油气盖层研究现状与认识进展

综述了油气盖层研究历史和国内外研究现状,分别总结了泥岩盖层及蒸发岩类盖层认识进展,分析了封盖机理研究现状。提出油气盖层研究经历了5个阶段,逐渐由早期侧重于盖层物性研究发展到变形过程及成藏过程中的盖层有效性研究,包括优质盖层研究、盖层力学性质研究以及盖层封盖性与成藏条件匹配关系研究等。蒸发岩类是世界各地重要的油气盖层,后期岩溶改造会对其封盖性能产生一定的影响;泥岩的沉积结构、构造、成分组成,特别是粘土含量对泥岩盖层封闭性能影响较大;深埋地下的高演化泥岩仍具有优质的封盖性能。尽管发现毛管物理封闭、超压封闭和毛管多相封闭等多种封闭类型,但是,毛管物理封闭作用是最基本的封闭机制。总体上,国际上目前研究盖层较多的国家主要有美国、挪威、澳大利亚、英国、意大利、德国等,研究单位包括高校、政府机构和油气公司等。      

埋藏过程中泥页岩非构造裂缝的形成演化模式

通过归纳总结前人研究成果,同时考虑到泥页岩普遍具有层理发育、非均质性、力学性质各向异性、欠压实作用和烃类生成等本身固有的特殊性质,划分了泥页岩非构造裂缝的主要类型,分析了泥页岩非构造裂缝分布的深度区间。依据覆压条件下的孔隙度、渗透率测试数据,获得了泥页岩裂缝覆压闭合的临界围压和对应的深度范围。综合分析认为：泥页岩非构造裂缝主要有干裂裂缝、水下收缩裂缝、成岩层理裂缝、超压裂缝（欠压实超压裂缝和生烃超压裂缝）和现代表生裂缝5种类型。泥页岩覆压渗透率测试数据揭示,当上覆岩层的垂直有效压力达到15 MPa时,常压泥页岩的天然缝裂缝（水平方向）将发生闭合。裂缝覆压闭合门限深度为870～1 138 m,平均为1 000 m。超压泥页岩底界深度与泥页岩裂缝（水平方向）覆压闭合深度一致,超压带底界之下的泥页岩裂缝通常不再保持开启状态。埋藏过程中泥页岩非构造裂缝形成演化具有时序性/阶段性,即从沉积开始到最大埋藏深度的不同阶段,泥质沉积物或泥页岩形成不同类型的非构造裂缝,由浅至深依次形成表层干裂裂缝—浅层水下收缩裂缝—中深层欠压实超压裂缝—深层生烃超压裂缝—超深层闭合裂缝。     

南海北部深水区地热特征及其成因

对392个地温梯度数据和234个大地热流数据的统计结果显示：南海北部深水区地温梯度为2.94～5.22℃/hm,平均为3.91±0.74℃/hm;大地热流值为24.2 ～121 mW/m²,平均为77.5±14.8 mW/m²。南海北部地区现今地温场具“热盆”属性,且深水区比浅水区更“热”。大地热流总体变化趋势为：从陆架到陆坡（从北到南）逐渐增高,且增高趋势与地壳减薄趋势一致,同时,平面上存在显著的局部异常点。新生代岩石圈拉张减薄以及新构造运动引发的岩浆、断裂活动是南海北部深水区具“热盆”特征的根本原因,南北向岩石圈减薄程度控制了大地热流总体变化趋势,新构造运动引发的岩浆与断裂活动则是局部热流异常形成的根本原因。     

泥页岩脆-延转化带及其在页岩气勘探中的意义

泥页岩的脆-延性在页岩气勘探开发中备受关注,如何确定泥页岩脆-延转化深度是页岩气保存条件和水力压裂评价的关键问题。基于岩石力学试验,建立了一套泥页岩脆-延转化带确定方法。通过单轴应变试验确定名义固结压力、三轴压缩试验确定泥页岩超固结比（OCR）门限值和脆-延转化临界围压。依据最大古埋深和OCR门限值确定脆性带底界深度。由脆-延转化临界围压确定延性带顶界深度。脆-延转化带即脆性带底界和延性带顶界之间的深度带。按照以上方法确定的泥页岩脆性带、延性带和脆-延转化带,可用于页岩气保存条件和水力压裂评价。在脆性带内,页岩气保存条件不好,构造作用下易于发生脆性破裂。在延性带内,水力压裂效果不好,压裂裂缝容易闭合。在脆-延转化带内,不仅页岩气保存环境较好,而且泥页岩又具有较好的可压性。脆-延转化带是中国南方海相页岩气勘探开发的最佳深度带。勘探实践表明,志留系龙马溪组页岩气高产稳产探井产层的埋深位于按此方法所确定的脆-延转化带之内。     

含烃盐水包裹体PVTsim模拟的一种简化方法及应用

在利用PVTsim模拟地层古压力过程中发现,室温下包裹体气液体积比的模拟结果与捕获压力之间存在明显函数关系,提出了利用模拟得到的两组数据计算气液比与捕获压力的方程,再将实验室测得的室温条件下气液比代入,最后得到包裹体最大捕获压力的简化方法,可以便捷地进行批量包裹体样品捕获压力模拟,同时为包裹体成分校正及结果调整提供参考。应用此方法模拟了川东南地区林–1井下古生界地层流体压力演化过程,模拟结果揭示林–1井早期普遍存在超压,早白垩世时压力系数超过2.0,晚白垩世地层压力迅速下降,现今为常压,反映了白垩世晚期强烈构造抬升对地层超压具有显著的破坏作用。     

川东南地区古生界主要页岩层系热演化

在研究区热流史和地层埋藏史的基础上,对下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组的热演化进行了模拟。下寒武统筇竹寺组烃源岩在早志留世开始生油并进入生油高峰,在中志留世至早二叠世生烃缓慢并一度停滞,中三叠世进入湿气阶段,早侏罗世进入干气阶段,干酪根主生气期为中三叠世-早白垩世。下志留统龙马溪组烃源岩在二叠纪开始生油,中侏罗世-早白垩世中期为干酪根主生气阶段,晚侏罗世早期-晚白垩世早期为油裂解生气阶段。下志留统龙马溪组是川东南地区页岩气勘探开发的最有利目的层系。     

中上扬子地区地史模拟及其油气地质意义

利用三维盆地数值模拟技术恢复了中上扬子地区地史演化过程,在地史发育特征的基础上,分析了古构造对沉积的控制作用,并阐明了其发育的油气地质意义。结果表明,扬子板块泥盆纪沉积前表现为"隆凹相间"的格局,印支期在扬子地台上形成北东向的"一隆两坳"格局。对比加里东期与印支期的构造格局发现,印支期的川西坳陷基本上位于加里东期乐山—龙女寺隆起之上,印支期的泸州古隆起亦覆叠在加里东期的川南坳陷之上,南充—梁平一带位于构造转换的枢纽带,印支期的石首—宜昌隆起发育在加里东期的江汉盆地北部坳陷上,反映出印支期对加里东期的构造反转现象十分显著。从贯穿四川盆地东西向和南北向的2条构造演化剖面也可以看出,印支期对加里东期构造的叠加和反转,并反映出古构造的形成与迁移过程。泸州古隆起是一个典型的印支期古隆起叠加在加里东期古坳陷上的构造,形成了下生上储的油气资源配置关系,对以志留系为源的油气勘探应该具有良好的前景。乐山—龙女寺古隆起和黔中古隆起是印支期以前奥陶系以下地层油气运移的持续指向区,但它们仅能控制寒武系烃源岩的油气,与寒武系生烃坳陷相邻的古斜坡部位油气勘探比较有利。     

中国南方海相层系油气保存研究的新探索——“保存系统”的概念与研究方法

针对中国南方混源多灶多期成藏、多期构造改造与破坏等特点,有必要探索出新的有关油气保存研究的描述方法与研究思路。在总结多年研究成果的基础上,探索性地提出了"保存系统"的概念及研究方法。该概念初步定义为:某一地质单元内与保存条件相关的地质要素、地质作用与过程、成藏功能的有机统一体系。它具有统一的"源—盖"条件、相同或相似地质结构及流体特征、基本一致的油气藏保存(或破坏)过程。一个油气保存系统是油气的一个勘探单元,范围上可相当于一个盆地的二级或三级构造单元,其研究内容包括地质结构类型、盖层封盖性、源—盖动态匹配关系与流体特征等4个方面以及一个综合评价体系。概念与研究方法的提出可更好地适应中国南方或相似多旋回盆地油气勘探的需要。      

基于能量平衡的新脆性指标与页岩失效机制分析

为了建立表征深部页岩气储层的脆性指标，基于能量平衡理论，考虑岩石系统对外界能量的转化率以及径向膨胀对其脆性特征的影响，提出一种新的脆性评价方法。该评价方法从3个方面定量表征岩石的脆性特征：岩石失效速率(BI1)、峰后失稳度(BI2)和峰前塑性屈服度(BI3)，并根据地层信息进行一系列三轴压缩试验进行验证。结果表明：页岩的脆性特征随地层水平(围压、温度)的升高不断衰减；与现有脆性指标相比，新脆性指标可以更好地描述不同试验条件下页岩的脆性特征，特别是高围压(110MPa)和高温度(190℃)条件下页岩的脆性评价；从强度成分分析页岩的脆性失效机制，页岩强度包络线体现出双线性特征；通过建立宏观断裂模式、脆性特征以及临界主应力比之间的相关性，量化页岩宏观断裂形态临界条件；损伤度通过提高峰前塑性屈服度和弹性能贡献率，降低了页岩的脆性指标。     

泥页岩构造裂缝形成演化模式——以四川盆地东部泥页岩为例

以四川盆地东部泥页岩为例,在野外地质研究基础上,运用岩石力学实验、光弹物理模拟和有限元数学模拟等手段,结合水力压裂开发统计资料,开展了泥页岩构造裂缝形成演化研究。研究认为,泥页岩沉积韵律发育,先存薄弱面密集,不均质性强烈。泥页岩层面是裂缝优先发育的结构面,控制了裂缝的形成和发育演化特点。在构造变形过程中,当遇到泥页岩层面时,应力方向发生调整,压应力趋向平行薄弱面,张应力趋向垂直薄弱面,从而引起薄弱面开启,优先发育顺层缝。当顺层缝不足以调节构造变形时,发育切层缝。不同构造变形部位泥页岩裂缝分布特征差异性明显,可以划分为背斜顶部高角度缝发育区、切层缝向顺层缝扩展区、滑移转换区、切层缝向顺层缝爬移区和向斜底部高角度缝发育区5个区。同时提出在针对构造高点勘探时,多套盖层的叠置是有利条件。在针对储层甜点勘探时,裂缝发育和扩展是关键要素。