中国南方海相地层油气保存条件综合评价技术体系探讨

中国南方海相地层的油气藏分别在加里东、印支和燕山期经历了多期多阶段的演变过程,被构造活动改造的强度大。油气保存条件破坏严重,且缺乏有效的评价方法。本文试图通过研究地下流体的化学-动力学行为规律,从动态和演化的角度分析剥蚀作用、断裂-破碎作用、大气水下渗作用等对油气藏破坏的程度、方式,综合评价油气的成藏、保存条件,探索针对南方海相地层油气保存条件评价的技术体系。

中国南方海相层系油气成藏组合类型与勘探前景

中国南方海相层系以志留系区域滑脱层为界,可分为上、下两个构造层,据不同地区上、下构造层形变特征与强度及其组合特征,可将其地质结构分为单层稳定、双层连续、双层断褶、单层叠瓦、双层冲滑、单层冲断和二元推覆等7种类型。印支以来多期沉降与隆升产生了“早降晚抬”和“早抬晚降”2大类6种形式的埋藏演化史类型。海相地层原始建造、后期构造运动改造与上覆陆相地层的叠加形成了原生型、改造型、再生型和后生型4种类型的成藏组合。其中原生型成藏组合油气保存条件好,勘探前景好。中、下扬子区再生型和后生型成藏组合具有一定的勘探前景。

中国南方海相层系油气成藏特点与勘探方向

在漫长的地质历史中,中国南方地层经历了多旋回构造运动与强烈后期改造,中、古生界油气的生成、运移、聚集成藏、保存和破坏经历了多期阶段式发展和演化的复杂过程。以四川盆地为代表的构造相对稳定、保存条件好的地区,具有多源供烃、早期聚集、油气转化、晚期定型的特点;中、下扬子中、新生界覆盖区,具有二次生烃、晚期成藏的特点;湘鄂西、滇黔桂等碳酸盐岩裸露区,则表现为早期生烃、后期破坏改造的特点。依据生烃期的早晚以及油气在完成初次聚集后至最终成藏定型是否突破了原始封闭体系,南方海相油气成藏模式可划分为原生型、次生型和再生型3种类型。依据不同地区的成藏条件与特点,南方海相领域的油气勘探应按重点展开、力求突破和区域侦察3个层次进行,即重点展开四川盆地区,力求突破黔西北地区、中扬子江汉平原南部及下扬子句容、海安地区,区域侦察黔南、滇桂及湘鄂西地区。

南方海相油气保存条件评价和勘探决策中应注意的几个问题

南方海相油气保存条件研究中应该高度重视以下几个方面:a)避免被古油气藏牵着鼻子走,把着眼点从盆地边缘的背斜带高大构造以及断凹间隆升断块中寻找大油气田的思路中解放出来;b)油气地质,尤其是保存条件,具有明显的分割性;c)利用水文地质特征准确评价油气保存条件;d)深入研究沉积—埋藏和有机质热演化历史以及油气的生成、运移、聚集过程,分析油气分布规律。在重视大区域研究的基础上,已经有条件把研究和勘探的重点放在南北两个前陆盆地带上,以解决油气勘探中遇到的问题为核心,采用新思路、新方法、新理论,有针对性地开展研究工作,缩小包围圈,尽快找到有利于油气成藏、保存的地区,直接指导生产。

南方海相深层页岩气储集空间差异化发育及保持机理探讨

我国南方海相深层(主体埋深大于3500 m)页岩气具备良好的地质条件,资源潜力巨大,但由于埋深大,研究程度低,不同位置的水平井之间产能差异比较明显,勘探开发面临诸多挑战。在调研国内外深层页岩气现状及发展动态的基础上,重点梳理我国南方海相深层页岩气储集空间差异化发育、石英等刚性矿物抗压保孔和储层流体超压保孔等研究进展和存在问题。就川东南上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气而言,储集空间差异化发育及其是否有效保持是控制含气量、产能和单井EUR的主要原因之一,但差异化发育特征及保持机理并不明确,储层近深层原位条件下的差异化响应过程及机理仍需要深入研究;石英等刚性矿物在抗压保孔过程中具有重要的作用,但关于“石英抗压保孔”对不同储集空间类型的差异化作用仍不十分明确;“储层流体超压”作用对于深层页岩气储集空间保持具有重要的意义,但对“储层流体超压”究竟如何作用于深层页岩储集空间了解甚微。解决上述问题的关键在于研究典型富有机质页岩处于近深层原位状态下(多重应力加载和高温)不同类型储集空间类型差异化发育、响应及保持特征和作用机理。

反演南方海相层系热史动态演化的新温标——磷灰石、锆石(U-Th)/He年龄和封闭温度

对川东北普光一毛坝地区和通江地区的11个岩心和露头样品进行锆石、磷灰石（u—Th）／He定年分析，初步建立了He年龄一深度／温度动态演化模式，该地区磷灰石He封闭温度为85℃。川东北钻井岩心和剖面样品经历相同的热演化历程。该地区第三纪至第四纪为冷却抬升剥蚀主要时期，剥蚀速率约为74．8～172．5m／Ma，剥蚀厚度大约为2800～3000m，地温逐渐降低到磷灰石He封闭温度，直至达到现今温度，与青藏高原隆升引发的新构造运动在四川盆地的响应有关。普光5井等3200m以上中生界样品未经历过锆石He封闭温度，可能只有3200m以下的样品经历锆石He封闭温度，但所有样品都经历了磷灰石He封闭温度。根据锆石（U—Th）／He年龄大致推算出，川东北地区可能在晚侏罗世开始抬升，在晚侏罗世一早白垩世期间普光一毛坝地区和通江地区都处于缓慢抬升剥蚀阶段，只是普光一毛坝地区抬升剥蚀开始时间要早于通江地区。磷灰石和锆石He封闭温度和年龄揭示了该区动态热演化历史。该区在178．0Ma之前古地温大于170～1900C，随后地层继续抬升，古地温下降；在40．5～178．0Ma时，古地温为85—170℃；在0～40．5Ma时，现今地温小于85℃。

中国南方海相页岩超低含水饱和度特征及超压核心区选择指标

中国南方古生界页岩成熟度高,大部分地区埋藏较深,经历了复杂的构造热演化历史,地层抬升对页岩的储集能力和含气饱和度有着重要的影响。为分析这一影响的程度和后果,选取南方海相下志留统龙马溪组页岩样品进行了含水饱和度实验、相对渗透率和流体包裹体分析,发现页岩含水性存在2种现象,即低含水饱和度和高含水饱和度现象,富气页岩含水饱和度一般较低,贫气页岩含水饱和度一般较高;最后一期的喜马拉雅构造抬升作用对龙马溪组页岩的含气性产生了重要影响,进而影响到页岩气富集成藏,导致部分页岩含水饱和度超高,页岩气藏遭到破坏。结论认为:中国与北美页岩气最大的差异在于成熟度的高低和构造运动强弱的差别,在中国南方海相页岩这种特殊的地质条件下,只有在超压地层条件下页岩气才能富集,而超低含水饱和度存在则是超压地层条件页岩气存在的基础。据此提出页岩地质评价选区新的标准,将页岩超压条件(超压系数、地层倾角)作为页岩气地质选区新的指标。

中国南方海相地层水文地质地球化学特征与油气保存条件

地下水水文地质地球化学性质与油气运移、聚集和保存存在密切关系。地下水在纵向上可划分为3个不同区带,即自由交替带、交替阻滞带和交替停止带。交替停滞带是不受地表水影响的水文地质带,有利于油气保存;自由交替带受地表水强烈影响,长期冲刷、氧化,不利于油气保存。中国南方海相地层的油气藏被构造运动改造的强度大,油气保存条件破坏严重。在详细地分析了南方几个主要油气勘探区块的地下水水文地质地球化学特点及其与油气保存条件的关系后,提出了封存大气水的概念,论述了封存大气水的形成过程及其地球化学的基本特点。不整合面附近的封存大气水应该可以认为是油气藏被破坏和保存条件差的标志。在此基础上,针对中国南方海相地层初步总结了一套比较系统的油气保存条件的水文地球化学综合判别指标体系。

南方海相油气勘探中的烃源条件分析--以江汉平原区为例

中国南方海相油气地质条件和特点给烃源条件分析提出了新内容和新要求。对于晚期成藏来说,烃源岩的时效性比其原有品质条件更为重要,烃源条件分析和烃源岩评价应该打破"唯指标论"的习俗,立足于烃源岩演化史研究,突出"阶段性"和"时效性"分析,在确定有效烃源岩及其发育区的基础上,进行资源潜力分析并指导对勘探目标的选择。对于以晚燕山—早喜山期重建的封存体系为主要勘探对象的江汉平原区海相,断陷盆地的叠覆是促成二叠系烃源岩成熟和下古生界烃源岩二次(晚期)生烃的主要原因。初步研究表明,二叠系(碳酸盐岩)烃源岩为主要的有效烃源岩,其次为上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组烃源岩;而主要的供烃区则是江陵凹陷、潜江凹陷等几个晚期断陷深凹的地区。

中国南方海相油气勘探主要研究方向

中国南方海相碳酸盐岩的面积约占全国海相沉积区面积的50%。由于多期次的构造运动叠加、改造,现今的海相沉积盆地均以残留盆地的面貌存在,空间分布及结构特点复杂多样,横向变化极不均匀。区内有机质演化程度高,油气成藏富集规律复杂。因此,了解中国南方海相沉积盆地油气成藏的基本规律,是一个有待进一步深化的过程。从南方古生代沉积盆地及中、新生代沉积盆地的演化、叠加整体分析,探讨油气生成、运聚、保存的基本规律,从而进一步深化研究原型盆地叠加改造的有效性、烃源岩的有效性、整体保存条件的有效性和含油气系统的有效性。应有重点、有步骤地对有利或潜在的油气远景地区集中力量、发挥优势综合研究,力争突破,以带动油气勘探的扩展。在其它地区应保持适当的研究力量,进一步深入研究油气运聚、保存规律的有效性,作为中、长期勘探的接替地区。

南方海相钻井技术应用

喷漏同存复杂压力系统钻井是当今钻井技术领域的世界性难题,对多产层、多漏层的井进行钻井施工,套管程序难以对众多不同压力梯度的漏层、喷层进行一一封隔,从而导致多个不同压力梯度的地层处于同一裸眼井段中,给钻井施工带来极大的困难。通过对存在漏失点多、漏层间夹有喷层、同层间气层压力井的成功钻探,总结出了南方海相安全钻井技术。

中国南方海相油气地质基本特征与有效性研究

中国南方海相沉积盆地形成演化与扬子板块的离散、聚合及同缘山系的形成密切相关,在早古生代被动陆缘发育阶段、挤压前陆盆地台内坳陷沉积盆地发育阶段及晚古生代陆内裂陷盆地发育阶段构成了现今南方海相沉积区的主要烃源岩,有效与否在于后期改造过程的演化及保存程度。在纵向上形成了上、下两个含油气组合。海相沉积经受多期次的构造运动叠加、改造,基本上均以残留盆地的面貌存在,尤其是印支运动以来的构造改造及隆升剥蚀,大部分地区遭受明显的剥蚀,因此,盆地演化改造及反转程度决定了油气富集、保存规模。现今油气勘探的重点地区应是盆地保存相对完整、后期改造相对薄弱,盖层封闭条件相对较好,尤其是区域盖层相对连续的地区。在南方海相碳酸盐岩地区进行的油气勘探实践中,从盆地演化、叠加、改造的动态过程中分析:1)原型盆地叠加改造的有效性;2)烃源岩的有效性;3)整体保存条件的有效性;4)成藏组合的有效性。尤其足在多期构造叠加改造的南方海相层系分布区,必须注重整体有效封盖保存条件研究与评价,这是现今南方海相油气聚集,油气成藏的主要因素。

盐阜大地鏖战急——集团公司南方海相下扬子区油气勘探巡礼

江苏盐城,水乡热土,濒临黄海的一座历史名城。60多年前,新四军挥师东进在这里演绎出多少流芳千古的动人故事。

中国南方海相油气勘探展望

中国南方海相地层主要分布在古生界与中生界,地层年代老,演化程度高,受多旋回沉积及多期构造演化史控制,虽油气基础地质条件优越,但油气分布与成藏复杂;勘探主要经历了油气普查、构造油气藏、大规模岩性气藏与页岩气勘探3个阶段。前期虽取得多个领域重大突破,但整体探明率低,为明确其油气勘探前景,对先期发现的大气田与近期勘探新进展进行了系统总结。中国南方海相油气勘探潜力大,四川盆地深层-超深层与新领域是重点勘探突破方向,其中上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组非常规页岩气与阆中-元坝上震旦统灯影组台缘区带、通南巴震旦系-寒武系台内滩、川南綦江下组合盐下、二叠-三叠系礁滩等常规气深层-超深层领域,总资源量达数万亿方,有望实现新一轮大突破、大发现;此外,二叠系、侏罗系非常规页岩气与二叠系热液白云岩、岩溶缝洞群、灰泥灰岩、沉凝灰岩等常规气新领域勘探潜力大。四川盆地盆缘构造复杂区油气勘探不断取得新发现,盆缘残留向斜区页岩气与常规山前带领域是主要勘探方向;南方外围古隆起周缘及递进变形区,构造变形弱,保存条件有利,具有一定的勘探潜力,有望成为油气战略接替区。

页岩气地质力学特征评价方法——中国南方海相强改造区山地页岩地质力学特征

中国南方海相强改造区山地页岩气储层具有极强的力学各向异性,导致储层水力压裂裂缝扩展模拟和真实工况差异大,显著限制了其对水力压裂工程实施的指导作用。为此,以该区一个山地页岩气区块下志留统龙马溪组为研究对象,在全面分析已有的岩心分析成果的基础上,围绕着深化页岩气各向异性的评价,设计了全新的岩心实验方案并开展了相关实验,分析了龙马溪组储层各小层的各向异性特征及不同力学参数之间的相关关系;基于岩心分析成果,综合测井数据开展单井各向异性地质力学建模,全面评价该区块地质力学特征。研究结果表明:(1)借助于全直径岩心的CT扫描来优选试样柱塞位置,可以提升岩样的代表性及岩样柱塞的质量;(2)超声波的动态测试和多级三轴压缩实验均显示龙马溪组地层具有明显的应力敏感性;(3)通过综合超声波动态测试、三轴压缩实验静态测试及声波测井能够比较可靠地建立动静态转换关系,能够利用电缆及随钻测井声波数据确定静态弹性模量;(4)YS130井区龙一13小层为优质储层中最低刚度及最低应力的小层,是水平井着陆的优选层位。结论认为,该项研究成果可以为水平井着陆位置优选、压裂设计优化及钻井优化提供指导。

浅析PDC钻头在南方海相地区的应用

通过对南方海相地区部分钻井资料的统计分析,浅析了PDC钻头在南方海相地层的应用情况,既反映出前期钻井中使用PDC钻头的情况,又可为后期的钻井工程设计和施工过程中根据井眼尺寸合理选择钻头提供了依据。

南方海相PDC钻头下岩屑录井方法

南方海相碳酸岩岩屑录井应以化学试剂分析法、显微镜放大描述法为主,辅以外观特征描述法,结合区域资料、综合录井资料、综合分析、判断,确定岩性。

普光:早日实现南方海相大气田之梦

青山依旧，大河不息。川东北的春天在2009年饱蘸着建设大军的激情与汗水。继普光净化厂一联合装置实现中交后，4月13日，普光气田一期20亿立方米／年集输系统工程实现中交——普光气田一期产能建设在万众瞩目中进入投产准备阶段。

推荐两本中国西部及南方海相钻井作业指导书：《复杂条件下钻井技术难点及对策》《钻井井下复杂问题预防与处理》

中国西部及南方海相油气探区资源丰富,前景广阔,是中国石化实现油气资源战略接替的重点展开区域,一些区块地质环境恶劣,构造复杂,储层埋藏深,大大增加了钻井施工的难度。而这些探区所钻深井数量较少,可借鉴的钻井经验少,没有形成规范的钻井作业方法。所以,因钻井事故处理及报废井影响了这些探区的勘探开发进程。

中国南方海相页岩气高效开发的科学问题

中国页岩气资源丰富,已在多个地区获初步发现,其中中国南方古生界寒武系、奥陶系和志留系中发育多套海相富有机质页岩,技术可采储量占全国的3/4。将是重点开发的地区。与北美相比,中国南方海相页岩气储集层具有构造改造强、地应力复杂、埋藏较深、地表条件特殊等特点,照搬国外现有理论与技术难以有效开发。页岩气储集层纳米级孔隙对页岩气产能的影响不明确,页岩气预测方法尚未建立,钻井过程中水平段垮塌严重、钻井周期长，增产改造效果不理想、单井产量较低，需要针对纳米级孔隙成因及多尺度储集空间定量表征、复杂介质多场耦合非线性流动机理、页岩失稳与缝网形成的力学机制3个科学问题进行研究。