石油学报杂志

石油学报杂志2022年第10期

• 川中古隆起北部蓬莱气区多层系天然气勘探突破与潜力

  杨雨, 文龙, 宋泽章, 张本健, 严威, 周刚, 田兴旺, 钟原, 和源, 马奎, 李堃宇, 杨岱林, 孙奕婷, 葛冰飞, 杨振中

  摘要： 近3年,四川盆地相继在川中古隆起北斜坡上震旦统灯影组二段和四段、下寒武统沧浪铺组一段、二叠系茅口组二段取得勘探突破,继安岳气区发现之后形成了新的万亿立方米级大气区——蓬莱气区。受大型张性走滑断裂、古裂陷槽、台缘带联合控制,蓬莱气区纵向上发育多层系规模化烃源岩、储集层及断控岩性圈闭;良好的"源-储"配置和垂向输导通道促进了多层系油气高效充注;"古隆今斜"的构造演化保证了油气高效汇聚;多层系直接盖层和区域盖层的发育为油气提供了良好的保存条件。得益于成藏要素在时间和空间上的良好配置,蓬莱气区震旦系—二叠系形成了特有的斜坡区深层—超深层、多层系、海相碳酸盐岩立体成藏模式——"立体供烃、立体成储、立体输导、早油晚气、立体成藏"。蓬莱气区多层系天然气勘探突破不仅大大拓宽了四川盆地深层—超深层天然气勘探领域,也证实了在历经多期构造运动后,古隆起斜坡部位的超深、超老地层仍具有形成规模性天然气聚集的潜力,对进一步深化四川盆地超深层天然气勘探具有重要指导意义。

• 渤海湾盆地风险探井歧页1H井沙河街组一段页岩油勘探突破及其意义

  赵贤正, 金凤鸣, 周立宏, 韩国猛, 蒲秀刚, 柴公权, 陈长伟, 周素彦, 刘学伟, 韩文中, 姜文亚, 周育文, 马建英, 周可佳

  摘要： 2021年完钻的风险探井歧页1H井实现了渤海湾盆地黄骅坳陷沙河街组一段(沙一段)页岩油重要勘探突破,可以为具有相似地质特征的页岩油勘探提供参考与借鉴。基于4口系统取心井的岩心、岩石薄片、测井资料以及烃源岩评价、X射线衍射全岩矿物分析等测试资料,系统总结了歧口凹陷沙一段页岩油形成与富集特征和配套关键工程技术。研究表明,歧口凹陷沙一段发育纹层状混合质页岩、纹层状云灰质页岩、纹层状长英质页岩、块状黏土质泥岩和块状碳酸盐岩5类岩相,其中,纹层状混合质页岩和纹层状云灰质页岩具有高有机质丰度(TOC含量平均为2.8 %)、高生烃潜量(S1+S2含量平均为21.8 mg/g)、富含颗石藻、高频纹层结构(纹层密度达24 000层/m)、层理缝异常发育、可动烃含量较高(＞2.5 mg/g)等优越的地质特征,是沙一段最有利的页岩油富集岩相。综合岩相、含油性和工程可压性等,将歧页1H井水平段划分为3类富集层,其中I类富集层长度为364 m,气测值最高可达11.8 % 。优选海水基压裂液体系,采用二氧化碳前置和"逆混合+多级段塞+连续加砂"等关键压裂技术,有效解决了沙一段页岩黏土矿物含量高(＞25 %)、塑性和水敏性均较强、页岩不易起裂等开发难题,为沙一段页岩油的勘探突破提供了关键技术保障。歧页1H井沙一段下亚段页岩油勘探突破,对渤海湾盆地乃至中国具较高黏土矿物含量的页岩油的勘探具有重要的借鉴和启示意义。

• 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷双吉构造带井井子沟组勘探突破及意义

  支东明, 李建忠, 张伟, 王晓辉, 马强, 刘俊田, 杨帆

  摘要： 2020—2022年,准噶尔盆地吉木萨尔凹陷双吉构造带多口井在二叠系井井子沟组获得高产工业油流,表明吉木萨尔凹陷二叠系具有良好的常规油气勘探潜力。为深入研究吉木萨尔凹陷及其周缘二叠系常规油气的地质特征及勘探潜力,综合岩心、录井、测井和有机地球化学等分析测试资料,对双吉构造带井井子沟组油气成藏条件进行了系统研究。双吉构造带是受SN向和EW向两组断裂控制形成的断鼻型正向构造,规模储集体发育,砂体展布受古地貌控制,具有"沟槽控砂"特征,具备形成大型构造-岩性油气藏的储层条件。井井子沟组发育"新生古储"型成藏组合,芦草沟组烃源岩生成的油气在生烃超压驱动下,在井井子沟组砂岩储层中聚集成藏,具有"生烃增压驱动、断裂垂向运移、岩性富集高产"的成藏模式。双吉构造带井井子沟组油气勘探突破证实优质烃源岩的下伏储层具备规模成藏的潜力,构造带北部及南部靠近主走滑断裂带,油气运聚成藏条件优越,是拓展吉木萨尔凹陷二叠系常规油气勘探的重点领域。

• 鄂尔多斯盆地南部延长组7段页岩孔隙特征及页岩油赋存方式

  白莹, 白斌, 徐旺林, 张月巧, 孙远实, 刘羽汐, 高建荣, 王夏阳

  摘要： 鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)页岩油勘探潜力巨大,开展页岩储层特征研究对于明确优势储层、指导下一步页岩油勘探部署具有重要意义。基于露头及岩心观察、岩石薄片鉴定、地球化学特征和孔隙度、渗透率等测试资料,系统分析了鄂尔多斯盆地南部长7段页岩的孔隙特征,并探讨了长7段页岩油的赋存方式。盆地南部地区长7段发育隐纹层型、粒序纹层型、波状纹层型、平直纹层型和断续纹层型5类页岩,储集空间类型包括有机储集空间、无机孔隙和裂缝。平直纹层型页岩是最好的页岩油储集岩性,主要发育超压破裂缝、有机质孔和弯曲—平直狭长缝状粒间孔等储集空间,以平行板状宏孔和中孔为主。页岩油储层中孔和宏孔的复杂程度会影响孔隙结构分形维数D1和孔隙表面分形维数D2的相对关系,而大量发育的微孔可能会提高孔隙结构的复杂性。结合页岩类型和孔隙特征,认为长7段页岩油具有"自生自储"、"近源聚集"和"短距离聚集"3类富集模式特征,受控于连续沉积的页岩岩相沉积序列,表现为连续成藏—富集。

• 陆相湖盆细粒混积岩的沉积特征与成因机理——以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例

  彭军, 杨一茗, 刘惠民, 曾垚, 于乐丹, 许天宇

  摘要： 以东营凹陷南坡陈官庄地区沙河街组四段上亚段为例,结合大量基础地质资料,通过岩心观察、岩石薄片鉴定、扫描电镜分析、X射线衍射分析、元素地球化学分析和储层物性测试等技术手段,探讨了湖相细粒混积岩的沉积特征、成因机理、沉积主控因素和储集性,建立了适用于湖相细粒混积岩的岩性定名方案。研究表明,陈官庄地区主要发育含有机质块状灰质粉砂岩、含有机质块状含粉砂砾屑泥晶灰岩、含有机质块状粉砂质泥晶灰岩、富有机质块状含粉砂生屑泥晶灰岩、含有机质条带状粉砂质粉屑泥晶灰岩、含有机质交错层理灰质粉砂岩、富有机质纹层状黏土质泥晶灰岩和富有机质滑塌构造含粉砂黏土质泥晶灰岩8种主要的细粒混积岩岩相。明确了不同岩相的环境指示意义及空间展布特征,认为研究区共存在风暴流和重力流主导的事件性混合沉积、相缘混合沉积、原地混合沉积和生物-化学混合沉积4种混积模式。沉积组分的混合离不开地质营力的驱动;频繁的断层活动为混合沉积提供了动力基础和湖盆底形斜坡条件;气候通过降雨量、温度、生物等因素的变化控制着细粒混积岩的物质条件和混积方式;物源输入提供了陆源碎屑组分;湖平面的升降和水介质条件不仅决定了碳酸盐组分的形成条件和微观结构,对有机质的保存也具有关键作用。湖相细粒混积岩储层的非均质性较强,储集空间类型多样,是十分具有勘探潜力的储层类型。

• 南海南部Crocker扇物源特征及油气地质意义

  崔宇驰, 赵志刚, 邵磊, 朱伟林, 乔培军, 唐武, 李莉妮

  摘要： 新生代南海南部发育多个大型沉积盆地,具有良好的油气成藏地质条件,蕴藏丰富的油气资源。Crocker扇是南海南部盆地中规模最大的沉积扇体,对其物质组成、物源演变和沉积充填过程认识不清严重制约了扇体油气资源的勘探与开发。基于野外露头观察、重矿物组合分析、元素地球化学特征和碎屑锆石U-Pb年龄谱系综合示踪技术,对婆罗洲地区Crocker扇的沉积物组成及其潜在物源区开展了系统的"源-汇"对比研究。结果表明,晚始新世Crocker扇以角度不整合覆盖在Rajang群之上,底部为少量底砾岩,其为岩浆岛弧近源剥蚀、搬运和沉积的产物,物源区为古南海向南俯冲形成的局部隆起。晚始新世—早中新世,Crocker扇碎屑锆石U-Pb年龄谱系表现宽广多峰的特征,可识别出明显的印支期主峰和燕山期、海西期—加里东期、晋宁期、古元古代等多个年龄次峰及少量太古代年龄低峰,扇主体沉积物源主要来自马来半岛地区。婆罗洲地区西侧的曾母盆地广泛发育三角洲平原亚相、浅海三角洲相沉积,婆罗洲地区东侧的文莱—沙巴盆地发育深水浊积扇,砂体规模大,沉积物粒度适中,具备形成优质储集体的物质基础,是南海南部油气勘探的重要目的层,具有良好的油气勘探前景。

• 倾斜电各向异性地层阵列感应测井数据处理新方法

  李潮流, 武宏亮, 李霞, 胡法龙, 田瀚, 黄玉越, 袁超

  摘要： 阵列感应测井的原始信号经软件聚焦算法处理后可提供多种分辨率、不同探测深度的电阻率信息,这使得阵列感应测井成为复杂油气层测井评价的重要手段。然而,当在深层致密储层和非常规储层等电各向异性储层中采用斜井进行钻探时,由于传统软件聚焦算法没有考虑地层倾斜及其电各向异性的影响,常规阵列感应测井输出结果的适用性受到极大挑战,其电阻率曲线常出现钻井液假侵入、曲线乱序等异常现象。针对这一问题,提出以未聚焦的原始电阻率为约束,在已知仪器与地层相对夹角和目的层电各向异性系数的前提下,通过建立层状地层模型,结合仪器的正演算法模拟电阻率响应特征并与实测电阻率曲线进行误差比较,不断修改模型以进行迭代循环计算,从而得到等效的水平电阻率和垂直电阻率阵列感应测井曲线。该方法有效地剔除了地层倾角及其电各向异性的影响,且进一步通过分辨率匹配处理可获得具有给定分辨率、能完全保留钻井液侵入特征的地层水平方向和垂直方向的阵列感应电阻率曲线,显著提高了复杂储层的电阻率测量精度和测井解释符合率。相关算法得到了理论模型和多口实际测井资料的验证。

• 数字孪生油气藏:智慧油气田建设的新方向

  刘文岭, 韩大匡

  摘要： 对地下储层和流体的认识程度严重制约油气田开发的生产举措,而油气藏描述在油气田开发中占有重要地位,构建油气藏系统的数字孪生体是油气藏描述的最高境界。在对油气田开发研究现状与发展趋势和数字化转型生产需求分析的基础上,提出了数字孪生油气藏理论,将数字孪生油气藏定义为"构建油气藏的数字孪生仿真模型,最大限度地量化逼近真实油气藏,及时准确地表征油气藏全生命周期动态变化,模拟物理世界油气藏实体在真实环境下的开发行为",为油气藏描述与油气藏工程一体化研究指明了方向。论述了基于数字孪生油气藏的智慧油气田建设重点方向与建设内容,指出通过建立油气藏开发系统的数字化副本——油气藏数字孪生体,以此为基础在云端优化开发与科学管理油气田,将带来油气田开发领域的一场新的技术革命,数字孪生油气藏将为智慧油气田建设赋予新的内涵。

• 中—低成熟度页岩油藏原位转化热-反应流耦合数值模拟

  王子杰, 姚军, 孙海, 刘礼军, 严侠

  摘要： 中国陆相页岩油储量丰富,成熟度整体偏低,储层中包括已生成的滞留烷烃和未转化的固体有机质,可动用能力差,且地层能量不足,仅依靠常规压裂改造技术难以获得经济产量,必须采用地下原位加热转化技术才能有效开发。伴随地层加热,干酪根与滞留烷烃发生多级平行化学反应,流体组成与储集空间均发生较大变化,使得原位转化过程中的热-反应流耦合机制更加复杂。对此,通过考虑原位转化过程中的干酪根分解、烷烃裂解对油气组成以及岩石孔渗参数的影响,建立了页岩油藏原位转化热-反应流耦合数学模型及数值求解方法。通过数值算例验证了数学模型的正确性,分析了加热温度、加热模式、初始干酪根浓度等参数对开发效果的影响,并从经济效益的角度评价了页岩油藏原位转化开发的可行性。从热-反应流角度分析了页岩油藏原位转化过程,提出的模型和计算方法可用于评估页岩油藏原位转化过程的开发效果,并为中—低成熟度页岩油藏的高效开发提供理论支持。

• 基于扩展有限元的离散缝网渗流数值模拟方法

  邓英豪, 夏阳, 金衍

  摘要： 裂缝性储层具有强非均质性和多尺度特征,传统方法在离散裂缝群数值模拟中对网格设置有较高的要求,通常难以平衡计算效率和精度,在高效且精细模拟多尺度无序交叉裂缝渗流方面的局限性日益凸显。基于离散裂缝模型显示表征每一条裂缝,针对不同尺度裂缝构造基于渐近解析解的加强形函数,建立了一种裂缝和网格解耦的多尺度扩展有限单元法用于模拟无序交叉裂缝群的渗流特征。该方法利用渐近解析解捕捉网格内裂缝局部渗流特征,避免使用非结构网格在裂缝壁面和尖端的局部加密,因此能有效降低计算量,提高计算精度。建立了单裂缝模型和大规模裂隙群模型用于模拟,新方法相较于传统有限单元法将裂缝壁面法向流速的计算精度提高80 %以上;在采用粗网格模拟大规模裂隙群时,在计算量(网格数和结点数)降低约90 %的情况下,单井产量误差保持在仅约5 %,验证了新方法的准确性和有效性。新方法为裂缝性油气藏流体流动模拟以及后续解决两相流、流固耦合、裂缝扩展等一系列复杂问题提供了一种新的思路和方法。

• 考虑页岩多重吸附机制的超临界甲烷等温吸附模型

  刘香禺, 张烈辉, 李树新, 张介辉, 赵玉龙, 张芮菡, 郭晶晶, 唐慧莹, 张帆

  摘要： 页岩中的超临界甲烷等温吸附模型研究对于页岩气藏储量评估、生产动态预测和开发方案编制等具有重要意义。以超临界甲烷等温吸附理论和分子动力学模拟结果为依据,考虑不同尺度空间中吸附机制差异,以Dubinin-Astakhov(DA)微孔充填模型表征微孔中的甲烷分子吸附,以Brunauer-Emmett-Teller(BET)多分子层吸附模型表征中孔和大孔中的甲烷分子吸附,建立了DA-BET超临界甲烷等温吸附模型。在此基础上,结合高温高压实验数据分析了模型拟合方法和拟合效果,讨论了不同吸附机制对页岩中超临界甲烷等温吸附的贡献。研究结果表明:DA-BET超临界甲烷等温吸附模型可以高精度地拟合实验数据,计算出的吸附特征曲线满足唯一性,并且可以利用该模型预测高温条件下页岩吸附甲烷的能力;在低压阶段,甲烷分子以微孔充填吸附为主;温度、压力显著影响不同吸附机制对总吸附量的贡献,温度越低、压力越高,微孔充填吸附量对总吸附量的贡献越小。

• 超深水浅层建井关键技术创新与实践

  杨进, 傅超, 刘书杰, 张伟国, 谢仁军, 吴怡

  摘要： 中国南海油气资源丰富,但70 %分布在深水区域。深水钻井实践表明,60 %的钻井事故源自海底以下几百米的未成岩浅层,因此浅层建井是整个深水钻井成功的关键。针对超深水浅层存在海底土力学参数不易获取、浅层地质灾害精确预测困难、井身结构精准设计和作业安全控制不易等难题,从理论模型、室内模拟实验和现场实践等方面开展了研究。根据土体固结理论及声速梯度特征,基于浅层地震剖面数据,创建了深水浅层土体密度、抗剪强度关键参数预测模型。基于超深水模拟实验装置,建立了水下井口实时承载力模型,形成了深水浅层精准井身结构设计方法。基于地震纵波在深水浅部含气或含水地层中产生不同声速响应的特征,建立了含浅层气、浅水流地层纵波速度随水深、地层密度的双参数方程,形成了超深水浅层地质灾害预测模型。基于浅层喷射下表层导管的原理,提出了"表层导管+表层套管"二合一复合钻井作业模式。研究成果成功应用于西太平洋第一口超深水井——荔湾22-1-1井(水深为2 619.35 m)。其中,南海超深水表层导管下入深度达100.1 m,浅层表层导管安装时间仅为2.25 h,保障了荔湾22-1-1井的高效、安全作业。