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。     

济阳坳陷页岩油勘探实践与前景展望

济阳坳陷页岩油是在新生代陆相断陷咸化湖盆沉积的半深湖—深湖相富有机质、富碳酸盐页岩中富集的中—低、中—高演化程度的页岩油,丰度高、资源潜力大,与北美海相盆地和国内其他陆相盆地页岩油有所不同。回顾济阳坳陷页岩油50年的勘探历程,可分为勘探偶遇、主动探索、创新突破3个阶段,目前已在东营凹陷沙河街组沙四上亚段、沾化凹陷沙三下亚段取得了中等热演化程度富碳酸盐纹层基质型、高热演化程度富碳酸盐纹层状—层状基质型等多层系、多类型页岩油勘探的战略性突破,同时低热演化程度富碳酸盐纹层基质型页岩油也取得重要进展。通过近10年的科研攻关与勘探实践,提出济阳坳陷页岩岩相划分方案,取得富有机质页岩储集性、含油性、可动性、可压裂性创新性认识,建立济阳坳陷页岩油“四性”为核心的20项参数地质评价体系,配套地质、工程甜点地球物理预测与钻井工程、压裂工艺技术,形成了适合济阳坳陷地质特点的页岩油“一体化”运行管理模式,有效指导了济阳坳陷页岩油勘探实践。     

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。     

济阳坳陷古近系页岩油富集条件与勘探战略方向

济阳坳 陷页岩油勘探实践的重大突破展示出陆相断陷盆地页岩油的广阔前景,使得页岩油地质理论体系逐步完善。济阳坳陷主力富有机质页岩为新生代古近纪陆相咸化湖盆沉积,总体上具有热演化程度低、埋藏深、地层厚、碳酸盐矿物含量高、地层压力高、地层温度高以及岩相多样、构造复杂、流体性质多样的特征。济阳坳陷古近纪多期次断陷活动与咸化沉积水体形成了页岩规模发育与演化的沉积背景。济阳坳陷主力烃源岩多发育于咸化湖盆,具有早生早富、中等演化程度即可大量生烃的特色,富有机质纹层状岩相无机孔缝并存、大孔发育的储集条件,加之中—低成熟的富有机质富碳酸盐页岩层系游离烃多状态赋存是济阳坳陷古近系页岩油富集的重要基础;富有机质页岩体系中生烃层、储集层的"双层结构"与成烃、成储的"二元耦合"使页岩中大孔径、高孔渗的优势岩相与游离油富集区组成无机-有机的有效匹配。结合页岩油资源量评价实验方法的优化,加之巨厚层页岩油勘探实践的不断突破,济阳坳陷古近系新一轮的页岩油资源评价将会重新认识济阳坳陷页岩油资源规模,预计济阳坳陷页岩油资源总量将在目前41×10⁸t游离油量认识基础上得到显著提高。济阳坳陷页岩油勘探实践将坚持:持续探索不同岩相类型、不同热演化程度、不同压力体系页岩油的富集理论与商业产能,进一步拓展济阳坳陷页岩油资源规模,引领陆相断陷盆地页岩油的 勘探。     

济阳坳陷不同类型页岩油差异性分析

济阳坳陷具备形成页岩油气的有利条件,但勘探效果不理想,亟需深入研究。为此,从划分页岩油类型入手,分析不同类型页岩油的差异性。根据页岩油的赋存空间和赋存岩石类型,可将研究区的页岩油划分为泥页岩型和夹层型页岩油2种类型;其中,泥页岩型页岩油可划分为基质型和裂缝型页岩油2个亚类,夹层型页岩油可划分为砂岩夹层型和碳酸盐岩夹层型页岩油2个亚类。提出根据裂缝发育系数划分页岩油类型的方法,将济阳坳陷裂缝发育系数大于0.2的泥页岩型页岩油确定为裂缝型页岩油,裂缝发育系数小于0.2的确定为基质型页岩油。研究区不同类型页岩油在空间分布、流体、物性、储集空间、赋存状态和产能等方面均存在差异。裂缝型页岩油和夹层型页岩油赋存于较大的储集空间,物性较好,赋存状态以游离态为主,因此裂缝型页岩油和夹层型页岩油的产能高于基质型页岩油。夹层型页岩油的储集空间小于裂缝型页岩油,气油比高,因此夹层型页岩油的产能低于裂缝型页岩油。     

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。      

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。     

济阳坳陷探井勘探效益分析

对济阳坳陷探明储量历史构成和探井历史综合效益进行了整体评价 ,对探明储量与探井之间的时间匹配关系作了分析。研究认为 ,对某个探区探井勘探效益的分析不是简单地计算其当年新增储量与当年完钻探井的比例 ,而应该进行历史性分析。应将其每年折合探明 1× 10 8t储量所需要的历史探井数 ,以及探井在完钻 3年以内的工业成功率作为探井勘探水平的衡量依据     

济阳坳陷页岩油储层孔隙结构与渗流特征

微观孔隙结构是控制渗流特征的内在因素,渗流特征是微观孔隙结构的外在表现.借助高压压汞测试技术,获取表征页岩油储层孔喉大小、分布及连通性的微观孔隙结构参数,分析不同尺度孔喉对渗流能力的贡献程度.基于稳定流法,建立页岩油单相渗流曲线,分析岩石渗透率、地层原油黏度对渗流规律的影响.研究结果表明,济阳坳陷页岩油储层孔隙结构具有...     

页岩油可动性分子地球化学评价方法——以济阳坳陷页岩油为例

目前,对于页岩油的可动性评价还没有规范的方法和标准,常使用热解S₁、S₁/w（TOC）及中值孔喉半径等多参数的组合并结合勘探开发实际来进行综合表征,相关地质解释理论依据相对缺乏。通过对济阳坳陷页岩油岩心样品的实验分析及研究,利用页岩油分子组成与页岩含油性及页岩油赋存空间的耦合关系,建立了表征页岩油可动性的分子地球化学评价参数模型。研究表明,当∑nC_20^-/∑nC_21⁺比值小于1时,页岩孔喉中值半径一般大于20 nm,此时,热解S₁一般大于3 mg/g,S₁/w（TOC）>100 mg/g,且随S₁、S₁/w（TOC）及页岩孔喉中值半径的增大,∑nC_20^-/∑nC_21⁺比值基本不变,反映了页岩孔喉半径达到一定级别后,喉道中大、小烃类分子扩散运动不受扩散能垒的影响,孔喉道中页岩油分子组成相对均质,页岩油可动性强;当∑nC_20^-/∑nC_21⁺比值大于1时,页岩孔喉中值半径一般小于20 nm,此时热解S₁一般小于3 mg/g,S₁/w（TOC）<100 mg/g,且随S₁、S₁/w（TOC）及页岩孔喉中值半径的减少,∑nC_20^-/∑nC_21⁺比值快速升高,反映了页岩孔喉半径小于一定级别后,大分子烃类组分在喉道中扩散运动受到扩散能垒的抑制,页岩油可动性差,易流动的主要是低分子量烃,此时页岩游离油含量也较低。济阳坳陷页岩油流动孔喉下限半径在20 nm左右。     

济阳坳陷油气勘探现状及主要研究进展

济阳坳陷勘探 40年共发现 70个油气田 ,资源探明程度达 5 6.97% ,已属中高勘探程度区。济阳坳陷剩余石油资源总量为 46.72× 10 8t ,占坳陷剩余资源总量的 5 5 % ,整个坳陷还有较大的油气勘探潜力。目前勘探存在 3方面问题 :①有待重新评价资源潜力和重新总结油气分布规律 ;②隐蔽油气藏 (尤其是岩性油气藏 )在新发现油气藏中所占比例逐年增大 ,但目前缺乏有效的预测理论和勘探技术 ;③岩性圈闭含油气性变化大 ,成藏机理还认识不清。用门限控烃理论研究的结果 ,济阳坳陷进入成藏门限的 19个成藏体系的剩余资源潜力为 1.42× 10 8～ 6.3 1× 10 8t,7个成藏体系尚未进入成藏门限 ;根据三元复合成藏理论 ,岩性油气藏的形成必须满足 3个条件 :一是砂体的成因类型要有利 ,二是包裹砂体的烃源岩生、排烃要达到一定数量 ,三是砂体的物性要达到一定的临界条件。图 8表 2参 12     

济阳坳陷页岩油储层物质组分对含油性的控制规律

借助岩石学和地球化学分析手段,对济阳坳陷沙四段上亚段和沙三段下亚段页岩油储层进行原油赋存状态和物质组分分析。荧光特征分析结果表明:束缚型和游离型沥青分别选择性赋存于泥质纹层、碳酸盐纹层和裂缝内,泥质纹层作为生油的母质仓储,易于富集炭质沥青和沥青质沥青;碳酸盐纹层相对于泥质纹层具有更优越的储集空间,易于富集胶质沥青和油质沥青,更易流动的油质沥青则汇集到裂缝内。研究发现,方解石脉本质上是一种接近于完全充填的裂缝表现形式,总结出4个亮晶方解石脉体的识别标志,其中轴愈合线附近的方解石晶间孔和未愈合缝可以作为油质沥青的运移通道。页岩油储集空间的发育主要受控于岩石结构与构造及物质组分,矿物组分差异和有机质热演化是页岩油储集空间和含油性的2个主要影响因素。受此影响,泥页岩储集性表现为:(1)纹层状泥页岩储层具有高孔隙度;(2)碳酸盐含量高的泥页岩储层具有高孔隙度;(3)高有机质热演化程度的泥页岩储层具有高孔隙度。     

中国页岩油勘探开发现状、挑战及前景

页岩油是以页岩为主的页岩层系中所含的原地滞留油气资源,圈闭界限不明显,无法形成自然工业产能。随着水平井和分段压裂技术水平及开发能力的提高,页岩油成为最有可能成为替代石油天然气的能源已是各国的共识。中国陆相页岩页理发育,含有丰富的页岩油资源,但对页岩油研究起步晚。以页岩油发展规划为思路,介绍了中国页岩油勘探开发、技术与装备现状,分析了发展页岩油面临的挑战。