渤海湾盆地沧东凹陷页岩油效益开发探索与突破

渤海湾盆地黄骅坳陷沧东凹陷孔二段页岩油规模效益开发面临中低成熟页岩油主力产层评价优选、纵向多甜点层立体开发动用、复杂断块2000m长水平段优快钻完井、纹层型页岩储层高效体积压裂改造和高凝—高含蜡页岩油高效举升等难题。沧东凹陷孔二段页岩油勘探开发经历研究探索、水平井突破、产能评价和先导试验4个阶段,仍有60%的已投产水平井单井EUR小于2.0×10⁴t,单井产量偏低成为制约湖相页岩油效益开发的瓶颈问题。通过综合分析沧东凹陷孔二段47口已投产井测井、录井、压裂参数和生产数据资料,针对复杂断块湖相页岩油效益甜点评价和箱体优选、井网部署、随钻导向、压裂改造和排采制度等方面进行了系统攻关,落实官东地区C1、C3和C5共3个效益开发甜点层,有利面积为42～53.3km²,估算Ⅰ类资源量1.54×10⁸t。优选沧东凹陷5号平台孔二段C1(3)和C3(8)2个10m级甜点层开展页岩油效益开发先导试验,攻克复杂断块水基钻井液长水平段钻探难题,创新形成纹层型页岩油高效压裂技术,实现纹层型页岩储层渗透率提高、溶胀增能、混相降黏,5口试验井测试...     

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段湖相页岩油甜点评价与勘探实践

基于岩心、薄片、X射线衍射、岩石热解、CT扫描、核磁共振及试油资料,研究黄骅坳陷沧东凹陷古近系孔二段陆相页岩层系宏观及微观的组分、沉积结构特征及页岩油甜点评价标准和方法,确定页岩油水平井最佳甜点箱体。根据优势岩石类型、韵律结构及测井曲线特征,建立了薄层状灰云质页岩、纹层状混合质页岩、纹层状长英质页岩和层状灰云质页岩4类页岩岩相,将孔二段一亚段划分为(PS1—PS4)4个准层序。PS1页岩孔隙度大于6%,黏土含量小于20%,S1值小于4 mg/g;PS2页岩纹层结构发育,大孔径孔喉、连通性较好、有机碳及可动烃含量高,S1值大于4mg/g、TOC值为2%～6%、黏土含量小于20%、孔隙度大于4%;PS3页岩S1值大于6mg/g,黏土含量为20%～30%,孔隙度小于4%;PS4页岩TOC值偏低、含油性相对较差。建立了游离烃含量(S1)、页岩韵律结构、黏土含量、TOC及孔隙度等5参数的页岩油评价分类标准,以及5参数赋权重甜点层定量评价方法和评价指数EI。综合分析分析认为PS2最优,是页岩油地质-工程双甜点,其次是PS3和PS1,前者侧重于页岩油地质甜点而后者则偏于工程甜点,最后为PS4。优选PS2和PS3两套页岩油甜点钻探,多口直井和水平井获得高产,其中1701H井稳产623 d、累产超万吨,展示孔二段页岩油良好的勘探前景。图9表5参33     

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段页岩油形成条件及富集主控因素

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段属于淡水—半咸水封闭型坳陷湖盆沉积,沉积相带沿湖盆区呈环带状展布,外环为三角洲前缘常规砂岩发育带,内环为大面积分布的细粒沉积岩相区,优质烃源岩发育,具备良好的页岩油形成条件,分布面积为750km²,厚度为50~300m。岩性主要为细粒含长石、石英沉积岩、细粒混合沉积岩、碳酸盐岩三大岩类组成,白云岩物性较好,孔隙度平均为5.8%,其次是细粒混合沉积岩,孔隙度平均为3.3%,细粒含长石、石英沉积岩最低,孔隙度平均为3.1%,微裂缝均发育。页岩有机质丰度高,TOC值为1.89%~5.41%,S₁+S₂值为9.03~67mg/g,具有早生早排、生烃周期长等特点。页岩油源储共生、持续充注、优势岩石组构相决定甜点分布区。井震结合,预测甜点体面积为260km²,多口井钻探获得工业油流,展示了页岩油良好的勘探前景。     

陆相页岩油岩石可压裂性影响因素评价与应用——以沧东凹陷孔二段为例

大港探区沧东凹陷孔二段发育典型的陆相页岩油,国内外以海相页岩油气为对象的脆性指数模型不适用于指导陆相页岩油岩石压裂改造。在系统分析沧东凹陷孔二段页岩油储层地质特征基础上,开展岩心三轴破裂实验,利用分形方法建立了反应岩石变形破坏全过程特征的力学脆性指数模型;基于天然裂缝扩展分析,建立了天然裂缝和地应力影响因子的计算方法,以及综合岩石脆性、天然裂缝和地应力三因素的缝网指数模型,实现了对页岩可压裂性的定量预测。应用该模型建立水平井可压裂性指数剖面,优化水平井簇间距设计、射孔参数及压裂施工参数,优选滑溜水+低伤害压裂液体系、石英砂+陶粒组合支撑剂,形成页岩油水平井体积压裂技术。技术成果应用于GD1701H井、GD1702H井,微地震、稳定电场监测证实形成复杂网络裂缝,取得了显著的增产效果。     

沧东凹陷孔二段页岩油资源评价方法与应用

沧东凹陷孔二段湖盆中心发育一套页岩油藏,分布面积达260 km~2。基于该区地质条件和勘探实际,分别采用成因法、EUR类比法及小面元容积法进行资源潜力预测,并对3种方法进行了对比分析。结果认为:成因法预测的核心是建立生排烃模型,其计算结果往往偏大,可作为页岩油资源量的上限值;EUR类比法是依据油气田生产递减规律建立模型并进行油气资源量预测,鉴于研究区长期连续生产井数量少,其预测结果可作为参考;小面元容积法是基于储层评价的一种资源预测方法,预测结果相对更为客观。该研究可有效地指导沧东凹陷孔二段页岩油的勘探部署。     

湖相页岩型页岩油勘探开发理论技术与实践——以渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组为例

针对湖相页岩型页岩油高产稳产主控要素不清楚、页岩油生产规律不明确等问题,综合利用沧东凹陷古近系孔店组二段4口井700m系统取心、十万余条分析数据和试油资料对湖相页岩型页岩油实现高产稳产的理论认识基础、勘探开发关键技术、页岩油的开发效果及生产规律等进行分析和总结。提出“三高一低”优质页岩是页岩油富集的物质基础、中偏高热演化是页岩油富集有利条件、纹层状长英质页岩是湖相页岩型页岩油最优富集层等页岩油富集理论认识。形成了富集层及富集区评价预测技术、水平井开发井网部署技术、页岩油储集层压裂工艺技术、页岩油排采制度优化技术等支撑页岩油高产稳产的勘探关键技术方法。理论认识与技术方法指导实现了沧东凹陷页岩油的高产稳产,其中4口水平井单井日产页岩油突破百吨,GY5-1-1L井日产油达208 m~3;截至2022年4月,28口生产井日产油稳定在300～350t,累产油17.8×10~4 t。揭示了页岩油水平井自喷阶段产量呈指数递减、机械采油阶段产量呈台阶状递减后再趋于稳定的生产规律,采出页岩油轻烃类组分比例与日产油量呈正相关性且在试采进程中逐渐减少。     

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段致密储层孔隙结构定量表征

致密储层孔隙结构评价对致密油勘探开发具有重要意义。利用岩心观察、铸体薄片、扫描电镜(SEM)、氩离子抛光—扫描电镜(Ar-SEM)等多种方法,对比研究了致密砂岩、致密白云岩和泥页岩3类致密储层的孔隙结构特征及差异性。利用ImageJ软件处理和分析SEM图像及Ar-SEM图像。对SEM图像进行伪彩色增强,突出显示其孔隙结构特征,再利用灰度值定量识别了致密储层的孔隙;对Ar-SEM图像进行二值化处理,定量评价了储层中不同孔隙类型的孔隙数目、孔径大小、面孔率、分形维数等参数。     

渤海湾盆地东濮凹陷陆相页岩油可动性影响因素与资源潜力

可动性好是陆相页岩油富集高产的关键。通过显微镜薄片观察、扫描电镜、X射线能谱分析、岩石多温阶热解、高压压汞等实验,对渤海湾盆地东濮凹陷古近系沙三段页岩油赋存特征与可动性影响因素进行了分析,并运用盆模法预测了可动油资源的分布。页岩油主要以游离态赋存于粒间孔、晶间孔、溶蚀孔和连通裂缝中,并在裂缝周围富集,成熟度和裂缝发育程度是页岩油可动性主控因素,有机质丰度和孔隙度对其影响相对较复杂。东濮凹陷沙三中、下亚段页岩油资源潜力较大,以中—高熟油为主,可动油纵向上主要分布在3 500~4 500 m,平面上主要分布在洼陷带和内斜坡带,其中前梨园洼陷以及文东内斜坡带、濮卫次洼、柳屯洼陷、海通集洼陷可动油丰度较高,是下一步陆相页岩油重要勘探方向。     

陆相湖盆页岩层系基本地质特征与页岩油勘探突破——以渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段一亚段为例

基于2口井140 m连续岩心观察及上千余块次样品测试数据,应用非常规油气地质理论,对渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段一亚段(Ek_2~1)细粒页岩层系基本石油地质特征进行系统分析。研究表明,页岩层系发育长英质页岩、灰云质页岩与碳酸盐岩3种岩类,组合形成互层状集合体;相对稳定的封闭环境下发育优质烃源岩,为页岩油富集奠定了物质基础;方沸石粒间孔、白云石晶间孔及层间微裂缝使致密碳酸盐岩、灰云质页岩、长英质页岩成为有效储集层,其中脆性矿物含量大于70%;Ek_2~1下部高丰度纹层状页岩层系为页岩油富集层段,累计厚度70 m,埋藏深度2 800~4 200 m,平均含油饱和度50%,甜点分布面积达260 km~2,预测资源量过5×10~8 t,是沧东凹陷孔店组石油勘探的重要接替领域。目前KN9页岩油直井改造后2 mm油嘴日产油29.6 t,水平井体积压裂正在实施,有望在中国东部实现陆相页岩油的勘探重大突破。     

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段细粒相区有机地球化学特征

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段(Ek_2)页岩油勘探取得重要进展,多口井在页岩段获得工业油流,孔二段整体被视为常规烃源岩段,其内部岩性及有机地球化学特征尚未开展过深入研究。为此,从沧东凹陷G108-8井、普通薄片、全岩X-射线衍射、有机碳、镜质体反射率、岩石可溶有机物族组分、饱和烃色谱及饱和烃质谱等多种化验资料出发,对孔二段细粒相区泥页岩岩性及其有机质地球化学特征进行系统评价。研究结果表明:孔二段常规泥页岩段岩石矿物成分复杂,无明显优势矿物存在;孔二段有机质丰度高,干酪根类型以Ⅱ_1—Ⅱ_2型为主,有机质成熟度处于低成熟至中等成熟阶段;烃源岩具有明显的植烷优势,除部分样品伽马蜡烷含量较低外,总体指示强还原沉积环境,C_(29)甾烷含量明显高于C_(27)甾烷和C_(28)甾烷,同时C_(27)甾烷也有相对较强的波峰,孔二段烃源岩高等植物有机质输入占优势,同时也有低等水生生物和藻类的贡献。     

沧东凹陷陆相页岩油电性各向异性分析及计算

近年来水平井钻完井技术和分段分簇大型体积压裂技术大量应用于沧东凹陷Ek2段陆相页岩油的开发,由于水平井的电性响应特征与垂直井存在明显差异,以往基于垂直井的页岩油测井评价技术的应用受到限制。通过方岩样不同方向和不同地层角度的柱塞样电阻率测量发现,Ek2段陆相页岩油具有非常强的电性各向异性。分析发现,纹层和层间微裂缝高度发...     

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段细粒混合沉积岩特征及控制因素

渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段（孔二段）深水细粒沉积岩中普遍发育陆源碎屑与碳酸盐矿物的混合沉积。细粒沉积岩中的混合沉积样式可划分为组分混合和组构混合两种类型,组分混合表现为不同矿物在层内的混合沉积;组构混合表现为单一矿物纹层或组分混合纹层在垂向上的相互叠置。通过岩心精细描述、薄片镜下鉴定和全岩X-射线衍射分析等手段,认为沧东凹陷孔二段细粒沉积岩中发育两种组分混合类型：粘土-碳酸盐型组分混合（CM1）、长英质-碳酸盐-粘土型组分混合（CM2）;以及4种组构混合类型：长英质/粘土-碳酸盐型组构混合（SM1）、长英质/粘土/碳酸盐型组构混合（SM2）、粘土/碳酸盐型组构混合（SM3）和粘土-碳酸盐/粘土-有机质型组构混合（SM4）等。混合沉积样式在垂向上主要呈两种组合形式,分别以云（灰）质细粒混合沉积岩和长英质细粒混合沉积岩为主导,自下而上均表现为块状、层状和纹层状的有序变化。气候变化形成云（灰）质细粒混合沉积岩为主导的垂向组合,而陆源碎屑供应强度变化则形成以长英质细粒混合沉积岩为主导的垂向组合。     

沧东凹陷孔二段常规油与致密油成藏差异性

沧东凹陷孔二段常规油藏与致密油藏并存,构造背景和沉积环境从宏观上控制油气成藏要素、成烃作用和成岩作用,导致常规油与致密油的成藏作用有很大差异。为了研究常规油与致密油的差异性,采用地化分析、薄片鉴定、扫描电镜等方法,从成藏要素、成藏时间和成藏模式3方面分析了二者的成藏作用。研究结果表明:沧东凹陷孔二段常规油主要分布在w(TOC)为0.5%~3%的区域,有2期成藏,为油气源内侧向运聚模式;致密油主要分布在w(TOC)3%的区域,只有1期成藏,"先致密、后成藏",为油气近源垂向运聚模式。     

陆相湖盆深水区页岩高频层序对储层发育的影响——以渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段页岩为例

以渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段(孔二段)为代表的陆相湖盆深水区页岩具有良好的页岩油勘探开发潜力,但其岩相宏观分布与储层微观特征的联系尚不明确。利用岩心观察描述、岩石薄片鉴定、X射线衍射矿物定量分析、元素及有机地球化学测试、测井曲线、场发射扫描电镜分析、氮气吸附实验、高压压汞实验、聚焦离子束扫描电镜分析等方法,在页岩高频湖进-湖退(T-R)层序划分的基础上,分析了不同类型层序的岩相充填演化序列和不同岩相的储层特征,探讨了高频层序对储层发育的影响。研究结果表明：沧东凹陷孔二段富有机质页岩段可划分为11个高频T-R层序(五级层序SQ(1)—SQ○11,其中,SQ(9)发育重力流成因砂岩);根据高频层序内T-R旋回的对称性,层序可分为以T旋回为主的不对称型、以R旋回为主的不对称型和近对称型;页岩储层主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝等微观孔隙,以粒间孔和粒内孔等无机孔为主;长英质矿物含量更高、纹层状构造更发育的纹层状长英页岩相和纹层状混合页岩相的宏孔更为发育,连通性更好,而碳酸盐矿物含量更高、块状构造更发育的块状混合页岩相和纹层状/块状碳酸盐页岩相的介孔更为发育,连通性一般;页岩的储层特...     

陆相页岩油甜点地质特征与勘探关键技术——以沧东凹陷孔店组二段为例

页岩油气等非常规油气资源已成为油气勘探开发的重要接替领域。渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段（孔二段）陆相页岩油十分丰富，但面临着构造复杂、储层非均质性强、埋深大等难题。在进行635.8 m系统取心、厘米级精细描述和上万块次分析联测的基础上，开展了页岩油成藏地质特征与勘探关键技术的攻关研究，形成了"选准甜点区、打准甜点段、压准甜点层、测准裂缝区"的"四准"技术。研究结果表明，孔二段陆相页岩层系可划分为长英质页岩、含灰白云质页岩和混合质页岩，矿物成分多样，层理结构发育，源岩品质好，热演化程度中等，储层致密但微孔缝发育，含油饱和度高，脆性矿物含量高，展示了孔二段页岩油具有良好的勘探前景。通过沉积学研究、总有机碳含量及镜质体反射率评价、脆性矿物计算、地震融合反演等综合评价确定了孔二段I类甜点面积为126 km²，指导了GD1701H井和GD1702H井的水平井井位部署；通过"精细标定追小层、精细反演定箱体、精细落实保入窗、实施调整追甜点"等措施确保了两口水平井96%的甜点钻遇率；通过"一优五高"选点实现了压裂段簇的差异设计；微地震及电位法监测结果表明，体积压裂改造形成的压裂缝长300~400 m、高120 m，缝控体积约0.07 km³，两口水平井最高产油量分别达66 t/d和53 t/d，实现了页岩油缝控储量的有效动用。孔二段页岩油勘探实践表明陆相页岩油效益勘探开发潜力大，"四准"技术是页岩油高效动用的关键。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷陆相页岩油开发实践

新疆准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组陆相页岩油资源丰富,估算资源量超过15.8×108t。为实现页岩油有效开发,近年来通过对芦草沟组陆相页岩油地质特征、工程技术、生产特征及规律等详细分析,结合开发实践的总结,取得了以下成果及认识:①吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油是陆相咸化湖相细粒沉积的页岩,烃源岩品质优、厚度大,源储一体,页岩段原位聚集,"甜点"段邻源供烃为主、自生为辅的特征,是典型的陆相页岩油;②明确了页岩油体积压裂水平井裂缝控制区内游离孔隙度和游离油储量丰度是页岩油高产的基础;③随着埋深增大,水平两向应力差增大,压裂缝复杂性降低,是部分含油性好的"上甜点体"水平井低产的主要原因;④原油黏度是影响"下甜点体"水平井产量的关键因素;⑤优质"甜点"钻遇长度及压裂米加砂量是吉木萨尔页岩油水平井高产的工程关键因素;⑥页岩油压裂液与基质孔隙原油存在渗吸置换作用,压裂后适当焖井可以提高生产效果;⑦水力压裂缝长度有限,合理井距不应大于200m。通过持续研究和开发实践,页岩油开发取得了较好的效果,水平井单井最高年产突破1.3×10~4m^3,2019年已基本进入规模试验建产,为中国陆相页岩油的工业化开发积累了丰富的经验。     

渤海湾盆地沧东凹陷孔二段细粒沉积旋回及其对有机质分布的影响

基于陆相水进-水退旋回（T-R旋回）层序地层学理论,通过对渤海湾盆地沧东凹陷官108-8井古近系孔店组二段连续500m完整取心及化验资料分析,开展湖相盆地细粒沉积岩的高频旋回特征研究。通过应用测井岩性组合判别方法,搭建孔二段细粒沉积岩的五级高频旋回地层格架。采用不同尺度及方法表征细粒沉积岩高频旋回特征,研究表明五级T旋回陆源碎屑矿物含量高、古盐度低、古气候偏潮湿、纹层密度大,五级R旋回则表现为碳酸盐矿物含量高、古盐度高、古气候偏干旱、纹层密度小。高频旋回变化控制了有机质的丰度与类型,T旋回中TOC值较高,除了有较高的陆源有机碳含量外,水体内生有机质也较为丰富,显示湖泊的初级生产力较高,有利于页岩油的形成与富集。     

陆相湖盆细粒沉积区页岩层系石油地质特征与油气发现 ——以黄骅坳陷沧东凹陷孔二段为例

传统观点认为,湖盆半深湖-深湖区主要以高黏土、低陆源碎屑的相对均质泥页岩类烃源岩为主,是寻找油气藏的"禁区",但近年来中外页岩油气的勘探发现完全突破了过去的传统认识。为探究湖盆细粒沉积区页岩层系基本地质特征,以G108-8,GD14及GD12三口井635 m岩心8 000余块次分析化验资料及配套测井、录井资料为基础,对黄骅坳陷沧东凹陷孔二段页岩层系开展了岩性特征、储层特征、有机地化特征及其对储层的影响改造作用等方面的研究。研究发现,孔二段页岩层系矿物组分复杂、岩石类型多样,按照X射线衍射矿物组分可划分为长英质页岩、灰云岩及混合质页岩等3大类、7小类;页岩层系不仅具有生油能力,而且具有一定的储集能力,发育有机质孔、晶间孔、微裂缝等多类型的孔缝系统,且具有良好的工程可改造性;有机质的丰度、热演化成熟度等对页岩层系储层的孔隙发育、含油量、碳酸盐结晶程度等具有明显的影响。页岩层系矿物组成及结构构造的差异性造成了不同岩石类型石油地质特征的差异,灰云岩类应寻找短距离运移烃,而长英质页岩和混合质页岩应以寻找自身滞留烃为主,三大岩石类型均可成为页岩油良好储层,但不同岩石类型应采取相适应的工程改造措施,才能最大化页岩油的勘探开发效益。     

断陷湖盆湖相页岩油形成有利条件及富集特征——以渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段为例

有别于北美海相页岩油气，中国湖相页岩油地质特征十分复杂，湖相页岩油是否具备形成的条件、如何寻找富集层段等问题亟待解决。为了探究湖相页岩油形成的有利条件与富集特征，以渤海湾盆地黄骅坳陷沧东凹陷孔店组二段为例，综合利用G108-8井、GD12井和GD14井3口取心井的635.8 m取心资料、12 000余块次分析化验资料及20口井的试油、试采资料，从页岩油形成的烃源岩、沉积组构及热演化等方面，对湖相页岩油成藏机理等进行了系统分析。研究结果发现：广泛分布多类型高丰度有机质、高脆性矿物组成、高密度纹层结构及中等热演化阶段是页岩油形成富集的主要条件；湖相页岩层系可划分为纹层状长英质页岩、纹层状混积质页岩、薄层状含灰白云质页岩及厚层状含灰白云质页岩4类组构相，处于中等热演化成熟阶段的纹层状长英质页岩、纹层状混积质页岩组构相为最优组构相类型；S₁^*/TOC值（以单位有机碳的含油量表示）平均大于135 mg/g、滞留烃含量大于阈值100 mg/g的超越效应明显，揭示了"优势组构相-滞留烃超越效应"的页岩油富集特征。采用这一新认识有效指导了页岩油勘探，研究区GD1702H井最高产油量达61 m³/d，自喷生产已超416 d，产量基本稳定在17 m³/d，GD1701H井、GD1702H井两口水平井累积产油量超1.4×10⁴t，证实了中国东部湖相页岩油具备工业性开发的良好潜力。     

沧东凹陷孔二段致密油形成条件与勘探潜力

分析了沧东凹陷致密油形成的地质条件,沧东凹陷大面积分布的孔二段半深湖及深湖烃源岩和与其互层或位于其附近的低斜坡-三角洲前缘席状砂-水下扇砂体或白云岩及过渡岩构成了对致密油形成非常有利的源储共生关系。沧东凹陷孔二段主力生烃层段为Ek21下部、Ek22和Ek23,有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主,Ro为0.5%~1.1%,处于生油窗内;储集空间以粒间溶孔和多类型的裂缝为主,孔隙度一般在10%左右,渗透率一般小于1×10-3μm2,油藏具有源储一体、叠加连片的成藏及分布特点;致密油可能的成藏组合主要为源内包裹型和源上广覆型两种。沧东凹陷孔二段致密油资源丰富,潜力较大,探明储量390.19×104 t,孔西斜坡中高斜坡、孔东斜坡中高斜坡和南皮斜坡中低斜坡三个有利勘探区带可作为致密油勘探的首选目标。