济阳坳陷页岩油勘探实践与现状

通过回顾济阳坳陷古近系—新近系页岩油的勘探历程,总结了前期页岩油勘探取得的理论成果和形成的技术系列,剖析了页岩油富集要素,结合页岩油已钻井实际情况,指出了下一步页岩油部署的方向。勘探实践表明,济阳坳陷陆相页岩不同于北美地区已突破的海相页岩,具有非均质性强、成岩作用弱、成熟度低等特点,需理论创新、勘探思路转变,形成适合东部陆相页岩油勘探的相关理论和配套技术方法;陆相页岩油赋存样式的复杂性,需要分类型、分步骤实施勘探,应先突破夹层、微裂缝、优质岩相发育的混合型页岩油,在其有效经济动用的基础上,再部署实施基质型页岩油钻探,尽快完善适用于东部陆相页岩油的目标优选评价体系,开辟老油区增储上产新领域。     

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。     

济阳坳陷煤成气有利勘探方向研究

济阳坳陷石炭-二叠系的勘探目标主要是煤成气藏,通过勘探,已在惠民、孤北等地区取得一定进展,证实了济阳探区煤成油气的勘探潜力。但整体勘探程度和认识程度比较低,近年来,取得了大量的实钻井资料及高精度三维地震资料。本文在构造演化分析的基础上通过分析济阳坳陷石炭-二叠系煤成气藏的烃源岩条件和保存条件,为济阳坳陷煤成气藏勘探指出了有利方向。     

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     

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。     

济阳坳陷古近系陆相页岩油产量的影响因素

济阳坳陷古近系沙河街组泥页岩发育段有35口井获得了工业油气流,主要产层为沙三下亚段和沙四上亚段,以产页岩油为主。利用分析测试实验、录井、试油及测井资料,分析了影响页岩出油量的地质因素。研究表明,影响陆相页岩出油量的地质因素比较复杂,“甜点”的选取需要综合考虑各种地质要素,其中高丰度有机质含量是页岩油气富集的物质基础,有机质成熟度影响了页岩油气的量和相态,高有机质丰度的纹层状泥质灰岩和灰质泥岩相是页岩油气发育的有利岩相,异常高压影响页岩油气的富集与产出,夹层的分布、裂缝发育和流体流动性是页岩油气局部性富集高产的控制因素。     

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。     

济阳坳陷油气精细勘探评价及实践

济阳坳陷是中国陆相断陷盆地的典型代表,先后经历了大型背斜构造勘探阶段、复式油气聚集带勘探阶段和隐蔽油气藏勘探阶段。当前济阳坳陷勘探目标更加复杂、隐蔽,对勘探研究、部署及管理的精细程度提出了更高要求。胜利油田通过强化剩余资源潜力动态评价、持续深化地质规律认识及勘探配套技术攻关应用,开展勘探层单元精细评价,实现了济阳坳陷持续稳定增储。系统总结济阳坳陷勘探实践,提出“五精两创”精细勘探思路方法,对于中国东部同样处于高勘探程度阶段的陆相断陷盆地勘探与稳定发展,具有重要的理论和现实意义。     

渤海湾盆地济阳坳陷樊页1井页岩油与临近页岩中含氮化合物组成特征

采用负离子电喷雾（ESI）—傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）,分析了渤海湾盆地济阳坳陷樊页1井页岩油和临近页岩油产层的两种不同岩相的岩心抽提物组成,重点研究其中吡咯类含氮化合物分子组成的差异。页岩油和岩心抽提物杂原子化合物以N₁类为主。对比高分辨质谱图全貌和指纹细节、3个样品中N₁类化合物的等效双键数及碳数分布以及N₁类化合物的平均分子量,均揭示页岩油中吡咯类氮化物组成与相邻层位的纹层状页岩抽提物组成类似,而与块状页岩抽提物中该类化合物组成差异较大。电喷雾—高分辨质谱具有超高的分辨率,能有效分析不同类型样品中杂原子化合物的精细分子组成差异,可为陆相页岩油近源示踪研究提供借鉴。     

济阳坳陷储备圈闭钻探状况

对济阳坳陷1995年以来预探圈闭的资源量、分布层系、埋藏深度和类型进行了研究,分析了东营、沾化、车镇、惠民4个凹陷预探圈闭随勘探程度提高的变化规律.结果表明,预探圈闭的层系、类型和埋藏深度的勘探分布不均衡,不同类型圈闭年度升级率差异较大,各凹陷预探圈闭呈现不同的变化规律.对深层和前第三系的圈闭勘探逐步增加,对岩性类圈闭勘探相对比较成熟,潜山类圈闭勘探已经有较大发展,地层等其他类圈闭勘探还属于初级阶段.尽管近年来对储备圈闭预探投入一直稳定在较高水平,但是由于受到地质认识、储层预测水平和地震资料分辨率等方面限制,新发现的圈闭升级率不断下滑,有效圈闭储备量明显不足.根据非构造油气藏勘探的特点,济阳坳陷深层、前第三系和非构造圈闭有较大的勘探潜力,通过理论和技术创新,仍然具有较大发展前景,圈闭勘探总的发展趋势符合螺旋式上升的基本规律.