石油学报杂志

石油学报杂志2025年第8期

• 松辽盆地长岭断陷天然气勘探突破及意义

  牟汉生, 李瑞磊, 朱建峰, 刘玉虎, 徐文, 李忠博, 蔡峰

  摘要： 近年来,松辽盆地的油气勘探逐渐由浅层迈入中—深层,如何实现深层火山岩和致密气等领域的突破是制约油气增储上产的关键。为探索松辽盆地断陷湖盆不同领域的油气富集主控因素,基于全油气系统勘探理论的勘探方法,以松辽盆地南部长岭断陷为例,综合分析了断陷的成盆背景、烃源岩、储层、盖层及输导体系等成藏条件。研究结果认为:长岭断陷具备良好的生、储、盖等基本石油地质条件,发育火山地貌背景控制下的非典型拉张断陷湖盆,深洼区沙河子组主力烃源岩的质量及热演化程度控制了油气源条件;碎屑岩优势沉积微相控制了有利砂体分布,而火山岩优质储层受火山作用、酸性流体、风化作用和构造作用等因素共同控制;火山岩内部4类输导层的连通形式控制了油气的运移方向;稳定的泥岩盖层与晚期断裂的组合控制了保存条件,决定了油气的主要富集层系。研究结果表明,长岭断陷发育源下火山岩油气藏、源内致密砂岩油气藏、源上常规砂岩油气藏3套有利成藏组合,具有形成大—中型气田的资源条件。其中,源下火山岩领域具有"近源超压充注、古构造脊汇聚、断缝复合输导、优质储层富集"的天然气成藏模式。研究成果可为松辽盆地深层的天然气勘探提供参考。

• 深部煤层气地质特殊性与释放产出规律

  杨兆彪, 卢本举, 周国晓, 陈河青, 闫霞, 李存磊, 马行陟, 高为, 刘常青, 张宝鑫, 王怀厂, 冯帅龙, 王嘉楠, 梁宇辉, 王钰强

  摘要： 深部(埋深＞2 000 m)煤 层气的地质特殊性和产出特殊性主要体现在高温、高压、高应力和高改造条件下煤层特征以及煤层气赋存条件、流动性质和产出规律的特殊性上。研究结果表明:(1)深部煤层的储集空间以小于2 nm的微孔为主,储层为典型的纳米储层。随着煤阶的增大,煤层中微孔体积占比逐渐增大。微孔是吸附气赋存的主要空间,微孔体积占比在一定程度上代表了煤层中吸附气含量的占比。深部煤层具有典型的双重孔-缝结构,但其孔隙度和渗透率在深部高温、高压条件下会发生衰减。(2)深部煤层气不同赋存状态间的分配变化是温度、压力和赋存空间共同耦合作用的结果,随埋深增加,煤层中的吸附气含量占比降低,游离气含量占比将增高,吸附气含量和总含气量存在明显的临界转换深度。深部煤层气的富集成藏是煤层物质组分、深度效应和保存条件"三元控气"共同作用的结果。其中,深度效应是深部煤层气特有的效应,保存条件对于游离气的富集至关重要。(3)在深部高温效应下,煤层中吸附气的解吸量、解吸速率、解吸率和扩散系数都将明显提高,由此可以产生明显的甲烷解吸补偿效应,这使得煤岩在吸附气量减少的情况下也可以释放出更多的甲烷,同时,吸附气的解吸高峰期会更快地发生。高温条件下,较低的气水黏度比及界面张力更有利于煤层中气水两相的渗流。(4)深部煤层气的产出行为实质上是在高温、高压和大规模水力压裂强化后,特殊的多相、多赋存态流体运动的综合表现。煤层气的产出过程也是超静孔隙压力逐渐消散的过程,进而普遍表现为初期高峰高产、中期稳定中产、后期稳定低产的衰竭式产出特征。深部煤层气在产出初期以游离气为主,在产出的中—后期以吸附气为主,在整个煤层气井的生产周期,游离气的产量占比接近原始煤层中游离气的含量占比。在深部煤层气井的产出气中,甲烷的碳稳定同位素值(δ13C1)随排采时间呈"L"型变化趋势,具有地质响应意义,即在排采初期以游离气产出为主的阶段,δ13C1快速降低且呈小幅稳定,而在排采中—后期以吸附气产出为主的阶段,δ13C1接近原始气藏的预测值且保持长期稳定。上述研究成果对于丰富和深化深部煤层气的地质理论具有重要意义。

• 伸展构造背景下的构造脊:油气输导与富集的优势区带特征

  冯许魁, 白雪峰, 安鹏, 沈亚, 胡少华

  摘要： 随着油气勘探进入高成熟阶段,传统大型构造油气藏和岩性复合油气藏的发现率显著降低,勘探目标向中—小型隐蔽油气藏转移,高成熟探区面临着剩余油气资源挖潜的难题。针对这一需求,开展构造脊输导模式与油气聚集特征研究,基于松辽盆地典型区块的三维地震资料,利用最大曲率属性刻画的构造脊空间展布特征,结合油气成藏条件,分析了"源-断-汇-聚"接力式构造脊输导模式,在此基础上进一步构建了基于构造脊运移路径分析的剩余油预测方法。研究结果表明:①构造脊可划分为鼻状脊、断背脊和断块脊3种基本类型;②构造脊输导体系可划分为断层构造脊输导型、褶皱构造脊输导型和复式构造脊输导型3类;③构造脊相关油气藏可划分为稳态油气藏和非稳态油气藏2类,其中,稳态油气藏发育于背斜-砂体配置的传统圈闭内,具有统一油水界面,而非稳态油气藏受控于斜坡区的构造脊-砂体耦合作用,表现为倾斜油水界面和低饱和度的特征。该方法突破传统圈闭勘探的思路,在松辽盆地高成熟探区(T191区块和江桥地区)成功识别出多个隐蔽油气富集区,新增探明储量超千万吨,为成熟探区的精细勘探开发提供了新的地质理论与技术支撑。

• 断裂及裂缝对不同岩性储层的改造作用

  胡宗全, 林会喜, 邓尚, 张继标, 李映涛, 王千军, 王石, 贾会冲, 潘磊, 刘大卫

  摘要： 断控领域已成为最活跃的油气勘探领域之一。为指导断控领域油气勘探开发,针对碳酸盐岩、碎屑岩和火成岩3种岩石类型,以中国中西部四大盆地受断裂及裂缝改造明显的典型储层为例,分析了断裂、裂缝、孔洞、微裂缝和微孔隙的宏观与微观特征。研究结果表明:①根据断裂及裂缝对储层的破碎作用、叠加溶蚀作用和叠加交代作用3种成储改造作用,可以划分为4种储层类型,即以断裂为核心的断控破碎型储层、断-相双控型储层、断-溶双控型储层和断-相-溶三控型储层。②碳酸盐岩的物理刚性强,易形成大型断控破碎型储层;碳酸盐岩的化学性质活跃,易发生沿裂缝的溶蚀和交代作用,形成断-溶双控型储层。③碎屑岩的物理刚性较弱,虽难以形成大型断裂"空腔",但常发育裂缝系统和有限的溶蚀作用,可将致密砂岩改造成为有效的规模储层。④火成岩中的裂缝可连通孤立杏仁孔从而极大地提升储层的渗透能力。⑤断裂及裂缝不仅直接控制了多尺度孔隙的发育,而且与先存基质孔隙之间存在丰富多样的耦合关系,控制着改造后的储层特征和品质。

• 解聚型断层带内部结构及其对油气运移和保存的控制作用

  宋宪强, 付晓飞, 刘志达, 王海学, 孟令东, 李慧勇, 贾楠

  摘要： 以孔隙性砂岩地层发育的解聚型断层带为研究对象,通过系统分析其变形机制、形成条件及内部结构特征,明确了解聚型断层带的封闭性及其在油气运移和保存中的作用。研究结果表明,处于未固结—半固结成岩阶段的孔隙性砂岩(孔隙度＞15 % ),其在断裂变形时主要发生解聚作用,可导致断层带内的砂岩颗粒旋转、滚动并定向重排,形成解聚带;岩石的泥质含量、孔隙度及埋深等因素共同控制着解聚带的形成,其中,泥质含量＜15 % 的孔隙性砂岩在埋深＜1 000 m、低有效应力作用下通常在发生断裂变形时可形成解聚带。野外露头证实,解聚型断层带一般具有典型的"二元结构",即由解聚型的断层核和解聚带发育的破碎带组成。解聚型断层带往往具有高渗透性,其岩石的孔隙度和渗透率与未变形岩石相差不大或略有升高。在单层砂岩未被完全错断的低断距条件下,同向解聚型断层带不具备油气封闭能力,是油气侧向运移的通道,断层圈闭主要发育在断层上盘断裂分段生长的连接点处,难以形成岩性对接封闭;反向断层圈闭发育于断层下盘,可形成岩性对接封闭。解聚型断层圈闭的油气保存能力评价流程为:首先,根据地层产状与断层产状的配置关系确定断层圈闭的类型;然后,利用断层面岩性对接图和断层三角图解评价出封闭的烃柱高度;最后,利用断接厚度或泥岩涂抹系数等方法分析断层再活动对油气保存的破坏作用。

• 鄂尔多斯盆地西缘奥陶系克里摩里组白云岩成因

  白莹, 高建荣, 赵振宇

  摘要： 以鄂尔多斯盆地西缘典型钻井中奥陶系克里摩里组白云岩储层为研究对象,通过岩心观察和岩石薄片鉴定,结合多种地球化学分析成果(同位素、主量/微量元素、流体包裹体测温及U-Pb同位素定年等),明确了白云岩的岩石学特征,揭示了白云岩成因,建立了白云石化模式。研究结果表明:①根据宏观分布特征和微观晶体形态,克里摩里组白云岩可分为粉晶—细晶白云岩、纹层白云岩、残余结构细晶白云岩、细晶—中晶白云岩A、细晶—中晶白云岩B和中晶—粗晶斑状白云岩。②在鄂尔多斯盆地西缘东部局限台地,克里摩里组的纹层白云岩受准同生期微生物白云石化作用影响,其白云石化流体为近地表海水;而粉晶—细晶白云岩形成于准同生期蒸发泵吸白云石化作用,其白云石化流体为低盐度蒸发海水。在盆地西缘中部台缘带,克里摩里组白云岩形成于准同生期的回流渗透作用并叠加了浅层—中层埋藏期孔隙水白云石化作用,对应发育残余结构细晶白云岩、自形—半自形细晶—中晶白云岩A和他形细晶—中晶白云岩B,其中,部分发育在台缘带东侧风化壳附近的细晶—中晶白云岩B在成岩过程中有大气淡水加入。盆地西缘中部台缘带还发育与断裂相关的中晶—粗晶斑状白云岩,该类白云岩形成于早期有海源卤水参与的中层—深层埋藏期热液白云石化作用。③准同生期蒸发泵吸白云石化作用与回流渗透白云石化作用是克里摩里组的主要白云石化模式,浅层—中层埋藏 期孔隙水白云石化作用、中层—深层埋藏期热液白云石化作用以及早期微生物白云石化作用为次要白云石化模式。

• 深层煤岩气效益开发关键技术与实践——以鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块为例

  周立宏, 李曙光, 王渊, 王峰, 张雷, 王伟, 侯伟, 陈明, 王玉斌

  摘要： 自2019年以来,鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县(大吉)区块率先实现中国深层煤岩气(亦称深层煤层气)勘探重大发现,石炭系本溪组8号煤层(主力产层)的累计探明储量达3 063×108m3,建成了30×108m3/a的产能规模。以大吉区块煤岩气田为例,围绕深层煤岩气全生命周期单井估算最终采收量(EUR)提升目标,系统总结了黑金靶体的识别与评价、精准钻遇、压裂改造和生产制度优化四大关键技术:①基于不同宏观煤岩类型的微观孔隙结构和测井响应特征,建立了包含储层地质评价和测井参数2大类指标的黑金靶体定量识别体系,明确黑金靶体为主要产气贡献段,证实黑金靶体的钻遇率每提升1 % ,单井EUR可提高1%;②创新融合5种自然伽马曲线交切关系和X射线衍射矿物分析结果,形成水平井黑金靶体的精准钻遇技术,克服了微构造对井眼轨迹控制的影响,黑金靶体的钻遇率达80% 以上;③研发"黑金靶体密织缝网"压裂技术体系,集成控底压裂、多轮暂堵转向和多粒径协同支撑等工艺,实现了缝网高度、缝网密织度和缝网支撑度的优化调控,构建了充分弥合的压裂缝网;④通过分析压后焖井渗吸置换、水-岩作用及生产特征,初步明确合理的焖井时间为7~10 d,并创新提出了"原生游离气+渗吸置换解吸气"主导阶段、游离气+解吸气共存阶段、解吸气主导阶段"三段式"排采模式及配套的"控压+自喷携液—控压+辅助排液—人工举升"调控技术,使得气井的自喷期延长25 d、稳产期增加455 d,产量递减率由50 % 降至30 % ,单井EUR平均提升8.64 % 。大吉区块煤岩气田效益开发关键技术体系的建立为鄂尔多斯盆地乃至全国深层煤层气的开发树立了成功的范式。

• 基于"压—焖—采"多数据协同分析的页岩油井裂缝参数反演与产能预测

  胡连博, 陈志明, 廖新维, Yu Wei, Sepehrnoori Kamy

  摘要： 水平井+压裂技术可显著提高页岩油井产能,而裂缝参数反演是压裂评价和产能预测的关键,但目前缺乏一套有效的"压—焖—采"一体化裂缝参数反演和产能预测方法。为此,考虑页岩油压裂—焖井—排采阶段的开发特征,利用位移不连续、嵌入式离散裂缝(EDFM)、试井分析方法和马尔可夫链蒙特卡洛方法(MCMC)等手段,建立了"压—焖—采"多数据协同分析的裂缝扩展、焖井试井和生产模拟不同数值模型,形成了页岩油井裂缝参数反演与产能预测方法,并开展了实例应用。首先,基于位移不连续法利用ZFRAC模拟器开展了裂缝扩展模拟,拟合施工泵压曲线,获取符合实际压裂过程的单段裂缝参数,利用压后停泵数据进一步校正单段裂缝参数。其次,建立焖井数值试井模型约束裂缝参数反演结果,利用产量动态分析方法验证裂缝参数反演结果。最后,基于嵌入式离散裂缝刻画裂缝形态,利用马尔可夫链蒙特卡洛方法实现自动历史拟合,以开展产能预测。采用建立的裂缝参数反演和产能评价方法对压裂水平井H2井进行实例分析,评价了压后裂缝参数,预测了单井产能,证明了压裂评价和产能预测方法的可靠性和实用性。

• 降凝剂改性原油蜡沉积机理的流变学视角

  谢意蔚, 徐庆功, 李慧源, 李鸿英, 张劲军

  摘要： 含蜡原油管道的蜡沉积导致管道输送效率下降,并可导致"蜡堵",一直是输油管道流动保障的难题。目前对蜡沉积机理的研究很多,但从流变学角度对沉积产生与发展过程的研究很少。以纳米降凝剂改性原油为研究对象,通过改变实验油样流变性而保持油样组成不变的技术路线,从流变学视角探究了加剂对蜡沉积和沉积物特性的影响及其机理。研究结果表明:添加降凝剂使油样胶凝温度下降,抑制了作为蜡沉积基础的初始凝油层的生成,从而减缓了沉积速率;添加降凝剂使黏度大幅降低,有利于油流中蜡分子的扩散,从而加快了沉积物老化进程,结果是沉积物析蜡点升高、含蜡量上升因而蜡晶结构致密、老化的临界碳数增大;添加降凝剂对胶质、沥青质在沉积物中的富集有显著抑制作用,这可归因于加剂油较为致密的沉积物蜡晶结构对胶质、沥青质扩散的抑制作用。此外,由于降凝剂对沉积物的改性作用,加剂油沉积物虽含蜡量高但屈服应力却大幅下降,与空白油沉积物相比,加剂量为100 μg/g的加剂油沉积物屈服应力降低91 % 。

• 中石油深层煤岩气钻完井工程技术现状及展望

  汪海阁, 夏焱, 丁吉平, 龙一夫, 林盛杰, 王元, 杨雄, 曹振义, 常益行, 谢江锋

  摘要： 中国能源禀赋结构以煤炭为主,全国埋深2 000 m以深的煤岩/煤层气资源量超过40.71×1012m3,深层煤岩气资源丰富,但深层煤岩气在地质方面与中、浅层煤层气差异显著,具有储层埋深大、游离气与吸附气并存、富割理等特点,对钻完井技术带来诸多挑战。近年来,中国石油天然气集团有限公司(中石油)在深层煤岩气钻完井工程技术方面采用系列关键核心技术,并对现场应用效果进行了系统分析。中石油深层煤岩气开发初步形成了深层煤岩气"水平井＋大规模压裂"的主体开发模式,在深层煤岩气建井过程中面临基础理论研究薄弱、优质储层钻遇率低、一趟钻占比低、长水平段井壁失稳严重等系列问题。针对深层煤岩气规模化发展趋势提出建议:围绕现场实际生产需求,坚持地质—工程一体化为核心,强化基础理论研究,创新发展深层煤岩气优快水平井钻完井技术,着力打造适应深层煤岩气的工程技术与装备,持续提升储层钻遇率和单井产量,探索颠覆性与引领性融合开发模式,实现深层煤岩气提质、提产、提速、提效"四提"目标,最终推进低碳绿色发展,助力实现"双碳"目标。

• 陆相断陷盆地页岩油开发技术与发展方向

  孙焕泉, 吕琦, 方吉超, 吕晶, 朱玉瑞, 钱恪然

  摘要： 陆相断陷盆地页岩油资源量丰富、开发潜力巨大,但地质条件复杂、非均质性极强,面临甜点空间分布描述难、开发技术政策确定难、安全钻井及提速提效难、高效压裂改造难等现实问题,制约陆相页岩油规模效益开发。以济阳、苏北等陆相断陷盆地页岩油为研究对象,攻关形成了甜点要素精细描述、开发优化、优快钻井和高效压裂等陆相断陷盆地页岩油开发技术体系。通过地质-工程甜点要素三维精细描述、多层楼立体井网部署优化、钻井工艺技术与装备迭代升级、压裂段簇设计与配套工艺研发,实现了甜点精准预测、有效控制、高效钻进与充分改造。断陷盆地页岩油产区开发取得重大突破,产量实现跨越式增长,济阳坳陷页岩油产量由2021年的30 t/d增加到2024年12月的1 600 t/d以上。通过总结页岩油基础研究与开发实践,提出陆相断陷盆地页岩油开发发展方向:强化非常规开发理念、实施整体立体开发、工程工艺技术精细化与精准化、探索提高采收率方法与关键技术、加强开发技术数智化升级、构建全过程页岩油开发监测评价体系,推动陆相断陷盆地页岩油规模效益建产。

• 细粒沉积物沉积机理研究现状

  彭军, 许天宇, 刘旭东, 王豪楠

  摘要： 细粒沉 积物沉积机理是细粒沉积学"源-汇"系统理论研究中的重要一环,对恢复沉积环境、理解细粒沉积岩成因和预测非常规油气资源分布等具有重要意义。为了深化对细粒沉积物沉积过程的理解,分析探讨细粒沉积物的沉积机理,通过对前人研究成果的系统梳理,总结归纳了对不同沉积方式的影响因素、形成过程、沉积构造特征等。研究结果表明:①细粒沉积物的沉积方式分为机械沉积、化学沉积和生物沉积3大类;②机械沉积的黏土矿物、长英质矿物和有机质等物质在河流、风、底流、重力流等地质营力作用下能够形成交错层理、波状层理和透镜状层理等沉积构造;③化学沉积的黏土矿物和碳酸盐矿物能够以絮凝体的形式沉积,有机质可以与黏土矿物形成复合体,化学沉积的控制因素主要是水体中的无机盐种类及浓度、水体的pH值和水动力条件等;④生物沉积包括生物活动影响的细粒沉积,以及来源于生物骨骼、藻类和微生物席的碳酸盐矿物、硅质矿物和有机质等,生物沉积的控制因素主要为气候、季节变化、火山喷发和热液活动等。研究结果可为明确细粒沉积地层的展布特征,预测非常规油气资源提供科学与理论依据。

• 碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法研究进展及展望

  朱海燕, 王智辉, 范宇, 郭建华, 雷明, 高佳佳, 曹文科

  摘要： 碳酸盐岩地层孔隙压力准确预测是维持碳酸盐岩地层井壁稳定,保障碳酸盐岩油气藏高效勘探开发的重要前提。碳酸盐岩地层地质条件复杂、非均质性强且区域差异特征明显,导致其地层孔隙压力准确预测难度高、预测模型普适性差。提高碳酸盐岩地层孔隙压力预测精度,拓展预测模型适用性仍面临极大挑战。为深化碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法的科学认识,对碳酸盐岩异常压力形成机制进行讨论,针对当前碳酸盐岩地层孔隙压力预测主要方法进行分类对比,系统总结了各方法的原理与优缺点,并以四川盆地南部地区海相碳酸盐岩地层为例,开展不同预测方法的适应性对比评价。研究结果表明:①基于欠压实理论的预测方法,如等效深度法、Eaton法,依赖于建立合理压实趋势线,对碳酸盐岩地层孔隙压力预测准确性低,适用性较差;②基于数值模拟预测方法能够精细地描述地层的几何特征,通过精细网格划分和高阶有限元参数可获取高精度数值解,但参数获取需求高,计算复杂度高;③基于数理统计与人工智能算法的预测方法通过对研究区块大量相关数据处理分析获取预测模型,模型区块差异性明显,应用场景局限性较大;④基于岩石物理学的地层孔隙压力预测方法,包括流固耦合预测模型、基于小波变换的预测模型等,通过构建岩石物理模型,获取碳酸盐岩地层孔隙压力对弹性波参数的响应关系,对地层孔隙压力进行高精度预测,但模型复杂、参数处理难度高。最后,对碳酸盐岩地层孔隙压力预测的发展趋势进行了展望。