石油学报杂志

石油学报杂志2023年第1期

• 页岩油“甜点”概念及其应用讨论

  孙龙德, 赵文智, 刘合, 朱如凯, 白斌, 康缘, 张婧雅, 吴松涛

  摘要： “甜点”评价是目前非常规油气勘探开发中的一项重要内容，对非常规油气规模效益开发具有重要意义。"甜点"概念内涵不断扩展，评价参数的选择和取值标准更加多样化和地区性。目前常用的"甜点"评价预测方法包括等值线图半定量平面叠合评价方法、多参数共同约束开展"甜点"定量—半定量评价方法、雷达图示法和基于地质异常理论建立"甜点"定量评价方法，在实际应用过程中，要根据盆地构造沉积背景、岩性组合、资源类型等基础资料，遵循叠加递进判别原则，研发适用性评价预测方法。中国陆相页岩非均质性强，不同类型页岩油的富集规律和主控因素差异明显。夹层型、混积型页岩油均发生过源内运聚，源岩非储集层，储集层主体岩性为砂岩（粉砂岩）、碳酸盐岩（混积岩），储层的储集物性、含油气性和脆性是关键指标。厚层—巨厚层纯页岩油层段整体含油，以源内滞留为主，源岩即储集层，建议综合沉积旋回、纹层结构类型、岩性组合、含油气性、储集性、可压性、可动性、可采性等资料，应用5~8个关键参数，采用三分法划分出Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类富集层。在优选富集层时，要根据不同盆地、不同区带的热演化成熟度具体进行分区考虑，在中—低成熟度区应优选与高TOC含量页岩层段紧邻的中—高TOC含量页岩层段（长英质纹层发育），在中—高成熟度区应优选高TOC含量的页岩层段。Ⅰ类油层作为"黄金靶层"应优先开发动用，根据技术成熟度实行递进开发，以实现中国陆相页岩油资源最大限度开发利用，切实服务于保障国家能源安全。

• 四川盆地侏罗系陆相页岩油气富集条件及勘探方向

  郭旭升, 魏志红, 魏祥峰, 刘珠江, 陈超, 王道军

  摘要： 四川盆地侏罗系发育3套半深湖亚相富有机质页岩，具有叠置发育、广覆分布的特征，半深湖亚相页岩具有"高TOC、高孔隙度、高含气量"的特点。四川盆地侏罗系多口井、多个层段的陆相页岩油气近期取得勘探新突破，勘探潜力巨大、资源丰富，是继五峰组—龙马溪组海相页岩气之后的重点资源接替领域。经过细粒岩综合评价研究发现其具有强非均质性，通过建立"四元"岩相划分方案，明确了陆相页岩油气富集高产主控因素：半深湖亚相富有机质页岩提供了物质基础、良好的构造保存及高压条件是关键、适宜的热演化程度及微裂缝发育有利于油气富集及烃类流动、地质—工程一体化研究是高产的保障。侏罗系陆相页岩油气资源潜力大、天然气当量为6.0×1012m3，占四川盆地天然气总资源量的27.7%，是"十四五"（2021—2025年）期间增储上产的重要领域。川东北地区多层页岩叠置发育、川南地区半深湖亚相页岩大面积展布，是重要的勘探有利区，其中，中国石油化工集团有限公司所属矿权区的天然气总资源量为2.94×1012m3、原油为12.03×108t，是西南地区油气勘探开发的重要资源接替阵地。四川盆地陆相页岩油气勘探开发仍处于初期，在细粒岩沉积储层、油气藏性质、富集高产主控因素、适应性的工程压裂改造技术等多方面仍存在不足，尚需加大科技攻关及深入实践，力争实现"十四五"期间四川盆地陆相页岩油气的更大突破及规模性增储上产。

• 中国陆相页岩油测井评价技术方法新进展

  李宁, 冯周, 武宏亮, 田瀚, 刘鹏, 刘英明, 刘忠华, 王克文, 徐彬森

  摘要： 与北美地区的海相页岩油相比，中国陆相页岩油普遍具有岩石矿物成分复杂、储层非均质性强、单层厚度薄和岩性岩相纵向变化快等典型特点，测井岩性识别、储层参数精确计算及品质精细划分难度极大，这给测井准确评价页岩油"甜点"带来了巨大挑战。针对目前松辽、鄂尔多斯、准噶尔和渤海湾等盆地页岩油勘探区域测井评价遇到的诸多难点，重点讨论了以四维数字岩心、实验室多状态二维核磁共振及井场移动式全直径岩心核磁共振为代表的页岩油岩石物理实验新方法和以元素测井矿物组分高精度计算、电成像沉积构造识别、水平井解释及压裂效果评价为代表的处理评价新技术，并以系列关键核心技术突破构建了中国陆相页岩油测井评价方法体系，展现了近年来页岩油测井评价技术在中国的创新与发展。

• 中国陆相页岩油气沉积储层研究进展及发展方向

  姜在兴, 张建国, 孔祥鑫, 谢环羽, 程浩, 王力

  摘要： 针对中国陆相页岩油气沉积类型多样、储集空间复杂及储层成因机理不清等关键科学问题，系统综述近10多年来国内外尤其是中国在陆相深水沉积层序、沉积体系、页岩油气储层等方面的研究进展，重点结合近年来所开展的陆相页岩油气沉积储层方面的地质研究工作，根据成因将陆相深水细粒沉积岩划分为陆源型、内源型、火山-热液型、混源型4类，提出基于无机矿物含量（即碳酸盐矿物、长英质矿物、黏土矿物三端元）、有机质含量（TOC含量以2.0%和4.0%为界）和沉积构造（纹层状、薄层状、块状）的细粒沉积岩综合分类方案；归纳总结了适于陆相深水细粒沉积地层细分对比的基于米兰科维奇天文轨道周期的高频旋回地层学研究方法，并在高频旋回地层对比基础上，提出了陆相深水细粒沉积岩微相平面工业化制图的方法，对于评价预测有利的页岩油气沉积储集岩相具有重要应用价值。根据孔隙赋存的基质类型将陆相页岩油气细粒沉积岩储层孔隙分为矿物基质孔隙（即无机孔）、有机质孔隙、裂缝孔隙3大类，其中，与有机溶蚀作用有关的矿物基质孔隙是页岩油气重要的储集空间，有机质孔隙的发育程度主要与有机质热演化程度有关，通常热演化程度较高有利于有机质孔隙的发育，裂缝孔隙是页岩油气的重要渗流通道。指出了细粒沉积岩沉积作用、页岩油气储层形成机理和甜点评价、页岩系地层高精度对比方法有待深入研究的问题与发展方向。

• 页岩油地质评价实验方法现状、挑战与发展方向

  侯连华, 吴松涛, 姜晓华, 田华, 于志超, 李亚锋, 廖凤蓉, 王婵菲, 沈月, 李梦莹, 华柑霖, 周川闽, 李华

  摘要： 中国陆相页岩油资源丰富，已成为国家战略性资源。作为源内油气资源的典型代表，页岩油具有"原生源储"的富集特征，在微米—纳米级孔-缝系统内油气赋存与产出机理复杂。基于实验室的装置创新与技术革命是推动陆相页岩油理论创新、规模勘探与有效动用的重要助力。通过系统梳理细粒沉积与有机质富集、岩石结构与矿物组成、微米—纳米级孔-缝系统、流体赋存与可动流体、可压性与裂缝扩展等涉及页岩油地质评价热点领域的研究进展和主要认识，提出页岩油地质评价的实验方法要实现从烃源岩向储层、从生烃能力向储烃能力、从排烃能力向产烃能力的转变。当前，页岩油地质评价实验技术的发展面临3方面挑战：①细粒沉积矿物成分复杂，不同尺度储层准确表征难度大；②页岩储层在有机-无机复合作用控制下的孔隙演化和烃类赋存机理复杂，油气可动性评价难度大；③实验室难以完全复制地下真实的地质条件，实验评价的准确性有待提高。页岩油地质评价实验方法的下一步研发重点包括加强原位、精细化、跨尺度实验装置与评价方法的研发，加强页岩关键属性动态演化评价方法以及现场实验室建设与地质工程一体化技术的研发，以提高实验室表征精度、预测精度与现场应用力度。相关研究和认识预期可为页岩油地质评价提供技术支持，并为陆相页岩油富集理论深化研究和可动性评价技术创新提供借鉴。

• 四川盆地海相页岩气富集条件及勘探开发有利区

  姜鹏飞, 吴建发, 朱逸青, 张德宽, 吴伟, 张芮, 吴喆, 王青, 杨雨然, 杨雪, 伍秋姿, 陈丽清, 何一凡, 张娟

  摘要： 历经十余年探索实践，四川盆地海相页岩气勘探取得了一系列进展，锁定五峰组—龙马溪组为最有利产层，提出了一批页岩气富集高产理论，形成了集地质评价、开发优化、优快钻井、体积压裂、工厂化作业、清洁开发等为一体的勘探开发技术，探明了万亿立方米级储量的页岩气大气田。时值中国页岩气勘探发展的重要节点，回顾四川盆地海相页岩气勘探开发历程、梳理五峰组—龙马溪组页岩气在地质条件与富集规律上的成果认识、展望四川盆地海相页岩气勘探的重点接替领域，对推进盆地海相页岩气的勘探开发有积极意义。①四川盆地海相页岩气勘探开发经历了4个阶段：评层选区找目标阶段；浅层至中—深层先导试验阶段；浅层至中—深层示范区建设阶段；浅层至中—深层上产、深层评价、常压页岩气评价、立体开发评价、超深层和新层系探索阶段。②四川盆地五峰组—龙马溪组的沉积条件优越，深水陆棚相高有机质含量页岩呈连续稳定分布；页岩气主要赋存在有机孔隙中，页岩储层在纵向上集中发育，连续厚度大；川南地区和川东南涪陵区块的构造相对简单，气源持续补给、远离古/今剥蚀区和大型断裂逸散区是页岩气富集保存的有利区；目前，五峰组—龙马溪组的页岩气资源量为33.19×1012m3，探明率为9.4%，勘探潜力巨大。③四川盆地海相页岩气资源丰富，除五峰组—龙马溪组外，4 500 m以浅还存在多套海相页岩气后备勘探层系；寒武系筇竹寺组、二叠系吴家坪组和大隆组为战略突破层系，其中，筇竹寺组页岩气有利区主要分布在裂陷槽内和槽缘的威远—资阳一带，预测资源潜力达1.40×1012m3，吴家坪组和大隆组页岩气有利区主要分布在川北剑阁—南江一带、大竹—开江一带和盆地东南缘的利川地区，预测资源潜力达0.91×1012m3；须家河组一段为战略准备层系，页岩气有利区主要分布在雅安—邛崃一带，预测资源潜力达0.88×1012m3。

• 松辽盆地陆相页岩油富集条件及勘探开发有利区

  朱国文, 王小军, 张金友, 刘召, 白云风, 赵莹, 付秀丽, 曾花森

  摘要： 陆相页岩油是中国独具特色的非常规油气资源类型，已经成为中国石油增储上产的重要阵地。通过系统阐述松辽盆地古龙地区页岩油（古龙页岩油）的勘探开发历程，总结陆相页岩油富集成藏的地质条件，明确资源潜力，并指出古龙页岩油有利区及下一步勘探开发方向。研究结果表明：①古龙页岩油主要经历泥岩裂缝油藏、夹层型页岩油和页岩型页岩油3个勘探开发阶段；②古龙地区页岩为陆相淡水—微咸水湖盆成因，层状藻富集，形成了分布面积广、厚度大、生油能力强的富有机质页岩，奠定了古龙页岩油规模发育的物质基础；③古龙地区页岩发育大量微米—纳米级有机质生烃缝、孔隙和天然裂缝，为页岩油提供富集空间和渗流通道；④古龙页岩油热演化程度高，有机质大量生油，原位超压保存，地层能量充足，有利于页岩油的开发动用；⑤古龙页岩油顶、底板岩性致密，断层封堵性好，为古龙页岩油大规模连片分布提供宏观保存条件；⑥古龙页岩油有利区分布面积为1.46×104km2，为大规模连续分布的超压页岩油藏，资源量巨大，石油资源量为（100~150）×108t，齐家—古龙凹陷轻质油带和三肇凹陷内部地质条件优越，试油井产油效果好，是目前勘探开发的核心区。

• 准噶尔盆地二叠系咸化湖相页岩油气富集条件与勘探方向

  唐勇, 何文军, 姜懿洋, 费李莹, 单祥, 赵毅, 郑孟林, 曹剑, 秦志军, 杨森, 王然, 朱涛, 高岗

  摘要： 准噶尔盆地中—下二叠统发育咸化湖相混积型页岩油藏，以吉木萨尔凹陷芦草沟组和玛湖凹陷风城组为典型代表，目前已进入全面勘探开发阶段，是中国陆相页岩油的重要类型和增储上产的重要领域。通过综述准噶尔盆地二叠系页岩油勘探开发实践的进展，系统梳理了准噶尔盆地二叠系页岩油的形成条件与富集模式，结合在玛湖凹陷风城组勘探中取得的常规油—致密油—页岩油有序成藏的全油气系统理论认识，探讨了准噶尔盆地中—下二叠统页岩油的资源前景与勘探方向。研究结果表明：准噶尔盆地二叠纪的咸化水体环境一方面促进了中—高成熟度规模优质烃源岩的发育，另一方面也控制了陆源碎屑、内源碳酸盐以及火山凝灰质颗粒的混积，形成一套广覆式分布于凹陷区的白云质粉砂—细砂岩、白云质泥页岩、泥质白云岩等细粒混积岩，同时，受高频水体动荡影响形成了3类高效的"源-储"组合；页岩油具有"生烃增压、微缝输导、源生邻储"的形成机制，表现为"二油共存、岩相控甜、甜点控富"的富集模式。玛湖凹陷、沙湾凹陷、盆1井西凹陷和阜康凹陷中—下二叠统烃源岩层系是下一步寻找页岩油气的有利勘探领域，具有常规—非常规油气协同探索的巨大勘探前景。

• 巨厚高原山地式页岩油藏的富集模式与高效动用方式——以柴达木盆地英雄岭页岩油藏为例

  李国欣, 伍坤宇, 朱如凯, 张永庶, 吴松涛, 陈琰, 申颖浩, 张静, 邢浩婷, 李亚锋, 陈晓冬, 张闯, 张斌, 刘畅, 鲜成钢, 刘合

  摘要： 柴达木盆地英雄岭页岩油藏为全球独具特色的巨厚高原山地式咸化湖相页岩油藏，其发育层位主要为古近系，近期已获得油气勘探重大突破，在11口探井31层试油中均获得工业油流，其中，柴平1井在295 d的累积产石油量超过万吨，展现出良好的勘探潜力和开发前景。系统分析英雄岭页岩油藏形成的地质背景与成藏主控因素，建立了页岩油藏的富集模式。巨厚高原山地式页岩油藏具有地面、地下双特殊性，无法完全照搬国内外已有的页岩油勘探开发理论与技术。研究结果表明：①英雄岭页岩油藏"甜点"富集的关键因素包括咸化湖盆低丰度页岩的"两段式"持续高效生烃，巨厚混积体系中的层状、纹层状灰质白云岩提供了良好的储集空间，高碳酸盐矿物含量与低黏土矿物含量有利于储层改造，高地层压力、高气油比以及良好的原油品质有利于页岩油采出；②英雄岭构造带发育构造稳定区、断裂变形区、断裂破碎/断溶区和盐间揉皱区4类储集空间差异显著的富集区，对应发育层控型、层控-缝控复合型、断控型和盐控型4类"甜点"富集模式；③英雄岭页岩油藏地处独特的高原山地环境，超千米的巨厚沉积与沟壑纵横的崎岖地表决定了井场选址、开发布井方式与井型选择的困难性与多样性，高寒、缺氧、缺水又极大地增加了施工难度；④英雄岭页岩油藏可采用4种布井开发模式以实现高效动用，包括立体水平井网—拉链式压裂模式、丛式直井/大斜度井—多层分压合采模式、直井/大斜度井/定向井—多层压裂沟通生产模式和定向井—射孔酸化连作生产模式。相关认识预期可为高原山地区页岩油富集模式与高效动用方式研究、布井模式与地质工程一体化实践提供科学指导和技术支持。

• 黄骅坳陷页岩型页岩油富集规律及勘探有利区

  赵贤正, 蒲秀刚, 金凤鸣, 陈长伟, 时战楠, 柴公权, 韩文中, 姜文亚, 官全胜, 张伟, 解德录, 董姜畅

  摘要： 近年勘探实践证实渤海湾盆地黄骅坳陷古近系孔店组二段、沙河街组三段和沙河街组一段主力烃源岩层系发育页岩滞留型页岩油，页岩油富集规律不清、有利层/区不明制约了坳陷页岩油扩展勘探和规模开发。基于黄骅坳陷古近系系统取心、岩石薄片、测井、录井、试油及烃源岩评价、滑溜水常压渗吸对比实验等测试资料系统开展页岩油烃源岩、储集性能、保存条件分析，探讨黄骅坳陷页岩型页岩油富集模式及有利区分布规律。研究认为，适中物源供给、适中总有机碳含量（TOC含量为2%~6%）、适中有机质类型（以Ⅰ型为主、Ⅲ型为辅）、适中热演化成熟度（Ro为0.7%~1.2%）等适中的物源及烃源岩条件，高密度微米—纳米纹层（密度可达15 000层/m）、高占比微米—纳米孔缝（孔隙度平均为4.5%）、高滞留可动烃含量（S1含量平均为4.2 mg/g）等适高的储集条件，顶、底板封堵条件优（盖层厚度为50~100 m）、断裂破坏程度弱（水平井靶层距离为450~550 m）等优良的保存条件，是黄骅坳陷古近系页岩型页岩油富集的主控因素。提出了黄骅坳陷古近系"2优1超1匹配"的"中高匹配"页岩油富集规律，分别构建了毫米级有机质—长英质纹层、厘米级有机质—粉砂纹层、毫米级有机质—碳酸盐纹层3类"优势组构相"的页岩油富集模式。提出了研究区页岩型页岩油有利层及有利区的优选标准及定量评价方法，在黄骅坳陷古近系优选出7套Ⅰ类富集层作为首选钻探靶层。研究认识指导有效实现了沧东凹陷页岩油规模开发和歧口凹陷页岩油勘探突破，初步建成了产量10×104t/a的页岩型页岩油开发示范区，实现了在65美元/桶油价下的效益开发，展示了中国东部断陷盆地陆相页岩油良好的勘探开发前景。

• 苏北盆地溱潼凹陷古近系陆相页岩油成藏地质特征及资源潜力

  云露, 何希鹏, 花彩霞, 昝灵

  摘要： 苏北盆地溱潼凹陷常规原油的探明率超过40%，资源接替面临较大挑战。与中国其他盆地相比，溱潼凹陷具有"碎、小、贫、深"的特点，其内泥页岩的有机质丰度低，总有机碳（TOC）含量普遍低于1.5%。近年来，通过深化成藏基础地质研究，初步明确了页岩油成藏的主控因素，包括特殊的有机显微组分类型、有利的岩相组合、复杂的立体孔缝系统、良好的保存条件和较好的可改造性，建立了苏北盆地溱潼凹陷页岩油动态成藏模式，建立了低TOC含量陆相页岩油"甜点"评价指标，为页岩油的勘探开发奠定了理论基础。通过部署实施风险探井，SD1井测试获得最高产油量50.9 t/d，自喷累计产油量为1.5×104t，实现了苏北盆地陆相页岩油勘探的重大突破，展现出阜宁组二段（阜二段）页岩油良好的勘探开发前景。资源评价结果认为，溱潼凹陷阜二段页岩油的有利区面积为420 km2，资源量为2.95×108t。溱潼凹陷页岩油的勘探突破改变了中国陆相页岩油的评价标准，提振了中国东部小型陆相盆地页岩油增储建产的信心，具有重要的理论和现实意义。

• 中国致密油藏水平井注水吞吐技术进展与发展趋势

  蒲春生, 康少飞, 蒲景阳, 谷潇雨, 高振东, 王永东, 王凯

  摘要： 中国致密油藏多采用水平井体积压裂衰竭式开发，水平井产量递减快，一次采收率不足10%。因此，有效补充地层能量是致密油藏体积压裂水平井稳产的关键。注水吞吐是致密油藏水平井的一种有效注水补充能量方法，近年来针对该方法进行了大量的研究和实践。在介绍注水吞吐工艺的基础上，从渗吸采油微观机理以及压力对渗吸排油影响两个方面对注水吞吐机理的研究进展进行了概述，并系统总结了储层性质和工艺参数对注水吞吐采油效果的影响。为了提高注水吞吐的开发效果，目前主要形成了化学处理剂辅助注水吞吐技术、大排量注水强化注水吞吐技术和水平井同井缝间异步注采技术3种改善注水吞吐开发效果的技术。进一步通过总结注水吞吐油藏数值模拟和工艺参数优化的研究成果，分析矿场实践经验，提出了中国致密油藏注水吞吐技术未来发展趋势。

• 基于纳米流控技术的页岩储层微观流体特征研究进展

  钟俊杰, 王曾定, 孙志刚, 姚军, 杨永飞, 孙海, 张磊, 张凯

  摘要： 页岩储层的孔隙尺寸主体是纳米级，在纳米尺度下流体的流动机理和相态特征受到尺度效应和壁面效应的显著影响而偏离经典理论描述，致使常规油气藏中的流体特征认知不完全适用于页岩油气藏，从根源上制约着页岩油气的高效开发。因此，明确页岩储层在纳米孔隙尺度下的微观流体特征具有显著的科学意义和工程价值。纳米流控技术具备纳米级孔隙精准制备和原位可视化检测的特点，为页岩油气微观渗流与相态特征的研究提供了全新的实验视角，也为纳米尺度下流体特征的理论研究提供了实验依据。对纳米流控实验技术进行了介绍，并回顾了基于该技术在纳米尺度下油气水的单相及两相流动规律、单组分烃及多组分烃相态特征、扩散与混相过程，以及页岩储层微观物理模型的最新研究进展，重点梳理了页岩储层微观流体特征的纳米流控实验研究方法、实验结果以及与理论研究间的对照情况。同时指出了当前纳米流控技术在研究页岩储层微观流体特征中存在的不足，展望了今后的发展方向。