石油学报杂志

石油学报杂志2024年第12期

• 松辽盆地古龙页岩油重点地区资源潜力

  孙龙德, 贾承造, 张君峰, 崔宝文, 白静, 霍秋立, 徐兴友, 刘卫彬, 曾花森, 刘伟

  摘要： 松辽盆地是中国已采出油气最多的大型超级盆地,古龙页岩油勘探评价已取得战略性突破,但资源潜力和规模尚不明确。基于古龙页岩的有机碳、岩石热解、镜质体反射率、保压岩心游离烃含量等大量地球化学分析数据,结合测井资料和生产数据,系统开展了以齐家—古龙凹陷为主的多类型页岩油的资源评价。建立了以有机质成熟度、储集类型等为核心指标的松辽盆地页岩油分类方案,制定了以总有机碳、含油量、有效孔隙度和含油饱和度等为核心参数的页岩油分级标准,形成了以含油量精细评价、游离烃恢复和可采系数标定等为核心技术的页岩油资源评价方法。基于生产动态数据,对页岩油的地质资源量进行了现有工艺技术条件下的技术可采资源潜力评估,实现了页岩油资源可利用性预测分析。综合评价认为:松辽盆地齐家—古龙凹陷中—高成熟页岩油的地质资源量为107.73×108t (其中,Ⅰ级地质资源量为42.08×108t,Ⅱ级地质资源量为33.67×108t),技术可采资源量超过8×108t;溶解气的地质资源量为1.75×1012m3,技术可采资源量为0.13×1012m3。资源评价结果显示,松辽盆地古龙页岩油的有利资源主要分布在齐家—古龙凹陷,是松辽盆地重要的战略接替资源,预计在未来随着开采技术升级,页岩油的可动用潜力将进一步增大。

• 鄂尔多斯盆地奥陶系盐下缝洞体天然气勘探突破及其意义

  牛小兵, 范立勇, 任军峰, 师平平, 魏柳斌, 李维

  摘要： 2024年,按照"断裂改造碳酸盐岩形成缝洞体气藏"的勘探思路,针对鄂尔多斯盆地奥陶系盐下勘探层系部署实施了3口探井,试气获得高产工业气流,揭示了盐下缝洞体气藏具有良好的勘探潜力。然而,目前对于缝洞体气藏的高产富集规律及综合预测模式尚不明确,难以落实有利区带与钻探目标。基于岩心、岩石薄片、地震、测井和生产动态等资料,对鄂尔多斯盆地奥陶系盐下缝洞体气藏的基本地质条件及高产富集机理进行了分析。研究结果表明:①鄂尔多斯盆地奥陶系盐下缝洞体气藏具备上古生界煤系与下古生界海相烃源岩双源供烃条件,其中,下古生界海相烃源岩为主要烃源岩,最大生烃强度为12×108m3/km2,具有充足的供烃能力;②盐下缝洞体的储集空间以裂缝及沿裂缝带发育的溶蚀孔洞为主,含少量基质晶间孔,平均孔隙度可达10%以上,平均渗透率最高可达10 mD,具有良好的储集性能;③盐下断裂及伴生裂缝系统不仅能够改善白云岩储层的物性,形成储集性能良好的缝洞体,还可以沟通源岩与储层,为油气向缝洞体储层聚集提供有效的运移通道;④马家沟组五段6亚段发育的厚层膏盐岩为缝洞体气藏的区域盖层,马家沟组五段10亚段和马家沟组三段等层系中发育的膏盐岩为气藏的直接盖层,缝洞体周围的致密碳酸盐岩构成侧向遮挡,这些好的保存条件有利于天然气富集并形成缝洞体气藏。通过综合评价,初步落实鄂尔多斯盆地奥陶系盐下缝洞体气藏的有利勘探面积约为2.5×104km2,预计天然气储量规模可达5000×108m3,勘探潜力大,是奥陶系盐下天然气勘探的重要方向与现实目标。

• 准噶尔盆地腹部地区超压低饱和度油气成因机制与勘探意义

  吴涛, 李军, 闫文琦, 董桂彤, 赵靖舟, 曾德龙, 尚晓庆, 徐泽阳, 吾尔妮萨罕·麦麦提敏, 平赵勇, 孔德诚

  摘要： 超压、低饱和度是准噶尔盆地腹部地区油气藏的典型特征之一,基于分析化验、钻井/测井及试产资料,结合盆地模拟结果和地质综合分析的认识,明确了腹部地区储层成岩、油气充注和超压发育之间的耦合关系,探讨了压力-应力耦合效应及其成藏作用,揭示了超压低饱和度油气藏的成因及主控因素。研究结果表明,油气充注期滞后于化学压实成因超压的形成期和储层致密期。四要素耦合作用导致了超压低饱和度油气藏的形成:化学压实成因超压降低了油气充注储层的有效空间及烃柱高度,其与致密储层共同作用提升了油气充注的启动压力,压力-应力耦合效应造成断层相关圈闭失效,晚期的掀斜抬升运动导致油气散失。准噶尔盆地腹部地区深层超压层系的油气勘探应避开强化学压实超压区,以岩性圈闭、背斜圈闭以及岩性-构造圈闭为主要目标,断层相关圈闭为次要目标;对于同一类型的圈闭及勘探目标,埋深相对较大者可优先部署钻探。研究认识在准噶尔盆地腹部地区近期的油气勘探中已得到证实,对未来该地区及地质条件类似地区的超压低饱和度油气勘探具有重要指导与借鉴意义。

• 川西地区中二叠统茅口组二段白云岩类型与成因模式

  王斌, 宋金民, 刘树根, 金鑫, 李智武, 叶玥豪, 杨迪, 王佳蕊, 王俊轲, 邓豪爽, 郭嘉欣, 罗平

  摘要： 近期,四川盆地中二叠统茅口组白云岩储层勘探不断取得突破,但其白云岩的类型与成因备受争议。以川西地区典型钻井和露头剖面的茅口组二段(茅二段)白云岩为研究对象,基于岩石薄片鉴定,主量/微量元素、碳/氧/锶同位素和稀土元素测定及流体包裹体测温等技术分析,划分出白云岩类型,建立了2类3期白云石化作用模式。研究结果表明:根据产状和结构,川西地区茅二段可分为与灰岩呈层状/斑状伴生的粉晶白云岩、与硅质结核/硅质条带伴生的粉晶白云岩、薄层状粉晶白云岩、中层状细晶白云岩、厚层块状细晶—中晶白云岩和中晶—粗晶白云岩。与灰岩伴生的粉晶白云岩、与硅质伴生的粉晶白云岩和薄层状粉晶白云岩的δ13C、δ18O、87Sr/86Sr比值处于中二叠世海水范围内,稀土元素具有Ce正异常,流体包裹体均一温度为111.0~136.9℃;相较于同期海水,中层状细晶白云岩、厚层块状细晶—中晶白云岩的δ18O偏负,87Sr/86Sr比值偏高,稀土元素具有Ce正异常,流体包裹体均一温度为121.9~147.6℃;中晶—粗晶白云岩的δ13C、δ18O显著偏负,87Sr/86Sr比值显著偏高,稀土元素具有明显Eu正异常,流体包裹体均一温度为153.2~189.2℃。川西地区中二叠统茅二段白云岩为相控型海泡石成岩转化水白云石化作用成因,高能颗粒滩相区是白云石化作用的主要发育区域,不同类型的白云岩形成于海泡石不同成岩转化阶段释放的成岩转化水。前述3类粉晶白云岩形成于海泡石成岩转化初期释放的少量成岩转化水,2类细晶—中晶白云岩形成于海泡石成岩转化高峰期释放的足量成岩转化水,中晶—粗晶白云岩形成于构造-热液活动期受热液改造的成岩转化水。相控型海泡石成岩转化水白云石化作用模式可为茅口组白云岩储层的预测提供参考。

• 四川盆地高石梯地区走滑断裂的分布及活动对二叠系栖霞组白云岩储层发育的控制作用与意义

  狄贵东, 陈亚军, 陈康, 黄志发, 冉崎, 夏青, 赵艾琳

  摘要： 基于高石梯地区二叠系栖霞组白云岩在钻井中的发育情况分析,白云岩的分布与主干走滑断裂的分布及多期构造活动明显有关联,但其耦合机理尚不明确。根据走滑断裂带的几何学和运动学特征以及断裂带的裂缝胶结物、缝洞充填矿物的测年数据,判定了断层的活动期。通过与经典成岩模式进行对比、元素地球化学特征分析和地热史恢复,证实栖霞组白云岩为构造-热液成因,并从成因机理上探讨了走滑断裂带对栖霞组白云岩储层发育的控制作用与意义。①在高石梯地区,由震旦系—下古生界延伸至二叠系内的主干走滑断层为基底先存断裂在多期构造活动下形成,断层主要经历了前震旦纪的雏形发育阶段、晚震旦世—加里东早期和加里东晚期—海西早期的强烈活动阶段、晚二叠世局部复活阶段3期构造叠加活动。②白云岩的分布模式、CaO—MgO含量关系、白云石的有序度、稀土元素地球化学特征和古热流证据表明,高石梯地区栖霞组白云岩储层的形成受主干走滑断裂的多期活化和晚二叠世峨眉地裂运动影响,成因为与广泛热事件有关的热液流体作用。③平面上,栖霞组二段的白云岩储层呈带状、透镜状分布在FI-8、FI-9、FI-10和FI-11这4条一级走滑断裂带附近。伴随着晚二叠世—早三叠世末期发生的峨眉地裂运动,基底深大走滑断裂再次活化,断裂与深部澄江组巨厚碎屑岩热液储库相沟通,而栖霞组的上覆龙潭组致密泥页岩则形成封堵层,这些为热液白云岩储集相的发育提供了热源、通道和封堵的有利配置条件。④断裂构造-热液作用对断层主动盘一侧的碳酸盐岩的影响明显大于被动盘,被动盘一侧可能作为深部上涌热液流体侵入渗透的阻隔层,而深部富镁流体在沿深大断裂进入栖霞组时则会优先选择进入主动盘一侧孔隙度较好的滩相颗粒灰岩中,产生热液白云石化作用。

• 松辽盆地北部中央隆起带基岩潜山天然气成藏主控因素与成藏模式

  赵波, 丁寒生, 尹淑敏, 张永成, 李忠权, 孙国昕, 刘筝

  摘要： 近年来,松辽盆地北部中央隆起带基岩潜山的天然气勘探取得重大突破,展现了较好的勘探前景,但其天然气成藏的主控因素与成藏模式尚不清晰,严重制约了气藏的勘探进程。基于探井和地震资料,以及岩心、岩石薄片、场发射扫描电镜分析数据,系统分析了中央隆起带基岩潜山的气藏类型,揭示了天然气成藏的主控因素,并建立了天然气成藏模式。研究结果表明:松辽盆地北部中央隆起带基岩潜山天然气成藏的控制因素包括供烃条件、储层条件、输导体系以及保存条件,其中,供烃条件在一定程度上控制了气藏的分布,储层条件控制了气藏的规模,输导体系控制了天然气的运聚,保存条件控制了天然气的富集;天然气成藏时间在泉头组沉积末期至姚家组沉积期,为天然气的第1期充注;发育断裂-不整合面输导+风化壳聚集以及断裂-裂缝输导+风化壳和基岩内幕聚集2种天然气成藏模式。研究为推进基岩潜山的天然气勘探开发工作提供了一定参考。

• 松辽盆地齐家—古龙凹陷青山口组压力场特征和超压成因

  黄越, 常健, 邱楠生, 林铁锋, 付秀丽, 唐博宁, 李军辉

  摘要： 松辽盆地北部齐家—古龙凹陷白垩系青山口组油气的产出与地层超压的发育密切相关,但地层压力分布规律和超压成因尚未开展系统研究。基于实测地层压力和利用泥浆密度数据预测的地层压力分析了齐家—古龙凹陷青山口组各段现今的地层压力分布特征,通过地质-测井响应特征分析了地层超压的成因与差异以及超压保存的控制因素,探讨了页岩地层超压与油气成藏的关系。研究结果表明:古龙凹陷、齐家凹陷南部和北部的青山口组在纵向上分别存在弱超压—强超压、常压—弱超压—强超压和常压—弱超压的压力封存箱结构;其对应结构的最大地层压力系数在青山口组一段分别为1.82、1.66和1.38,在青山口组二段＋三段分别为1.79、1.54和1.34。不同区域青山口组超压的成因存在明显差异,古龙凹陷的超压主要由生烃增压作用形成;齐家凹陷南部的超压成因以不均衡压实作用、生烃增压作用和超压传递作用为主;而齐家凹陷北部的超压主要由不均衡压实作用产生。齐家—古龙凹陷由南向北生烃膨胀作用对地层超压的贡献率由97%逐渐降低至3%,生烃膨胀作用导致的"弱超压—强超压"压力封存箱结构是古龙页岩油高产层的标志。青山口组底部断裂的疏密程度对现今地层超压的重新分配影响有限,泥页岩层中的低砂泥比、断层稳定性和页理缝发育为页岩油的滞留提供了良好的保存条件。研究区南、北超压的差异分布与其轻质油带、稀油带及常规黑油带的成藏高度匹配,凸显了判识泥页岩超压成因的重要性。齐家—古龙凹陷青山口组超压的分布及其成因的明确为致密油、页岩油资源预测和成藏机理研究提供了理论依据。

• 基于卷积神经网络与视觉变换器的微观剩余油分类方法

  赵娅, 管玉, 贾迪

  摘要： 在石油开发领域,微观剩余油的精确识别和分类对提高油田开采效率和采收率至关重要。但传统的剩余油识别技术存在识别效率低、精度不高、资源消耗大等问题,限制了其在油田应用中的实际效果。因此,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)与视觉变换器(ViT)的微观剩余油图像分类网络LLGFormer,该网络架构通过融合局部与全局特征,显著提高了分类精度,同时改善了运行效率。首先,设计了边缘感知增强模块,增强了图像的边缘纹理信息;然后,通过LLGFormer数据块并行,提取剩余油的局部与全局特征。此外,引入贡献判别网络,指导ViT分支关注有效信息,并采用分步计算策略降低模型的计算量。在自制的微观剩余油数据集和公共数据集上实验验证了LLGFormer的有效性。研究结果表明,LLGFormer在微观剩余油图像的处理速度和性能平衡方面具有显著优势,为石油行业中微观剩余油的自动化识别与分类提供了新的技术途径。

• 页岩CO2封存中的矿物溶蚀/沉淀特征及作用规律

  代旭光, 桑树勋, 王猛, 刘世奇, 郑司建, 宋新贺, 师轩, 宋昱, 冯光俊, 全方凯

  摘要： 超临界CO2(scCO2)反应会引起页岩的物质成分和储渗条件发生动态变化,但目前对于以溶蚀/沉淀等为特征的水-岩反应及其作用规律研究鲜有报道。基于高压水热反应实验装置和系列表征测试,分析了scCO2-水-页岩反应过程中页岩在化学组分、矿物成分、表面形貌和孔隙结构方面的变化特征,揭示了在CO2封存条件下页岩产生矿物溶蚀、离子溶出和沉淀作用的规律。研究结果表明:在短期反应过程中,页岩主要表现出溶蚀特征,其内方解石形貌发生改变,次生溶蚀孔发育;在长期反应过程,页岩仍以溶蚀作用为主,并在局部伴有碳酸盐沉淀现象。溶蚀过程主要受方解石的发育条件控制,方解石溶蚀导致页岩的孔体积和比表面积增大;沉淀过程受以伊利石和伊/蒙混层为代表的黏土矿物的影响,二者含量的增加会导致更多碳酸盐沉淀产生。scCO2-水-页岩反应总体上表现为一种以溶蚀作用为主、沉淀作用为辅的地球化学行为。在溶蚀/沉淀作用下,页岩的封存空间呈正向递增演化;方解石的溶蚀有利于提高页岩的封存能力;而黏土矿物可为CO2的矿化封存提供必要的阳离子。研究页岩在CO2封存中的溶蚀/沉淀特征有助于了解在CO2封存条件下的矿物-流体地球化学作用规律,对于揭示页岩的CO2地质封存机理和发展页岩气强化开采技术有重要的参考价值。

• 牙轮钻头螺旋磁流体复合密封耐压机理

  周已, 李天全, 周燚, 王儒晨

  摘要： 牙轮钻头螺旋磁流体复合密封结构具有主动排砂、自动补偿封浆效应等优点,是一种新型的牙轮钻头密封结构,耐压性能则是决定该新型密封性能的关键。因此,构建了牙轮钻头螺旋磁流体复合密封的磁场和磁流耦合的数值仿真模型,从磁通密度、磁感应强度、理论耐压值的角度实现了牙轮钻头螺旋磁流体复合密封耐压能力和密封性能的全过程,主要研究了工况参数(转速、温度)对新型密封耐压性能的影响规律。通过数值模拟发现,磁力线在极靴顶部处分布密集,能够实现聚磁效果,极靴顶部处的磁场强度将高于密封间隙处;磁通密度在极靴顶部位置上的磁场强度大小明显高于其他位置;在每个极靴顶部处都具有较高且相近的磁感应强度,极靴顶部处的磁感应强度最大,达到3.697 8 T,而齿槽处和密封间隙处的磁感应强度为0.24 T,极靴顶部处存在较大的磁感应强度梯度。根据理论耐压计算得到理论耐压值为1.09 MPa,验证了密封结构设计的可行性。随着转速和温度的增加,整个密封结构的耐压能力降低。与转速相比,温度对于密封结构耐压性能的影响较小。通过开展试验研究,验证了牙轮钻头螺旋磁流体复合密封的耐压性能,揭示了工况参数对其耐压性能的影响规律,试验结果和仿真结果相符合。

• 中国石油中—深层煤炭地下气化理论与技术研究进展

  王峰, 喻岳钰, 方惠军, 徐小虎, 葛腾泽, 东振, 徐博瑞, 刘丹璐, 张友军, 刘奕杉

  摘要： 煤炭地下气化可以实现煤炭资源的清洁开发利用,符合油气企业低碳发展战略和国家"双碳"目标。通过简述煤炭地下气化理论技术研究现状,认为煤炭地下气化理论体系基本建立,浅层煤炭地下气化技术相对成熟但未产业化,中—深层煤炭地下气化获得初步验证并已成为煤炭地下气化的发展趋势,但技术复杂、基础研究薄弱,面临气化过程稳定控制等关键挑战。2019年以来,中国石油天然气集团有限公司实施了重大科技专项,攻关800 m以深中—深层煤炭地下气化关键技术。从理论和技术两个角度,总结和介绍专项研究取得的重要进展和认识。在基础理论方面,基于实验技术攻关和系统的实验与模拟研究,深化了煤炭地下气化动力学、气化腔扩展机制、覆岩热形变机制等规律认识,为中—深层煤炭地下气化工程和工艺设计奠定了理论基础。在工艺技术方面,突破了包含气化资源评价与选址评价、气化炉完整性设计和控制、气化运行控制等关键核心技术,形成了气化炉建造装备体系、地下气化井下作业装备系统。提出了继续深化中—深层煤炭地下气化基础研究、同步稳妥推进矿场试验的建议,以提高技术成熟度和工艺稳定性,推进煤炭地下气化产业化发展。