石油学报杂志

石油学报杂志2022年第11期

• 鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段页岩型页岩油储层特征及勘探方向

  李士祥, 郭芪恒, 周新平, 刘元博, 刘江艳

  摘要： 鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)泥页岩发育,针对其内部富集的页岩型页岩油尚未取得勘探进展,仅在少量直井的试油阶段突破出油关,但试采效果整体较差。系统梳理了长7段3亚段(长73亚段)泥页岩的岩石学、地球化学和储层特征,优选页岩型页岩油的富集有利参数,明确了其成藏条件、勘探方向及潜力。相较于暗色泥岩,长73亚段的黑色页岩表现为多类型纹层频繁发育、有机质丰度高、生油母质类型好、主生烃期早、含油率高的特征,是页岩型页岩油勘探的有利岩性。受水平页理缝和陆源长英质、凝灰质等相对高孔高渗纹层的复合影响,黑色页岩的水平渗透率普遍高于垂直渗透率。长73亚段泥页岩的储集空间以刚性矿物支撑的粒间孔、粒内溶蚀孔、黏土矿物晶间孔及黄铁矿晶间孔为主,页理缝和超压微裂缝较发育。"有机质+陆源长英质纹层"、"有机质+凝灰质纹层"二元纹层组合与页理缝构成的复合单元对页岩油赋存最为有利。总有机碳(TOC)含量为4%~14%、镜质体反射率Ro>0.8%、页理及纹层发育、脆性矿物含量高的长英质黑色页岩是长73亚段页岩型页岩油的有利勘探目标,黑色页岩厚度相对较大、有机质丰度适中的马岭—华池深洼区是页岩型页岩油勘探的Ⅰ类有利区。鄂尔多斯盆地长73亚段页岩型页岩油资源丰富,有望成为盆地非常规石油勘探开发的现实性重大战略接替新领域。

• 鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段异常高有机质沉积富集因素

  刘翰林, 邹才能, 邱振, 潘松圻, 张文正, 荆振华, 郝记华, 尹帅, 吴松涛, 李士祥, 郭秋雷

  摘要： 鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段页岩油资源丰富,其中延长组7段3亚段(长73亚段)沉积了一套异常高有机质的黑色泥页岩,总有机碳(TOC)含量高达35.8%,是目前中国陆上"进源找油"的重要战略性接替资源。基于全盆TOC含量统计,对异常高有机质样品(TOC≥6%)开展了元素地球化学特征分析,并结合矿物岩石学以及微体(超微)生物化石的埋藏学特征,探讨了异常高有机质沉积的富集机理及主控因素。研究结果显示:长73亚段异常高有机质富集段发育在温暖潮湿气候条件下的陆相淡水—微咸水环境,光照充足、水系发育、具有适量的陆源碎屑输入,草莓状黄铁矿形貌及粒径分布特征指示了底水以"贫氧"条件为主,营养元素含量、磷酸盐化石及金藻休眠孢囊化石埋藏特征等证据均指示沉积期湖盆处于超富营养状态。鄂尔多斯盆地长73亚段在高初级生产力水平背景下,动荡的"贫氧—氧化"底水环境和稳定的"贫氧"底水环境均可以形成异常高有机质沉积(TOC≥6%)的规模富集。

• 四川盆地中部走滑断裂系统及其控油气作用

  管树巍, 姜华, 鲁雪松, 梁瀚, 朱光有, 崔俊峰, 金惠, 雷明, 陈涛, 杨荣军

  摘要： 四川盆地中部(川中地区)的走滑断裂与多层系油气聚集关系密切。系统阐述走滑断裂的性质、特征、分布规律、成因与演化机制对于深化川中地区断裂系统控藏与控富集研究,以及完善四川盆地复合含油气系统理论具有重要意义。研究在川中地区下—中三叠统膏盐岩层内部识别出深层走滑断裂的伴生构造,以及导致上震旦统灯影组台缘错动的走滑断裂行迹。研究表明,深层走滑断裂与其伴生构造之间存在2种组合关系,据此识别出6条主干左行走滑断裂带。通过分析代表性生长构造的局部构造活动(LSA)沉降量变化,将川中地区的断裂演化划分为5个阶段:1晚震旦世同沉积断裂阶段;2早奥陶世—早二叠世右行走滑阶段;3晚二叠世—早三叠世伸展走滑断裂阶段;4中—晚三叠世走滑活动沉寂阶段;5中侏罗世至今左行走滑阶段。走滑断裂是控制川中地区多层系立体差异化成藏的关键因素。在晚二叠世—早三叠世伸展走滑断裂阶段,安岳裂陷槽内筇竹寺组烃源岩进入生油高峰,原油沿灯影组台缘及NWW向断裂带充注成藏;在中侏罗世至今左行走滑阶段,特别是晚白垩世以来,深层走滑活动在下—中三叠统膏盐岩层及上覆地层内形成伴生构造,控制了浅层陆相致密油气的分布,同时派生出的NE向伸展破裂则造成深层原油裂解气垂向运移至龙王庙组,甚至在栖霞组、茅口组聚集成藏,形成"上富下贫"的油气成藏模式。

• 柴达木盆地英雄岭构造带古近系湖相碳酸盐岩沉积模式、演化与分布

  朱超, 刘占国, 宋光永, 龙国徽, 宫清顺, 赵健, 李森明, 夏志远, 吴颜雄, 田明智

  摘要： 基于野外露头、钻井、岩心、岩石薄片及实验数据,对柴达木盆地英雄岭构造带古近系下干柴沟组上段湖相碳酸盐岩的类型、演化规律和沉积模式进行了系统研究,并结合井-震资料分析和古地貌恢复,对其岩相古地理的平面分布特征进行了刻画,指出了下一步的有利勘探方向。研究表明:英雄岭构造带下干柴沟组上段主要发育藻灰岩、颗粒灰质白云岩、泥晶灰质白云岩3类碳酸盐岩,多具有混积特征,从早至晚经历了半咸化、咸化和盐湖3个沉积演化阶段;由于矿物组分及岩石结构的差异,湖相碳酸盐岩的储集性能呈现较强的非均质性,其中,藻灰岩的储集性能相对最好;储层的岩相组合在垂向上主要存在3种类型,分别发育于湖盆的不同位置。研究建立了凹隆型和缓坡型2种沉积发育模式,指出湖平面的升降频率及陆源碎屑输入量控制不同岩相的单层厚度,微古地貌控制不同岩相组合的平面分布。恢复的下干柴沟组上段沉积早、晚期的岩相古地理特征显示,泥晶灰质白云岩+颗粒灰质白云岩组合主要分布在英西—干柴沟—游园沟缓坡沿岸区和隆起区,其平面叠合面积约为600 km2,是下一步寻找常规油气藏的有利勘探方向;纹层泥晶灰质白云岩主要分布在游园沟及其以东地区的半深湖相凹陷区,其平面叠合面积可达2 500 km2,是下一步寻找非常规源内油气藏的有利勘探方向。

• 渤海湾盆地渤中凹陷东营组烃源岩地球化学特征及生烃模式

  李国雄, 刘成林, 王飞龙, 汤国民, 阳宏, 曾晓祥, 吴育平, 杨小艺

  摘要： 对东营组烃源岩特征及其生烃机理认识不清,制约了渤海湾盆地渤中凹陷油气成藏认识与资源评价。利用有机岩石学、显微组分、孢粉鉴定及原油地球化学参数等资料,系统评价了东营组烃源岩及其生成原油的地球化学特征,探究了有机质生烃的影响因素及生烃模式。结果表明:东营组烃源岩主要为含黏土长英质泥岩和混合型泥岩,矿物组成以石英和黏土矿物为主,长石和碳酸盐矿物次之;东营组三段与东营组二段下亚段总有机碳(TOC)含量平均值分别为1.94%、0.87%,整体为好—优质烃源岩,显微组分以壳质组为主,有机质类型为Ⅱ1、Ⅱ2型,处于低成熟—成熟热演化阶段。东营组烃源岩具两期生烃特征,早期生烃高峰对应镜质体反射率(Ro)为0.6%,生成低成熟度烃类,晚期生烃高峰对应Ro为1.0%,生成成熟烃类。原油物性及生物标志化合物特征显示东营组以生成成熟油为主,含少量低熟油,原油整体具有低密度、低黏度、低含硫量、高含蜡量、高饱芳比、高Pr/Ph、高C19/C23三环萜烷值、低伽马蜡烷指数和低4-甲基甾烷指数等特征,属于混源有机质生源、弱氧化—弱还原沉积条件和淡水贫硫湖泊环境综合成因的轻质—中质原油。壳质组中的底栖藻无定形体及松科属孢粉等组分对低成熟—成熟阶段的烃源岩生烃具有重要贡献,黏土矿物和碳酸盐矿物及地层超压在一定程度上影响了烃源岩生烃演化过程。东营组烃源岩发育受淡水湖泊、特殊生物、无机矿物和超压等要素共同控制的双峰生烃模式。研究认识对于开展以渤中凹陷东营组为主力烃源灶的油气勘探具有重要参考意义。

• 川中地区寒武系洗象池组白云岩Mg同位素特征与成因机制

  李茜, 朱光有, 李婷婷, 周磊, 吴雨轩, 田连杰

  摘要： 明确成岩流体性质、沉积环境演化、富Mg流体来源、流体迁移路径等因素对揭示白云岩成因、理解白云石化过程具有重要意义。以川中地区中—上寒武统洗象池组为例,基于岩石学与沉积旋回分析及微量元素和碳、氧、镁同位素特征,系统分析了沉积-成岩环境的变迁和富Mg流体的迁移规律,探讨了洗象池组白云岩的成因。洗象池组白云石化流体主要为寒武纪的同期海水,白云石化作用发生于准同生—浅埋藏阶段。川中地区洗象池组整体为温暖、干旱亚热带气候背景下的浅水、半咸水—咸水海相沉积,白云石化类型以萨布哈白云石化和渗透回流白云石化为主。洗象池组白云岩δ26Mg值变化趋势与沉积旋回存在耦合关系。当富Mg海水进行垂向迁移时,发生近源渗透回流白云石化作用,白云岩δ26Mg向下逐渐增大;当富Mg海水进行侧向迁移时,发生远源渗透回流白云石化作用,白云岩δ26Mg垂向上无明显变化;在蒸发局限环境中,主要发生萨布哈白云石化作用,白云岩δ26Mg向下逐渐减小。洗象池组白云岩的形成主要受海平面变迁控制,低海平面时期形成薄层状白云岩,高海平面时期多种白云石化作用逐层叠加可形成大规模厚层状白云岩储层。

• 微-纳米受限空间原油-天然气最小混相压力预测方法

  魏兵, 钟梦颖, 赵金洲, 王典林, Kadet Valeriy, 游君昱

  摘要： 微-纳米受限空间原油-天然气的最小混相压力(MMP)对致密/页岩油储层注天然气提高采收率参数优化、方案设计及产能预测至关重要,但至今尚缺少获取该参数的可靠方法。针对这一关键问题,提出一种微-纳米受限空间原油-天然气界面张力(IFT)计算方法,通过原油-天然气相平衡计算得到Parachor模型参数从而计算出IFT,并基于界面张力消失法(VIT)预测MMP。该方法改进了气液平衡计算及Peng-Robinson状态方程,考虑了毛细管压力并修正了流体的临界压力和临界温度,简化了传统计算方法,并将气/液相压力考虑到平衡常数Ki的迭代公式中。通过设计8组不同组分天然气并以长庆油田原油和拟注入天然气为实例,分别计算了孔隙半径rp为5 000 nm、1 000 nm、500 nm、100 nm、10 nm时的IFT和MMP。计算结果表明,压力越高,IFT越小;在rp为100~5 000 nm时,原油-天然气体系的IFT和MMP基本不受rp的影响;当rp≤100 nm时,IFT和MMP显著降低,MMP最大降幅达38.76%,说明致密/页岩油储层注天然气提高采收率相比常规储层注天然气更容易混相。原油-天然气体系的MMP与C2—C4含量呈现负相关性,且rp越小,MMP递减速度越快,最大降幅达57.33%(rp=10 nm,C2—C4摩尔分数增至40%)。将计算结果与文献报道数据进行对比,进一步验证了模型的可靠性。

• 高盐诱导蠕虫状胶束的泡沫稳定机制

  孙琳, 张永昌, 辛军, 朱宇涵, 蒲万芬, 孙雪慧, 陈德全, 孙鸿应

  摘要： 泡沫在常规与非常规油气开发、CO2埋存上的应用效果与其稳定性密切相关。以挖掘高盐储层自身潜力为目标,利用盐诱导油酸酰胺丙基甜菜碱(ODAB)构建高稳泡沫,并结合ODAB的表面性质、体相性质以及液膜薄化行为探究主导其稳定性的关键机制。研究结果表明,在低ODAB浓度下(质量分数为0.02%~0.05%),泡沫稳定性由表面扩张黏弹性控制,高盐可降低体相与表面间的分子扩散交换速度,令表面扩张黏弹性增强,泡沫稳定性提高。随着ODAB浓度增加,虽表面扩张黏弹性降低,但高盐可诱导蠕虫状胶束形成、生长并逐渐紧密纠缠,从而促使体相黏弹性增强,液膜薄化特征转变、速度下降。在高ODAB浓度下(质量分数为0.05%~1.00%),体相黏弹性对盐度、ODAB浓度变化的响应与泡沫稳定性完全一致,是ODAB泡沫稳定性改善的决定性因素。

• 超深油藏物质平衡方程修正及应用

  顾浩, 郑松青, 张冬丽, 杨阳

  摘要： 压缩系数是影响油藏物质平衡方程准确性的关键参数,其大小与地层压力密切相关,超深油藏地饱压差、油藏压降较大,但传统超深油藏物质平衡方程忽略压缩系数随地层压力的变化。为完善超深油藏物质平衡方程,考虑岩石孔隙体积压缩系数、地层水压缩系数、地层原油压缩系数、地层原油的两相体积压缩系数以及气体压缩系数随地层压力的变化,修正不同驱动方式(弹性驱、水压驱动、气顶驱、溶解气驱、综合驱动)传统超深油藏物质平衡方程。研究结果表明:传统油藏物质平衡方程未考虑压缩系数随地层压力的变化、未采用微分或积分法求解,不适合超深油藏;传统油藏物质平衡方程均是近似方程。若忽略压缩系数随地层压力的变化且做进一步近似处理,修正后超深油藏物质平衡方程可转化成传统油藏物质平衡方程,证实超深油藏物质平衡方程的修正过程及最终表达式可靠。利用修正后超深油藏物质平衡方程计算得到塔里木盆地超深油藏G-02井动态地质储量为188.65×104t,而传统油藏物质平衡方程计算结果偏大,相对误差为19.19%;随油藏压降增加,修正后超深弹性驱油藏物质平衡方程计算动态地质储量逐渐减小。

• 水平井裸眼分段压裂完井管柱下入屈曲磨损预测模型及规律

  柳军, 杜智刚, 郭晓强, 殷腾, 俞海, 曹大勇

  摘要： 针对水平井裸眼分段压裂完井管柱下入屈曲磨损的问题,使用微元法确定管柱轴力及摩擦阻力,采用能量法计算管柱临界屈曲载荷,根据White和Dason的"磨损效率"模型,建立了全井段管柱定量摩擦磨损量预测模型。基于此,探究了压裂级数、分段间距、油管规格对管柱屈曲及磨损的影响规律。研究结果表明:1压裂级数的提高使管柱中和点上移,每提升10级压裂,中和点约上移13.5 m,而分段间距长度和油管规格提高使中和点下移;2管柱屈曲风险随压裂级数增大而增大,随油管规格和分段间距长度增加而减小,每提升1 m分段间距长度,管柱最大屈曲风险位置的安全系数约提高0.1;3压裂级数与分段间距对管柱全井段磨损量影响较小,而油管规格提高使得管柱全井段磨损深度减小,但磨损面更宽。

• 基于裂纹尖端张开角的Battelle双曲线模型修正

  甄莹, 常群, 李发根, 曹宇光, 钮瑞艳

  摘要： 天然气管道止裂控制的核心是管道止裂韧性的预测,对于强度高、韧性好的高钢级管道,传统基于夏比冲击韧性的Battelle双曲线模型(BTCM)已不再适用,亟待基于新的断裂参数建立相应止裂控制准则。针对这一问题,选取具有广泛应用前景的裂纹尖端张开角(λCTOA)作为止裂韧性参数对BTCM进行修正。根据管道裂纹扩展过程受临界λCTOA控制的基本事实,由能量平衡理论建立了基于临界λCTOA的管道止裂压力求解模型。借助管道裂纹动态扩展数值模拟方法,通过大量计算讨论了不同止裂韧性临界λCTOA下裂纹前缘压力与裂纹扩展速度之间的关系。基于上述结果数据对BTCM进行修正,形成了基于临界λCTOA的双曲线模型(CBTCM)。将不同模型止裂压力与裂纹扩展速度预测结果对比可知,CBTCM模型有望解决传统模型预测结果偏于危险的问题,为高钢级管道止裂控制提供了全新参考。

• 富氦天然气藏成藏特征及主控因素

  刘凯旋, 陈践发, 付娆, 汪华, 罗冰, 戴鑫, 师肖飞, 董勍伟

  摘要： 在充分调研全球探明氦资源分布及开采现状的基础上,对国外典型富氦天然气藏的空间分布特征、氦气成因来源和气藏类型进行解剖,再结合地质背景分析了富氦天然气藏的成藏主控因素。研究结果表明,美国是目前世界上探明氦资源最多的国家;由于受技术手段等条件的制约,目前主要是从富氦、高氦天然气藏中获取氦气资源。通过对国外富氦天然气藏的解剖发现,富氦天然气藏平面上主要分布在古老克拉通地区,垂向上以埋藏较浅的元古界和古生界为主;绝大多数富氦天然气中的氦气主要是由地壳中的铀、钍等放射性元素衰变形成。根据天然气组成特征可将富氦天然气藏划分为富氦烃类气藏、富氦二氧化碳气藏和富氦氮气藏,其中大多数富氦烃类气藏主要位于克拉通内部隆起带之上,气藏规模和氦资源量较大;富氦二氧化碳/氮气藏多位于克拉通边缘活动带,气藏规模和氦资源量较小。在对气藏特征进行总结的基础上,综合实际地质背景提出两种富氦天然气藏成藏模式:古老克拉通内部隆起富氦天然气藏成藏模式和古老克拉通边缘活动带富氦天然气藏成藏模式,其中具备花岗岩基底隆起、深大断裂、晚期构造活动和区域性盖层等地质条件的地区是氦资源勘探的重点有利区。

• 中国稠油热采开发技术与发展方向

  孙焕泉, 刘慧卿, 王海涛, 束青林, 吴光焕, 杨元亮

  摘要： 稠油是重要的石油资源类型,实现稠油资源持续、高效开发,对保障国家能源安全具有重要的现实意义。针对中国热采稠油的主要特征进行了分析和总结:在地质和油藏特征方面,中国稠油油藏类型多、埋藏深、油层薄、储层非均质严重、油水系统复杂;在组成特征方面,胶质和沥青质分子之间相互作用形成空间网状结构导致稠油黏度大;在流变特性方面,稠油存在临界温度,当温度大于临界温度时,稠油流变行为呈现牛顿流体流变特性,当温度小于临界温度时,稠油流变行为呈现具有屈服值的宾汉流体特征;在渗流特征方面,稠油在地下渗流呈现非达西渗流特征,存在启动压力梯度,其受温度、储层渗透率、地层原油黏度及沥青质含量影响。综述了国内外稠油开发技术现状,详细阐述了蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、火烧油层、热复合开发等技术的主要机理、适用条件、应用实例、存在问题和发展方向,蒸汽吞吐仍是稠油热采的主要方式,蒸汽驱是蒸汽吞吐后有效接替技术之一,SAGD技术在引进吸收中取得重要进展,火烧油层成为大幅度提高采收率的重要技术,热复合开发技术实现难采稠油高效开发。研究结果表明,未来稠油开发需要发展高质高效的热力开发技术,协同采收率和油汽比"双目标"最大化,持续加强油藏描述、动态监测和注采调控,积极探索产热方式转变,从而实现稠油效益开发和绿色低碳发展。