中国陆相页岩油类型、潜力及前景

近年来,中国石油对外依存度逐年攀升,国家能源安全形势日趋严峻,与此同时,北美"页岩革命"则如火如荼地进行。在此背景下,为拓宽中国油气勘探开发领域,寻找原油增储上产接替资源,对中国陆相页岩油的资源类型、潜力及发展前景进行了系统研究。分析认为,中国陆相页岩油具有四方面地质特征,并可按成熟度划分为中高成熟度和中低成熟度两大类型。两类陆相页岩油资源潜力均较大,中高成熟度页岩油地质资源量约为200×108t,中低成熟度页岩的原位转化远景技术可采石油资源量大。近年来,陆相页岩油勘探获得诸多进展,中高成熟页岩油方面,源储一体型、源储分异型、纯页岩型3种类型均有勘探发现;中低成熟度页岩油方面,正处于原位转化技术探索试验阶段。针对陆相页岩油未来发展,系统梳理了四大风险点,并结合中国国情及地质实际提出相应对策。综合研究认为,中国陆相页岩油有望实现工业化开发,并成为中国原油增储上产的重大接替领域。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组常规-非常规油气有序共生与全油气系统成藏模式

基于地质、地震及钻测井新资料,对准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组全油气系统形成的基本条件、常规-非常规油藏有序共生特征以及成藏模式进行系统研究。结果表明,受风城组碱湖优质烃源岩热演化及其生排烃过程、多类型(砾岩、砂岩、白云岩、泥页岩)储集层特征的控制,形成了常规构造-岩性油藏及受源储结构控制的致密油和页岩油。平面上,自玛湖凹陷周缘斜坡区向凹陷区,呈现成熟常规油藏—中高成熟致密油—中高成熟页岩油的有序共生特征。基于风城组常规-非常规油藏有序共生特征,明确风城组油气具有大面积连续聚集的特点,存在源储一体、源储紧邻、源储分离3类成藏模式,3类成藏模式在源储结构、储集层岩性及其空间分布、烃类运移特征、油气类型等方面存在差异。明确了准噶尔盆地应加快统筹常规-非常规油气整体布控与一体化推进,实现全油气系统的整体突破。进一步丰富陆相含油气盆地油气富集地质理论,以期为其他富烃凹陷的勘探研究做类比参考。     

中国陆相页岩油发展潜力与技术对策

陆相页岩油是埋藏300 m以深、R_o值大于0.5%的陆相富有机质页岩层系中赋存的液态烃和各类有机物的统称,是源岩油气的重要组成类型。以成熟度控制富有机质页岩生排油演化模式为依据,将陆相页岩油划分为中高成熟度和中低成熟度两种类型,研究发现中国陆相页岩层系:①发育淡水和咸水两类湖相优质烃源岩,存在碎屑岩、碳酸盐岩、混积岩、沉凝灰岩、泥页岩等多种类型储集层,形成多套近源或源内聚集的"甜点段"和大面积分布的"甜点区",具规模资源基础。②富有机质页岩实验分析表明,波状和水平纹层状页岩具良好储集条件,页岩水平渗透率是垂向渗透率的数十倍—数百倍,利于源内页岩油横向规模运聚。③经评价,中高成熟度页岩油地质资源总量超过100×10~8t,采用水平井体积压裂技术可以有效开发,是近期石油勘探现实领域;中低成熟度页岩油资源潜力大,初步评价技术可采资源量为(700～900)×10~8 t,是未来石油工业发展的战略性接替资源,需要原位转化等技术突破才能实现效益开发。陆相页岩油是中国陆上油气勘探从"源外"走向"源内"的必然选择,突破"甜点区"评价优选、水平井体积压裂工程技术以及原位转化技术装备等核心理论技术,是实现陆相页岩油规模效益发展的重要途径。图5表3参33     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油勘探实践与展望

通过回顾准噶尔盆地二叠系页岩油的勘探历程,剖析吉木萨尔凹陷页岩油的地质条件和成藏特征,系统总结长期研究形成的页岩油地球物理勘探技术,展望了准噶尔盆地页岩油下一步勘探部署方向。勘探实践表明,吉木萨尔凹陷页岩油是中国陆相页岩油的典型代表,具有咸化湖盆、多源混积、源储一体和"甜点"分散的地质特征。芦草沟组页岩油的赋存方式为吸附态和游离态2种类型,整体为源内聚集或近源成藏。突破诸多技术瓶颈,形成页岩油"甜点"的配套地震预测技术和页岩油高分辨率测井综合评价技术。研究认为,吉木萨尔凹陷西部具备高成熟和高产页岩油的地质条件,为准噶尔盆地陆相湖盆页岩油勘探的新领域。在此基础上,建立吉木萨尔凹陷国家页岩油勘探开发示范区,以期对中国陆相湖盆页岩油的勘探提供借鉴和技术支撑。     

中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油的边界

陆相页岩油包括中低成熟度和中高成熟度两大资源类型,二者在资源赋存环境、潜力、开采方式与使用技术以及工业评价标准等方面均不同,此外,陆相页岩油与美国页岩油和致密油也有诸多不同,科学界定这些资源类型的不同内涵,对推动陆相页岩油勘探从"源外"进入"源内",成为未来战略接替资源具有重要意义。明确了中低成熟度和中高成熟度两类陆相页岩油的内涵,前者是指埋藏300 m以深且Ro值小于1.0%的陆相富有机质页岩层系中赋存的液态烃和多类有机物的统称,后者是指埋深在蒂索(Tissot)模式"液态窗"范围、R_o值大于1.0%的富有机质页岩段中存在的液态石油烃的总称;系统总结了不同类型陆相页岩油的地质特征、资源潜力和经济评价标准。经评价,中国中低成熟度页岩油原位转化技术可采资源量约为(700～900)×10~8 t,中等油价(60～65美元/bbl)下的经济可采量为(150～200)×10~8 t,是保证陆相页岩油革命发生的主体,应依据井组累计采出量规模、建产规模、保存条件及开采经济性等关键参数,优选试验靶区,同时攻关核心技术装备;中高成熟度页岩油地质资源量约100×10~8 t,可采量尚需在单井日产量与累计采出量达至经济门限后确定。陆相页岩油与致密油有明确的边界,存在岩性组合、相带分布与产能评价标准等不同,二者可以按不同资源类型独立区分、并行存立。中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油边界系统厘定,可为即将到来的页岩油勘探开发实践提供借鉴,有助于中国陆相页岩油革命的顺利发展。图5表3参32     

致密油与页岩油形成条件与“甜点区”评价

基于国内外页岩层系液态烃勘探研究成果,对页岩层系液态烃的形成条件、聚集机理、类型划分、海陆相差异进行系统分析,进一步开展"甜点区"研究评价。通过分析北美和中国页岩层系液态烃的地质特征,指出页岩层系液态烃具有大面积连续分布、无稳定自然产能2项基本特征,且"规模区"需具备稳定构造背景、规模优质烃源岩、规模储集空间、源储共生分布等4项形成条件。揭示了页岩层系液态烃源储耦合、致密化减孔聚集机理,划分6项24种不同类型页岩层系液态烃,指出中国陆相页岩具有地热梯度较低和地层非均质性较强两项特征,须优选规模型"甜点区"来稳步推进工业上产。页岩层系液态烃"进源找油",应着力开展地质、工程和经济"三品质""甜点区"综合评价,成熟度是控制"甜点区"分布的首要因素。中国陆相有利页岩层系液态烃Ro值为0.8%~1.3%,TOC值大于2%,岩性为纹层状页岩或致密孔隙性储集层,孔隙度较高(致密油大于8%,页岩油大于3%),脆性矿物含量高(致密储集层大于70%,页岩大于40%),含油饱和度50%~90%,原油黏度较低或地层压力较高,天然裂缝发育。页岩层系液态烃具有巨量的资源规模,增强海陆相页岩层系液态烃形成分布地质认识,对持续关注、推动这一重大领域的发展具有借鉴意义。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组常规-非常规油气有序共生与全油气系统成藏模式

基于地质、地震及钻测井新资料,对准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组全油气系统形成的基本条件、常规-非常规油藏有序共生特征以及成藏模式进行系统研究。结果表明,受风城组碱湖优质烃源岩热演化及其生排烃过程、多类型(砾岩、砂岩、白云岩、泥页岩)储集层特征的控制,形成了常规构造-岩性油藏及受源储结构控制的致密油和页岩油。平面上,自玛湖凹陷周缘斜坡区向凹陷区,呈现成熟常规油藏—中高成熟致密油—中高成熟页岩油的有序共生特征。基于风城组常规-非常规油藏有序共生特征,明确风城组油气具有大面积连续聚集的特点,存在源储一体、源储紧邻、源储分离3类成藏模式,3类成藏模式在源储结构、储集层岩性及其空间分布、烃类运移特征、油气类型等方面存在差异。明确了准噶尔盆地应加快统筹常规-非常规油气整体布控与一体化推进,实现全油气系统的整体突破。进一步丰富陆相含油气盆地油气富集地质理论,以期为其他富烃凹陷的勘探研究做类比参考。图10表2参30     

陆相页岩油富集机理探讨

通过对中国陆相湖盆富有机质页岩形成的构造和沉积环境分析，明确不同湖盆类型陆相优质烃源岩发育条件存在巨大差异性，淡水湖盆形成的泥页岩层系以长英质-黏土质页岩为主要岩相，松辽盆地上白垩统青一段和鄂尔多斯盆地三叠系长7段为典型代表；而咸水湖盆陆相页岩以富碳酸盐-蒸发岩类岩相为主，济阳坳陷古近系沙河街组是典型的实例。中国陆相页岩层系具有互层/夹层、混积页岩和黏土质页岩等3种主要岩相组合类型，它们控制了陆相富有机质泥页岩的源-储耦合特征、烃类差异演化和流体性质多样性。互层/夹层型页岩源-储分离、近源运移；混积页岩宏观上源-储一体，微观上源-储分离；黏土质页岩源-储一体，整体含油。多重证据揭示，无机孔是中-低成熟陆相页岩油最有利的储集空间类型，它们与多类型、多级次微裂缝耦合形成有效的孔缝网络系统，自封闭作用有利于页岩油气原位或近源保存。在典型盆地陆相页岩层系对比分析的基础上，提出良好的源-储耦合关系、适宜的热演化程度和自封闭性是陆相页岩油富集的主控因素，初步建立了中国陆相页岩油差异富集模式。断陷湖盆陆相页岩油勘探应重视缓坡带中-低成熟纹层状页岩和深洼区中-高成熟富黏土质页岩层系，而互层/夹层型和中...     

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。     

鄂尔多斯盆地中生界延长组陆相页岩油富集特征与资源潜力

鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段主要发育半深湖—深湖相泥页岩，是盆地中生界油藏的主力烃源岩层，源内页岩油资源丰富。与北美海相页岩油相比，长7页岩油沉积相变化快、地层连续性差、非均质性强，其富集特征和分布规律更为复杂。基于盆地30余口长7段全取心井开展精细岩心描述和3万余块次实验分析测试，明确了长7烃源岩层系页岩油基本地质特征和富集主控因素，客观评价了页岩油资源潜力，2019年发现了10亿吨级庆城页岩油大油田。长7段泥页岩层系发育源储分异型（Ⅰ类）、源储一体型（Ⅱ类）及纯页岩型（Ⅲ类）三种页岩油类型。高有机质丰度烃源岩是页岩油富集的物质基础，多成因类型砂岩储层发育数量众多的微纳米孔喉单元，是页岩油赋存的主要空间与渗流通道，多类型细粒沉积岩间互分布构成了良好的源储共生配置，高强度生烃和异常高压持续充注形成了源内高含油饱和度页岩油。长7段页岩油发育陇东、陕北两大含油区带，初步落实页岩油储量规模30~50亿吨，2025年有望建成500万吨页岩油生产基地。      

四川盆地东南缘二叠系茅口组一段页岩气藏地质特征及富集模式

四川盆地东南缘(川东南)二叠系茅口组一段(茅一段)认识程度较低,以野外露头和钻井岩心等为基础,利用矿物岩石学、地球化学、普通薄片和氩离子抛光扫描电镜等实验分析资料,结合测井和地震属性预测技术,开展沉积相、烃源岩、储层物性及储集类型等研究,明确了茅一段页岩气地质特征及成藏富集模式。主要得到3点认识:(1)茅一段处于碳酸盐岩台地较深水外缓坡相,主要发育深灰色-灰黑色炭质泥岩、灰质泥岩、泥质灰岩和生屑灰岩4种岩性,炭质泥岩和灰质泥岩具有较高TOC(0.5%～5.1%),适中的热演化程度(R_o2.0%～2.3%),具备良好的烃源基础,为新类型非典型性页岩气;(2)茅一段发育有机质孔、溶蚀孔、粒缘缝和收缩缝等储集空间类型,形成"孔-缝-网"储集复合体,其中炭质泥岩和灰质泥岩主要发育有机质孔、粘土矿物收缩缝和层理缝,泥质灰岩和生屑灰岩主要发育溶蚀孔、粒缘缝、收缩缝和高角度缝;(3)茅一段页岩气具有"源储一体、连片分布、构造-裂缝双重控藏"的成藏富集模式,研究区茅一段连续分布面积超过7 000 km²,地质资源量超5 000×10⁸ ...     

准噶尔盆地二叠系咸化湖相页岩油气富集条件与勘探方向

准噶尔盆地中—下二叠统发育咸化湖相混积型页岩油藏,以吉木萨尔凹陷芦草沟组和玛湖凹陷风城组为典型代表,目前已进入全面勘探开发阶段,是中国陆相页岩油的重要类型和增储上产的重要领域。通过综述准噶尔盆地二叠系页岩油勘探开发实践的进展,系统梳理了准噶尔盆地二叠系页岩油的形成条件与富集模式,结合在玛湖凹陷风城组勘探中取得的常规油—致密油—页岩油有序成藏的全油气系统理论认识,探讨了准噶尔盆地中—下二叠统页岩油的资源前景与勘探方向。研究结果表明：准噶尔盆地二叠纪的咸化水体环境一方面促进了中—高成熟度规模优质烃源岩的发育,另一方面也控制了陆源碎屑、内源碳酸盐以及火山凝灰质颗粒的混积,形成一套广覆式分布于凹陷区的白云质粉砂—细砂岩、白云质泥页岩、泥质白云岩等细粒混积岩,同时,受高频水体动荡影响形成了3类高效的“源-储”组合;页岩油具有“生烃增压、微缝输导、源生邻储”的形成机制,表现为“二油共存、岩相控甜、甜点控富”的富集模式。玛湖凹陷、沙湾凹陷、盆1井西凹陷和阜康凹陷中—下二叠统烃源岩层系是下一步寻找页岩油气的有利勘探领域,具有常规—非常规油气协同探索的巨大勘探前景。     

页岩油“甜点”概念及其应用讨论

“甜点”评价是目前非常规油气勘探开发中的一项重要内容，对非常规油气规模效益开发具有重要意义。“甜点”概念内涵不断扩展，评价参数的选择和取值标准更加多样化和地区性。目前常用的“甜点”评价预测方法包括等值线图半定量平面叠合评价方法、多参数共同约束开展“甜点”定量—半定量评价方法、雷达图示法和基于地质异常理论建立“甜点”定量评价方法，在实际应用过程中，要根据盆地构造沉积背景、岩性组合、资源类型等基础资料，遵循叠加递进判别原则，研发适用性评价预测方法。中国陆相页岩非均质性强，不同类型页岩油的富集规律和主控因素差异明显。夹层型、混积型页岩油均发生过源内运聚，源岩非储集层，储集层主体岩性为砂岩(粉砂岩)、碳酸盐岩(混积岩),储层的储集物性、含油气性和脆性是关键指标。厚层—巨厚层纯页岩油层段整体含油，以源内滞留为主，源岩即储集层，建议综合沉积旋回、纹层结构类型、岩性组合、含油气性、储集性、可压性、可动性、可采性等资料，应用5～8个关键参数，采用三分法划分出Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类富集层。在优选富集层时，要根据不同盆地、不同区带的热演化成熟度具体进行分区考虑，在中—低成熟度区应优选与高TOC含量页岩层段紧邻的...     

源-储分离型凝灰岩致密油藏形成机理与成藏模式

由于致密油藏储层致密,原油充注的阻力较大,烃源岩的高剩余压力是致密油藏原油充注的主要动力,因此,致密油藏一般为源内型和近源型。与以往已发现的大多数致密油藏不同,三塘湖盆地马朗凹陷条湖组凝灰岩致密油藏属于源-储分离型致密油藏。通过油源对比、压汞、岩石润湿性和油水驱替实验等方法,结合地质条件综合分析了条湖组凝灰岩致密油藏的类型、原油的来源、原油充注机理和成藏模式。研究表明：凝灰岩致密油藏的原油主要来自下伏芦草沟组二段烃源岩,属于源-储分离型致密油藏;条湖组凝灰岩中沉积有机质生成原油的极性组分优先吸附在孔隙表面,使得岩石润湿性转为偏亲油,加之凝灰岩孔喉比小,从而导致油驱水启动压力梯度较小,这是远源的凝灰岩致密储层内原油能够得以充注成藏和富集的主要原因。凝灰岩内致密油的成藏与富集主要受控于凝灰岩储层质量和芦草沟组二段良好的排烃条件及断裂-裂缝输导体系,其成藏模式为：“自源润湿、它源成藏、断-缝输导、多点充注、有效凝灰岩储层大面积富集”。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油富集规律

为进一步揭示准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油富集特征及规律,丰富与发展陆相页岩油成藏理论,更好指导下一步页岩油勘探与开发,综合岩心、岩石薄片、测井、录井、试油资料及X射线衍射全岩矿物组成、岩石热解及分阶热解、核磁共振等分析测试,深化了芦草沟组页岩油富集规律及控制因素的认识。研究区芦草沟组发育湖相混合沉积,岩性以白云质/灰质泥岩、凝灰质泥岩、粉砂质泥岩、碳酸盐岩、粉砂岩为主。泥岩类内部发育"自生自储"滞留型页岩油聚集,良好的生烃潜力和适宜的热演化成熟度主导了其内部页岩油的富集;碳酸盐岩、粉砂岩内部发育"近源运聚"型页岩油聚集,具有含油性更好、游离油含量更高的特点,优质的孔-缝体系和储集物性控制着其内部页岩油的富集成藏。垂向上,泥岩类与碳酸盐岩、粉砂岩构成两相混合(相源混合)型、源区混合(母源混合)型和突变混合(间断混合)型沉积类型,其中,两相混合型沉积和源区混合型沉积具有优质的源储组合,利于发育具良好产能的"源-储一体"湖相混积岩型页岩油。陆相页岩油勘探开发不仅要考虑传统的岩石生烃潜力、储集物性等要素,还需综合分析混合沉积类型、岩性组合和原油可流动性等要素,选取适宜的页岩油开采方式。     

鄂尔多斯盆地延长组砂质纹层发育特征与油气成藏

鄂尔多斯（盆）地中南部地区,三叠系延长组页岩内部存在大量的砂质纹层,该类纹层的发育与油气成藏的关系还不明确。为了深入揭示砂质纹层的地质特征、探索砂质纹层的发育对油气成藏的有利作用,综合利用岩心观察、镜下识别及有机地化分析技术,对砂质纹层的岩性特征、物性特征、裂缝发育及油气赋存开展了综合性研究。结果表明,砂质纹层的岩性涵盖粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥页岩;纹层主要呈薄纹层、薄条带及薄夹层的形式出现。砂质纹层的存在,改变了岩性的接触方式。砂质纹层越发育,岩性交互程度越强,往往越有利于排烃。砂质纹层的存在,有利于孔隙的发育,间接改善了储层物性。砂质纹层的存在,改变了岩石的力学性质,使得裂缝展布规律得以改变。砂质纹层的存在,为液态油、溶解气和游离气提供了更多的赋存空间。鄂尔多斯盆地中南部地区,富含砂质纹层的页岩是现今的油气勘探开发目标;深湖相厚层页岩尽管油气潜力巨大,但现有的工程技术尚不能进行有效开发,是未来的勘探开发目标。     

柴达木盆地英西地区页岩油储层特征及有利区优选

研究柴达木盆地英西地区古近系页岩油储层特征，开展了储层岩石学特征、物性及储集空间类型、含油性、源储配置关系等分析，并优选了有利储层发育区。结果表明：①英西地区下干柴沟组上段储层的岩石矿物包括碳酸盐、陆源碎屑、泥质及各种盐类矿物，混积特征明显；②综合地质和测井响应特征将研究区储层划分为3类，分别为层状泥页岩或泥质碳酸盐岩、块状泥页岩或泥质碳酸盐岩、斑状泥页岩或泥质碳酸盐岩储层；③储层主要储集空间类型包括晶间孔、粒间或晶间溶蚀孔、角砾孔洞和裂缝，物性总体偏低，孔隙度多为4%~6%，渗透率多为0.05~0.10 mD；④油气藏具有"源内成藏、整体含油"的特征，目的层含油丰度受控于物性和烃源岩的配置关系。该研究成果对英西地区页岩油勘探具有指导作用。     

柴达木盆地英雄岭构造带油气成藏条件与有利勘探区带

为明确英雄岭构造带油气成藏条件、探究油气勘探领域及勘探方向,利用钻井油气显示、有机地球化学、铸体薄片鉴定、实验测试、地球物理、试油气等资料,开展英雄岭构造油气成藏条件分析与有利勘探区带预测.结果表明:油气成藏条件上,明确发育多套烃源岩,主要烃源岩分布在古近系下干柴沟组上段、新近系上干柴沟组;存在碎屑岩、湖相碳酸盐岩和混...