石油学报杂志

石油学报杂志2024年第8期

• 全球古老油气成藏组合资源潜力、重大发现及启示

  窦立荣, 温志新, 王兆明, 贺正军, 陈瑞银, 宋成鹏, 刘小兵

  摘要： 全球已证实存在6套优质烃源岩,发育于前中生界的3套烃源岩构成了古老油气成藏组合的主要烃源岩。已发现的前中生界古老油气成藏组合有5个特点:①盆地类型以前陆盆地、被动陆缘盆地、克拉通盆地为主;②油气资源类型以常规油气为主,页岩油气发展迅速;③油气主要富集于二叠系、泥盆系、石炭系和奥陶系;④储层岩性主要为灰岩、砂岩、页岩和白云岩;⑤埋深以中—浅层为主,深层勘探潜力大。古老油气成藏组合的重大发现也具有在克拉通周缘、碳酸盐岩储层、页岩油气层系和基岩潜山4个领域富集的特征。通过对重点领域的重大发现解剖,指出长期处于低纬度热带辐合带的克拉通周缘易于形成优质生-储-盖组合;全球重大事件对烃源岩发育和页岩油气富集起着重要控制作用,可在全球重大事件时序框架下,通过重建成藏要素古位置超前优选潜在成藏组合。根据已发现油气可采储量和待发现油气资源自主评价结果,明确了常规油气资源应重点关注阿拉伯盆地、扎格罗斯盆地、塔里木盆地等;基岩潜山/残留层系也是值得重点关注的勘探领域;页岩油气应重点关注俄罗斯蒂曼—伯朝拉盆地和伏尔加—乌拉尔盆地泥盆系多玛尼克组页岩、中东地区阿拉伯盆地志留系热页岩、北非地区古达米斯盆地志留系和泥盆系、中国四川盆地和准噶尔盆地的页岩层系等领域。

• 四川盆地川中地区深层碳酸盐岩走滑断层控藏作用

  江同文, 田威振, 唐青松, 徐伟, 邬光辉

  摘要： 四川盆地川中地区走滑断层控藏作用研究对深层(>4 500 m)致密碳酸盐岩气藏高效勘探开发具有重要意义。通过气藏解剖结合地震与地球化学资料分析,开展了走滑断层与成藏时空配置关系及其控运、控圈、控富作用研究。研究结果表明,川中地区广泛发育弥散性分布的前中生界走滑断层系统,对加里东期成藏具有破坏性作用,印支期—燕山期则成藏配置优越,形成了前中生界多层系复式走滑断控成藏系统。走滑断层构成了遍及全区的前中生界垂向-侧向组合的输导体系,形成了上震旦统—下寒武统近源侧向、中二叠统远源垂向的不同运聚成藏模式,并造成了分层、分区的成藏差异性。在致密碳酸盐岩中,高能相带叠加走滑断层作用形成相-断共控的构造-岩性圈闭,并控制了圈闭的有效性,组成沿走滑断层带分布的"小藏大气田"气藏模式。走滑断层控制了高孔高渗裂缝-孔洞型"甜点"储层与高产井的分布,具有增储与控富作用,并形成多种差异富集模式。研究结果揭示四川盆地存在深层前中生界碳酸盐岩走滑断控富气系统,受控于"源-断-储"三元耦合控藏,走滑断层具有控运、控圈与控富作用的差异性,走滑断控"甜点"气藏是深层碳酸盐岩高效勘探开发的有利新领域。

• 源-储分离型致密砂岩气藏中气水分布控制因素——以四川盆地中部地区沙溪庙组致密砂岩气为例

  王茂云, 曾溅辉, 王小娟, 陈冬霞, 吴长江, 潘珂, 张欢乐, 崔虎旺

  摘要： 复杂的气水关系严重制约着致密砂岩气藏的"甜点"预测与井位部署。为系统研究源-储分离型致密砂岩气藏中气水分布的控制因素,以四川盆地中部(川中)地区沙溪庙组为研究对象,结合岩心特征、储层物性特征、天然气组分的碳同位素组成、地震与测井解释以及钻井生产资料等,分析了沙溪庙组储层内天然气的来源以及流体的宏观分布规律和微观赋存状态,建立了川中地区沙溪庙组致密砂岩气藏的气水分布模式。研究结果表明:川中地区南部(A区)产气井、产水/气井和产水井并存,而川中地区北部(B区)整体富气且不产水,地层水以束缚水为主;来自川西凹陷东坡须家河组、A区须家河组以及B区须家河组和大安寨段的天然气分别通过龙泉山断裂中—北段、区内通源断裂和角①断裂垂向运移至沙溪庙组,然后沿河道砂体侧向运聚成藏;储层物性和孔隙结构控制着储层流体的赋存状态,气层的孔隙度普遍大于7%, 水层中裂缝发育且渗透率高(0.5 mD)。烃源供给、通源断裂和储层差异三者协同控制着川中地区沙溪庙组的天然气充注范围和含气饱和度分布,主导着储层内气水分布的平面格局。A区致密储层的含气饱和度平均为50.7%, 储层物性较好,局部自由水含量达40%, 部分钻井产水;B区致密储层的含气饱和度平均为55.8%, 储层物性差,束缚水饱和度高,钻井只产气而不产水。此外,A区复杂的气水分布关系还受低幅鼻状隆起构造与断裂的协调影响。

• 鄂尔多斯盆地海相页岩油地球化学特征及油源对比

  黄军平, 刘新社, 张艳, 井向辉, 张才利, 李相博

  摘要： 鄂尔多斯盆地西缘在海相地层中获得了页岩油勘探突破。与公开报道的形成页岩油的烃源岩相比,乌拉力克组海相页岩的有机碳含量偏低,明确海相页岩油是原位生成还是外源运移具有重要意义。研究结果表明:乌拉力克组海相页岩油具有高饱和烃含量(88.35% ~93.96%)、高饱和烃与芳香烃比值(9.63~18.57)、高∑nC21-/∑nC22+(4.51~5.58);具有明显的C27甾烷优势,较高的三环萜烷与藿烷比值(0.89~1.09),低的藿烷与甾烷比值(0.91~1.10),较轻的全油碳同位素分布(-31.8 ‰ ~-31.6 ‰)。乌拉力克组页岩油具有正序列的碳同位素分布,即饱和烃碳同位素(δ13Csaturated)、芳香烃碳同位素(δ13Caromatic)和非烃碳同位素(δ13Cnon)表现为δ13Csaturated＜δ13Caromatic＜δ13Cnon,且正构烷烃中单体烃的碳同位素偏轻,为-35.7 ‰ ~-30.4 ‰, 且随碳数增加逐渐变轻, 这揭示出乌拉力克组页岩油具有明显的海相原油特征。页岩油饱和烃中表征成熟度的生物标志化合物参数C2920S/(20S+ 20R)和C29αββ/(ααα＋αββ)分别为0.37~0.47和0.58~0.62,基于芳香烃中甲基菲比值F1和F2换算的等效镜质体反射率为0.86% ~1.09%, 表明乌拉力克组页岩油处于成熟阶段。对生物标志化合物、单体烃和全油碳同位素、成熟度等进行综合分析认为,乌拉力克组页岩油与羊虎沟组海陆过渡相烃源岩、延长组湖相烃源岩的地球化学特征均存在较大差异,而与乌拉力克组海相页岩的地球化学特征最为相似。因此,乌拉力克组页岩油为典型的自生自储型页岩油,这一认识对鄂尔多斯盆地、乃至整个华北地区古生界海相页岩油勘探具有重要意义。此外,研究结果也表明,在低有机质含量的海相烃源岩分布区可以发育页岩油油藏。

• 深层海相页岩气立体开发"甜点"岩相及其成因机制——以四川盆地南部泸州区块龙马溪组一段一亚段为例

  武瑾, 郭为, 郭伟, 赵圣贤, 苟其勇, 曾凡成, 刘宇, 邹晓品, 王玉满, 刘兆龙

  摘要： 页岩岩相控制着页岩的生烃潜力、储集性能以及可压裂性。基于岩心观察结果,综合利用岩石薄片鉴定、X射线衍射(XRD)矿物分析、场发射扫描电镜(FE-SEM)成像、X射线荧光光谱(XRF)元素扫描、主量/微量元素测试等技术手段,对四川盆地南部泸州区块龙马溪组一段(龙一段)一亚段上部开发层系(上层系)页岩岩相进行了系统研究。研究结果表明,龙一段一亚段上层系主要发育高TOC含泥硅质页岩(S1)岩相、高TOC硅泥混合页岩(CM1)岩相、中TOC含泥硅质页岩(S2)岩相、中TOC硅泥混合页岩(CM2)岩相、中TOC混合页岩(M2)岩相和低TOC硅泥混合页岩(CM3)岩相6种岩相。其中,S1岩相和CM1岩相为龙一段一亚段上层系"甜点"岩相类型。S1岩相主要发育于龙一段一亚段4小层底部和龙一段一亚段6小层下部,有机质丰度高,有机孔及微裂缝发育,脆性矿物含量高,现场测试其含气量最高,为最优岩相类型;CM1岩相主要发育于龙一段一亚段6小层中—下部,有机质丰度高,黏土矿物晶间孔、有机孔及微裂缝发育,现场测试其含气量较高,为次优岩相类型。海平面升降、火山事件以及上升洋流共同控制着泸州区块龙一段一亚段上层系"甜点"岩相的形成。Ce元素含量异常表明,海平面小幅上升造成底层水中溶解的氧浓度降低,同时火山喷发的火山灰释放大量营养元素,以及上升洋流带来的深海富营养水体,共同促使表层海水中海洋生物生产力提高,形成了一套富有机质的硅质、硅泥混合页岩,并在成岩过程中发育了大量微孔隙和微裂缝。

• 基于焖井压降曲线的页岩油井压裂缝网特征诊断

  王飞, 乔润伟, 祝健, 张士诚

  摘要： 页岩油压裂井普遍焖井一段时间再投产,焖井期间井口压力呈现不同的递减特征,焖井压降特征与压裂缝网性质存在何种关联缺乏快速有效的诊断分析方法。为此,建立了页岩油压裂水平井焖井压降数值模型,模拟获得的焖井压降导数曲线在双对数坐标下呈现出"W"形的形态特征,可以反映出主、次裂缝的规模、储集能力和导流能力。敏感性模拟结果表明,主裂缝的长度和导流能力对压降导数形态影响微弱,仅影响"W"形曲线的开始时间;次级裂缝的密度、宽度和渗透性对压降导数形态影响较大,决定了两个"V"形的深浅程度、比例和持续时间。储集能力占主导的缝网压降导数曲线呈现"‘W形’凹凸浅、位置偏右上"的特征;导流能力占主导的缝网压降导数曲线呈现"‘W’形凹凸深、位置偏左下"的特征。将模拟结果绘制成压裂缝网诊断图版,并建立基于焖井压降特征曲线的页岩油井压裂缝网诊断分析方法。最后,选取新疆吉木萨尔页岩油12口典型压裂井的焖井压降数据开展单井—平台井、层间—井间压裂效果对比分析,诊断出各井主、次裂缝规模与性质的参数组合,拟合反演出关键缝网参数,从而为综合评价页岩油水平井压裂改造效果提供了理论依据。

• 剪切流场中油-水界面成膜的影响因素及微观机制

  李杰训, 许云飞, 王志华

  摘要： 表面活性剂分子在油-水界面会形成排列有序的结构从而促进界面成膜,厘清这种分子吸附行为对油-水界面成膜的影响及其微观机制,对于构建原油采输工艺油-水乳状液稳定与失稳的方法具有重要意义。以常见阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为例,利用移动平板壁面为原油-SDBS-矿物水界面模拟体系赋予剪切流场,采用非平衡动力学模拟(NEMD)方法,揭示了剪切流场中表面活性剂分子吸附行为对油-水界面成膜的影响,解释了剪切速度、温度、压力及表面活性剂浓度影响界面成膜稳定性的作用机制。研究结果表明,SDBS分子的吸附构型、SDBS分子与水分子形成的氢键,以及油、水相分子的扩散能力均会影响界面成膜稳定性;施加剪切对于油-水界面体系是一个先失稳而又重构稳定的过程,且界面成膜稳定性会随剪切速度的增大而降低;在SDBS浓度同为0.15~0.70 mol/L的区间内,界面膜厚度由静态工况时的1.43~2.13 nm增加至动态剪切工况下的2.74~2.93 nm;温度升高会破坏分子间形成的氢键导致界面失稳,压力升高则缩短了分子间形成氢键的键长,增强了分子间相互作用强度,益于界面保持稳定。

• 不同单体配比的Fe3O4@CPAM对稠油微波破乳的促进效应

  孙娜娜, 马玉丽, 胡建波, 董红妹

  摘要： 为了进一步深入研究化学驱高效破乳机理,合成了不同单体配比(丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵所占的质量分数)的新型磁性纳米粒子Fe3O4@CPAM,并通过X-射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、磁性分析等实验验证了合成效果。通过对比分析Fe3O4、Fe3O4@CPAM(单体20%)、Fe3O4@CPAM(单体25%)浓度对稠油微波破乳的影响规律可以发现:浓度过高会抑制破乳效果,唯有浓度适宜,微波才会协同磁性纳米粒子进行破乳。此外,从油滴分布以及Zeta电位两个角度揭示了磁性纳米粒子对微波破乳的促进机理。研究结果表明:单独应用磁性纳米粒子 Fe3O4@CPAM(单体20%),在质量浓度为175 mg/L、沉降时间为30 min时,乳状液的分水率可以达到95.24%; 单独应用磁性纳米粒子Fe3O4@CPAM(单体25%),在质量浓度为200 mg/L、 沉降时间为10 min时,乳状液的分水率可以达到100%。在微波辐射功率为200 W、辐射时间为20 s的条件下,磁性纳米粒子Fe3O4@CPAM(单体20%)、Fe3O4@CPAM(单体25%)的质量浓度分别为75 mg/L、50 mg/L,沉降时间分别为30 min、20 min时,乳状液的分水率分别可以达到96.49%、99.10%。由此证实微波与新型磁性纳米粒子之间存在耦合协同作用,可显著降低磁性纳米粒子的用量。

• 新一代海域天然气水合物开采、固碳和地质修复三联开采技术

  陈道毅, 牛梦雅, 姚远欣, 殷振元, 訾牧聪

  摘要： 海域中的天然气水合物(水合物)是储量巨大的清洁能源,可满足国家和地区能源和经济发展的重大需求。海域水合物藏的温度和压力条件(12~16 ℃)较高,呈泥质低渗,开发难度大,需要将常规的降压、注热/抑制剂和CO2置换等开采方法进行联合并协同优化,以形成适合在海域特殊地质环境下水合物资源安全高效的开采技术。通过梳理目前已有的天然气水合物联合开采技术研究进展,按照"安全开采、绿色高效"的思路,以提高天然气采收率、CO2温室气体封存效率以及修复水合物储层为目标,将降压与CO2注入相结合,提出新一代海域天然气水合物开采、固碳和地质修复三联开采技术,即先采用降压法开采水合物,后注入CO2混合气辅助刺激水合物开采并驱替天然气提高采收率,最后注入高压高CO2组分混合气在孔隙中重新形成混合水合物,从而达到能源开采、碳封存和地层修复的目的。进一步通过分析该新技术提出的背景、技术原理、热动力学可行性分析、中小尺度试验验证结果以及未来发展方向等,以期为海域天然气水合物开采提供借鉴。

• 基于裂缝前缘邻井光纤应变的压裂裂缝参数解释方法

  陈铭, 郭天魁, 翁定为, 张源航, 胡尊鹏, 修乃岭, 唐金

  摘要： 利用裂缝前缘光纤应变进行裂缝参数的准确高效解释,是目前邻井光纤应变技术实现大规模推广应用的关键。基于三维位移不连续边界元建立光纤应变计算方法,并构建了基于裂缝前缘光纤应变的裂缝参数反演模型;基于光纤应变模型,计算分析了裂缝前缘光纤应变分布随裂缝参数的变化特征,建立了峰值应变及零应变位置与裂缝参数的关系式;以裂缝前缘光纤应变的正演结果为人工合成监测数据,论证了裂缝前缘光纤应变反演裂缝参数的可行性;利用北美地区水力压裂试验场光纤应变监测结果,进行了基于裂缝前缘光纤应变的实际井裂缝参数解释。研究结果表明:①裂缝前缘的光纤应变与裂缝长度、高度和宽度分布均相关,对缝长最为敏感;②零应变位置对缝高较为敏感,而峰值应变位置对缝高不敏感,通过峰值应变位置可对缝长进行快速解释;③内点法可有效求解该反演问题,计算效率高,适合工程应用;④基于裂缝前缘的邻井光纤应变可有效解释缝长变化,而缝高、缝宽及缝宽分布具有较强多解性。

• 岩心智能识别技术内涵与展望

  刘合, 任义丽, 李欣, 朱如凯, 胡延旭, 刘茜, 苏乾潇, 吴健平, 李彬

  摘要： 岩心分析可为油气成烃成储成藏史研究、提高采收率和寻找优质储量提供支撑。随着油气勘探开发转向深层和非常规领域,储层非均质性强,原有基于岩心的单点式分析已不能满足需要,须将多种尺度的岩心图像和岩心实验数据进行综合分析。岩心分析从传统的人工描述,发展到现在的数字岩心并向岩心智能识别的方向发展。通过概括岩心图像分析的国内外研究现状,提出了岩心智能识别技术的定义和内涵;以利用微米—纳米CT图像重构全直径岩心孔隙结构的高分辨率CT图像为例,对岩心智能识别技术进行了阐述;对岩心智能识别技术在储层评价、压裂方案设计、微观渗流机理研究等领域的应用进行了展望。岩心智能识别技术的提出反映了人工智能技术在油气领域已经开始同步升级发展,即从单点业务智能化、提速提效的初级阶段,向着多尺度多模态数据融合、垂直领域大模型技术应用、提质发展的更高阶段转变。