石油学报杂志

石油学报杂志2022年第12期

• 页岩油气科技进步、发展战略及政策建议

  邹才能, 朱如凯, 董大忠, 吴松涛

  摘要： 页岩油气是自生自储、源储一体的非常规油气资源,根据热演化成熟度将页岩油划分为中—高成熟页岩油与中—低成熟页岩油,根据页岩沉积环境将页岩气划分为海相、海陆过渡相和陆相页岩气。中国是目前世界上实现陆相页岩油商业规模开发最成功的国家之一,相继在鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等获得陆相页岩油重大发现。在四川盆地及其周缘实现了海相页岩气工业突破和快速规模发展,截至2021年底,在中国南方累计探明页岩气田8个、探明地质储量2.74×1012m3,2021年页岩气产量达230×108m3,累计生产页岩气924×108m3。中国页岩油气资源潜力大,但规模勘探与效益开发仍面临诸多挑战。借鉴国外页岩油气发展经验与启示,建议由国家牵头评价落实黑色页岩转化油气、高碳煤岩转化油气的技术与经济资源量,制定发展规划;设立国家级黑色页岩、高碳煤岩油气原位转化先导试验区,继续执行并出台页岩转化、煤岩油气转化的财政激励和税收扶持政策,推动实现地下页岩油熟化转化革命、地下煤炭加热转化油气革命;国家顶层设计,统筹投资,以鄂尔多斯、四川等盆地为代表,打造地上可再生能源与地下油气煤、热锂铀、碳捕获和储存(CCS)、碳捕获与利用及封存(CCUS)等协同融合发展的"世界超级能源盆地"基地,实现地上与地下多种能源的协同融合发展。

• 中美页岩气勘探开发历程、地质特征和开发利用条件对比及启示

  张君峰, 周志, 宋腾, 李飞, 陈榕, 卢妍欣, 陈相霖, 徐秋晨, 王超, 王昱荦

  摘要： 分析美国"页岩气革命"的成功经验对促进中国页岩气产业发展具有重要意义。对比研究中美两国页岩气的勘探开发历程、成藏地质条件、开发利用条件以及资源开发现状,结果表明:中美两国均拥有丰富的页岩气资源,但中国的页岩气勘探开发起步晚,资源探明率低,开发程度低,产量远低于美国,尚处于早期快速发展阶段。美国拥有得天独厚的页岩气成藏地质条件,优越的开发地质条件,完备的开发基础设施;美国在页岩气勘探开发方面的技术创新能力强,工艺技术全球领先,加上产业政策扶持等多种因素,共同促成了其页岩气产量的飞跃。与美国相比,中国的地质构造演化期次多,沉积盆地类型多,发育海相、海陆过渡相和陆相3种类型页岩,不同类型页岩的品质差异大;加之受晚期构造改造强烈,不同构造单元的页岩气保存条件差异大。中国页岩气主要分布区的地形地貌、地下地质条件复杂,开发基础设施相对薄弱,目前在立体高效开发等关键技术和工艺方面与美国存在较大差距。页岩气是中美天然气未来产量增长的主体,也是中国天然气产量增长的重要力量。建议:①进一步加快四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气的勘探开发,实现增储上产;②进一步发挥公益性油气地质调查的引领作用,加强新区、新层系页岩气的地质调查和评价工作,开辟新的页岩气产能基地;③加强自主创新,强化成藏理论研究,攻关适合中国地表地质特点的关键技术工艺,促进深层、常压、陆相和海陆过渡相页岩气的低成本有效开发;④继续从政策方面给予扶持,促进页岩气产业快速发展。

• 鄂尔多斯盆地陆相页岩油富集条件及有利区优选

  付金华, 李士祥, 郭芪恒, 郭雯, 周新平, 刘江艳

  摘要： 中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)湖相烃源岩层系探明十亿吨级庆城页岩油大油田,盆地累计提交页岩油探明地质储量11.53×108t,并在陇东地区建成中国第一个百万吨级整装页岩油开发示范区。系统回顾了鄂尔多斯盆地长7段 页岩油勘探开发历程,总结页岩油富集条件及甜点区优选,分析了页岩油勘探开发的资源前景。长7段沉积期,鄂尔多斯盆地为宽缓的大型内陆坳陷湖盆,高生产力、强还原的湖盆环境利于富有机质泥页岩沉积,多级坡折带的发育和频繁的地震火山活动利于多种深水重力流沉积的发育,细粒砂岩与泥页岩盆地范围内大面积接触,页岩油源储共生富有机质烃源岩的强生、排烃作用为长7段页岩油源内运移、富集提供动力;由粒间孔、溶蚀孔、黏土矿物晶间孔和微裂缝构成的微—纳米级孔喉—缝网耦合系统是页岩油的主要富集单元,控制了页岩油的最终富集。烃类由泥页岩运移至砂岩夹层的过程中,泥页岩的层析作用使砂岩夹层富集油质轻、黏度小、流动好的优质烃类,形成长7段低压页岩油效益开发的关键甜点。湖盆中部可效益开发的运移型页岩油是页岩油增储上产的现实目标,湖盆边缘可效益开发的运移型页岩油是长7段页岩油稳产上产的后备领域。围绕庆城油田及其外围,扩大运移型页岩油勘 探成果,并积极探索滞留型页岩油开发潜力,是助推长庆油田二次加快发展和保障国家能源安全的重要举措。

• 济阳坳陷古近系页岩油富集条件与勘探战略方向

  刘惠民, 李军亮, 刘鹏, 王鑫, 王勇, 邱贻博, 李政, 王伟庆

  摘要： 济阳坳 陷页岩油勘探实践的重大突破展示出陆相断陷盆地页岩油的广阔前景,使得页岩油地质理论体系逐步完善。济阳坳陷主力富有机质页岩为新生代古近纪陆相咸化湖盆沉积,总体上具有热演化程度低、埋藏深、地层厚、碳酸盐矿物含量高、地层压力高、地层温度高以及岩相多样、构造复杂、流体性质多样的特征。济阳坳陷古近纪多期次断陷活动与咸化沉积水体形成了页岩规模发育与演化的沉积背景。济阳坳陷主力烃源岩多发育于咸化湖盆,具有早生早富、中等演化程度即可大量生烃的特色,富有机质纹层状岩相无机孔缝并存、大孔发育的储集条件,加之中—低成熟的富有机质富碳酸盐页岩层系游离烃多状态赋存是济阳坳陷古近系页岩油富集的重要基础;富有机质页岩体系中生烃层、储集层的"双层结构"与成烃、成储的"二元耦合"使页岩中大孔径、高孔渗的优势岩相与游离油富集区组成无机-有机的有效匹配。结合页岩油资源量评价实验方法的优化,加之巨厚层页岩油勘探实践的不断突破,济阳坳陷古近系新一轮的页岩油资源评价将会重新认识济阳坳陷页岩油资源规模,预计济阳坳陷页岩油资源总量将在目前41×108t游离油量认识基础上得到显著提高。济阳坳陷页岩油勘探实践将坚持:持续探索不同岩相类型、不同热演化程度、不同压力体系页岩油的富集理论与商业产能,进一步拓展济阳坳陷页岩油资源规模,引领陆相断陷盆地页岩油的 勘探。

• 中国南方海相浅层页岩气富集条件及勘探开发前景

  梁兴, 单长安, 王维旭, 罗瑀峰, 徐政语, 赵建章

  摘要： 中国南方浅层—超浅层页岩气分布广泛,资源量丰富。昭通页岩气示范区太阳页岩气田是率先突破且成功进行商业开发的整装规模浅层页岩气田。基于太阳气田的沉积地层条件、源-储条件、构造保存条件对其页岩气的富集成藏条件进行分析,总结了太阳地区浅层山地页岩气田的"四元"富集成藏规律,即沉积烃源条件好、优质页岩气储层条件好、储层体积压裂工程条件好、封存赋存条件好,其中,优质页岩气产层的主体岩相为深水滞留陆棚相沉积的富有机质生物硅质页岩。通过对太阳页岩气田的构造地质与成藏地质条件进行深入分析,结合气藏工程的认识,针对太阳背斜和海坝背斜建立了二者整体受"岩性岩相、储集孔隙、天然裂缝、构造应力、晚期泄聚"耦合机制控制的浅层—超浅层页岩气"自生自储+外源补给"复合型成藏模式,该模式是对太阳背斜工区"三维封存体系"浅层页岩气成藏模式的继承和发展。进一步地,通过优选有利区并明确资源情况,展望了中国南方浅层页岩气的资源前景。在昭通页岩气示范区,五峰组—龙马溪组一段1亚段Ⅰ+Ⅱ类储层整体较厚(平均厚度达30.1 m),在落实优质页岩储层分布的基础上,优选有利区面积超过550 km2,探明页岩气地质储量超过2 500×108m3。此外,在四川盆地外围的东缘、南缘其他残留构造坳陷区,有20余口钻井展示出较好的浅层页岩气潜力,总资源量预计可达10×1012m3,这预示着在中国南方四川盆地外缘复杂构造残留坳陷区,浅层页岩气具有非常好的勘探开发前景。

• 原位转化页岩油资源潜力评价方法及其应用

  郭秋麟, 侯连华, 王建, 柳庄小雪, 罗霞, 陈宁生

  摘要： 地下原位转化页岩油的资源潜力巨大,是中国油气的战略接替资源。依据生烃理论和化学动力学原理,提出了原位转化页岩油的资源潜力评价模型,推导了页岩原位转化后有机质孔隙度的估算模型。经过关键参数研究,结合实验分析,获得鄂尔多斯盆地评价区延长组7油层组(长7油层组)页岩原位转化后的剩余生烃潜力为79.92~197.78 mg/g,平均为134.67 mg/g;转化产出物的油气比为7∶3。结果揭示:①长7油层组页岩的原位转化页岩油核心区面积为16 932 km2,转化页岩油的总资源当量为494.0×108t,其中,液态烃为345.8×108t,气态烃为148.2×108t(油当量),可采总量按65 % 的经验可采系数换算后为321.1×108t;②核心区平均新增有机质孔隙度为5.9 % ,最大可达17.9 % ;③甜点区主要分布在鄂尔多斯盆地正宁地区以东、环县地区以东和庆城地区附近。研究方法可为原位转化页岩油资源潜力评价与长7油层组页岩油的现场先导试验提供参考。

• 页岩含油率多种测试方法对比

  王民, 李明, 李进步, 徐亮, 邵好明, 余昌琦, 李婷婷

  摘要： 页岩含油率是页岩油资源评价的基本参数,但其测定方法尚无统一认识,制约了页岩油资源潜力的评估准确率。选取松辽盆地页岩油井的密闭取心页岩样品,依次开展二维核磁共振(T1—T2 NMR)、有机溶剂蒸馏萃取(Dean Stark)、热解气相色谱(PY-GC)和岩石热解(Rock-Eval)4种页岩含油率测定实验。对比分析表明,T1—T2 NMR法与Dean Stark法的页岩含油率测试结果相近,均高于PY-GC法,Rock-Eval法测试结果最低。样品处理方式对页岩含油率的测试结果具有重要影响,块状样品的测试含油率明显高于粉碎样品。综合分析认为,T1—T2 NMR法测试页岩含油率结果的可靠性高,具有时间短、样品无损、样品非均质性影响小等特点,是分析页岩含油率的最优手段,具有良好的推广应用前景。建立了不同热演化成熟度页岩的含油率恢复系数、轻烃恢复系数及校正图版,对于湖相I型有机质页岩发育区开展页岩含油率分析具有重要参考价值。

• 页岩有机孔研究现状和展望

  聂海宽, 张光荣, 李沛, 丁江辉, 党伟, 孙川翔, 张培先, 王进, 杨超, 李鹏, 王鹏威, 苏海琨

  摘要： 有机孔是页岩气储层的主要储集空间,也是页岩气储层区别于常规油气储层的重要孔隙类型。目前对有机孔的类型和特征、发育载体及其影响因素等的认识还存在较大争议。系统回顾国内外页岩有机孔的研究现状,调研分析有机孔发育特征及其控制因素,展望有机孔的攻关研究方向,研究认为,页岩的有机质类型是控制有机孔发育的根本因素,矿物类型与组成、成岩作用以及由脆性矿物形成的刚性格架是有机孔形成并保持的重要保障,热演化程度和地层压力对有机孔的发育和保持具有重要的影响。建议加强有机质类型(成烃生物)、不同有机质类型的生烃和排烃模式、矿物类型及其成岩作用(刚性格架形成时间)、页岩生-排烃与矿物成岩作用之间的有机—无机协同演化机制研究,探讨有利的页岩有机孔类型及其发育模式,加强页岩不同尺度储集空间定量表征、有机孔连通性及其影响因素等研究。未来需进一步关注深层—超深层页岩有机孔的发育特征及其保存机制研究。

• 中国致密油藏压裂驱油技术进展及发展方向

  郭建春, 马莅, 卢聪

  摘要： 针对致密储层"注不进、采不出"的难题,提出"压—注—采"一体化作业的压裂驱油技术。梳理中国国内油田低渗致密储层压裂驱油技术发展的4个阶段:基质渗吸-油水置换采油、裂缝—基质动态渗吸采油、缝网压裂-蓄能增渗采油以及压裂驱油-焖井渗吸采油。明确压裂驱油6个方面技术特征:①细分切割体积压裂,提高缝控程度;②近破裂压力注水,形成大量微裂缝,扩大波及体积;③高压力持续注水,增加孔喉尺寸,改善渗流通道;④前置大液量注入,补充地层能量;⑤焖井渗吸置换,提高驱油效果;⑥添加压驱化学剂,增强洗油效率。综合考虑压驱地质特征、作用机理、工艺参数以及配套设施,深度剖析当前中国致密储层改造面临的地质-工程问题,提出压裂驱油未来4个方面技术攻关方向:①加强地质—工程一体化研究,优化油藏工程注采井网布局;②深化水平井立体改造技术,提高致密储层动用水平;③开展压驱技术作用机理研究,助力压驱工艺参数优化;④完善低成本高效率压驱配套技术,助推致密储层开发降本增效。

• 页岩气井井筒完整性失效力学机理与设计控制技术若干研究进展

  高德利, 刘奎, 王宴滨, 刘金海, 李轩

  摘要： 水平井钻井与体积压裂完井技术,是页岩气田高效开发的关键核心技术内容之一。中国页岩气田开发同样采用了这套技术,但由于页岩储层、压裂作业等主、客观原因,导致页岩气水平井压裂井筒完整性失效问题比较严重,需要深入揭示其失效机理,创新研发页岩气水平井井筒完整性设计控制等新技术。通过阐述页岩气水平井压裂井筒完整性失效机理与设计控制技术的研究进展,重点介绍了井筒完整性领域的相关创新研究工作,主要内容包括:页岩气水平井体积压裂井筒完整性的失效机理、主控因素及控制技术体系,以及页岩气水平井专用高性能套管与复合管柱设计技术等。研究结果表明,通过多年的创新研究与实践,中国已建立了一套比较行之有效的页岩气水平井专用套管与井筒完整性设计控制技术体系,可为页岩气田大规模开发工程提供相适应的井筒完整性安全保障。