鄂尔多斯盆地致密油、页岩油特征及资源潜力

长庆油田对渗透率为0.3～1mD的超低渗透油藏已实现了规模有效开发。考虑到鄂尔多斯盆地石油勘探开发实际,将储集层地面空气渗透率小于0.3mD,赋存于油页岩及其互层共生的致密砂岩储层中,石油未经过大规模长距离运移的油藏称为致密油,包括致密砂岩油和页岩油2大类。延长组致密油主要发育于半深湖-深湖相区,以延长组7段（简称长7）油层组油页岩、致密砂岩和湖盆中部的延长组6段（简称长6）油层组致密砂岩最为典型。致密油具有分布范围广,烃源岩条件优越,砂岩储层致密,孔喉结构复杂,物性差,含油饱和度高,原油性质好,油藏压力系数低的特点。纳米级孔喉系统广泛发育是致密油储集体连续油气聚集的根本特征,延长组致密砂岩储层中大多数连通的孔喉直径大于临界孔喉直径,满足油气在致密储层中运移的条件。根据致密油层与生油岩层的接触关系,确定了3种致密油储集层类型：①致密块状砂岩储层;②砂岩-泥岩互层型储层;③油页岩型致密储层。鄂尔多斯盆地长6和长7油层组致密油分布广泛,初步预测致密油总资源量约30×10⁸t,其中长7油层组页岩油资源量超过10×10⁸t,长7油层组致密砂岩油资源量约9×10⁸t,长6油层组致密砂岩油资源量约11×10⁸t。致密油资源是长庆油田实现年产油气当量5000×10⁴t并长期稳产较为现实的石油接替资源。     

鄂尔多斯盆地致密油地质特征及其分布规律

鄂尔多斯盆地延长组长7段发育湖相富有机质页岩、泥岩,分布面积达6×104 km2,其热演化程度适宜,分布广、厚度大、有机碳含量高,储层致密但天然裂缝发育,含油饱和度高,致密油勘探潜力大.综合研究表明,沉积相带控制储层的发育,生烃中心控制了致密油的分布,有效的油气充注是致密油富集的关键.通过水平井和分段压裂技术的应用,可以实现致密油的工业开发.     

美国致密油开发现状及启示

美国页岩气勘探开发目前已进入快速发展阶段,同时也带动了页岩地层内致密油的开发。文中所指的致密油,是指以吸附或游离状态赋存于渗透率极低的暗色页岩、泥质粉砂岩和砂岩夹层系统中的自生自储、连续分布的石油聚集。目前,美国致密油的开发集中在Bakken,Eagle Ford和Barnett页岩区带内。其中Bakken致密油资源量为230×108t,可采资源量为5.9×108t,待发现资源量为3.7×108t油及相近数量的伴生气,2000年至今累计产油约2800×104t;Eagle Ford致密油赋存于区带北部,年产油约20×104t;Barnett待发现石油平均资源量为1400×104t,待发现致密油资源量为480×104t,其北区主要产油、南区主要产气,目前拥有8000余口生产井,截至2009年底,＂致密油带＂累计产油量达770×104t。我国广泛发育富有机质页岩,致密油的勘探潜力较大。     

中国陆相湖盆致密油成藏主控因素综述

致密油是指致密储层中的石油聚集,储层主要为致密砂岩和碳酸盐岩2大类,覆压渗透率多小于0.1×10-3μm2,一般无自然产能,需经技术改造方能获工业油流。我国主要发育陆相湖盆致密油藏,通过对比研究分析发现,发育优质烃源岩、存在"甜点区"、具备成藏原动力、近源聚集是我国陆相致密油成藏的主要条件。我国陆相致密油主要发育2类优质烃源岩:Ⅰ类烃源岩有机质类型好、丰度高,有机质成熟度高,生烃潜力大;Ⅱ类烃源岩生烃转化率较高。发育致密砂岩和碳酸盐岩2类储层,储层具有较强的非均质性,横向不连续,垂向叠置分布。生烃增压是我国陆相致密油成藏的主要原动力,强大的源储压差驱替生成的石油向紧邻优质烃源岩的致密储层中持续充注;其中,微裂缝沟通、微—纳米孔发育是致密油运移聚集的关键。微—纳米孔发育增大了致密储层的有效储集空间,微裂缝沟通为致密油的运移聚集提供了有效通道。我国陆相致密油资源丰富,初步预测其有利勘探面积约16×104km2,地质资源量约(160~200)×108t,有利勘探领域主要分布在鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾、柴达木、四川等盆地。     

北美A-29区块页岩油资源潜力分析

页岩油是与页岩气并存的非常规连续型油藏。北美A-29区块Tuscaloosa Marine Shale(TMS)层发育页岩油,但其资源潜力不清,现今转入开发的钻井极少。TMS层岩性组合为夹心饼式,上、下为致密层,中间为页岩储层,认清其页岩油资源状况及有利区分布范围,为下一步勘探开发提供指导显得尤为重要。运用体积法计算出A-29区块页岩油原始地质储量丰度为(7.36～63.22)×104m3/km2,页岩油原始地质储量为(0.30～2.56)×108m3。通过"五度"(埋藏深度、厚度、有机质丰度、有机质成熟度及脆性度)特征分析,认为A-29区块TMS层具有较好的页岩油勘探潜力,且具有较好的可压裂性,区块东南部为页岩油下一步勘探的有利区。TMS层下部发育的致密砂岩和致密灰岩含有大量的自由水,如果水平井压裂措施不当,易压穿下部致密层而导致透水,存在完井风险。     

关于致密油气和页岩油气的讨论

在全球范围内,非常规油气勘探开发都正在从幕后步入前台,为了厘清有关概念、明确勘探思路、指导勘探决策,对致密油气和页岩油气等的勘探开发历程和发展前景进行了讨论。结果认为：①目前工业开采中广义的致密储层油气主要包括致密砂岩油气、页岩油气、煤层气,其有效开采依赖于共同的主体技术--水平井和压裂;②美国的非常规油气开发从致密砂岩油气起步向煤层气、页岩气延伸,因气价下跌而促进了页岩油的开采;③近年来页岩气、页岩油成为美国油气产量增速最快的类型,从而使其成为天然气、石油产量增速最快的国家;④据最新资源评价结果测算,页岩油、页岩气分别占世界油、气资源总量的10％、32％;⑤近年世界流行的致密油（ tight liquids）概念,其主体是页岩油,包括天然气液（NGLs,Natural Gas Liquids）和轻质黑油（Light Oil）,生产实践表明,目前仅能开发致密储层油中的相对轻质者,因而可称其为轻质致密油（LTO,Light Tight Oil）。     

美国页岩油勘探开发现状与前景展望

系统介绍了美国页岩油（致密油）勘探开发现状与发展前景。目前，美国页岩油区带分布广泛，遍及二叠盆地、威利斯顿盆地、墨西哥湾盆地和阿纳达科盆地等。页岩油储量总体呈增长趋势，2017年末页岩油证实储量占全美石油证实储量的比例接近50%。美国页岩油产量主要来自二叠盆地、巴肯和伊格尔福特三大页岩油区，目前其产量占全美页岩油产量的近80%；有利地质条件是这三大页岩油区发展的基础。受2014年油价暴跌影响，美国页岩油气作业钻机明显减少，页岩油产量有所下降；但自2016年中期开始，产量恢复增长，屡创新高。美国待发现的页岩油资源丰富，具有良好的发展潜力。根据预测，未来10年页岩油产量还将持续增长，是美国原油产量增长的主要来源。     

北美TMS页岩油地质评价及勘探有利区预测

北美页岩油气的商业开发已引起全球各国的高度关注,中国能源企业也将目光投向海外市场,因此,及时掌握海外页岩油气区块地质特征及资源潜力意义重大。对于资料不够丰富、要求快速评价出勘探有利区的海外页岩油气区块来讲,页岩的资源条件和开采条件是最基础的评价内容。对北美X地区TMS(Tuscaloosa Marine Shale)页岩油资源条件和开采条件分析表明,TMS页岩具有页岩厚度大、有机碳含量高、有机质处于生油高峰阶段、页岩埋深和黏土矿物含量适中、页岩储层顶底板保存条件较好等特点,具有很好的页岩油勘探潜力。利用多层次模糊综合评判法优选TMS页岩油有利区,其勘探选区可分为5类,Ⅰ类区综合评价系数大于0.75,为极有利区,主要分布在研究区的中部;25个地理区块中,V区块页岩油勘探潜力最大,P1区块页岩油勘探潜力丰度最高。     

鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段页岩油地质特征及勘探开发进展

鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组长7段发育丰富的非常规石油资源,目前对于其属于致密油还是页岩油尚存在争议。结合国内外现状及其地质特征,文章将其统称为页岩油,即鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油指长7段烃源岩层系内致密砂岩和泥页岩中未经过长距离运移而形成的石油聚集,并根据岩性组合等因素将其分为多期叠置砂岩发育型(Ⅰ类)、页岩夹薄层砂岩型(Ⅱ类)和纯页岩型(Ⅲ类)共3种类型。综合地质研究认为,长7段页岩油具有砂泥储层大面积分布、储层致密但流体可动性较好、含油饱和度高、油质轻、气油比较高、埋藏较浅、资源量大等特点。近年来通过地震、测井、工程及开发技术攻关,推动长7段页岩油勘探开发取得良好成效:落实了I类页岩油整装规模储量区,建成3个Ⅰ类页岩油水平井攻关试验区;Ⅱ、Ⅲ类页岩油直井勘探突破出油关;Ⅰ类页岩油规模开发成效显著,长7段页岩油已成为长庆油田"二次加快"发展的重要资源保障。     

四川盆地致密油勘探开发新认识与发展潜力

在国内加大油气勘探开发力度的大环境下,非常规领域成为目前常规油气勘探开发的有力补充,在部分油田呈现出常非并举的发展势头,除页岩气而外,致密油是目前增储上产的重要对象。在系统梳理、分析、总结四川盆地侏罗系大安寨段致密油特征基础上,根据最新烃源岩、储层、源储配置等分析实验样品以及勘探开发成效的系统分析,提出：侏罗系大安寨段烃源岩有机碳中等,页岩油气显示频繁;储层致密化程度高,发育相对优质储层;源储配置类型多样,致密油充注效率高;致密油大面积分布,分相带建立有利区标准;致密油生产差异大,创建勘探开发新模式五大创新认识。根据目前的勘探开发实际情况和资源情况,提出了大安寨段具备页岩油气与致密油气两大非常规油气勘探开发潜力的新思路,并指出了页岩油气主要发育在半深湖区,致密油主要发育在滨浅湖区的认识,为该层系下步的整体勘探开发指明了方向。     

鄂尔多斯盆地中部三叠系延长组7段湖相页岩油勘探潜力

鄂尔多斯盆地中部延长组7段页岩为浅湖-半深湖相沉积,页岩厚度薄且交互发育砂质纹层甚至薄砂层。在压裂改造层面上,该地区页岩由于砂质含量高似乎是更理想的开发目标。但是,尚没有对该地区的页岩油勘探目标进行过剖析与对比。为了探索浅湖-半深湖相的页岩油勘探目标,基于地球化学测试与分析,开展了两类岩性的生、排烃能力对比,综合判断页岩油资源的勘探潜力。研究表明,页岩的有机质丰度高于砂质纹层页岩;页岩主要由偏腐泥型的有机质构成,砂质纹层页岩由混合型有机质构成;页岩和砂质纹层页岩均处于低-中等成熟的热演化阶段;砂质纹层页岩的生烃能力弱于页岩;页岩与砂质纹层页岩均能有效排烃;砂质纹层页岩、页岩的页岩油含量分别为7.22和9.42 mg/g;砂质纹层页岩与页岩的油饱和度指数相当,且两者都具有可动用性;页岩和砂质纹层页岩均具有页岩油勘探潜力。     

松辽盆地陆相页岩油富集条件及勘探开发有利区

陆相页岩油是中国独具特色的非常规油气资源类型,已经成为中国石油增储上产的重要阵地。通过系统阐述松辽盆地古龙地区页岩油(古龙页岩油)的勘探开发历程,总结陆相页岩油富集成藏的地质条件,明确资源潜力,并指出古龙页岩油有利区及下一步勘探开发方向。研究结果表明：(1)古龙页岩油主要经历泥岩裂缝油藏、夹层型页岩油和页岩型页岩油3个勘探开发阶段;(2)古龙地区页岩为陆相淡水—微咸水湖盆成因,层状藻富集,形成了分布面积广、厚度大、生油能力强的富有机质页岩,奠定了古龙页岩油规模发育的物质基础;(3)古龙地区页岩发育大量微米—纳米级有机质生烃缝、孔隙和天然裂缝,为页岩油提供富集空间和渗流通道;(4)古龙页岩油热演化程度高,有机质大量生油,原位超压保存,地层能量充足,有利于页岩油的开发动用;(5)古龙页岩油顶、底板岩性致密,断层封堵性好,为古龙页岩油大规模连片分布提供宏观保存条件;(6)古龙页岩油有利区分布面积为1.46×10⁴km²,为大规模连续分布的超压页岩油藏,资源量巨大,石油资源量为(100～150)×10⁸t,齐家—古龙凹陷轻质油带...     

毛细管力在非常规油气藏开发中的作用及应用

相对于常规油气藏而言，非常规油气藏储层岩石孔喉尺度小、毛细管力作用突出，极大地影响油气勘探与开发。对于常规油气藏的研究，通常忽略毛细管力效应，但是对于页岩油气与煤层气等自生自储的非常规储层，其纳米孔隙发育，润湿性、毛细管力及其相渗特征的研究还存在难点。通过结合地质成藏理论和开发过程渗流理论，以致密油、煤层气和页岩油气为例，阐明了毛细管力在非常规油气成藏及开发中的作用及应用。同时，进一步刻画了油藏原始条件下油水多种分布关系及对应的流体压力分布特征，借此可以分析评价注水（气）过程润湿相与非润湿相流体渗流机理及非润湿相的卡断尺度，为二次采油、三次采油参数设计提供理论依据；通过评价高有机质含量（TOC）的煤层气储层，发现其多呈现水湿特征，强极性的水分子与孔隙介质少数极性官能团的结合力要比甲烷与孔隙有机质结合力高几倍到几十倍，而润湿角测量与毛细管力测量均体现了极性与非极性吸引力的作用，因此尽管煤层气储层有机质含量远高于无机质，但是其分子间作用力较弱导致润湿性更倾向于水湿；区别于煤层气，页岩气储层无机质体积分数远大于有机质体积分数，由于无机质孔隙原始条件多为水湿，因此该类储层多为水湿；页岩油岩石组成尽管与页岩气类似，但是由于油相具有复杂的组成，其中的表面活性物质将会影响储层的润湿性，据此影响储层的毛细管力；由于页岩油要比页岩气流动困难，渗流阻力大，但是页岩油的油水毛细管力又小于页岩气的气水毛细管力，因此需要对二者量化计算评价。     

毛细管力在非常规油气藏开发中的作用及应用

相对于常规油气藏而言，非常规油气藏储层岩石孔喉尺度小、毛细管力作用突出，极大地影响油气勘探与开发。对于常规油气藏的研究，通常忽略毛细管力效应，但是对于页岩油气与煤层气等自生自储的非常规储层，其纳米孔隙发育，润湿性、毛细管力及其相渗特征的研究还存在难点。通过结合地质成藏理论和开发过程渗流理论，以致密油、煤层气和页岩油气为例，阐明了毛细管力在非常规油气成藏及开发中的作用及应用。同时，进一步刻画了油藏原始条件下油水多种分布关系及对应的流体压力分布特征，借此可以分析评价注水（气）过程润湿相与非润湿相流体渗流机理及非润湿相的卡断尺度，为二次采油、三次采油参数设计提供理论依据；通过评价高有机质含量（TOC）的煤层气储层，发现其多呈现水湿特征，强极性的水分子与孔隙介质少数极性官能团的结合力要比甲烷与孔隙有机质结合力高几倍到几十倍，而润湿角测量与毛细管力测量均体现了极性与非极性吸引力的作用，因此尽管煤层气储层有机质含量远高于无机质，但是其分子间作用力较弱导致润湿性更倾向于水湿；区别于煤层气，页岩气储层无机质体积分数远大于有机质体积分数，由于无机质孔隙原始条件多为水湿，因此该类储层多为水湿；页岩油岩石组成尽管与页岩气类似，但是由于油相具有复杂的组成，其中的表面活性物质将会影响储层的润湿性，据此影响储层的毛细管力；由于页岩油要比页岩气流动困难，渗流阻力大，但是页岩油的油水毛细管力又小于页岩气的气水毛细管力，因此需要对二者量化计算评价。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成富集机理

页岩油是亟待开发利用的一种非常规油气资源。利用岩石地球化学和烃源岩地球化学的方法对鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成的基本条件和富集机制进行了系统分析。长7段沉积了平均残余有机碳丰度达7.4%的特高丰度富有机质泥页岩,该套泥页岩中发育丰富的微纳米孔隙,为页岩油的富集创造了良好的条件。长7段页岩油富集的主要机制包括：①高有机物生产力和强还原水体令长7段沉积期的超富营养化湖盆中的有机质得以有效保存,形成高有机质丰度的泥页岩,为页岩油形成提供了物质基础;②长7段富有机质泥页岩生油能力强、转化效率高、排油强度大,为页岩油的规模形成提供了良好条件;③有机质吸附与孔隙容留双机制的页岩油赋存方式,为页岩油的富集提供了多种方式。     

常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望——以中国致密油和致密气为例

油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越,是石油工业发展的必然趋势,二者在油气类型、地质特征及聚集机理等方面明显不同。常规油气研究的灵魂是成藏,目标是回答圈闭是否有油气;非常规油气研究的灵魂是储层,目标是回答储集有多少油气。非常规油气主要表现在连续分布、无自然工业产量。目前,常规油气面临非常规的问题,非常规需要发展成新的"常规"。伴随技术的进步,非常规可向常规转化。常规油气聚集包括构造油气藏、岩性-地层油气藏,油气以孤立的单体式或较大范围的集群式展布,圈闭界限明显,储集体发育毫米级—微米级孔喉系统,浮力成藏。非常规油气聚集包括致密砂岩油和气、致密碳酸盐岩油和气、页岩油和气等,一般源储共生,大面积连续或准连续分布于盆地斜坡或中心,圈闭界限不明显,页岩系统储集体广泛发育纳米级孔喉,浮力作用受限,油气以原位滞留或短距离运移为主。以中国重点盆地致密油和致密气为例,系统分析了其地质特征与勘探潜力。非常规油气储集空间主体为纳米级孔喉系统,局部发育微米—毫米级孔隙,其中页岩气储层孔径为5～200nm,致密灰岩油储层孔径为40～500nm,致密砂岩油储层孔径为50～900nm,致密砂岩气储层孔径为40～700nm。针对全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"的概念,指出"纳米油气"是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代将随之到来。     

黄骅坳陷孔南地区孔二段页岩油藏形成条件分析

孔南地区孔店组孔二段暗色泥页岩为黄骅坳陷内重要的烃源岩,并在勘探中发现了广泛的泥页岩油气显示。研究结果表明,半深湖相-深湖相沉积环境控制了孔二段富有机质泥页岩及其夹层的分布与发育,其中深湖沉积中心暗色泥页岩厚度最大;孔二段暗色泥页岩具有厚度大、区域分布广、有机质类型好、有机质丰度高、有机质成熟度适中等特征。其中页岩油藏的储集空间及储层类型多样、富含砂质、硅质等脆性矿物;储层较为致密,具有低孔低渗的特征;不受局部构造控制而受岩性控制,具有一定的非常规油藏特征。在常规勘探中,孔二段已见到大量油气显示和小规模油气流,具备形成页岩油藏的有利地质条件;孔南地区孔二段页岩油资源比较丰富,其中王官屯-枣园区块可作为近期开展页岩油藏勘探开发的有利目标区,通过老井复查及加砂压裂测试,有望取得勘探突破。     

陆相页岩与泥岩特征对比及其意义——以鄂尔多斯盆地延长组7段为例

鄂尔多斯盆地延长组7段富含大量页岩油,但由于对页岩与泥岩特征差异缺乏深入了解,阻碍了该层系页岩油的有效开发。为此,采用岩心观察、薄片鉴定等直接观察手段与XRD、Rock-Eval、TOC、氯仿沥青“A”抽提、主微量元素等实验相结合,对研究区长7段页岩和泥岩的岩石学、矿物学、有机地球化学与无机地球化学特征进行了深入研究。结果表明：长7段页岩的颜色较深,发育明显页理,切面光滑,而泥岩不具有纹层和页理,断口不整齐且切面粗糙;页岩的有机质以顺层富集为主,泥岩有机质以分散赋存为主;页岩的粘土矿物含量较高,泥岩的石英含量较高;页岩的TOC平均值为18.5%,约为泥岩的5倍,生烃潜量是泥岩的5～8倍;氯仿沥青“A”组分对比显示页岩含较多的芳烃,泥岩则含有较多的饱和烃;页岩沉积水体的盐度相对泥岩略低,且水深相对较浅。长7段页岩呈西北-东南走向分布,厚度主要为15～30 m,与泥岩呈互补式分布。页岩油“源内聚集”的特点使长7段的页岩油宏观分布受到页岩相控制。开展泥岩与页岩的对比研究,对准确预测富有机质页岩分布及指导页岩油气勘探具有重要意义。