中国东部陆相断陷盆地中—低成熟度页岩油立体开发技术——以济阳坳陷古近系沙河街组为例

济阳坳陷是中国东部陆相断陷盆地的典型代表,新生界古近系沙河街组沉积一套巨厚的中—低成熟度页岩,能否有效开发动用其页岩油对于认识同类型页岩油潜力意义重大。通过50余口取心井系统的岩相、储集性及含油性研究与评价,对比国内外不同盆地页岩油特征差异发现,济阳页岩油咸化湖盆碳酸盐含量高,断陷盆地发育不同尺度裂缝,演化程度低导致储集空间以无机孔-缝为主,储集物性好但原油流动能力差。依据济阳页岩油地质特点,提出了以甜点立体综合评价、立体井网优化设计、立体压裂优化设计、全过程实施优化调控为核心的立体开发技术,建立了整体压裂同步投产、分批压裂逐步投产、立体滚动开发3种立体开发模式,矿场先导试验取得了突破,证实了中—低成熟度页岩油具有广阔的开发潜力。     

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。     

渤海湾盆地济阳坳陷高产页岩油井BYP5页岩地质特征

济阳坳陷高产页岩油井BYP5古近系沙河街组三段下亚段（沙三下亚段）页岩为高成熟、富碳酸盐页岩典型代表,研究其地质特征对相似页岩勘探具有借鉴意义。从矿物组成、薄层结构、生烃条件、烃类流体性质、储集空间特征等方面剖析了该页岩基本特点。基于地化参数异常分析了页岩油微运移调整、富集机制,确定了页岩油可动的油饱和度指数（OSI）、总有机碳含量（TOC）及孔隙度下限。研究了有利于页岩油高产的地质条件。研究表明：BYP5井沙三下亚段页岩以碳酸盐质页岩为主,具有明显的薄层结构特征,薄层类型主要包括泥质薄层和泥晶方解石薄层。TOC为0.58%～7.98%,平均4.52%,以Ⅰ型有机质为主,处于生轻质油-凝析气阶段。孔隙度为2.2%～6.9%,平均3.22%,储集空间包括基质孔、层间缝以及穿层缝,其中基质孔是主要储集空间类型。可动页岩油的OSI下限值低于50 mg/g,TOC下限值为1%,孔隙度下限为2.2%。利于高产的地质条件是：(1)较高的有机质丰度和生烃潜力,为石油富集及流动奠定坚实物质基础;(2)油气具有较好的流动性,可大大降低有效储集物性下限;(3)异常高压为石油产出提供了充足的天然能量;(4)...     

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。     

陆相页岩油“甜点”井震联合定量评价技术 ——以济阳坳陷罗家地区沙三段下亚段为例

随着常规油气田勘探程度的不断提高,东部老油区特别是胜利油区面临着扩大勘探领域、打开非常规油气勘探局面的新形势和新任务。与北美海相页岩油相比,陆相页岩油具有自身的特殊性:成藏条件复杂,相应的定量评价技术匮乏。为此,以济阳坳陷罗家地区沙三段下亚段陆相页岩油为例,在明确页岩油"甜点"测井响应特征基础上,建立测井定量识别模型,实现了页岩油"甜点"的测井定量识别。同时,探讨页岩油"甜点"中总有机碳含量、岩相类型、裂缝和脆性4项关键要素与叠前、叠后地震信息的关系,形成了多测井曲线约束的总有机碳含量反演预测、基于沉积参数的页岩岩相预测、基于叠后地震属性的缓倾角裂缝密度定量表征和基于叠前弹性参数的页岩脆性表征4大类地震预测技术。最终,以4项关键要素的地震预测结果为基础,以测井定量识别为约束,融合构建"甜点"地震表征模型,实现了对陆相页岩油"甜点"的井震联合定量评价,取得较好的应用效果。     

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。     

济阳坳陷沙河街组湖相页岩储层孔隙定性描述及全孔径定量评价

以济阳坳陷沙河街组纹层状页岩为例,采用大面积视域拼接扫描电镜、低温N₂/CO₂吸附和高压压汞实验,定性分析页岩有机质纹层、矿物与孔隙形态,定量评价孔隙大小与分布,同时对比洗油前后页岩孔隙分布特征,探讨页岩油可能的富集空间。研究样品中发育条带状和分散状分布的有机质和方解石,粘土矿物与石英分布样式复杂。尽管研究样品处于低熟—成熟生油阶段,其中仍然发育较多的有机质孔,可能是部分油气（尤其是轻质部分）流出/逃逸后结果,此外还发育大量粒间孔、粒内孔和微裂缝。采用低温N₂吸附（反映小于100 nm的孔隙）、高压压汞（反映100 nm至十几μm的孔隙）和大面积视域拼接SEM扫描可以有效全尺度反映湖相页岩富集空间。页岩连通储集空间由纳米级孔隙（小于300 nm）和微米尺度的微裂缝（0.5至十几μm）构成,页岩油则主要富集在小于100 nm的孔隙和大于1 μm尺度的微裂缝中。本文所采用的分析方法及结论可供其它生油阶段页岩的相关研究所借鉴。     

成熟探区勘探地质风险评价——以济阳坳陷为例

勘探地质风险是勘探风险中最基础的问题，对地质条件认识上的不确定性，决定了勘探地质风险伴随着油气勘探的全过程。济阳坳陷作为一个成熟探区，由于勘探程度和地质认识程度较高，当前的主要地质风险是隐蔽油气藏发育的构造和沉积等客观条件、隐蔽油气藏的识别及含油气性的判断、同一类型隐蔽油气藏的发育规模等。重点分析了勘探地质风险的相对性及不确定性的特点，以及不同勘探阶段地质风险产生的原因及变化规律。勘探地质风险评价应同时分析含油气概率和地质认识能力2个方面，并提出了相应的评价内容和评价方法。由于油气勘探工作具有极强的探索性，因而，勘探地质风险评价是勘探决策的有效支持手段，但并不一定是决定性的条件。     

渤海湾盆地歧口凹陷沙河街组三段一亚段地质特征与页岩油勘探实践

歧口凹陷沙河街组三段一亚段[Es~(3(1))]页岩油勘探获得高产、稳产工业油流,证实湖相页岩油具有较大勘探潜力,并形成亿吨级规模战场,对渤海湾盆地广泛分布的沙河街组页岩油勘探具有重要借鉴意义。针对歧口凹陷沙河街组三段页岩层系沉积环境、岩性、储集性、脆性和含油性等方面展开综合研究,Es~(3(1))半深湖-深湖区泥页岩孔缝发育,脆性指数高、储层敏感性差、含油气性好,具备页岩油富集的生烃、储集、含油和工程改造条件,页岩油成藏地质条件优越。纵向上,将Es~(3(1))划分6个甜点段,由上至下依次为C1—C6,平面分布稳定,单段厚度分布在7～96 m,累计厚度434 m,分布面积在87.4～194.3 km²,平面甜点叠加面积为256 km²,采用体积含油率法,初步计算资源量为4.1×10⁸ t。按"老井控面、水平井提产"的原则,在Bin60-56和F38x1两口大斜度井试油获工业油流,针对C1甜点段部署水平井勘探,QY10-1-1井获得日产百吨高产油气流,Bin56-1H井自喷试采206 d后,累产油3 043.11 t,反...     

济阳坳陷沙四段上亚段—沙三段下亚段泥页岩层理结构特征及储集性控制因素

济阳坳陷沙四段上亚段—沙三段下亚段泥页岩具有复杂的成分及结构非均质性,对其储集性控制因素尚不明确,制约了页岩油勘探进展。利用岩石薄片分析等资料将研究区以富碳酸盐为特征的泥页岩分为A—J共10种层理结构类型,以B—D类最为发育,所占比例达80%;利用岩石薄片、氩离子抛光-扫描电镜对泥页岩基质孔隙类型进行观察与综合分析,认为研究区孔隙类型主要有刚性颗粒间孔、有机质及黏土矿物收缩孔和碳酸盐晶间孔。从层理结构类型来看,G,H,B和D类储集性较好,其次为E和F类,A和C类较差,其他类型储集性更差。分析不同类型层理结构泥页岩储集性控制因素发现:碳酸盐呈泥晶结构的泥页岩,矿物成分对孔隙发育程度具有主导控制作用;碳酸盐呈晶粒结构(包含柱纤结构)的泥页岩,层理结构对储集性的控制作用较强。根据泥页岩出油井段分析结果,指出下步应以寻找碳酸盐含量为30%～50%的G,H,B和D类层理结构泥页岩为主要勘探方向,优选碳酸盐含量满足上述条件且G和H类层理结构泥页岩层段。     

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。     

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。     

济阳坳陷深层沙河街组四段轻质油—凝析气成藏条件

轻质油和凝析气是济阳坳陷古近系沙河街组四段(沙四段)深层勘探的重要目标,为明确其成藏条件,系统分析了其烃源岩特征、油气相态演化规律、油气藏流体特征、储层成岩作用、烃源岩排出酸性流体特征及其对储层成岩的影响.研究表明,济阳坳陷沙四段烃源岩为盐湖—咸化环境沉积,有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型,生成油气相态演化分为4个阶段:常规油(...     

深水重力流类型、沉积特征及成因机制——以济阳坳陷沙河街组三段中亚段为例

以济阳坳陷沙河街组三段中亚段(沙三中亚段)深水重力流沉积为研究对象,结合其沉积物成分结构、浓度、搬运沉降方式及流体流变学特征的差异,对该深水重力流类型、沉积特征及成因机制进行了研究。济阳坳陷沙三中亚段深水重力流包含碎屑流和浊流2种类型,碎屑流沉积根据杂基含量和结构差异,分为起结构杂基作用的泥质碎屑流和起成分杂基作用的砂质碎屑流;浊流根据其触发机制、沉积相序特征,分为沉积物滑塌成因的似涌浪浊流和洪水成因的准稳态浊流(异重流)。泥质碎屑流沉积物多为厚层块状杂基支撑砾岩、含碎屑砂质泥岩等,顶、底面与泥岩突变接触;砂质碎屑流沉积多为厚层块状砂岩、含砾砂岩,顶、底面与泥岩突变接触,可见逆粒序,泥岩撕裂屑和漂浮泥砾多在沉积相序中上部发育。似涌浪浊流沉积以中细砂岩、粉砂岩为主,发育完整或不完整的鲍马序列,可见冲刷充填构造;准稳态浊流沉积以含砾粗砂岩、中细砂岩、粉砂岩为主,逆正粒序、正粒序沉积发育,相序内部可发育突变接触面或侵蚀界面,上攀层理、炭质纹层发育。滑塌成因深水重力流沉积以碎屑流和似涌浪浊流沉积组合为主,包含部分的滑动滑塌伴生沉积;洪水成因深水重力流沉积以碎屑流和准稳态浊流沉积组合为主。