石油学报杂志

石油学报杂志2023年第3期

• 中国近海富油凹陷湖相优质烃源岩发育机制

  米立军, 张功成, 刘志峰, 陈莹, 白志钊

  摘要： 富油凹陷是大型油气田形成的资源基础,控制或影响着大中型油气田(藏)的形成和富集分布,而优质烃源岩是形成富油凹陷的物质基础,探讨中国近海富油凹陷优质烃源岩发育机制与成因对潜在富油凹陷的遴选意义重大。中国近海已证实的富油凹陷湖相优质烃源岩的发育与分布受控于强断陷、适度遮挡、富营养和热事件4个主要因素。"强断陷"作用可形成深凹陷,为烃源岩的发育提供足够的可容纳空间,同时形成半深湖—深湖还原环境,有利于有机质的富集与保存。烃源岩沉积期,物源搬运路径上的"沉砂池"等对粗碎屑进行"适度遮挡",可控制粗碎屑向凹陷的输入量,使凹陷区特别是深洼区主要发育细粒沉积物形成泥质烃源岩。凹陷及其周缘的深部热液活动、火山灰、流经花岗岩物源区的河流等向凹陷输入丰富的营养物质,导致湖盆水体"富营养",可促进藻类勃发并提供大量沉积有机质,同时形成缺氧环境,有利于优质烃源岩发育。断裂活动和岩浆活动等晚期"热事件"加速了烃源岩热演化,扩大了有效烃源岩的分布范围,有利于烃源岩规模性生油。

• 准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系风城组油气地质特征、成藏模式及上超削蚀带勘探实践

  董雪梅, 李静, 胡婷婷, 李静, 吴晨骁, 张洁, 陈亮

  摘要： 准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系呈现北浅南深、北窄南宽的"勺"状特征,自北向南划分为北部上超削蚀带(超削带)、中部鼻状隆起带(鼻隆带)和南部深凹带,其中,南部深凹带不仅地层发育齐全,而且地层迅速增厚,是沙湾凹陷的沉积中心和生烃中心。热演化模拟结果显示南部深凹带已达大规模生气阶段。沙湾凹陷二叠系内部发育2个二级不整合面,不整合面上下的佳木河组、风城组和上乌尔禾组为主力储集层。北部超削带发育源-储分离的常规油(气)藏、中部鼻隆带发育源-储相邻的超压致密凝析气藏、南部深凹带发育源-储一体深层页岩气藏。北部超削带风城组已整体成藏,其油气富集程度受沉积相带控制,发育扇三角洲前缘亚相分流河道粗砂—小砾岩优质储层,具备高产稳产的地质条件。沙湾凹陷二叠系油气成藏的动、静态配置条件优越,是准噶尔盆地未来10年轻质油和天然气勘探最重要的领域。

• 鄂尔多斯盆地平凉—演武地区三叠系延长组油气成藏模式及勘探前景

  李明瑞, 侯云超, 谢先奎, 张忠义, 张晓磊, 罗丽荣, 邵晓州, 薛楠

  摘要： 随着鄂尔多斯盆地勘探程度深入,盆地外围新区逐渐成为下一步重点勘探目标。通过研究鄂尔多斯盆地天环坳陷南段平凉—演武地区延长组的烃源和储集条件,以及开展油源对比、油气成藏期和成藏特征等分析,探讨了研究区的油气富集特征及成藏模式。研究结果表明:平凉—演武地区延长组7油层组(长7油层组)泥页岩的厚度为5~20 m,并向西北部殷家城—小岔—彭阳一带减薄,其有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主、成熟度总体偏低(镜质体反射率平均为0.65%)、总有机碳含量(平均为2.37%)与生烃能力明显低于盆地中部对应层系;研究区的油气藏以长7油层组泥岩为界,可划分出"上生下储"和"下生上储"两套成藏组合,油气藏的主要充注期在早白垩世;平凉—演武地区的油源主要来自盆地中部长7油层组的优质烃源岩,油藏类型以构造和构造-岩性油藏为主,整体表现为"源上、源下立体多层,断裂、砂体多元输导,构造-岩性复合控藏"的特征。平凉—演武地区具备油气富集成藏的有利条件,且随着三维地震和储层改造技术进步,油气勘探潜力大,是鄂尔多斯盆地西缘增储上产的重要接替区。

• 辽河坳陷东部凹陷桃园地区沙河街组岩性油气藏勘探突破及意义

  户昶昊, 郭强, 韩宏伟, 张斌, 王建飞, 庚琪, 尹宜鹏

  摘要： 辽河坳陷东部凹陷经历了50多年的勘探开发,其沙河街组是重要的增储上产领域,而以往的发现主要为构造油气藏。基于构造、烃源岩、沉积储层和保存条件等多方面研究,重新认识了东部凹陷桃园地区岩性圈闭的成藏条件与成藏模式。研究结果认为:辽河坳陷东部凹陷沙河街组三段上亚段存在泥岩与煤系地层两套烃源岩,所生成的原油中有煤成油的贡献;储层中发育的NE—SW向长轴河道沉积体系向构造高部位侧向尖灭,易于形成河道透镜体圈闭;盖层稳定分布;发育互层叠置、叠合连片的规模岩性油气藏。针对辽河坳陷东部凹陷岩性油气藏部署的T28-1井在试油阶段获得产量为54.5 t/d的高产油流,取得了勘探突破,证实东部凹陷沙河街组岩性圈闭具备规模勘探潜力,开辟了煤系地层岩性油气藏勘探的新领域。

• 碱湖型页岩油“甜点”分类与主控因素——以准噶尔盆地风城组为例

  邹阳, 韦盼云, 曹元婷, 王江涛, 赵辛楣, 何文军, 赵毅, 姜懿洋, 孙帅

  摘要： 碱湖型页岩油资源前景广阔,但因多源混积使得其储层不同于经典页岩油储层,"甜点"储层的成因异常复杂。碱湖型页岩油"甜点"的研究是陆相页岩油亟需补充的内容。基于岩心观察、岩石薄片鉴定、全岩X射线衍射和地层微电阻率成像(FMI)测井等资料分析,对准噶尔盆地玛湖凹陷风城组碱湖型页岩油开展了"甜点"分类与主控因素研究。研究结果表明,根据主要矿物成分和含量可将风城组的碱湖沉积划分为7类细粒沉积岩,按页岩油赋存的岩石类型可将"甜点"分为混合型、内源控制型、陆源供给型3种类型。混合型"甜点"主要受岩石结构、有机质丰度、裂缝和溶蚀作用等因素综合控制;内源控制型"甜点"主要受岩石成分、裂缝和溶蚀作用等因素控制;陆源供给型"甜点"主要受岩石结构、矿物成分和溶蚀作用等因素综合控制。三类"甜点"在准噶尔盆地玛湖凹陷呈规律性展布,分别分布在玛湖凹陷前陆斜坡浅湖区、前陆凹陷深湖区、陡坡与深湖过渡区。混合型"甜点"是玛湖凹陷风城组碱湖型页岩油勘探开发的首选目标。

• 塔里木盆地北部潜山岩溶相带定量表征与储层评价

  申威, 唐军, 信毅, 曹磊, 陈文迪, 唐保勇, 何泽, 齐戈为

  摘要： 潜山型储层是中国油气资源增储上产的主要勘探方向之一,塔里木盆地北部潜山储集层经多井测试获高产油气流,揭示了其巨大的勘探开发潜力,但储层强非均质性给测井定量表征及储层评价带来很大困难。基于岩心、岩石薄片和测井资料,结合潜山发育模式及沉积演化过程,纵向上将塔里木盆地北部寒武系白云岩潜山划分为:表层岩溶带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带;综合常规测井、成像测井及阵列声波测井响应特征建立不同岩溶相带定性识别方法;利用深侧向电阻率、视地层水电阻率谱峰表征系数及斯通利波表征系数等测井参数实现各相带测井定量表征;在此基础上,针对不同岩溶相带的差异开展储层岩石物理建模与储层分类评价。应用结果表明:塔里木盆地北部地区表层岩溶带、垂直渗流带及水平潜流带为有利储层发育带,平面分布规律为自NE向SW方向有利储层发育带厚度逐渐减小,其中表 层岩溶带以溶蚀孔洞发育为主;垂直渗流带以高角度裂缝发育为主,发育的裂缝纵向张开性差但横向延伸性好;水平潜流带以水平裂缝和溶孔、溶洞发育为主,发育的裂缝纵向张开性好但横向延伸性差。塔里木盆地北部地区有多口井应用基于电性特征和考虑裂缝形态的压缩系数分带建立的饱和度评价方法,其实际应用效果良好,结合现场试油结论发现,表层岩溶带和垂直渗流带发育的储层主要为油气层,水平潜流带及深部缓流带发育的储层主要为水层及干层。

• 多期石油充注对中—深层碎屑岩储层压溶作用的影响——以车镇凹陷北带沙河街组三段下亚段砂砾岩储层为例

  郭豪, 王艳忠, 操应长, 孟涛, 王淑萍, 李宇志, 石泉清, 郭迎春, 王加明

  摘要： 为探讨多期石油充注对中—深层碎屑岩储层压溶作用的抑制机理及作用模式,综合荧光岩石薄片观察与鉴定、埋藏史恢复、流体包裹体测温、激光拉曼光谱测试等资料,探讨了多期石油充注对车镇凹陷北带沙河街组三段(沙三段)下亚段砂砾岩储层压溶作用的影响。车镇凹陷北带沙三段下亚段砂砾岩储层埋深在2 800~4 500 m,压实和压溶作用强,同时发育欠压实作用,石英、长石及碳酸盐岩岩屑颗粒均发生压溶。沙三段下亚段砂砾岩储层经历了两期石油充注,第1期石油充注发生于35.8~24.6 Ma,原油发黄色荧光,同期盐水包裹体的均一温度为90~120 ℃;第2期石油充注始于11.2 Ma,原油发蓝色荧光,同期盐水包裹体的均一温度为110~130 ℃。石油充注在颗粒表面形成油膜可阻碍颗粒表面与孔隙水的接触,压溶物质无法被孔隙水溶解运移,使压溶作用停止。在发育水膜的颗粒接触处,压溶物质可以通过颗粒表面的弱结合水水膜以扩散方式迁移,使压溶作用持续进行。石油充注对压溶作用的抑制能力与石油充满度密切相关,建立了车镇凹陷北带沙三段下亚段石油充注影响压溶作用的2种影响模式:车西地区北带第1期石油充满度低,颗粒表面油膜厚度小且不连续,对压溶作用的抑制能力较弱,第2期石油充注时储层孔隙度较低,第2期蓝色荧光油膜发育较少,对压溶作用的抑制相对较弱;大王北地区北带第1期石油充满度较高,颗粒表面普遍形成黄色荧光油膜,第2期蓝色荧光油充注时,在颗粒表面进一步形成蓝色荧光油膜,对压溶作用的抑制效果更明显。含有一定油润湿性碳酸盐岩颗粒的储层在石油充注后更容易发育油膜,进而可以提高储层的抗压溶能力;石油充注时间越早、充满度越高,越有利于油膜的形成和中—深层优质储层的发育。

• 基于剩余油动用规律的高含水油藏水驱扩大波及体积方式实验

  李宜强, 何书梅, 赵子豪, 魏朋朋, 齐桓, 刘哲宇, 赵玥, 于英

  摘要： 中国多数中、高渗油藏已进入高含水开发阶段,这部分油藏剩余储量巨大,如何经济有效地开发该类油藏对中国原油稳产至关重要。利用计算机断层扫描(CT)技术和并联岩心驱替实验从孔喉尺度和岩心尺度研究了水驱流速对微观剩余油和宏观波及的影响,基于三平板并联岩心实验对比了"增注、关井、驱替"的周期注水方式与连续水驱的驱油效果。研究结果表明,水驱流速增加使得一维柱状岩心的驱油效率提升了4.4%,剩余油簇平均尺寸下降幅度随着流速的增加而增大;对于非均质岩心,流速增加2~5倍后可提高水驱驱油效果4.5%~6.3%,但增加幅度随着流速的增大而明显减少;周期注水方式建立起的压力扰动可有效扩大并联平板模型纵向和平面的水驱波及体积,在不增加注水量的前提下可比连续注水方式的采收率提高3.1%。

• 固核结构复合凝胶GN-1的制备及调堵性能

  李翔, 宋伟, 徐国瑞, 李敬松, 王晓龙

  摘要： 由于长期注水开发,海上油田高含水问题越来越严重。凝胶体系可以有效封堵地层高渗通道,改善吸水剖面,减缓含水上升。基于海上 作业实际情况,运用有机、无机化学合成理论,制备了易注入、耐温耐盐,用于逐步深部封堵的固核结构复合凝胶体系GN-1。 用红外光谱仪、冷场发射扫描电镜SEM与透射电镜TEM观察分析了GN-1的基本结构及颗粒形貌,评价了GN-1的粒度分布和水化性能,并通过物理模拟实验测试了GN-1的封堵和驱油效果。实验结果表明,GN-1是一种具有纳米二氧化硅固核结构的微米级耐温耐盐型复合凝胶颗粒,粒径小于150 μm。GN-1在矿化度小于1×105mg/L、温度小于130 ℃的条件下具有良好的水化性能。渗透率为124.9~2 952.4 mD条件下封堵率高于90%,非均质填砂管(3 259.5 mD和554.6 mD)模拟实验表明,GN-1辅助二次水驱总采出程度为52.9%,能进一步提高原油采出程度22.8%。

• 表面活性剂辅助残余油剥离机制的分子模拟

  王顺, 王敬, 刘慧卿, 姬泽敏, 胡改星

  摘要： 表 面活性剂驱是提高残余油采收率的重要手段,厘清表面活性剂溶液剥离油膜微观机制进而优化注入参数对提高采收率具有重要意义。利用分子模拟技术研究了纯水和表面活性剂体系在储层温压条件下对原油中的烷烃、极性组分、沥青质以及三者组成的模拟原油的动态剥离过程及微观机制,分析了原油组分剥离效率对剥离速度、油藏温度、压力和表面活性剂浓度的敏感性。研究结果表明:在地层温度和压力条件下,工作液体系剥离原油组分可分为剥离启动阶段、平行错位阶段、后续剥离阶段。对于烷烃组分,剥离效率并不会持续升高,而是在特定阶段出现明显的"回落"现象,水驱和表面活性剂驱剥离效率"回落"现象分别出现在后续剥离阶段和平行错位阶段;总体上,低速有利于表面活性剂剥离烷烃和沥青质;烷烃剥离效率对油藏温度敏感性较低,极性组分剥离效率随油藏温度升高先增大后减小,高温有利于沥青质的剥离;中—浅层油藏有利于烷烃和沥青质的剥离,而深层油藏极性组分更容易剥离;剥离极性组分的最优表面活性剂浓度约为烷烃的2倍,表面活性剂剥离沥青质存在较高的"启动"浓度。

• 基于格子Boltzmann方法的页岩纳米多孔介质流体流动模拟

  王瀚, 苏玉亮, 王文东, 李冠群, 张琪

  摘要： 纳米多孔介质中受限流体流动机制对提高页岩油采收率、水净化等科学和工程应用至关重要。以理论方程和分子动力学模拟(MDS)结果为基础,基于格子Boltzmann方法(LBM),建立了局部表观黏度-LBM(LAV-LBM)孔隙尺度模拟模型来研究纳米多孔介质中流体流动机制,该模型通过局部表观黏度和密度分布将纳米尺度效应(滑移边界、非均质黏度/密度)代入LBM,使LBM模拟过程中无法准确表达的复杂滑移边界条件可以退化成简单易实现的无滑移边界。通过理论方程对比验证、分子模拟-LAV-LBM密度分布验证、理论方程-LAV-LBM速度分布验证结果表明,基于LAV-LBM模型可以有效模拟纳米多孔介质中流体流动规律。基于该模型,研究了纳米尺度效应、多孔介质尺寸、表面润湿性对表观渗透率和增强系数的影响规律。研究结果表明:当接触角约小于70°时,由于高/低近壁面相黏度、低/高滑移速度导致表观渗透率和增强系数减小;表观渗透率和增强系数随着接触角增大而增大,原因是边界滑移速度逐渐增大,近壁面水相黏度逐渐减小;非均质密度导致相同时间内,近壁面相流体体积流量与体相区域不同,非均质密度越强,对流动能力影响越大;孔径越大,纳米尺度效应越小,增强系数趋近于1。通过实际应用研究了如何通过分子模拟结果和LAV-LBM模型将单孔隙纳米尺度流动扩展到多孔介质纳米尺度流动,为MDS到LBM的尺度升级提供了研究思路和基础模型。

• 用于两相流环空压力预测的自适应物理信息神经网络模型

  徐宝昌, 张学智, 王雅欣, 刘伟, 孟卓然

  摘要： 石油勘探开发不断面向着更为复杂多变的地层,为应对深层复杂油气藏钻探过程中存在的气侵现象,需要采用控压钻井技术(MPD)以防止气侵导致的井喷事故。其中,通过求解气侵工况下两相流井筒水力学偏微分方程组(PDEs)来准确预测井底压力是制定控制方案的关键。采用基于自适应物理信息神经网络(PINN)方法对两相流井筒环空压力进行预测:首先,根据井筒机理设计全连接神经网络,用于拟合训练数据样本的分布;其次,将已知的两相流井筒模型的偏微分方程以微分形式约束条件融入神经网络的损失函数中,此外,采用可训练的自适应权重提升神经网络模型精度,使网络在训练过程中着重关注边界点、初始点等求解困难区域;最后采用Adam算法对网络参数和微分方程的权重进行优化,并使用L-BFGS算法对网络参数进一步优化。随机选取有限差分法在稠密网格情况下求解井筒水力学模型所得的部分数据作为实验数据集。实验结果表明,相较于常规的物理信息神经网络和传统的有限差分法,用于两相流环空压力预测的自适应物理信息神经网络模型性能更佳。

• 氢能地下储存技术进展和挑战

  闫伟, 冷光耀, 李中, 贺梦琦, 邓金根, 马泽林

  摘要： 在"双碳"目标下绿色无污染、高能量密度的氢能已成为能源产业未来发展的重要趋势,地下储氢是一项很有前景的大规模氢能储存技术。通过综述地下储氢概念的提出和矿场实践研究现状,深入剖析了盐穴储氢、含水层储氢、枯竭油气藏储氢及废弃矿井储氢的储存模式及特征,从多角度对比分析了各自优缺点。天然气的地下储存可为储氢提供技术经验,但二者又存在明显区别。通过系统研究地下储氢的可行性,详细阐述了地下储氢在盖层密封性、井筒密封完整性及储层化学反应等方面存在的难点和挑战。基于以上研究和分析,指出了地下储氢发展存在的难题,展望了地下储氢的未来发展前景,提出了加强盖层地质力学完整性、井筒完整性研究以及加快储层岩石、流体与氢气的地球化学和微生物反应评估等对策建议,以期为中国氢能地下储存提供参考。