石油学报杂志

石油学报杂志2022年第6期

• 全油气系统定量评价:方法原理与实际应用

  庞雄奇, 贾承造, 宋岩, 陈君青, 施砍园, 庞礴, 姜林, 姜福杰, 陈冬霞, 庞宏, 胡涛, 张思玉, 孙耀玺

  摘要： 人类对油气的勘探开发和利用已超过150年,油气勘探进展大致划分为油气苗找油气、圈闭找油气、油气系统理论找油气和非常规油气藏勘探4个阶段。非常规油气勘探是对常规油气勘探的重大突破,在经典油气地质理论认为不可能形成油气藏的禁区发现了大量连续分布的非常规油气藏。非常规油气藏虽然需要采取特殊措施才能获得有效产能,但具有广泛连续的分布特征且资源潜力巨大,与常规油气藏的最大差异在于其运聚成藏不受浮力主导和圈闭控制。当前,非常规油气勘探在实践中遇到了一系列重大挑战,包括非常规与常规油气藏的差异性表征困难、无统一分类方案、分布边界不清、无量化判别标准、关联性不明、尚未建立起联合成因模式等。全油气系统概念的提出为复杂地质条件下常规和非常规油气资源的勘探开发提供了全新思路和新的理论指导,其研究内容涉及油气成藏全要素、形成演化全过程、资源分布全系列、预测评价全方位。基于全油气系统的学术思想,在国家重点基础研究发展计划("973"计划)等项目课题的资助下,以油气门限控藏研究为切入点,重点剖析了中国6个代表性盆地(塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地)12 237口探井中80 762个常规和非常规油气藏的钻探结果,并与北美地区已发现的常规和非常规油气藏进行对比,结合全球1 186个盆地已探明的52 926个油气藏的差异性统计分析,在全油气系统定量评价研究中取得了4方面成果:1发现全油气系统内普遍存在3类10种油气门限,揭示其成因机制和控油气特征,提出了研究方法和判别标准;2建立了油气运聚门限联合控油气资源形成分布模式,提出了有效资源量预测评价新方法;3建立了动力场控油气藏分布模式,提出了有利成藏领域和成藏区带预测评价新技术;4建立了分布门限组合控藏模式,研发了有利成藏区带和钻探目标优选新技术。全油气系统定量评价方法在常规和非常规油气藏成因分类、剩余资源预测、全球天然气水合物资源潜力评价等方面的应用成效展示了未来全油气系统研究的发展方向。

• 鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段页岩油风险勘探突破与意义

  付金华, 牛小兵, 李明瑞, 刘新社, 李士祥, 郭芪恒, 周新平, 刘江艳

  摘要： 2022年3月,针对鄂尔多斯盆地湖盆中部地区的延长组7段3亚段(长73亚段)的泥页岩层系实施的LY1H风险探井试油获得116.8 t/d的高产油流,试采期平均原油产量达15.8 t/d,实现了页岩油新类型和新层系的重大勘探突破。基于LY1H井钻探成果,系统梳理了长73亚段页岩油成藏地质条件及试油试采特征,分析了页岩油富集高产的主控因素,以期为下一步落实规模储量提供指导。研究表明:长73亚段的砂质岩类具有单层厚度薄、砂体横向延伸短、粒度细、泥质含量高的特征,且受长73亚段高有机质丰度的厚层状泥页岩强生、排烃作用的影响明显,含油饱和度高。长73亚段富有机质泥页岩与其夹持的多套薄层状粉—细砂岩组合具有有利的源-储配置关系,高含油性、微裂缝发育、高气油比均有利于砂质岩夹层内页岩油的富集高产。LY1H井水平段油层表现为强非均质性,为提高页岩油的动用程度,设计了"前端可溶球座细分切割+后端连续油管水力喷砂精准压裂+新型绳结暂堵剂"的一体化组合式差异化压裂改造工艺,采用纳米驱油变黏滑溜水,促进了油水充分置换,缩短了试油周期,并制定了合理的排采制度,有效提高了试油效率。LY1H井的勘探突破证实,鄂尔多斯盆地湖盆中部地区的长73亚段厚层状泥页岩所夹持的薄层状砂质岩类具备页岩油规模富集的地质基础,通过水平井大规模压裂改造工艺可提高其开发效率,是长庆油田下一步增储上产的重要接替领域和勘探重点。

• 塔里木盆地深层走滑断裂差异变形与控储控藏特征——以顺北油气田为例

  云露, 邓尚

  摘要： 在走滑断裂精细解析的基础上,综合利用成像测井、试井和生产动态资料,探讨了顺北油气田顺北1号、顺北5号、顺北4号走滑断裂带的分段差异变形对规模储集体发育和油藏分布的控制作用。顺北地区主干走滑断裂带在几何学、运动学及活动特征方面差异显著,具有"一带一世界"的特点。其中,顺北1号断裂带在三维工区内发育9个左阶斜列展布的几何分段,分段间均发育叠接拉分段;顺北5号断裂带北段以发育压隆段—平移段为主,中段以发育平移段和分支断裂为主,南段发育"两侧地堑断面+中部主走滑断面"复合构造样式;顺北4号断裂带在三维工区内呈"S"形展布,根据走向变化可划分北段、中段和南段,具有"南北挤压、中部拉张"的分段结构特征。顺北地区走滑断裂的内部结构受断裂活动强度控制,随着活动强度增大,碳酸盐岩断裂带内部结构由发育程度较低的裂缝带逐步演化为发育程度较高的破碎角砾带-裂缝带,储集体规模也逐渐增大。顺北1号断裂带的断控规模储集体分段发育,不同分段的储集体内部结构差异明显且多不连通,同一分段的储集体相互连通,具有"一段一油藏"的特征。走滑断裂的差异变形控制了油气差异成藏,其中,受控于晚期活动"北强南弱"的差异,顺北1号断裂带北部分段井组的气油比普遍大于南部井组;顺北5号断裂带南段的中部主走滑断面直接沟通烃源岩层,具有"控储、控藏、控富"特征,而地堑断面未直接沟通烃源岩层,其钻揭的储集体与油气藏规模远小于中部主走滑断面。走滑断裂的断面具有垂向非均质性,受断面活动强度和地层能干性的控制,同一断面不同深度的靶点钻遇储集体的规模差异显著,具有"一点一规模"的特征。研究结果深化了对塔里木盆地内部走滑断裂差异变形特征的认识,可为走滑断裂断控缝洞型油气藏的勘探评价提供重要借鉴。

• 塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系原油中乙基桥键金刚烷系列的检出及意义

  马安来, 林会喜, 云露, 邱楠生, 朱秀香, 吴鲜

  摘要： 乙基桥键金刚烷是金刚烷的变形化合物,其在油气地球化学中的应用薄弱。使用气相色谱-质谱(GC-MS)、气相色谱-质谱/质谱(GC-MS/MS)分析方法,在塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系原油中检测出完整的乙基桥键金刚烷系列,包括C0—C4乙基桥键单金刚烷系列和C0—C3乙基桥键双金刚烷系列。通过分析典型化合物的质谱特征并与文献对比,确认了上述化合物的存在。使用D16-单金刚烷作为定量内标,顺托果勒地区奥陶系原油中乙基桥键金刚烷系列化合物的浓度为93.66~8 542.70 μg/g。原油中甲基-乙基桥键单金刚烷(META)指数与甲基单金刚烷指数、甲基菲比值之间存在良好的正相关性,表明甲基-乙基桥键单金刚烷指数可以作为确定原油成熟度的指标。6-META＋1-META＋2-META浓度与4-甲基双金刚烷＋3-甲基双金刚烷浓度之间具有很好的正相关关系,且二者的浓度在同一数量级上,表明6-META＋1-META＋2-META浓度可以作为确定深层油气藏遭受次生改造作用的良好指标。顺托果勒地区奥陶系的现今地温具有从NW向SE方向逐渐增高的趋势,其中,顺托工区和顺南工区经历的最高古地温高于顺北工区,这也导致顺托工区和顺南工区奥陶系的原油遭受强烈裂解,部分原油叠加了硫酸盐热化学还原(TSR)作用。由顺北工区向顺托工区再至顺南工区,奥陶系的油气藏相态由轻质油、挥发油至凝析油气再至干气变化,6-META＋1-META＋2-META浓度由NW向SE方向逐渐增加,这为深层油气藏的热裂解作用及TSR作用提供了地球化学证据。

• 塔里木盆地寒武系超深层含油气系统盆地模拟

  李斌, 张欣, 郭强, 吕海涛, 杨素举, 徐勤琪, 彭军

  摘要： 针对塔里木盆地寒武系超深层含油气系统复杂的成藏特征,采用动力学模拟技术探讨了寒武系"源-圈-藏"的演化过程,揭示了超深层含油气系统油气"生成-运移-聚集-调整"的演化历史。塔里木盆地台盆区烃源岩的生烃史模拟显示:下寒武统烃源岩的热演化存在4个关键时刻,分别为加里东中期、加里东晚期—海西早期、海西晚期、喜马拉雅晚期;发育3种热演化模式,即盆地坳陷区持续热演化模式、盆地斜坡区接力热演化模式和盆地周缘山前带快速热演化模式。烃源岩的成熟度恢复显示:塔北斜坡带、顺托果勒低隆起和麦盖提斜坡带烃源岩的整体成熟度低于2%,处于高成熟阶段,目前仍然具有较好的生烃潜力。超深层含油气系统的混合流模拟表明:加里东期和海西期断裂对塔里木盆地原生油气藏的运聚较为重要,而喜马拉雅期断裂对次生油气藏的运聚影响较大。塔里木盆地台盆区寒武系上、下两套含油气系统流体的流线变化和运聚趋势具有明显的继承性,隆起带和斜坡区的优势运移通道是油气运聚的有利区,其中,卡塔克隆起和巴楚隆起西侧具有多源充注汇聚的特征,巴楚隆起东侧和塔北隆起受单一含油气系统持续充注,是较有利的油气富集区。盆地模拟对塔里木盆地超深层含油气系统的研究具有一定的参考价值,值得进一步探讨完善。

• 荧光光谱技术在页岩油地质评价中的应用

  田雨, 刘可禹, 蒲秀刚, 赵建华, 陈国辉, 张雅琦, 翟坤, 宋雅雅

  摘要： 页岩的纹层状构造特征导致其具有强非均质性,研究页岩的含油性需要高精度、高分辨率的技术手段。同步荧光光谱(SFS)法和全息扫描荧光光谱(TSF)法在页岩非均质性研究中有较好的应用前景,可聚焦到纹层尺度进行微区分析。对渤海湾盆地和四川盆地不同成熟度页岩样品开展的荧光光谱分析表明,随着有机质热演化程度加深,页岩中可溶有机质的荧光峰具有先红移后蓝移、荧光强度逐渐降低的变化特征。荧光参数R1代表了三环芳烃与四环芳烃的总荧光强度与二环芳烃荧光强度的比值,可作为一种成熟度指标。当页岩进入生油窗后,其R1＞1.5,并随着成熟度增大,R1逐渐减小;对于进入高成熟的热演化生气阶段的页岩,当其R1表现出无明显变化规律时,荧光强度越小,演化程度越高。结合主成分分析和回归分析,建立了基于荧光参数表征页岩含油量的定量计算模型,达到在纹层、岩心尺度上评价不同岩相不同纹层中页岩油赋存情况的目的。

• 受原油黏度影响的鄂尔多斯盆地油湿和水湿砂岩导电响应规律

  韩玉娇, 周灿灿, 李潮流, 俞军, 徐红军

  摘要： 为了明确原油黏度对油湿和水湿砂岩储层的电性影响规律和机理,选用鄂尔多斯盆地长庆油田原油(黏度约为90 mPa ·s)和煤油配置原油(黏度约为1 mPa ·s),针对油湿和水湿的中—低渗透延长组砂岩开展了岩电、核磁共振、扫描电镜等对比实验,从岩石物理角度探索了不同黏度原油对油湿和水湿砂岩导电响应规律的影响机理。研究结果表明:1不论原油黏度高低,相同饱和度下油湿岩心电阻率都明显高于水湿岩心;2原油黏度对水湿岩心的岩电响应特征影响较小,但对油湿岩心影响很大,即油湿岩心的电性曲线呈明显的分段特征,且原油黏度越大,分段性越明显;3造成油湿岩心电性差异的主要原因在于高黏度原油对孔隙结构的叠加影响。研究成果对于油湿储层的油层识别和饱和度模型建立具有一定指导意义。在实际的岩石物理实验中,要注意原油黏度对油湿岩心岩电响应规律的影响,选取与地下原油黏度相近的油品进行实验才能得到具有代表性的结果。

• 自生长水凝胶粒子特性及裂缝调控作用机理

  戴彩丽, 刘佳伟, 李琳, 刘逸飞, 徐忠正, 孙宁, 丁飞, 孙永鹏

  摘要： 裂缝调控在低渗透/特低渗透油藏开发中能够有效提高裂缝周边基质原油的波及范围,为了实现"注得进、走得远、耐得住、长效适度调控",研发了自生长水凝胶粒子体系。基于贻贝仿生理念,引入类儿茶酚结构合成仿生功能聚合物,并与酚醛树脂交联制备本体水凝胶,其流变剪切弹性模量为5.5~5.6 Pa,高剪切应变破坏后弹性模量恢复率超过98%。粒径分布与扫描电镜分析结果表明,仿生功能聚合物制备的水凝胶粒子在模拟储层条件老化后能聚集自生长,中值粒径增大10~15倍,呈现出三维体型结构。通过建立原子力显微镜胶体探针纳米力学测量方法,定量表征水凝胶粒子间的作用力,粒子间静电斥力是自生长水凝胶粒子稳定分散的主要原因,随着液相矿化度升高静电力逐渐被屏蔽,粒子间的多重超分子引力占据主导,揭示了粒子间聚集生长的界面纳米力学机理。通过物理模拟结合扫描电镜实验探究了水凝胶粒子体系的注入性、流度调控效果及提高采收率潜力。结果表明,自生长水凝胶粒子体系易注入,远运移,在裂缝内粒子间能黏聚,与壁面黏附,在二次水驱中表现出更好的调控效果与更持久的耐冲刷能力,能有效动用裂缝周边基质的原油。

• 基于相场法的酸压裂缝连通孔洞数值模拟

  侯冰, 戴一凡, 范濛, 张鲲鹏, Wick Thomas, Lee Sanghyun

  摘要： 碳酸盐岩孔洞连通成串、成群可以有效提高改造体积,但受到高应力差、非均质性和孔洞随机分布等影响,孔洞连通性通常较差。针对碳酸盐岩酸压孔洞连通成串的工程问题,考虑酸压过程中酸液对于岩石的动态影响,引入描述酸岩反应的相场参数,提出一种基于相场法的酸压裂缝扩展模拟方法,对碳酸盐岩储层酸压孔洞连通成串现象进行模拟。对比了酸压与滑溜水压裂的裂缝扩展特征,分析了不同孔洞大小与分布情况下孔洞结构对酸压裂缝扩展的影响。根据模拟分析结果可知:1与普通水力裂缝相比,酸压裂缝扩展时缝宽增大,缝长降低,裂缝扩展速度降低;同时裂缝表面岩石被酸液腐蚀,裂缝表面粗糙程度明显上升;2孔洞结构会诱导酸压裂缝扩展,裂缝在酸化区域扩展时,靠近孔洞处的扩展速度更高;3缝洞型储层酸压过程中,孔洞半径越大,距离裂缝原扩展路径越近,裂缝越易发生转向,且越容易沟通多个孔洞,多孔洞连通成串可以有效提高泄流面积。

• 岩心尺度静态自发渗吸的数值模拟

  王强, 赵金洲, 胡永全, 赵超能, 张祯祥

  摘要： 基于渗流理论、化学势以及嵌入式离散裂缝模型,推导了新的静态渗吸数学模型,模型考虑了毛细管力、重力、溶质浓度差导致的渗透压3种渗吸驱动力对渗吸采油的影响,并利用现有研究验证了模型的准确性。通过数值计算,着重研究了不同驱动机制对渗吸采出程度的贡献,分析了浸泡液矿化度、岩块壁面膜效率、岩块尺寸对采出程度的影响。结果表明:静态渗吸采油过程中,毛细管力、重力以及渗透压都为重要的渗吸驱动力;受多种渗吸驱动力影响,岩块内部含水饱和度呈一定规律变化;早期渗吸中,毛细管力、重力对采出程度的贡献较大;长远来看,渗透压主导的持续渗吸作用对采出程度的贡献也不可忽视。浸泡液矿化度与岩块采出程度呈近线性负相关;岩块尺寸与采出程度非线性负相关;岩块壁面膜效率与采出程度非线性正相关,并且膜效率的增加可以延长高渗透压主导渗吸采油的时长。在水力压裂作业和注水开发过程中,适当降低压裂液和注入流体矿化度值以及增加水力改造裂缝网络复杂程度,可以强化初期渗吸采油效果,缩短渗吸时间,提高最终采收率。

• 砾岩储层水力裂缝扩展形态及影响因素

  唐慧莹, 梁海鹏, 张烈辉, 覃建华, 李扬, 张景

  摘要： 水力压裂技术已成为致密油气储层增产改造的主要措施之一。目前针对水力裂缝形态的研究主要集中在致密砂岩及页岩储层,以玛湖油田为代表的砾岩致密油储层由于其发现时间较晚,相关研究较为缺乏。砾岩储层非均质性较强,砾石的存在进一步加大了水力裂缝形态研究的难度。基于有限元中的内聚力模型实现了大型物理模拟实验尺度下基质和砾石的差异化表征,并通过现有实验结果,验证了模型的可行性。在此基础上,开展了影响砾岩储层裂缝形态扩展关键因素机理研究,明确了储层在低应力差下主要表现为绕砾和分叉,高应力差则以穿砾、转向为主的特征行为。在机理研究的基础上,结合现场压裂施工数据、有限元机理模型结果及微地震监测结果,基于边界元方法,论证了可采用等效天然裂缝的方式对砾岩宏观人工裂缝扩展过程进行模拟,并得出水力裂缝在宏观上以双翼缝特征为主,主缝周边可能存在小尺度分支缝的认识。基于现场压裂井的裂缝扩展模拟,验证了宏观裂缝形态的准确性。