济阳陆相断陷盆地页岩油研究进展

济阳陆相断陷盆地页岩油是现实的资源接替新领域,具有巨大勘探潜力,是胜利油田可持续发展的重要资源基础。结合近年来济阳陆相断陷盆地页岩油地质研究与勘探成效,系统梳理了济阳陆相断陷盆地页岩沉积、成储、成烃及页岩油富集理论认识、配套增产压裂技术等方面的新进展。研究表明:①提出了基于矿物组成、沉积构造、结晶程度和有机质丰度的“四要素三端元”页岩岩相划分方案,揭示了“四古控相”机制,明确了页岩岩相呈“环带状”有序分布。②集成岩心微纳米CT扫描、氩离子抛光扫描电镜、FIB-FESEM、核磁共振冻融、X射线小角散射等页岩多尺度孔缝系统量化表征技术,明确了济阳陆相断陷盆地页岩储集空间孔缝兼顾,以无机孔缝为主,揭示了方解石重结晶、溶蚀作用和伊/蒙混层向伊利石转化作用是最为主要的成储机制,构建了页岩孔缝网络储集模型。③研发了富有机质页岩含油率评价方法,揭示了咸化湖盆富有机质页岩古生产力高、早生、早富特点,初步估算济阳陆相断陷盆地页岩油资源量超过1010t。④纹层/层状页岩岩相成烃、成储时空耦合控制了页岩油富集,表现为“咸化源岩早生、无机孔缝储集、微观源储一体、二元耦合富集”模式。⑤创建了陆相断陷盆地页岩油勘探“四性”“四定”综合评价体系及目标优选流程。⑥研发了适合济阳陆相断陷盆地页岩的“组合缝网压裂”“水平井多级分段”增产压裂技术。结合胜利油田实际情况,确立了“主力洼陷增储上产、富油小洼陷探索新阵地、外围小洼陷落实资源、兼顾优化矿权”的勘探思路,有序推进济阳陆相断陷盆地页岩油规模增储建产,相关成果认识与配套技术对同类油田的页岩油勘探开发具有一定的借鉴和参考意义。

中国东部陆相断陷盆地页岩油开发理论认识与技术实践——以济阳页岩油为例

以济阳页岩油为代表的中国东部陆相断陷盆地页岩油取得产能突破,但埋藏深、厚度大、成熟度低,地层温度高、压力大,原油流动能力差的特点,使其实现高产稳产面临巨大挑战。基于万米岩心及90余口水平井生产实践,深化发展了“储-缝-压”三元储渗理论,以此为指导形成了页岩油开发甜点立体评价、立体开发优化设计、立体均衡压裂等济阳页岩油开发关键技术体系。理论研究和实践表明:孔隙和多尺度、多类型发育的微缝组成“双储”系统,控制着储集空间及油气富集规律,是高产稳产的物质基础;支撑缝与激活缝耦合形成跨纳米-厘米尺度的“双缝”系统,具有梯级启动特征,是高产稳产的渗流路径;地层保压性好的前提下,压裂增能可有效提高孔缝的渗流能力、增加渗吸置换效率,同时精细控压实现能场协同耦合,可进一步释放页岩油藏产能,保压增压“双压”协同是高产稳产的能量保障;以三元储渗理论为指导形成的开发关键技术体系为多洼陷多层系产能突破提供了有效的技术支撑,对促进中国东部陆相断陷盆地页岩油规模效益开发具有重要意义。

济阳坳陷陆相断陷盆地页岩油开发的几点思考

济阳坳陷是典型陆相断陷盆地,其效益开发对中国页岩油可持续发展具有重要作用。陆相断陷盆地页岩油储层构造复杂、岩相类型多样,流体性质复杂,效益开发难度大。济阳坳陷经过研究评价、试验开发和规模建产3个阶段的探索,取得了重要进展。为此,系统性总结了页岩油优质甜点评价、立体开发优化、高效储层改造、储层补能提高采收率等页岩油开发技术所面临的挑战,提出了工程地质双甜点评价、井网层系组合优化、CO_(2)前置极限射流密切割压裂、注气补能和化学提高采收率等技术措施和效益开发管理模式,初步形成了陆相断陷盆地页岩油开发技术和管理模式体系,对其后续发展方向提出了建议,为陆相断陷盆地页岩油效益开发提供了参考借鉴。

内蒙古二连断陷盆地陡带区地球物理响应及地震采集关键参数研究

断陷盆地陡带区多沉积于湖盆的边界同生断层一侧,具有山高坡陡、近物源、沉积速度快的特点,多发育有冲积扇、近岸水下扇或扇三角洲,在地震相上多表现为楔形杂乱相、楔形空白相。本文所述内蒙古二连断陷盆地探区的陡带区沉积大量厚度大、延伸长、无分选的粗细混合碎屑物质,造成地震资料存在能量弱、信噪比低、成像差的问题。为有效改善陡带区地震资料品质难以满足地质需求的问题,本文在对大量陡带区地震资料的分析,在充分分析陡带区沉积模式基础上完成了断陷盆地陡带区地球物理建模以及地球物理响应论证。认为大量的粗碎屑物质未经分选、快速沉积是导致断陷盆地陡带区地震采集资料反射能量弱、资料信噪比低、成像困难的直接原因。据此,通过充分的理论论证、模拟以及实际资料验证,推荐断陷盆地陡带区地震资料采集时采用较高的覆盖次数、相对适中的面元、较宽方位和适宜的炮检距。该成果可为类似地区的地震勘探提供参考借鉴。

三门峡断陷盆地及邻区深部结构及成因——来自深地震反射与大地电磁测深的证据

近年来,围绕三门峡断陷盆地中的油气、地热资源做了大量的工作,成因机制研究较少,严重制约了矿产资源的勘探开发。本文在前人研究工作基础上,结合野外地质调查并利用高精度深反射地震剖面、大地电磁(MT)、重磁等地球物理探测技术,对三门峡盆地进行综合研究。发现三门峡盆地主要由东、西2个负花状构造构成,西花状构造体大于东花状构造体;盆地东部边缘以观音堂隆起与洛阳凹陷相邻,观音堂隆起发育有壳内透镜状低速体,其东、西两侧均发育有规模较大的隐伏逆断层。研究区内莫霍面为大约5 km厚度滑脱层,在深反射地震剖面上表现为蚯蚓状反射特征,指示滑脱层为西向运动。莫霍面滑脱层上部与下部新发现多条弧形断层。地质与地球物理资料综合研究表明,莫霍面滑脱层的解耦作用是三门峡断陷盆地花状构造形成的主因;在不同时空构造力系作用下,形成研究区新生代全地壳旋转花状构造盆地。

滇东喀斯特断陷盆地土壤有机碳空间分布特征及其关键影响因子

滇东喀斯特地区作为典型的生态脆弱区,土地石漠化和水土流失严重、景观空间异质性高,这些因素强烈影响着土壤性质和碳循环过程,为评估该地区土壤有机碳储量动态变化带来巨大困难。通过探究喀斯特地区土壤有机碳空间分布特征及其关键影响因素,进而提升喀斯特土壤碳汇能力,对实现碳中和目标以及减缓全球气候变暖具有重要意义。基于滇东喀斯特地区典型区域土壤调查数据,利用地统计学方法、随机森林模型(RF)和SHAP解释方法(SHAP),分析了土壤有机碳空间分布特征和关键影响因子及其影响效应。结果表明,1)研究区表层土壤有机碳质量分数为1.45-56.0g·kg^(-1),变异系数为46.7%,空间变异较大。2)不同土地利用类型、土壤类型之间土壤有机碳含量差异显著(p<0.010),随着海拔上升,表层土壤有机碳含量呈现先下降后上升的趋势。3)土壤有机碳空间分布具有中等程度的空间自相关性(块金系数:48.4%),空间变异主要由总氮、总磷、降水量、海拔和pH主导,土壤氮、磷等关键因子解释了土壤有机碳88.5%的空间变异。4)关键影响因子对土壤有机碳的影响存在阈值或峰值效应。当总氮超过阈值点1.75g·kg^(-1)后,其对土壤有机碳的影响由负转正;总磷对土壤有机碳的正向贡献在1.50g·kg^(-1)左右时达到峰值,侧面证明了过度施磷肥并不能起到增加土壤肥力的作用,而可能会造成资源浪费和土地生态污染问题;海拔对土壤有机碳的正向贡献在1750 m左右时达到最大值;pH对土壤有机碳的正向贡献在4.45左右达到峰值。研究表明需要考虑关键因子的阈值或峰值效应,以便了解土壤有机碳积累的潜在过程。

断陷盆地陡坡带新近系目标圈闭优势运移路径与汇聚能力分析:以渤海海域庙西北凸起东侧陡坡带为例

断陷盆地新近系的成藏规模与深层油气汇聚及立体输导体系息息相关,断陷盆地新近系源外目标圈闭油气充注的差异性是新近系目标研究中需要重点关注的问题。以渤海海域庙西北凸起东侧陡坡带为例,分析了陡坡带油气汇聚体系组成要素,通过断层输导能力评价划分了优势充注段,进而在断层充注段控制下开展了油气运移模拟。研究表明:(1)陡坡带汇聚体系由深层聚烃砂体、边界大断层、浅层晚期断层3个部分组成。(2)汇聚体系中3个部分的各自优势汇烃要素相互作用组成主要运移路径,最终体现在与目标圈闭搭接的断层充注段上;庙西北凸起东侧主干运移断层中段为强充注区,北段为中等充注区;次级运移断层中4,6,8号断层发育强充注段,1,2,11号断层发育中等充注段。(3)构造层运移模拟发现庙西北凸起东侧陡坡带中段发育油气聚集区,东侧发育2条主要运移路线,同时南侧发育1条主要运移路线;3号典型砂体发育4个汇聚区,其中汇聚区C为汇聚能力最强区域。研究成果可为目标区井位部署提供参考,技术方法可为油气汇聚成藏分析提供技术支持。

南海北缘陆相断陷盆地优质烃源岩发育机制:以珠江口盆地顺德凹陷始新统文昌组为例

珠江口盆地顺德凹陷始新统文昌组发育3套有利烃源岩,但对其层系归属、优质烃源岩特征和发育模式认识不清晰。基于高分辨率三维地震、钻井和地球化学资料,开展文昌组层序地层划分、梳理烃源岩发育特征、明确有机质富集主控因素并建立优质烃源岩发育模式。结果表明:顺德凹陷始新统文昌组可划分为3个三级层序,其中层序SQ2对应文昌组二段,烃源岩岩相类型以褐黑色、灰黑色纹层状页岩为主,有机质丰度较高,为优质烃源岩发育的主要时期。层序SQ1和SQ3分别对应文昌组三段和一段,烃源岩岩相以深灰色块状泥岩夹粉砂质泥岩为主,有机质丰度相对较低,主要发育一般烃源岩。有机质母源类型以陆源高等植物和水生浮游生物混源为主,其中层序SQ2时期藻类贡献较大。文昌组优质烃源岩发育受构造作用—古气候耦合约束,有机质富集主控因素为古生产力和古氧化还原条件。层序SQ2时期强断陷作用加剧火山活动,火山灰尘稳定沉降驱动古生产力较高;强烈的构造沉降及温暖—湿润的古气候促使湖平面上升,温度控制下的水体分层导致湖泊底水缺氧,于半深湖环境沉积厚层富有机质页岩。

早石炭世断陷盆地构造特征及演化规律与页岩气保存关系:以桂中坳陷融水地区为例

广西页岩气勘探已在雪峰山隆起南缘桂中坳陷中北部的下石炭统鹿寨组取得多处页岩气重要发现,商业试采取得出气点火成功,但该地区坳陷内结构及演化特征尚未明确,制约了对富有机质泥页岩形成条件与有利沉积相带展布特征、页岩气富集规律的准确认识。以融水地区为例,通过地质调查分析、二维-三维地震剖面构造解译及演化平衡剖面等技术,对主要构造及结构特征、构造演化规律及其与页岩气保存关系进行研究,认为研究区现存3条主干断裂、NE-NNE向4个主要向斜构造,先存的NNE向三江-融安断裂是伸展断陷、挤压-走滑改造作用的主控因素。研究区在寒武系褶皱基底上,伸展断陷发展于晚泥盆世、强盛于早石炭世早期、停止于早石炭世晚期,坳陷改造期的挤压-走滑作用发育于印支期、燕山期,喜山期局部张性作用。现今的褶皱体系主体形成于印支期,受自西向东三江融安断裂的逆冲作用逐渐增强的影响,呈现宽缓向斜-复式向斜-断展褶皱的构造样式展布规律。沙坪复式向斜是页岩气保存的有利构造单元,页岩气保存有利的构造样式为断向斜、断背斜。该认识明确了该地区下一步页岩气勘探部署的方向,为桂中坳陷中北部的环江浅凹等结构和演化认识提供有利思路。

从陆内到陆缘:中国东部古近纪断陷盆地的深部背景及沉积特征

太平洋板块、印度板块和欧亚板块的演化对中国东部古近纪沉积盆地的沉降及充填具有控制作用。讨论了我国东部新生代断陷盆地群的深部构造背景,在相对统一的板块构造背景中初步分析了陆缘断陷盆地和陆内断陷盆地的形成演化与周边板块主要构造运动事件的关系,并对这种关系的一致性进行了简要讨论。在此基础上,对不同构造演化阶段内的陆缘和陆内断陷盆地的沉积建造特点和沉降中心迁移规律进行了对比分析,对位于中国东部复杂构造体制内不同位置的陆缘与陆内断陷盆地每个构造演化阶段的沉积响应特征及其一致性和差异性进行了初步研究。将东部陆内和陆缘断陷盆地的沉积建造渐变特征或变异规律与深部构造过程表现进行综合分析,对深入理解我国东部陆相断陷盆地群系的盆间关系,深入认识新生代断陷盆地浅部过程与深部过程之间的耦合具有重要理论意义。

“双碳”目标下基于热储法的赤城断陷盆地地热资源评价

河北省地热资源较丰富,开发利用历史悠久,断陷盆地地热资源具有量大、质优的特点,具备大规模开发利用价值。本文通过热储法对冀西北赤城断陷盆地进行进行系统评价,结果表明赤城断陷盆地地热资源量达662.85×10^(16)J,地热水储量达34.43×10^(8)m^(3),估算100年的地热流体可开采量为1.72×10^(8)m_(3)。年可采热水资源热量272×10^(6)MJ,折合热能10.08MW,计算折合标煤9280.87t/a,减排二氧化碳22144.15t/a,具有显著的经济环境效益,对实现“双碳”目标具有重要作用。

“构造坡折带”——断陷盆地层序分析和油气预测的重要概念

构造坡折带是指由同沉积构造长期活动引起的沉积斜坡明显突变的地带 .渤海湾等盆地的研究表明 ,断陷湖盆中存在的构造坡折带制约着盆地可容纳空间的变化 ,对层序的发育、沉积体系域及砂体的分布起重要的控制作用 .在半地堑盆地中可划分出凸起 -缓坡边缘、缓坡 -洼陷边缘、陡坡 -洼陷边缘、凸起 -陡坡边缘等断裂坡折带 ,识别了“梳状构造”、“帚状构造”、“叉型构造”等同沉积的构造 (断裂 )坡折带样式 ,它们控制着特定的沉积相域和砂体的展布形式 .构造坡折带是油气藏形成的极有利地带 .洼陷边缘断裂坡折带 ,如“梳状构造”等构成盆地深部预测勘探的重要领域 .

中国东部断陷盆地页岩油成藏条件与勘探潜力

页岩油作为一种重要的非常规资源类型,拓展了油气勘探开发的新领域。中国东部断陷盆地古近系湖相泥页岩分布范围广、有机质丰度高、厚度大、埋藏较浅、普遍处于生油高峰阶段,具有巨大的页岩油资源潜力。在与北美典型页岩油产区对比的基础上,对中国东部断陷盆地古近系页岩油地质条件进行综合分析,根据富有机质泥页岩的沉积相带、岩石组合、储集空间类型、烃源条件等特征,将页岩油藏划分为深凹区纯泥页岩型、盐间型(盐间高压泥页岩裂缝型、盐间泥页岩夹薄砂岩裂缝型、盐间泥质云岩裂缝型)和泥页岩夹脆性层型(泥页岩夹薄砂岩型、泥页岩夹灰岩型、云质泥岩夹白云岩型)3大类页岩油藏类型,并对其分布特征进行了探讨。在此基础上,对东部断陷盆地古近系页岩油的勘探潜力进行了初步分析,并预测了页岩油有利区。

断陷盆地隐蔽油气藏形成机制——以渤海湾盆地济阳坳陷为例

该文从断陷盆地隐蔽油气藏勘探实际出发,以隐蔽油气藏形成的主控因素为主线,系统分析了以断裂为主要表现形式的构造运动对沉积(储层)的控制作用,建立了断陷盆地"断坡控砂"模式;研究了断陷盆地输导体系类型及构成要素,提出了"网毯式"、"T-型"、"阶梯型"和"裂隙型"输导体系及其空间构成的复式输导关系;系统分析了"相"、"势"在油气成藏中的作用及耦合关系,提出了"相势控藏"的理论认识。

断陷盆地斜坡带类型与油气运聚成藏机制

基于断陷盆地斜坡带类型划分,探究不同斜坡带油气成藏特征与运聚机制。依据斜坡带基底沉积作用、构造活动的强弱程度及斜坡产状、形态,将渤海湾盆地冀中坳陷、黄骅坳陷的斜坡带划分为挠曲坡折型、平缓台坡型、宽缓断阶型、窄陡断阶型、掀斜翘倾型5种类型。各斜坡类型不同的成因机制导致其油气成藏特征与富集程度差异明显。挠曲坡折型斜坡以坡折阶地型油气成藏为主要特征,油气富集程度最高;平缓台坡型斜坡以近源一字型油气成藏为主要特征,油气富集程度较高;宽缓断阶型斜坡以远源阶梯型油气成藏为主要特征,油气富集程度中等;窄陡断阶型斜坡以断裂带复式油气成藏为主要特征,油气富集程度中等;掀斜翘倾型斜坡油气富集程度相对较低。斜坡带油气运聚主要受鼻状构造、砂岩发育程度、优势物性砂体和断接厚度的控制,鼻状构造控制油气主要汇聚方向,砂岩发育程度控制油气横向运移,优势物性砂体控制油气侧向分流,断接厚度控制油气的垂向运移分布。

陆相断陷盆地相-势耦合控藏作用及其基本模式

陆相断陷盆地油气运移、富集具有"断坡控砂、复式输导、相势控藏"的基本特征。文中以渤海湾盆地东营凹陷为例,详细阐述了"相""势"控藏特征和"优相-低势耦合控藏"的基本模式。研究表明,"相"控油气作用可分4个层次,即构造相控油气作用、沉积相控油气作用、岩相控油气作用和岩石物理相控油气作用,它们反映了从宏观到微观的油气分布规律和富集机制。"相"控油气作用的基本模式为"高孔-优相控藏"。"势"控油气作用可分为4种类型,即位能控油气作用、压能控油气作用、界面能控油气作用和动能控油气作用。不同类型势能控制着不同类型油气藏的形成和富集。"势"控油气作用的基本模式为"低势控藏"。优相-低势耦合作用控制了东营凹陷90%以上的油气藏分布,决定了不同类型的油气藏在不同埋深条件下的分布及势能差异,解释了主要目的层有效储层临界孔隙度随埋深增大而变小的规律性,阐明了各类圈闭内部势能较外部势能低50%以上才能开始聚集油气的机制。应用"近源-优相-低势"控藏模式可以对陆相断陷盆地潜在隐蔽油气藏进行分布预测。

半地堑式断陷盆地的油气成藏模式——以松辽盆地梨树断陷为例

半地堑式断陷盆地是松辽盆地深部断陷的主要类型,是今后油气勘探重点。以梨树断陷为例,根据半地堑式断陷盆地的构造和层序地层发育特点,针对此类盆地的生储盖组合规律,总结出该类盆地中主要存在有滚动背斜油气藏、断层油气藏、超覆型上倾尖灭岩性油气藏、相变型上倾尖灭岩性油气藏、透镜型岩性油气藏、潜山油气藏等6种类型;探讨了半地堑式断陷盆地的油气成藏模式。

喀斯特断陷盆地石漠化演变及治理技术与示范

岩溶断陷盆地区是国家石漠化综合治理工程、生态安全屏障、连片特困区,同时也是石漠化治理科技投入薄弱。针对断陷盆地盆-山共存的环境地质结构分异,及水土资源不匹配和石漠化严重等问题,在滇东蒙自、建水、泸西为重点区,开展"喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范(2016YFC0502500)"项目的国家重点研发活动,阐明流域尺度石漠化演变机理,以水土资源高效利用为基础、生态服务功能提升为核心,研发石漠化综合治理技术,形成生态治理-生态产业协同发展模式,为生态富民和生态文明建设提供技术与示范。形成喀斯特断陷盆地石漠化机理识别-治理技术研发-生态产业模式构建-综合效益评估-国土资源空间高效利用对策等系列成果,培养一支高水平创新团队。

陆相断陷盆地的构造层序地层分析

陆相盆地层序地层构型是构造运动、古气候、古湖平面变化与沉积物补给等动力学要素对沉积基准面控制的综合效应。其中,构造运动对盆地层序界面形成与层序内部充填起至关重要的作用。因此,陆相盆地层序地层研究须以构造层序地层为主线,即通过构造对层序形成与演化的控制分析解释层序地层构型,预测其内部充填特征。经研究,断陷盆地构造运动对层序地层的控制主要表现在:(1)断裂活动通过控制基底升降运动直接制约着盆地沉积物堆积的可容纳空间的变化及至层序地层构型;(2)构造转换带或调节带控制盆地主体物源补给方向和沉积体系分布;(3)断裂活动及其塑造的古地貌控制着沉积体系与砂体分布特征。

复合生烃系统——陆相断陷盆地烃源岩评价和油气预测的重要概念

复合生烃系统是指凹陷(或洼陷)具有两套或两套以上有机地球化学特征不同的有效烃源岩,它们具有多个成烃阶段和多期排烃运聚过程,形成了多种油气藏和多源油气藏。其特点可概括为“多套源岩、多阶段成烃、多源(混源)成藏的新模式”。渤海湾盆地油气勘探实践证明,丰富的油气资源及其分布特征与富含有机质生烃洼陷中存在的复合生烃系统具有十分密切的关系。渤海湾盆地复合生烃系统的组合特征可分为盐湖咸水湖相欠充填湖泊类型模式、半咸水微咸水深湖相平衡充填湖泊类型模式和淡水三角洲湖相过充填湖泊类型模式3种典型的湖相组合,其中所发育的烃源岩代表了复合生烃系统的基本特征。复合生烃系统发育在多幕式断陷活动的地质背景下,与不同油气储集性砂体相配合,通过不同的排烃方式和运移通道聚集成藏,形成了不同层系、不同区带和不同圈闭类型的复式油气聚集带,从而在空间上控制了盆地内各种油气藏的形成和分布。