陆相页岩形成演化与页岩油富集机理研究进展

在综述国内外研究进展的基础上，探讨了进一步深化陆相页岩油形成演化与富集机理研究需要解决的基础科学问题。细粒沉积学研究表明，全球气候变化和盆地构造演化对富有机质页岩形成分布具有重要的控制作用。混合细粒沉积物非均质性强，不同粒序沉积岩多尺度一体化研究是构建陆相页岩油储层发育模式的关键环节。湖相泥页岩孔缝结构表征技术发展迅速，但成岩过程动态研究不能满足页岩油有效储层预测的要求。陆相页岩热演化过程中生排烃和页岩油赋存机理逐渐清晰，不同构造和沉积背景控制下的页岩油资源分类评价方法还有待完善。陆相富有机质页岩中烃类流体多相多尺度流动机理研究取得重要进展，迫切需要明确不同页岩微相中烃类的流动方式和时间尺度效应。陆相页岩油富集机理研究远远滞后于生产实践，建立适合不同地质条件的陆相页岩油选区评价参数、甜点预测方法和实验技术标准刻不容缓。      

海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究进展

针对塔里木、四川和鄂尔多斯盆地海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究的需求,国家自然科学基金委员会于2020年初启动了企业创新发展联合基金集成项目。该文简要回顾了项目在古克拉通盆地原型-改造作用分析、海相深层碳酸盐岩油气和深层页岩气富集与流动机理、深层复杂构造成像与多类型储层预测原理、高温高压深层钻完井工程与控制原理等方面取得的初步研究进展,并介绍了在塔里木和四川盆地的部分初步应用和推广情况。      

手持式X荧光光谱仪在济阳坳陷古近系陆相页岩岩心分析中的应用

中国陆相湖盆沉积相变快,表现出很强的岩石组构和化学组成非均质性。为高效刻画这种非均质性,需要获得高密度地质样品的元素地球化学特征等基础信息。利用X荧光光谱(XRF)分析技术,以济阳坳陷沙三、沙四层段泥页岩系统岩心为主要研究对象,优化手持式X荧光光谱仪岩心测试的实验条件,并选取泥页岩和砂岩典型样品进行方法测试,明确了不同岩性的XRF响应特征。通过对系统岩心高密度XRF测试,实现了高效获取岩心元素组成和岩石学特征的目的。初步应用结果表明,该方法可以有效运用于岩性和岩相划分、岩石矿物组成分布特征分析、泥页岩非均质性表征等方面,并为页岩油赋存机理研究重点样品优选奠定基础。      

页岩油探井现场地质评价实验流程与技术进展

页岩油勘探钻完井过程中需要及时对页岩含油性及页岩油的可动性进行快速评价,而已有的现场评价技术主要适用于常规砂岩储层,难于满足页岩非均质性描述的需求,迫切需要建立针对性的实验技术序列。根据页岩油探井现场快速地质评价客观需求,结合实验仪器的客观技术指标,提出了现场实验项目、取样保存和实验技术流程,并开展了现场技术方法实验和应用研究,研制磁流体变密度岩石总体积测试装置,解决了易松散形变页岩难于取柱塞样而无法及时获取物性参数的难题,建立了无固定形状页岩物性分析技术;采用液氮冷冻密闭粉碎制样技术避免轻烃损失,岩石热解分析数据更为真实;优化现场测试项目之间以及现场和实验室分析项目之间的衔接,实验支撑更为高效。新技术在江汉盆地潜江组、济阳坳陷沙河街组和鄂尔多斯盆地延长组七段应用效果显著,为陆相页岩油勘探快速地质评价提供了科学依据。同时也需要指出,中国目前页岩油勘探现场实验技术还不完善,还没有相应的规范标准,下一步攻关方向应该是,在完善现场实验技术和应用技术的基础上,形成规范的方法技术体系,搭建页岩油勘探快速地质评价技术平台。     

中国海、陆相页岩层系岩相组合多样性与非常规油气勘探意义

富有机质细粒沉积岩相组合和有机相之间存在着很强的相关性,富碳酸盐细粒沉积岩相组合以Ⅰ-S或Ⅱ-S型有机相为主,长英质页岩相组合多数为Ⅱ型有机相,而富粘土质页岩相组合的有机相多为Ⅲ/Ⅳ型有机质。因此,全岩矿物X衍射分析既可用于研究细粒沉积岩相与沉积环境,也可提供有机质类型、烃类产物特征、岩石力学性质和可压性等重要参考信息。在北美和四川盆地海相页岩对比分析的基础上,以中国主要陆相页岩层系为研究对象,利用全岩矿物X衍射分析,结合岩心观察、薄片鉴定、总有机碳含量（TOC）分析等多种手段,开展岩相和有机相类型识别及岩相组合特征和不同页岩层系差异性分析,并探讨它们对非常规页岩油气勘探的指导意义。研究结果表明,中国陆相湖盆沉积类型多样,陆相盆地拗陷期淡水-微咸水湖泊页岩层系以贫碳酸盐矿物的粘土质-长英质页岩相组合为主;而陆相盆地裂陷期咸化、碱化湖泊沉积以碳酸盐质页岩相组合和含碳酸盐的粘土质-长英质页岩相组合为主,各种陆相细粒沉积体系均以相带变化快、岩性-岩相复杂、储-盖组合样式多变为特征。中国陆相细粒沉积岩相的非均质性和岩相组合的多样性,带来了陆相页岩油气“甜点”类型的多样性;不同岩相组合对应的有机相存在显著差异,有机质的差异演化又带来了不同岩相中烃类赋存状态的差异性。这些分析结果证实,每套陆相页岩都具有各自的地质特点。细粒沉积岩相和有机相组合的多样性和差异性,揭示了陆相页岩油气“甜点”和资源分类评价的必要性。     

美国重点页岩油区勘探开发进展及启示

根据美国二叠盆地、威利斯顿盆地Bakken区带、墨西哥湾盆地Eagle Ford区带等重点页岩油区的地质特征、储量、产量、钻井和开发技术进展,分析了美国页岩油的发展趋势,并总结经验启示,以期为中国页岩油的发展提供借鉴。分析表明,二叠盆地是美国页岩油储量和产量最高的地区,主要产区为Spraberry和Wolfcamp区带,未来也将处于愈加重要的地位。2020年受新冠肺炎疫情影响,美国三大主力产区油气钻机数量和页岩油产量整体呈现先下降后增加的趋势,超低油价驱动油公司采取新一轮技术革新和降本措施提高单井产量。借鉴美国页岩油勘探开发的经验,中国页岩油应优先选择成熟度较高的轻质油和凝析油展开部署,并跟踪学习美国凝析油藏的开发技术;甜点分级评价是美国页岩油高效开发的基础,在低油价下作用尤为明显;中国页岩油要实现高效开发还有很长的路要走,技术进步是页岩油降本增效的核心,因此在勘探开发初期就要重视技术攻关。建议对中国页岩油勘探开发开展全生命周期管理和地质工程一体化技术管理模式,探索出页岩油高效开发、迅速降本增效的新途径。     

陆相页岩含油性的化学动力学定量评价方法

细粒岩石中含油性和烃类可动性评价是页岩油气勘探选区和目标评价的重要依据。实验室开放热解技术是常规烃源岩品质和油气资源量评价的主要手段。页岩油勘探开发重点为页岩储层中的可动资源,常规Rock-Eval热解法获得的主要参数不能直接用于页岩油气资源评价。通过常规热解法的改进和数据处理流程的优化,提出了一系列页岩含油性和可动性评价新方法,包括利用单一升温速率热解数据获取非均质页岩系统生烃化学动力学参数,利用热解数据判识和定量扣除富有机质页岩中运移烃,页岩总含油量的单步热解法及其与两步热解法的比较分析,以及利用常规热解曲线信息确定游离烃组分。将这些方法应用于济阳坳陷和潜江凹陷页岩含油性分析和运移烃识别等方面,大大地提高了页岩含油性定量评价结果的针对性,有利于准确圈定页岩油原地资源量和伴生的常规圈闭资源量。     

江汉盆地盐间页岩中芳基类异戊间二烯烷烃特征及对页岩油勘探的意义

通过对江汉盆地潜江凹陷王场地区王云11井潜江组潜33下亚段和潜34亚段4个韵律层部分取心样品的全岩热解和有机抽提物分子地球化学分析，将盐间页岩的沉积环境划分为半咸水—咸水湖相和咸水湖相2种类型。前者分布范围相对广泛，沉积水体分层明显，以富含伽马蜡烷和2，3，6-三甲基-芳基异戊间二烯烷烃为特征；后者分布范围相对局限，以较高丰度的3，4，5-三甲基—芳基异戊间二烯烷烃为特征，同时缺少水体分层的分子标志物证据。较高的热解S₁含量、S₁/w（TOC）比值以及与盐间页岩储层埋藏深度不匹配的萜烷Ts/（Ts+Tm）比值和规则甾烷异构化参数分析揭示，盐间页岩中游离油富集段主要分布在半咸水—咸水环境形成的富有机质纹层发育段，为一定程度的成熟油气沿着顺层微裂缝侧向运移提供了有利场所。通过常规甾萜烷和芳基异戊间二烯烷烃特殊生物标志物组合分析，提出盐间页岩油勘探应关注潜三段和潜四段内几个最大湖泛面，除了继续王场构造区开发试验外，应该加大蚌湖洼陷成熟烃源区的勘探力度。      

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。     

陆相基质型页岩油甜点区成熟度界限探讨——以渤海湾盆地东营凹陷沙三下—沙四上亚段为例

陆相基质型页岩油有望成为我国页岩油增储上产的主力页岩油类型。鉴于成熟度是控制基质型页岩油甜点区分布的重要因素,在分析我国典型陆相不同有机质类型富有机质泥页岩实测镜质体反射率R_o值抑制程度基础上,以渤海湾盆地东营凹陷沙三下-沙四上亚段为例,探讨了陆相基质型页岩油甜点区成熟度界限。陆相富有机质泥页岩的有机质类型越好,其实测镜质体反射率R_o值抑制程度越显著。东营凹陷的洼陷区沙三下亚段富有机质泥页岩现今真实成熟度（等效镜质体反射率EqVR_o）主要介于0.69%~1.05%,沙四上亚段富有机质泥页岩EqVR_o值则主要介于0.74%~1.20%;综合地质与工程甜点条件的剖析,东营凹陷沙三下、沙四上亚段富有机质泥页岩基质型页岩油甜点区的现今真实成熟度EqVR_o值为0.74%~1.20%,4个洼陷的深洼区均具有良好的基质型页岩油商业开发前景。