常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望——以中国致密油和致密气为例

油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越,是石油工业发展的必然趋势,二者在油气类型、地质特征及聚集机理等方面明显不同。常规油气研究的灵魂是成藏,目标是回答圈闭是否有油气;非常规油气研究的灵魂是储层,目标是回答储集有多少油气。非常规油气主要表现在连续分布、无自然工业产量。目前,常规油气面临非常规的问题,非常规需要发展成新的"常规"。伴随技术的进步,非常规可向常规转化。常规油气聚集包括构造油气藏、岩性-地层油气藏,油气以孤立的单体式或较大范围的集群式展布,圈闭界限明显,储集体发育毫米级—微米级孔喉系统,浮力成藏。非常规油气聚集包括致密砂岩油和气、致密碳酸盐岩油和气、页岩油和气等,一般源储共生,大面积连续或准连续分布于盆地斜坡或中心,圈闭界限不明显,页岩系统储集体广泛发育纳米级孔喉,浮力作用受限,油气以原位滞留或短距离运移为主。以中国重点盆地致密油和致密气为例,系统分析了其地质特征与勘探潜力。非常规油气储集空间主体为纳米级孔喉系统,局部发育微米—毫米级孔隙,其中页岩气储层孔径为5～200nm,致密灰岩油储层孔径为40～500nm,致密砂岩油储层孔径为50～900nm,致密砂岩气储层孔径为40～700nm。针对全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"的概念,指出"纳米油气"是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代将随之到来。     

非常规油气概念、特征、潜力及技术——兼论非常规油气地质学

提出了石油地质学正向常规油气地质学与非常规油气地质学两大学科方向发展,常规油气地质学研究的核心是"圈闭是否成藏",重点评价"生、储、盖、运、圈、保"6要素匹配关系;非常规油气地质学研究的核心是"储集层是否含油",重点评价"岩性、物性、脆性、含油性、烃源岩特性、应力各向异性"6性及其匹配关系。建立了不同喉径下限油气运聚模式和理论公式、非常规油气开采"L"型生产曲线与产量理论预测模型,揭示了非常规油气形成机理与开采规律。重点阐述了非常规油气的内涵、特征、潜力与技术,提出了鉴别非常规油气的两个关键标志:①油气大面积连续分布,圈闭界限不明显;②无自然工业稳定产量,达西渗流不明显。全球非常规与常规油气资源比例大约8∶2,其中非常规石油资源与常规石油大致相当,非常规天然气资源约是常规天然气的8倍。中国非常规石油资源约240×108t,非常规天然气资源约100×1012m3。近期非常规油气增储上产的重点为致密油和致密气,要加大页岩气工业化试验区建设和页岩油探索力度,未来需要建立"非常规油气地质学、细粒沉积学、非常规储集层地质学、地球物理预测六性、水平井规模压裂、平台式工厂化开采、管理低成本与政策补贴、非常规人才培养"等非常规油气工业体系。     

非常规油气勘探开发现状及发展前景

随着常规油气资源的快速消耗,新增资源的勘探开发难度增大,全球油气资源勘探开发正在由传统的常规油气为主转为常规与非常规油气并重的局面。详细阐述了非常规油气勘探开发现状和发展前景,非常规油气资源主要包括页岩油、页岩气、煤层气和致密气。我国非常规油气资源潜力远大于常规油气资源,加快非常规油气的勘探开发对提高我国油气资源供应能力具有重要的现实意义,制定长远发展规划,加强非常规油气资源的探索性研究和技术准备,是我国非常规油气资源发展和提高油气资源自给能力的关键。     

中国页岩气形成机理、地质特征与资源前景

邹才能,张光亚,陶士振,等.全球油气勘探领域地质特征、重大发现及非常规石油地质[J].石油勘探与开发,2010,37(2):129-145.Zou Caineng,Zhang Guangya,Tap Shizhen,et al.Geological features,major discoveries and unconventional petroleum geology in the global petroleum exploration[J].Petroleum Exploration and Development,2010,37(2):129-145.

张金川,金之钧,袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业,2004,24(7):14-18.Zhang Jinchuan,Jin Zhijun,Yuan Mingsheng.Reservoiring mechanism of shale gas and its distribution[J].Natural Gas Industry,2004,24(7):14-18.

King G R,华桦,张伦友.关于有限水侵的煤层和泥盆系页岩气藏的物质平衡方法[J].天然气勘探与开发,1994,16(3):62-70.King G R,Hua Hua,Zhang Lunyou.Material balance method for coal measure and Devonian shale gas pool with limited water influx[J].Natural Gas Exploration and Development,1994,16

聂海宽,唐玄,边瑞康.页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测[J].石油学报,2009,30(4):484-491.Nie Haikuan,Tang Xuan,Bian Ruikang.Controlling factors for shale gas accumulation and prediction of potential development area in shale gas reservoir of South China[J].Acta Petrolei Sinica,2009,30(4):484-491.

Nelson R A.Geologic analysis of naturally fractured reservoirs:Contributions in petroleum geology and engineering[M].Houston:Gulf Publishing Company,1985.320.

胡文瑞,翟光明,雷群,等.非常规油气勘探开发新领域与新技术[M].北京:石油工业出版社,2008.Hu Wenrui,Zhai Guangming,Lei Qun,et al.New fields and technique of unconventional petroleum exploration and development[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2008.

张金川,姜生玲,唐玄,等.我国页岩气富集类型及资源特点[J].天然气工业,2009,29(12):109-114.Zhang Jinchuan,Jiang Shengling,Tang Xuan,et al.Accumulation types and resources characteristics of shale gas in China[J].Natural Gas Industry,2009,29(12):109-114.

张金川,徐波,聂海宽,等.中国页岩气资源勘探潜力[J].天然气工业,2008,28(6):136-140.Zhang Jinchuan,Xu Bo,Nie Haikuan,et al.Exploration potential of shale gas resources in China[J].Natural Gas Industry,2008,28(6):136-140.

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非常规油气资源评价进展与未来展望

近年来,国内外致密油、致密气、页岩气及煤层气等非常规油气资源评价取得重要进展,评价结果显示非常规油气资源非常丰富,勘探开发前景非常大。目前非常规油气资源评价方法也取得一些重要进展,分析了国内外具有代表性的方法进展,详细比较了5种主要类型方法(EUR类比法、资源丰度类比法、体积法、随机模拟法和成因法)的适用范围和优缺点。根据不同类型评价方法的优缺点及我国非常规油气资源评价现状分析,指出了我国未来非常规资源评价发展趋势:①采用统一评价流程和统一评价方法开展全国性资源评价,包括地质资源量评价和技术可采资源量评价;②采用改进后的资源丰度分级类比法、小面元体积法和EUR分级类比法等方法作为主要评价方法;③加强不同资源类型刻度区研究,建立起非常规油气资源评价的类比参数体系;④评价应包括经济评价和环境评估。     

对非常规油气某些术语的讨论

讨论了非常规油气、致密油气、页岩油气的广义、狭义概念及其相关认识问题．20世纪70-80年代非常规油气概念开始流行,与其相关的一些说法带有明显的时代烙印和局限性,页岩层系作为整体在传统石油地质学中不作为找油目的层,在作为非常规新领域开拓时也无须排除其非页岩的夹层甚至所爽岩段,它还可能成为率先开发的甜点之一。石油和天然气多样的伴生和／或共生关系是美国页岩气大发展延伸至页岩油大发展的地质和资源基础,也是美国近年油气产量增加最快的重要因素、欧关多把页岩油归入致密油范畴,其目前开采还限于相对轻质者,故多称致密轻质油。油页岩中并不合原油,其干馏出的也不是原油而属油品。     

论致密大油气田成藏模式

根据对国内外致密油气聚集成藏特征的分析,提出致密大油气田存在3种成藏模式,即连续型(深盆气型)、准连续型和不连续型(常规圈闭型)。与连续型油气藏相似,准连续型油气聚集也表现为:油气分布面积较大,无明确边界,也无边底水;源、储邻近,广覆式分布;油气运移主要为非浮力驱动,运移动力主要为异常压力、扩散作用力和毛细管压力,浮力作用受限;运移的方式主要为非达西流,以涌流和扩散流为主。所不同的是:准连续型油气聚集由多个彼此相邻的中小型油气藏组成,油气呈准连续分布;油、气、水分布比较复杂,无显著油、气、水倒置;油气充注以大面积弥漫式垂向排驱为主,初次运移直接成藏或短距离二次运移成藏;储层先致密后成藏或边致密边成藏,且非均质性较强;圈闭对油气聚集成藏具有一定控制作用。研究认为,以深盆气或盆地中心气为代表的连续型油气藏与典型的不连续型常规圈闭油气藏,分别代表了复杂地质环境中致密油气藏形成序列中的两种端元类型,二者之间应存在不同的过渡类型。准连续型油气藏就是这样一种过渡类型的致密油气聚集,并且可能是致密储层中大油气田形成的主要方式。事实上,典型的连续型油气聚集应是那些形成于烃源岩内的油气聚集(如页岩气和煤层气),典型的不连续型油气聚集则是那些形成于烃源岩外近源-远源的常规储层中、受常规圈闭严格控制并且具有边底水的油气聚集;而形成于烃源岩外并且近源的致密油气藏则主要为准连续型油气聚集,其次为非典型的不连续型(常规圈闭型)油气聚集,而像盆地中心气或深盆气那样的连续型聚集则较为少见。     

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。     

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...     

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"。     

红井子地区长 9 油层组成藏模式及主控因素分析

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组地层沉积厚度大、油气资源丰富,是该盆地油气勘探重要的目的层之 一。 通过对红井子地区长 9 油藏地质背景和油藏特征的研究,综合分析了沉积相、砂体展布、油气输导通 道及运移路径等。 结果表明：该地区长 9 油层组为典型的浅水三角洲沉积体系,整体以长 7 油层组生烃 有机质油源为主;长 7 烃源岩生成的油气以流体过剩压力为主要驱动力,从孔隙和裂缝运移至长 9 油层 组顶部构造并成藏;油源、通道和压差是控制该油层组油气成藏的主要因素     

马朗凹陷芦草沟组页岩油形成机理与富集条件

三塘湖盆地马朗凹陷二叠系芦草沟组源内页岩油的发现对常规油藏勘探理论提出了巨大的挑战。在大量岩心观察、薄片鉴定的基础上,结合地质条件、分析化验、试油情况,深入研究了本区页岩油形成机制与富集条件。研究结果表明,芦草沟组页岩油主要是烃源岩在低熟-成熟早期演化阶段生成的原地滞留原油,页岩油具有高密度、高黏度的物性特点和低饱芳比、高非沥比的族组成特征。页岩油在源岩中的赋存形式主要有两种,即干酪根表面的吸附态及基质孔隙、纹层与水平层面间、微裂缝中的游离态。页岩油大面积连续分布在源岩层中,没有明显的油水界面,油水分异差,产油水比例取决于烃源岩的演化程度,需人工改造才能获得产能,单井产量小但稳产时间长。页岩油富集的控制因素为：①具有生成、储集大量石油的条件;②较好的保存条件,导致大量排烃的断裂不发育。     

非常规储层压裂改造技术进展及应用

水力压裂技术的进步极大地促进了以北美为代表的非常规油气资源的经济有效开发,成为其有效动用的关键技术。笔者总结国外非常规储层,特别是以致密气、页岩气、煤层气及致密油为代表的非常规资源压裂改造技术的发展历程,梳理了国外非常规资源储层压裂改造的主体技术。通过分析各种储层改造主体技术的优缺点及适用条件,结合国内储层特点,分析了各项主体技术在国内的适应性。并根据国内目前非常规储层改造的技术现状,明确了国内非常规储层改造技术的发展趋势和方向,指出了国内非常规储层技术应起引进吸收并自主创新的道路,指出了致密气、页岩气需攻关的关键技术。     

页岩油形成机制、地质特征及发展对策

页岩油是储存于富有机质、纳米级孔径为主页岩地层中的成熟石油,是常规-非常规"有序聚集"体系的重要类型之一,对中国陆相页岩油形成的沉积环境、储集空间、地球化学特征和聚集机制等基本石油地质问题进行了分析总结。富有机质页岩主要发育在半深湖—深湖环境,不同岩性组合共生沉积;发育纹层结构,微米—纳米级孔喉和微裂缝是主要储集空间;有利页岩以Ⅰ型和ⅡA型干酪根为主、Ro值为0.7%～2.0%、TOC值大于2.0%、有效厚度大于10 m;揭示了页岩孔隙演化和页岩油滞留聚集模式,储集空间、脆性指数、黏度、压力、滞留量等是页岩油"核心区"评价的关键。中国陆相页岩油在湖盆中心连续聚集,初步预测可采页岩油资源量约30×108～60×108t,水平井体积压裂、改造"天然裂缝"、注粗颗粒"人造储集层"等可能是页岩油工业化发展的核心技术,提出加快页岩油"分布区"研究、加强"核心区"评选、加大"试验区"建设的"三步走"发展思路。借鉴北美海相页岩气突破成功经验,陆相页岩油工业化有望在中国首先突破。