鄂尔多斯盆地富县探区上三叠统延长组二段储层成岩作用及成岩相

鄂尔多斯盆地富县探区上三叠统延长组具有多层系、多套生储盖组合特点,是该盆地重要的天然气产层,但目前该区忽略了成岩作用对储集层影响的研究。通过铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、阴极发光等分析手段并结合本区沉积微相特征,研究储层成岩作用并寻找出有利成岩相带,确定相对优质储层的分布规律。结果表明:(1)多种成岩作用对储层砂岩物性造成强烈影响,其中早成岩阶段的压实作用、压溶作用和晚成岩阶段铁方解石的胶结作用是造成低孔隙、低渗透储层的主要因素;(2)长二段储集砂岩主要处于中成岩阶段A期,少部分处于中成岩阶段B期,砂岩主要成岩序列为压实作用→绿泥石胶结→大气水淋滤、长石强烈溶蚀溶解→次生孔隙形成→自生高岭石→自生石英→烃类侵位→晚期铁方解石、铁白云石交代胶结;(3)长二段砂体可划分5个成岩相带,其中弱压实—石英加大较弱—绿泥石薄膜—溶蚀成岩相砂岩储层物性最好,储集空间主要以长石溶孔、粒间孔和岩屑溶孔的组合形式出现,孔隙间的连通性良好,为储层发育的优势成岩相带。     

陆相页岩气水平井固井技术——以延长石油延安国家级陆相页岩气示范区为例

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的上三叠统延长组及下二叠统山西组具有良好的页岩气成藏条件,陕西延长石油(集团)有限责任公司采用水平井分段压裂技术对该区页岩气进行开发。针对水平井固井过程中存在的油基钻井液清洗困难、长水平段套管难以居中、固井过程中易发生漏失、水平井及分段压裂对水泥环要求高、长封固段固井附件易失效等技术难题,开展了相关技术研究,获得了解决上述问题的技术措施:1在该示范区通过采用清油型前置液多级冲洗工艺,有效地冲洗界面残留油膜,提高油基钻井液冲洗效率;2新研制的水平井专用扶正器能有效降低管柱下入摩擦阻力,保证套管的居中度;3通过提高地层承压能力、优化浆柱结构实现平衡压力固井;4优选韧性材料提高水泥环的耐冲击能力,较好地满足了页岩气水平井分段压裂工艺对水泥石性能的要求;5研制的高性能固井附件,保证了长封固段水平井施工安全。所获成果已在该示范区的4口页岩气水平井中进行了应用,固井一次成功率达100%,固井质量优良率达100%,取得了良好的固井效果。     

陆相页岩气的储集空间特征及赋存过程——以鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段为例

页岩的储集空间不但影响页岩气的储量,还影响页岩气井的产能。研究页岩气的赋存空间及赋存过程有助于确定勘探靶位。综合利用野外露头、岩心观察、薄片分析及扫描电镜等多种手段,研究了鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段页岩的储集空间类型及其特征。在此基础上,通过解吸模拟实验进行页岩气气体特征分析,最终重建页岩气的赋存过程。结果表明,延长探区长7段页岩发育原生粒间孔、次生溶蚀孔、有机质生烃孔、构造张裂缝及层间页理缝等多种孔、缝类型。在解吸过程中,分子直径较小的甲烷气最容易解吸,含¹³C的甲烷分子则相对解吸困难。在生气初期,长7段页岩生成的少量重烃气主要吸附于有机质表面及微孔中;在生气期,页岩优先吸附重烃气和具¹³C的甲烷气;当满足页岩的吸附和溶解等残留需要后,气体以游离态赋存。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组含气页岩地质特征及资源评价

为了摸清鄂尔多斯盆地上三叠统延长组页岩气的勘探潜力,通过野外露头调查、钻井岩心观察、老井资料复查,结合有机地球化学和岩石学分析、含气量现场解析测试等手段,系统开展了延长组含气页岩段展布特征、岩石矿物学特征、有机地球化学特征、储层特征、含气性等地质特征分析,明确了该区中生界含气（油）页岩的主要赋存层段为延长组长4+5、长7、长9段,其中长7段页岩品质条件最好;延长组湖相页岩分布面积较广,厚度大,干酪根类型为腐泥型,有机碳含量高、分布差异性大,吸附能力强,含气量值与海相页岩相当。在地质评价基础上,以含气泥页岩段作为评价单元,采用体积法计算出长9段含气页岩段的地质资源量为0.414 5×10¹² m³,长7段为1.150 6×10¹² m³,长4+5段为0.255 1×10¹² m³;其中长7段资源量占延长组总资源量的63%,可作为盆地页岩气勘探开发的优先选择层段。结论认为：鄂尔多斯盆地延长组页岩气资源量巨大,是未来值得重视的天然气勘探开发新领域。     

注CO2提高页岩吸附气采收率实验 ——以鄂尔多斯盆地延长组长7页岩气为例

注CO2提高页岩储层中吸附气采收率对页岩气井稳产及高效开发具有重要意义,由于常规实验方法无法定量表征吸附气和游离气的变化规律,导致CO2与吸附气作用机理尚不明确.基于页岩核磁共振T2谱测试技术,对鄂尔多斯盆地长7段页岩开展了注CO2解吸实验,从微观孔隙尺度研究了注CO2后吸附态甲烷的解吸机理,通过引入解吸效率与解吸速率...     

陆相湖泊深水砂质碎屑流与浊流的微观沉积特征及区分方法——以鄂尔多斯盆地延长组长7段为例

基于薄片观察、粒度分析、环境扫描电镜和全岩矿物定量分析、荧光光谱元素分析等测试结果,对鄂尔多斯盆地旬邑、瑶曲地区三叠系延长组长7段中的砂质碎屑流和浊流的微观沉积特征进行了研究。结果表明：（1）砂质碎屑流沉积的碎屑颗粒呈杂乱无序排列,而浊流沉积（鲍马序列A段）则有较明显的定向排列特征,反映出前者为整体快速搬运特征,而后者具有部分牵引流特征,表明其密度偏低,而二者均具有黄铁矿;（2）砂质碎屑流砂岩概率曲线具明显的两段式,反映牵引流特征,结合镜下观察,其来源应为浅水或陆上河流,而浊流砂岩则为单段式,反映重力流特征;（3）瑶曲长7沉积期古环境为干冷气候,砂质碎屑流相对浊流而言,其古环境大部分时期淋滤作用较弱;（4）砂质碎屑流砂岩及伴生泥岩的Sr/Ba值均小于浊流,表明其对湖水的稀释作用更强,注入速度更快,瑶曲整体Sr/Cu值低于旬邑,相对降雨量更丰富,此外,砂质碎屑流砂岩中重矿物Zr含量整体要高于浊流,表明其具有更强的碎屑搬运能力;（5）砂质碎屑流沉积和浊流沉积的黏土组成及混层比无明显差异,但全岩矿物成分组成有差别,通过差异性较大的石英与黏土含量制订划分模板,可将砂质碎屑流沉积、浊流沉积及两者过渡段进行定量划分。     

陆相页岩与泥岩特征对比及其意义——以鄂尔多斯盆地延长组7段为例

鄂尔多斯盆地延长组7段富含大量页岩油,但由于对页岩与泥岩特征差异缺乏深入了解,阻碍了该层系页岩油的有效开发。为此,采用岩心观察、薄片鉴定等直接观察手段与XRD、Rock-Eval、TOC、氯仿沥青“A”抽提、主微量元素等实验相结合,对研究区长7段页岩和泥岩的岩石学、矿物学、有机地球化学与无机地球化学特征进行了深入研究。结果表明：长7段页岩的颜色较深,发育明显页理,切面光滑,而泥岩不具有纹层和页理,断口不整齐且切面粗糙;页岩的有机质以顺层富集为主,泥岩有机质以分散赋存为主;页岩的粘土矿物含量较高,泥岩的石英含量较高;页岩的TOC平均值为18.5%,约为泥岩的5倍,生烃潜量是泥岩的5～8倍;氯仿沥青“A”组分对比显示页岩含较多的芳烃,泥岩则含有较多的饱和烃;页岩沉积水体的盐度相对泥岩略低,且水深相对较浅。长7段页岩呈西北-东南走向分布,厚度主要为15～30 m,与泥岩呈互补式分布。页岩油“源内聚集”的特点使长7段的页岩油宏观分布受到页岩相控制。开展泥岩与页岩的对比研究,对准确预测富有机质页岩分布及指导页岩油气勘探具有重要意义。     

页岩油地质工程一体化关键技术研究与应用——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段为例

鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组长7段页岩油储层主要为深湖相泥页岩和重力流砂体的交互沉积,储层的分布在垂向和横向上均复杂多变,单砂体厚度薄,同时又受到天然裂缝的影响.针对该区页岩油开发中存在的井位部署、高效钻井和科学压裂等技术难题,提出了一套地质工程一体化解决方案.在综合地质研究的基础上,建立三维精细地质、油藏和地质力...     

川东北地区页岩气地质条件及其勘探潜力——以峰探1井上二叠统吴家坪组为例

四川盆地上二叠统吴家坪组沉积相横向变化大,川北地区发育一套海相黑色页岩。以川东北峰探1井为研究对象,通过岩石学、地球化学分析、扫描电镜、低温氮气吸附和甲烷吸附等方法,对页岩气地质条件进行研究。研究结果表明：(1)在川东北地区吴家坪组发育两套黑色页岩,吴二段发育一套滨岸潮坪相黏土质灰黑—黑色页岩,脆性指数低,可压裂性弱;吴三段发育一套深水陆棚相黑色硅质、钙质页岩,脆性指数高,可压裂性强。(2)吴二段页岩有机质丰度平均值为1.41%,黑色页岩厚度较薄,有机碳含量大于2%,有机质类型为Ⅲ型;吴三段页岩有机质丰度平均值为3.52%,黑色页岩厚度26 m,有机碳含量大于2%,有机质类型为Ⅱ1—Ⅱ2型,均达到过成熟阶段。(3)吴家坪组二段页岩储集空间主要以黏土矿物之间粒间孔和微裂缝为主,有机质孔相对不发育,孔隙体积0.006 6 cm³/g,以介孔为主、微孔次之,含气性为1.5190cm³/g;吴家坪组三段页岩储集空间主要以有机质孔为主,孔隙体积平均为0.014 1cm³/g,孔隙以微孔为主、介孔次之,含气性平均为2.3070cm<...     

致密油储层地应力特征及其对物性的影响——以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组为例

致密储层物性及流体赋存状态均受现今地应力的影响。以往对于鄂尔多斯盆地中西部地区上三叠统延长组的岩石力学性质及地应力研究较少,制约了致密油气的高效勘探、开发。以鄂尔多斯盆地吴起、志丹及定边地区为例,利用大量薄片、物性、岩石力学、声学、全波列阵列声波测试及压裂测试资料,对3个地区长6—长8油层组的岩石力学性质、地应力特征及其对储层物性的影响进行了评价。利用测井方法识别出3种地应力状态：吴起地区长6—长8的变化不大,其现今的应力活动性较弱;志丹地区的水平应力活动性深层要大于浅层,较强的水平应力强度主要集中在长7₃及长8;定边地区的水平应力活动性从长6到长8整体较强,浅层的水平应力强度要略强于深层。研究区水平应力梯度有从西北向东南逐渐递增的趋势;水平主应力差的增加不是一定使岩石减孔,其造成的应力平面非均质性会使岩石孔隙度变化出现3种不同的路径;而水平主应力差的增加会造成岩石渗透率的降低,但影响并不显著。     

鄂尔多斯盆地三叠系长7段页岩油勘探潜力

从烃源岩的岩相特征、储集性能、地球化学特征、可压裂性及烃源岩中烃类的可动性等方面,研究鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段页岩油发育的地质条件与勘探潜力。基于岩性、有机碳含量与测井参数相关性分析,建立长7段烃源岩岩相类型划分标准,明确长7段黑色页岩和暗色块状泥岩2种岩相的空间展布及发育规模。利用氩离子抛光-场发射扫描电镜、扫描电镜-聚焦离子束成像和纳米CT成像等技术对长7段烃源岩微观孔隙结构进行定性和定量表征,揭示粒间孔和粒内孔是长7段烃源岩的主要孔隙类型;2种岩相的孔隙、喉道均为纳米级尺度,暗色块状泥岩的储集性能好于黑色页岩。分别对烃源岩的地球化学参数(热解S1值、氯仿沥青"A"含量、TOC值、热成熟度、游离烃含量等)以及脆性矿物含量与裂缝发育特征进行系统分析,评价了长7段页岩油资源富集级别和可开采性。鄂尔多斯盆地长7段具有页岩油赋存与聚集成藏的物质基础,即大规模分布的黑色页岩和暗色块状泥岩、良好的储集空间和充足的烃类等,页岩油达富集资源级别,原油物性有利于页岩油在纳米级孔喉中流动和开采。长7段具有良好的页岩油勘探潜力,其中暗色块状泥岩类型是目前工艺技术条件下最有利的页岩油勘探开发目标。     

陆相页岩吸附CH_4的热力学特征——以鄂尔多斯盆地延长气田上三叠统延长组页岩为例

为了完善等量吸附热的计算方法、明确陆相页岩吸附CH_4的热力学特征、揭示其吸附机理,选取鄂尔多斯盆地延长气田上三叠统延长组长7段页岩岩样,开展了页岩吸附CH_4的等温吸附实验并获得了过剩吸附量曲线,通过对比分析过剩吸附量与绝对吸附量之间的差异,阐明了基于不同类型吸附量的页岩等量吸附热特征。研究结果表明:①同一温度、压力条件下绝对吸附量大于过剩吸附量,绝对吸附量与过剩吸附量的差值在低温高压条件下较高,该差值与平衡压力符合指数函数变化关系,若采用过剩吸附量评价页岩储层的吸附性能,会造成评价结果偏低;②延长组页岩吸附CH_4的绝对等量吸附热、过剩等量吸附热分别与绝对吸附量、过剩吸附量呈线性正相关关系,吸附质分子间的作用力对等量吸附热的影响占主导;③绝对等量吸附热小于过剩等量吸附热,相对误差介于18.18%～49.79%,并且在低吸附量阶段相对误差较大,如果采用过剩吸附量作为基础数据计算初始等量吸附热,计算结果会偏高,从而造成对吸附剂与吸附质分子间的作用力的评价结果偏高。     

Origin of shale gas in the Triassic Yanchang Formation,Ordos Basin,China

The Chang 7 Member shale gas of the Upper Triassic Yanchang Formation, Ordos Basin, is a representative of continental shale gas in China. The Chang 7 shale is currently in the oil window, suggesting it should primarily be producing oil, but an exploratory well found high levels of gas production. In addition, the methane carbon isotopic composition (δ¹³C₁) of Chang 7 shale gas is generally depleted in ¹³C relative to that calculated by Ro, according to the δ¹³C-Ro equation. It is uncertain whether Chang 7 shale gas has mixed with biogenic gas or early thermogenic gas. In this study, over 100 samples of fresh shale cores were collected from the Yanchang Formation, and on-site gas desorption experiments and experimental analysis were carried out. Measured shale gas content was considerable, and was found to be proportional to the abundance of organic matter. Through comprehensive evaluation of the gas composition and δ¹³C₁, it was concluded that there was no biogenic gas contribution to the shale gas in the study area. The negative δ¹³C₁ of shale gas was due to the different formation mechanisms of shale gas and conventional natural gas. Methane in shale gas reservoirs is the result of methane accumulation at all stages, which increases the shale gas content.     

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探开发进展、挑战与展望

鄂尔多斯盆地为大型富油气叠合盆地,发育二叠系和三叠系多套页岩层系,陆相页岩气资源丰富。相比较于海相页岩,陆相页岩存在较多特殊性,其勘探开发面临诸多挑战,制约陆相页岩气难以实现经济开采,在地质特征、资源背景及勘探开发技术等方面对鄂尔多斯盆地页岩气勘探开发实践中取得的成果进行归纳,对目前的技术难点进行分析,以期在陆相页岩气发展进程中,有效利用机遇及时应对挑战。综合分析认为:延长探区陆相页岩厚度、有机碳含量、成熟度、含气量等参数达到国家标准规定的页岩气有利层段参数下限标准,具备页岩气成藏地质条件;陆相页岩气在宏观和微观非均质条件控制下,相态和规模上具有差异性富集特征,存在吸附成藏和吸附+游离复合成藏两类成藏模式,不同成藏机理指导陆相页岩气有利区优选及页岩气井生产。陆相页岩气勘探实践中形成多项关键配套工艺技术,建立起适用于强非均质性陆相页岩的测井评价方法,研发出适用于陆相页岩的水基钻井液体系和系列钻完井配套技术装备,形成CO_2压裂技术体系和井场废液回收处理—利用技术。同时,面临精细"甜点"预测、钻井提速提效、压裂环保增效、降低成本等诸多挑战。目前中国陆相页岩气仍处于勘探开发初期,成本高,初期产量低,还需通过开展陆相页岩气勘探开发先导性试验,实现科技突破,形成资源接替,促进陆相页岩气产业取得经济效益。     

鄂尔多斯盆地延长组长7油层组页岩-致密砂岩储层孔缝特征

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组是富有机质页岩和致密砂岩共生发育的富油层位,富有机质页岩既是生油层又是储层,并为致密砂岩提供油源。揭示页岩储层和致密砂岩储层之间的孔缝特征,对认识页岩油和致密油赋存空间和运移机理具有重要意义。综合岩心描述、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、核磁共振实验、高压压汞和低温吸附实验等手段,定性描述和定量表征相结合,刻画了富有机质泥页岩和致密砂岩储层中的孔隙类型和孔径大小。富有机质泥页岩孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔,页岩中孔隙的孔径范围总体分布在50 nm以下。页岩中的裂缝包括水平缝、低角度缝、高角度缝和近直立缝。致密砂岩储层孔隙类型包括剩余原生粒间孔、晶间孔和次生孔,且次生孔是主要的孔隙类型。致密砂岩孔隙直径多在2 μm以上,孔喉半径多集中在73.5 nm以下,但对渗透率起贡献作用的孔喉半径区间为73.5~735 nm,致密砂岩中同样发育微裂缝和高角度裂缝。页岩和致密砂岩孔隙的形成和演化均受沉积作用和成岩作用的影响,成岩作用流体和烃类流体的运移和充注将页岩和致密砂岩构成了有机整体。延长组长7油层组页岩-致密砂岩系统中存在3类孔缝网络和石油运移路径：①页岩内纳米-微米级孔隙-裂缝网络,形成页岩油的存储空间和石油源内运移的路径;②致密砂岩内纳米级喉道和微米级孔隙的孔隙网络系统,形成致密油的存储空间;③页岩和致密砂岩间差异孔喉结构-微裂缝-裂缝孔喉网络系统,构成源内石油向源外运移的路径。     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组富有机质页岩孔隙特征及发育机制

页岩储层孔隙发育特征是页岩储层评价的重要内容,也是开展页岩油气赋存机理研究的基础。提出了通过“基质类型—孔隙产状—孔隙成因”划分孔隙类型的方案。利用氩离子抛光和场发射扫描电镜技术观察孔隙发育情况,根据基质类型和孔隙产状,识别了4类孔隙：粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝,并根据孔隙成因将粒间孔分为碎屑颗粒间原生孔、黏土矿物片体间孔和颗粒间溶蚀孔,将粒内孔分为长石颗粒内溶蚀孔、黏土矿物片体内孔和黄铁矿晶体间孔。有机质孔主要为有机质颗粒内的微裂缝和有机质内孤立分布的孔径较小的孔隙。微裂缝主要表现为纹层缝或页理缝。综合孔隙图像分析、低温液氮吸附实验结果、孔隙结构参数与矿物组成、有机碳含量和有机质成熟度等参数相关性分析,认为沉积条件、成岩作用和有机质热演化控制了孔隙的形成和保存。半深湖—深湖沉积环境下,富有机质页岩中发育重力流成因的薄层砂质纹层,纹层段碎屑颗粒含量高,有利于形成碎屑颗粒粒间孔、碎屑颗粒粒内孔和顺层微裂缝。早期成岩作用阶段形成黄铁矿,有利于形成黄铁矿晶间孔,但黄铁矿也是压实作用的主要参与者;压实作用造成粒间孔和粒内孔的孔径变小和孔体积降低,碎屑颗粒和黄铁矿与有机质颗粒间呈凹凸接触,有机质孔在压实作用下闭合导致有机质孔不发育;溶蚀作用促进长石粒间溶孔和长石粒内溶孔的形成,一定程度改善储层质量。在成熟度达到一定阶段(R_O≈0.75%)后,开始出现有机质孔。有机质孔发育程度差,一方面受成熟度的影响,另一方面可能是压实作用造成的。此外,富有机质泥页岩渗透性较差,烃类被吸附在有机质表面或溶于干酪根内部,造成干酪根体积膨胀也可能是有机质孔不发育的一种原因。     

鄂尔多斯盆地长7段富有机质页岩中磷灰石类型及其成因

鄂尔多斯盆地延长组长7段是一套富有机质页岩,其中富含草莓状黄铁矿、有机质纹层、磷灰石等。磷灰石是其中非常重要的一种矿物,它与生物生命活动密切相关。通过岩石薄片、扫描电镜及能谱分析研究了长7段富有机质页岩中磷灰石的岩石学特征,发现其主要有两大类,即生屑磷灰石和胶磷矿;并根据胶磷矿的重结晶程度,又将其分为3类:即没有发生重结晶或重结晶程度极低的胶磷矿、重结晶程度较低的胶磷矿和重结晶程度较高的胶磷矿。根据对富有机质页岩和凝灰岩的元素分析,认为形成磷灰石的磷元素主要来源于盆地周缘火山喷发带来的火山灰沉积物。长7段富有机质页岩中磷灰石的形成与生物密切相关,磷灰石的形成机制有2种：一是生物的直接作用;二是生物的间接作用,其中生物的间接作用是研究区磷灰石形成的主要形式。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成富集机理

页岩油是亟待开发利用的一种非常规油气资源。利用岩石地球化学和烃源岩地球化学的方法对鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成的基本条件和富集机制进行了系统分析。长7段沉积了平均残余有机碳丰度达7.4%的特高丰度富有机质泥页岩,该套泥页岩中发育丰富的微纳米孔隙,为页岩油的富集创造了良好的条件。长7段页岩油富集的主要机制包括:①高有机物生产力和强还原水体令长7段沉积期的超富营养化湖盆中的有机质得以有效保存,形成高有机质丰度的泥页岩,为页岩油形成提供了物质基础;②长7段富有机质泥页岩生油能力强、转化效率高、排油强度大,为页岩油的规模形成提供了良好条件;③有机质吸附与孔隙容留双机制的页岩油赋存方式,为页岩油的富集提供了多种方式。     

湖盆细粒沉积特征与富有机质页岩分布模式——以鄂尔多斯盆地延长组长7油层组为例

基于对细粒沉积学发展趋势的分析,指出完善针对性的研究方法、重建古沉积环境、建立细粒沉积岩分类体系与成因模式是目前学科研究的前沿。以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组为例,应用岩心描述、薄片观察、X衍射、地球化学测试、有机碳测井定量计算等方法研究湖盆细粒沉积体系分布规律及主控因素。长7油层组富有机质页岩以湖侵—水体分层沉积模式为主。"沉积相带、水体深度、缺氧环境、湖流"是富有机质页岩形成与分布的主控因素。长73沉积期快速湖侵,湖水深度和范围急剧增加,湖泊表层水体与下层水体由于温度差异导致循环受阻,形成了深湖区大面积的缺氧环境,有利于富有机质页岩的大规模发育。远离三角洲前缘的宁静深湖区,富有机质页岩发育,有机碳含量高,干酪根以Ⅰ型为主;发育砂质碎屑流的深湖区,富有机质页岩与砂岩互层,富有机质页岩有机碳含量高,干酪根以Ⅰ—Ⅱ1型为主;邻近三角洲前缘的半深湖区,波状—块状粉砂质泥岩发育,干酪根以Ⅱ型为主。图7表2参42