中国陆相湖盆致密油成藏主控因素综述

致密油是指致密储层中的石油聚集,储层主要为致密砂岩和碳酸盐岩2大类,覆压渗透率多小于0.1×10-3 μm2,一般无自然产能,需经技术改造方能获工业油流。我国主要发育陆相湖盆致密油藏,通过对比研究分析发现,发育优质烃源岩、存在"甜点区"、具备成藏原动力、近源聚集是我国陆相致密油成藏的主要条件。我国陆相致密油主要发育2类优质烃源岩:Ⅰ类烃源岩有机质类型好、丰度高,有机质成熟度高,生烃潜力大;Ⅱ类烃源岩生烃转化率较高。发育致密砂岩和碳酸盐岩2类储层,储层具有较强的非均质性,横向不连续,垂向叠置分布。生烃增压是我国陆相致密油成藏的主要原动力,强大的源储压差驱替生成的石油向紧邻优质烃源岩的致密储层中持续充注;其中,微裂缝沟通、微—纳米孔发育是致密油运移聚集的关键。微—纳米孔发育增大了致密储层的有效储集空间,微裂缝沟通为致密油的运移聚集提供了有效通道。我国陆相致密油资源丰富,初步预测其有利勘探面积约16×104 km2,地质资源量约(160~200)×108 t,有利勘探领域主要分布在鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾、柴达木、四川等盆地。     

中国中西部沉积盆地致密油富集机理及其主控因素

以鄂尔多斯盆地中南凹陷、准噶尔盆地吉木萨尔凹陷、酒泉盆地青西凹陷致密油为研究对象,基于野外观测、致密油解剖、样品分析测试、模拟实验与综合分析,揭示了致密油“启动压力启动、压差推进、弥漫式快慢交替、阶梯状大面积充注与裂缝优势通道快速运移并存、优势缝-孔耦合空间富集”的机理.指出孔隙结构的多尺度层次性是致密油阶梯式充注的根...     

中国陆相致密油形成条件、富集规律与资源潜力

基于对中国陆上不同类型典型致密油田进行解剖,通过分析烃源岩、储层和原油样品,运用二维充注物理模拟、三维格子玻尔兹曼数值模拟等技术方法,系统研究和揭示了中国陆相湖盆致密油的形成条件、富集因素与资源潜力。(1)致密油的形成受控于盆地/坳(凹)陷中心及近邻斜坡环境、规模优质成熟生油岩、(近)湖盆中心区域大范围分布的有利储集体及以微米—纳米级孔喉为主的各类致密储层、“源-储”最佳空间配置、适宜的“温度—压力—流体”场5个地质条件,其中,“源、储、配”是致密油形成的3个关键条件。(2)陆相湖盆致密油富集主要受“烃源品质—断裂体系—储聚体系”3大系统要素控制,其中,中—高生、排烃量和较高热演化程度的优质源岩是致密油富集高产的先决要素,断裂和裂缝显著改善致密油输导效率、储集空间和聚集规模,储集层的孔喉大小及其连通性和组构非均质性显著影响致密油的分异和局部富集。(3)根据资源丰度开展分级评价,划分出三级资源区;采用小面元容积法计算致密油地质资源量,采用最终可采资源量(EUR)类比法求取相似刻度区的可采系数,进而与地质资源量相乘得出可采资源量。研究成果可为致密油富集区及“甜点”评价优选提供理论技术支撑。     

中国陆相致密油形成机理与富集规律

中国致密油主要分布在中、新生代陆相含油气盆地中,发育与湖相生油岩共生或接触、大面积分布的致密砂岩油或致密碳酸盐岩油。近年来,陆相致密油勘探开发取得重大进展,截至2018年底,中国陆相致密油已建成产能315.5×10⁴ t,2018年年产量约105×10⁴ t。中国陆相致密油以湖相富有机质页岩为主要烃源岩,多发育于淡水、半咸水-咸水环境,厚度一般为几十至几百米,有机碳含量为0.4%~16.0%,镜质体反射率为0.5%~1.3%,适宜的火山作用、低沉积速率、缺氧还原环境、海水入侵与水体分层是富有机质页岩形成的重要影响因素。中国陆相致密油储层类型包括致密砂岩、致密碳酸盐岩、致密混积岩和致密沉凝灰岩等,储集层非均质性强、物性差;覆压基质渗透率多小于或等于0.1×10^-3 μm²,以纳米级孔喉系统为主,孔喉半径小,主体直径40~900 nm,孔隙结构复杂;压力系数0.7~1.8,既有超压,也有负压;地层能量、原油品质变化大,原油密度0.75~0.92 g/cm³。中国陆相致密油地质资源量为178.20×10⁸ t,技术可采资源量为17.65×10⁸ t,主要分布在鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、准噶尔盆地和柴达木盆地。提出“甜点区（段）”概念,“甜点区”多发育在宽缓背景下的局部微构造区,是指在平面上成熟优质烃源岩分布范围内,具有工业价值的致密油高产富集区;“甜点段”是指在剖面上源-储共生的黑色页岩层系内,人工改造可形成工业价值的致密油高产层段。源岩品质和源-储组合类型控制“甜点区”平面分布范围。资源评价方法、“六特性”测井识别、高精度三维地震、水平井平台式生产及人工油藏开发等“甜点区（段）”评价方法,可支撑致密油有效开发。     

构造因素对断陷湖盆陆相层序影响机理的计算机模拟

综合考虑陆源碎屑物供给，内源碳酸盐沉积，沉积物侵蚀与再沉积，重力流沉积以及构造升降和水平位移等诸多地质因素，建立了一个能够模拟各型盆地层序地层的综合数学物理方程式，采用自行研制的定量层序地层模拟系统，以断陷湖盆陡坡带（泌阳断陷双河－赵凹地区）为例，在假定湖平面变化呈－正弦函数曲线，物源供给速率中等，匀速的条件下，分别模拟了盆地加速沉降和减速沉降两种过程的陆相层序响应特征，研究结果表明，一个构造沉降旋回过程控制着一个陆相层序及其体系域的发育和形成。     

泌阳凹陷陆相页岩油富集主控因素分析

南襄盆地泌阳凹陷是中国东部典型的富油凹陷,该区核桃园组页岩具有纵向厚度大、横向分布广、有机碳含量高、储集空间发育、脆性矿物含量高、油气显示丰富等特征,陆相页岩油形成条件有利。研究认为泌阳凹陷陆相页岩油富集主要受页岩岩相、有机质丰度及赋存方式、热演化程度、储集物性、成岩作用及裂缝发育程度等关键因素控制。资源评价结果表明泌阳凹陷陆相页岩油资源量丰富,部署的页岩油水平井BYHF1井实施15级分段压裂,最高日产油23.6 m3,展示了泌阳凹陷陆相页岩油良好的勘探开发前景。     

致密油微观充注动态过程及控制因素

致密储层微观结构影响着原油在储层中的充注行为,制约着致密油的富集和分布规律。基于致密油充注模拟、恒速压汞、扫描电镜与核磁共振等实验,文章定量表征致密储层的原油充注行为和孔喉结构特征,剖析成岩作用、自生矿物生长形态以及孔喉结构特征对原油在致密储层中充注行为的影响。研究表明,原油充注过程可分为3个阶段：充注启始阶段、快速充注阶段和缓慢充注阶段,这是充注过程中驱替压力与毛管力的动平衡以及主要储集空间分布的结果。其中,快速充注阶段又存在两种增长模式,即持续增长模式和跳跃增长模式,这两种模式揭示了主流喉道半径分布特征的差异。通过分析发现,压实、胶结、溶蚀、自生矿物生长等成岩作用极大程度上影响着储集空间和喉道半径的尺寸和分布,决定了致密储层品质的优劣。故此,在油源充足的条件下,具备足够的驱动力和品质优良的储层,是致密油富集的关键,而开启的断层/微裂隙附近的砂体正是满足这些条件的有利区带。     

陆相页岩形成演化与页岩油富集机理研究进展

在综述国内外研究进展的基础上,探讨了进一步深化陆相页岩油形成演化与富集机理研究需要解决的基础科学问题。细粒沉积学研究表明,全球气候变化和盆地构造演化对富有机质页岩形成分布具有重要的控制作用。混合细粒沉积物非均质性强,不同粒序沉积岩多尺度一体化研究是构建陆相页岩油储层发育模式的关键环节。湖相泥页岩孔缝结构表征技术发展迅速,但成岩过程动态研究不能满足页岩油有效储层预测的要求。陆相页岩热演化过程中生排烃和页岩油赋存机理逐渐清晰,不同构造和沉积背景控制下的页岩油资源分类评价方法还有待完善。陆相富有机质页岩中烃类流体多相多尺度流动机理研究取得重要进展,迫切需要明确不同页岩微相中烃类的流动方式和时间尺度效应。陆相页岩油富集机理研究远远滞后于生产实践,建立适合不同地质条件的陆相页岩油选区评价参数、甜点预测方法和实验技术标准刻不容缓。     

鄂尔多斯盆地西南部延长组7段致密油充注影响因素分析

通过岩心观察、试油资料分析、岩石薄片鉴定、CT三维成像与主控因子分析等技术手段,研究了鄂尔多斯盆地延长组7段(长7段)致密油的源—储组合特征,明确了致密油充注的主控因素。结果表明:鄂尔多斯盆地长7段发育源夹储、源—储互层与储夹源3种源—储岩性组合类型;不同源—储岩性组合内部发育薄层、中厚层与厚层3类烃源岩;构造裂缝、层理缝与微观孔喉网络为长7段主要的源—储通道。烃源岩厚度与源—储岩性组合是影响致密油充注的主要因素,源—储通道的影响相对较弱。厚层优质烃源岩是致密油充注的物理基础,剩余压力为致密油充注的主要动力,源—储岩性组合是致密油充注的空间场所。中厚层烃源岩与源夹储及源—储互层型岩性组合发育的区域为致密油有利的充注区。     

鄂尔多斯盆地南部延长组长9致密油富集主控因素

针对鄂尔多斯盆地延长组长9油层组（简称长9）致密油富集主要控制因素研究水平低、认识不一致的问题,总结了鄂尔多斯盆地南部地区长9致密油富集的主要控制因素。     

准噶尔盆地玛湖凹陷源上致密砾岩油富集的主控因素

准噶尔盆地玛湖凹陷致密砾岩大油区是世界上储量最大的砾岩油区之一,有必要分析其油藏类型及分布特征,探讨其油气富集的主控因素,指明勘探部署方向.研究表明:玛湖凹陷源上砾岩大油区由多个扇三角洲沉积体系油藏群构成,每个油藏群由一群透镜状砂砾岩油藏构成,具有"一砂一藏、一扇一田"分布特征;玛湖凹陷油藏的岩性为扇三角洲前缘亚相水下...     

致密砂岩气充注机制及成藏富集规律

致密砂岩气资源量潜力巨大,已成为全球非常规天然气勘探的重点领域。根据成藏期储层物性控制成藏机理,可将致密砂岩气藏划分为先成藏后致密型、先致密后成藏型和复合型3种类型。致密深盆气藏具有近源运聚、持续充注、非达西渗流的特征,成藏动力主要是超压压差和源储压差,含气性受充注压力、储层物性、非均质性和渗透率级变系数的共同控制,特殊的"动力圈闭"成藏机制决定了其成藏过程的多阶段性及复杂的气水分布关系。致密砂岩气大规模富集成藏需要具备大面积高丰度的烃源岩、与源岩紧密接触的大面积非均质致密储层、区域性盖层及平缓的构造背景4个条件。     

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...     

鄂尔多斯盆地延长组储层致密化及其影响下的致密油充注特征

通过对鄂尔多斯盆地延长组储层成岩作用、致密历史、油水分布特征的分析,并结合充注动力与阻力的计算,探讨了储层早期致密化影响下的致密油充注特征。结果表明,延长组长6-长8段储层孔隙演化经过4个阶段,在中成岩阶段A1期基本达到致密,而此时油气大规模充注尚未开始。储层早期致密化形成的高充注阻力导致浮力难以成为驱替致密油运移的有效动力。同时,结合该区具有紧邻源岩的致密砂岩普遍含油、"甜点"富油且流体分异性差的特征,认为广泛发育的长7段烃源岩与长6和长8段储层间的剩余压力差是致密油充注的主要动力,且是导致致密砂岩含油而甜点富油的重要因素。     

致密油藏热水驱增油机理定性分析及定量评价

针对致密油藏提高采收率的需求,选取目标区块,利用油田现场提供的岩心、原油等样品,采用室内实验研究了考虑启动压力变化的热水驱增油机理,并利用数值模拟方法对热水驱各增油机理进行了定量评价。室内实验结果表明,热膨胀作用、降低启动压力、热降黏作用、降低界面张力、改善相渗曲线是致密油藏热水驱的驱油机理,且热膨胀和降低启动压力是主要增油机理。数值模拟结果表明,100 ℃、150 ℃热水驱,热膨胀作用和降低启动压力作用增油贡献率最大（其中热膨胀作用贡献率分别为29.79%和33.28%,降低启动压力作用贡献率分别为31.66%和30.48%）,其次是相渗改善和热降黏机理,降低界面张力机理的贡献率最低（分别为7.08%和6.27%）,模拟结果进一步验证了实验研究结果的正确性。     

构造因素对断陷湖盆陆相层序影响机理的计算机模拟

综合考虑陆源碎屑物供给、内源碳酸盐沉积、沉积物侵蚀与再沉积、重力沉沉积以及构造升降和水平位移等诸多地质因素,建立了一个能够模拟各型盆地层序地层的综合数学物理方程式.采用自行研制的定量层序地层模拟系统,以断陷湖盆陡坡带(泌阳断陷双河一赵凹地区)为例,在假定出平面变化呈一正弦函数曲线,物源供给速率中等、匀速的条件下,分别模拟了盆地加速沉降和减速沉降两种过程的陆相层序响应特征.研究结果表明,一个构造沉降旋回过程控制着一个陆相层序及其体系域的发育和形成.     

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。     

四川盆地侏罗系大安寨段致密油多尺度差异化富集及主控因素

致密油的分布呈现大面积低丰度含油背景下局部富集的特征,亦只有在富集区内才能获得可观的商业油流。因此,甜点区的优选是致密油地质研究的重点。为分析致密油的富集规律,服务致密油甜点评价,以四川盆地侏罗系大安寨段为例,依托油田详实的生产数据,运用成藏物理模拟实验、显微薄片、场发射扫描电镜资料,并结合综合地质成图,对致密油的富集主控因素进行了研究。结果表明,研究区致密油的富集具有强烈的非均质性,占总井数22.5%的高产井产出了84.4%的油气,致密油富集程度的差异在盆地和区带尺度的分布上持续存在,并分别受不同因素的差异化控制。在盆地尺度下,受二次运移的影响,烃源岩只能控制致密油的分布外边界,在有利烃源岩区内部无法严格约束甜点区分布。在区带尺度下,有利沉积相带控制了致密油富集区带的分布。致密油富集甜点受有利成岩相和裂缝的控制。基于上述认识,建立了一套致密油富集甜点评价参数体系,为致密油甜点选区提供支持。     

三塘湖盆地致密油储层评价及成藏主控因素

以致密油形成的理论机制为基础,通过岩心手标本描述与镜下观察相结合,在对烃源岩样品进行大量实验分析的基础上,有针对性地评价烃源岩储油机理,分析其赋存形式和分布特征.同时结合石油地质条件分析致密油运移机制和保存条件,提出其成藏规律及成藏主控因素.研究认为,碳酸盐岩与泥岩的过渡岩性因其孔隙度高,裂缝发育,同时具有较高的总有机碳,是最好的源岩储集层;原生孔隙、溶蚀孔隙及裂缝是主要储集空间;油气富集主要受控于源岩质量及成熟度、源岩的储集性能,而岩性封闭、超压封存及裂缝共同影响着致密油的保存条件.     

鄂尔多斯盆地富县—甘泉地区三叠系延长组7油层组致密油富集主控因素

根据野外露头、岩心、测井、录井与分析化验等资料,结合试油、试采等动态数据,多角度深入探讨了鄂尔多斯盆地富县-甘泉地区三叠系延长组第7油层组（简称长7油层组）致密油富集成藏的主控因素。结果显示,广泛发育的长7油层组优质烃源岩厚度大,有机质丰富,类型优越,成熟度适宜,为致密油提供了丰富的油源,控制了长7油层组致密油含油边界。长7¹与长7²亚油组与下部烃源岩构成下源上储、源储紧邻的成藏组合。储层优质成岩相控制着致密油富集的区带。致密储层内存在多期原油充注,早期原油充注使储层岩石颗粒润湿性由亲水变为混合润湿,形成原油运移聚集的优势通道,控制了主力成藏期原油运聚的路径和范围,一定程度上限制了长7致密油成藏范围。不同尺度隔夹层将储层分隔为“网状”结构,结构非均质性强,导致了砂岩中差异化的流体流动以及复杂的油水关系。同时,致密层遮挡也对致密油富集成藏起到了一定控制作用。上述因素共同造成了致密油成藏范围局限,油藏内油水关系复杂,油井与水井共存。