碳中和目标下中国天然气工业进展、挑战及对策

天然气在21世纪中叶将迈入“鼎盛期”,“天然气时代”正在到来。回顾全球天然气工业历程,梳理美国页岩革命启示,总结中国天然气发展历史与成果进展,分析天然气在能源绿色低碳转型中的地位与挑战,提出当前和未来中国天然气工业的发展对策。中国天然气工业经历了起步、增长、跨越3个发展阶段,已成为世界第4大天然气生产国与第3大消费国;天然气勘探开发理论技术取得重大成就,为储量产量规模增长提供了重要支撑。碳中和目标下,推动绿色可持续发展,天然气工业发展挑战与机遇并存。天然气低碳优势显著,“气电调峰”助力新能源发展;同时,开采难度与成本加大等问题更突出。为保障国家能源安全,实现经济社会与生态环境和谐共生,碳中和进程中,立足“统筹布局、科技创新;多能互补、多元融合;灵活高效、优化升级”,完善产供储销体系建设,加速推动天然气工业发展:①加大天然气勘探开发力度,规划部署重点勘探开发领域,突破关键理论,强化技术攻关,持续支撑增储上产;②推进天然气绿色创新发展,突破新技术,拓展新领域,融合新能源;③优化天然气供需转型升级,加大管道气、液化天然气布局和地下储气库建设,建立储备体系,提升应急调节能力和天然气一次能源消费比例,助力能源消费结构转型,实现资源利用低碳化、能源消费清洁化。

鄂尔多斯盆地石炭系本溪组煤岩气地质特征与勘探突破

通过对鄂尔多斯盆地石炭系本溪组煤岩分布、煤岩储层特征、煤质特征、煤岩气特征以及煤岩气资源和富集规律等方面开展系统研究,评价其勘探潜力。研究表明:①煤岩气是有别于煤层气的优质天然气资源,在埋深、气源、储层、含气性、碳同位素组成等方面具有独特特征;②本溪组煤岩分布面积达16×10^(4)km^(2),厚度2~25m,以原生结构的光亮和半亮煤为主,挥发分和灰分含量低,煤质好;③中高阶煤岩TOC值为33.49%~86.11%,平均值为75.16%,演化程度高(Ro为1.2%~2.8%),生气能力强,气体稳定碳同位素值高(δ^(13)C_(1)值为-37.6‰~-16.0‰,δ^(13)C_(2)值为-21.7‰~-14.3‰);④深层煤岩发育气孔、有机质孔和无机矿物孔等基质孔隙,与割理、裂缝共同构成良好储集空间,储层孔隙度为0.54%~10.67%,平均值为5.42%,渗透率为(0.001~14.600)×10^(-3)μm^(2),平均值为2.32×10^(-3)μm^(2);⑤纵向上发育5种煤岩气聚散组合,其中煤岩-泥岩聚气组合与煤岩-灰岩聚气组合最为重要,封闭条件好,录井全烃气测峰值高;⑥构建了广覆式分布的中高阶煤岩持续生气、煤岩基质孔和割理裂缝规模储集、源-储一体赋存、致密岩盖层密闭封堵的煤岩气富集模式,存在煤岩侧向尖灭体、透镜体、低幅度构造、鼻状构造和岩性自封闭5种高效聚气类型。⑦依据煤岩气地质特征评价划分出8个区带,估算埋深超过2000m的煤岩气资源量超过12.33×10^(12)m^(3)。上述认识指导风险勘探部署,两口井实施后分别获得工业气流,推动进一步部署预探井和评价井,获得规模突破,提交超万亿方预测储量和超千亿方探明储量,对中国天然气效益增储和高效开发具有重大意义。

深层古老碳酸盐岩-膏盐岩组合油气成藏特征

通过分析塔里木、四川和鄂尔多斯三大海相盆地埃迪卡拉系—奥陶系,并对比参考东西伯利亚、阿曼和澳大利亚Officer三大国外盆地新元古界—寒武系的地层特征,将碳酸盐岩-膏盐岩组合划分成碳酸盐岩类和膏盐岩类互为夹层型、碳酸盐岩类和膏盐岩类互层型以及碳酸盐岩类、膏盐岩类和碎屑岩类共生型3种类型,明确了碳酸盐岩-膏盐岩组合的概念及内涵。结果表明:(1)碳酸盐岩-膏盐岩组合的油气通常来源于泥页岩和泥质碳酸盐岩两类烃源岩,咸化环境膏盐岩可促进烃源岩生烃。(2)主要发育膏云坪型、颗粒滩和微生物丘型两大类白云岩储集层,准同生期或表生期的大气淡水淋滤是储集层规模发育的主要控制因素,后期埋藏溶蚀作用对储集层有调整和改造作用。(3)碳酸盐岩-膏盐岩组合油气成藏模式可划分为盐下成藏模式、盐上成藏模式和盐间成藏模式3大类8小类模式。塔里木盆地塔中隆起北坡、麦盖提斜坡和玛扎塔格前缘隆起带寒武系、四川盆地东部—南部地区寒武系和鄂尔多斯盆地奥陶系盐间马家沟组四段等为未来的有利勘探领域。

氦气资源形成地质条件、成因机理与富集规律

借鉴含油气系统思路及方法,基于典型富氦气田解剖,并利用地球化学成藏方法技术,研究天然气中氦气资源形成的地质条件、成因机理与富集规律。结果表明:①氦气“生-运-聚”机理与天然气有显著差异性,氦气主要为基底富U、Th元素缓慢α衰变或深部壳幔氦释放,沿岩石圈复合输导体系运移至天然气成藏系统,依附适宜载体气聚集成藏。②氦运移输导主要受“岩石圈断裂、基底断裂、沉积层断裂、有效输导层”复合输导体系控制,基于地下流体中“氦-气-水”相平衡及相-势耦合综合分析,提出氦气运聚过程中具有“水溶相、气溶相、游离相”3种主要赋存状态,存在氦气“集流、渗流、扩散”3种运移方式。③富氦气藏形成和氦气富集通常受控于“优质氦源、高效输导、适宜载体”3大主控要素,具有“脱溶汇聚、浮力驱动、压差驱替”3种聚集成藏动力类型,已发现富氦气藏具有相对“近氦源、邻断裂、低势区、高部位”的分布规律和成藏模式。④氦气富集区勘探和评价需要依托天然气兼探/并探,在评价落实氦气“源-运-聚”要素与天然气“生-储-盖”条件耦合匹配性、局部相对低势高部位有利圈闭载体气区的基础上,综合评价优选“通源连圈、低势高位、气氦适配”的有利氦气富集区。

煤岩气:概念、内涵与分类标准

近年来,准噶尔、鄂尔多斯等盆地深层煤岩储层中的天然气勘探开发取得重大突破。针对目前工业界和学术界对这种新类型非常规天然气表述不一致的现状,在前人研究的基础上定义了“煤岩气”概念,并系统对比剖析其赋存状态、运储形式、差异聚集和开发规律。在地质上,煤岩气不同于传统意义上的煤层气,具有游离气与吸附气并存、富含游离气,自生自储-微距运移并可有他源的聚集,煤岩割理裂缝发育、游离气差异富集等特点,埋深超过2000m的深层煤岩气具有“高压力、高温度、高含气、高饱和、高游离”的“5高”地质特征;在开发上,与页岩气、致密气特征相似,人工改善储层连通性后,无需排水降压,高势能游离气弹性驱动产出、压降后吸附气解吸接替,可依靠地层自然能量开采,游离气与吸附气连续接力长周期产气。按照埋深、煤阶、压力系数、储量规模、储量丰度和气井产量等,提出了煤岩气的分类标准和资源/储量估算方法。初步估算埋深超过2 000 m的中国煤岩气地质资源量超过30×1012m3,是国家重要的战略资源。提出鄂尔多斯、四川、准噶尔和渤海湾等盆地是煤岩气的规模富集有利区,梳理了技术与管理挑战并指出攻关方向,为中国煤岩气管理与勘探开发奠定理论、评价和生产实践基础。

鄂尔多斯盆地东部上石炭统铝土岩系储集层特征及形成模式

基于岩心观察、岩石薄片、X射线衍射、扫描电镜、低温气体吸附和等温吸附等实验,分析鄂尔多斯盆地东部上石炭统铝土岩系岩性和孔隙特征,以揭示铝土岩系储集层形成演化过程。研究表明:(1)提出以铝的氢氧化物、铁矿物和黏土矿物三单元的铝土岩系岩石学命名分类方案;(2)铝质泥岩产状主要为致密块状和碎屑状,(泥质)铝土岩多呈致密块状、豆状、鲕状、多孔土状和碎屑状,溶蚀孔、晶间孔和微裂缝是主要储气空间,孔隙度一般小于10%,以介孔为主;(3)华北地区铝土岩系纵向上总体上可分为5段,即铁岩(山西式铁矿,A段)、铝质泥岩(B段)、铝土岩(C段)、铝质泥岩(含碎屑)(D段)和暗色泥岩-煤岩段(E段);(4)在岩溶平台、缓坡和洼地分别发育潜穴/漏斗状、透镜状、层状/块状铝土岩沉积,岩溶平台及缓坡处有利于地表水淋滤,岩溶改造作用强,孔隙发育,储集层厚度大且物性好,但连贯性差,低洼处物性较差但储集层相对连续稳定。铝土岩天然气富集受源岩-储集层-裂缝综合控制,相关认识可为该层段和类似铝土岩系天然气勘探开发提供地质依据。

二氧化碳-水-岩作用机理及微观模拟方法研究进展

系统综述CO_(2)-水-岩复杂作用机理、多孔介质反应输运(溶解、沉淀及沉淀运移)微观模拟、CO_(2)-水-岩系统微观模拟3个方面的研究进展,指出目前研究存在的主要问题并提出了关于未来研究方向的建议。CO_(2)注入储集层后,不仅存在常规渗流体系的流动和传质作用,还会产生溶解、沉淀及沉淀运移等特殊物理化学现象,其耦合作用导致多孔介质的孔渗参数变化规律复杂。孔隙尺度的微观渗流模拟,可以得到孔喉三维空间内的详细信息,且能显性观察到多孔介质流-固界面随反应的变化。目前研究主要在复杂作用机理解耦合、多矿物差异性反应表征、沉淀生成机理及表征(晶体成核和矿物脱落)、沉淀-流体相互作用模拟方法、多物理化学过程耦合渗流机制等方面存在局限。未来研究中,需要创新实验方法对“溶解—沉淀—沉淀运移”解耦合,提高矿物地球化学反应相关参数实验测试的准确度,在不同沉淀机理可靠表征的基础上,建立沉淀-流体相互作用模拟方法,并有机耦合各个物理化学过程,最终实现对CO_(2)-水-岩系统中“溶解—沉淀—沉淀运移”的耦合渗流模拟。

陆相中高成熟页岩油“组分流动”条件及其在提高页岩油产量中的作用

基于中国陆相页岩油区重点试采井的生产曲线、生产制度、烃产物数量和产出烃构成随时间的变化等资料,开展页岩油精细馏分切割和页岩油组成变化对宏观流动性影响的试验以及分子动力学数值模拟,提出页岩油“组分流动”概念,并对组分流动的形成机理与条件进行探讨。研究表明:(1)在地下页岩微纳米孔隙中,轻烃、中质烃和重烃会按相似相溶原理发生混相,使重烃等难流动组分以分子聚集体方式“悬浮”在轻烃和中质烃溶剂中,从而显著降低其黏度并增加流动性和流动量;(2)小分子芳烃是组分流动发生的载体,气态烃和轻烃含量越高,越利于抑制胶质和沥青等重组分形成尺寸更大的聚集体,并增加其塑性变形能力,组分流动效果越好;(3)较高的地层温度可降低蜡质等重烃组分黏度,提高其流动性;(4)保存条件、地层能量和生产制度对控制轻烃组分含量、流出速度和形成稳定的“组分流动”都有重要作用,是页岩油多组分烃形成最优配伍和最大流动量的重要影响因素。地下页岩油“组分流动”概念的提出对于提高页岩油单井产量和累计采出量具有重要意义。

准噶尔盆地中央坳陷西部下二叠统风城组天然气勘探潜力与重点领域

基于准噶尔盆地中央坳陷西部下二叠统风城组烃源岩有机地球化学、天然气组分和稳定碳同位素组成等分析数据,结合区域沉积环境与生烃演化模拟实验,评价风城组烃源岩的生气潜力,刻画规模有效源灶分布,厘定天然气成因来源,优选有利勘探领域。结果表明:(1)风城组为1套倾油型烃源岩,但滞留液态烃有利于晚期裂解成气,具有生气潜力大、晚期规模成藏的特点;(2)风城组烃源岩最大厚度可达900 m,盆1井西凹陷和沙湾凹陷已进入规模生气阶段,生气强度大于20×10^(8) m^(3)/km^(2)的面积约6 500 km^(2);(3)环中央坳陷西部发现的碳同位素组成较轻的天然气主要为来自风城组烃源岩的高熟油型气,其他则为来自于石炭系煤系烃源岩的煤成气;(4)中央坳陷西部天然气勘探需重点关注源边构造型、源边地层型、源内页岩气型和源内构造型4种类型的有利勘探领域,其勘探潜力值得期待。

基岩油气成藏特征与中国陆上深层基岩油气勘探方向

基于全球基岩油气藏数据库和中国基岩油气藏解剖,深入分析基岩油气成藏特征,探讨深层基岩油气成藏的有利条件和勘探方向。研究表明:全球已发现的基岩油气田主要分布在埋深小于4500 m的中浅层,层位以太古宇和前寒武系为主,储集层岩性以花岗岩和变质岩为主;规模较大的基岩油气田主要分布在中新生代构造运动活跃的裂谷盆地、弧后盆地和前陆盆地。基岩油气成藏特征主要表现为:(1)以孔隙-裂缝型低孔特低渗储集层为主,非均质性强,强抗压实作用导致储集层物性不受埋深控制,规模成储期为盆地基底风化剥蚀期及后期构造改造期;(2)他源供烃,成藏组合可划分为烃源岩-基岩接触型和烃源岩-基岩分离型两大类;(3)烃源岩异常高压和基岩储集层常压-低压,导致烃源岩与储集层之间存在较大的压力差,有利于深层基岩抽吸成藏。基底构造活动性、成藏组合关系、深大断裂(尤其走滑断裂)发育程度及区域性盖层等是深层基岩选区评价的主要参数;古老克拉通盆地陆内裂谷边缘的前寒武系结晶基底、紧邻生烃凹陷的古生代褶皱基底和中新生代块断基底,均具有较好的成藏条件,是未来深层基岩油气勘探的主要方向。

中国大气田烷烃气碳同位素组成的若干特征

勘探开发大气田是一个国家快速发展天然气工业的重要途径。1991年至2020年,中国新探明大气田68个,促进2020年产气1925×10^(8)m^(3),成为世界第4产气大国。基于中国70个大气田的1696个气样组分和烷烃气碳同位素组成数据,获得中国大气田烷烃气碳同位素组成特征:①δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)、δ^(13)C_(3)和δ^(13)C_(4)的最轻值和平均值,随分子中碳数逐增而变重,而δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)、δ^(13)C_(3)和δ^(13)C_(4)的最重值,随分子中碳数逐增而变轻。②中国大气田δ^(13)C_(1)值的分布区间为−71.2‰~−11.4‰,其中生物气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−71.2‰~−56.4‰;油型气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−54.4‰~−21.6‰;煤成气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−49.3‰~−18.9‰;无机成因气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−35.6‰~−11.4‰;根据这些数据编制了中国大气田的δ^(13)C_(1)值尺图。③中国天然气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−107.1‰~−8.9‰,其中生物气δ^(13)C_(1)值为−107.1‰~−55.1‰;油型气δ^(13)C^(1)值为−54.4‰~−21.6‰;煤成气δ^(13)C_(1)值为−49.3‰~−13.3‰;无机成因气δ13C1值为−36.2‰~−8.9‰;根据上述数据编制了中国天然气的δ^(13)C_(1)值尺图。

粗糙壁面压裂裂缝内支撑剂运移铺置特征

采用铸模工艺对岩石露头粗糙劈裂裂缝面进行立体重建,搭建大型可视化粗糙裂缝实验装置并开展支撑剂运移实验,研究粗糙壁面裂缝内支撑剂运移铺置的典型特征及其内在机制,分析裂缝倾斜程度、裂缝宽度以及压裂液黏度对支撑剂在粗糙裂缝内运移铺置的影响规律。研究表明:裂缝的粗糙特征会引起流道形状和流体流动模式的改变,导致支撑剂运移时易发生桥接堆积并形成未充填区,携砂液出现窜流、反向流和绕流等多种复杂流动形式,并影响砂丘堆积的稳定性;支撑剂在倾斜粗糙裂缝内具有更高的铺置率,实验中相较于垂直裂缝其铺置率最大增加了22.16个百分点,但砂丘的稳定性差;缝宽减小会加剧支撑剂的桥接堆积并导致更高的泵注压力;增大压裂液黏度能够减轻裂缝面粗糙特征引起的支撑剂桥接堆积。

鄂尔多斯盆地长7段重力流砂岩长石溶蚀特征及控制因素

基于岩心薄片、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射全岩分析及溶蚀实验,研究鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(简称长7段)重力流砂岩中长石溶孔发育特征及控制因素,明确长石溶孔的形成与分布,为预测优质储集层分布提供依据。研究表明:(1)研究区长7段砂岩中的长石经历3类成岩作用:长石次生加大、黏土以及方解石的交代、长石碎屑的溶蚀作用。(2)长7段致密砂岩中的长石溶蚀主要源于有机酸溶蚀,此外还受长石类型、长石早期蚀变程度以及砂岩中云母碎屑对有机酸的缓冲作用影响。(3)不同长石的溶蚀程度不同,表现为钾长石较斜长石易溶蚀,钾长石中正长石较微斜长石易溶,未蚀变的长石较早期高岭土或绢云母化的长石易溶蚀。(4)溶蚀实验显示云母的存在会抑制长石溶蚀,相同质量的云母对有机酸的消耗能力明显强于长石。(5)在云母含量低的情况下,长7段砂岩长石溶孔较为发育,储集层物性得以改善,而云母含量较高的地区长石溶孔则明显减少。

九分量横波三维地震在生物气区沉积储层研究中的应用——以柴达木盆地三湖坳陷台东地区更新统七个泉组为例

为解决疏松岩性含气区沉积相恢复及储层预测难题,基于中国首例九分量横波三维地震资料的地震沉积学分析,应用地震地貌学和地震岩性学建立四级等时地层格架,研究柴达木盆地台东地区更新统七个泉组沉积相和储层特征。研究方法和思路:首先,利用九分量横波地震相位旋转、分频融合和地层切片技术,在卫星影像揭示沉积模式的基础上恢复主要标准层沉积相;然后,利用地震属性提取、主因子分析和随机拟合技术计算重点砂体的储层厚度和物性参数,经盲测井检验效果较好。研究结果表明:研究区七个泉组的优势沉积相为三角洲前缘和浅湖,三原色融合切片揭示发育2个旋回,同期存在3套水下分流河道体系;其中七个泉组中下部分流河道砂体厚度大、分布广、物性最好,是研究区有利储层,其渗透率还受成岩作用影响;分流河道砂体储层向涩北一号气田以西延伸范围较广,为该区勘探向西侧外围区扩展提供了依据。

中东巨厚复杂碳酸盐岩油藏分层系均衡注水开发技术

基于中东碳酸盐岩油藏注水开发实践,以两伊地区(伊拉克和伊朗)白垩系巨厚生物碎屑灰岩油藏为例,针对笼统注采导致开发效果差的难题,提出以隐蔽隔夹层为格架精细划分开发层系、多类型多井型井网有机组合、构建均衡注采体系为核心的巨厚复杂碳酸盐岩油藏均衡注水开发技术。两伊地区巨厚碳酸盐岩油藏具有垂向非均质性强、多成因超高渗透层发育、隔夹层隐蔽性强等特征,基于隐蔽隔夹层识别与刻画技术、封隔能力评估技术,提出均衡注水开发技术,形成常规层系架构、精细层系架构、深化层系架构3种均衡注水开发模式和技术。数值模拟表明,均衡注水开发技术可实现两伊地区巨厚复杂碳酸盐岩油藏精细高效注水开发、均衡动用不同类型储量,并为同类油藏的开发优化提供借鉴。

桑托斯盆地盐下孤立碳酸盐台地沉积建造与深水大油田

针对桑托斯被动陆缘盆地深水盐下碳酸盐岩储层分布特征及大油田成藏规律不清的难题,综合利用地质、地震及岩心等数据资料,通过早白垩世原型盆地与岩相古地理恢复重建,提出盐下碳酸盐岩沉积建造受控于坳间断隆型和坳中断凸型两类孤立台地。坳间断隆型孤立台地分布于现今盐下坳间隆起带上,建造于早期陆内和陆间裂谷两个原型阶段继承性发育的单断式和双断式垒式断块上,早白垩世陆内裂谷晚期沉积的ITP组介壳灰岩和陆间裂谷早期沉积的BVE组微生物灰岩为连续建造;坳中断凸型孤立台地分布于现今盐下坳陷带中,建造于早期陆内裂谷原型阶段火山岩建隆所形成的凸起带上,发育BVE组微生物灰岩。两类孤立台地灰岩所形成礁滩体均具有储层厚度大、物性好的特点。结合盐下已发现大油田解剖,发现两类台地均可形成大型构造-岩性复合圈闭,周缘为优质湖相和潟湖相烃源岩环绕,上覆为巨厚的优质蒸发盐岩盖层高效封堵,形成了“下生中储上盖”式最佳生储盖组合关系,油气富集程度高。已发现大油田均为具有统一压力系统的底水块状油田,且均处于充满状态。未来勘探重点目标是西部隆起带和东部隆起带南段上的坳间断隆型孤立台地及中央坳陷带中的坳中断凸型孤立台地。该项研究成果为在桑托斯被动陆缘盆地超前选区选带、新项目评价及中标区块探区勘探部署提供了重要依据,也为今后在全球被动大陆边缘盆地深水勘探战略选区提供借鉴。

致密油多场重构驱渗结合提高采收率技术

建立渗流-地质力学耦合的嵌入式裂缝流动模型,进行致密油多场耦合模拟,揭示致密油长期注水后压力场、渗流场和应力场的变化规律,在此基础上提出了致密油多场重构驱渗结合提高采收率技术。研究表明:致密油长期注水开发后,压力扩散范围小,难以建立有效驱替系统,地应力的变化幅度呈现差异性,水平最小主应力变化幅度大于水平最大主应力,注水井地应力变化幅度大于生产井,注水井周围地应力转向幅度较大。多场重构驱渗结合提高采收率技术通过注水井转采和大规模压裂技术,重构人工体积缝网系统;通过压前补能、压中增能、焖井蓄能、驱渗结合的全生命周期能量补充方法,有效解决了大规模压裂后注入介质易窜流、能量难补充的问题;通过多井联动强化渗吸效应,重构复杂缝网下驱替与渗吸结合体系,由避缝向利用裂缝转变,提高微观波及效率和驱油效率。鄂尔多斯盆地华庆油田元284区块现场应用实践表明,该技术提高采收率12个百分点,可实现致密油规模效益开发。

含海泡石层系泥质灰岩中自生黏土矿物的类型、组成与成岩演化过程--以川东地区中二叠统茅口组茅一段为例

通过野外露头剖面实测和岩心观察,结合薄片鉴定、氩离子抛光、X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和激光剥蚀元素面扫描等方法,对四川盆地东部地区中二叠统茅口组一段(简称茅一段)含海泡石层系泥质灰岩中自生黏土矿物类型、产状及其组成进行了分析,明确黏土矿物的成岩演化序列,建立黏土矿物沉积-成岩演化模式。研究表明,川东地区茅一段在富Si^(4+)、Mg^(2+)的凉水文石海中沉淀自生海泡石矿物,形成含海泡石层系;在埋藏成岩过程中,自生黏土矿物会经历两条可能的演化序列:①早成岩A期到中成岩A_(1)期,在普遍缺乏Al^(3+)的浅埋藏环境中,海泡石维持稳定状态;中成岩A_(2)期,自生海泡石开始演化为斯蒂文石;中成岩B_(1)期演化为无序滑石;中成岩B_(2)期至晚成岩期,最终演化为滑石,形成了茅一段主要的自生黏土矿物成岩演化序列“海泡石—斯蒂文石—无序滑石—滑石”。②早成岩A期,风暴和上升洋流携带的Al^(3+)参与成岩过程,微量海泡石向蒙脱石演化,部分蒙脱石继续演化为绿泥石;早成岩B期至中成岩A_(1)期,部分蒙脱石演化为伊/蒙混层;中成岩A_(2)期至中成岩B_(2)期,伊/蒙混层向伊利石发生演化,至晚成岩期全部转化为伊利石,由此形成茅一段次级自生黏土矿物成岩演化序列“海泡石—蒙脱石—绿泥石/伊利石”。含海泡石层系泥质灰岩中自生黏土矿物的类型与演化具有两方面的油气地质意义:①海泡石吸附和聚集大量有机质,有效提升茅一段烃源岩的品质和生烃潜力。②海泡石向滑石演化过程中形成大量有机质孔和黏土收缩孔(缝),同时释放富Mg^(2+)成岩转化流体,使凹陷内或凹陷边缘区的灰岩发生白云石化,在中二叠统形成自生自储和(旁)下生(侧)上储型的源储配置新模式,提高了油气成藏效率。

济阳坳陷页岩油注二氧化碳开发技术

围绕页岩油注CO_(2)开发存在的问题,通过室内实验、数值模拟与压裂工艺相结合的方式,开展了页岩油注CO_(2)萃取置换机理、CO_(2)前置液对页岩力学性质影响的室内实验,模拟了CO_(2)前置压裂和吞吐补能对开发效果的影响,并将成果应用于CO_(2)前置压裂和单井吞吐矿场实践。研究表明:CO_(2)吞吐作用效果受微纳尺度效应及干酪根、吸附油存在等的影响,适当延长焖井时间可提高原油动用程度。在CO_(2)“注、焖”阶段,CO_(2)通过溶解扩散和传质作用提高重烃的动用程度,在CO_(2)“吐”的阶段,CO_(2)主要将较大孔隙中的原油排出至周边更大的孔隙或层理缝中流入生产井。注入CO_(2)前置液有助于保持岩心脆性,降低破裂压力,CO_(2)易沿层理面滤失,从而提高裂缝复杂程度。前置CO_(2)注入量增加会提升增能效果,从而增强地层能量的补充作用。页岩基质渗透率越低、地层压力越低、原油重烃含量越高,注CO_(2)吞吐开发后,采收率提高幅度越大。矿场实践表明,CO_(2)前置压裂后压力保持良好,单井CO_(2)吞吐后可有效补充地层能量,提高单井产能,效果良好。

济阳页岩油开发“三元”储渗理论技术与实践

基于济阳坳陷页岩油储层上万米岩心资料与60余口水平井的开发实践,提出济阳页岩油“储元”、“缝元”、“压元”的“三元”储渗理论。“三元”协同支撑济阳页岩油的富集高产:“储元”控制页岩油的富集,咸化湖盆无机孔-缝及灰-泥优质纹层组构发育利于页岩油储集,高生烃能力、高游离烃含量为高产提供物质基础;“缝元”控制页岩油的渗流,天然裂缝为页岩油的运移和聚集提供渗流通道,压裂改造缝沟通天然裂缝形成复杂缝网,为高产提供渗流基础;“压元”控制页岩油的高产稳产,高地层压力为油气运聚提供原始动力,压裂增能可进一步提高岩石及流体弹性能,强化孔缝原油渗吸置换,减缓应力敏感性,为长期稳产提供能量基础。基于“三元”储渗理论,形成了以立体井网优化、立体均衡压裂、全周期优化调控为核心的立体开发技术,有效指导了现场生产实施,为济阳页岩油规模化效益开发提供技术支撑。