石油学报杂志

石油学报杂志2025年第2期

• 深部煤层气产业升级与"八个一体化"体系的建立

  徐凤银, 熊先钺, 侯伟, 王峰, 马鹏飞, 张雷, 云箭, 喻岳钰, 闫霞, 徐博瑞, 李建伟, 代由进, 曾雯婷, 王勃, 甄怀宾, 王渊, 李忠百, 邓钧耀

  摘要： 近年来,深部煤层气勘探开发取得重大突破,带动煤层气产业进入史上最佳发展时期,但其产业规模快速提升仍面临许多难题与挑战。为推动深部煤层气勘探开发全面升级,推进煤层气大产业发展战略,保障能源安全和实现"双碳"目标,系统分析了深部煤层气的产业现状、理论与技术进展、产业升级战略和面临挑战。研究认为,深部煤层气产业升级内涵包括理论技术成熟、开发效益提升、投资信心坚定和规模快速扩大4个方面,在政策支持与引导、技术创新与突破、基础设施建设与完善、人才培养与引进、产业链协同发展和环境保护与可持续发展6个方面具备基础条件,目前面临的主要挑战包括地质条件特殊性、理论技术难题增多、政策与经济性、安全生产与环境保护。从技术、经济与管理出发,针对深部煤层气产业升级系统提出了涵盖勘探开发、地质工程、理论技术、地下地面、产学研用、投资效益、大数据人工智能、战略策略的"八个一体化"战略体系。勘探开发与地质工程一体化可以实现地质勘探与工程设计紧密结合,优化勘探开发流程,提高勘探开发效率;理论技术与产学研用(科研生产)一体化可以实现理论研究与技术创新结合,促进科研成果的快速转化和生产应用,提升整体技术水平,增强技术创新能力;地下地上一体化可以实现地下开发与地面设施协调配合,确保全过程安全环保;投资效益与大数据人工智能一体化可以实现资源配置优化,降低开发成本;通过实践应用,可以实现勘探开发效率的明显提升;形成由政府组织、企业主导的运行机制,制定并执行一套协调一致、相互支撑的战略发展目标和对应策略,且实践效果显著。未来要实现深部煤层气产业升级,应做到"五强化、三落实",即强化技术创新和研发投入、强化产业链上下游合作与协同、强化安全环保管理、强化国际合作与交流、强化政策支持和引导;持之以恒落实"以技术创新为主体,以资源、技术、人才、政策和投资五位一体、协同创新"协同配套,有效落实"深部煤层气革命"工程,逐步落实"八个一体化"战略体系,推动产业升级发展。

• 准噶尔盆地东部石钱滩凹陷上石炭统烃源岩地球化学特征及勘探意义

  李建忠, 杨润泽, 杨斌, 康积伦, 林潼, 苟红光, 马强, 刘俊田, 孙宏亮, 李攀

  摘要： 准噶尔盆地东部石钱滩凹陷上石炭统海相烃源岩及碎屑岩油气藏的发现开拓了油气勘探的新领域。基于岩心、测井/录井和储层资料,借助烃源岩及油气的地球化学测试和扫描电镜分析等实验手段,对上石炭统石钱滩组烃源岩的地球化学特征与沉积环境开展了分析,建立了石钱滩凹陷的油气成藏模式。研究结果表明,石钱滩组烃源岩为陆源有机质供给丰富的倾气型烃源岩,整体处于成熟—高成熟阶段,是中等—优质烃源岩。其中,石钱滩组一段沉积水体相对更深、还原性更强、盐度更高,烃源岩品质更优。石钱滩凹陷烃源岩厚度大,生气强度大,具备形成大—中型气田的资源基础,呈现出"源内页岩气—近源岩性油气藏—远源构造-岩性油气藏"的立体成藏特征。石钱滩凹陷东北缓坡带的岩性油气藏和西南陡坡带的构造-岩性油气藏将成为未来增储上产的有利区域,西部断阶带的金沟组为油气进一步勘探的现实领域,中部洼陷区是页岩气勘探的潜在有利区。

• 渤海湾盆地渤中凹陷太古宇潜山变质岩的岩性特征、成因及储层意义——以渤中19-6构造区和安子岭地区为例

  刘鹏程, 吕丁友, 衣健, 单玄龙, 张晋瑞, 刘晓健, 高福红, 王蔚, 任淑悦, 徐宏节

  摘要： 岩性是控制太古宇潜山变质岩储层发育的重要内因,为明确渤海湾盆地渤中凹陷太古宇潜山变质岩的岩性发育规律及成因机理,对渤中19-6构造区的变质岩开展了岩矿鉴定、测井识别、连井对比和平面分布刻画,并与渤海湾盆地北缘安子岭地区太古宇变质岩进行了对比分析。研究结果表明:渤中19-6构造区变质岩的岩石类型、形成时间和分布规律与安子岭地区相似,表现为早期的太古宇奥长花岗岩、英云闪长岩和花岗闪长岩(TTG)岩性组合经历了不同程度的混合岩化作用,形成混合花岗岩、混合片麻岩和片麻岩;变质岩呈环带状规律分布,由内至外混合岩化程度逐渐降低;渤中19-6构造区的太古宇变质岩起源于距今约2.5 Ga地幔柱背景下由基性地壳深熔形成的TTG岩系,TTG岩系进一步发生广泛混合岩化,形成规律分布的混合岩和穹窿构造,后期又经历了印支期、燕山期、喜马拉雅期多期强构造活动改造,最终形成现今的岩性分布格局;混合花岗岩在应力作用下更易破裂形成裂缝,有利于形成储层。

• 鄂尔多斯盆地东南部三叠系延长组6段致密油的形成、分布与勘探对策

  陈义国, 封从军, 魏登峰, 王超, 贺永红, 葛云锦, 李晓路, 郝世彦, 樊笑微, 魏文芳

  摘要： 三叠系延长组6段(长6段)是鄂尔多斯盆地石油储量与原油产量的主力贡献层段之一,也是中国陆上最早进行石油开发的层段。为揭示鄂尔多斯盆地东南部长6段致密油的形成与分布规律,基于1 505口探井的钻井、录井、测井及岩心样品等资料分析,系统研究了致密油的形成机理与富集规律,刻画出古陡坡、古缓坡和古湖底3种古地貌单元以及坡底、沟道、洼地等10余种次级古地貌单元,建立了"二坡一底、南北分区"的新构造模型。综合古地貌、成藏条件与原油运聚物理模拟实验,明确了缓坡双源供烃+分流河道末端中—差储层型、湖底单源供烃+零星重力流差—中储层型、陡坡坡底双源供烃+重力流中—优储层堆积型、陡坡单源供烃+优—中储层破坏调整型4种结构差异的成藏组合,揭示了三角洲前缘型致密油藏和重力流型致密油藏的成因机理与过程,明确近源有效圈闭中优质储层规模是致密油富集高产的关键。提出多元古地貌背景下异构的生-储-盖组合控制了致密油的差异分布和富集成藏模式,优化了典型油区的勘探对策,提出陡坡坡底扩边勘探、湖底立体兼探、缓坡多井型精细勘探和陡坡构造调整区有效圈闭勘探等非常规石油勘探对策,探讨了大型陆相致密油田形成的4项基本地质条件(构造作用、物源、古地貌单元和保存条件)。鄂尔多斯盆地东南部长6段累计落实致密油地质储量为1.885 522×108t,近3年生产的原油量累计为16.72×104t,发现并建成长6段首个亿吨级整装致密油田——黄陵油田。研究成果以期对中国陆相湖盆的非常规石油成藏地质理论发展与勘探开发实践起到促进作用。

• 北部湾盆地涠西南凹陷始新世孢粉植物群与古气候重建

  刘紫璇, 严德天, 喻建新, 邓勇, 丁延

  摘要： 孢粉在地层划分对比、植被演替和古气候恢复等方面具有重要意义。以北部湾盆地涠西南凹陷始新统流沙港组为研究对象,通过孢粉分析对流沙港组沉积期的古气候进行了定量恢复。研究结果表明:①流沙港组的孢粉类型以被子植物花粉为主,栎粉属和栗粉属含量较突出。裸子植物花粉以单束松粉属和云杉粉属为主,蕨类孢子以水龙骨单缝孢属为主。②根据孢粉含量及种属变化,将流沙港组划分为3个孢粉组合,其中,流沙港组三段中—下部为孢粉组合Ⅰ(Polypodiaceaesporites-Cupuliferoipollenites-Osmundacidites组合),流沙港组三段上部—流沙港组二段上部为孢粉组合Ⅱ(Quercoidites-Ulmipollenites-Pentapollenites组合),流沙港组二段顶部—流沙港组一段下部为孢粉组合Ⅲ(Leiosphaeridia-Granodiscus组合)。③根据孢粉对应的最近亲缘关系类群的生态、干湿度及气候条件,对不同孢粉组合的植被面貌和古气候进行了恢复。孢粉组合Ⅰ发育期,植被面貌以落叶阔叶树和常绿阔叶树为主,草本植物较发育,中生类孢粉含量在3个孢粉组合中最低,而沼生类和湿生类孢粉含量在3个孢粉组合中最高,指示该时期整体为半湿润的南亚热带气候;孢粉组合Ⅱ发育期,草本植物减少,针叶树和常绿阔叶树增多,中生类孢粉含量升高而沼生类孢粉含量降低,指示该时期整体为半湿润—半干旱的中亚热带气候;孢粉组合Ⅲ发育期,常绿阔叶树进一步扩张,中生类孢粉含量进一步升高,指示该时期整体为半湿润—半干旱的中亚热带气候。④共存因子分析法对流沙港组沉积期古气候进行定量恢复的结果认为,流沙港组沉积期的年平均温度为13.3~19.8 ℃,最热月平均温度为25.8~27.5 ℃,最冷月平均温度为1.9~11.9 ℃,年平均降水量为797.5~1113.2 mm,平均最大月降水量为179.4~239.1 mm,平均最小月降水量为10.2~11.3 mm,且流沙港组沉积期内部存在气候波动,从流沙港组三段沉积期到流沙港组一段沉积期整体表现为年平均温度和年平均降水量降低的趋势。

• 融合宏观结构与矿物组分分析的页岩油岩相量化识别与有利岩相优选方法

  张永庶, 刘国强, 袁超, 张审琴, 李亚锋, 蔡亮, 崔俊, 李伸专, 杨兵, 岳大力

  摘要： 岩性与宏观结构对页岩的物性、电性、含油性、脆性、烃源岩特性和地应力各向异性等属性有着直接影响,而这些属性又与页岩油甜点的分布密切相关。以柴达木盆地英雄岭构造带下干柴沟组上段页岩油为例,基于大量岩心描述以及电成像测井与元素全谱测井资料的深入处理与评价,提出了宏观结构相与矿物相融合的岩相识别方法,主要技术内涵包括:①结合动、静态电成像测井图像建立量化评价纹层发育程度的纹层指数法,以此为基础提出了宏观结构相的分类标准,并引入置信度参数对该方法进行了优化,使得分类结果更符合客观规律,与岩心精细描述结果对比的符合率达89 % ~92 % ;②基于元素全谱测井精准计算的矿物含量,采用盲源聚类方法建立了矿物相的分类标准,规避了矿物含量分类标准确定的主观性并提高了分类结果的合理性;③针对目标区块的岩相类别,建立了宏观结构相与矿物相融合的岩相量化分类标准,优选干酪根有机碳含量和储层有效孔隙度作为敏感参数,分别评价有利烃源岩岩相和有利储层岩相,并基于二者的耦合关系优选出有利岩相。该方法在柴达木盆地英雄岭页岩油的勘探评价中得到了实际应用,有力指导了油气甜点的优选,试油结果也证实有利岩相优选目标的有效性。

• 稠油热化学复合开发的多孔介质驱替与渗流规律模拟

  东晓虎, 曾德尚, 刘慧卿, 伦增珉, 周冰

  摘要： 热化学复合开发是稠油蒸汽热采开发后期代表性的接替技术,开发过程中由于热复合体系在多孔介质内的驱替与流动过程涉及复杂的物理化学机理,整体表现出高度的非等温非线性规律,表征难度较大。在充分考虑热复合体系对油藏岩石和流体物性影响的基础上,建立了稠油热化学复合开发的非等温相场控制数学模型,搭建了规则的多孔介质模型以及具有真实岩心孔喉特征的多孔介质模型,分别模拟了3种不同体系在多孔介质内的驱替与渗流特征,并基于微流控芯片的实验结果进行了模拟结果校验。最终,以CO2-化学剂热复合开发方式为代表,明确了注入流体温度、岩石润湿性、界面张力及气液比等因素对热化学复合开发方式驱替与渗流规律的影响。研究结果发现,油水乳化效应是稠油热化学复合开发的最典型机理,对多孔介质内的驱替和渗流特征影响较大。相比单一注热开发,热化学复合开发可以有效启动孔壁油膜,扩大波及范围,其中,CO2-化学剂热复合开发的总波及范围相比单一注热开发可扩大约12.5 % ,油层平均温度提高近15 ℃。通过提高热复合体系注入温度和气液比、降低接触角和界面张力可明显增大热复合体系的波及效率,其中,接触角和界面张力的影响更加显著。

• 基于物质平衡方程的凝析气PVT实验数据检查方法及其应用

  鹿克峰, 石美雪, 王睿, 程超逸, 马恋, 张春光, 闫鑫源

  摘要： PVT实验用来测定油气在不同压力和温度下的相态特征,是一种可以帮助石油勘探开发工作者更准确、快速测定油气物性参数的常规方法。对于凝析气PVT实验尚存在2个未解决的难题:①对实验数据的检查,局限于同类实验数据的单调性和数据范围,缺乏不同类实验数据之间的匹配性检查手段;②实验无法直接测取凝析油体积系数和溶解气油比,而相态模拟软件采用先拟合再计算的方法,存在诸多不确定因素。针对这两个难题,依据标准状况条件下分相体积平衡原理,结合等组成膨胀实验和等容衰竭实验条件,建立了凝析气等组成膨胀实验物质平衡方程式和等容衰竭实验物质平衡方程式。与商业化相态模拟软件相比,对于高凝析油含量凝析气,实验室物质平衡方程式计算各级衰竭压力下相关参数的相对误差分别为:反凝析液饱和度为1.9 % ;凝析油体积系数为2.8 % ;凝析油溶解气油比为6.3 % ,二者吻合度高。通过3个应用实例的分析,体现出实验室物质平衡方程式在凝析气藏开发基础研究中的重要作用:①在同类实验数据常规检查基础上,可进一步实现实验数据的匹配性检查;②不需新增任何实验设备和实验流程,在对实验数据做出质量甄别的同时,实现凝析油体积系数和溶解气油比的简单求取;③考虑等容衰竭实验压力级数的影响,实现定容凝析气藏衰竭开发动态指标预测。

• 物理信息神经网络驱动的井筒温度场求解方法

  刘雪琪, 王志远, 魏强, 王敏, 孙小辉, 王雪瑞, 张剑波, 尹邦堂, 孙宝江

  摘要： 深水、深层油气钻探过程中对井筒温度场计算的实时性要求高,高精度、高效率的井筒温度场求解方法是精确计算流体物性、精细保障井筒流动安全的关键。将井筒温度场模型以损失函数形式嵌入神经网络,利用自适应权重和自适应学习率的优化方法提高训练效率, 建立了物理信息神经网络驱动的井筒温度场求解方法,分析了钻井和气井测试期间井筒温度的瞬态变化。研究结果表明:钻井期间,与有限差分算法相比,钻杆温度和环空温度的平均误差分别为0.847 % 和0.725 % ,井底温度和井口温度的平均误差分别为0.162 % 和1.047 % ,计算效率提高约150倍;与现场实测数据对比,物理信息神经网络驱动的预测解与有限差分数值解的平均误差分别为2.16 % 和2.27 % ,规避偏微分方程的截断误差有助于提高模型精度;气井测试2 d内,天然气水合物生成风险的推断时间为0.728 1 s,该方法可应用于水合物生成区域的快速预测。提出的求解方法在保证计算精度的同时,可大幅度提高计算速度。

• 天然气水合物井底液态CO2射流流场特性

  胡萧, 张逸群, 杜红星, 胡钊文, 武晓亚, 王海柱

  摘要： 天然气水合物资源分布于高压低温环境的深海沉积物和永久冻土层中,而CO2则被广泛应用于各类非常规油气资源的钻采工程,但在钻完井过程中井底环境液态CO2射流特性和调制方法缺乏系统研究。通过建立由空化和传热共同控制的CO2流体相变模型,对比分析了水合物井底压力温度条件下锥形喷嘴、收缩—扩张型空化喷嘴和自振空化喷嘴的射流速度和气相分布特征,揭示了CO2流体温度对射流质量流量、轴线速度和气相分布的影响规律。研究结果表明:天然气水合物井底的低温高压条件会抑制液态CO2射流相变和马赫盘结构的产生,流场存在明显的自激脉冲现象;3种喷嘴的空化云分别呈条状、扇形和梭形;相较于常规水射流,液态CO2射流消耗较少能量即可获得较高的射流速度;CO2流体温度对射流质量流量、轴线速度和气相演化周期影响较小,但对气相分布范围影响较大;收缩—扩张型喷嘴的射流速度更快,空化作用更强;提高流体温度会抑制射流的自激脉冲现象,促进外流场空化作用。

• 非常规天然气中氦资源潜力及富集机制

  马勇, 陈践发, 辛志源, 罗情勇, 罗超, 张海鹏, 钟可塑, 车世琦, 马健斌, 秦长彩

  摘要： 从含氦、富氦天然气藏中提取氦气是目前工业制氦最重要的途径,评价储量规模巨大的非常规天然气中的氦含量及成因机制 对于丰富氦资源来源具有重要意义。基于全球450个含氦页岩气和煤层气样品的地球化学特征分析表明,页岩气中的氦含量为6× 10-8~0.011 4(平均为0.057 % ),煤层气中的氦含量为5×10-7~0.022 8(平均为0.115 % ),超过24 % 的非常规天然气样品中的氦含量达到0.05 % 。非常规天然气整体具有较低的3He/4He比值(0.002~0.930,平均为0.071),表明壳源氦为其主要来源。U、Th含量及放射性衰变模拟计算表明,页岩气的源内氦含量与其现今实测氦含量的分布特征一致,富氦页岩气中的40Ar/36Ar比值与同期源岩累积产生的40Ar/36Ar比值相同,且富氦页岩气藏中往往不发育与深部幔源或基底连通的大型断裂,这表明页岩气中的氦主要来自页岩源内富U、Th矿物的放射性衰变。氦气具有比甲烷更强的吸附能力,且页岩气藏中较低的氦浓度可形成毛细管阻力,二者共同作用是页岩气中的氦气能够保存的主要原因。煤层气的源内氦含量通常较小(＜120×10-6),远低于现今气藏实测的氦含量。富氦煤层气中的氦主要来自基底岩石的放射性衰变。生氦潜力、储层渗透性和水动力作用是导致页岩气和煤层气中氦气富集机制差异的主要原因。U含量在10×10-6以上且具有一定含气量(＞1 m3/t)的石炭纪之前古老页岩,以及成藏年代较晚、底部有充足氦源(包括壳源氦和幔源氦)供给的煤层是富氦非常规天然气富集的有利区带。中国中—上扬子地区寒武系页岩和鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤层是富氦非常规天然气的有利勘探层位。

• 中国石油氨能产业发展战略

  王小林, 刘嘉翌, 杜东, 马明燕

  摘要： 在"双碳"背景下,氨具有"零碳"能源属性,比氢更易储运,能源密度和安全性更高以及具备更完善的基础设施等优势,同时在氨制备、储运以及应用技术上的进步,使其在全产业链上具备经济竞争优势,从而吸引世界各国将氨做为能源进行开发利用。中国石油天然气集团有限公司(中国石油)具有完备的合成氨工艺技术与氨储运设施,以及用可再生能源制氨、发展船用领域氨燃料的基础优势。通过深入分析中国石油在上游蓝氨、绿氨制备的发展路径,在中游低成本氨储运的发展路径,以及在下游氨作为氢载体、燃料燃烧和氨电池原料应用路径。提出了中国石油氨能产业的3个发展阶段:①2024—2025年,战略布局阶段;②2026—2035年,稳步推进阶段;③2036—2050年,规模发展阶段。氨能产业需要发展3大业务:氨制备、氨储运以及氨能应用。需要攻关5大关键技术:①低能耗蓝氨生产工艺技术;②基于可再生能源的柔性合成氨技术;③低温低压氨分解制氢技术;④氨燃烧关键技术;⑤氨燃料电池关键技术。需要构建大示范工程:①蓝氨制备工业化示范;②可再生能源电解制氢—低温低压合成氨工业化示范;③万吨级氨分解制氢工业化示范;④稠油热采掺氨燃烧工业化示范;⑤氨燃料电池热电联供示范。实现氨能产业高质量发展,可以为建设中国新型能源体系贡献石油力量。

• 北部湾盆地乌石油田成藏条件及勘探开发关键技术

  范彩伟, 周刚, 唐蓿, 陈奎

  摘要： 乌石油田是发育在北部湾盆地乌石凹陷东区的新生代复杂断块油田,也是南海西部第3大产油基地,累计探明储量达亿吨级,目前产油量超1 000 m3/d。通过回顾乌石油田的勘探开发历程,系统总结了油田的成藏地质条件、油气成藏特征及勘探开发关键技术,取得如下成果和认识:①乌石凹陷东区广覆式展布的流沙港组湖相富有机质泥页岩和油页岩为油田的形成奠定了良好的物质基础;②多物源、多期次、多阶段的构造-沉积演化在凹陷内形成了多套有利储-盖组合;③湖侵期在全区范围内发育的多套稳定分布的区域性泥岩盖层为油气的保存创造了有利条件;④多级油源断层与骨架砂体、构造脊及不整合面构成了有利的油气运移通道;⑤基于动、静态成藏要素分析,乌石油田可归纳出"斜坡带侧向阶梯式"、"洼中隆起带立体复式"和"陡坡带断裂-砂体耦合抽吸式"3种典型成藏模式;⑥以高分辨率地震资料采集与处理技术、复杂断块精细解释与评价技术、大型储集体精细雕刻技术及海上注水开发油田水驱配伍性评价技术等为核心的配套技术系列为乌石油田高效勘探开发和产能建设提供了技术保障。研究成果以期对国内外其他盆地同类型油藏的勘探开发起到一定的指导和借鉴作用。