中国陆相页岩油发展潜力与技术对策

陆相页岩油是埋藏300 m以深、R_o值大于0.5%的陆相富有机质页岩层系中赋存的液态烃和各类有机物的统称,是源岩油气的重要组成类型。以成熟度控制富有机质页岩生排油演化模式为依据,将陆相页岩油划分为中高成熟度和中低成熟度两种类型,研究发现中国陆相页岩层系:①发育淡水和咸水两类湖相优质烃源岩,存在碎屑岩、碳酸盐岩、混积岩、沉凝灰岩、泥页岩等多种类型储集层,形成多套近源或源内聚集的"甜点段"和大面积分布的"甜点区",具规模资源基础。②富有机质页岩实验分析表明,波状和水平纹层状页岩具良好储集条件,页岩水平渗透率是垂向渗透率的数十倍—数百倍,利于源内页岩油横向规模运聚。③经评价,中高成熟度页岩油地质资源总量超过100×10~8t,采用水平井体积压裂技术可以有效开发,是近期石油勘探现实领域;中低成熟度页岩油资源潜力大,初步评价技术可采资源量为(700～900)×10~8 t,是未来石油工业发展的战略性接替资源,需要原位转化等技术突破才能实现效益开发。陆相页岩油是中国陆上油气勘探从"源外"走向"源内"的必然选择,突破"甜点区"评价优选、水平井体积压裂工程技术以及原位转化技术装备等核心理论技术,是实现陆相页岩油规模效益发展的重要途径。图5表3参33     

中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油的边界

陆相页岩油包括中低成熟度和中高成熟度两大资源类型,二者在资源赋存环境、潜力、开采方式与使用技术以及工业评价标准等方面均不同,此外,陆相页岩油与美国页岩油和致密油也有诸多不同,科学界定这些资源类型的不同内涵,对推动陆相页岩油勘探从"源外"进入"源内",成为未来战略接替资源具有重要意义。明确了中低成熟度和中高成熟度两类陆相页岩油的内涵,前者是指埋藏300 m以深且Ro值小于1.0%的陆相富有机质页岩层系中赋存的液态烃和多类有机物的统称,后者是指埋深在蒂索(Tissot)模式"液态窗"范围、R_o值大于1.0%的富有机质页岩段中存在的液态石油烃的总称;系统总结了不同类型陆相页岩油的地质特征、资源潜力和经济评价标准。经评价,中国中低成熟度页岩油原位转化技术可采资源量约为(700～900)×10~8 t,中等油价(60～65美元/bbl)下的经济可采量为(150～200)×10~8 t,是保证陆相页岩油革命发生的主体,应依据井组累计采出量规模、建产规模、保存条件及开采经济性等关键参数,优选试验靶区,同时攻关核心技术装备;中高成熟度页岩油地质资源量约100×10~8 t,可采量尚需在单井日产量与累计采出量达至经济门限后确定。陆相页岩油与致密油有明确的边界,存在岩性组合、相带分布与产能评价标准等不同,二者可以按不同资源类型独立区分、并行存立。中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油边界系统厘定,可为即将到来的页岩油勘探开发实践提供借鉴,有助于中国陆相页岩油革命的顺利发展。图5表3参32     

中国陆相中高成熟度页岩油非均质地质条件与差异富集特征

基于页岩油基本地质条件和富集特征的对比研究,明确了中国陆相中高成熟度页岩油源储条件的非均质性与差异化富集特征.研究认为:①相比北美页岩油大面积分布的较为均质的源储等有利条件,中国陆相中高成熟度页岩油形成地质条件总体上差异明显,陆相多旋回构造演化形成了多期多类型湖盆,不仅为陆相页岩油规模发育提供场所,也形成了规模优质源岩...     

海外陆相页岩油地质特征与资源潜力

中国陆相页岩油资源丰富,历经十余年的基础研究、重点地区攻关和选区评价,在技术创新、工业化试验与试生产、规模性开发等方面均取得了显著进展,是未来油气勘探的接替领域.通过对全球典型陆相页岩油地质特征、资源潜力、开发现状进行系统调研和分析,为我国陆相页岩油地质评价和勘探开发部署提供参考.结果表明:①美国尤因塔盆地Utelan...     

中国陆相页岩油研究进展与关键科学问题

中国陆相盆地页岩油资源丰富,是中国油气增储上产的重要战略接替领域。限于陆相盆地特殊复杂的地质条件,陆相页岩油的富集规律与主控因素不够明确,中国陆相页岩油勘探所面临的关键科学问题仍然有待进一步研究。通过充分调研国内外以细粒沉积、烃类赋存以及流体运移为重点研究页岩油的最新进展,结合中国陆相页岩油勘探进展,对比总结了陆相和海相页岩油的基础地质特征及其差异,提出了目前中国陆相页岩油勘探面临的关键科学问题。研究结果表明：中国陆相盆地发育多套页岩油,陆相泥页岩层系具有沉积相变快、沉积厚度大、成熟度较低、黏土矿物含量高的特点;与海相地层相比,沉积构造背景较不稳定,沉积年代较新、非均质性更强,地层能量和地温梯度较低、烃类流体黏度和密度较大。细粒组分形成及地质事件的成因机制不仅是沉积地质学关注的"成源"与地球系统演化的事件信息,也是页岩"成储"及源-储耦合机制研究的关键内容。页岩油的赋存机制与其可动性密切相关,明确赋存机制是优选甜点的关键。微运移机制是页岩油藏开发的基础,随着微流体流动理论、计算机分子模拟与实验技术的发展,其运移机理将会得到进一步揭示。3个关键科学问题为：①细粒沉积岩的形成机理;②陆相页岩油的赋存机制;③陆相页岩油的微运移机制。建议以这3个科学问题为导向,加大地质-工程一体化研究与技术攻关,使其成为中国陆相页岩油革命成功的保障。     

鄂尔多斯盆地长7页岩油勘探开发新进展及前景展望

页岩油是国内外普遍关注的重大勘探领域,是重要的石油接替资源。经过长期的矿场实践,鄂尔多斯盆地长7页岩油勘探开发和研究认识取得了重大突破和长足进展：(1)夹层型页岩油在前期勘探突破、探明我国首个整装10亿吨级的庆城大油田基础上,进一步实现了规模效益开发,建成了百万吨国家级页岩油开发示范区。(2)纹层型页岩油勘探首次将细粒沉积复合体分为砂质纹层、凝灰质纹层、高TOC泥质纹层、中低TOC泥质纹层4种纹层类型,通过评价其发育规模、储集性能、含油性、可动性和原油性质等,明确砂质纹层与中低TOC泥质纹层组合是纹层型页岩油最优甜点段;针对甜点段,应用M—N交会法等测井评价新方法实现了复杂岩性的精细解释,通过定向射孔和穿层立体压裂技术实现了水平段井筒周围三维甜点立体沟通,形成了纹层型页岩油甜点的有效识别、预测和改造技术,风险勘探获重大突破,首次提交预测储量2.05×10⁸t。(3)页理型页岩油可分为两类,中高成熟度页岩可采用水平井攻关,较高的TOC(4%～14%)和高S₁含量是控制甜点目标的关键参数;中低成熟度有机质页岩是开展原位转化攻关的最有利对象。鄂尔多...     

页岩油气革命及影响

页岩油气革命延长了世界石油工业生命周期、助推了全球油气储量和产量增长、影响着各国能源战略格局。地质历史时期生命大爆发及生物大灭绝事件控制了全球富有机质页岩的形成和演化。结合世界页岩油气勘探开发实践分析,页岩油气革命包涵科技革命、管理革命和战略革命。科技革命将资源视野从源外单一资源类型扩展到"源岩油气"系统;管理革命实现页岩油气低成本开发;战略革命重塑世界能源新版图。通过系统介绍中国陆相页岩油、海相/陆相页岩气两大领域的工业实践,明确了地下原位加热转化技术是中—低成熟度页岩油资源规模开发利用的现实探索,水平井体积压裂技术是实现中—高成熟度页岩油经济开发的有效途径,指出鄂尔多斯盆地延长组7段中—低成熟度页岩油和四川盆地侏罗系自流井组大安寨段中—高成熟度页岩油具有很大的资源潜力。当前,中国3 500 m以浅海相页岩气开发已有成功经验,海陆过渡相和3 500 m以深海相页岩气勘探取得了重要突破。地下煤气化试验探索煤炭清洁化和可持续利用新模式。页岩油气革命对中国能源发展具有深远影响：页岩油气革命突破传统找油理念,助推"源岩油气"成为新的油气系统;页岩油气革命推动"技术爆发",加快能源类型迭代;页岩油气革命开启"坚持常规、突破非常规、开启新能源"的发展道路,有望实现中国"能源独立"。     

中国非常规油气勘探重大进展和资源潜力

近年来随着美国页岩油气产量的快速增长,我国非常规油气勘探开发也取得了重要进展,尤其是致密气、页岩气和煤层气等非常规天然气产量规模已超过天然气总产量的1/3,其中页岩气是我国近期非常规发展潜力最大的矿种,也是今后5~10年天然气产量增长的主要来源,致密气及煤层气也将得到稳步发展;致密油勘探开发初具规模,页岩油和油页岩油资源潜力大,是重要的后备接替资源。但我国对页岩油和油页岩(烃源岩)的重要地位和勘探开发潜力认识不够,使源岩勘探一直处于勘探初期认识阶段。建议加大松辽盆地青山口组—嫩江组、鄂尔多斯盆地三叠系等重点盆地(层系)的资源潜力评价和勘探开发试验攻关力度,尽早实现中国版的"页岩革命"目标,使其成为我国油气增储上产的重要接替领域。     

页岩油气革命及影响

页岩油气革命延长了世界石油工业生命周期、助推了全球油气储量和产量增长、影响着各国能源战略格局。地质历史时期生命大爆发及生物大灭绝事件控制了全球富有机质页岩的形成和演化。结合世界页岩油气勘探开发实践分析，页岩油气革命包涵科技革命、管理革命和战略革命。科技革命将资源视野从源外单一资源类型扩展到"源岩油气"系统；管理革命实现页岩油气低成本开发；战略革命重塑世界能源新版图。通过系统介绍中国陆相页岩油、海相/陆相页岩气两大领域的工业实践，明确了地下原位加热转化技术是中-低成熟度页岩油资源规模开发利用的现实探索，水平井体积压裂技术是实现中-高成熟度页岩油经济开发的有效途径，指出鄂尔多斯盆地延长组7段中-低成熟度页岩油和四川盆地侏罗系自流井组大安寨段中-高成熟度页岩油具有很大的资源潜力。当前，中国3 500 m以浅海相页岩气开发已有成功经验，海陆过渡相和3 500 m以深海相页岩气勘探取得了重要突破。地下煤气化试验探索煤炭清洁化和可持续利用新模式。页岩油气革命对中国能源发展具有深远影响：页岩油气革命突破传统找油理念，助推"源岩油气"成为新的油气系统；页岩油气革命推动"技术爆发"，加快能源类型迭代；页岩油气革命开启"坚持常规、突破非常规、开启新能源"的发展道路，有望实现中国"能源独立"。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油勘探实践与展望

通过回顾准噶尔盆地二叠系页岩油的勘探历程,剖析吉木萨尔凹陷页岩油的地质条件和成藏特征,系统总结长期研究形成的页岩油地球物理勘探技术,展望了准噶尔盆地页岩油下一步勘探部署方向。勘探实践表明,吉木萨尔凹陷页岩油是中国陆相页岩油的典型代表,具有咸化湖盆、多源混积、源储一体和"甜点"分散的地质特征。芦草沟组页岩油的赋存方式为吸附态和游离态2种类型,整体为源内聚集或近源成藏。突破诸多技术瓶颈,形成页岩油"甜点"的配套地震预测技术和页岩油高分辨率测井综合评价技术。研究认为,吉木萨尔凹陷西部具备高成熟和高产页岩油的地质条件,为准噶尔盆地陆相湖盆页岩油勘探的新领域。在此基础上,建立吉木萨尔凹陷国家页岩油勘探开发示范区,以期对中国陆相湖盆页岩油的勘探提供借鉴和技术支撑。     

鄂尔多斯盆地延长组长73亚段页岩油特征及勘探方向

通过对鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段3亚段(简称长7₃亚段)岩心观察、实验分析测试、测-录井等资料分析,揭示长7₃亚段多类型页岩油发育的地质特征及富集规律,探讨多类型页岩油勘探潜力及攻关方向。研究表明：(1)长7₃亚段发育运移-滞留复合型和滞留型2类页岩油,运移-滞留复合型储集层为砂质碎屑流、低密度浊流成因的砂质纹层和半深湖—深湖富有机质泥页岩纹层频繁互层叠置的组合段,滞留型页岩油储集层为页理及显微纹层频繁发育的黑色页岩,运移-滞留复合型页岩油品质略好于滞留型页岩油。(2)优质烃源岩提供大量高势能富烃优质流体;源储压差为渗流条件较好的贫有机质砂岩类薄夹层和页岩中的长英质纹层、凝灰质纹层及页理缝原油聚集提供动力;生烃增压缝-页理缝-微裂缝为原油微运移提供高速通道;频繁发育的砂岩夹层及长英质纹层不仅为烃类规模聚集提供有效的储集空间,还能有效提高烃类的可动性。(3)环洼富砂区是运移-滞留复合型页岩油规模勘探的主要方向,成熟深洼区是中高成熟度滞留型页岩油风险勘探的主要方向,围绕低熟深洼区积极推进原位转化研究和现场实施是中低成熟度滞...     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油富集规律

为进一步揭示准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油富集特征及规律,丰富与发展陆相页岩油成藏理论,更好指导下一步页岩油勘探与开发,综合岩心、岩石薄片、测井、录井、试油资料及X射线衍射全岩矿物组成、岩石热解及分阶热解、核磁共振等分析测试,深化了芦草沟组页岩油富集规律及控制因素的认识。研究区芦草沟组发育湖相混合沉积,岩性以白云质/灰质泥岩、凝灰质泥岩、粉砂质泥岩、碳酸盐岩、粉砂岩为主。泥岩类内部发育"自生自储"滞留型页岩油聚集,良好的生烃潜力和适宜的热演化成熟度主导了其内部页岩油的富集;碳酸盐岩、粉砂岩内部发育"近源运聚"型页岩油聚集,具有含油性更好、游离油含量更高的特点,优质的孔-缝体系和储集物性控制着其内部页岩油的富集成藏。垂向上,泥岩类与碳酸盐岩、粉砂岩构成两相混合(相源混合)型、源区混合(母源混合)型和突变混合(间断混合)型沉积类型,其中,两相混合型沉积和源区混合型沉积具有优质的源储组合,利于发育具良好产能的"源-储一体"湖相混积岩型页岩油。陆相页岩油勘探开发不仅要考虑传统的岩石生烃潜力、储集物性等要素,还需综合分析混合沉积类型、岩性组合和原油可流动性等要素,选取适宜的页岩油开采方式。     

页岩油气科技进步、发展战略及政策建议

页岩油气是自生自储、源储一体的非常规油气资源,根据热演化成熟度将页岩油划分为中—高成熟页岩油与中—低成熟页岩油,根据页岩沉积环境将页岩气划分为海相、海陆过渡相和陆相页岩气。中国是目前世界上实现陆相页岩油商业规模开发最成功的国家之一,相继在鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等获得陆相页岩油重大发现。在四川盆地及其周缘实现了海相页岩气工业突破和快速规模发展,截至2021年底,在中国南方累计探明页岩气田8个、探明地质储量2.74×10¹²m³,2021年页岩气产量达230×10⁸m³,累计生产页岩气924×10⁸m³。中国页岩油气资源潜力大,但规模勘探与效益开发仍面临诸多挑战。借鉴国外页岩油气发展经验与启示,建议由国家牵头评价落实黑色页岩转化油气、高碳煤岩转化油气的技术与经济资源量,制定发展规划;设立国家级黑色页岩、高碳煤岩油气原位转化先导试验区,继续执行并出台页岩转化、煤岩油气转化的财政激励和税收扶持政策,推动实现地下页岩油熟化转化革命、地下煤炭加热转化油气革命;国家顶层设计,统筹投资,以鄂尔多斯、四川等盆地为代表,打造地上可再生能源与地下油气煤、热锂铀、碳捕获和储存(CCS)、碳捕获与利用及封存(CCUS)等协同融合发展的"世界超级能源盆地"基地,实现地上与地下多种能源的协同融合发展。     

北美海相页岩油形成条件、富集特征与启示

北美海相页岩油气的成功开发为将中国陆相页岩油巨大资源潜力转化为现实产量带来了希望。目前全球范围内对页岩油的研究与探索尚处于起步阶段,对能否在页岩中实现原油规模化开采还远没有达成共识。北美海相层系页岩油勘探开发实践表明,稳定宽缓的构造环境是形成页岩油的有利背景,大面积分布的优质烃源岩是页岩油形成的资源基础,区域性致密顶底板控制页岩油的远景区分布,烃源岩热演化程度控制页岩油核心区分布,而地质和工程"甜点"控制页岩油的规模富集和高产稳产。与北美相比,中国地质构造演化稳定性较差,沉积盆地类型多、分割性和后期活动性强,发育淡水湖泊、混积湖泊与咸化湖泊等多种沉积体系,相变快、岩性复杂、储盖组合多样。烃源岩层系的非均质性、成岩改造作用、裂缝发育程度及其与致密顶底板的配置关系,控制中国陆相页岩油"甜点"分布规律和富集高产能力。正确认识陆相页岩油资源潜力、找准页岩油富集的有利核心区、发展适应性高产稳产工程技术,是中国陆相页岩油取得突破的关键。     

四川盆地复兴地区陆相页岩油气勘探评价与认识

四川盆地侏罗系湖相页岩层系多、页岩油气资源十分丰富,有望成为中国页岩油气"提储增产"的重要接替领域.以四川盆地复兴地区侏罗系陆相页岩为研究对象,总结该区优质陆相页岩储层地质特征,提高对陆相页岩油气富集成藏的认识,提出适用于陆相页岩油气勘探开发的3项关键技术.研究结果表明:(1)早—中侏罗世,四川盆地复兴地区主要发育自流...     

页岩油"三类、三性"录井评价方法及其在饶阳凹陷的应用

饶阳凹陷页岩油作为华北油田储量重点接替领域,勘探潜力巨大,为实现老探区富油凹陷持续增储,也为深化该区页岩油领域地质认识,通过对饶阳凹陷蠡县斜坡内带-河间洼槽带沙一下亚段108口老井地质、气测、地化、XRD衍射等各项录井资料综合分析,以录井油气层评价研究成果为基础,结合勘探开发进程,形成了适合该区页岩油领域的岩石类型、源储组合类型、烃源岩类型、物性、含油性、脆性即“三类、三性”录井评价技术,综合分析认为蠡县斜坡内带-河间洼槽带沙一下亚段满足页岩油富集条件。应用这种方法对该区新钻探11口井进行跟踪评价,解释符合率达81.5%,评价结果满足了页岩油录井评价的定量化及准确化的需要,为饶阳凹陷页岩油下一步勘探部署提供了有利地质依据。     

准噶尔盆地二叠系咸化湖相页岩油气富集条件与勘探方向

准噶尔盆地中—下二叠统发育咸化湖相混积型页岩油藏,以吉木萨尔凹陷芦草沟组和玛湖凹陷风城组为典型代表,目前已进入全面勘探开发阶段,是中国陆相页岩油的重要类型和增储上产的重要领域。通过综述准噶尔盆地二叠系页岩油勘探开发实践的进展,系统梳理了准噶尔盆地二叠系页岩油的形成条件与富集模式,结合在玛湖凹陷风城组勘探中取得的常规油—致密油—页岩油有序成藏的全油气系统理论认识,探讨了准噶尔盆地中—下二叠统页岩油的资源前景与勘探方向。研究结果表明：准噶尔盆地二叠纪的咸化水体环境一方面促进了中—高成熟度规模优质烃源岩的发育,另一方面也控制了陆源碎屑、内源碳酸盐以及火山凝灰质颗粒的混积,形成一套广覆式分布于凹陷区的白云质粉砂—细砂岩、白云质泥页岩、泥质白云岩等细粒混积岩,同时,受高频水体动荡影响形成了3类高效的“源-储”组合;页岩油具有“生烃增压、微缝输导、源生邻储”的形成机制,表现为“二油共存、岩相控甜、甜点控富”的富集模式。玛湖凹陷、沙湾凹陷、盆1井西凹陷和阜康凹陷中—下二叠统烃源岩层系是下一步寻找页岩油气的有利勘探领域,具有常规—非常规油气协同探索的巨大勘探前景。     

页岩油地下原位转化的内涵与战略地位

页岩油地下原位转化是利用水平井电加热轻质化技术,将埋深300～3 000 m页岩中的重质油、沥青和各类有机物大规模转化为轻质油和天然气的物理化学过程,可称为"地下炼厂",在清洁开采、总量规模与产出物品质等方面具有明显优势。以有机质生排烃机理为基础,研究认为陆相中低成熟度(R_o值小于1.0%)富有机质页岩中,滞留液态烃占总生油量最大比例约25%、未转化有机质达40%～100%。适合地下原位转化的富有机质页岩需具备以下条件:页岩集中段TOC值大于6%,且越高越好;R_o值为0.5%～1.0%;厚度大于15 m;埋深小于3 000 m、面积大于50 km~2;页岩段顶底板封闭性好;地层含水率小于5%等。中国页岩油原位转化潜力巨大,技术可采资源量石油约(700～900)×10~8 t,天然气约(60～65)×10~(12) m~3。页岩油地下原位转化是新时期"进源找油"勘探的重大接替领域,如能实现商业突破,对中国石油工业的长期稳定乃至跨越式发展都具有里程碑意义。     

陆相页岩油富集机理探讨

通过对中国陆相湖盆富有机质页岩形成的构造和沉积环境分析，明确不同湖盆类型陆相优质烃源岩发育条件存在巨大差异性，淡水湖盆形成的泥页岩层系以长英质-黏土质页岩为主要岩相，松辽盆地上白垩统青一段和鄂尔多斯盆地三叠系长7段为典型代表；而咸水湖盆陆相页岩以富碳酸盐-蒸发岩类岩相为主，济阳坳陷古近系沙河街组是典型的实例。中国陆相页岩层系具有互层/夹层、混积页岩和黏土质页岩等3种主要岩相组合类型，它们控制了陆相富有机质泥页岩的源-储耦合特征、烃类差异演化和流体性质多样性。互层/夹层型页岩源-储分离、近源运移；混积页岩宏观上源-储一体，微观上源-储分离；黏土质页岩源-储一体，整体含油。多重证据揭示，无机孔是中-低成熟陆相页岩油最有利的储集空间类型，它们与多类型、多级次微裂缝耦合形成有效的孔缝网络系统，自封闭作用有利于页岩油气原位或近源保存。在典型盆地陆相页岩层系对比分析的基础上，提出良好的源-储耦合关系、适宜的热演化程度和自封闭性是陆相页岩油富集的主控因素，初步建立了中国陆相页岩油差异富集模式。断陷湖盆陆相页岩油勘探应重视缓坡带中-低成熟纹层状页岩和深洼区中-高成熟富黏土质页岩层系，而互层/夹层型和中...     

中国石油非常规油气发展现状、挑战与关注问题

进入21世纪,全球非常规油气发现进入活跃期,致密油/页岩油产量快速增长,页岩气产量持续增长,致密气、煤层气产量稳定,天然气水合物试采取得突破。近年来,中国非常规油气勘探开发取得显著进展,页岩气、致密油、致密气产量快速增长,页岩油勘探开发上升到国家战略高度。中国石油天然气集团有限公司(以下简称中国石油)矿权区内致密油、页岩油资源丰富,近期在11个区块相继获得勘探发现和突破,初步建成了多个规模产能区;在鄂尔多斯盆地开展了中低成熟度页岩油原位转化现场先导试验,陆相页岩油革命正在积极组织推进。鉴于中国当前油气对外依存度居高不下、需求旺盛的实际情况和陆相沉积复杂的地质条件,非常规油气的规模效益开发仍面临地质评价、"甜点"预测、钻完井与采油气工艺技术、经济评价和管理等方面的一系列挑战。为实现中国石油非常规油气资源效益勘探开发,需重点关注和处理好全生命周期管理、一体化运作、大数据应用、合理的配产政策、技术与成本、市场化等关键问题,以期推动非常规油气产业高质量发展,保障国家能源安全。