陆相富有机质页岩脆性评价方法优选与应用

页岩脆性是影响压裂裂缝规模、决定页岩滞留烃能否可动的关键指标之一,是页岩油平面甜点区、水平井钻探甜点靶层、压裂甜点段评价的主要参数之一。通过沧东凹陷孔二段17块页岩样品的X衍射矿物分析、有机碳分析以及岩石三轴力学实验,建立了以长英质矿物、碳酸盐、黏土、有机质为骨架的页岩脆性地质模型和5个基于矿物成分的页岩脆性评价公式。通过与力学参数脆性公式对比分析,优选出综合考虑页岩总有机碳含量、不同矿物脆度的脆性评价新方法以及简化的TOC、黏土两项关键参数的脆性评价方法,前者适用于XRD分析矿物成分资料丰富的层段,后者适用于测井评价。应用矿物含量法评价G108-8井孔二段C6层脆性,并结合含油性优选出高脆、高含油或中等含油的页岩作为工程-含油双甜点,Z1608和GX5井的试油结果验证了上述脆性评价方法在页岩油勘探中的有效性,为页岩油甜点段和压裂方案的设计提供了重要参考。     

黄骅坳陷纹层型页岩油富集与提产提效关键技术

渤海湾盆地黄骅坳陷具有形成纹层型页岩油的有利条件,其古近系发育孔二段、沙三段和沙一段3套湖相纹层状页岩,叠合面积约为2400km²,累计最大厚度超过1200m,计算纹层型页岩油资源量是常规油资源量的1.2倍,勘探开发潜力巨大,但如何实现效益开发仍面临一系列难题。基于5口井701m页岩岩心开展的52项22640块次的分析联测,结合116口直井测井、录井资料,提出断陷盆地纹层型页岩油富集,平面主要分布于前(扇)三角洲—半深湖亚相,纵向主要形成于中等热演化阶段并以滞留油形式富集于基准面上升/下降(T/R)旋回转换带,建立了3类8因素的页岩油有利区与富集层的定量评价标准,有效指导了纹层型页岩油“甜点”评价优选;通过37口页岩油水平井不同开发方案、不同类型压裂方式、不同排采工艺等现场试验,提出水平井井距300m、水平段段长2000m为效益最优水平井布井方式,单点密切割缝网体积压裂可大幅提升单井产量和最终采收量(EUR),优化形成了小油嘴控压降水、大油嘴提液防堵、中油嘴稳定自喷、小泵深抽长期生产的“四步法”排采方式,实现了页岩油的高产稳产。以纹层型页岩油富集认识和关键提产提效...     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

鄂尔多斯盆地长7页岩油勘探开发新进展及前景展望

页岩油是国内外普遍关注的重大勘探领域,是重要的石油接替资源。经过长期的矿场实践,鄂尔多斯盆地长7页岩油勘探开发和研究认识取得了重大突破和长足进展：(1)夹层型页岩油在前期勘探突破、探明我国首个整装10亿吨级的庆城大油田基础上,进一步实现了规模效益开发,建成了百万吨国家级页岩油开发示范区。(2)纹层型页岩油勘探首次将细粒沉积复合体分为砂质纹层、凝灰质纹层、高TOC泥质纹层、中低TOC泥质纹层4种纹层类型,通过评价其发育规模、储集性能、含油性、可动性和原油性质等,明确砂质纹层与中低TOC泥质纹层组合是纹层型页岩油最优甜点段;针对甜点段,应用M—N交会法等测井评价新方法实现了复杂岩性的精细解释,通过定向射孔和穿层立体压裂技术实现了水平段井筒周围三维甜点立体沟通,形成了纹层型页岩油甜点的有效识别、预测和改造技术,风险勘探获重大突破,首次提交预测储量2.05×10⁸t。(3)页理型页岩油可分为两类,中高成熟度页岩可采用水平井攻关,较高的TOC(4%～14%)和高S₁含量是控制甜点目标的关键参数;中低成熟度有机质页岩是开展原位转化攻关的最有利对象。鄂尔多...     

湖相页岩滞留烃形成条件与富集模式——以渤海湾盆地黄骅坳陷古近系为例

湖相页岩层系与海相相比地质条件更加复杂,勘探开发难度更大,实现湖相页岩油效益勘探开发首先必须明确页岩滞留可动烃富集高产地质规律。以渤海湾盆地黄骅坳陷古近系孔二段和沙三段页岩层系为例,在前期上万块岩心样品分析联测基础上,结合最新的30余口已钻水平井的试油、试采和地球化学资料,对湖相页岩滞留可动烃富集条件及模式等进行了综合研究和分析。研究表明,适中的有机质丰度(TOC值为2%～4%)可使页岩层系含油性与脆性达到最佳匹配,既富集油又利于工程改造;古湖盆大小和物源供给强度的适中匹配是造成页岩层系有机质丰度与脆性矿物含量最佳耦合的内在因素;适中的热演化成熟度(Ro值为0.7%～1.0%,埋深为3 200～4 300 m)是页岩层系热演化生油与干酪根吸附油最佳匹配区间,该阶段滞留可动烃量大;适中的成岩演化阶段(中成岩A期3 200～4 300 m)利于形成大量的溶蚀孔、有机质孔等,为页岩油的富集提供储集空间;适中的天然裂缝发育程度(未破坏页岩油顶底板盖层条件)利于页岩油的储集、渗流与保存。该研究成果突破了有机质丰度高、成熟度高、天然裂缝发育程度高利于页岩油富集的笼统认识,指导了沧东凹陷孔二段及歧口凹陷沙河街组页岩油气甜点的综合评价及井位部署,沧东凹陷孔二段页岩油实现了工业化开发的重要突破,歧口凹陷沙三段页岩油获重要发现苗头,展示了湖相页岩油良好的勘探潜力。图12表3参47     

页岩油综合甜点测井评价——以沧东凹陷孔店组二段为例

地质甜点和工程甜点的识别与融合是实现页岩油效益开发的关键,以沧东凹陷孔店组二段页岩油为例,基于高精度岩石物理实验和常规测井资料,建立了页岩油综合甜点测井评价方法。利用最优化、神经网络、多元非线性拟合以及测井属性分析等技术手段,分别建立了页岩岩性、储集物性、含油性、脆性、断裂韧性、地应力特性以及天然裂缝发育程度等产能敏感参数的测井定量预测模型。进一步构建了表征地质甜点的储油指数、表征工程甜点的可压指数和缝网复杂指数。采用几何平均法建立页岩油综合甜点评价指数,实现了页岩油综合甜点分类,形成了各类综合甜点的地层参数评价标准。通过分析处理沧东凹陷孔店组二段11口页岩油试油井的测井资料,验证了分类方法及评价标准的有效性。研究方法及认识可以为页岩油勘探开发部署、压裂方案优化及储量评价提供必要的技术支撑。     

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     

大港油田页岩油水平井钻井关键技术

大港油田沧东凹陷页岩油水平井钻井过程中面临着破岩效率低、井眼轨迹控制难度大、摩阻扭矩大、完井管柱下入困难等技术难题,影响了页岩油的勘探开发效益。为了解决这些问题,进行了激进式水力参数设计、异形齿PDC钻头研制、深层水平段高效钻井技术、旋转导向井眼轨迹控制技术、强抑制强封堵高性能水基钻井液技术和旋转引鞋+旋转下套管工艺等技术攻关研究,形成了大港油田页岩油水平井钻井关键技术。该技术在13口页岩油水平井进行了现场应用,平均机械钻速13.16 m/h,钻井完井周期50.62 d,井下故障时效低于0.1%,均创造了大港油田的钻井纪录。研究与应用表明,大港油田页岩油水平井钻井关键技术为沧东凹陷页岩油高效勘探开发提供了技术支撑,也为国内页岩油水平井安全高效钻进提供了借鉴。      

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。     

庆城油田成藏条件及勘探开发关键技术

2019年中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地中生界延长组长7油层组烃源岩层系内发现了中国最大的页岩油田--庆城油田，新增探明地质储量为3.58×10⁸t、预测地质储量为6.93×10⁸t，合计为10.51×10⁸t，实现了长7油层组页岩油勘探的历史性突破。近年来，围绕生油层内是否发育甜点区、能否形成工业产能和能否实现规模效益开发等关键难题，中国石油长庆油田公司通过持续深化成藏地质研究和不断探索关键配套技术，实现了烃源岩内油藏勘探的一系列理论认识创新和技术突破。研究结果表明，长7油层组中页岩油的成藏主要受以下因素控制：①广覆式细粒沉积组合具有整体生烃的特征，其中，黑色页岩和暗色泥岩等湖相优质烃源岩奠定了页岩油形成的物质基础；②泥页岩层系所夹持的砂质沉积物为勘探甜点段，而砂体组合的类型主要受控于湖底地形；③微米孔隙和纳米喉道的互补使得储层具有较好的储集性能；④高强度的源内充注形成了具有高含油饱和度、高气油比的油藏。这4个因素的有效组合是鄂尔多斯盆地长7油层组页岩油形成规模富集的关键。目前，通过创新关键配套技术，打造页岩油勘探开发利器，已实现页岩油规模勘探开发的实质性突破。井-震混采技术在黄土塬地区的应用使得三维地震资料品质大幅提高，可有效指导甜点区的预测；"三品质"测井技术可用于评价地质工程甜点；长水平井细分切割体积压裂技术可进一步提升单井产量，单井的初期产油量由10 t/d提高到18 t/d以上。以庆城油田为代表的长7油层组烃源岩内油藏的勘探突破为中国石油长庆油田公司二次加快发展提供了重要的资源基础。预计到2023年，长7油层组烃源岩层系的产油量可达到300×10⁴t，2025年的产油量可达到500×10⁴t。     

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。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油上甜点地质工程一体化开发实践

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组(P2l)页岩油资源富集、开发潜力巨大。自首口水平井吉172_H井获得产量突破以来,围绕页岩油规模效益开发的目标,对10口水平井开展体积压裂技术攻关试验,但生产效果均未达预期。通过地质工程一体化联合,在确定P2l22-2岩屑长石粉细砂岩层为优质甜点目标、明确优质甜点钻遇率是压后高产地质保障的基础上,分析了层理面和高强度泥岩隔层对人工裂缝纵向延伸能力的限制作用,对比了已实施水平井的压裂改造参数差异,提出了水平井密切割、高强度体积改造的提产提效技术对策。2017年部署的开发试验井创造了最高日产108.3t、投产240天累计产油过万吨的新生产纪录;2018年推广试验水平井10口,投产5个月平均日产油量达到30.4t,充分证明水平井密切割、高强度体积改造可以有效提高单井产量,取得较高的开发效益,为吉木萨尔凹陷页岩油的规模开发奠定了扎实的技术基础,提供了有力的工程支撑。     

非常规油藏地质工程一体化效益开发实践——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油为例

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层埋藏深度大、物性差、非均质性强、原油黏度高,水平井大规模体积压裂技术是实现效益开发的关键.自2012年采用水平井体积压裂技术开发以来,强化地质工程一体化攻关,改造理念和技术体系逐步完善,并配套优质完井和高效举升技术,实现了页岩油高效开发.将地质工程相结合,明确上甜点最优质的P2l22-2层...     

沧东凹陷页岩油水平井不压井作业技术

沧东凹陷孔二段页岩油储层属于特低孔、特低渗储层,泥质含量高,作业过程中极易因压井液等外来流体侵入造成污染.针对这一问题,对页岩油井常用的有杆泵、电动潜油泵举升工艺及其生产管柱和井下工具进行优化设计,形成了由预制内防喷工具不压井作业技术、可控桥塞暂闭井筒完井技术和敷缆连续油管带压下泵技术等组成的沧东凹陷页岩油水平井不压井...     

陆相页岩油工业化开发突破与实践——以渤海湾盆地沧东凹陷孔二段为例

大港油田历经50余年勘探开发,面临着常规油气藏储量发现越来越少、产量递减快等突出问题。对此,大港油田公司瞄准资源潜力较大生油层系,强化理念、理论、技术和管理创新,破解突出问题,开辟了新的增储上产战场。以理念创新破解观念禁区,提出源内成藏新认识,进军沧东凹陷陆相页岩油;以理论创新破解认识雾区,创新形成"优势组构相—滞留烃超越效应"富集理论,明确了陆相页岩油富集机理;以技术创新破解勘探盲区,打造甜点体识别评价技术、水平井钻井提速、密切割体积压裂增产措施等技术,页岩油水平井实现了高产稳产;以管理创新破解成本雷区,效益倒逼、创新机制,综合成本大幅下降。沧东凹陷孔二段陆相页岩油实现工业化开发,引领页岩油业务发展,为中国页岩油革命提供了经验借鉴。     

沧东凹陷孔二段细粒沉积岩致密油甜点预测

针对孔二段细粒沉积岩致密油储层薄、岩性复杂、纵横向变化快、地震资料分辨率低、常规手段预测难度大的问题,应用“逐级剥离”的方法预测甜点。首先通过单井岩电特征及模型正演分析明确了不同甜点段的地震响应特征,通过井震结合分析了不同岩相的振幅、频率特性,并构建振幅、频率融合属性预测岩性;然后通过优选敏感特征曲线反演预测甜点,预测出孔二段细粒沉积岩致密油甜点区的分布,有效指导了细粒沉积岩致密油勘探的选区,提高了钻探的成功率。通过逐级剥离的方法,预测出小集地区、官西高斜坡区、孔西低斜坡区等三个Ek₂¹细粒沉积岩致密油甜点区,合计面积达185km²。展示了沧东凹陷孔二段致密油勘探的良好前景,同时证实了文中的致密油甜点预测方法具有一定的实用性。