石油学报杂志

石油学报杂志2022年第2期

• 燕山构造带滦平盆地中生界油气形成条件与勘探发现

  姜在兴, 张元福, 袁晓冬, 潘树彪

  摘要： 前人研究认为滦平盆地中生界烃源岩不发育、后期构造破坏严重，不利于油气藏的形成和保存，油气勘探一直没有突破。在野外露头发现大量暗色泥页岩的基础上，针对白垩系西瓜园组和侏罗系土城子组设计并完钻滦探1井、滦探2井和滦探3井，首次在西瓜园组发现页岩油气流。综合露头、岩心、测井和试油资料，对滦平盆地中生界烃源岩、储层、保存条件和油气组分等成藏特征进行系统分析。西瓜园组深湖相黑色泥页岩的总有机碳含量最高达3.60%，干酪根类型以Ⅱ型为主，有机质热演化成熟度达1.32%，整体处于成熟阶段。页岩油气储集层岩性主要为黏土质页岩、粉砂质页岩、白云质页岩和混合型页岩，平均孔隙度为1.6%，平均渗透率为0.265 mD，属于低孔超低渗储层。分析认为，对原型盆地认识的欠缺是制约前期页岩油气研究与勘探的主要原因。滦平盆地后期构造抬升以掀斜运动为主，有利于油气保存；火山-陆源-内源相互沉积作用为盆地内寻找页岩油气甜点开辟了新思路。试采阶段，滦探1井原油平均产量为3.23 t/d、天然气产量为3 600 m3/d，工业化油气流的发现填补了滦平盆地乃至燕山构造带中生界油气发现的空白。研究认识和勘探突破对于深化燕山构造带石油地质基础认识和进一步开展油气勘探具有重要理论与指导意义。

• 典型致密砂岩与页岩层理缝的发育特征、形成机理及油气意义

  曾联波, 吕文雅, 徐翔, 田鹤, 陆诗磊, 张洺菁

  摘要： 中国致密砂岩油气和页岩油气储层中普遍发育近水平层理缝，层理缝是致密砂岩和页岩储层的重要储集空间和渗流通道，影响着致密砂岩和页岩中油气的富集、单井产能和开发效果。岩心、岩石薄片和扫描电镜的系统对比分析表明，致密砂岩和页岩中的层理缝具有相似的发育特征，其层理缝呈顺层理面发育，具有随微层面弯曲、断续、尖灭、分叉和转折等形态。与构造裂缝相比，层理缝的发育程度高，但规模相对较小、横向连续性和连通性相对较差，部分层理缝中可见方解石、石英、泥质或沥青充填。层理缝在地质成因上可分为压溶型、收缩型和异常高压型3种基本类型。其中，致密砂岩储层的层理缝主要在沉积成岩过程中由压实压溶作用和收缩作用形成，而页岩层理缝的形成主要与压实压溶作用、收缩作用和异常高压作用有关。层理缝的发育程度受纹层类型、纹层数量与厚度、TOC含量、黄铁矿含量等因素影响，凝灰岩中层理缝的发育程度还与刚性玻屑含量密切相关。溶蚀作用和构造抬升-剥蚀作用虽然不是影响层理缝形成的主要机理，但对于层理缝的开度、规模、横向连续性与连通性及其发育程度有着重要影响。

• 准噶尔盆地玛湖凹陷源上致密砾岩油富集的主控因素

  唐勇, 宋永, 郭旭光, 赵靖舟, 吴涛, 黄立良, 何文军, 吴伟涛, 吴和源

  摘要： 准噶尔盆地玛湖凹陷致密砾岩大油区是世界上储量最大的砾岩油区之一，有必要分析其油藏类型及分布特征，探讨其油气富集的主控因素，指明勘探部署方向。研究表明：玛湖凹陷源上砾岩大油区由多个扇三角洲沉积体系油藏群构成，每个油藏群由一群透镜状砂砾岩油藏构成，具有"一砂一藏、一扇一田"分布特征；玛湖凹陷油藏的岩性为扇三角洲前缘亚相水下分流河道砂砾岩，孔隙度平均为7.8%，渗透率中值为1.59 mD，属于致密油藏，具有"先致密后成藏"的特征；玛湖凹陷的油藏类型主要为砂砾岩岩性油藏，其次为断层-岩性油藏，无统一油水界面和压力系统、无明显边底水；玛湖凹陷源上砾岩大油区致密油的富集主要受控于"扇、源、断、坡"4大要素，即储-封一体扇三角洲沉积、优质烃源岩条件、广布通源断裂和弱变形缓坡背景，其中，油藏主要富集于弱变形缓坡背景之上，并有通源断裂将主力烃源岩与扇三角洲前缘亚相砂砾岩储层相沟通。

• 基于地震沉积学恢复断陷湖盆古水系及其演化过程——以辽河坳陷西部凹陷盘山洼陷沙河街组三段为例

  刘宇, 朱筱敏, 张自力, 王彤, 杨棵, 刘兴周, 郭峰

  摘要： 陆相断陷湖盆演化复杂、构造活动强烈、源-汇系统多样，利用沟谷体系刻画或沉积物粒度变化来推测古水系搬运路径等传统方法无法有效恢复其古水系，特别是勘探程度较低的深洼区的古水系演化过程的恢复难度更大。为提升古水系恢复结果的准确度，以地震沉积学理论为指导，综合岩心、测井、录井和三维地震资料，通过地层切片和井震标定，划分古水系级次，半定量化表征古水系的发育程度（水系长度和展布面积），重建了辽河坳陷西部凹陷盘山洼陷沙河街组三段（沙三段）沉积期不同构造演化阶段的古水系空间展布特征。研究表明，沙三段下亚段（SQ1）沉积期，盘山洼陷地形起伏较大，受断裂活动影响，其主水系分布局限；沙三段中亚段（SQ2）沉积期，同沉积断裂持续活动，受沉降作用和西部物源供给影响，盘山洼陷西南部扇三角洲前缘水系逐渐发育，并于SQ22沉积期展布面积达到最大；沙三段上亚段（SQ3）沉积期，研究区基本继承了SQ2沉积期的构造格局，但该阶段盘山洼陷裂陷活动减弱、地势落差减小，导致西南部扇三角洲前缘水系发育受阻；SQ3沉积末期，西部凹陷北部基底构造隆升，北部物源供给量增加，该阶段盘山洼陷北部扇三角洲前缘水系逐渐发育，东部和南部地区广泛发育重力流沉积水系，而西南部主水系快速萎缩，并向南部低洼区偏移。基于地震沉积学恢复断陷湖盆古水系及其演化可以为寻找有利储集体、开展精细油气勘探提供一定技术借鉴和理论支撑。

• 白云岩储层成因的激光原位U-Pb定年和同位素地球化学新证据——以四川盆地西北部中二叠统栖霞组白云岩储层为例

  潘立银, 郝毅, 梁峰, 胡安平, 俸月星, 赵建新

  摘要： 以四川盆地西北部中二叠统栖霞组白云岩储层为例，采用激光原位U-Pb定年和碳、氧、锶同位素地球化学分析手段对白云岩中的孔洞和晶间孔成因进行了研究。白云岩的围岩与孔洞中的第1期白云石胶结物具有相近的U-Pb年龄和相似的碳、氧、锶同位素组成，表明孔洞在白云石化作用之前就已存在，孔洞为白云石胶结物从白云石化流体中沉淀提供了空间。致密的他形交代白云石与多孔的自形交代白云石之间存在密切的空间关系以及近乎一致的U-Pb年龄和同位素地球化学组成，这表明晶体形态和晶间孔发育状况受原岩结构控制，晶间孔实质上为自形白云石在原岩结构疏松区域生长，调整原有孔隙空间后所形成的孔隙。通过分析储层与非储层之间碳同位素的差异认为，早成岩期的大气淡水溶蚀作用是储集空间形成的关键，白云石化作用主要表现为对原岩中已有孔隙和孔洞的继承和调整。U-Pb年龄的约束可较好地消除储层岩石学和地球化学分析的多解性，从而获得储集空间成因的最合理解释。围岩与胶结物之间U-Pb年龄的一致可作为识别白云岩中继承性孔隙的潜在指标，在储层成因研究中具有重要的应用前景。

• 陆相超细粒页岩油储层沉积机制与地质评价

  张建国, 姜在兴, 刘鹏, 孔祥鑫, 葛云锦

  摘要： 超细粒（粒径<10 μm）沉积储层中蕴含有50%以上的页岩油资源，是页岩油产量二次增长的重要领域，但当前对其成因机制和地质评价方法认识不清，制约了页岩油勘探开发突破。综合利用中国主要陆相页岩油盆地资料，厘定超细粒沉积岩的形成机制，按照其物质来源将超细粒沉积物划分为陆源型、内源型、热液-火山来源型、混合来源型4类，结合沉积动力和物质组分细分为陆源静水沉积型、陆源事件沉积型、内源生物残骸沉积型、内源生物化学沉积型、内源蒸发化学沉积型、火山空落沉积型、水底热液-火山喷发沉积型、混源静水沉积型、混源事件沉积型9种成因类型。系统分析了9类超细粒沉积岩储层特征的差异性，发现不同成因超细粒沉积岩的有机质丰度、含油性、脆性、孔渗性等储层质量参数差异明显，其中，内源生物残骸型和生物化学沉积型、部分热液-火山沉积型和混源静水沉积型超细粒沉积岩为优质页岩油储层，其页岩油储集潜力较大，是超细粒页岩油储层勘探中应重点关注的岩石类型。

• 鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组硫化氢成因——来自流体包裹体的证据

  吴小力, 徐旺林, 李荣西, 李宁熙, 刘齐, 赵迪, 赵帮胜, 覃小丽, 白莹

  摘要： 硫化氢成因对认识碳酸盐岩型天然气的成藏问题具有重要意义。以鄂尔多斯盆地中东部地区Tao112井马家沟组岩心样品为研究对象，通过系统采样、薄片制备、流体包裹体岩相学观察、阴极发光分析、显微测温和流体包裹体激光拉曼光谱测试，分析了研究区硫化氢的成因类型和形成机制，探讨了马家沟组中、下组合天然气的成藏特征。结果表明，Tao112井马家沟组中硫化氢的原始丰度明显大于5%，形成温度在160~220℃，为热化学硫酸盐还原（TSR）反应成因。在马家沟组发生的TSR反应中，马家沟组中的膏盐岩段是最主要的硫酸盐矿物来源；上古生界煤系烃源岩和奥陶系马家沟组海相烃源岩生成的天然气可能提供了生成硫化氢所需的烃类供应条件；较高的反应温度和地层压力差保证了TSR反应的发生和持续。

• 非均相复合驱中黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉匹配关系

  曹绪龙, 刘煜, 曹伟东

  摘要： 胜利油田聚合物驱后油藏非均相复合驱先导试验取得显著效果，其驱油体系的核心是黏弹性颗粒驱油剂。作为一种新型颗粒驱油剂，黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉之间的匹配关系直接影响非均相复合驱油体系设计及矿场应用效果，但目前尚缺乏有效指导黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉匹配关系分析的方法，且室内实验控制相关变量不够精确。采用球体颗粒堆积体来表征实际的黏弹性颗粒驱油剂，建立了基于亚颗粒堆积的黏弹性颗粒驱油剂微观力学表征模型，实现对黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中运移的定量描述；研究了颗粒物性参数、孔喉大小等因素对黏弹性颗粒驱油剂变形通过孔喉时临界变形压力的影响，建立了黏弹性颗粒驱油剂与储层孔喉匹配关系模板，并通过物理模拟实验结果及模拟计算结果对比验证，该模板具有较高的准确性和有效性；基于该模板优选的黏弹性颗粒驱油剂在孤岛油田中一区Ng3区块扩大试验区矿场应用效果显著，注入压力上升了6.5 MPa，提高采收率9.8%。该模板可实现不同油藏条件下黏弹性颗粒驱油剂的个性化选择，对非均相复合驱油体系设计及非均相复合驱应用具有重要的指导意义。

• 中东地区碳酸盐岩油藏分类评价方法与注水开发对策

  孙亮, 李勇, 李保柱

  摘要： 针对中东地区碳酸盐岩油藏类型复杂多样、缺乏分类开发模式指导的问题，提出基于主成分双标图和K-均值聚类图的油藏分类评价方法。采用定性分析与多元统计分析相结合，从16个典型碳酸盐岩油藏中选取能够反映岩石学、储集层结构、储集层物性、隔夹层、流体性质及非均质性的8个油藏特征参数并构造数据矩阵，然后应用奇异值分解协方差矩阵实现主成分分析，进而构造主成分双标图，对油藏、油藏特征参数及两者关系进行图解分析，最后结合K-均值聚类法开展油藏分类评价。研究结果表明：微观孔隙结构、储集层厚度和非均质性等关键参数对油藏的区分能力较强，据此将中东地区碳酸盐岩油藏划分为3种类型。薄层碳酸盐岩油藏内部贼层不规则分布导致水平井水淹严重，厚层层状碳酸盐岩油藏纵向物性差异大影响储量动用程度，巨厚似块状碳酸盐岩油藏微观孔隙体系复杂且隔夹层发育"隐蔽"、强非均质性加剧了1套层系笼统开发的矛盾。基于此，有针对性地制定了薄层油藏水平井井网低注高采、厚层层状油藏边缘递进和巨厚似块状油藏利用隐蔽隔夹层分层系注水的开发对策，为中东地区碳酸盐岩油藏高效注水开发实现上产稳产提供一定技术支持。

• 深水井开采制度对天然气水合物分解的影响

  张智, 赵苑瑾, 张喆, 蔡楠, 刘和兴, 马传华, 梁继文

  摘要： 深水井生产过程中，当地层高温流体流向井口时，由于温差的存在，会通过井筒向地层传递热量，破坏水合物地层的原始温度和压力环境，诱发水合物分解并产生大量甲烷气，导致突增的附加高压直接作用于水泥环，甚至会引发地层失稳、海底滑坡等灾害，严重威胁深水井的井筒完整性。鉴于此，基于传热学理论建立了井筒温度场模型，计算水泥环第二胶结面温度，同时结合渗流理论、能量和物质守恒定律及水合物分解动力学建立了水合物分解热传递方程，分析了水合物分解的产气量及分解距离的变化规律和影响因素，为水合物分解诱发的附加高压研究提供理论依据，进而提出深水井井筒完整性的管理措施。研究结果表明：随着天然气水合物地层不断吸收热量，与水泥环第二胶结面之间温差逐渐减小，水合物分解产气量和分解距离逐渐达到最大值；天然气水合物初始饱和度越大，水合物分解产气总量越大，但最终分解距离越小；深水井日产量越高，水合物分解产气总量与最终分解距离越大。生产中可以通过调控深水井开采制度来控制水合物分解，降低深水井生产阶段的风险。

• 新型自激脉冲射流装置实验与现场应用

  庞惠文, 艾白布·阿不力米提, 解赤栋, 庞德新, 郭新维, 王一全

  摘要： 自激脉冲射流能够产生较大的瞬时冲击能量，可进一步提升破岩、解堵和储层改造等作业的效率，提高油气井单井产量。利用流体附壁效应，结合反馈通道强制转向理论，研制了一种新型自激脉冲射流装置。采用有限元数值模拟方法对装置的结构参数进行模拟，分析了不同结构参数对装置性能的响应特性。开展了冲击性能物理模拟评价实验，对装置在不同排量下产生的脉冲射流冲击载荷进行了测试，并进行了大尺寸花岗岩表面冲蚀物理模拟实验，根据花岗岩试样内部和表面的破坏形态得出了脉冲射流破岩特性。使用该装置在新疆油田石西区块实施储层改造，通过现场试验对比增产效果。研究结果表明：进出口比对喷枪内腔压力幅值敏感性最强，反馈通道截面积比对装置频率敏感性最强；随着排量的增加，装置出口脉冲射流冲击载荷极值、幅值均近线性增长，且冲击载荷有明显的脉冲波动效应，充分说明了附壁摆动腔有着良好的波动性能，可产生规律的脉冲射流；随着排量增加，自激附壁脉冲射流装置的喷枪内腔压力呈相应增长趋势，且具有良好的脉冲波动特性，喷枪内腔压力波动幅值随排量增加呈近线性增长；自激脉冲射流引发的花岗岩试样振动较连续射流更为强烈，加速度变化幅值为常规射流的3.4倍；新装置产生的脉冲射流具有更强的岩石表面破碎能力和岩石内部径向破坏能力；与不使用该装置的压裂施工相比，储层增产改造效果显著提高。研究结果不仅可为新型自激脉冲射流装置的研发提供新思路，同时可为压裂储层增产改造提供技术支持。

• 渤海湾盆地垦利6-1亿吨级岩性油田成藏条件及勘探关键技

  薛永安, 杨海风, 徐春强, 王利良, 高雁飞, 谢祥

  摘要： 垦利6-1油田位于渤海海域南部的莱北低凸起，是一个新近系探明储量超过亿吨的整装、优质大型岩性油田。垦利6-1油田的重大突破打开了渤海海域浅层高产岩性油藏勘探的新局面。垦利6-1油田的关键成藏条件主要有3个方面：①莱北低凸起处于黄河口富烃凹陷的有利排烃方向，且其深层新生界底部不整合面之下发育两大隐伏汇聚脊，为浅层油气的规模成藏提供了优越的供烃条件；②在中新世晚期的湖盆萎缩期，河、湖沉积交互背景下形成的大型复合河道型岩性圈闭为油气的规模成藏提供了优越的储集条件；③连片复合河道砂体与区域湖侵泥岩形成的优质储-盖组合有利于油气在垂向上集中分布。独特的石油地质条件使得垦利6-1油田的新近系具有以"深层远源汇聚-断裂垂向输导-浅层枝蔓式运移"为特征的高效成藏模式。以新近系大型岩性圈闭精细刻画和大型岩性油藏高效集束评价为核心的勘探关键技术为垦利6-1亿吨级油田的高效评价提供了重要支撑。