石油学报杂志

石油学报杂志2025年第6期

• 中国深层煤岩气勘探开发重大基础科学问题与研究方向

  李国欣, 张斌, 张君峰, 赵群

  摘要： 煤岩气是近年来发现的新类型天然气资源,一般埋藏较深,部分学者也称之为深部(层)煤层气等。该类天然气勘探开发进展迅速,产量增长显著。初步研究表明,深层煤岩气在气藏特征和开发方式等方面与传统煤层气、页岩气及致密气等存在显著差异,具备成为中国天然气战略接替资源的潜力,为此新一轮油气勘探开发国家科技重大专项将针对深层煤岩气开展系列科技攻关研究。基于对前期勘探开发实践的系统分析,提出了当前深层煤岩气勘探开发亟需解决的3大基础性科学问题,并明确了未来10个重点研究方向:①基础性地质科学问题为煤岩气成藏机理与煤系全油气系统构建,其主要研究方向包括煤岩的全过程生/排烃机理与富集下限、煤系沉积与源-储耦合效应、煤岩的多重储集类型结构、煤系全油气系统及油气分布;②基础性开发科学问题为煤岩中流体的渗流机理与运移规律,其主要研究方向包括煤岩气赋存状态与运移机理、煤岩储层中流体协同产出的控制因素、多(薄)储层复杂流体系统的立体开发模型;③基础性工程科学问题为煤岩的力学特征与裂缝扩展规律,其主要研究方向包括煤岩储层的力学特性与致裂机理、煤岩-压裂介质的相互作用机理、煤岩储层失稳机理。对上述重大科学问题和重点研究方向的剖析将为深层煤岩气的高效勘探开发提供重要支撑,并为完善中国特色煤岩气及煤系全油气系统地质理论奠定基础。

• 渤海海域秦皇岛27-3大型浅层岩性油田的发现及关键勘探技术

  徐长贵, 王昕, 徐春强, 黄志

  摘要： 渤海海域石臼坨凸起东段斜坡区的主要含油层系为新近系明化镇组下段(明下段)。传统认为,新近系馆陶组输导层中的油气"过而不留",且明下段以小型河道沉积为主,勘探成效较差。基于钻井、地震和地球化学等资料,结合油气运移物理模拟实验,对石臼坨凸起东段斜坡区明下段的油气富集规律开展了研究。研究结果认为:①石臼坨凸起东段紧邻渤中凹陷和秦南凹陷,凹陷内烃源岩的有机质类型好、成熟度高,其中,渤中凹陷古近系沙河街组为主力供烃层系;②石南1号断裂在晚期的活动速率较大,断层下降盘普遍发育的古近系扇体成为油气"中转站",断层与扇体的配置促进了油气在垂向上的规模运移;③在石臼坨凸起东段,馆陶组输导层处于宽缓斜坡背景,其地层坡角普遍小于1.0°,这为输导层中的原油滞流提供了良好的条件;④在先存的1号、2号走滑断裂控制下,石臼坨凸起的浅层形成了晚期走滑调节断层,其中,2号走滑断裂的活动强度较大,其对应的走滑调节断层长度也较大,有利于原油由馆陶组向明下段的垂向运移;⑤明下段沉积期,在干旱气候背景下物源的供给能力增强,河道易于频繁决口,河道冲决作用形成了以河道沉积为主的大型连片砂体岩性圈闭。基于上述认识,建立了石臼坨凸起斜坡区"馆陶组输导层缓坡原油滞流、走滑调节断层控制运移、明下段河道冲决成圈"的油气运聚模式,在明下段成功发现了亿吨级的秦皇岛27-3油田。针对新近系明下段大型连片砂体连通性判别的关键勘探技术为秦皇岛27-3油田的高效评价提供了重要的技术支持。油田勘探过程中的地质新认识和关键技术可为渤海湾盆地斜坡背景下的源外层系勘探提供良好的借鉴。

• 川南地区筠连复杂山地浅层改造区薄互煤层气勘探开发关键技术与创新实践

  单长安, 梁兴, 张卓, 罗瑀峰, 彭丽莎, 袁晓俊, 费越, 范小东, 于宝石, 张永强, 党伟

  摘要： 川南地区筠连煤层气田作为中国南方浅层改造区内已实现规模商业开采的山地煤层气田,其煤层气产量已连续8年达到1×108m3/a以上的稳产。筠连煤层气具有"地处复杂山地,发育于浪控潮坪薄煤层,早期深埋藏高煤阶生烃,晚期浅层改造成藏调整并赋存,煤岩为低渗透,赋存常压型吸附气"的山地煤层气特征。与国内外其他煤层气田相比,筠连煤层气田的高效勘探和效益开发面临着"两无"(无高原山地薄互煤层高阶煤层气勘探开发经验、无成熟的喀斯特岩溶地貌钻压采技术借鉴)和"四难"(乌蒙山地区甜点评选部署难、在喀斯特地貌表层岩溶地质条件下钻压技术实施难、低产水降压智能精细排采难、低产低压低成本山地集输难)的严重挑战。基于筠连煤层气田面临的薄互煤层遭受浅层改造的特点及技术难题,通过系统开展煤层气成藏规律及关键技术研究,明确了川南地区上二叠统乐平组煤层气储层具有"浅层化、过成熟高煤阶、层薄、低渗、低压、低含水"等特征,揭示了山地浅层薄互煤层气藏"潮坪沼泽控煤层、早期深埋-热演化控生烃、晚期浅层化调整控气藏、现今滞留水-承压水区控甜点富集"的赋存富集机理,建立了在盆山耦合浅层改造作用下残留型构造坳陷内"宽缓向斜富气"的甜点模式。攻克了"在碳酸盐岩裸露区喀斯特地貌表层岩溶地质条件下浅层高煤阶薄煤层"山地煤层气勘探开发的技术难题,建立了复杂山地浅层煤层气以"低成本、实用、高效"为特色的一体化甜点评价与部署设计、工厂化优快钻井压裂、智能化精细控压排采以及产销一体化地面集输等浅层低压煤层气连续有效开采技术系列。筠连煤层气田的成功开发标志着中国南方煤层气产业迈出了关键步伐,其勘探地质理论与开发关键技术推动了"筠连模式"的形成和应用,为中国南方乃至其他地区同类型浅层薄互层高煤阶煤层气资源的高效利用和产业链发展提供了重要示范。

• 东海盆地西湖凹陷低渗—特低渗天然气勘探开发实践、地质新认识及资源潜力

  张迎朝, 蒋一鸣, 刁慧, 李宁, 段冬平, 李帅, 常吟善

  摘要： 东海盆地西湖凹陷是中国近海面积最大的含油气凹陷,也是中国海上天然气勘探开发的主战场之一。近5年,基于"正韵律河道砂甜点"地震预测随钻监测技术、"渗透率分级-甜点厚度占比"高效井型设计与产能评价技术和油基泥浆长裸眼产能释放技术开展地质工程一体化技术体系创新与有效实践,西湖凹陷在多个低渗—特低渗领域获得商业性气流,展现出良好的低渗—特低渗天然气增储上产潜力。综合岩心、录井、测井、地震等地质资料和典型气藏勘探开发实践剖析,系统分析了西湖凹陷低渗—特低渗天然气藏的成藏特征及资源潜力。西湖凹陷始新统平湖组发育斜坡带三角洲平原—潮坪亚相煤系烃源岩和凹陷区潮坪—潟湖亚相含腐泥腐殖型烃源岩两类烃源岩,平湖组潮坪沉积体系发育"自生自储自盖"的天然气近源富集条件,天然气成藏条件优越。受"东西分带、南北分块"构造格局的控制,西湖凹陷中央背斜带发育3类天然气差异富集新模式。西部斜坡带平湖组岩性油气藏具有"纵向叠置、横向连片"的油气分布规律。优选中央背斜带北部的大型构造圈闭、中南部背斜翼部的岩性圈闭、南部深层平湖组和西部斜坡带近洼区为西湖凹陷低渗—特低渗气藏的重点勘探方向,天然气资源量超5千亿立方米。

• 渤海湾盆地沙河街组—东营组深部热液对有机质富集的影响及模式

  杨海风, 房舟, 王飞龙, 姜福杰, 齐振国, 刘梦醒, 郑晓薇, 陈迪, 胡涛

  摘要： 渤海湾盆地古近纪热液活动对沉积物中的有机质富集和烃源岩形成具有重要影响。综合岩石热解、常量元素、微量元素、稀土元素以及生物标志化合物等分析测试资料,探究了热液活动背景下渤海湾盆地东南缘古近系沙河街组—东营组烃源岩的有机质富集机理,建立了不同热液作用强度下的有机质富集模式。研究结果表明,随着热液活动强度不断增大,以δEu=2为界,烃源岩的总有机碳(TOC)含量具有先增大后减小的变化趋势,水体还原性具有先增强后减弱的变化规律,指示热液作用对研究区富有机质泥页岩的形成具有控制作用。当热液作用强度适宜(δEu＜2)时,深部热液上涌带来的大量营养物质会促进藻类勃发,古生产力迅速增大,且热液流体中携带的大量H2S、SO2等还原性气体将促进缺氧性水体的形成,有利于沉积有机质保存,因此强度适宜的热液作用有利于有机质大量富集。当热液活动强烈(δEu＞2)时,强烈的喷涌作用破坏有机质的保存条件,底层水体中氧气的溶解量增加,有机质被大量氧化分解,导致TOC含量逐渐降低。以δEu=2为界,建立了热液强度适宜条件下古生产力-保存条件主导的有机质富集模式,以及热液活动强烈条件下的有机质差异分布模式。未来,应重点探究热液活动-水介质条件(包括盐度、温度和非营养物质)-成烃生物种属-有机质富集之间的耦合关系,以更好地解释热液作用对沉积中有机质形成与富集的影响。研究认识对于明确优质烃源岩的分布进而寻找油气藏具有重要指导与借鉴意义。

• 渤海湾盆地冀中坳陷保定凹陷—饶阳凹陷全油气系统特征与成藏模式

  李熹微, 杨博, 姜福杰, 陈柯童, 李泳希, 史原鹏, 李晓燕, 张霁潮, 马学峰, 李奔, 张瑞雪, 许梦婷, 臧丽媛, 赵懿

  摘要： 为了对渤海湾盆地冀中坳陷保定凹陷和饶阳凹陷的勘探方向提供理论指导,以全油气系统理论为指导,结合研究区的油气地质特征对保定凹陷和饶阳凹陷的油气资源类型和运移分布特征进行了分析。基于不同层系烃源岩的生、排烃模型,计算了各类油气的资源量,建立了不同层系的油气成藏模式。研究结果表明:保定凹陷沙河街组一段烃源岩的油气具有早生早排的特征,在镜质体反射率为0.35%和0.45%时分别达到生烃门限和排烃门限;保定凹陷和饶阳凹陷的全油气系统在纵向上既有各自的边界,又在高阳低凸起附近达到统一,高阳断层附近的油气藏是二者相互影响的结果;保定凹陷和饶阳凹陷不同层系烃源岩的总生烃量为73.94×108t,而页岩中的滞留烃量达48.67×108t,有巨大的勘探潜力;综合考虑全油气系统理论方法的划分结果,形成了保定凹陷渐新统东营组浅层"双源供烃、断层调整、浅层富集"的油气成藏模式、饶阳凹陷中深层"沿斜坡-断层运移、环洼陷分布、潜山局部富集"的油气成藏模式,以及保定凹陷—饶阳凹陷致密油气、页岩油气"近源运移、源内滞留"的成藏模式。

• 鄂尔多斯盆地姬塬地区延长组7段致密储层石油多尺度运移机制、成藏效应及富集模式

  王福伟, 陈冬霞, 姜梦雅, 完玛仁增, 刘晨, 王翘楚, 王昱超, 荣澜熹, 王玉杞, 成铭

  摘要： 针对鄂尔多斯盆地延长组7段(长7段)致密储层内石油的多尺度运移机制不清以及成藏效应不明的问题,以姬塬地区为例,系统开展了运移尺度类型划分、原油赋存、含油性、可动性以及产能评价对比,揭示了不同运移尺度下的原油充注运聚机制及成藏差异性。研究结果表明:①长7段致密砂岩储层内的石油运移可划分为厘米—米级小尺度垂向运移、十米—百米级中尺度垂向运移、千米级大尺度侧向运移3种类型;②小尺度垂向运移的发生取决于源-储界面上的垂向动力-阻力差异,原油的富集程度受源-储组合及储层质量控制,具有饱和烃含量低、轻重比较小、轻重组分赋存的孔径范围差异大的特征,储层含油性及可动性均随砂体厚度的增大而增强,以储夹源型储层的产能较好;③中尺度垂向运移和大尺度侧向运移的油气在源-储过剩压力差驱动下分别沿高角度构造裂缝和侧向连通砂体进行,原油的富集均受储层质量与运移距离制约;④随着运移距离的增加,原油饱和烃含量与轻重比逐渐增大,轻重组分赋存的孔径范围逐渐重合,储层含油性逐渐降低而可动油占比逐渐增高,最终在中尺度垂向运移的长7段2亚段内部和大尺度侧向运移的1~10 km区间表现出更好的产能。多尺度运移现象及成藏效应能合理地解释长7段致密储层中原油的差异赋存、分布及富集特征,对于完善致密储层甜点的评价并进一步指导勘探开发具有参考价值。

• 基于非局部自相似性的近偏移距地震数据重建

  杨子涵, 黄娟, 凡帆, 李涛, 付丽华

  摘要： 在海洋拖揽地震数据采集中,由于震源与最近的检波点存在距离,无法布置检波器,导致近偏移距地震数据无法获取,影响了后续的地震处理,如波动方程偏移成像和多次波压制等。因此,高质量重建近偏移距地震数据有着重要意义。地震干涉法在近偏移距地震数据重建上有很好的应用,通过对不同检波器接收的波场记录进行互相关运算,可以生成与原始地震信号运动学特性相似的虚拟一次波。然而,虚拟一次波与真实数据之间存在动力学特征(如振幅和相位等)差异。为此,考虑到地震数据的结构自相似性,提出了一种基于非局部自相似先验的近偏移距地震数据递推重建算法。利用虚拟一次波作为先验,指引并结合地震数据的非局部自相似性,利用低秩重建方法实现近偏移距地震数据插值。实验结果表明:相较于传统的基于降秩的多道奇异谱分析方法、基于虚拟一次波和匹配滤波校正的方法以及预测误差滤波法,提出的方法在数据信噪比和重建质量方面展现了更优的性能。

• 渗吸换油-排驱泄油协同作用下的页岩油动用体积计算

  王飞, 乔润伟, 李建民, 陈依伟, 冉阳, 徐田录, 张士诚, 韦资杨

  摘要： 针对页岩油储层水力压裂后立体动用效果评价较为欠缺的问题,提出了一套考虑压裂液渗吸换油和排驱泄油协同作用的压后储层动用体积计算方法,区分了岩石弹性能、原油弹性能和压裂液渗吸置换作用对原油产出的贡献特征,分析了储层原油动用体积(DRV)、动用程度的变化规律以及与压裂改造体积(SRV)的关系。研究结果表明:渗吸换油作用是页岩油储层压后初产油量(3个月内)的主要动力,3个月后产油贡献主要依靠弹性能的排驱泄油作用;生产过程中DRV逐渐扩大至整个SRV,原油的动用速度呈现"先快、后慢"的变化特征;动用程度沿裂缝壁面到基质方向逐渐变弱,呈现出高度非均匀的变化特征。以新疆吉木萨尔页岩油储层为例:生产1年时DRV动用到SRV的57.8%,剩下42.2%的SRV则需要额外约2年才能动用;前一年50%的DRV贡献了80%的原油产量;在相同井距和压裂施工条件下,亲水且高应力敏感储层动用程度更不均匀,渗吸换油作用更显著;亲油且低应力敏感储层动用程度相对均匀,排驱泄油作用更显著。选取新疆吉木萨尔凹陷上、下甜点6口典型页岩油水平井开展实例分析,计算出压裂液渗吸换油体积、基质排驱泄油体积、原油动用体积和动用均匀程度,为页岩油水平井压后储层立体动用效果评价、后续立体改造方案优化提供了设计依据。

• 页岩气藏高压压裂液侵入机理与流固耦合模拟

  许莹莹, 胡志明, 石雨昕, 端祥刚, 常进, 谢维扬

  摘要： 在体积压裂过程中,压裂液与储层岩石发生反应,极大地增加了页岩缝网体应力敏感损害程度,导致页岩气井返排率低、初期产能递减快、长期稳产困难。为厘清页岩高压压裂液侵入分布特征及影响机理,明确水侵页岩储层渗透率应力敏感性规律,从而提升现场开发效果,采用低场高压梯度核磁共振在线驱替以及流固耦合数值模型等方法,揭示了不同吸水时刻页岩高压压裂液侵入分布特征以及影响机理。研究结果表明,随着吸水时长的增加,基质含水饱和度沿着水侵方向上下波动地递进式传播。基质高压水侵程度与吸水时长呈幂函数正相关、与渗透率以及黏土矿物含量呈线性正相关,水侵厚度可达4~6 cm。黏土矿物吸附水分的作用对页岩吸水不可忽视,黏土矿物吸水对页岩累积吸水量的贡献达76.54%。基质渗透率、黏土矿物含量的增加会诱导水侵页岩基质弹性模量线性降低30%以上,加剧页岩应力敏感性程度。

• 冀中坳陷古潜山油藏开发与综合利用实践与展望

  周贤, 孟庆春, 陈洪, 曾庆桥, 曾俊淇, 王睿思, 王莉, 杜立红, 张茜, 闫雪

  摘要： 冀中坳陷主力潜山油藏已进入"双高"开发阶段,剩余地质储量近4×108t,潜力巨大。储-盖条件优越、含油幅度大,区域位置毗邻京、津、雄和陕京二、三线,具备注气重力驱、改建储气库的有利条件。另外,油藏普遍具有一定的边底水能量,地层温度为70~140℃,伴生丰富的地热资源。实施潜山油藏效益开发与提高采收率重大战略工程,对于盘活冀中地区潜山热储资源具有重大意义。对冀中坳陷潜山油藏开发与综合利用技术现状进行了梳理,包括控制强度采油、降压开采、调剖堵水、风化壳及低渗带挖潜、地热利用、注气驱油、改建储气库7个方面。结合当前能源形势、技术风险与效益分析认为,碳驱油碳埋存(CCUS-EOR)、天然气驱协同储气库、氮气重力驱、降压开采协同地热利用将是潜山油藏未来最具发展潜力的综合利用技术,但也面临着老井井况差、混相重力驱机理不明确、碳源供应短缺、油田开发与地热利用各自为政、配套工艺不完善、投资规模大等挑战,研究成果以期为潜山油藏的开发调整提供参考借鉴。

• 智能钻头研究现状与进展

  刘清友, 严梁柱

  摘要： 智能钻头是未来智能钻井系统的核心装备之一,通过集成可在高温高压环境下稳定工作的传感器、智能自适应控制算法及优化的钻头结构,实现井下工况的实时监测、动态调整和精准执行,从而提升钻井效率。随着油气资源向超深层和非常规复杂难钻地层拓展,钻头将面临更加恶劣的地层条件。传统钻头在高温高压和复杂地质条件下面临钻头磨损快、寿命短、钻井成本高等挑战,亟需高性能钻头技术的发展及应用,这进一步凸显了智能钻头作为未来钻井提速增效的重要发展方向。通过系统总结和分析智能钻头的研究现状、核心技术及产品方面的进展,包括耐极端井下环境的多参数检测传感技术和基于机器学习与深度学习的自适应控制算法、智能钻头的结构及控制机构等研究进展,结合国内外在智能钻头领域的一些典型案例,进一步揭示了智能钻头在提高机械钻速、延长钻头寿命和减少非计划停工方面的优势。展望未来,智能钻头研究将朝着更高自主化、更广适应性以及与数字化平台深度融合的方向发展,有望在智能钻井技术体系中发挥更大的作用。

• 围压条件下花岗岩重载冲击破碎模式与破碎规律

  祝效华, 程飞龙, 石昌帅, 刘伟吉

  摘要： 深部油气资源是保障中国油气安全的战略接替,如何提高深部硬岩钻进的机械钻速是深层钻探面临的重要问题。冲击钻进技术是目前解决硬岩钻进机械钻速低的最有效方法之一,但传统轻载冲击提速效果无法满足工程上的迫切提速需求。基于重载冲击破岩理念,开展了室内有/无围压的单齿重载冲击实验,建立了球齿、锥齿和子弹齿冲击花岗岩的三维动力学模型,研究齿形、冲击功和围压等参数对重载冲击下花岗岩破碎效果的影响,并以破岩比功为指标来评价高效破岩区间。研究结果表明:①在0~60 MPa围压下,随着冲击功的增加,破碎形态由U形压碎模式转变为W形压—剪破坏模式,最终演变为V形压—剪—拉破坏模式。②岩石受到冲击载荷时表现为高压压碎成坑,应力波形成拉应力造成拉伸破碎,岩石整体表现为"压应力成坑+拉应力成裂纹+剪切剥离"的冲击破碎规律。③存在一个围压临界值,在该临界值前后冲击功和围压交替成为破岩的主控影响因素。