石油学报杂志

石油学报杂志2023年第2期

• 安岳—奉节地区上震旦统—下寒武统陆架镶边台地 地质特征及其对大气田(区)形成的控制作用

  魏国齐, 贾承造, 杨威

  摘要： 上扬子克拉通震旦系—寒武系油气资源丰富,其中在德阳—安岳裂陷东侧,台缘带勘探取得了重大突破,其油气主要赋存于规模碳酸盐岩丘滩体中,规模丘滩储集体的预测是勘探的关键。在前人研究的基础上,应用露头、岩心、测井和地震等资料,对上扬子克拉通的构造演化和岩相古地理进行了系统研究,提出了3点新认识。1上扬子克拉通东部发育一个近菱形的陆架镶边台地,称之为"安岳—奉节台地";台地的西边界对应德阳—安岳裂陷的东边界,北边界即上扬子克拉通的北边界,东边界对应城口—鄂西裂陷的西边界,南边界对应湘中南大陆边缘海的北边界;台地发育在晚震旦世灯影组一段＋灯影组二段沉积期—早寒武世龙王庙组沉积期,尤其在灯影组四段沉积期最为发育。2安岳—奉节台地发育台坪相、台地边缘相和斜坡—盆地相;台坪相发育于台地内,主要包括台内滩、云坪和潟湖等亚相;台地边缘相主要发育台地边缘丘、滩亚相;台地外的斜坡—盆地相以发育泥页岩为主;规模丘滩体沿台地边缘呈环带状分布,主要集中在灯影组二段、灯影组四段、沧浪铺组下段和龙王庙组。3安岳—奉节台地控制了四川盆地震旦系—寒武系大气田的形成与分布;台地边缘的高能相带控制了规模储层,台地周围的斜坡—盆地相内发育优质烃源岩,这种有利的源-储成藏组合形成了大型地层-岩性圈闭群,控制了油气规模聚集区。安岳—奉节台地可优选出3类6个有利勘探区块,总资源潜力为(6.5~9.0)×1012m3,这为下一步勘探部署提供了依据。研究成果丰富了碳酸盐岩沉积学和成储成藏地质理论,对勘探部署有重要意义。

• 川东红星地区HY1井二叠系页岩气勘探突破及意义

  胡德高, 周林, 包汉勇, 刘皓天, 刘超, 孟志勇, 赵帅, 王建

  摘要： 2020年底,川东红星地区建南区块针对上二叠统吴家坪组二段部署实施的第1口页岩气风险探井HY1井在压裂测试阶段获得天然气产量8.9×104m3/d,实现了中国二叠系新层系页岩气勘探的重大突破。综合HY1井的钻探成果和岩心、钻井、测井、录井及X射线衍射全岩矿物分析、碳同位素等分析测试资料,系统分析了红星地区二叠系页岩气地质特征和富集主控因素。红星地区二叠系发育两套深水陆棚亚相页岩,具有优质页岩厚度薄、有机质丰度高、孔隙度高、含气量高、脆性矿物含量高的"一薄四高"特征。广泛发育的深水陆棚亚相页岩是二叠系页岩气富集的物质基础,有机-无机协同作用提供了良好的储集空间和较强的吸附能力,良好的保存条件是红星地区页岩气富集的关键。HY1井的勘探突破表明:①中国南方二叠系页岩气具有较好的勘探前景,是增储上产的重点领域;②盆外复杂构造区内相对弱变形区是页岩气勘探的重要方向;③地质工程一体化是实现二叠系页岩气勘探突破的重要保障;④薄储层、超深层页岩的改造技术和酸性页岩气藏采输气工艺是实现二叠系页岩气规模效益开发的攻关方向。研究认识对于具有相似地质背景的页岩气藏的勘探开发具有重要借鉴与指导意义。

• 鄂尔多斯盆地海相页岩油勘探发现及意义

  席胜利, 魏嘉怡, 张才利, 王红伟, 井向辉, 杨亚娟, 刘刚, 李涵, 张艳

  摘要： 2022年6月,中国石油长庆油田公司在针对鄂尔多斯盆地西缘南段中奥陶统乌拉力克组海相页岩实施的YT3井中获得试油产量为5.3 t/d的工业油流,这意味着在华北地区发现了古生界原生硅质页岩油藏,页岩油新层系的勘探取得了重大突破。基于YT3井的钻探成果,结合乌拉力克组的沉积-构造背景,系统分析鄂尔多斯盆地西缘南段的油气成藏地质条件、预测评价勘探有利区可为下一步扩大页岩油勘探规模和评价资源潜力提供指导。鄂尔多斯盆地西缘南段在乌拉力克组沉积期发育广海陆棚相,沉积了厚层原生硅质页岩,该套硅质页岩具有机质丰度较低、干酪根类型以腐泥型为主、镜质体反射率(Ro)在0.62 % ~1.48 % 、生油潜力较大的特征。油源对比证实,YT3井乌拉力克组的原油与鄂尔多斯盆地的中生界油藏、古生界煤层及泥岩在各项地球化学指标上明显不一致,指示其石油为来自本层的油型原油。乌拉力克组硅质页岩储层中溶蚀孔和微裂缝发育、脆性指数较高,与邻近的致密围岩可构成岩性圈闭,有利于形成源内自生自储型油藏。YT3井的勘探突破证实,鄂尔多斯盆地西缘南段发育乌拉力克组较低成熟海相原生硅质页岩,具备形成源内规模富集油藏的地质基础。YT3井的勘探突破坚定了复杂构造区油气勘探的信心,开启了长庆油田古生界找油的新征程,对华北地区古生界页岩油勘探具有重要启示意义。

• 四川盆地广安—石柱古隆起的发现及油气地质意义

  蒋华川, 张本健, 刘四兵, 王文之, 周刚, 和源, 李堃宇, 文华国

  摘要： 根据地震剖面、航磁资料、钻井资料和野外露头,在四川盆地东部发现了广安—石柱古隆起,并对其进行了详细论证,认为该古隆起属于川中古隆起向东部的延伸。通过恢复四川盆地龙王庙组厚度,明确了广安—石柱古隆起的平面展布特征,其形态总体呈NW—SE向的鼻状,EW向延伸较远,而SN向较窄,在东侧存在局部古高点。井-震结合的精细解释结果表明,广安—石柱古隆起形成于震旦纪早期,终止于寒武纪晚期。震旦纪—寒武纪,广安—石柱古隆起区沉积具有从斜坡向核部超覆的特征,在多次构造挤压作用下发生褶皱变形,并在古隆起东侧的石柱地区形成一个隆起幅度不大的自成古圈闭。结合广安—石柱古隆起的发育特征,重建的地质过程显示古隆起共经历了4个演化阶段,包括早震旦世的雏形阶段、晚震旦世—早寒武世中期的发育阶段、早寒武世晚期—晚寒武世的调整定型阶段和奥陶纪的隆升活动消亡阶段。广安—石柱古隆起的形成受基底隆升、板块运动、构造活动和隐伏花岗岩侵位等因素控制。在古隆起发育区,灯影组、龙王庙组和洗象池组发育大规模丘滩体沉积,且受后期白云石化作用和表生岩溶作用改造,可形成川东地区优质的储集层,具有重要的油气地质意义。

• 松辽盆地莺山地区深层天然气地球化学特征与成藏模式

  孙立东, 周翔, 杨亮, 张莹, 李广伟, 李国政, 许金双

  摘要： 为明确 松辽盆地莺山地区深层天然气的成因与成藏模式,综合天然气组分及其碳同位素特征和烃源岩岩石热解、总有机碳含量和干酪根碳同位素特征等测试资料,系统分析了深层营城组和沙河子组天然气地球化学特征及其成藏模式。营城组天然气以油型气为主,烃源岩为营城组四段暗色泥岩,烃类组分的碳同位素偏轻,在泉头组沉积末期和青山口组沉积末期两期成藏;沙河子组天然气均为煤型气,烃类组分的碳同位素偏重,整体呈正序分布,主力成藏期为泉头组沉积末期。泉头组沉积末期,沙河子组煤型气的混入导致部分营城组天然气样品发生δ13C1＞δ13C2的倒转。营城组发育"源储紧邻、断体匹配、构造高点聚气"的天然气成藏模式,高生烃强度泥岩控制着气藏展布范围,"凹中隆"是天然气运移低势区和充注有利指向区,"断裂+圈闭"有机匹配是气藏形成的关键。沙河子组发育"源储一体、超压驱动、侧向近源运聚"的致密气成藏模式,烃源岩排烃强度和超压范围控制着气藏的宏观 展布,而"运聚一体"的优质储层决定了气藏规模。研究认识对于松辽盆地外围断陷区开展深层天然气勘探具有重要指导与借鉴意义。

• 松辽盆地青山口组高精度沉积旋回格架及有机质富集响应

  冯路尧, 张建国, 姜在兴, 李长昇, 白云风

  摘要： 松辽盆地北部青山口组页岩油的勘探开发潜力巨大,但目前对其沉积旋回格架及有机质富集响应模式认识不清。对古页1井青山口组的自然伽马测井数据分段开展小波变换分析和频谱分析,并综合岩心、测井资料和地球化学元素分析成果,识别出蕴含在该套沉积地层中的米兰科维奇旋回,建立了理论轨道周期与单井沉积旋回的联系,实现了松辽盆地青山口组高精度沉积旋回的识别与划分。依据400 ka的长偏心率周期建立了青山口组的"浮动"天文年代标尺,计算出青山口组的沉积时间在5.6 Ma,青山口组一段富有机质泥页岩为晚白垩世Cenomanian晚期—Turonian早期的产物。青山口组的米兰科维奇旋回可划分为14个长偏心率旋回和46个短偏心率旋回,长、短偏心率旋回分别对应层序地层学的四级、五级层序,由此可搭建研究区天文旋回层序地层格架,为深、浅水区的统一地层划分提供思路。基于建立的受控于长偏心率旋回的有机质沉积响应模式发现,偏心率接近极大值时对应沉积旋回为富有机质层段,该层段是页岩油勘探的潜在优质层段。

• 四川盆地灯影组二段微生物丘滩体结构类型与沉积模式

  任佳鑫, 宋金民, 刘树根, 赵容容, 罗忠, 李智武, 金鑫, 马行陟, 李柯然, 叶玥豪, 丁一, 李文皓, 赵玲丽, 田立洲

  摘要： 四川盆地灯影组二段(灯二段)微生物丘滩体是近年地质研究和油气勘探的热点,为刻画不同相带丘滩体的结构及沉积模式,以更好指导油气勘探,综合典型剖面实测、岩石薄片鉴定、无人机航拍建模等方法,解剖了灯二段微生物丘滩体的结构,并建立了微生物丘滩体沉积模式。灯二段微生物丘滩体主要发育纹层叠层石白云岩、残余颗粒白云岩、角砾状白云岩、凝块石白云岩、泡沫绵层白云岩、泥晶白云岩和葡萄花边白云岩,可划分出丘基、丘核、丘翼、丘坪和丘盖5种微相。丘基岩性主要为纹层状白云岩,丘核岩性主要为叠层石白云岩、凝块石白云岩和泡沫绵层白云岩,丘翼岩性主要为砂屑砾屑白云岩,丘坪岩性主要为砂屑白云岩和角砾状白云岩,丘盖岩性主要为纹层白云岩和泥晶白云岩。四川盆地发育斜坡型、台缘外带型、台缘内带型和台内型4类微生物丘滩体。斜坡型微生物丘滩体位于斜坡相区,纵向上表现为丘基-丘核-丘盖的微相组合;台缘外带型微生物丘滩体位于台缘外带相区,与丘前斜坡沉积共生,纵向上表现为丘基-丘核-丘翼-丘坪的微相组合;台缘内带型微生物丘滩体位于台缘内带相区,与丘后潟湖沉积共生,纵向上表现为丘基-丘核-丘翼-丘坪的微相组合;台内型微生丘滩体位于台内相区,与台坪共生,整体表现为丘核与丘翼交替发育。整体上,不同类型的微生物丘滩体具有"垂向叠置、平面连续"的发育特征,基于不同相带、不同类型微生物丘滩丘滩体的结构剖析,建立了四川盆地灯二段台内-台缘内带-台缘外带-斜坡的微生物丘滩体沉积模式。研究认识对于寻找并刻画灯二段优质储层具有重要指导与借鉴意义。

• 页岩含油量热解分析关键技术

  曹婷婷, 蒋启贵, 钱门辉, 刘鹏, 李志明, 陶国亮, 黎茂稳

  摘要： 快速定量表征页岩游离油、束缚油含量是页岩含油性及页岩油可动性评价的重要基础需求,但目前的相关实验测试技术仍存在许多瓶颈:①样品在前处理过程中无法避免轻质油的散失,导致游离油含量测试结果严重偏低;②由于页岩中游离油与束缚油没有明确的物理化学边界,并且存在一定的动态转化,因此难以界定并准确定量表征。针对上述问题,对热解分析测试中页岩岩心样品保存、前处理以及页岩热解分析条件3项关键技术进行实验研究和应用论证,并形成一套页岩含油量热解分析方法。该方法建立了出筒岩心样品采集与低温保存流程,研制了密闭冷冻样品前处理制备技术,有效地避免了轻质油的损失;通过优化热解升温程序,实现了页岩油与束缚油的科学定量表征。目前该方法已在多个油田得到应用、验证和推广。

• 双孔隙结构因子及其在储层渗透性地震预测中的应用

  丁骞, 甘利灯, 魏乐乐, 张宇生, 杨昊, 姜晓宇, 王峣钧

  摘要： 除孔隙度外,储层渗透率还受到孔隙形态和孔隙尺度等多种因素的影响,因此只有在考虑孔隙结构的基础上才能提高储层渗透性预测的精度。剪切柔度因子作为描述孔隙结构的因子,在渗透率预测中发挥了一定的作用,但单个孔隙结构因子不足以描述复杂孔隙结构对渗透率的影响。根据剪切柔度因子的研究思路,从岩石骨架模型中推导出新的孔隙结构因子(剪切Lee因子),其与孔隙主尺度之间具有良好的线性关系,因此能够近似表示孔隙主尺度。将孔隙纵横比与剪切Lee因子组成双孔隙结构因子,然后利用双孔隙结构因子及遗传算法优化的神经网络(GA-BP)对储层岩相进行分类,最后在岩相分类的基础上采用双孔隙结构因子及GA-BP神经网络对储层渗透率进行预测。实际地震资料预测结果表明,基于双孔隙结构因子的岩相分类和渗透率预测效果都优于单孔隙结构因子。孔隙纵横比和剪切Lee因子从孔隙形态和孔隙尺度两方面描述孔隙结构,其考虑了影响渗透率的多种因素,因此能够提高储层渗透性预测的精度。

• 页岩油藏油气两相流动模型及其对油藏开发的启示

  夏阳, 金衍, 陈康平, 韦世明

  摘要： 页岩油藏开采中若井底压力低于饱和压力,储层压力下降会导致溶解气变为游离气,使储层流体流动规律复杂,因此油井产能预测需要考虑早期溶解气驱的影响。国内外相关研究尚未阐明原油依靠游离气泡膨胀流动的本质规律。基于流体自扩散模型,考虑储层压力衰减导致溶解气析出建立自扩散两相流动数学模型,初步表征了储层压力衰减与溶解气驱油的耦合扩散流动过程。通过与已有实验数据对比,论证了模型的合理性。在自扩散主导的致密页岩油藏一次开采流动中,随着溶解气析出变为游离气且原油含气饱和度增大,游离气泡膨胀驱动原油流动的能力不断增强。重点分析了原油泡点压力与溶解气油比对页岩油流动的影响,发现在相同生产条件下更高的原油泡点压力与溶解气油比可显著提高原油中游离气的饱和度,流动中更多原油被膨胀的气泡"挤"出,原油产量更高。最后探讨了研究结论对页岩油藏开采的启示。

• 低频波强化泡沫微观驱油特征

  刘静, 夏军勇, 孙秋分, 李正斌, 夏雷, 吴飞鹏, 蒲春生

  摘要： 为 探究低频波激励下泡沫对水驱残余油的驱替特征,基于微观非均质模型,开展了低频波激励下泡沫驱油实验,剖析了低频波强化泡沫驱油的机理及效果。研究结果表明:低频波通过提高泡沫稳定性、形成局部压力扰动、降低壁面吸附力等作用提高泡沫波及系数和驱油效果,且低频波激励下泡沫驱微观驱油效率提高6.78 % 。与单一泡沫驱相比,低频波激励下泡沫驱替柱状残余油的方式是泡沫沿着孔隙壁面逐渐向孔隙另一侧通过"层层剥离—少量乳化—稳定运移"实现残余油的有效驱替,提高了原油脱离基质壁面及孔隙喉道的速度。对于盲端残余油,低频波激励下增加了泡沫在盲端入口处的扰动,改变了泡沫在盲端局部处的流动方向,为泡沫流入盲端创造了有利条件;对于连片残余油,低频波减缓了泡沫驱替过程中的突进现象,提高了泡沫在小孔隙中的有效波及和驱替效果。

• 中东地区碳酸盐岩储层孔喉结构特征及开发对策 ——以伊拉克X油田M组为例

  余义常, 郭睿, 林敏捷, 沈毅, 沈博珩, 朱光亚, 李峰峰, 王一帆, 颜元

  摘要： 为研究海相碳酸盐岩油藏孔喉结构特征及其对注水开发的影响,综合利用岩心、铸体薄片、高压压汞、核磁共振、三维CT、驱替实验和生产动态等资料,以伊拉克X油田M组为例,开展碳酸盐岩储层孔喉结构特征及成因、及其对油藏注水开发的影响和对策研究。研究结果表明:研究区发育基质微孔、体腔孔、铸模孔、粒间孔和粒间溶孔等多种不同尺度的孔隙,孔喉半径分布区间为0.01~100 μm,微孔喉、细孔喉、中孔喉和粗孔喉等多重孔喉体系共存,呈多模态特征,造成储层孔渗相关性差。碳酸盐岩孔喉结构依赖于沉积环境和差异成岩作用,高能沉积和中能沉积为"中强溶蚀、中弱胶结、中弱压实作用"的成岩特征,低能沉积为"弱溶蚀、中强胶结、强压实、中强白云石化作用"的成岩特征,形成了Ⅰ型—Ⅵ型的孔喉结构。孔喉结构差异导致油藏注水开发效果不佳,宏观上储量动用程度不均衡,Ⅰ型和Ⅱ型孔喉结构储层是平面和纵向产能的主要贡献者;微观上驱油效率不高,主要采出的是大孔喉内的原油。在开发过程中,应基于储层孔喉结构类型优化开发方式和生产压差,释放中—低渗储层潜力,提高储量动用程度;并采用低矿化度温和注水,改变油藏岩石的润湿性,动用中、小孔喉内的原油,改善水驱油效率。

• 高钢级管道环焊缝断裂韧性与裂尖拘束关系

  张宏, 吴锴, 冯庆善, 隋永莉, 刘啸奔, 杨悦, 杨叠, 戴联双, 王东营, 王冲

  摘要： 基于细观损伤力学理论,采用数值仿真方法建立了单边缺口拉伸与单边缺口弯曲的环焊缝裂纹扩展阻力数值仿真计算模型,针对低强、等强以及高强3种焊缝强度匹配条件,分别计算了面内、面外耦合拘束条件下以裂纹尖端张开位移为表征的环焊缝断裂韧性,比较了不同裂尖拘束参数描述断裂韧性与拘束关联的合理性。结果表明,采用应力三轴度所建立的拘束—断裂韧性关联性较差,而采用裂尖等效塑性区面积作为拘束参数能够较好描述面内、面外拘束对材料断裂韧性的影响。因此,建立了以裂尖等效塑性应变等值线围成区域面积作为拘束参数,用以表征面内、面外拘束与环焊缝断裂韧性的统一关联;进一步采用宽板拉伸试验结果与全尺寸管道环焊缝的有限元计算结果验证了建立的拘束—韧性关联的稳健性。

• 基于气液分离的泵内压力与抽油杆柱纵向振动耦合仿真

  王宏博, 董世民, 张洋, 王树强, 孙秀荣

  摘要： 对抽油杆柱纵向振动的仿真建模是实现抽油机井系统效率仿真与抽汲参数优化设计的基础。针对目前抽油杆柱纵向振动仿真模型均未考虑泵内气液分离对杆柱纵向振动底部边界条件的影响这一实际情况,考虑泵内流体气液分离现象,基于连续流方程建立了泵内压力的仿真模型,改进了杆柱纵向振动的底部边界条件,进而建立了泵内压力与抽油杆柱纵向振动耦合的仿真模型。采用空间离散—时间连续与四阶龙格库塔的混合算法对仿真模型进行求解,实现了对抽油杆柱纵向振动的仿真计算。将仿真示功图与实测示功图进行对比验证了仿真模型的精度。对比仿真结果发现,泵内流体气液分离显著影响抽油杆柱的纵向振动:①考虑气液分离现象后,悬点、柱塞的加载与卸载速度更快,杆柱的纵向振动更明显。②油井冲数越高、泵径越大,气液分离对杆柱纵向振动的影响越明显;油井沉没度越高、含水率越低、生产气油比越大,气液分离对杆柱纵向振动的影响越明显。研究结果可进一步提高抽油机井系统效率仿真模型的精度。