低油价背景下中国陆相致密油的效益勘探开发

在北美致密油规模勘探开发调研基础上,总结低油价背景下北美致密油规模效益勘探开发的成功经验和做法,分析中国陆相致密油与北美海相致密油成藏地质条件差异,探究中国陆相致密油产业发展的技术对策。北美致密油规模勘探、效益开发有6方面经验值得借鉴:在成熟探区寻找新的效益勘探层系;加强“甜点区”经济评价,重点开发高收益“甜点区”;通过重复压裂、立体压裂,最大限度提高致密油储量动用程度;优化钻完井技术,降低工程作业成本;采用商品套期保值措施确保低油价盈利;出售非核心资产、裁员等,最大限度降低成本。中国陆相致密油有较好的资源基础,借鉴北美海相致密油勘探开发的成功经验,优选“甜点区”,选准“甜点段”,发展针对性方法技术,实现经济效益开发。     

中国陆相页岩油开发前景与挑战

随着中国页岩气勘探开发进程的推进,页岩油的勘探开发受到越来越多的关注。通过对国内外页岩油勘探开发现状追踪调研,并结合近年来泌阳凹陷陆相页岩油勘探实践,从页岩油的含义与基本特征入手,对中国陆相页岩油的形成条件、资源规模、勘探开发关键技术及面临的问题进行了深入分析。研究表明中国陆相断陷湖盆页岩油形成条件有利,资源丰富;中国目前现已初步形成了适合于陆相页岩地层的地质综合评价技术、水平井钻完井及多级分段压裂技术,并在泌阳凹陷、济阳坳陷等地区应用取得了页岩油勘探重要进展;目前制约中国陆相页岩油开发进程的主要问题集中反映在陆相页岩油渗流机理、甜点区评价等基础地质认识,旋转导向系统、微震裂缝监测技术等核心工程技术自主化,以及如何实现效益开发等3个方面,它们将是今后陆相页岩油开发进程中的攻关重点。     

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。     

本期刊首语

<正>依靠水平井体积压裂等技术,致密油可实现规模化工业开采。北美海相的致密油开发已取得重大突破和快速发展,中国陆相的勘探发现和开发试验也取得积极进展。陆相致密油正成为中国陆上"进源找油"的重要对象和增储上产的新兴领域。     

中国致密油勘探进展及面临的挑战

中国致密油勘探开发起步较晚,综合分析判断致密油是非常规油气资源现实的勘探开发领域。近3年,中国石油持续推进致密油勘探开发理论研究与生产实践,坚持搞清资源、准备技术、突破重点、稳步推进的致密油基本定位,取得了在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等六大盆地形成了3个超亿吨级规模储量区、获得6项新发现和新苗头的一批成果,创新完善了以致密油甜点区预测和提高单井产量为目标的地震预测、测井评价、水平井钻探和体积压裂4项关键配套技术,初步形成了2项中国陆相致密油成藏理论认识等勘探开发、理论认识与技术创新方面的重要进展。但是我国致密油发展总体处于起步和探索阶段,分析认为主要面临如何深化理论认识、实现关键技术突破、实现效益开发与降低成本等4方面的挑战。基于我国陆相致密油地质条件复杂、起步晚的实际情况,提出建议国家加大政策扶持力度,以及重点做好加强研究、注重应用,加强攻关、完善技术,加强探索、突出发现,控制成本、提高效益等4方面的工作建议,对加快中国致密油发展、保障国家油气能源安全具有重要意义。     

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发领域与技术攻关方向

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发成果显著,自新场气田发现以来,勘探开发领域逐步扩大,储量和产量快速增长。地质理论认识深化与关键技术进步是推动天然气勘探开发大发展的主要动力。中国石化探区天然气资源丰富,有利目标类型多,常规天然气整体探明程度为16%,页岩气勘探尚处于初期阶段,根据HCZ模式预测,中国石化探区天然气（含页岩气）勘探开发仍将快速发展,具备年均新增探明天然气地质储量(1 600~2 000)×10⁸ m³的潜力。围绕页岩气、海相碳酸盐岩天然气、陆相致密砂岩气等领域的高效勘探开发,需要加强深层海相页岩气增产降本的钻完井、压裂技术攻关,以及陆相、海陆过渡相页岩气资源潜力评价和勘探开发适应性技术准备,加强深层超深层礁滩相碳酸盐岩储层、风化壳储层预测和超深井高效钻井、压裂测试技术攻关,加强陆相致密砂岩气地质—测井—地震一体化甜点预测和低成本直井多层压裂技术攻关。     

海陆相页岩型页岩油地质特征的差异与甜点评价——以北美二叠盆地Wolfcamp D页岩油与松辽盆地古龙页岩油为例

全球页岩油技术可采资源量为2512×10⁸t,2021年页岩层系原油累计产量达3.9×10⁸t,已成为全球油气勘探开发的重要领域之一。根据地质条件和沉积特征,中国陆相页岩层系储层“甜点”分为夹层型、混积型与页岩型3类,其中夹层型、混积型已是国内外页岩油勘探开发主体。近期,页岩型页岩油也实现了勘探突破,但急需深化甜点评价,为实现效益开发提供依据。因此,文章尝试以北美二叠盆地海相石炭系Wolfcamp D段和松辽盆地古龙陆相白垩系青山口组两套页岩型页岩油地质特征对比为基础,探讨页岩型页岩油甜点评价关键指标,为中国陆相页岩型页岩油勘探开发提供借鉴。对比认为两套页岩岩性均以高黏土矿物、高石英的长英质页岩和黏土质页岩为主,具有地层超压、油质偏轻且脆性矿物含量较高的相近地质特征;但古龙页岩储集空间为与大量黏土矿物相关的有机质孔—页理缝复合的双重空间,连通性较Wolfcamp D段页岩好,有机碳丰度则略低于Wolfcamp D段页岩。Wolfcamp D页岩油地质甜点为有机碳丰度较高的黏土质泥页岩和硅质泥页岩,结合页岩压裂效果,工程甜点确定为富含生物硅的富...     

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     

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油开发难点及对策

为实现吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油资源的有效动用和高效开发,推动中国陆相页岩油的规模化建产,通过详细对比国内外页岩油储集层地质特征,分析了中国陆相页岩油与北美海相页岩油的地质差异,结合吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油勘探开发的探索与实践,形成了吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油高效开发的技术对策体系。研究结果表明,吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油具有储集层埋深大、物性差、非均质性强等特征,开发过程中面临的难点主要体现在甜点识别标准不完善、整体有效可动用程度低、开发技术参数不明确、降本增效难度大等。通过开展以下工作有效解决了目前面临的开发技术难题:(1)综合储集层、测井、录井、地震和基础力学实验研究,建立"甜点"评价标准,优选地质和工程有利区;(2)开展地质工程一体化研究,结合现场井距试验和生产动态资料分析,优选井网部署参数、优化合理工作制度;(3)基于原油流动性实验分析,明确原油流动性主要影响因素为黏度,采用CO_2前置压裂可有效降黏增效;(4)推动大平台批钻批压,降低压裂窜扰、套损等问题对规模建产的影响,奠定降本增效技术攻关方向。吉木萨尔凹陷页岩油开发过程中形成的技术对策,对中国陆相页岩油资源的规模建产具有积极的示范作用。     

陆相页岩油成为国家战略资源

<正>“在陆相页岩油勘探开发过程中,不光要找得到、看得清,还要钻得准、压得开、采得出。”中国石油勘探开发研究院致密油研究所副所长、中国石油“十四五”页岩油前瞻性基础性重大科技项目执行项目长杨智表示,相比北美海相页岩油,我国陆相页岩油开发普遍面临油质偏重、流动难度大;甜点范围小、预测难度大;黏土含量高、压裂难度大;     

“进源找油”:致密油主要类型及地质工程一体化进展

致密油是国内"进源找油"的主要对象,地质工程一体化是实现中国致密油规模效益发展的必由之路。文章提到的致密油,等同于页岩层系石油,是指依靠水平井体积压裂等现有技术可以实现规模效益开发的陆相非常规石油资源,致密油"进源找油"包括找出"甜点区"和采出"甜点体"两个内涵,根据页岩层系储层岩性、源储组合差异,将中国陆上致密油划分为"碎屑岩、混积岩—沉凝灰岩、碳酸盐岩"3种主要类型。致密油地质工程一体化,就是以"甜点区(段)"评价识别为基础,以"甜点体"高产稳产为目标,以"逆向思维设计、正向作业施工"为工作指南,坚持地质设计与工程实践一体化组织管理,做好"甜点区(段)"评价刻画和"人工油藏"制造开发两篇文章,最终把蓝图设计转化为工程作业、转化为效益产量的系统工业过程。以松辽盆地扶余油层碎屑岩、柴西南扎哈泉碎屑岩、吉木萨尔凹陷芦草沟组混积岩、马朗凹陷条湖组沉凝灰岩、柴西南英西地区下干柴沟组碳酸盐岩、川中北大安寨段页岩等不同类型致密油为例,分类型阐述了中国石油探区研究区致密油地质工程一体化在地质评价预测、工程关键技术和主要管理举措等3个方面的研究进展,"十三五"前3年新增三级储量9.97×108t,新建产能225×104t,取得了油气发现和产能建设"双丰收"。最后初步提出依托致密油地质工程一体化发展,加强多层系立体"人工油藏"开发、建立不同类型小区块"参考模板"、高度关注页岩层系源岩油气等建议。     

地质工程一体化技术在威远页岩气高效开发中的实践与展望

针对威远页岩气地表条件复杂、储层埋藏深度大、构造复杂、非均质性强、压裂改造难度大等特点,坚持"一体化、工厂化、效益化"的开发理念,应用地质工程一体化技术,厘定平面甜点和纵向甜点,优化井位设计;实现精准地质导向,大幅提升甜点钻遇率;提高钻井工程质量,有效缩短钻井周期和降低井下复杂状况的发生率;优化压裂工艺设计,实现压裂改造体积的最大化。基于此,形成了较为完善、复杂海相条件下对页岩气勘探开发有较强借鉴意义的项目管理、研究设计、科研现场、地质钻井和地质压裂5个一体化模式,单井产量不断提升,单井成本持续降低,实现了威远页岩气规模有效开发;不断践行与完善地质工程一体化技术,深化地质认识和加强工程技术配套,实现威远3500m以浅页岩气高效开发以及深层页岩气效益开发。     

致密油“甜点”多属性融合预测技术

新疆准噶尔盆地J凹陷致密油储层存在“甜点”预测不准、单井产量差异大的问题，影响油田规模效益开发。通过系统分析研究区钻井与地震等大量基础数据，确定了影响“甜点”预测的5个关键属性，并对属性进行分类和RGB颜色融合分析，得到“地质甜点”和“工程甜点”预测结果，进一步融合得到综合“甜点”区，并由此形成了致密油“甜点”多属性融合预测技术。研究区勘探评价井压裂后的生产效果表明，勘探开发评价井压裂效果和综合“甜点”区预测结果吻合程度较高。在此基础上，2017年，在Ⅰ类综合“甜点”区部署2口水平井，压裂改造后效果良好，进一步验证了“甜点”多属性融合预测技术的可靠性。该“甜点”预测技术准确可靠，对致密油后期开发评价及产能建设井位部署具有很强的指导作用。     

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探开发进展、挑战与展望

鄂尔多斯盆地为大型富油气叠合盆地,发育二叠系和三叠系多套页岩层系,陆相页岩气资源丰富。相比较于海相页岩,陆相页岩存在较多特殊性,其勘探开发面临诸多挑战,制约陆相页岩气难以实现经济开采,在地质特征、资源背景及勘探开发技术等方面对鄂尔多斯盆地页岩气勘探开发实践中取得的成果进行归纳,对目前的技术难点进行分析,以期在陆相页岩气发展进程中,有效利用机遇及时应对挑战。综合分析认为:延长探区陆相页岩厚度、有机碳含量、成熟度、含气量等参数达到国家标准规定的页岩气有利层段参数下限标准,具备页岩气成藏地质条件;陆相页岩气在宏观和微观非均质条件控制下,相态和规模上具有差异性富集特征,存在吸附成藏和吸附+游离复合成藏两类成藏模式,不同成藏机理指导陆相页岩气有利区优选及页岩气井生产。陆相页岩气勘探实践中形成多项关键配套工艺技术,建立起适用于强非均质性陆相页岩的测井评价方法,研发出适用于陆相页岩的水基钻井液体系和系列钻完井配套技术装备,形成CO_2压裂技术体系和井场废液回收处理—利用技术。同时,面临精细"甜点"预测、钻井提速提效、压裂环保增效、降低成本等诸多挑战。目前中国陆相页岩气仍处于勘探开发初期,成本高,初期产量低,还需通过开展陆相页岩气勘探开发先导性试验,实现科技突破,形成资源接替,促进陆相页岩气产业取得经济效益。     

中国陆相页岩油完井方式优选的思考与建议

中国页岩油资源以陆相为主,在形成机理、成藏条件、赋存特征等方面与北美海相页岩油存在较大差异,具有油层平面分布范围小、纵向层系多、单层厚度薄、应力分布复杂等特点,利用水平井体积压裂技术开发呈现出油层钻遇率低、钻井周期长、压裂效果差、工程成本高等一系列不适应性,页岩油规模有效开发面临重大挑战,探索一条适合中国陆相页岩油特点的规模有效开发技术路线至关重要。为此,创新提出陆相页岩油直井高效的开发模式,通过直井和大斜度井大井丛平台式钻井,结合直井限流等压裂技术,纵向实现油层改造全覆盖,横向构建层内复杂体积缝网,实现页岩油分层立体开发,大幅提高页岩油开发效果。提出以下建议:①加强页岩油非均质性精细表征、直井多级精细限流压裂、多井协同压裂设计软件、细分层系开发等基础研究和技术攻关;②选取页岩纵向跨距较大、最大单层油层厚度较薄、甜点区存在多套夹隔层遮挡、砂地比适中的页岩油层开展直井全覆盖开发模式现场试验。     

中国陆相致密油开采技术发展策略思考

中国陆相致密油藏主要有咸化湖、淡水湖两种基本类型。其中,咸化湖致密油成藏组合多为毯式结构,储层主要为细碎屑岩/碳酸盐岩复合体,可压性接近北美海相致密油藏,但原油流动性较差、储层非均质性较强;淡水湖致密油成藏组合为箱式或毯式结构,储层主要为砂岩及含油页岩,可压性较差、工程参数敏感性较强、流动机制及压力系统复杂。在分析中国陆相致密油藏开采技术现状与问题的基础上,指出应采用"油藏导向、基础先行,逆向思维、辩证施治,注重原创、集成配套,由易到难、滚动发展"的开发策略,且不同类型致密油藏应采用不同开发模式,需重点对陆相致密油藏甜点描述与评价、协同地质导向、增大储层接触面积钻井、精细复合压裂、致密油原位改质、提高采收率技术等关键技术进行攻关研究。      

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。     

国内外页岩油储层改造技术现状及发展建议

北美海相页岩油采用长水平段水平井密切割体积压裂技术和"工厂化"施工技术等手段,已获得规模化商业开发,而国内陆相页岩油勘探开发起步晚,总体处于试验与示范阶段.为促进我国页岩油的勘探开发进程和页岩油开发技术的发展,总结分析了北美海相页岩油和国内陆相页岩油储层的基本特征、储层改造技术现状和特点,从中得到了诸多启示,从而针对国...     

中国陆相致密油富集规律及勘探开发关键技术研究进展

陆相致密油是中国近期现实的非常规石油资源,是国内石油资源储产量增长的重要补充。研究团队立足国家科技重大专项“致密油富集规律与勘探开发关键技术”研究目标引导、国家重点实验室室内测试和中石油8家油公司现场试验,针对中国陆相致密油理论技术研发和勘探开发实践取得3方面研究进展。①形成条件方面：发现纹层状富有机质页岩是主力烃源岩,发育陆源碎屑、内碎屑等多种类型有利储集层,主要包括源内和近源2种大面积连续分布的成藏组合;②富集规律方面：明确有利储集相带、近烃源中心、一定构造背景是富集高产的3个共性主控因素,评价致密油资源规模为106.5×10⁸t,识别出40个富集区带,储备了一批可钻“甜点区”;③勘探开发关键技术方面：多尺度致密储层表征、资源分级评价、“甜点区”地震响应及工程评价、致密储层改造技术、致密油有效开发技术等取得新进展。研究成果支撑中国陆相致密油整体快速发展,截至2018年底,已探明石油地质储量为4.37×10⁸t、三级储量为30.19×10⁸t,新建产能为331×10⁴t。建议后续研究聚焦碎屑岩、混积岩—沉凝灰岩、湖相碳酸盐岩等3大领域,着力深化富集规律研究、甜点评价预测、开发关键技术、储层高效改造技术、重点盆地实践应用等5方面研究,支撑中国陆相致密油地质工程一体化稳步发展。     

致密油与页岩油形成条件与“甜点区”评价

基于国内外页岩层系液态烃勘探研究成果,对页岩层系液态烃的形成条件、聚集机理、类型划分、海陆相差异进行系统分析,进一步开展"甜点区"研究评价。通过分析北美和中国页岩层系液态烃的地质特征,指出页岩层系液态烃具有大面积连续分布、无稳定自然产能2项基本特征,且"规模区"需具备稳定构造背景、规模优质烃源岩、规模储集空间、源储共生分布等4项形成条件。揭示了页岩层系液态烃源储耦合、致密化减孔聚集机理,划分6项24种不同类型页岩层系液态烃,指出中国陆相页岩具有地热梯度较低和地层非均质性较强两项特征,须优选规模型"甜点区"来稳步推进工业上产。页岩层系液态烃"进源找油",应着力开展地质、工程和经济"三品质""甜点区"综合评价,成熟度是控制"甜点区"分布的首要因素。中国陆相有利页岩层系液态烃Ro值为0.8%~1.3%,TOC值大于2%,岩性为纹层状页岩或致密孔隙性储集层,孔隙度较高(致密油大于8%,页岩油大于3%),脆性矿物含量高(致密储集层大于70%,页岩大于40%),含油饱和度50%~90%,原油黏度较低或地层压力较高,天然裂缝发育。页岩层系液态烃具有巨量的资源规模,增强海陆相页岩层系液态烃形成分布地质认识,对持续关注、推动这一重大领域的发展具有借鉴意义。