页岩油富集可动性地球化学评价参数探讨——以威利斯顿盆地Bakken组和渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街组页岩为例

地球化学参数是页岩油富集可动性评价的重要指标。通过矿物/页岩抽提残渣混油/烷烃热解实验,以及产油页岩有机试剂抽提前、后热解参数对比正演模拟,剖析威利斯顿盆地Bakken组和渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街组产油页岩的实例,分析页岩油富集特征与地球化学参数响应,研究评价页岩油富集可动性的含油饱和度指数(OSI)及烃产率指数(PI)下限值。研究表明:页岩中的油在常规热解过程中,除了热解游离烃量(S1)之外,也对热解裂解烃量(S2)有贡献,影响了S2曲线的峰型及热解烃峰值温度(T_(max))。页岩内由于原油富集,造成页岩热解参数呈现出异常高OSI和PI值、异常低T_(max)值,OSI值、PI值及T_(max)值之间具有协同变化的关系。富含油的贫有机质页岩的热解参数异常较为明显,富有机质页岩在总有机碳含量(TOC)达到特定值后OSI和PI值趋于稳定。这些页岩由于液-固相互作用影响了烃类可动性下限值。威利斯顿盆地Bakken组1口井和济阳坳陷沙河街组3口井系统解剖结果表明,这些井页岩油富集可动性的OSI下限值为50~75 mg/g,对应PI下限值为0.12~0.20,页岩油富集可动性的OSI下限与页岩岩性和原油性质密切相关,富碳酸盐页岩具有较低的OSI下限值。

鄂尔多斯盆地延长组长7段与威利斯顿盆地Bakken组致密油形成条件的对比及其意义

自北美Bakken组致密油成功开发以后,致密油资源已成为各国非常规油气资源勘探开发的热点领域,我国在鄂尔多斯盆地延长组致密油的勘探开发中取得了一定的突破。从地质背景、岩性特征、生油岩特征、储集条件等方面,将威利斯顿盆地Bakken组与鄂尔多斯盆地延长组长7段致密油的成藏机理和富集规律进行系统对比。对比结果显示:两者在构造背景、源储配置关系、生油岩特征、储集层特征等方面相似,不同之处在于延长组的泥页岩平均厚度大于Bakken组。鄂尔多斯盆地延长组长7段和威利斯顿盆地Bakken组致密油具有极其相似的成藏条件和富集规律,认为鄂尔多斯盆地延长组致密油具有较好的勘探前景。

济阳拗陷沙河街组页岩与美国Bakken组页岩储层“甜点”特征对比

从源岩到储层的思路,探讨济阳拗陷沙河街组页岩和美国Bakken组页岩储层特征和形成机理。通过对Bakken组和沙河街组页岩有机地球化学分析、岩性分析、储层物性分析和矿物学分析,表明沙河街组页岩储层“甜点”特征为：有机质以Ⅰ型干酪根为主;狑TOC〉2.36%,犚o为0.76%~0.90%;主要为纹层状泥灰岩、泥质白云岩、灰质泥岩、油泥岩和油页岩;孔隙度〉3%,渗透率〈0.5×10-3μm2;脆性矿物质量分数〉20%;含油饱和度为60%~90%;储层厚度为13.60~90 m;储层主要为沙三下亚段。对比Bakken有利页岩储层地质特征表明,Bakken组页岩储层“甜点”特征为：有机质以Ⅰ型干酪根为主;狑TOC〉5.36%,犚o为0.51%~0.72%;砂质白云岩;孔隙度〉3%,渗透率〈0.1×10-3μm2;脆性矿物质量分数〉50%;含油饱和度为50%~71%;储层厚度为3.10~12.20m;Bakken中段为优质储层段。沙河街组和Bakken组页岩储层形成的机理主要为有利的矿物组合和普遍发育的超压。

加拿大萨斯喀彻温省Bakken组致密油生产特征及甜点分布预测

为对加拿大萨斯喀彻温省东南部Williston盆地中Bakken段致密油产区"甜点"进行预测,在大量生产数据分析基础上,根据致密油生产井产量与成藏要素间的定量关系,提出了一套识别潜在"甜点"的多元统计方法。在筛选和分析控制油气"甜点"地质要素的过程中,发现一些制约常规油气成藏的地质因素同样适用于中Bakken段致密油区,这些因素包括:(1)北东走向的Torqunay-Rocanville构造带可能是连接Williston盆地南部成熟烃源岩灶和研究区内Bakken组致密储集层之间的主要油气运移通道;(2)美国和加拿大边界Bakken段致密储集层中的油可能由当地局部成熟的Bakken组烃源岩提供;(3)正向构造有利于油气聚集;(4)顶部盖层和侧向封堵有利于油气的聚集与保存,从而增加单井产量;(5)单井最终可采储量方向变差函数的空间连续性方向与最大水平应力方向一致,水平井的走向对致密油的产量有实质影响。

国内外致密油勘探现状、主要地质特征及差异

近10年来,国内外致密油勘探均取得了重要进展。致密油资源潜力较大,已成为非常规石油中最现实的勘探领域。在分析前人大量研究成果的基础上,概述了国内外致密油的勘探现状,并厘定了致密油发育的主要地质特征及差异。国内外致密油发育的主要地质特征为:1相对稳定的沉积构造背景,保存条件好;2大面积分布的优质有效烃源岩,生烃强度大;3大面积连续分布的有效致密储层,储集能力强;4有效的源储接触关系,聚集效率高。国内外致密油地质特征的差异主要表现在烃源岩层、致密储层和油藏等特征3个方面。这些认识能够为我国下一步致密油勘探开发提供有益参考。

北美典型混合页岩油系统特征及其启示

北美Williston盆地Bakken组属典型的混合页岩油系统。笔者系统剖析了Bakken组混合页岩油系统富有机质层段和贫有机质层段的地质与地球化学、物性与裂缝发育以及页岩油特征,揭示了页岩油"甜点"主要受高含轻质油的富有机质成熟页岩、异常压力、微裂缝以及贫有机质层的白云石化作用共同控制,同时由于贫有机质层具有相对高的孔隙度、渗透率以及低的吸附量,因此可认为其是混合型页岩油系统中的主要产层。这对目前我国东部陆相页岩油勘探效果不佳的因素分析具有重要启示。把页岩油勘探目标层仅仅聚焦于富有机质泥页岩层段是勘探效果欠佳的主观因素;而富有机质泥页岩层段天然微裂缝发育局限、滞留油主要赋存在有机质中、热演化程度偏低使滞留油较重以及湖相Ⅰ型烃源岩生成的油含蜡量高等因素,是导致可采的页岩油量十分有限的客观因素。为此,针对我国东部湖盆页岩油的勘探,建议:加强成熟富有机质层系中贫有机质碳酸盐岩或粉砂、细砂岩薄夹层的精细评价与勘探;加强成熟富有机质泥页岩层段裂缝型页岩油的评价与勘探。