济阳坳陷泥页岩油气层测井响应特征研究

济阳坳陷有着较为丰富泥页岩油气资源,泥页岩油气藏评价与常规油气层评价存在明显差异,如何快速而直观地识别泥页岩储集层是测井技术评价页岩油气藏的关键。通过对济阳坳陷油气藏不同储集空间类型的测井响应特征研究,探索出了利用常规测井资料判别泥页岩储集层测井响应模式,对今后页岩气储层测井解释评价工作的开展具有重要的参考意义。     

济阳坳陷页岩油多层立体开发关键工程技术

济阳坳陷页岩油复杂的工程地质条件导致钻井周期长、复杂时效高、固井质量难控制和压裂施工难度大等问题突出。为解决以上工程技术问题,通过技术攻关和技术集成,形成了包括多层立体开发钻井工程设计、钻井提速提效技术、钻井液抗页岩油污染技术、水平段固井技术和高效增产压裂技术的页岩油多层立体开发关键工程技术。FY先导示范井组应用了页岩油多层立体开发关键工程技术,该井组8口井的平均钻井周期59.58 d、平均钻完井周期69.95 d,复杂时效较未应用该技术前降低51%,且顺利完成252段的压裂施工。研究与现场应用结果表明,页岩油多层立体开发关键工程技术能解决济阳坳陷页岩油立体开发存在的技术难点,使济阳坳陷页岩油立体开发工程技术水平得到提高,为济阳坳陷页岩油资源的有效开发提供了工程技术支撑。      

陆相泥页岩在水平地应力作用下裂缝的多样性——以济阳坳陷古近系泥页岩为例

基于水平最大主应力（S_H）、水平最小主应力（S_h）和垂向应力（S_V）数据,探讨了济阳坳陷的地应力状态。济阳坳陷中,埋深小于2 600 m的地层总体处于Ⅰ类地应力状态（S_V>S_H>S_h）,埋深大于3 200 m的地层一般处于Ⅲ类地应力状态（S_H > S_V > S_h）,在不同地区由Ⅰ类地应力状态转换为Ⅲ类地应力状态的深度不同。利用岩心资料分析了Ⅲ类地应力状态下的动力学特征,动力学作用表现为横向挤压和错动,并识别出5类典型的Ⅲ类地应力裂缝,即脆性层竖直缝、非均质层竖直主干缝+水平分支缝、雁列式方解石透镜体充填缝、挤压逆冲派生缝和复杂网状缝。由于陆相泥页岩的组成和力学性质在纵向上具有强烈的非均质性,在Ⅲ类地应力状态下更容易形成多样性裂缝。     

页岩力学参数测试及脆性各向异性研究

天然页岩层理结构发育,不同方向力学特征差异显著,并且不同方向断裂前出现的弹性变形及破坏特征也有明显不同,使得页岩的脆性表现出各向异性特征。文中通过声波各向异性试验标定了天然岩心的水平主应力方向,开展不同取样方向页岩岩样的力学参数测试,对比不同层理角度以及不同主应力方向页岩力学参数的差异,分析了不同方向页岩的脆性破坏特征;推导了各向异性脆性指数B_(1θ)的理论公式,通过分析对比理论计算的B_(1θ)与试验测试的脆性指数B_1,证实天然页岩脆性特征具有显著各向异性;以强度参数计算了不同方向脆性指数B_2,与岩样破坏特征进行对比分析,表明以往研究应用拉压比直接表征页岩脆性具有一定的局限性。文中计算页岩不同方向脆性指数的方法,为改进现有页岩脆性评价方法提供了新的思路。     

济阳坳陷古近系泥页岩岩石学特征对可压性的影响

济阳坳陷古近系泥页岩蕴含着丰富的油气资源,但针对性的压裂未取得预期效果。立足于岩石学特征,从脆性矿物类型、含量、产状及成因、黏土矿物组成、有机质含量、成岩作用强度、天然裂缝发育程度等方面对泥页岩可压性的影响进行了剖析,并与美国相关盆地的页岩有关参数进行了对比。研究认为：济阳坳陷古近系沙三下亚段—沙四上亚段泥页岩脆性矿物以硬度较低的方解石为主,总体抗嵌入能力较差;陆源的石英碎屑颗粒弥散状分布,影响压裂应力集中造缝,但含量仍与岩石脆性正相关;结晶形成的碳酸盐纹层导致岩石纵、横向非均质性增强,不利于压裂形成复杂网状裂缝;有机质含量与岩石脆性负相关,与源岩质量正相关,有利可压层段的选择需辩证综合分析;地层年代新、成岩时间短使岩石相对呈塑性,岩石脆性破裂难度增加。泥页岩可压性的影响因素非常复杂,既取决于岩石学特征又受围压条件及地应力差异等地质条件影响;压裂效果还受压裂液体系及施工参数的选择等方面的影响。     

济阳坳陷页岩油富集机理

近年来,由于对页岩油富集机理认识不清,济阳坳陷页岩油勘探未获得突破。 在大量岩心、分析化验资料、模拟实验和数理统计的基础上,明确了济阳坳陷页岩油富集机理：有机质是页岩油生成的基础,页岩储集空间是页岩油富集的空间基础,异常压力是页岩油富集动力,有机质演化程度控制了烃类流体类型,油气的可动性利于页岩油富集,岩相决定了页岩油类型。在此基础上建立了页岩油富集模式,对济阳坳陷页岩油勘探有一定的指导意义。     

济阳坳陷页岩油富集主控因素

济阳坳陷页岩油类型包括泥页岩型和夹层型2种类型。在分析泥页岩型和夹层型页岩油特征的基础上,通过数理统计、典型解剖、分析测试技术和生排烃模拟实验,明确了济阳坳陷页岩油富集的主控因素。泥页岩型页岩油富集的主控因素是:泥页岩岩相、异常高压、页岩油的可动性和泥页岩(微)裂缝;富有机质纹层状岩相的异常高压过渡段的页岩油可动性好,裂缝越发育越有利于济阳坳陷页岩油的富集。夹层型页岩油富集的主控因素与常规油藏类似,主要受物性和异常高压控制;夹层的物性越好,异常压力越高越有利于夹层型页岩油的富集。该成果对中国东部陆相断陷盆地页岩油勘探有一定指导作用。     

济阳坳陷页岩油测井评价

目前,普遍利用岩心和气测录井研究页岩油地质特性,测井资料在页岩油评价中的作用并未得到充分发挥。基于岩心分析和元素俘获能谱测井刻度标定,采用测井曲线重叠法,建立了页岩油地质特性测井评价方法和表征手段。结果表明,改进后的Δlog R法计算的总有机碳含量与岩心分析数据更吻合,测井曲线重叠及其组合特征与气测异常存在较好的对应关系,能够定性反映页岩油可动性。利用渤页平5井二维核磁测井数据,首次从测井角度揭示了页岩油地层流体赋存特征和含油特点,确定了页岩油地层含油性定量评价方法,求取了页岩油地层核磁测井可动孔隙度T₂截止值,达到了定量评价页岩油地层含油性的目的。应用实例表明测井评价结果与岩心分析结果基本一致。测井曲线重叠法和核磁测井资料更加全面准确地反映了页岩油地层含油性,测井资料在页岩油评价中的作用得到了充分体现。     

济阳坳陷页岩油富集主控因素

依据页岩油储集类型、常规油气探明储量单层有效厚度、获页岩油井夹层厚度和夹层比例的分布特征,将济阳坳陷页岩油富集类型划分为基质型、裂缝型和夹层型3种,其中夹层型页岩油夹层厚度上限为2.5 m,夹层比例上限为20%。利用典型井解剖和数理统计相结合的方法,对不同类型页岩油富集主控因素进行了剖析。基质型页岩油富集主控因素包括岩相、储集性能、异常压力和页岩油可动性,其中富有机质纹层状泥质灰岩相和富有机质灰质泥岩相最为有利;出油井段孔隙度大于3%,且储集物性和日产油量呈明显的正相关;异常高压区内的相对低压区页岩油相对富集;S1/TOC1层段页岩油流动性好。裂缝型页岩油富集主控因素包括岩相、裂缝发育程度和封存条件,其中纹层状岩相易形成网状缝,控制了裂缝型页岩油纵向展布;裂缝发育系数大于0.2范围内裂缝发育,裂缝型高产井主要分布在距断层距离小于1.2 km、断距大于100 m的断裂上盘;异常高压区(压力系数大于1.3)页岩油封存条件好,页岩油富集。夹层型页岩油富集主控因素包括储集物性、烃源岩排烃强度和异常压力。     

济阳坳陷古近系页岩油气形成条件

中国东部胜利油区济阳坳陷古近系主要发育陆相泥页岩沉积,至今尚未对陆相页岩油气形成进行系统研究。通过大量试油、录井、测井及测试资料分析认为,济阳坳陷发育沙四段上亚段、沙三段下亚段和沙一段3套陆相泥页岩,其分布面积广,厚度大,有机质丰度高,有机质类型以I—Ⅱ1型为主,有机质成熟度已进入低成熟—高成熟演化阶段,无机矿物中脆性矿物含量高,表现出碳酸盐岩含量高、普遍含有一定量石英的特征,且各类微孔隙、微裂缝发育,形成的网状储集体系为油气的赋存与流动提供了空间,具备形成页岩油气的物质基础和储集条件。济阳坳陷沙四段上亚段页岩油气主要分布于东营凹陷、沾化凹陷和车镇凹陷郭局子洼陷;沙三段下亚段页岩油气主要分布于各凹陷的洼陷中部地区;沙一段页岩油气分布于沾化和车镇凹陷中部地区。     

济阳坳陷页岩油水平井钻井完井关键技术

济阳坳陷页岩油地质条件复杂,水平井钻井完井过程中面临安全风险高、机械钻速低、井眼轨迹控制效率低、复杂时效高和固井质量差等技术难题.通过钻井工程优化设计、页岩油水平井提速提效、高性能合成基钻井液和页岩油水平井固井等技术攻关与集成应用,初步形成了济阳坳陷页岩油水平井钻井完井关键技术,并在8口页岩油水平井进行了成功应用,平均...     

黄骅坳陷孔南地区油页岩的排烃模拟试验

油页岩在油气生成过程中的排烃效率是人们一直关心的问题。勘探实践证明,黄骅坳陷孔南地区孔店组和沙河街组页岩是重要生油岩,油页岩是能够有效并大量排烃的。但具体特征尤其是在较低演化阶段排烃效率如何仍是一个值得研究的问题。本研究通过模拟试验手段,对未成熟油页岩在不同演化阶段生、排烃特征进行了分析,建立了油页岩的生、排烃模式。认为孔南地区油页岩在低演化阶段具备了生、排烃能力,且排烃量较大。与该区同类型泥岩相对比,油页岩低演化阶段排烃效率低于泥岩,但绝对排烃量却高于泥岩,随演化程度增加两者的排烃效率趋于一致。这一认识应用到该地区资源评价当中,为油气勘探部署提供了重要依据。     

济阳坳陷地层油藏勘探实践分析

济阳坳陷新近系及古近系发育地层超覆及不整合面遮挡等两种类型的地层油藏。由于地层圈闭识别难度大，油藏形成条件复杂以及原油性质较差等不利条件，以往地层油藏在济阳坳陷油气勘探中未占有重要地位。目前济阳坳陷已进入隐蔽油气藏勘探时期，随着对地层油藏成藏规律的认识不断深化，以及层序地层学、高精度三维地震等勘探新技术的应用，地层油藏的勘探进入规律性勘探阶段，对探明储量的贡献也逐步增大。济阳坳陷地层油藏的剩余资源潜力丰富，勘探空间广阔，具有较好的发展前景。图4表1参7     

济阳坳陷隐蔽油气藏勘探

本文分析了济阳坳陷第三系隐蔽油气藏勘探历程,将第三系隐蔽油气藏分为三类(岩性油气藏,地层油气藏及裂缝性油气藏)八种,总结了隐蔽油气藏的一般特点及其发现规律,建立了陡坡式、洼陷式、中央背斜式及缓坡式四种隐蔽油气藏聚集模式。从储层地质建模、圈闭识别描述、油藏综合评价等方面阐述了隐蔽油气藏的主要勘探技术。     

济阳坳陷东部走滑构造形成机制

地震资料表明济阳坳陷东部存在走滑断层。依据切割深度将其分为深层次和浅层次两种,并分别论述了它们的特点和分布规律。引入脆性层次走滑断层单剪模式,从理论上分析了该区走滑断层形成的应力机制及演化过程。     

页岩气水平井压裂中地层滑移数值模拟研究

为了解页岩气水平井在压裂过程中地层滑移导致套管变形的机理,结合套损井的现场资料,在岩石力学试验的基础上,利用COMSOL数值模拟软件对页岩气水平井在水力压裂过程中地层沿裂缝的滑移变形进行了数值模拟研究。研究结果表明:随着缝内流体压力的增高,裂缝面的滑移量增大,当缝内流体压力达到50 MPa时,裂缝面的滑移量可达到厘米级;当存在多条裂缝时,单一裂缝内流体压力的改变会导致邻近裂缝应力场和滑移量的改变,当缝内流体压力达到80MPa时,对邻近裂缝可产生比较明显的影响;裂缝与裂缝之间的夹角越接近45°,两者之间的影响越明显,且随着裂缝之间距离的增加,相互之间的影响越小,当距离达到80 m时,两者之间基本无影响。研究成果对认识页岩气井剪切型套管变形及对如何预防套管损坏具有一定的理论指导意义。     

济阳坳陷中生界烃源岩生烃演化

济阳坳陷中生界油气藏发育,但至今尚未对中生界烃源岩的生烃演化进行过系统研究,影响了对该区中生界油气的勘探。对该区进行了地球化学数据分析,结果表明:济阳坳陷中生界下—中侏罗统坊子组主要为沼泽相的煤系烃源岩,总体评价为差—较好烃源岩,以生气为主;下白垩统蒙阴组以湖相泥岩为主,有机质类型好,达到中等—好烃源岩的标准,应以生油为主;下白垩统西洼组和中—上侏罗统三台组为差—非烃源岩。利用镜质体反射率(Ro)数据,结合构造演化史动态分析了中生界烃源岩在不同地质时期生烃演化过程。结论认为:研究区中生界有机质经历过两期成熟演化过程,济阳坳陷次级凹陷的中生界烃源岩的二次生烃门限深度介于3000～3700m;主要生烃演化过程发生在新生代,具有较大的油气资源潜力。研究成果为该区中生界下一步勘探目标的选择提供了依据。     

济阳坳陷地震勘探效果分析

对济阳坳陷地震与探井，储量关系的定量分析表明，较强的地震勘探能力是保持勘探高水平的重要基础。三维地震的应用和发展保证了近期济阳坳陷石油储量的稳定增长。与二维地震相比，三维地震有着更好的勘探效果。随着勘探程度的不断加大，对三维地震的依赖程度民不断增强，在济阳坳陷中，三维地震提供探井井位的有效年限大致在5年左右，由于地质认识水平的不断提高，对于相同的三维地震工区，随着年限的增长探井的成功率并无明显下降趋势。     

考虑启动压力梯度的页岩气藏数值模拟

页岩气作为一种重要的非常规能源,其渗流及开发原理越来越受到关注。在页岩气井开采过程中,为了全面认识井底压力的响应特征及影响因素,根据页岩气渗流机理、吸附气解吸特征、渗流理论和质量守恒定理,建立双孔介质页岩气藏数学模型。模型以启动压力梯度和等温吸附的原理为前提,应用有限差分法,得到数值模型,编制相应程序对数值模型求解,分析了启动压力梯度、几何因子、储容比、Langmuir压力、Langmuir体积对气井井底压力变化的影响。结果表明:双重介质模型能够准确描述吸附气在储层中的解吸过程、基质系统和裂缝系统之间的窜流过程;考虑启动压力梯度更加接近实际地层;考虑吸附解吸作用使井底压力缓慢降低,探测地层边界较晚;利用地层参数分析及室内实验可以间接求出页岩气藏解吸附过程中Langmuir压力和Langmuir体积,这对气井井底压力分析和产能预测非常重要。