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。     

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...     

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[Es3(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,Es3(1)半深湖-深湖区泥页岩孔缝发育,脆...     

黄骅坳陷中区和北区沙河街组陆相页岩气形成条件及资源潜力

以黄骅坳陷中区和北区古近系沙河街组湖相富有机质泥页岩为重点研究对象,在大量样品实验测试数据深入分析与镜下观察的基础上,从页岩的发育特征、有机质丰度、有机质类型、热演化程度及储集性能等方面出发,明确了研究区沙河街组陆相页岩气形成条件及资源潜力。研究区沙河街组有效生烃泥页岩的累积厚度大（大于1 000 m）,有机质丰度高（大于1.0%）,有机质类型适中（以Ⅱ1及Ⅱ2型为主）,热演化程度以成熟—高熟为主,储集性能较好,具备良好的页岩气成藏条件。通过与美国主要产气页岩、中国陆相和海相页岩层段的主要特征参数指标相比较,建立了以富有机质泥页岩的厚度、有机碳含量、镜质组反射率、埋深及地层压力等参数作为页岩气有利区的评价标准,初步优选歧口凹陷西南部及张巨河一带为页岩气勘探的有利区,且以沙三段为页岩气富集的最有利层段。初步估算黄骅坳陷中区和北区沙河街组陆相泥页岩形成的页岩气总远景资源量约为0.46×1012 m3,其中沙三段占73%,充分表明了黄骅坳陷中区和北区沙河街组陆相页岩气资源潜力较大。     

湖相泥页岩中碳酸盐成因及页岩油气地质意义——以东营凹陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段烃源岩为例

利用岩心、薄片、全岩矿物组分、元素、同位素等资料,对东营凹陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段深湖相烃源岩中碳酸盐成因机理进行了研究,认为深湖主要发育透镜状粗晶、纹层状微细晶、纹层状隐晶和块状隐晶4种类型碳酸盐。其中,透镜状粗晶碳酸盐为成岩重结晶的产物;纹层状微细晶碳酸盐和纹层状隐晶碳酸盐为藻类光合作用不断从水中萃取CO_2,导致水体CO_3~(2-)浓度升高,与湖水表层携带的Ca~(2+)相互作用的产物,咸水环境有利于碳酸盐晶粒保存,碳酸盐多呈微细晶纹层状分布,微咸水环境水体较深,碳酸盐晶粒在碳酸盐补偿深度面以下通常会发生溶蚀,大多呈隐晶纹层状保存下来;块状隐晶碳酸盐是浅水地带沉积碳酸盐由重力流搬运至深水地带的产物。碳酸盐一定程度上控制了东营凹陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段泥页岩的储集性和可压性,也将为古湖泊沉积环境恢复提供重要信息。     

渤海湾盆地风险探井歧页1H井沙河街组一段页岩油勘探突破及其意义

2021年完钻的风险探井歧页1H井实现了渤海湾盆地黄骅坳陷沙河街组一段(沙一段)页岩油重要勘探突破,可以为具有相似地质特征的页岩油勘探提供参考与借鉴。基于4口系统取心井的岩心、岩石薄片、测井资料以及烃源岩评价、X射线衍射全岩矿物分析等测试资料,系统总结了歧口凹陷沙一段页岩油形成与富集特征和配套关键工程技术。研究表明,歧口凹陷沙一段发育纹层状混合质页岩、纹层状云灰质页岩、纹层状长英质页岩、块状黏土质泥岩和块状碳酸盐岩5类岩相,其中,纹层状混合质页岩和纹层状云灰质页岩具有高有机质丰度(TOC含量平均为2.8 %)、高生烃潜量(S₁+S₂含量平均为21.8 mg/g)、富含颗石藻、高频纹层结构(纹层密度达24 000层/m)、层理缝异常发育、可动烃含量较高(＞2.5 mg/g)等优越的地质特征,是沙一段最有利的页岩油富集岩相。综合岩相、含油性和工程可压性等,将歧页1H井水平段划分为3类富集层,其中I类富集层长度为364 m,气测值最高可达11.8 % 。优选海水基压裂液体系,采用二氧化碳前置和"逆混合+多级段塞+连续加砂"等关键压裂技术,有效解决了沙一段页岩黏土矿物含量高(＞25 %)、塑性和水敏性均较强、页岩不易起裂等开发难题,为沙一段页岩油的勘探突破提供了关键技术保障。歧页1H井沙一段下亚段页岩油勘探突破,对渤海湾盆地乃至中国具较高黏土矿物含量的页岩油的勘探具有重要的借鉴和启示意义。     

济阳坳陷页岩油勘探实践与认识

北美在海相页岩油的勘探开发中已获得巨大成功,显示页岩油工业化勘探开发的价值。在中国东部陆相断陷盆地典型代表济阳坳陷页岩油勘探实践中,利用烃源岩综合评价技术揭示了咸化湖泊泥页岩具有生烃早、生烃转化率高的成烃机制,利用泥页岩微观孔隙结构表征技术明确了纹层状岩相具有孔隙度高、孔径大和连通性好的储集性能,利用游离油定量评价技术建立了济阳坳陷不同沉积环境泥页岩有利岩相中游离油差异富集模式。与北美页岩油对比研究认为,济阳坳陷有利岩相发育是页岩油富集的基础,适宜演化程度是页岩油富集的条件,充足游离组分是页岩油富集的关键,良好可压性能是实现有效开发的保证。在此基础上,建立了适合于中国东部陆相断陷盆地咸化湖泊沉积页岩油选区评价标准。     

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。     

泥页岩沉积特征与生烃能力——以东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段为例

泥页岩的沉积环境与形成方式都将控制其矿物、有机质特征并影响岩石的生烃潜力。选取东营凹陷古近系沙河街组泥页岩,开展岩石薄片观察、X射线衍射和热解等检测,研究岩石的矿物学特征和有机质特征,解析各类泥页岩成因与生烃能力的差异。研究发现,研究区的块状、纹层状和含石膏构造泥页岩中构造特征各异,矿物成分(碎屑、黏土、碳酸盐矿物和石膏类矿物等)含量变化大,有机质特征也各不相同。综合分析矿物与有机质的特征及组合关系,发现细纹层页岩和断续纹层页岩是以生物作用为主导形成的沉积产物,生烃能力最强;宽纹层页岩和均匀块状泥岩属化学沉积作用的产物,具有较强的生烃能力;含碎屑块状泥岩主要通过机械作用沉积而成,含石膏构造泥岩则在蒸发环境下通过化学沉淀形成,两者的生烃能力较弱。比较东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段的泥页岩类型,发现沙河街组三段中亚段和沙河街组四段纯下次亚段以机械和化学作用形成的含碎屑块状和含石膏构造泥岩为主,导致2个层段的生烃能力较弱;沙河街组三段下亚段和沙河街组四段纯上次亚段以生物或化学沉积作用形成的纹层状页岩为主,导致2个层段的生烃能力较强。因此,关注泥页岩矿物和有机质组合关系,从机械、化学和生物等沉积方式差异的角度探讨各类泥页岩的成因和生烃能力的变化,能够为非常规油气勘探提供新的思路。     

渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组三段下亚段细粒沉积岩岩相特征与沉积演化

渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组三段(沙三段)下亚段页岩油勘探潜力巨大,目前对其岩相类型及其分布规律、沉积背景认识不清,制约了页岩油的勘探突破.利用岩心和X射线衍射、元素地球化学、有机地球化学等高精度测试资料,通过识别细粒沉积岩的岩相类型,恢复了古沉积环境,并探讨了沉积环境演变约束下的岩相分布规律.沉积古环境的变化控制了不同...     

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（含未熟—低熟稠油）阶段、轻质油阶段、凝析气阶段和湿气—干气阶段,其中,埋深4 100~4 800 m为轻质油和凝析气生成阶段,对应有机质的镜质体反射率为1.0%~1.7%。沙四段轻质油和凝析气为晚期成烃,上覆的区域性厚层状沙河街组三段烃源岩处于生烃阶段,轻质油和凝析气多赋存于源内和邻近储层中,其中,砂砾岩储层发育残余原生孔和次生孔,以次生溶蚀孔为主。深层轻质油和凝析气藏压力系数在0.95~1.98,以超压为主,油气藏温度多在157~175℃。沙四段烃源岩排出酸性流体分为4个阶段,早期排出的酸性流体和烃类进入储层时有利于原生孔隙的保存,而热硫酸盐还原的富H₂S、CO₂流体对深层储层次生孔隙形成具有重要作用。分析认为,济阳坳陷深层靠近深洼陷的沙四段烃源岩或其附近的砂砾岩体、沙四段烃源岩侧向及下伏潜山等是常规轻质油—凝析气藏的有利勘探目标,而陡坡带砂砾岩体的前缘或远端富含砂质条带的页岩是轻质页岩油的有利勘探目标。     

济阳坳陷泥页岩细粒沉积体系

泥页岩细粒沉积体系是当前沉积学研究的前沿之一。以济阳坳陷沙河街组四段（沙四段）上亚段-沙河街组三段（沙三段）下亚段的细粒泥页岩为例,应用岩心描述、薄片观察和地球化学测试等方法研究了湖相泥页岩的细粒沉积体系,认为济阳坳陷沙四段上亚段-沙三段下亚段的泥页岩为相对稳定水体环境下的机械-生物化学混积作用的产物。基于沙四段上亚段-沙三段下亚段泥页岩的组分主要由他生盆外陆源碎屑岩和自生盆内碳酸盐岩构成的特点,先以物质来源为主要依据,将细粒沉积体系划分为外源相、混源相和内源相;进而以沉积动力和岩相的有序组合为主要依据,结合古地形,将外源相划分为斜坡边缘亚相和外斜坡亚相、混源相划分为内斜坡亚相和深洼亚相、内源相划分为水下隆起亚相和浅洼亚相。沉积体系在纵向上受沉积环境的演化控制,随着气候由干旱向潮湿演化,物源注入增强,由下至上依次发育内源相、混源相和外源相;横向上,盆地短轴方向受碎屑物源对称供给的影响,沉积相具有对称分布的特征,从缓坡至陡坡带依次发育外源相-混源相-内源相-混源相-外源相;平面上,受古物源、古盐度和古水深等控制,沉积相大致以盆地几何中心为核心呈环带状分布,内源相主要分布在水下隆起和浅洼区,混源相主要发育在半深湖区,外源相主要分布在粗碎屑沉积体系的边缘。     

黄骅坳陷页岩型页岩油富集规律及勘探有利区

近年勘探实践证实渤海湾盆地黄骅坳陷古近系孔店组二段、沙河街组三段和沙河街组一段主力烃源岩层系发育页岩滞留型页岩油,页岩油富集规律不清、有利层/区不明制约了坳陷页岩油扩展勘探和规模开发。基于黄骅坳陷古近系系统取心、岩石薄片、测井、录井、试油及烃源岩评价、滑溜水常压渗吸对比实验等测试资料系统开展页岩油烃源岩、储集性能、保存条件分析,探讨黄骅坳陷页岩型页岩油富集模式及有利区分布规律。研究认为,适中物源供给、适中总有机碳含量(TOC含量为2%～6%)、适中有机质类型(以Ⅰ型为主、Ⅲ型为辅)、适中热演化成熟度(R_o为0.7%～1.2%)等适中的物源及烃源岩条件,高密度微米—纳米纹层(密度可达15 000层/m)、高占比微米—纳米孔缝(孔隙度平均为4.5%)、高滞留可动烃含量(S₁含量平均为4.2 mg/g)等适高的储集条件,顶、底板封堵条件优(盖层厚度为50～100 m)、断裂破坏程度弱(水平井靶层距离为450～550 m)等优良的保存条件,是黄骅坳陷古近系页岩型页岩油富集的主控因素。提出了黄骅坳陷古近系“2优1超1匹配”的“中高匹配”页岩油富集规律,...     

歧口凹陷歧北次凹沙河街组三段页岩油地质特征与勘探突破

歧口凹陷歧北次凹沙河街组三段（沙三段）湖泛期细粒沉积发育、烃源岩品质好、页岩油资源丰富，但其研究尚处于起步阶段，在沧东凹陷孔店组二段湖相页岩油工业化开发的带动下，落实其勘探前景势成必然。为探究歧北次凹沙三段页岩油的地质特征及勘探潜力，依据F39X1井、QY10-1-1井等多口井的岩心、分析化验、测井资料和录井资料，对沙三段页岩层系的地质特征、页岩油类型与富集模式、甜点的空间分布规律等开展了综合研究。歧北次凹沙三段的矿物组成和岩石类型多样，主要包括灰质白云质页岩、长英质页岩、混合质页岩及微晶白云岩、亮晶生屑白云岩、粉砂岩等；烃源岩的总有机碳（TOC）含量主要分布在1%~3%，以Ⅱ型干酪根为主且指示热演化成熟度的镜质体反射率（R_o）普遍高于0.7%；储集空间主要包括粒间孔、晶间孔、生物体腔孔、有机孔及层理缝、构造（微）缝等；页岩油的超越效应明显（油饱和度指数平均为116.3 mg/g）、荧光显示良好。在歧北次凹沙三段中识别出单一型和夹层型2类页岩油，构建了高TOC滞留型页岩油和低TOC运移型页岩油2种富集模式，并建立了基于油饱和度指数、TOC和脆性指数等多参数的甜点定量评价方法及标准。针对甜点区部署了QY10-1-1水平井，其初期的折算产油量达103.5 t/d，预计可形成亿吨级增储新领域。勘探发现证实歧口凹陷的沙三段细粒岩段具备良好的页岩油勘探潜力。     

渤海湾盆地济阳坳陷古近系异常高压成因及其与陆相页岩油富集的关系

为了探索渤海湾盆地济阳坳陷地层异常压力对页岩油富集的影响,运用全岩X-衍射分析、常规热解生烃潜力分析和有机地球化学系统分析等方法,研究了4口页岩油专探井古近系的单井地层压力结构、泥页岩岩相、有机质成烃演化、黏土矿物转化、烃类滞留—次生孔隙和微裂缝分布的关系。研究区靠近洼陷中部的古近系沙河街组沙三中、下亚段和沙四上亚段岩相组合以碳酸盐岩为主,而靠近凹陷边缘以碎屑岩/化学岩混合沉积组合为主。利用声波测井、密度测井和钻录井资料,可有效识别单井压力结构和异常高压特征,并揭示生烃洼陷区以碳酸盐—黏土矿物组合为主的富有机质页岩中地层孔隙压力的影响因素。综合应用地球化学证据证实,济阳坳陷古近系地层超压主要来源于成熟泥页岩的生烃增压,泥页岩自源超压段与滞留烃高峰段及次生孔隙发育带相对应。     

济阳坳陷不同岩相页岩油赋存机理

通过大量岩心观察、薄片鉴定、X-射线衍射全岩矿物分析和扫描电镜分析,将济阳坳陷古近系泥页岩划分为10余种岩相并分析了主力岩相的特征和形成环境。在岩相划分的基础上,结合氩离子抛光和环境扫描电镜技术,分析了不同岩相的储集空间和页岩油赋存状态。济阳坳陷泥页岩的储集空间主要包括各类基质的孔隙和裂缝。富有机质纹层状泥质灰岩/灰质泥岩储集空间是方解石晶间孔、黏土矿物晶间孔、层间缝,孔隙最大,裂缝最发育;富有机质层状泥质灰岩/灰质泥岩储集空间是方解石晶间孔、黏土矿物晶间孔、(微)裂缝;含有机质块状灰质泥岩储集空间是黏土矿物晶间孔,孔隙最小,裂缝不发育。不同岩相有不同的赋存状态,富有机质纹层状灰质泥岩相/泥质灰岩相和层状灰质泥岩相/泥质灰岩相以游离态为主,含有机质块状灰质泥岩相以吸附态为主。建立了富有机质纹层状-层状岩相和含有机质块状岩相2种页岩油赋存模式。