石油学报杂志

石油学报杂志2022年第9期

• 川东北地区二叠系—三叠系多期台缘演化规律及勘探方向

  何文渊, 蒙启安, 白雪峰, 王显东, 王有智, 谭万仓

  摘要： 基于等时层序格架,综合钻井和地球物理资料,对四川盆地开江—梁平海槽二叠系—三叠系多期台缘的演化规律进行了研究,探讨了不同时期的台缘类型、礁滩发育模式及展布特征。研究结果表明:①基于龙潭组和吴家坪组同时异相的沉积特征,以最大海泛面和地层旋回一致性为依据,对川中地区和开江—梁平地区的地层界线进行调整,可建立区域等时地层格架。②基于对龙岗地区茅口组—长兴组台缘带的重新刻画,证实开江—梁平海槽在茅口组二段沉积期出现台缘雏形,在吴家坪组沉积期持续发育,长兴组沉积期礁体规模最大,最后在飞仙关组沉积期逐渐消亡;台缘带的演化经历了茅口组沉积期的单斜缓坡模式、吴家坪组沉积期的远端变陡缓坡模式、长兴组沉积期的镶边碳酸盐台地模式。③开江—梁平海槽东、西两侧均有多期台缘叠置的发育特征,海槽西侧发育茅口组、吴家坪组、长兴组3期台缘,海槽东侧主要发育吴家坪组、长兴组2期台缘;根据生物礁的地震反射特征和不同时期生物礁的垂向叠置模式,识别出加积型生物礁和前积型生物礁,并预测了不同类型生物礁的分布规律。④四川盆地在二叠纪—三叠纪形成的多个NW向裂陷均具备形成多期台缘的构造背景,多期台缘叠加的生物礁滩储层是今后四川盆地的一个重要勘探领域。

• 河套盆地洼槽区河探1井风险勘探突破及意义

  沈华, 何海清, 张锐锋, 陈树光, 淡伟宁, 张晰蒙, 梁秋娟, 杨蕾

  摘要： 在中国东部断陷盆地发现规模富集油气藏的难度越来越大,通过解放思想、创新认识,在新的地质理论指导下,2018年以来,先后在河套盆地西部陡带吉兰泰构造带、中部纳林湖构造带和北部兴隆构造带取得石油勘探重大突破,相继发现了吉兰泰和巴彦两大油田,揭示了晚深埋、晚生烃、弱成岩、晚成藏的地质发育特征和油气临洼近源富集的成藏特点。2021年,基于洼槽区具有资源潜力大、勘探面积广、构造背景好的有利条件,在兴隆构造带临洼有利构造部署风险探井——河探1井,在6 112~6 120 m井段试油获302.4 m3/d高产工业油流,实现了洼槽区碎屑岩领域超深层石油勘探重大突破。分析认为,晚期构造反转叠加大型滑脱断层控圈,晚深埋、弱成岩叠加超高压控储作用以及大型鼻隆构造背景汇聚控富集的有利地质条件是形成洼槽区高产富集的关键因素。河探1井的成功钻探有力拓展了河套盆地油气勘探空间,为河套盆地建成年产200×104t以上油田并保持持续稳产提供了坚实的资源保障,同时对陆相断陷湖盆(超)深层洼槽区勘探具有重要的借鉴作用。

• 鄂尔多斯盆地南缘寒武纪铜川裂陷的发现及油气地质意义

  魏国齐, 朱秋影, 杨威, 张春林, 莫午零, 武雪琼

  摘要： 随着鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩勘探不断深入,新的认识认为盆地南缘寒武系存在构造分异,并发现一个NE向裂陷,即铜川裂陷。综合利用地震、测井、钻井岩心以及露头等资料,结合区域构造背景,对铜川裂陷边界断裂、沉积充填和演化特征开展的研究表明:①铜川裂陷受寒武纪伸展断裂控制,总体呈NE向;裂陷呈南宽北窄、西陡东缓,裂陷内地层厚度由NE向SW不断增加,具有SW厚、NE薄的特征。②裂陷内部与裂陷周缘寒武系的沉积差异明显。裂陷周缘下寒武统发育不全,以高能沉积为主;而裂陷内部下寒武统发育齐全,以低能沉积为主;裂陷内部中—下寒武统厚度显著增加,其中以徐庄组和毛庄组增厚最明显。③铜川裂陷的演化分为蓟县纪—震旦纪的裂陷隐伏阶段,辛集组—朱砂洞组沉积期的裂陷雏形形成阶段,馒头组—徐庄组沉积期的裂陷充填阶段以及张夏组—三山子组沉积期的裂陷萎缩消亡4个阶段。铜川裂陷控制了鄂尔多斯盆地南缘寒武系烃源岩、礁滩相带和有利储层的分布。在紧邻裂陷边缘的微古地貌高部位,其成藏条件优越,是鄂尔多斯盆地南缘寒武系的有利勘探区。

• 早成岩期岩溶特征及其对古老深层碳酸盐岩储层的成因启示——以川中地区磨溪8井区灯影组四段为例

  赵东方, 谭秀成, 罗文军, 王小芳, 徐伟, 罗思聪, 唐大海, 罗垚, 曾伟

  摘要： 为进一步丰富和深化古老深层白云岩储层的成因理论,以四川盆地中部磨溪8井区灯影组四段(灯四段)为例,基于岩心、岩石薄片、测井、储集物性等资料,分析灯四段岩溶特征及演化规律,并探讨了其对储层发育和保存的意义。结果表明,灯四段发育孔洞型储层,储集岩性以微生物白云岩类、岩溶角砾岩和颗粒白云岩为主,岩溶作用具有组构选择性溶蚀、花斑状溶蚀和半离解带等典型早期溶蚀特征。灯四段储层主要集中在向上变浅序列的中—上部,纵向上呈多套薄层状储层频繁叠置、韵律性分布。灯四段优质储层的发育与相对海平面频繁升降驱动的早成岩期岩溶作用密切相关,储层品质与暴露时间和溶蚀强度有关。灯四段储层主要经历了3期岩溶演化阶段:选择性溶蚀阶段、岩溶分带阶段和整体角砾化阶段。适宜的暴露改造有利于原生残余孔隙的溶蚀扩大,对储层改造具有重要的建设性作用;暴露时间过长或溶蚀强度过大导致早期相对孤立的孔洞彼此连接,但大多垮塌或被充填破坏,表现为整体角砾化。整体上,灯四段有效储层具有"小孔(洞)保存,大孔(洞)充填"的特征,随着岩溶阶段的演化,储集性能先优化后变差。

• 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油富集规律

  张宸嘉, 曹剑, 王俞策, 支东明, 向宝力, 李二庭

  摘要： 为进一步揭示准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油富集特征及规律,丰富与发展陆相页岩油成藏理论,更好指导下一步页岩油勘探与开发,综合岩心、岩石薄片、测井、录井、试油资料及X射线衍射全岩矿物组成、岩石热解及分阶热解、核磁共振等分析测试,深化了芦草沟组页岩油富集规律及控制因素的认识。研究区芦草沟组发育湖相混合沉积,岩性以白云质/灰质泥岩、凝灰质泥岩、粉砂质泥岩、碳酸盐岩、粉砂岩为主。泥岩类内部发育"自生自储"滞留型页岩油聚集,良好的生烃潜力和适宜的热演化成熟度主导了其内部页岩油的富集;碳酸盐岩、粉砂岩内部发育"近源运聚"型页岩油聚集,具有含油性更好、游离油含量更高的特点,优质的孔-缝体系和储集物性控制着其内部页岩油的富集成藏。垂向上,泥岩类与碳酸盐岩、粉砂岩构成两相混合(相源混合)型、源区混合(母源混合)型和突变混合(间断混合)型沉积类型,其中,两相混合型沉积和源区混合型沉积具有优质的源储组合,利于发育具良好产能的"源-储一体"湖相混积岩型页岩油。陆相页岩油勘探开发不仅要考虑传统的岩石生烃潜力、储集物性等要素,还需综合分析混合沉积类型、岩性组合和原油可流动性等要素,选取适宜的页岩油开采方式。

• 台阶式断坡带砂砾岩体沉积过程模拟及其勘探启示——以东营凹陷胜坨地区沙河街组四段上亚段为例

  刘海宁, 操应长, 韩宏伟, 张云银, 王艳忠, 王天福, 董大伟

  摘要： 为了厘清台阶式断坡带砂砾岩体的展布规律,建立合理可靠的沉积充填模式并有效指导勘探决策,以东营凹陷胜坨地区台阶式断坡为基底模型开展了水槽沉积模拟实验,并在实验中设计了交替发生泥石流、阵发性洪水和牵引流等沉积作用。研究结果表明:台阶式断坡带中主要发育近岸水下扇、浊积岩等砂砾岩体,其中,近岸水下扇分布在一台阶断坡带,扇体的沉积充填特征与前人提出的铲式断坡近岸水下扇的沉积充填特征基本一致,即早期填洼补齐、孤立发育,晚期迁移叠置、连片发育;二台阶主要发育浊积岩,其砂砾岩体在动态充填过程中表现为断层转换带、似湖底扇、越阶式和迁移叠置式等多类沉积充填类型。一台阶与二台阶的砂砾岩体存在成因联系。基于沉积过程和砂体发育规律的认识,胜坨地区二台阶的油气勘探再获突破。

• 致密砂岩储层岩石物理横波速度预测方法 ——以鄂尔多斯盆地延长组为例

  刘致水, 王康宁, 包乾宗, 李之旭

  摘要： 鄂尔多斯盆地三叠系延长组致密砂岩储层储集空间以三角形孔隙、四边形孔隙等多边形孔隙为主,含少量裂缝。传统的致密砂岩岩石物理横波速度预测方法均基于椭圆形孔隙的理论假设,对多边形孔隙的描述效果不理想。通过将延长组致密砂岩储层中的孔隙等效为三角形、四边形孔隙及其与裂缝的组合,构建了考虑多边形孔隙与裂缝共生情况的致密砂岩储层的多边形孔隙—裂缝共生模型,用以预测致密砂岩储层的横波速度。该方法将规则多边形孔隙的岩石物理模型与微分等效介质岩石物理模型结合,引入凸边三角形孔隙和凹边四边形孔隙在总孔隙度中的体积比w1、w2,来描述岩石中复杂孔隙类型对纵波、横波速度的影响。在纵波速度的约束下求算w1、w2,进而预测致密砂岩储层的横波速度。通过数值正演模拟、对比岩心测试数据、测井解释横波速度等多种方法的验证,证实了多边形孔隙—裂缝共生模型在致密砂岩储层横波速度预测的有效性。

• 页岩储层水相渗吸作用规律实验

  郭建春, 陶亮, 胡克剑, 邓咸安, 陈迟, 李鸣, 赵志红

  摘要： 页岩富含多组分矿物和发育多尺度微米—纳米孔隙使得微观渗吸作用机理十分复杂。以四川盆地川南地区龙马溪组页岩为研究对象,自主研发了考虑储层温度和压力条件下的页岩渗吸实验装置,并结合低场核磁共振技术实现了对流体在页岩孔隙中运移与分布规律的在线监测。在此基础之上,利用场发射电镜与纳米CT扫描技术对页岩微观结构动态变化进行定点观测,分析了诱导微裂缝动态扩展规律和微观作用机理。实验结果表明,页岩水相渗吸过程分为渗吸扩散段、渗吸过渡段、渗吸平衡段3个阶段,其中渗吸扩散段为渗吸能力主要贡献段,在渗吸初期,毛细管压力为主要渗吸动力。储层围压对页岩渗吸能力有抑制作用,水相在岩心内部分布形状呈梯形,当渗吸5 d时,渗吸深度为4~6 cm。页岩渗吸作用诱导微裂缝以页理缝为主,具有明显的方向性,沿着矿物与岩石胶结弱面进行扩展。能谱测试显示,诱导微裂缝区域碳和硅元素含量最高。黏土矿物在诱导裂缝产生与扩展中起主导作用,起裂时间与渗吸能力呈负相关,在实验条件下,测试页岩气井最短焖井实验时间为5 d。

• 钻井—压裂—生产全过程储层应力演化与加密井压裂优化

  韦世明, 金衍, 考佳玮, 夏阳, 林伯韬

  摘要： 水平井水力压裂是致密油藏的有效开发模式,而新钻井则可以提高油藏的开采程度。钻井、压裂和生产过程均诱发储层应力发生变化,进而影响加密井的压裂设计。国内外尚未有相关研究使用同一种方法实现钻井—压裂—生产全过程储层应力演化模拟,从而指导加密井的压裂施工优化。采用基于有限元的非连续离散裂缝数值方法,在钻井和压裂过程中通过动态网格技术描述井筒和裂缝的延伸,非连续离散裂缝模型可采用常规有限元网格进行计算,可以与离散裂缝模型完美契合,从而实现钻井—压裂—生产一体化数值模拟。以致密油区块加密井施工为例,对加密井区域待施工井进行钻井—压裂—生产一体化模拟,并以井区开采经济最大化为导向,为加密井压裂优化提供指导方法。模拟结果显示:老井的长期生产过程使得加密井区域地层压力和地应力均减小,最大水平主应力方向发生偏转;考虑老井生产的影响,加密井钻进过程中的钻井液密度不能再使用原始地层压力剖面设计;在钻井液柱压力不大于现阶段最小水平主应力的情况下,井筒钻开后,加密井周围最大水平主应力方向进一步发生偏转,使得裂缝初始扩展方向沿井筒偏转;在加密井压裂前对老井进行注水增压可以改善加密井压裂效果。所建立的数值方法可以实现钻井—压裂—生产全过程储层应力演化模拟,以及压裂—生产一体化数值模拟,进而优化加密井压裂设计。

• 七段制恒工具面角三维水平井轨道设计方法

  唐雪平, 洪迪峰, 高文凯, 彭烈新, 杨宝斌

  摘要： 为降低页岩油气田三维水平井的施工难度,提出了七段制恒工具面角轨道设计模型。根据工程设计需求,将设计参数归为3类18种求解组合。由于参数约束方程为多元非线性方程组,难以解析求解,为此探索了数值求解方法。首先求解对应的三维圆弧轨道模型,将其结果作为恒工具面角轨道模型的初值,进而采用拟牛顿法进行求解。基于三维圆弧轨道模型及其解析公式,设计了恒工具面角轨道模型常用求解组合算法流程,解决了三维恒工具面角设计模型求解难题。算例研究表明,模型求解方法简单、有效,计算精度高,易于编程实现,可以为三维水平井轨道设计以及页岩油气田三维丛式水平井优快钻井提供新选择以及相应的技术支持。

• 高压水射流井底切槽应力卸载特性

  廖华林, 王华健, 牛继磊, 魏俊, 牛文龙, 刘建胜

  摘要： 深井/超深井岩石应力大造成的岩石强度升高是导致钻头磨损快、钻井效率低的主要原因之一。高压水射流技术由于可以大幅度提高机械钻速而被广泛应用于钻井工程领域。传统高压水射流破岩理论认为水射流能够起到清岩和辅助破岩的作用,但水射流形成的凹槽对井底岩石应力状态分布的影响一直没有引起足够的重视。结合钻头与高压水射流联合破岩过程,提出了高压水射流井底切槽应力卸载方法。基于Biot多孔弹性力学理论,建立了深部岩层物理模型,分析了不同井深、地应力状态、井底压差条件下岩石有效应力的分布形态和切槽应力的卸载程度;结合不同围压条件下花岗岩的力学特性,使用自定义岩石抗压强度函数分析了井底切槽对岩石强度分布特征的影响规律。研究结果表明:随着井深的增加,应力卸载效率不断升高,井底轴线处有效应力卸载效率在70 %以上,井底周围有效应力卸载效率约为50 %;钻井液压力的升高减小了应力卸载效率,且井底轴线处应力卸载效率受钻井液压力的影响较大;水射流切槽显著降低了井底轴线处岩石的强度,卸载效率达50 %以上,井底周围岩石强度卸载效率约为30 %;井底凹槽的存在释放了岩石的有效应力,并将井底岩石应力集中于区域推离切削面,从而降低了钻头作用区域的应力值,在一定程度上降低了岩石的强度,进而提高机械钻速。

• 超分子凝胶形成机理及其在油气钻采工程领域应用现状和前景

  孙金声, 杨景斌, 白英睿, 吕开河, 程荣超, 蒋官澄, 郝惠军, 张洁

  摘要： 超分子凝胶是通过非共价键相互作用自组装形成的具有可逆结构与高性能特征的凝胶网络体系。优异的机械性能、环境响应性以及自愈合能力使超分子凝胶在组织工程、生物材料以及工业生产方面起着举足轻重的作用。针对超分子凝胶在国内外的研究现状及应用情况,综述了不同非共价相互作用形成超分子凝胶的机理,并详细阐述了氢键、静电、主-客体以及配位键作用形成超分子凝胶的作用机制和性能特点。结合超分子凝胶的适用性及作用机理,系统介绍了超分子凝胶在钻井堵漏、提高采收率等油气钻采工程领域的应用现状。同时,对不同非共价相互作用形成超分子凝胶的形成机理和应用情况进行了分析总结,明确了目前超分子凝胶存在的关键问题,提出了未来超分子凝胶在油气钻采工程领域的应用前景。