致密砂岩储层与常规砂岩储层成藏动力学特征的差异性:以松辽盆地北部三肇地区扶余油层砂岩储层为例

为了研究三肇地区扶余油层砂岩储层特征,采用三维CT扫描技术和恒速压汞技术,对储层微观孔喉结构特征进行表征。结果表明,常规砂岩储层的孔喉大量发育,连通性好,为微米级孔喉。致密砂岩储层孔喉非均质性强,孤立零散分布,连通性差,以纳米级孔喉为主。微观孔喉特征的差异决定了油气充注、运移、聚集及渗流机理等成藏动力学特征具有差异性。通过对该区扶余油层砂岩储层的高压压汞实验、浮力与毛细管阻力公式计算及岩芯流动实验进行分析,认为油气在常规砂岩储层中初次运移动力是超压,二次运移及聚集的主要动力是浮力,油气以侧向运移为主,断层和砂体的匹配是主要的运移通道,流体流动状态呈达西渗流规律;油气在致密砂岩储层中运移动力为超压,油气以垂向运移为主,流体呈低速非达西渗流现象,以活塞-推挤的方式聚集。由于常规和致密油藏成藏动力学特征的差异,决定了油藏地质特征及分布的差异。三肇地区常规油藏主要是远距离、构造高部位聚集,上油下水规律明显,受构造控制;致密油藏主要是近距离、源下聚集,"甜点区"富集,圈闭边界不明显。     

低渗透砂岩油气成藏特征及其勘探启示

低渗透油气藏在国内外分布都非常广,占有很大的资源量和储量。低渗透砂岩具有特殊的成藏特征,主要表现在：（1）储层颗粒细、分选差、胶结物含量高,长石和岩屑含量普遍较高,成分成熟度和结构成熟度低,孔隙度、渗透率低,主要为细小孔微细喉型、微孔微喉型,裂缝相对发育,排驱压力大;（2）除了具有一般油气藏的异常高压外,低渗透砂岩油气藏还表现为异常低压,并且出现异常高压和异常低压共存;（3）油气藏内缺乏油（气）水分异,油水关系复杂,常出现油（气）水关系倒置;（4）浮力对低渗透砂岩油气运移的作用非常有限,油气运移的主要动力为异常高压等,油气的运移表现为非达西运移特征,输导体系以裂缝、相对高渗的砂体和局部不整合为主,运移距离比较短,侧向运移不强;（5）低渗透砂岩的含油（气）饱和度一般都小于60%,并且含油饱和度与孔隙度和渗透率的关系比较复杂,储量丰度比较低,主要聚集在岩性或岩性-构造复合圈闭中,受构造影响不大,油气呈大面积分布。因此,低渗透砂岩区的油气勘探应当突破传统的构造高点勘探油气的思想,在构造斜坡下倾部位或向斜区勘探油气,在勘探中注意寻找低渗透砂岩油气富集的“甜点”。      

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组低渗透砂岩油藏成藏机理与成藏模式

低渗透油藏在国内外分布十分广泛,逐渐成为未来石油勘探开发的重要接替领域。与常规油藏不同,低渗透砂岩油藏具有以下特征：(1)含油饱和度低,与储层物性关系复杂;(2)油水关系复杂,无明显的油水界面;(3)大面积广泛分布,受构造高低控制不明显;(4)距离源岩越远,石油富集程度越差。陇东地区延长组低渗透砂岩油藏的成藏机理研究表明：低渗透砂岩储层排替压力较大,浮力很难驱动石油发生明显的运移,石油在优质烃源岩生烃作用产生的剩余压力驱动下,向上、向下连续充注进入邻近砂体,近源聚集,形成原生油藏;裂缝发育条件下,已聚集石油可在浮力驱动下沿裂缝进行垂向、侧向运移调整,远源成藏,形成次生油藏。综合石油成藏期次、裂缝特征及形成时间、储层孔隙演化史以及成藏动力演化等特征,建立了陇东地区延长组油藏的成藏模式：早期低熟油小规模充注模式、中期成熟油大规模充注成藏模式、晚期构造抬升调整成藏模式。其主要控制因素为源储大面积广泛接触奠定了低渗透砂岩储层石油富集的基础,优质烃源岩生排烃范围控制了原生油藏分布范围,裂缝发育特征控制了次生油藏分布部位。     

鄂尔多斯盆地低渗透油气藏形成研究现状与展望

鄂尔多斯盆地是中国规模最大的低渗透油气资源勘探与开发基地,其低渗透油气藏具有油层物性差、非均质性强、油藏成藏因素复杂、油藏分布受多种因素联合控制等特点。在回顾鄂尔多斯盆地低渗透油气藏成藏理论研究和勘探历史经验基础上,认为目前鄂尔多斯盆地低渗透油气藏成藏研究存在两大理论体系,即沉积学控制成藏理论和运移动力学控制成藏理论,前者从沉积特征出发,强调储层砂体沉积相、非均质性和成岩作用在低渗透性油藏形成中的控制作用,后者从石油运移与聚集过程出发,强调运移动力学在初次运移和二次运移中的重要作用。但是目前低渗透油气成藏研究存在一定的局限性和片面性,过分强调了单个地质因素的作用,其中沉积学控制成藏理论局限于沉积相划分和沉积模式建立方面,过多地强调了沉积相对成藏因素静态的控制作用,而忽视了油气成藏过程的动态属性;运移动力学控制成藏理论却过分强调了油气流体运移过程的模式化和公式化,过分夸大和随意解释了油气运移成藏记录——油气包裹体的作用及其原始地质意义,轻视了深部地层条件下油气运移的复杂性和油气包裹体记录的多解性。因此,传统的单因素控制油气成藏理论和相应的勘探研究方法已经不能确切揭示油气富集规律和有效指导勘探工作。低渗透油气藏成藏理论研究趋势是要重视分析油气藏地质记录,动态研究油气藏形成和演化历史过程,总结油气富集规律,为油气勘探战略部署提供重要资料。     

海拉尔盆地乌尔逊凹陷石油运移模式与成藏期

海拉尔盆地由多个凹陷构成, 油气潜在资源丰富.研究含油凹陷油气的来源、油气充注方向及成藏时间对指导盆地油气勘探具有理论和现实意义.以乌尔逊凹陷为例, 采用生物标志化合物及含氮化合物定量分析技术, 研究了石油的来源及运移方向; 利用自生伊利石K-Ar同位素测年法、源岩生排烃史法及储层流体包裹体测温法, 探讨了石油成藏期.结果表明, 原油主要来源于凹陷南部“烃源灶”内的南屯组生油岩, 油气成藏中发生了侧向运移.通源大断裂是油气运移的主要通道, 断层两盘的构造圈闭是油气聚集成藏的有利部位.苏仁诺尔构造带石油沿断裂向北东方向运移, 最大距离可达20 km.乌尔逊凹陷有3次成藏期, 其中距今100 Ma左右的伊敏组沉积末期是该区的主要成藏期.凹陷中随油藏与“烃源灶”距离的减小, 成藏期呈现逐渐变晚的趋势.      

单砂体高部位油水倒置分布的成因机制

成藏地质条件的复杂多变控制了油水分布的复杂性和多样性,尤其是在低渗透油藏中。断层圈闭油藏和岩性油藏中存在一种类似的油水倒置分布样式,即由单砂体高部位向低部位,依次为水层、含油水层、油水同层、油层、油水同层、含油水层、水层。通过分析两种油藏类型中低渗透砂体储层高部位油水倒置的控制因素,探讨了油水倒置的两种成因机制。分析结果表明,断层圈闭为主的油藏中,造成油水倒置的主要原因是断层封闭性的历史性差异,其次是储集层物性和渗透率级差;而上倾尖灭砂体岩性油藏中,造成油水倒置的主要因素是储集层物性及其变化,尤其是储层层内非均质性。同时,分析结果进一步表明,油水倒置系统中,存在低电阻率油层。     

鄂尔多斯盆地镇泾地区长8段致密砂岩油藏成藏孔隙度下限研究

鄂尔多斯盆地镇泾地区长8段现今含油储层孔隙度和渗透率下限分别为4%和0.03×10-3μm2,属于特低孔低渗油藏。主成藏期、成岩作用、埋藏史及模拟实验研究结果表明,高致密油藏缘于成藏后储层致密化。传统方法是通过统计现今含油物性下限作为成藏物性下限,这种方法不适用于成藏后再致密油藏的研究。以现今储层含油物性下限为切入点,利用砂岩孔隙度演化规律,对现今储层含油物性下限进行成藏后孔隙度损失量补偿,从而求取油气成藏孔隙度下限,利用该方法得出镇泾地区长8段石油成藏孔隙度下限为10.5%。研究表明成藏物性下限是镇泾地区长8段成藏的主控因素之一,只有成藏期孔隙度大于成藏孔隙度下限时油气才可能进入圈闭成藏。     

四川盆地侏罗系流体包裹体与致密油形成演化

四川盆地侏罗系发育具有分型结构的超致密储层,孔隙度多数在5%之下,渗透率小于0.1m D。长期以来,有关侏罗系油藏是裂缝油藏,岩性油藏,还是致密油,一直存在争议;对于如此致密储层,在没有裂缝的情况下,石油能不能进入储层,是如何进去的,运移路径是什么;是储层先致密后进油,还是先进油而后储层致密化;致密油的运聚机理与富集因素是什么,应采取怎样的勘探思路等等,是勘探和研究中需要面临和解决的基础科学问题。本文运用流体包裹体、场发射和环境扫描电镜、纳米CT和成藏物理模拟等方法,从储层微观介质空间含油性、流体包裹体分布及特征、储层演化与生烃演化等研究入手,开展了侏罗系石油运移、聚集机理和富集规律研究,结果表明四川盆地侏罗系油层以致密油为主体,储层致密化过程中及以后发生石油充注,致密储层基质中各种成岩次生微缝、结晶矿物晶间缝隙、各种微-纳米缝隙等基质缝是石油运移和渗滤有效路径,生烃增压和毛细管压力差是致密油运聚的主要动力,致密储层非达西渗流特征明显,具有启动压力梯度。四川盆地侏罗系致密油具有"源储共控、近源富集、网状赋油、甜点高产"的分布规律,指出在勘探中需要遵循致密油的自身属性和地质规律,按照"整体部署、分层评价、优选甜点"的工作思路,实现创新研究、科学评价和效益勘探。     

开江-梁平海槽东侧飞仙关组鲕滩气藏成藏主控因素及模式

分布在四川盆地东北部的各个飞仙关组鲕滩圈闭在成藏过程中具有极为相似的地质条件，但不同区块流体性质复杂多变，油气成藏过程差异明显，深化勘探面临瓶颈。为揭示油气成藏机制，基于海槽东侧岩心、薄片观察，结合生物标志化合物、流体包裹体微区测试、构造平衡剖面恢复等手段，认为飞仙关组局限台内相区储层由（膏质）粉晶云岩构成，油气充注不充分；台地边缘相储层由鲕粒云岩组成，经历三期成藏事件：(1)J2到J3早期的古油藏形成阶段，(2)J3到K1的龙潭组生气阶段，(3)K2的古油藏裂解生气阶段。总结提出沉积亚相、储层物性、圈闭形成时期、古今构造搭配关系等5种因素控制了鲕滩气藏成藏过程，形成了4种成藏模式。台地边缘相区作为后续勘探的重点领域，对应其中3种模式：(1)圈闭形成早，古今构造有效搭配，断层未至地表；(2)圈闭被当直达地表的断层破坏，致使油气逃逸；(3)圈闭形成晚于关键成藏事件，古油藏向更高部位发生横向运移。     

油气成藏条件下低渗透砂岩石油运移的渗流特征实验研究

在室内低速渗流实验的基础上,采用恒压测试法,对成藏条件下石油在低渗透砂岩中的运移渗流规律及影响因素进行了研究。结果表明：(1)石油在低渗透砂岩中低速渗流时存在着启动压力梯度,非达西渗流特征明显。(2)低渗透砂岩中石油非达西渗流曲线主要有两种基本类型,视流度≤1时,非达西渗流曲线表现为上凹型曲线;视流度＞1时,表现为变性达西流曲线。(3)低渗透砂岩的物性、石油性质以及它们的相互作用对渗流曲线的位置、非线性段的曲率和变化范围以及直线段在压力梯度轴的截距具有重要影响。(4)随着低渗透砂岩渗透率的降低和石油粘度的增加或视流度的减小,石油在低渗透砂岩储层的非达西渗流特征更加明显。     

A unified model for the formation and distribution of both conventional and unconventional hydrocarbon reservoirs

The discovery and large-scale exploration of unconventional oil/gas resources since 1980s have been considered as the most important advancement in the history of petroleum geology;that has not only changed the balance of supply and demand in the global energy market,but also improved our understanding of the formation mechanisms and distribution characteristics of oil/gas reservoirs.However,what is the difference of conventional and unconventional resources and why they always related to each other in petroliferous basins is not clear.As the differences and correlations between unconventional and conventional resources are complex challenging issues and very critical for resources assessment and hydrocarbon exploration,this paper focused on studying the relationship of formations and distributions among different oil/gas reservoirs.Drilling results of 12,237 exploratory wells in 6 representative petroliferous basins of China and distribution characteristics for 52,926 oil/gas accumulations over the world were applied to clarify the formation conditions and genetic relations of different oil/gas reservoirs in a petroliferous basin,and then to establish a unified model to address the differences and correlations of conventional and unconventional reservoirs.In this model,conventional reservoirs formed in free hydrocarbon dynamic field with high porosity and permeability located above the boundary of hydrocarbon buoyancy-driven accumulation depth limit.Unconventional tight reservoirs formed in confined hydrocarbon dynamic field with low porosity and permeability located between hydrocarbon buoyancy-driven accumulation depth limit and hydrocarbon accumulation depth limit.Shale oil/gas reservoirs formed in the bound hydrocarbon dynamic field with low porosity and ultra-low permeability within the source rock layers.More than 75%of proved reserves around the world are discovered in the free hydrocarbon dynamic field,which is estimated to contain only 10%of originally generated hydrocarbons.Most of undiscovered resources distributed in the confined hydrocarbon dynamic field and the bound hydrocarbon dynamic field,which contains 90%of original generated hydrocarbons,implying a reasonable and promising area for future hydrocarbon explorations.The buried depths of hydrocarbon dynamic fields become shallow with the increase of heat flow,and the remaining oil/gas resources mainly exist in the deep area of“cold basin”with low geothermal gradient.Lithology changing in the hydrocarbon dynamic field causes local anomalies in the oil/gas dynamic mechanism,leading to the local formation of unconventional hydrocarbon reservoirs in the free hydrocarbon dynamic field or the occurrence of oil/gas enrichment sweet points with high porosity and permeability in the confined hydrocarbon dynamic field.The tectonic movements destroy the medium conditions and oil/gas components,which leads to the transformation of conventional oil/gas reservoirs formed in free hydrocarbon dynamic field to unconventional ones or unconventional ones formed in confined and bound hydrocarbon dynamic fields to conventional ones.     

准噶尔盆地玛湖凹陷三叠系源上砂砾岩扇—断—压三控大面积成藏模式

准噶尔盆地玛湖富烃凹陷下三叠统百口泉组新近发现了我国首个源上大面积连续型砂砾岩油藏群,是对全球"连续型"油气藏研究的新补充,但其成藏机理和模式并不很清楚。为加强对其的理论认识,并为下步勘探提供参考,基于油气生、储、盖、圈、运、保等基础石油地质条件,并结合油气藏特征,进行了成藏条件与成藏模式的综合研究。结果表明,优质充足的下二叠统风城组碱湖油气来源、规模有效的扇三角洲前缘砂砾岩储层、多重组合的扇三角洲平原致密砾岩、泥岩和断裂封盖保存、沟通良好的高角度断裂输导体系、平缓连续的构造背景奠定了大面积连续成藏的地质基础。在此背景下,高成熟的风城组所生成油气,在切穿烃源灶和储层的高角度压扭性断裂沟通下,优先充注物性相对好的扇三角洲前缘水下河道砂岩和砂质细砾岩,并且在地层异常高压促进下,控制着油气富集程度,使得油气成藏表现为大型缓坡浅水扇三角洲沉积控制下的源上扇-断-压三控大面积"连续型"。百口泉组油气藏具有的油质轻且含气、微裂缝广泛发育,以及异常高压等,决定了砾岩储层虽总体低孔低渗,但依旧能够高产。在油源断裂沟通的斜坡区上倾方向,叠合地层异常高压以及扇三角洲前缘水下河道砂砾岩的区域是下步有利勘探方向。     

鄂尔多斯盆地延长组致密油成藏控制因素

鄂尔多斯盆地延长组发育我国典型的低渗透和特低渗透油气资源,其油藏呈现出储层致密、储集砂体预测难度大、成藏机理复杂等特征.目前,根据勘探开发实践,长庆油田成功实现对渗透率大于0.3×10^-3μm²油藏的开发,目前正在开展渗透率为(0.1~0.3)×10^-3 μm²致密砂岩储层的技术攻关.笔者结合国外最新致密油气资源研究成果和鄂尔多斯盆地延长组低渗透油藏的特征,从延长组致密油分布、致密油流体特征、赋存状态、储集体和致密油形成的控制因素入手,对鄂尔多斯盆地延长组致密油形成与分布规律进行了探讨.确定了延长组致密油形成的控制因素:①长7优质烃源岩分布范围广,生烃强度大,为致密油形成提供了充足的油源供给和资源基础;②大面积广泛展布的复合叠加的碎屑岩储集体,为致密油藏形成提供了储集空间;③油页岩与致密砂岩互层共生,形成了近源成藏的有利配置关系;④成藏期生烃增压,致密储层石油充注程度高,为致密油形成提供了运移动力.     

东营凹陷油气成藏体系的划分及定量评价

油气成藏体系作为油气评价单元的一种全新的研究思路, 与勘探目标结合更加紧密, 油气成藏门限从定量的角度阐述油气藏的形成及分布规律, 尤其对于高勘探程度的地区而言, 剩余资源的预测更为准确.在对东营凹陷油气成藏体系划分的基础上, 利用油气成藏门限理论对各成藏体系进行了定量评价.结果表明: 东营凹陷所划分的8个成藏体系都进入了成藏门限和资源门限, 凹陷总剩余资源量为17.03×108 t; 其中, 成藏体系Ⅷ、Ⅰ的剩余资源最大, 分别为4.41×108 t、3.10×108 t; 而成藏体系Ⅵ、Ⅴ最小, 分别为0.90×108 t、0.22×108 t; 其余成藏体系介于其间.可知, 成藏体系Ⅷ、Ⅰ为最有利勘探潜力区.      

致密储层油气成藏机理研究现状及其关键科学问题

致密油气是世界上近20年来勘探、开发和研究的热点。在大量文献资料调研的基础上,首先总结了前人对致密储层特征及成因、致密储层油气形成和分布特征以及致密储层油气运移和聚集机理等方面的研究现状;然后分析了目前国内外有关致密储层油气成藏研究的主要特点;最后提出微米—纳米级孔喉网络系统油气充注、运移和聚集机理是致密储层油气成藏机理的核心科学问题,具体体现为油气由烃源岩向致密储层的充注机理、致密储层微米—纳米级孔喉网络系统油气运移的渗流机理以及致密储层微米—纳米级孔喉网络系统油气的赋存和聚集(滞留)机理3个具体的关键科学问题,而这将是致密储层油气成藏机理下一步研究的重点。     

河北霸县凹陷兴隆宫地区沙三段岩性油气藏成藏条件与圈闭模式

裂谷型凹陷深层的油气勘探前景一直为众多学者所关注。兴隆宫地区紧临霸县生油洼槽,其沙三段埋深较大,勘探程度较低,少量探井证实这一些地区的沙三段具良好的油气成藏前景。应用石油地质学中的油气成藏理论,系统论述该区有利的岩性油气藏成藏条件与圈闭模式:沙三段圈闭接近沙四段、沙三段及沙一段的油源,具有优越的油气源条件;沙三段大型三角洲前缘与浊积扇等储层条件较好;沙三段同沉积构造与坡折带利于岩性油气藏形成;膏泥岩、盐岩及泥岩提供盖层与保存条件。而该区沙三段岩性油气藏成藏的圈闭模式可分为3个区带:陡坡带主要发育构造—岩性圈闭、小型三角洲前缘砂岩岩性圈闭;缓坡带以大型三角洲前缘砂岩岩性圈闭、地层超覆、地层不整合圈闭为主;而洼槽带以坡折附近的尖灭砂体圈闭为主。陡坡坡折之下发育扇三角洲前缘与浊积扇圈闭;缓坡坡折之下发育与低位三角洲、浊积扇及滩坝砂体有关的岩性圈闭。通过研究可以确定东部文安缓坡坡折带以下地区是目前岩性油气藏的最有利勘探区带。     

中国非常规油气的战略思考

本文基于非常规油气的内涵,分析了致密砂岩油气和泥页岩油气的成藏地质条件,论述了非常规油气资源潜力巨大,指明中国非常规油气资源战略发展方向。研究表明,中国非常规油气藏是富集在近源储集体或烃源岩的低孔、低渗的微米级纳米级的储集空间中连续油气聚集,淡化了圈闭、油气藏边界的概念。依据成藏地质条件和油气资源潜力的差异,非常规油气藏主要指致密砂岩油气和泥页岩油气藏。致密砂岩油气藏多位于斜坡、坳陷区,具有广覆式有效烃源岩;源、储关联密切,多呈互层式;油气运移距离短,以非达西渗流为主;储集体渗透率、孔隙度极低。泥页岩油气藏圈闭概念淡化,典型的储源一体;多形成于盆地坳陷或斜坡区,泥页岩大面积连续分布;有机质丰度大,热演化成熟度高;多发育纹层结构,纳米级孔隙、裂缝储集系统;储集层脆性系数大,地层压力高。烃源岩呈现多时代、多层系、多沉积环境特征,从震旦系到第三系均有富含有机质的烃源岩发育,沉积环境囊括陆相海、陆交互相海相,非常规油气资源潜力巨大。常规与非常规油气在时、空域的紧密伴生和规律聚集,使得常规非常规油气在平面上和纵向上形成“有序聚集”体系。对“有序聚集”的不同类油气藏进行“整一化勘探、整一化部署、整一化开采”,实现常规非常规油气整一化科学有序开发,避免整体油气资源的破坏和遗漏;从而丰富油气地质理论,促进油气勘探由“点带面”向综合有序三维空间迈进。     

中国油气地质新理论的建立

新中国成立60多年来,石油天然气勘查工作取得了辉煌的成果,并自主创新建立了七大油气地质理论,即:构造体系控油理论、隐蔽油气藏成藏理论、古生代海相成油理论、叠合盆地成油理论、前陆盆地成藏理论、天然气成藏理论及火山岩成藏理论等。笔者总结并概要论述上述油气地质理论的内涵。