石油学报杂志

石油学报杂志2021年第7期

• 中国陆相页岩油研究进展与关键科学问题

  金之钧, 王冠平, 刘光祥, 高波, 刘全有, 王红亮, 梁新平, 王濡岳

  摘要： 中国陆相盆地页岩油资源丰富，是中国油气增储上产的重要战略接替领域。限于陆相盆地特殊复杂的地质条件，陆相页岩油的富集规律与主控因素不够明确，中国陆相页岩油勘探所面临的关键科学问题仍然有待进一步研究。通过充分调研国内外以细粒沉积、烃类赋存以及流体运移为重点研究页岩油的最新进展，结合中国陆相页岩油勘探进展，对比总结了陆相和海相页岩油的基础地质特征及其差异，提出了目前中国陆相页岩油勘探面临的关键科学问题。研究结果表明：中国陆相盆地发育多套页岩油，陆相泥页岩层系具有沉积相变快、沉积厚度大、成熟度较低、黏土矿物含量高的特点；与海相地层相比，沉积构造背景较不稳定，沉积年代较新、非均质性更强，地层能量和地温梯度较低、烃类流体黏度和密度较大。细粒组分形成及地质事件的成因机制不仅是沉积地质学关注的"成源"与地球系统演化的事件信息，也是页岩"成储"及源-储耦合机制研究的关键内容。页岩油的赋存机制与其可动性密切相关，明确赋存机制是优选甜点的关键。微运移机制是页岩油藏开发的基础，随着微流体流动理论、计算机分子模拟与实验技术的发展，其运移机理将会得到进一步揭示。3个关键科学问题为：①细粒沉积岩的形成机理；②陆相页岩油的赋存机制；③陆相页岩油的微运移机制。建议以这3个科学问题为导向，加大地质-工程一体化研究与技术攻关，使其成为中国陆相页岩油革命成功的保障。

• 准噶尔盆地东南部石炭系规模烃源岩的发现及天然气勘探潜力

  龚德瑜, 王绪龙, 周川闽, 郑孟林, 蒋文龙, 吴卫安

  摘要： 准噶尔盆地天然气资源丰富，但探明程度低。盆地东南部阜26井石炭系自生自储气藏的发现揭示了一个崭新的天然气勘探领域。准噶尔盆地东南部上石炭统巴塔玛依内山组发育一套煤系烃源岩，其岩性主要为碳质泥岩和煤系泥岩，含少量煤。碳质泥岩和煤的氢指数平均为182 mg/g，部分样品的有机显微组分中壳质组和腐泥组含量之和达20%以上，有机质类型为Ⅱ2—Ⅲ型，以生气为主，兼具一定生油能力，总体属于中等—好的烃源岩。巴塔玛依内山组碳质泥岩和煤的Pr/Ph比值平均达4.14，C19/C21三环萜烷比值、C20/C21三环萜烷比值、C30重排藿烷/（C30重排藿烷+C29Ts）比值以及C29规则甾烷相对含量高，伽马蜡烷指数低，表明其形成于淡水氧化沉积环境，以陆源高等植物输入为主。煤系泥岩发育于高盐度的沉积水体中，水生生物输入更多，形成于氧化—还原的过渡环境。煤系泥岩的有机质类型和丰度较碳质泥岩略差，以Ⅲ型干酪根为主，这主要是由于其所处的低能海岸或海湾浅水区水体具有强烈的季节性变化所致。白垩纪末期，巴塔玛依内山组烃源岩在准噶尔盆地东南部凹陷区和斜坡区大面积成熟，现今已普遍进入高成熟—过成熟阶段，而凸起区现今仅有部分进入主生油窗。火山活动对烃源岩的形成和演化具有明显的促进作用：部分烃源岩中含有丰富的凝灰质组分且表现出较好的生烃能力；局部地区因岩浆烘烤而导致烃源岩的镜质体反射率异常高，并造成其生烃窗向浅部迁移。在准噶尔盆地东南部，石炭系巴塔玛依内山组烃源岩厚度大于100 m的范围达3 835.4 km2，在阜康凹陷东斜坡和吉木萨尔凹陷发育2个生气强度大于100×108m3/km2的生气中心。准噶尔盆地东南部整体上具备形成大—中型气田的资源潜力，有望成为继克拉美丽气田之后准噶尔盆地天然气勘探的重要接替领域。

• 厚层生物碎屑灰岩油藏隔夹层特征及成因——以中东地区M油田白垩系Mishrif组为例

  李峰峰, 宋新民, 郭睿, 刘立峰, 宋世琦

  摘要： 中东地区M油田白垩系Mishrif组厚层生物碎屑灰岩油藏存在层间产液不均衡、储量动用程度低等开发矛盾。为深化碳酸盐岩油藏内部非均质性认识，基于岩心与岩石薄片、测井资料和孔隙度、渗透率、压汞实验等测试资料分析，对Mishrif组隔夹层的类型、成因及展布规律进行研究。Mishrif组发育沉积型、成岩型和成煤型3类隔夹层，包括潟湖沉积型、深水沉积型、风化胶结型、滞留胶结型和潟湖暴露型5个亚类。潟湖沉积型和深水沉积型隔夹层分别发育于低能潟湖和开阔浅海，其泥质含量高，原始渗透率低，属于岩性隔夹层。风化胶结型隔夹层发育于干旱气候与湿润气候交替的环境，海平面大幅度下降，地层长时间暴露，风化作用和淋滤作用耦合形成角砾岩带，饱和流体在缝隙中发生致密胶结形成物性遮挡。滞留胶结型隔夹层发育于高能浅滩，滩体上部发生淋滤溶蚀、底部发生胶结作用形成致密带，隔夹层厚度较小、隐蔽性强。潟湖暴露型隔夹层发育于气候温暖湿润的环境，潟湖长期暴露并发生泥沼化作用。通过岩-电精细标定，建立了不同类型隔夹层的测井识别标准和判别方法，明确了Mishrif组厚层油藏内部隔夹层的空间展布规律。Mishrif组主要发育滞留胶结型和潟湖沉积型隔夹层，深水沉积型隔夹层仅发育于MB2.2层，风化胶结型隔夹层仅发育于Mishrif组顶部，潟湖暴露型隔夹层仅发育于MB2.1层顶部。沉积环境迁移、海平面升降旋回、暴露时间和气候条件等因素控制了隔夹层的发育类型与分布特征。

• 中—上扬子地区寒武系层序地层格架

  谢环羽, 姜在兴, 王培玺, 谢武仁, 杨雨

  摘要： 以典型露头剖面实测分析为基础，结合岩石薄片、钻测井、全岩碳氧同位素和地震剖面的综合分析，将中—上扬子地区寒武系海相地层划分为6个区域上可对比的三级层序，建立了年代地层、岩石地层与层序地层之间的关系。层序CSQ1相当于下寒武统下部，由牛蹄塘组（或筇竹寺组）构成；层序CSQ2相当于下寒武统中部，由杷榔组（或沧浪铺组）构成；层序CSQ3相当于下寒武统上部，由清虚洞组（或龙王庙组）构成；层序CSQ4相当于中寒武统下部高台组；层序CSQ5相当于中寒武统上部—上寒武统下部，由孔王溪组和耗子沱群（或洗象池群）下部构成；层序CSQ6相当于上寒武统中—上部，由耗子沱群（或洗象池群）中—上部构成，6个三级层序纵向上叠置构成1个完整的寒武系二级层序。识别出2种层序界面类型，即相对海平面下降形成的Ⅱ型层序界面和暴露有关的Ⅰ型层序界面，区域上以Ⅱ型层序界面发育为主，仅层序CSQ1的底界面属典型的Ⅰ型层序界面。通过对比反映全球海平面相对变化的碳酸盐岩全岩碳同位素旋回和反映沉积古水深相对变化的沉积旋回，分析揭示，在古气候和沉积充填速率影响不大的背景下，中—上扬子地区寒武系三级层序CSQ1—层序CSQ4和层序CSQ6属于全球海平面层序，其可容空间的增加主要取决于全球海平面的上升，而层序CSQ5属于主要受控于扬子区西缘构造活动影响的构造层序。层序CSQ1发育于震旦纪末期桐湾运动灯影组剥蚀夷平面之上的碎屑陆棚环境，层序CSQ2—层序CSQ3演变为混积陆棚—碳酸盐岩缓坡环境；中—晚寒武世，受中—上扬子区碳酸盐岩台地边缘加积-进积作用的逐渐加强以及全球海平面上升的影响，陆源物质输入减少，层序CSQ4—层序CSQ6演变为典型的局限镶边台地环境。

• 塔里木盆地库车坳陷北部构造带地质特征与勘探潜力

  王珂, 杨海军, 李勇, 张荣虎, 马玉杰, 王波, 余朝丰, 杨钊, 唐雁刚

  摘要： 库车坳陷北部构造带是塔里木盆地油气增储上产的重要领域。利用最新的露头、钻井等资料，结合前人的研究成果，通过系统梳理和总结库车坳陷北部构造带的基础地质特征和石油地质条件，分析油气成藏模式和勘探潜力，并与邻区克拉苏构造带进行类比，明确了目前勘探需要解决的关键问题。结果表明，库车坳陷北部构造带的主要含油气层系为下侏罗统阿合组辫状河三角洲平原沉积、下侏罗统阳霞组—中侏罗统克孜勒努尔组辫状河三角洲下平原、三角洲前缘和滨、浅湖沉积；巴什构造段和迪北—吐孜构造段分别发育复杂和简单的基底卷入冲断构造，吐格尔明构造段发育古隆起背景下的基底卷入背斜；新近系库车组沉积期—第四纪为构造定型期；烃源岩主要为三叠系—侏罗系湖相泥岩和煤系地层，中—下侏罗统储层为裂缝性致密砂岩储层；发育3套主要的生-储-盖组合，"源、储、盖"紧邻的组合模式是形成致密砂岩气藏的有利条件；发育3类油气藏，构造-岩性油气藏主要分布在吐格尔明背斜及周缘地区，裂缝性连续型致密砂岩凝析气藏主要分布在迪北—吐孜地区，构造型致密砂岩油气藏主要分布在巴什构造段，均具有"先致密后成藏"的特点。库车坳陷北部构造带整体具备形成规模连片油气藏的潜力，新发现油气圈闭22个，总面积为240 km2，预测石油资源量为3 200×104t、天然气资源量为3 500×108m3，随着全区三维地震部署的实施，有望发现更多圈闭。库车坳陷北部构造带与克拉苏构造带一样，具备形成大—中型油气田的地质基础。对于库车坳陷北部构造带的油气勘探，需要在油气保存条件、构造精细建模、储层成因机制、钻完井与储层改造工艺优化方面开展进一步的系统研究；勘探层位应以中—下侏罗统为主，兼顾浅层、深层多目的层系，拓宽油气勘探领域。

• 塔里木盆地走滑断裂构造变形特征及油气意义——以顺北地区1号和5号断裂为例

  林波, 张旭, 况安鹏, 云露, 刘军, 李宗杰, 曹自成, 徐学纯, 黄诚

  摘要： 塔里木盆地顺北地区发育一系列中小尺度的板内走滑断裂，断裂带油气富集，但断裂空间结构、断裂演化及其对断控缝洞型储层的控制机理尚不明确。以富含油气的顺北1号断裂与顺北5号断裂为研究对象，对走滑断裂垂向构造样式、平面分段样式、空间结构开展系统研究，并结合生产动态资料深入探讨了走滑断裂构造变形对油气富集的控制作用。基于重要构造变革期及岩性特征将顺北地区古生界地层划分为6个构造层，提出走滑断裂在不同构造层具有"分层变形、分段演化"的构造变形特征。顺北1号断裂垂向构造序列相对简单，深层线性走滑断裂平面分段数少，断裂纵向空间结构组合较简单；顺北5号断裂垂向构造序列复杂，发育一套膏盐岩滑脱构造。"分层变形、分段演化"的构造变形导致断层空间结构复杂，同时走滑断裂在不同构造层中的构造样式对断控缝洞型油气藏成藏要素具有重要控制作用。走滑断裂在平面分段、纵向构造、活动强度和空间结构等方面的差异是导致顺北1号断裂和顺北5号断裂油气差异富集的根本原因。

• 致密油藏裂缝动态渗吸排驱规律

  黄兴, 窦亮彬, 左雄娣, 高辉, 李天太

  摘要： 为明确裂缝性致密油藏注水动态渗吸特征，解决水驱采收率低下等问题，以姬塬油田延长组长6油层组为研究对象，采用高压压汞、核磁共振T2谱、扫描电镜和铸体薄片分析等方法研究了目标储层微观孔隙结构特征，建立了3类储层分类评价标准，并对代表性岩心开展了基于核磁共振在线扫描的动态渗吸实验，模拟了水驱过程中裂缝-基质间的动态渗吸过程，从微观孔隙尺度定量表征了不同孔径孔隙原油的动用程度，评价了8个储层物性参数对动态渗吸效率的影响程度。实验结果表明，目标储层孔隙结构可划分为3类，随着储层孔隙结构变差，孔隙类型逐渐单一化、储集性能和渗流能力不断降低，导致动态渗吸效率不断下降。Ⅰ类和Ⅱ类储层动态渗吸过程可以划分为3个阶段：大孔隙在驱替作用下采出程度快速上升阶段、微小孔隙在渗吸作用下采出程度缓慢上升阶段和动态渗吸平衡阶段；而Ⅲ类储层在实验中仅存在前2个阶段。随着储层孔隙结构变差，微小孔隙动用比例增大，渗吸作用明显，虽然对岩心总采收率贡献程度增加，但总采收率低下。渗透率、可动原油饱和度、孔隙半径、可动原油孔隙度、黏土矿物含量和润湿性是影响动态渗吸效率的主要因素，对渗吸效率的影响程度依次逐渐减弱。分选系数和孔隙度是影响动态渗吸效率的次要因素，对渗吸效率的影响程度相对较小。

• 低渗透气藏压裂水平井产出剖面与裂缝参数反演解释

  罗红文, 李海涛, 李颖, 汪凤, 向雨行, 蒋贝贝, 于皓

  摘要： 为解决低渗透气藏水平井投产后产气剖面不清、裂缝贡献未知、裂缝参数难以确定等问题，以耦合的压裂水平井温度剖面预测模型作为正演模型，基于Simulated Annealing（SA）算法建立了分布式温度测试（DTS）数据反演模型，并对反演流程进行了优化，最终形成了一套基于DTS的压裂水平井产出剖面与裂缝参数定量解释方法。通过模拟分析裂缝半长对温度剖面的影响发现，压裂水平井温度剖面呈不规则"锯齿状"，且随裂缝半长的增加，井筒温度剖面整体升高，各级裂缝对应温度降与裂缝流量呈正相关关系。对1口现场实例井的DTS数据进行了反演，基于准确的有效人工裂缝诊断，反演误差函数值达到了5×10-6，各级裂缝位置处温度误差绝对值小于0.02 K，反演获得的单井产量与井口实测产量误差小于5 m3/d，解释出的各级裂缝流量与拖动式生产测井工具实测值也较为吻合，从而验证了反演解释模型的可靠性。

• 复杂断块油田跨断层水平井产能预测及分段长度优化方法——以西非A深水油田为例

  郜益华, 张迎春, 杨宝泉, 李珂, 苑志旺, 康博韬, 张昕, 张旭, 陈国宁

  摘要： 布署跨封堵断层水平井是一种有效提高复杂断块油田单井动用储量、减少钻完井投资的开发手段。与常规水平井相比，跨断层水平井的产能预测和分段长度优化需考虑各断块内储层渗透率及厚度差异、封闭断层边界和井筒摩阻等多因素的影响。为综合考虑上述因素，基于势的叠加原理和镜像原理，建立了2种模式下的跨封堵断层水平井沿井筒径向流量分布计算模型，得到了适用于复杂断块油田的跨断层水平井产能预测方法，在此基础上形成了一种快速优化跨封堵断层水平井在各断块分段长度的油藏工程方法，并通过西非复杂断块深水油田的实例验证了模型和方法的可靠性及有效性。研究结果表明：在断块物性和各断块内水平井长度相同的条件下，跨1条封堵断层水平井径向流量分布整体上近似"U"形，而对于跨2条封堵断层水平井，由于两侧封闭断层边界的影响中部断块水平井段的径向流量显著低于两侧断块，以线性流为主要特征；对于复杂断块油田，水平井与断层边界的距离显著影响其产能，跨断层水平井长度相同时，水平井跟端和趾端距离断层边界越近，水平井产能越低，而常规水平井产能预测方法难以考虑封闭断层边界的影响导致其预测结果偏高。

• 高酸性活跃厚沥青层复杂碳酸盐岩油田钻完井关键技术

  路保平

  摘要： 典型的高酸性复杂碳酸盐岩油藏——YD油田的碳酸盐岩储层厚度达3 km，具有活跃厚沥青层漏喷同存、地层多腐蚀介质、多套地层压力体系并存等特点，钻井过程中存在碳酸盐岩地层孔隙压力预测困难、沥青侵入严重、多腐蚀介质导致井筒完整性难以保障、钻井周期长、长井段均匀改造难度大等难题，通过技术攻关研究，形成了碳酸盐岩地层孔隙压力预测、监测和检测技术，揭示了沥青与钻井液置换机理，提出了以堵代压的活跃厚沥青层安全钻井技术，形成了高酸性多腐蚀介质并存条件下井筒完整性保障和长井段均匀酸化改造等为核心的高酸性活跃厚沥青层复杂碳酸盐岩油田钻完井关键技术。该技术在YD油田55口井进行了现场应用，平均机械钻速提高了45.5%，钻井周期缩短了44.5%，大大降低了钻完井成本，有力保障了该油田一期产能建设的完成，也为国内外类似碳酸盐岩油田的高效勘探开发提供了借鉴。