石油学报杂志

石油学报杂志2024年第6期

• 新能源新兴产业在推动新质生产力中的地位与作用

  邹才能, 李士祥, 熊波, 刘翰林, 张国生, 杨智, 潘松圻, 吴松涛, 关春晓, 李婷, 林大朋

  摘要： 在全球气候变化、碳中和共识和能源转型的背景下,新一轮科技革命和产业变革加速推进,新能源新兴产业已成为各个国家发展的重点方向。新兴产业代表着未来科技和产业发展方向,新兴产业在主导产业下创新发展,同时孕育未来产业,是发展新质生产力的重要产业。新能源是重要的新兴产业,在中国“洁煤、稳油、增气、强新,多能互补、智慧协同”的能源战略中起着举足轻重的作用。能源体系在制造能力、基建能力和智慧化能力的推动下,正在由基于地下资源禀赋的现行能源体系走向基于技术创新的新型能源体系。新质生产力促进新能源新兴产业高质量发展,在“技术创新＋双碳目标”前轮牵引、“能源经济＋能源安全”后轮驱动的“四轮驱动”下,向着新能源引领下箭头向前的新能源“可实现三角”转变,将成功破解一直困扰化石能源领域的“不可能三角”矛盾,丰富和发展了“能源三角”理论。创新平台建设、科技创新驱动、创新联合组建、人才队伍发展和产业链条建设等系列举措,涌现一批科技领袖,可促进新能源新兴产业加快形成新质生产力,有望使煤炭、石油等化石能源更多回归化工材料属性,奋力实现新能源“技术独立”,助推中国力争“能源独立”。

• 松辽盆地北部嫩江组中—低成熟页岩油地质特征及勘探突破

  何文渊, 崔宝文, 张金友, 赵莹, 程心阳, 刘召, 刘鑫, 曾花森

  摘要： 松辽盆地嫩江组发育陆相湖盆页岩,其分布面积广,烃源岩品质好,页岩油潜在资源规模大。以往的研究主要关注青山口组中—高成熟页岩储层,对于嫩江组的中—低成熟度典型湖相页岩鲜有涉及。基于全岩矿物分析、有机地球化学分析、场发射扫描电镜分析和氮气吸附实验等测试资料,结合区域构造背景和沉积特征,对嫩江组页岩的分布和烃源岩特征、含油性、储集性进行综合分析,揭示了嫩江组页岩油的地质特征及资源潜力。研究结果表明:嫩江组一段和嫩江组二段广泛发育页岩,其厚度大且分布稳定;嫩江组在纵向上发育3套有机质含量高的页岩层段,其有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主,有机质演化程度主体处于中等成熟—低成熟阶段;页岩以发育粒间孔、粒内孔和黄铁矿晶间孔等多类型纳米级储集空间为主,孔径主要分布在64~128 nm;嫩江组温暖湿润的古环境奠定了页岩有机质发育的物质基础,同时优质的烃源岩与多类型纳米级储集空间的耦合共同制约了页岩油的富集。综合评价表明:纵向上,嫩江组二段为最优质的“甜点层”,嫩江组一段的中部次之;初步估算嫩江组的石油资源量超过100×108t。2021年,大庆油田有限责任公司在嫩江组部署了NY1H井,累积产油量为2 160 t,实现了嫩江组中—低成熟页岩油在初期相对高产阶段的稳产,证实了嫩江组具备良好的页岩油资源基础和动用潜力。

• 四川盆地中二叠统茅口组一段含海泡石层系古环境与沉积格局指示意义

  宋金民, 江青春, 刘树根, 金鑫, 范建平, 李智武, 黄士鹏, 苏旺, 杨迪, 姜华, 叶玥豪, 王佳蕊, 王俊轲, 任杉

  摘要： 四川盆地中二叠统茅口组一段(茅一段)灰岩-泥质灰岩韵律层发育含海泡石层系。基于岩石薄片鉴定、扫描电镜观察、主/微量元素与碳/氧同位素测定等分析方法,对茅一段含海泡石层系的古环境与沉积模式进行研究,揭示其蕴含的沉积地质意义。研究结果表明,中二叠统茅一段的海泡石主要存在4种形态:透镜状、星点状、层状与生物碎屑状。其中,透镜状和星点状海泡石主要发育在灰岩层中,层状海泡石则发育在泥质灰岩层中,生物碎屑状海泡石在灰岩和泥质灰岩中均有发育。灰岩沉积期,利用氧同位素(δ18O)恢复的古海水温度(T1)集中分布于3.71~12.45 ℃,利用Mg/Ca恢复的古海水温度(T2)集中分布于13.78~14.20 ℃;灰岩中的Sr/Ba集中分布于16.57~659.18,古盐度平均为131.97,Sr/Cu平均为2 175.43,V/(V+Ni)平均为0.9044,Ni/Co平均为14.32,指示沉积环境为 高盐度、干旱、贫氧—缺氧的凉水环境;泥质灰岩沉积期的T1集中分布于6.98~14.48 ℃,T2分布于13.80~ 15.14 ℃,Sr/Ba集中分布于77.34~819.59,古盐度平均为131.76,Sr/Cu平均为1511.73,V/(V+Ni)平均为0.912 2,Ni/Co平均为16.42,反映沉积环境为相对低盐度、相对湿润、缺氧的凉水环境。在贫Al、富Mg的凉水环境下(T1＜12 ℃),断裂沟通的富Si流体在重力与浓度势的驱动下在低洼区形成大量海泡石沉积。随着埋深增大,海泡石发生不同程度的成岩转化,形成海泡石-滑石-白云石-石英的矿物组合序列。茅一段含海泡石层系的沉积模式为:灰岩沉积期,海水温度较低,淡水及陆源输入量少,海水盐度高,硅质流体少,由此沉积透镜状、星点状海泡石;泥质灰岩沉积期,海水温度升高,淡水及陆源输入量增加,盐度随之降低,火山活动频发,硅质流体注入,由此沉积层状海泡石。含海泡石层系的厚度分布特征揭示四川盆地茅口组具有“两台一凹”的沉积格局,“C”形通江—长寿凹陷内含海泡石层系的厚度大。

• 油气运移约束陆相页岩油富集——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为例

  刘胜男, 朱如凯, 靳军, 张婧雅

  摘要： 以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为研究对象,结合地层岩性特征与储层孔隙特征,应用地球化学分析资料厘定了芦草沟组页岩油的运移特征和富集机制。生物标志化合物分析表明:芦草沟组下甜点段和中部厚层泥岩段作为独立的含油气系统,页岩油在纵向上不存在不同油源混合现象,储层砂体内的原油均来自邻近烃源岩,具有近源运移和原位聚集的特征,为自生自储、近源成藏模式;上甜点段的页岩油除来自邻近烃源岩外,主要来源于深部烃源岩,具有侧向运移富集的特征,为远距离侧向运移和近源垂向运移混合成藏模式。连井剖面、岩石薄片和高压压汞实验分析表明:上甜点段具有原油密度低、储层厚度大(单层砂体厚度>1.6 m)、粒间孔隙发育以及水平渗透性好的特征,为页岩油的侧向运移提供了有利条件;而中部泥岩段和下甜点段的原油密度较大,储层厚度较薄,粒间孔隙不发育,不利于页岩油的侧向运移富集。研究结果确定了芦草沟组上甜点段的2个页岩油有利开发深度段,即浅部高孔隙度深度段和深部次生溶蚀孔隙发育段,这两个深度段的页岩油在富集过程中的侧向运移距离分别为7300 m和4100 m。芦草沟组下甜点段和中部厚层泥岩段页岩油的富集需要考虑邻近烃源岩的生烃强度和排烃量,下甜点段的有利勘探层段在生油高峰深度以下(>3 300 m)。研究成果对寻找夹层型页岩油甜点和页岩油开采具有一定的指导意义。

• 塔里木盆地富满油田深层—超深层油气成藏过程

  黄亚浩, 汪如军, 文志刚, 张银涛, 崔仕提, 李梦勤, 王彭, 何涛华

  摘要： 塔里木盆地台盆区深层—超深层油气资源潜力巨大,其中,富满油田奥陶系一间房组—鹰山组油气成藏过程复杂,油气相态在平面上的分布差异明显。基于碳酸盐胶结物原生油包裹体和碳酸盐脉体的微区U-Pb同位素定年结果,确定了富满油田储层充填3期缝洞型脉体,主要存在3期原油充注和1期天然气充注。第1期原油充注发生在加里东中期(473.3~447.4 Ma),第2期原油充注发生在海西中—晚期(348.2~273.9 Ma),第3期原油充注发生在印支期—燕山早期(217.6~205.2 Ma);1期天然气大规模充注在燕山晚期—喜马拉雅期(90~20 Ma);3期缝洞充填脉体对应3期原油充注时期和构造活动时间。富满油田南部与北部不同区域充注的古原油的成熟度和类型不同,主要受控于不同区域寒武系玉尔吐斯组烃源岩的热演化程度,寒武系烃源岩的热演化过程和台盆区构造活动时间与油气充注过程具有时空匹配关系。研究成果有助于提高对深层—超深层碳酸盐岩油气成藏机理和油气富集规律的认识。

• 页岩储集性与含油性的毫米级精细评价及意义——以松辽盆地青山口组一段为例

  王鑫, 蒙启安, 白云风, 张金友, 王民, 刘召, 孙先达, 李进步, 许承武, 徐亮, 邓仔晓, 吴艳, 卢双舫

  摘要： 开展页岩储集性与含油性的毫米级精细评价对研究页岩油的富集特征具有重要意义。以松辽盆地古龙凹陷青山口组一段(青一段)中—高成熟页岩为研究对象,开展了微区X射线荧光光谱、岩石薄片观察、低温氮气吸附实验、高压压汞实验、岩石热解分析和总有机碳含量测定等一系列分析实验。研究结果表明:古龙凹陷青一段重点勘探层段的纹层状和层状页岩中主要发育方解石+黏土矿物纹层、黏土矿物纹层、方解石纹层、长英质纹层、黏土矿物层、黄铁矿层和白云石+黏土矿物层;黏土矿物常与有机质构成有机-黏土矿物复合体,两者之间相互作用,使得黏土矿物纹层/层和方解石/白云石+黏土矿物纹层/层相对于方解石纹层、长英质纹层和黄铁矿层具有更大的孔体积和比表面积,即该类纹层/层中具有更大的页岩油赋存空间,且游离烃含量和轻烃的占比也相对更高。研究明确了黏土矿物和有机质含量是影响古龙凹陷青一段页岩储集性和含油性的主要因素,建议将富有机质、富黏土矿物页岩层段作为勘探首选对象。

• 驱油用乳液聚合物性能评价与现场试验

  王正茂, 韩旭, 潘峰, 樊宇, 阎逸群, 周小松, 李诚

  摘要： 大庆油田清配污稀干粉聚合物(P-HPAM)比清配清稀增加聚合物用量40 % ~65 %,致使聚合物驱技术效果变差,经济效益下滑。同时,配制干粉聚合物耗时较长,地面设施投资高。因此,降低聚合物用量,改善聚合物驱技术效果,快速分散、溶解,降低地面设施投资,对聚合物驱提质增效显得尤为重要。通过系统评价乳液聚合物(E-AM/AA/AMPS)的理化性能和驱油效果,并与干粉聚合物(P-HPAM)进行对比的结果表明,乳液聚合物增黏性、黏度稳定性、抗剪切性、界面性能和乳化性能等优于干粉聚合物。采用清配污稀方式,在聚合物质量浓度为1600 mg/L、用量为960 mg/L条件下,天然岩心驱油实验乳液聚合物驱提高采收率为18.8 % (以原始地质储量计),比干粉聚合物驱提高6.9 % (以原始地质储量计)。在提高采收率值约为13 % (以原始地质储量计)时,乳液聚合物比干粉聚合物降低聚合物用量1080 mg/L。同时,乳液聚合物20 min即可完全溶解,是干粉聚合物溶解时间的1/4,并可实现在线熟化,简化配注工艺流程。目前,乳液聚合物驱油现场试验已见到显著的增油降水效果。

• 渤海油田非连续化学驱提高采收率机理

  张健, 李宜强, 李先杰, 管错, 陈鑫, 梁丹

  摘要： 渤海水驱油田以高孔高渗疏松砂岩为主,分大段强注强采至高含水阶段非均质性进一步加剧,存在水驱及常规聚合物驱方式难以动用更多小层、持续有效扩大波及等问题。按照化学体系调驱强度的差异,分别将凝胶、弹性分散流体和聚合物定义为强、中、弱3级调驱体系。根据连续化学驱(持续注入单一段塞体系)过程中渗流阻力动态变化规律,结合非均质岩心有效注入压力测试研究由强、中、弱3种调驱体系组合而成的非连续化学驱(DCF)扩大波及体积的动态特征;基于微流控实验揭示其扩大波及体积的微观机理,利用并联岩心驱替实验优化了DCF段塞组合注入方式;最后通过海上油田矿场试验验证DCF提高采收率的可行性。研究结果表明,连续化学驱过程中油水两相总流度持续增加,非均质岩心中的高渗区域总流度占比增大,扩大波及体积能力受限,不同药剂体系段塞组合的DCF驱替模式可以有效解决单一段塞增阻能力不足、过强或不均匀的问题;微流控实验表明,强—弱组合和弱—强组合DCF可较连续注入单一体系分别扩大波及29.2 % 和14.0 % ;岩心驱替实验表明,中—强—弱—强—弱DCF组合方式效果较好,可以在连续聚合物驱基础上提高采收率4.41 % 。有效调控注采压差和持续扩大微观波及体积 是非连续化学驱提高采收率的主要机理。DCF模式在渤海BZ油田2口井的先导试验受效井含水率最大降低14 %,增油量为6.97×104t,控水增油效果良好。

• 丙烷与二甲醚辅助SAGD开采规律二维物理模拟实验

  石兰香, 彭栋梁, 席长丰, 冯世博, 李松岩

  摘要： 蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是一种成熟的稠油热采技术,但其开采后期,随着蒸汽腔与盖层接触面积进一步增大,散热量增加,驱油效率降低,累计油汽比下降。在SAGD中、后期采用转轻烃溶剂辅助的接替技术,选择二甲醚作为辅助溶剂,并选取丙烷作为对照,进行了3组二维可视化实验,全程监测产油和产液速率、产出液含水率、原油采收率、累计油汽比和溶剂回收率,并揭示了温度场和蒸汽腔的变化规律。实验结果表明,SAGD开采主要分为蒸汽腔向上发育、蒸汽腔横向扩展以及蒸汽腔向下发育3个阶段。蒸汽腔扩展到盖层边界,即达到SAGD开采中—后期, 产油速率下降明显。在SAGD中—后期加入溶剂后,产油、产液速率均有明显上升。SAGD的采收率为53.67 %,累计油汽比为0.141,相比之下丙烷辅助SAGD采收率提高了11.91 %,累计油汽比提高了0.012;二甲醚辅助SAGD采收率提高了19.26 %,累计油汽比提高了0.027。二甲醚的回收 率为86.6 %,比丙烷回收率高出6.9 % 。

• 基于回压激励响应的实时地层压力反演方法

  徐宝昌, 尤香凝, 孟卓然, 刘伟, 尹士轩

  摘要： 随着石油勘探技术不断向深层复杂地层发展,深层复杂油气藏钻探过程中易发生气侵现象,准确、快速地反演出气侵发生时的地层压力,使井底压力快速回到安全窗口内,抑制更多气体从地层流入井筒是井控的关键。传统钻井过程中,大多数气侵发生时的地层压力反演依靠关井压力恢复曲线得到,但关井求取地层压力需耗费大量时间,时效性差,基于此提出了一种无需关井的回压激励下地层压力反演方法。首先,建立简化两相流模型模拟环空内气液两相流动行为,通过与OLGA多相流模拟器对比,验证了简化两相流模型具备较高的计算精度,可用于提供地层压力反演算法所需的实时环空数据;其次,考虑到气侵过程中各组分体积关系,结合油藏模型,推导出地层压力反演公式,该方法需要在井口处施加回压激励气侵响应参数(井底压力、出口流量等)的变化,利用回压激励后控压钻井系统获得的地面测量数据和简化两相流模型计算的环空数据,反演出地层压力。仿真实验结果表明,回压激励法与递推最小二乘算法相比反演精度更高;最后,考虑钻井液密度、出口流量存在误差的情况,对回压激励算法进行鲁棒性分析。实验结果表明,钻井液密度、出口流量存在误差时,回压激励算法的反演结果仍准确,算法的鲁棒性好。

• 含天然气水合物饱和粉质沉积物三轴剪切试验

  骆汀汀, 张宸毅, 杨维好, 孙翔, 宋永臣

  摘要： 为开发中国南海粉质储层中丰富的天然气水合物能源,对水饱和状态下含天然气水合物粉质沉积物进行力学特性研究。根据南海水合物岩心粒径曲线人工配制了粉质沉积物,并基于“先生成—再饱和—后固结”方法制备了水饱和状态下含天然气水合物粉质沉积物,并在较低有效围压条件下开展了一系列三轴排水剪切试验。研究结果表明:①较低有效围压下粉质沉积物破坏强度随水合物饱和度增加呈现近似线性增长,水饱和状态下含相同饱和度水合物沉积物的破坏强度明显低于气饱和状态下其强度;②饱和度为40 % 的天然气水合物使粉质沉积物黏聚力增长了约4倍,内摩擦角则增长了约5.2°;③当有效围压增大时,纯粉质沉积物体应变持续减小,含水合物粉质沉积物体应变则先增后减;粉质沉积物体应变均随水合物饱和度增大而减小,而其体应变差值则逐渐缩小;④水合物胶结作用会降低沉积物初始固结程度,而沉积物剪切变形特性主要受到初始固结程度、水合物胶结作用和有效应力因素综合影响。因此,水合物饱和度降低导致的黏聚力降低、二次固结和剪切变形可能是中国南海天然气水合物开采诱发粉质储层变形的重要原因。