）丰度，分析了地层压力演化与天然气成藏之间的关系。结果表明：寒武系筇竹寺组烃源岩的生-排烃作用和火山岩内部的原油裂解对异常高压的发育具有重要的贡献；储层内共发育3类包裹体，其形成对应3期大规模油气聚集，即二叠纪末期（距今256~251 Ma）形成碳质沥青包裹体、晚三叠世（距今230~208 Ma）形成油-水包裹体、侏罗纪中-晚期（距今175~152 Ma）形成气-水包裹体。在多期油气聚集过程中，古地层压力系数和烃类包裹体的GOI丰度逐渐升高，表明地层压力的变化为天然气大规模充注提供了充足的动力条件。

• 塔里木盆地震旦系—寒武系万米超深层天然气成藏条件与有利区带优选

  闫磊, 朱光有, 王珊, 陈志勇, 朱永峰, 杨敏, 杜德道, 陈永权

  摘要： 塔里木盆地超深层碳酸盐岩具有良好的油气勘探潜力，明确震旦系-寒武系万米超深层碳酸盐岩油气成藏条件及有利勘探区带分布规律对于开展塔里木盆地超深层油气勘探具有重要指导意义。塔里木盆地南华系-寒武系烃源岩发育，分布面积广；储层以礁滩相白云岩为主，中寒武统大面积发育的膏盐湖-膏/泥（云）坪沉积有利于油气保存及聚集，空间上构成多种有利的油气成藏生-储-盖组合。综合烃源岩、储层、有利盖层的分布规律，优选塔中隆起北斜坡与温宿凸起周缘的寒武系盐下台内滩、轮南低凸起-满加尔凹陷西部盐下礁后滩、轮南低凸起-古城低凸起台缘带及塔北隆起-满加尔凹陷西部-塔中隆起中寒武统盐间滩相储层分布区是塔里木盆地寒武系超深层有利勘探区带，其中埋深小于10 km的有利勘探面积达9.7×104km2；塔北隆起南斜坡与塔中隆起北斜坡的台内滩储层分布区为震旦系超深层有利勘探区带，其中埋深小于10 km的有利勘探面积达3.1×104km2。研究认识对于开展塔里木盆地震旦系-寒武系超深层天然气勘探具有重要理论和现实意义。

• 油页岩原位注蒸汽开采油气中试与多模式原位热采技术的适用性分析

  康志勤, 赵阳升, 杨栋, 赵静, 王磊

  摘要： 油页岩是中国储量巨大的重要战略资源，也是国际公认的重要非常规石油资源。对油页岩进行地下原位干馏是目前实现其大规模工业开发的唯一可行技术方案。太原理工大学于2010年获得油页岩原位注蒸汽开采油气技术（MTI）的发明专利授权。基于MTI技术原理，对大尺寸油页岩试件实施原位注蒸汽开采油气的中试实验，并对多模式油页岩原位干馏技术的适用性进行分析。研究结果表明：①在实施油页岩原位多井水力压裂连通过程中，最高注水压力仅为地应力的41%，裂缝起裂扩展压力低。②蒸汽对流传热方式具备很高的传热效率，有机质热解迅速，蒸汽携带油气快速从生产井产出。同时，通过选择开启或关闭井组钻孔阀门的方式，实时调整蒸汽的流量和流向，灵活控制油页岩目标加热热解区域，实现了蒸汽的科学调配。③在油页岩原位注蒸汽正常运行过程中，蒸汽的注入压力仅约为自重应力的1/4，蒸汽锅炉长期低负载运行。④油页岩原位热解引发的地面沉降量很小，对地质环境危害小。⑤注汽热解区采出的含油率高达95%以上，总体原油采收率达到67.3%，充分证明利用MTI技术原位注蒸汽热解油页岩可达到较高的原油采收率。⑥所得油页岩油中轻质油品的占比达到72.51%；H2在热解气体中的比例占据绝对优势，体积含量高达68.87%。⑦注蒸汽热解区的顶、底板油页岩层热解不充分，裂隙发育不明显，成为良好的防渗隔热层。⑧MTI技术与其他油页岩原位热采技术相比，其在技术流程和经济性方面具有明显优势，具备广阔的商业开发应用前景。

• 压力驱动下黏附于壁面残余油膜的破裂条件

  刘丽丽, 孟祥铮, 张雪松, 刘新月, 曹瑞波, 夏惠芬, 范家伟

  摘要： 液滴黏附于固体壁面上的受力、变形、运移、破裂和分离机理的研究涉及到提高原油采收率等多种领域。以微孔道中黏附在岩石表面上的残余油和驱替液作为研究对象，采用有限差分方法并结合Front tracking界面追踪方法，数值计算压力驱动条件下，黏附于壁面残余油膜的变形，探索残余油膜的破裂分离条件；揭示残余油膜激活理论机理。数值计算结果表明，毛细管数是判断油膜变形大小的依据；毛细管数越大，油膜的变形越明显；油膜纵横比、初始润湿角和油膜自身体积影响着毛细管数的变化；对于同一驱油体系而言，判断油膜破裂分离的临界毛细管数不是一个定值。临界毛细管数越小，说明油膜越容易破裂分离。现场可以通过在驱替液中加入表面活性剂，降低驱替液与残余油膜间的界面张力，从而增大毛细管数，达到油膜破裂分离的条件，进而提高原油采收率。

• 大庆长垣萨尔图-葡萄花-高台子油层组倾斜油水界面形成机理与增储潜力

  李文龙, 丛琳

  摘要： 大庆长垣萨尔图-葡萄花-高台子油层组（萨葡高油层组）发育倾斜油水界面，前人研究成果无法解释长垣北翼油水界面加深和长垣东、西两翼油水界面海拔差异等现象，制约了油藏增储挖潜。油水界面受油水密度差、界面张力、毛细管半径和遮挡条件、水动力条件等因素控制。以界定油底、水顶为目标，通过系统分析萨葡高含油组合的油气成藏过程，明确了水动力作用、后期构造变动和储层物性变化等因素导致大庆长垣东北部油水界面降低，局部发育的断层及隔层对油水界面也具一定影响。以叠前地震资料为基础，提出油水界面地质统计学反演技术，通过分析油水密度差来确定油水界面，该方法深化了油藏边部倾斜油水界面储层认识，适用于油藏边部、井资料缺失地区的地质研究。以倾斜油水界面认识和油水界面地质统计学反演技术为指导，优选萨尔图北部构造东北侧和长垣北部过渡带三、四条带葡萄花一油层为有利挖潜区，提高了大庆长垣萨葡高油层组的增储潜力。

• 基于可靠度理论的斜井井壁失稳风险评价方法

  马天寿, 张赟, 邱艺, 刘阳, 陈平

  摘要： 由于地质环境的隐蔽性和复杂性，地质力学参数和岩石力学参数具有很大的不确定性，井壁稳定分析中忽略不确定的影响可能导致钻井液密度设计不合理，进而直接影响钻井井壁稳定。国内外学者对确定参数条件下的井壁稳定开展了深入的研究，但对不确定参数条件下井壁稳定影响的研究并不深入，尤其是对于任意斜井失稳风险的评价。为此，在井壁稳定孔弹性力学模型和崩落宽度模型基础上，建立了基于可靠度理论的井壁失稳风险评估方法，采用Monte-Carlo随机方法模拟了四川盆地CW气田直井、斜井和水平井的井壁失稳风险，并系统分析了参数均值和方差对井壁失稳的影响规律。研究结果表明：①随着井斜角增加，井壁坍塌当量密度显著增加，井壁破裂当量密度显著降低，不同井型失稳风险与常规井壁稳定规律基本一致。②考虑参数不确定影响后，坍塌当量密度增加、破裂当量密度降低，安全密度窗口逐渐变窄，说明参数不确定影响不可忽略。③崩落宽度对井壁坍塌影响显著，崩落宽度越大则井壁坍塌可靠度越高，在不发生井壁失稳事故的前提下，允许适当的井壁崩落有助于提高成功钻井概率。④4参数均值和变异系数敏感性分析结果表明，影响井壁稳定最为显著的因素为地应力，其次为孔隙压力和岩石强度；随着变异系数的增加，坍塌当量密度逐渐增加、破裂当量密度逐渐降低，安全密度窗口逐渐变窄，井壁失稳的风险越高。

• 变梯度控压钻井井控过程中井口回压变化规律

  王江帅, 李军, 何岩峰, 柳贡慧, 邓嵩, 杨宏伟, 宋学锋, 杨青, 夏顺雷

  摘要： 为了准确掌握变梯度控压钻井井控过程中井口回压的变化规律，采用考虑密度突变的井筒气液两相变质量流动模型，分析了基于井底恒压的变梯度控压钻井井控过程中井口回压的变化，探讨了不同因素变化对井口回压的影响，并开展了最大井口回压影响因素敏感性分析。研究发现：变梯度控压钻井在控制井底压力恒定时井口回压的调节受气体膨胀、分离器位置处液相密度突变、套管鞋及海底泥线处环空变径等多个因素综合影响，其变化规律更加复杂；其他条件不变时，分离器与钻头间距越小、轻/重质钻井液密度差越大、地层压力越大、循环排量越小，循环排气过程中的井口回压越大；对于最大井口回压而言，地层压力、轻/重质钻井液密度差、分离器与钻头间距、循环排量的比变异系数值依次减小，敏感性程度也随之降低。研究结果可为变梯度控压钻井井控过程中的井口回压准确预测和井筒压力精细控制提供理论支撑。

• 中国储层地质模型30年

  贾爱林, 郭智, 郭建林, 闫海军

  摘要： 储层地质模型是表征地质体规模、储层建筑结构与流体分布特征的综合体，是地质研究的最终成果和数值模拟的基础数据体。回顾并总结了中国储层地质建模30年来的发展历程与阶段、地质模型的类型划分与主要特点以及中国储层地质建模技术的主要进展。前20年，在引进、吸收国外建模理念和技术的基础上，形成了中国储层地质模型的基本框架、流程和步骤；建立了扇三角洲、辫状河等储层原型地质知识库，开展了河流相储层分级构型研究，推动了定量地质学的发展；分构造背景和储层类型建立模型，在随机模拟方法和技术上取得突破。近10年来，建模手段日趋丰富，方法不断进步，同时随着开发阶段和开发对象的深刻变革产生了3个方面的重大变化：①非常规储层开发逐渐受到重视，针对非常规储层的地质建模技术得到了大力发展与广泛应用；②许多油田进入中-高含水期或开发后期，针对老油田的储层表征与建模技术不断深化；③随着天然气工业的快速发展，形成了一套针对天然气开发需求的油藏描述与地质建模技术。

• 天然气水合物开发数值模拟器研究进展及发展趋势

  卢海龙, 尚世龙, 陈雪君, 秦绪文, 古利娟, 邱海峻

  摘要： 天然气水合物是极具前景的可接替能源，是当前能源领域研究的热点之一。2017年中国已将天然气水合物列为第173号矿种，并制定了长远规划研发开发技术。天然气水合物的开发是一个涉及温度场、渗流场、应力场及化学场等的多场耦合问题，数值模拟是研究该类问题的重要手段。在简要概述天然气水合物藏的分类、开发方法及全球已开展的天然气水合物试采情况的基础上，系统总结了当前使用的主要天然气水合物数值模拟器及其发展脉络，并对各模拟器的特点进行了讨论对比；尤其重点介绍了使用最广泛的研究型模拟器TOUGH+HYDRATE系列程序。最后讨论了水合物模拟中存在的问题及发展方向，认为水合物藏精细描述、基础模型及参数获取、储层应力特征以及模拟结果可视化等是未来发展的重要方向。

• 绥中36-1油田成藏条件及勘探开发关键技术

  薛永安, 郭涛, 刘宗斌, 于海波, 王德英, 周园园

  摘要： 绥中36-1油田是渤海湾陆相断陷湖盆中最大的古近系东营组油田，具有埋藏浅、规模大、层系单一、油品较稠等油藏特征。自1987年钻探发现以来，历经油藏评价阶段、产能建设阶段、综合调整阶段，截至2020年底，累计探明石油地质储量3.05×108t，累计生产原油9 000×104t，目前稳产350×104t/a以上。充足油源供给、优质储-盖组合、优势运移通道和良好保存条件是绥中36-1油田形成的关键地质条件，其中，邻近的极富烃辽中凹陷为绥中36-1油田提供充足的油源，东营组二段最大湖泛期沉积的泥岩与三角洲砂岩形成优质储-盖组合，NE向继承性发育的伸展-走滑大断裂控圈、封闭能力强，继承性鼻状构造与烃源岩大面积接触构成了油气向圈闭运聚的高速公路。针对海上首个大型整装稠油油藏形成的海上大型三角洲稠油试验区开发技术、海上稠油油田综合调整技术组合等系列实用性关键技术为绥中36-1油田的开发和产能建设提供了技术保障。