石油学报杂志

石油学报杂志2024年第3期

• 四川盆地渝西地区大安深层页岩气田的勘探发现及成藏条件

  梁兴, 单长安, 张磊, 罗瑀峰, 蒋立伟, 张介辉, 朱斗星, 舒红林, 李健

  摘要： 浙江油田自2021年6月获得渝西地区大安流转区块以来,全力加大、加快深层页岩气勘探评价及实施,地质认识和工程技术不断深化,多口井产量测试实现工业突破,发现了渝西地区大安深层页岩气田。通过系统介绍四川盆地渝西地区大安区块近两年的勘探发现历程,从区域地质特征、沉积岩相、有机地球化学、孔隙-裂缝、物性、含气性、断裂特征、地质岩石力学性质和优质储层分布特征等对地质成藏条件进行了综合分析,归纳了通过实践创新形成的大安深层页岩气勘探开发关键技术。大安区块五峰组-龙马溪组一段1亚段沉积期整体处于江南-雪峰加里东期造山带北麓上扬子前陆盆地沉积中心,下部优质页岩层为深水陆棚相,强还原缺氧环境为其提供了良好的源储条件,有机生物富碳硅质页岩相发育、有机地球化学指标优良、微观储集空间发育、物性好、页岩自封闭性好、含气性高,表现为过成熟度干气的超压连续型页岩气藏。基于良好的页岩顶、底板条件和隔档式褶皱构造形变的特点,建立了基于"窄陡背斜断层遮挡-宽缓向斜连续分布,构造转折带与低幅背斜构造富集高产"的渝西地区大安深层页岩气富集成藏模式(埋深为3 500~4 500 m),体现了"多场协同、多元耦合、多素叠置"的山地页岩气富集成藏赋存理论内涵。通过实践探索形成了适用于大安深层页岩气勘探开发的5项综合评价方法与技术,包括多尺度天然裂缝精细识别与稳定性评价技术、井平台全生命周期一体化评价与设计技术、高温安全优快钻井配套技术、密切压碎缝控增储提产兼顾套变防治的水平井分段体积压裂2.0工艺技术、基于高频压力连续监测和人造气藏动态评估优化的深层页岩气精细控压返排技术。渝西地区大安深层页岩气田的勘探发现,进一步推动了中国海相深层-超深层页岩气的快速发展。

• 渤海湾盆地保定凹陷早熟低熟油特征及成烃机制

  李志军, 马学峰, 罗强, 肖阳, 王权, 庞秋菊, 吴小梅, 邵彦蕊, 金娟娟, 钟雪梅, 宋军美

  摘要： 早熟低熟油是生烃活化能低的特定有机母质在低温早熟条件[镜质体反射率(Ro)为0.3%~0.6%,地温为60~100℃]下生成的石油,较未成熟油的成熟度高、油质好,易于形成商业油藏及自然工业产能。这类石油在中国发现早,但其成烃机制和成藏潜力并未被充分认识。近年来,中国石油华北油田公司勘探开发研究院对早熟低熟油进行了探索并在冀中坳陷保定凹陷中-浅层东营组钻获高产油流和规模效益储量,突破了传统认知。对保定凹陷原油和烃源岩开展的有机地球化学分析、储层含烃包裹体分析和生/排烃热模拟实验等成烃机制研究揭示,沙河街组一段下亚段有机质富集层中的低活化能菌藻类和可溶有机质在成岩晚期的强还原咸化水体、高地温场演化环境下,经生化作用、低温热催化作用生成了大量的早熟低熟油,产油量达190 mg/g,排油量达86 mg/g;生油量和排油量分别占干酪根生油高峰阶段(Ro为0.8%~1.3%,地温＞120℃)生油量和排油量的46.4%和37.3%,这为早熟低熟油藏的形成提供了充足的油源。早期生成的石油经通源断裂网络和砂体输导,完成了从源到藏的运聚过程,呈现出近源富集的规律。

• 煤层气井产出水演化路径及产量判识意义——以黔西地区织金区块为例

  郭晨, 李瑞腾, 秦勇, 卢玲玲, 易同生, 陈贞龙, 袁航, 高为, 程曦

  摘要： 煤层气井的产出水蕴含着重要的地质与产能信息,揭示产出水的地球化学特征与主控因素,阐明产出水的演化路径及其与产能的内在关系,有助于理解产能的非均质性并为开发方案优化提供依据。近年来,黔西地区织金区块煤层气的勘探开发取得重要突破,这为中国南方多层、薄层状煤层条件下煤层气的开发提供了技术示范,但仍然存在产出水质变化大、产能不确定性高、控产因素不明等问题。通过采集黔西地区织金区块上二叠统长兴组-龙潭组煤层气井的产出水样并开展水文地球化学测试,探讨了水化学特征、演化路径及其产量判识意义。产出水质包括Na-HCO3型与Na-Cl型,前者的总固溶体(TDS)含量为944~2 681 mg/L,后者的TDS含量为3 603~8 800 mg/L。以TDS含量为刻度,水样的5个聚类(聚类1-聚类5)代表地下水的滞留程度依次增高。脱硫酸作用、阳离子交换吸附作用、浓缩作用是控制产出水化学特征与演化的主要因素。产出水的水质变化先后经历了氧化条件下补给作用主导的低TDS含量(＜200 mg/L) Ca-SO4型水质、还原条件下脱硫酸作用与阳离子交换吸附作用主导的中等TDS含量(900~3 000 mg/L) Na-HCO3型水质、高度滞留条件下浓缩作用主导的高TDS含量(3 500~9 000 mg/L) Na-Cl型水质。产出水的演化可分为还原阶段和封闭阶段,处于封闭阶段的产出水(TDS＞3 000 mg/L)对应高产井。提取煤层气产量判识的关键水化学指标及其临界值,通过分析TDS含量和Cl-、Na+、Sr2+等特征离子浓度可更有效地判识高产井;借助脱硫系数可更有效地判识低产井。黔西地区织金区块煤层气井的选址应避开地下水径流强烈地带,布设在具有高TDS含量、高Cl-含量、低SO42-含量的滞留区,珠藏次向斜轴部为布设煤层气井的有利区。水动力干扰及其诱发的低效降压仍是制约直井/定向井多层合采产能效率的重要因素。研究成果可为织金区块煤层气的高效开发与产出水的处理提供依据。

• 四川盆地海相页岩孔隙类型对孔隙空间贡献定量表征

  惠沙沙, 庞雄奇, 谌卓恒, 王琛茜, 施砍园, 胡涛, 胡耀, 李敏, 梅术星, 黎茂稳

  摘要： 为定量表征四川盆地古生界海相页岩孔隙类型对页岩微米-纳米孔隙空间的相对贡献,基于岩石学分析、地球化学分析、低温氮气吸附实验、场发射扫描电镜观察等方法对不同热演化阶段的海相页岩的孔隙类型及结构进行了对比分析,结合页岩的TOC含量和矿物组分信息,利用基于机器学习的图像分析方法提取页岩孔隙的几何参数,定量计算了不同热演化阶段海相页岩中不同类型孔隙的孔面积和孔体积。研究结果表明:随成熟度增加,四川盆地海相页岩中孔隙的平均孔径减小,而孔体积、孔面积、表面分形维数和结构分形维数均增大;在上二叠统大隆组低成熟海相页岩中,骨架矿物相关孔最为发育,其贡献了70%的孔面积和73%的孔体积;在志留系龙马溪组成熟海相页岩中,黏土矿物孔占主要优势,其贡献了63%的孔面积和58%的孔体积;在龙马溪组高成熟-过成熟页岩中,有机质孔贡献了68%的孔面积与52%的孔体积。四川盆地海相页岩的孔隙演化受成岩作用和生烃过程共同影响,明确不同热演化阶段海相页岩的优势孔隙类型可以为页岩油气高效开发提供理论指导。

• 基于卷积神经网络与特征聚类的荧光薄片分析方法

  孙歧峰, 李克昊, 段友祥, 张依旻, 宫法明

  摘要： 荧光薄片是研究储层原油性质、分布特征以及孔隙结构的重要手段。但目前荧光薄片数据处理仍以人工方式为主,分析效率低且受人为因素影响。基于卷积神经网络,提出一种无监督自动分割方法。首先统计出不同组分在紫外光源激发下产生的荧光颜色,建立出荧光颜色图版与标准色系图谱以此确定划分标准,然后使用卷积神经网络提取出荧光图像的高级语义特征,通过相似性和连续性约束进行特征融合,通过计算与荧光色系图谱的空间距离与角度确定相似度划分类别,最终实现荧光图像中颗粒、孔隙、油质沥青、胶质沥青、沥青质沥青等组分的自动划分与定量分析。荧光薄片图像的实验证明,该方法不需要大量标记样本且总体各项平均误差较低,能够满足实际生产需求。

• 页岩油多岩性交互储层径向井穿层压裂裂缝扩展特征

  武晓光, 龙腾达, 黄中伟, 高文龙, 李根生, 谢紫霄, 杨芮, 鲁京松, 马金亮

  摘要： 中-高成熟陆相页岩油是中国油气勘探开发的重大接替领域,但存在多岩性交互、纵向改造程度低的难题。充分动用纵向产层是实现页岩油体积压裂、获得高产与稳产的关键。为此,提出了径向井穿层压裂新思路,旨在通过径向井眼穿透隔夹层和岩性界面,引导纵向多层系起裂,解决缝高延伸受限的难题。为探究方法的可行性,开展了真三轴径向井穿层压裂实验,借助CT扫描和裂缝三维重构技术,阐明了径向井引导裂缝穿层起裂及扩展特征,分析了垂向应力差异、压裂液排量、径向井长度等参数对径向井诱导裂缝穿层的影响规律。研究结果表明:径向井具有导向裂缝扩展和诱导裂缝纵向穿层的特性,可有效降低裂缝穿层难度,提升纵向扩展高度;垂向应力差异增加,径向井诱导裂缝穿层效果增强,裂缝由跨层起裂向各层同时起裂转变,突破岩性界面;小排量下裂缝以低强度岩层跨层起裂为主,提高排量有助于裂缝纵向穿层扩展;径向井长度增加,诱导裂缝穿层能力增强。研究结果有望为中国陆相页岩油储层纵向改造高度受限的难题提供解决思路。

• 烟道气辅助注蒸汽开采稠油增效机理及应用

  李博良, 李宾飞, 冀延民, 盖平原, 王建, 李兆敏, 王成建

  摘要： 烟道气作为辅助剂可改善蒸汽开发稠油的效果。为探究烟道气与不同相态蒸汽协同作用下的增产机制、推动烟道气在油田的规模化应用,通过控制一维驱油实验参数,系统研究烟道气对蒸汽/热水驱油特征的影响,利用二维可视化实验探究烟道气对蒸汽腔扩展规律及驱油生产动态的影响,并开展烟道气辅助蒸汽吞吐现场试验,对效果进行了验证。研究结果表明,烟道气能显著提高蒸汽的驱油效率;当蒸汽为液态时,烟道气将液相转变为气液两相,改善微观波及效果,且随着温度升高,烟道气增效作用变强;当蒸汽为汽态时,烟道气改善蒸汽的干度,大幅提高蒸汽与稠油的接触程度和热利用效率,但是随着温度升高,烟道气增油效果减弱;烟道气发挥作用的优势区域在汽-液相态边界处,驱油效率增幅可达24.2%。烟道气促进蒸汽驱过程中蒸汽腔中下部的发育,使蒸汽腔波及系数提高17.4%,采收率提高25.4%。现场应用25井次,平均周期增油量为120 t,油汽比提高0.1,典型井周期增油量为775 t,油汽比由0.3提高到0.9。

• 幂律流体在椭圆井眼同心环空中螺旋层流流动压降

  汤明, 郭欣钰, 谢玉森, 赵晨敏, 敬亚东, 何世明

  摘要： 环空压降的准确预测是精准控制井底压力的基础,能够有效防止井漏、溢流,甚至井喷等井下复杂和事故。常规环空压降预测多以圆形井眼为基础,未考虑井眼形状不规则的影响;由于岩石力学特性参数和地应力的非均质性,易形成椭圆形井眼。以流体动力学为基础,建立椭圆井眼中幂律流体螺旋层流流动压降数值模型,利用流体力学仿真结果和实验结果对数值模型进行验证;以数值模型为基础,开展流动压降影响因素分析,明确不同参数对流动压降的影响规律;采用最小二乘法建立无量纲压力梯度拟合模型。研究结果表明,数值模型与仿真模拟和实测结果误差介于±5%。压力梯度随流体稠度系数的增加呈线性增大,随流体流性指数和环空内外径比率增大呈指数数型增大,随轴向平均速度增大呈对数型增大,随椭圆长短轴之比和内管转速增大呈指数型降低。无量纲压力梯度几乎不随流体稠度系数的变化而变化,拟合模型与数值模型误差仅为±5%。适用参数范围为0.8 m/s ≤ vx ≤ 1.4 m/s,40 r/min ≤ ω ≤ 120 r/min,0.5 ≤ Kd ≤ 0.8,1.0 ≤ η ≤ 1.2和0.5 ≤ n ≤ 0.8。椭圆井眼同心环空螺旋层流无量纲压力梯度拟合模型能够实现流动压降的准确便捷预测。

• 四川盆地川西气田多层系成藏条件及勘探开发关键技术

  熊亮, 隆轲, 曹勤明, 章顺利

  摘要： 四川盆地油气资源丰富,在纵向上从海相到陆相发育多个成藏系统。近年来,川西气田在多个层系均取得了重大油气勘探成果。为了深化油气成藏富集规律认识,指导勘探开发,进一步扩大油气成果,梳理了川西气田的勘探开发历程并系统剖析了油气成藏条件。研究结果表明:川西坳陷发育多套优质烃源岩,物质条件充足;川西地区中三叠统雷口坡组四段发育局限台地潮坪相白云岩孔隙型储层,可实现四川盆地海相勘探领域由高能礁滩、岩溶等气藏向局限台地潮坪相白云岩气藏的拓展,丰富海相油气的勘探类型;上三叠统须家河组二段发育河口坝和水下分流河道高能砂体,呈广覆叠置发育,与下伏小塘子组烃源岩或自身烃源岩构成了完整的源-储组合;中侏罗统沙溪庙组发育近物源扇三角洲和辫状河三角洲水下分流河道高能砂体,与下伏须家河组五段烃源岩构成了完整的源-储组合。川西地区从二叠系到三叠系雷口坡组发育的"直接式"和"接力式"通源断层、雷口坡组网状分布的微断层和裂缝、须家河组断裂-裂缝-砂体复合输导体系、沙溪庙组断层-砂体输导体系,这些均为高效的油气输导体系,确保了天然气能够高效运移成藏。建立了超深层潮坪相薄互层储层精细预测技术序列,形成了须家河组二段的薄储层预测及中-小尺度裂缝空间刻画技术,实现了储层的精细刻画,支撑了水平井的成功实施。通过量身打造开发方案并攻关钻完井工艺,实现了"少井高产"的开发目标和储量的有效动用。川西地区超深层复杂构造带潮坪相白云岩气藏的开发建产、须家河组的高效开发和沙溪庙组致密砂岩的勘探突破推动了相关领域的勘探开发及方法技术创新。