中国致密储层孔隙结构表征需注意的问题及未来发展方向

致密储层孔喉尺寸小、孔隙结构复杂、非均质性强,表征难度大。通过系统梳理目前致密储层表征技术发展现状,指出致密储层孔隙结构表征需注意的几个问题:1强调提高分辨率的同时,需加强样品代表性尺度研究;2追求新技术/方法的同时,需加强技术有效适用范围研究;3强调定量表征数据拼接的同时,需加强多尺度定性与定量数据融合,提高表征精度。提出致密储层孔隙结构表征核心技术未来发展方向:1多学科联合攻关,静态表征与动态演化相结合,实现孔隙结构的全面表征;2加强宏观尺度研究,密切联系可动流体评价,实现对规模有效储集体的准确预测;3加强现场应用研究,紧密结合储层增产改造措施,实现对工程甜点的评价优选。

油气储层中孔隙尺寸分级评价的讨论

常规-非常规油气协同发展引发储集体类型的多样性,品质整体变差,孔隙结构更为复杂,亟需建立相对统一的孔隙结构评价方案,为储层评价与甜点区优选提供技术支持。基于岩石孔隙结构解剖,提出＂孔隙结构四分法＂评价方案,将孔隙系统分为毫米孔（大于1mm）、微米孔（1～1 000μm）、亚微米孔（100～1 000nm）及纳米孔（小于100nm）;明确了不同类型孔隙系统发育位置、流体作用力及流动机理,建立了对应的分析评价技术。解剖了克拉2气田巴什基齐克组常规砂岩、新安边油田长7段致密砂岩、川中大安寨段介壳灰岩、川南龙马溪组页岩4类储层,明确了各储层类型孔隙结构的差异性及不同级别孔隙所占比例,探讨了孔隙结构对储层物性、资源经济性及开发工艺的影响;孔隙结构分级研究需与储层有效性评价紧密结合,特征尺度决定流体相态与作用力,影响流体可动性及油气开发工艺。进一步加强孔隙分级评价关键界限值的研究,完善孔隙结构表征技术的融合,建立孔隙结构与岩性和产能的定量关系是未来研究的重点。

油气储层中自生伊利石K-Ar同位素年代学研究若干问题的初步探讨

对油气储层中自生伊利石K Ar体系产生影响的有关问题如砂岩岩性、伊利石 /蒙皂石间层矿物的间层比和绿泥石进行了初步试验和讨论。结果表明 :中、细砂岩的应用效果相对较好 ,粉砂岩、泥质粉砂岩则难度较大 ;I/S有序间层的应用效果相对较好 ,I/S无序间层则难度较大 ;绿泥石对自生伊利石K Ar体系测年结果的影响不明显。油气注入可能是引起伊利石成岩作用终止的原因之一。最后对各种典型年龄剖面可能的成因解释进行了简要介绍和初步探讨。

风化壳储层分类、特征及油气勘探方向

作为一种由风化改造而成的油气储层,风化壳储层具有其特殊性。在已有研究成果的基础上,结合全球已发现的风化壳储层,界定了风化壳储层的内涵,提出了三级分类方案,梳理了其全球分布及特征。认为风化壳储层可以分为隆升风化型和基岩风化型,在全球不同地区和层系上均有分布;岩性几乎包括了碎屑岩、碳酸盐岩、岩浆岩及变质岩的所有岩石类型,表现出明显的多样性;储集空间类型复杂多样,孔隙(洞)型、裂缝型、孔缝复合型等均有发育;不同岩性的风化壳具有较独特的纵向结构和微观组构,纵向上形成了不同的层次结构和储集空间组合;平面上形成区域性分布的大型油气藏。中国含油气盆地的多旋回叠合发育了多期大中型不整合面,风化壳储层分布广泛,油气勘探潜力大;东部断陷—坳陷型叠合盆地风化壳油气勘探应以基岩风化型为主,中西部克拉通—前陆型叠合盆地风化壳油气勘探应以隆升风化型为主。

塔里木盆地奥陶系萤石成因及其油气地质意义

塔里木盆地塔中45井上奥陶统发现以萤石层为储层的特殊类型油气藏。为了明确塔里木盆地奥陶系萤石成因及热液溶蚀储层形成时期,本文通过电子自旋共振测年、稀土元素、微量元素、激光拉曼、包裹体氢氧同位素、硫同位素等多种分析手段,对塔中45井区及巴楚-柯坪露头区奥陶系内萤石发育段进行了热液成矿、热液溶蚀与油气成藏关系的综合研究。目前,多数学者认为萤石形成于晚二叠世的岩浆期后热液,并相应存在一期海西期的热液溶蚀,此次研究表明,塔中45井区及巴楚-柯坪露头区的萤石成矿流体可能为低温大气淡水循环热液。塔中45井区断裂溶扩带充填萤石形成于晚燕山-喜马拉雅期,与海西期岩浆期后热液无必然联系;巴楚-柯坪露头区风化壳溶洞充填萤石形成于海西期,萤石成矿期与海西期火山活动热事件影响期匹配关系良好。由此推断,塔中45井区萤石成矿热液溶蚀作用发生于晚燕山-喜马拉雅期。

中国陆相致密油形成机理与富集规律

中国致密油主要分布在中、新生代陆相含油气盆地中,发育与湖相生油岩共生或接触、大面积分布的致密砂岩油或致密碳酸盐岩油。近年来,陆相致密油勘探开发取得重大进展,截至2018年底,中国陆相致密油已建成产能315. 5×104t,2018年年产量约105×104t。中国陆相致密油以湖相富有机质页岩为主要烃源岩,多发育于淡水、半咸水-咸水环境,厚度一般为几十至几百米,有机碳含量为0. 4%~16. 0%,镜质体反射率为0. 5%~1. 3%,适宜的火山作用、低沉积速率、缺氧还原环境、海水入侵与水体分层是富有机质页岩形成的重要影响因素。中国陆相致密油储层类型包括致密砂岩、致密碳酸盐岩、致密混积岩和致密沉凝灰岩等,储集层非均质性强、物性差;覆压基质渗透率多小于或等于0. 1×10-3μm2,以纳米级孔喉系统为主,孔喉半径小,主体直径40~900 nm,孔隙结构复杂;压力系数0. 7~1. 8,既有超压,也有负压;地层能量、原油品质变化大,原油密度0. 75~0. 92 g/cm3。中国陆相致密油地质资源量为178. 20×108t,技术可采资源量为17. 65×108t,主要分布在鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、准噶尔盆地和柴达木盆地。提出'甜点区(段)'概念,'甜点区'多发育在宽缓背景下的局部微构造区,是指在平面上成熟优质烃源岩分布范围内,具有工业价值的致密油高产富集区;'甜点段'是指在剖面上源-储共生的黑色页岩层系内,人工改造可形成工业价值的致密油高产层段。源岩品质和源-储组合类型控制'甜点区'平面分布范围。资源评价方法、'六特性'测井识别、高精度三维地震、水平井平台式生产及人工油藏开发等'甜点区(段)'评价方法,可支撑致密油有效开发。

致密储层孔隙结构表征技术有效性评价与应用

非常规致密储层类型多,孔隙结构复杂,非均质性强,研究难度大。针对已有致密储层孔隙结构评价技术,重点探讨了CT扫描、气体吸附与压汞分析等技术的有效应用范围,厘定了不同技术应用时需注意的关键问题,指出兼顾分辨率与代表性、提高表征维度、实现动态与静态同步表征是致密储层孔隙结构评价技术优选的关键。通过系统解剖常规砂岩、致密砂岩、致密混积岩、沉凝灰岩、介壳灰岩及泥页岩6种储层,明确不同级别孔隙系统的差异性,针对性地提出了不同储层对应的关键表征技术系列。非常规致密储层孔隙结构研究应加强多尺度数据融合,加强与可动流体评价结合,加强与储层改造研究结合,通过多领域、多学科、多视角联合攻关,实现储层有效性评价,为寻找预测规模有效"甜点区"提供技术支撑。

中国侏罗纪古气候分区与演变

以古生物学和沉积学资料为主,结合地球化学和植物化石气孔器参数等资料系统分析了中国侏罗纪的气候特征、气候分区及其演变过程。侏罗纪时期的气温明显比现代为高,但无论是温度还是湿度都经历了强烈的变化,可划分为早侏罗世早中期、晚期,中侏罗世早、晚期以及晚侏罗世等5个演化阶段,各阶段气候分区特征明显。其中,早侏罗世早中期(大致为埃唐日期—普林斯巴赫期)可划分为5个气候区,自北而南依次为黑龙江东部乌苏里温凉气候区、北方暖温带潮湿气候区、东南热带-亚热带潮湿气候区、西南热带-亚热带半干旱半潮湿气候区以及西藏—滇西热带海洋干旱气候区。其中,北方暖温带潮湿气候区范围最大,占据了昆仑—秦岭—大别山一线以北的广大地区。早侏罗世晚期(图阿尔期)总体升温并趋于干旱化,依然可以划分为5个气候区,但北方暖温带潮湿气候区由于南界的大幅度向北移而大为缩小,范围最广的是中部热带-亚热带半干旱-半潮湿气候区。中侏罗世早期(阿伦期—巴柔期)气温较早侏罗世晚期明显下降,北方暖温带潮湿气候区南界向南推移,基本恢复到了早侏罗世早中期的范围,东南地区为热带-亚热带半干旱-半潮湿气候。中侏罗世晚期(巴通期—卡洛维期)又复升温趋干,气候区界线再度北移,暖温带潮湿气候区范围再次大幅度缩小到燕辽及东北地区,热带-亚热带半潮湿-半干旱气候区范围扩大至整个华北与西北地区,南方则为热带-亚热带干旱气候区。晚侏罗世气温进一步升高,暖温带潮湿气候区退缩至东北一隅,除滇、藏热带海洋干旱气候区外,其他广大地区均为热带-亚热带干旱气候,且多地出现荒漠化。

聚焦离子束扫描电镜在石油地质研究中的综合应用

聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM),以其高分辨率电子束成像及高强度聚焦离子束微纳米级精密加工功能,成为非常规油气储层研究的重要表征手段,推动了我国非常规油气的勘探开发进程,并促进石油地质学开启了全新的领域—纳米地质学。本文重点介绍了FIB-SEM在石油地质研究中的综合应用以及创新性开发情况。FIB-SEM的二维大面积成像与三维切片-成像分析可有效解决岩石样品非均质性强的表征难题,并可对岩石内部的孔隙、微裂缝、矿物、有机质和残留油等五大要素进行全面的成像分析,为数字岩心的构建提供具有纳米级分辨率的高质量原始数据。FIB-SEM强大的微纳加工功能,为下一代储层矿物分析、地球化学微观分析等技术的开发提供了制样手段。另外,FIB-SEM可以集成多种先进分析技术,形成集高分辨率成像、物理化学测试为一体的石油地质综合分析平台,应用前景广阔。

塔里木盆地库车坳陷新生界终端扇沉积体系与储层研究

塔里木盆地库车拗陷新主界沉积时期气候干燥，沉积物主要为陆相碎屑岩。根据岩石学、沉积构造、沉积相序组合等分析，认为其沉积体系为终端扇体系，发育补给带、分流带、盆地带三种主要相组合类型。结合储层成岩作用、储集空间、传集物性等的综合分析，认为下第三系储层质量较差，上第三系好储层主要发育于北部地区。

奥陶纪/志留纪之交时期重大地质事件对沉积古环境及页岩有机质富集的影响——以中上扬子地区五峰组—龙马溪组页岩为例

奥陶纪/志留纪之交时期发生了火山活动、赫南特冰川事件、海平面波动以及生物大灭绝等多起重大地质事件,对古海洋环境产生巨大影响。以中上扬子地区五峰组—龙马溪组页岩为主要研究对象,通过地球化学特征分析,探讨了不同地质事件对古沉积环境和页岩有机质富集的影响机制。分析结果表明:火山活动向海洋输入适量的火山灰所释放的营养元素会引起海洋生物迅速繁盛,古海洋生产力升高,保障了有机质的来源,引起的海洋底部缺氧环境有利于有机质的埋藏保存。而剧烈的火山活动产生的有毒物质会对生物生存环境造成威胁。此外,火山灰在大气中形成的气溶胶使太阳辐射不到地表,引起气温下降。在赫南特冰期和火山活动的共同作用下,发生了奥陶纪末期的生物灭绝事件,有机质大量积累。

鄂尔多斯盆地西南部三叠系延长组长9段事件沉积类型、特征及地质意义

通过岩心观察、薄片鉴定、测井及测试数据分析,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组9段(简称长9段)事件沉积类型及特征进行剖析。研究表明,盆地西南部长9段存在地震、重力流、火山、缺氧等4类9亚类事件沉积。通过对不同类型事件沉积特征和分布规律分析,提出不同类型的事件沉积普遍存在共生或伴生关系,具有内在成因联系和分布规律。识别出事件沉积较发育的5种沉积(微)相,建立了事件沉积成因模式。震积岩主要发育在盆地幕式扩张的湖侵期,常见液化流动、重力作用及脆性剪切变形;重力流主要分布在高水位期,夹于前三角洲或半深湖细粒沉积中,形成条带状、朵状的滑塌浊积扇,震积岩层段之上相对发育;火山事件沉积见于长9段下部,呈顶、底突变接触,可反映同期火山活动;缺氧沉积一般形成于湖侵后期至高水位期。长9段高位期发育厚层富有机质泥页岩,沉积期事件沉积有利于形成油气潜在储集层。

川西南轿顶山地区中—上奥陶统牙形石生物地层和碳同位素地层研究

以上扬子台地西缘轿顶山地区中—上奥陶统宝塔组灰岩为研究对象,连续不间断采集化石样品,识别出牙形石15属20种,并据此识别出3个可与国内外同期地层直接对比的牙形石带,从下到上依次是Amorphognathus tvaerensis带,Hamarodus brevirameus带,和Protopanderodus insculptus带,研究剖面宝塔组下部与邻区同期地层连续的牙形石带相比缺少1~2个带。另外,通过高精度采集碳、氧同位素样品,在研究剖面宝塔组发现δ^(13)C记录序列中存在同位素正漂移异常,且包含3个次一级峰值,峰值范围在2.0‰~3.0‰之间,同期正漂移异常也出现在上扬子台地东部和南部,该异常开始发生层位在上扬子台地均在牙形石Hamarodus brevirameus的首现层位,正漂移异常持续时段跨两个牙形石带(H.brevirameus带和P.inscrulptus带下部)。该同位素异常事件除了可以在上扬子台地内部很好对比外,也可对比塔里木盆地西缘柯坪地区其浪组中的三个次一级峰值的δ^(13)C同位素正漂移异常事件,其浪组发育正漂移事件的地层厚度较大,沉积速率较上扬子台地高。研究地层中牙形石记录和碳、氧同位素曲线均显示,研究区宝塔组下部存在地层缺失,与下伏地层呈不整合接触关系,且地层缺失量比中扬子地区略少。

鄂尔多斯盆地长7湖相泥页岩孔隙演化特征

以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段低熟泥页岩为研究对象,基于温压模拟与纳米CT三维表征技术,研究泥页岩孔隙随温度变化的演化特征,并探讨其主控因素。结果表明:随成熟度增高,长7段富有机质泥页岩中纳米孔隙不断增加,基于纳米CT三维模型计算的孔隙度由0.56%增大至2.06%,增大比例超过250%;孔隙演化整体呈现3段式特征:从未熟到低成熟阶段,有机质生烃作用弱,压实作用为主,孔隙度快速降低;从低成熟到成熟再到高过成熟阶段,有机质大量裂解生烃,黏土矿物转化作用强烈,孔隙度快速增长;进入高过成熟阶段,有机质生烃能力与黏土矿物转化减弱,孔隙系统基本保持稳定。明确了不同成分对泥页岩孔隙演化贡献的差异性,有机质热演化贡献最大,黏土矿物转化贡献次之,脆性矿物转化贡献最小,三者比例大致为6∶3∶1,推测泥页岩镜质体反射率大于1.2%时有机质孔隙开始大量发育。

利用电子束荷电效应评价致密储集层储集空间——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例

根据对致密储集层含油样品荷电现象的研究,提出基于电子束荷电效应的扫描电镜背散射截面二次成像法,研究储集层中残留油(未在实验真空条件下散失的原油)分布,并采用荷电显影剂注入法研究致密储集层孔隙连通性,形成有效储集空间的定量评价方法。对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储集层样品进行研究发现,储集层含油样品强烈的荷电效应来源于孔隙中填充的残留油,有机质裂解生成的原油广泛存在于有机质附近孔隙中,贫有机质区也有残留油存在。背散射截面二次成像法分析面积大,能克服样品非均质性导致的分析区代表性差的问题。荷电显影剂注入法刻画孔隙连通性更加准确有效,芦草沟组致密储集层含油样品总面孔率为12.56%,总孔隙连通率达90%,储集空间有效性好。

地层条件下页岩有机质孔隙内CO_2与CH_4竞争吸附的分子模拟

为研究CH4与CO2分子在页岩有机质中的竞争吸附机理,以四川盆地下志留统龙马溪组页岩为研究对象,基于聚焦离子束扫描电镜及氮气吸附仪的表征结果构建了分子模拟的层柱孔隙模型,利用巨正则系综蒙特卡洛法(GCMC)研究了地层温度、压力条件下有机质纳米孔隙中CH4的吸附规律,并重点研究了CO2与CH4竞争吸附的规律。研究表明:龙马溪组页岩有机质内大量发育纳米孔隙,孔隙连通性好,是吸附气重要的储集空间;温度降低、压力升高能增加CH4吸附量,地层条件下若出现超压会显著提高CH4吸附气量;CO2具有较强的竞争吸附能力,温度与压力的共同升高使CO2与CH4选择系数迅速降低,页岩气埋深越大则CO2与CH4选择系数越低。页岩气开发在流体压力下降到一定程度时再进行CO2驱替会取得较好的效果。

黄骅坳陷古近系沙河街组湖泊碳酸盐沉积相

黄骅坳陷王徐庄油田古近系沙河街组一段下部厚 4 0— 5 0m ,由碳酸盐岩与泥页岩互层组成 ,为湖泊中的碎屑岩—碳酸盐岩混积台地沉积。碳酸盐岩主要为石灰岩 ,包括亮晶颗粒石灰岩、泥晶颗粒石灰岩和泥晶石灰岩。颗粒主要为腹足类 ,也有鲕粒和内碎屑。根据沉积特征 ,混积台地可进一步划分为亮晶颗粒石灰岩滩、泥晶颗粒石灰岩滩和滩间等三种相。亮晶颗粒石灰岩滩为高能持续动荡环境 ,水深在正常浪基面之上 ,以亮晶颗粒石灰岩沉积为主 ;泥晶颗粒石灰岩滩为间歇动荡环境 ,水深在正常浪基面附近 ,以泥晶颗粒石灰岩沉积为主 ;滩间为安静低能环境 ,水深在正常浪基面之下 ,以泥晶石灰岩和页岩沉积为主。滩主要分布在台地边缘。同生断层的活动控制了台地的形成及滩的展布。亮晶颗粒滩是最好的储集相带 ,泥晶颗粒滩次之 ,滩间最差。油气分布主要受沉积相控制 ,高产井并不是位于构造高部位的滩间 。

四川盆地奥陶系十字铺组与宝塔组接触关系新认识

四川盆地奥陶系十字铺组和宝塔组自上世纪20年代命名以来,在地层学界一直被认为是连续沉积,整合接触。四川盆地东—南缘中—上奥陶统习水良村和武隆黄草两条剖面的牙形石生物地层与碳同位素地层学研究指示,十字铺组与宝塔组之间存在沉积间断,即二者并非整合接触关系。该不整合可与北美地区的M4/M5不整合面对比,二者可能是由桑比期早、晚期的海平面下降引发。与此时代相近的不整合在新疆巴楚地区、塔里木盆地亦有发现。由于十字铺组在四川盆地广泛分布于覆盖区,且岩性多以碳酸盐岩为主,因此不整合的发现将促使我们重新认识并评估该组的油气勘探潜力。

华南上扬子区中奥陶世(达瑞威尔期)十字铺组与牯牛潭组的划分与时空分布

笔者等在充分调研的基础上,通过开展大量的野外勘察以及牙形石生物地层研究,结合露头和钻井资料对上扬子区中奥陶世牯牛潭组与十字铺组的定义与时空分布特征进行了系统的梳理与总结。结果表明:十字铺组为中奥陶世达瑞威尔期晚期(Dw3)的一套以页岩为主的地层,呈条带状近东西向分布于黔北、川东南及滇东北等地区。牯牛潭组是达瑞威尔期(Dw1—Dw3)的一套灰岩相沉积,与下伏和上覆地层的接触关系类型存在四种情况。在其中三种情况下,该组可能与上覆地层之间存在地层缺失。该组底、顶界穿时明显:底界主要介于Dw1晚期至Dw2早期之间,对应牙形石Lenodus antivariabilis带至Lenodus variabilis带;顶界最晚可达Dw3晚期,对应牙形石Pygodus anserinus带,最早仅到Dw1晚期(L.antivariabilis带)。在研究区该组主要分布于川东、重庆大部、黔北、黔东北、鄂西及湘西北地区。在部分地区,牯牛潭组上部可与十字铺组对比。

塔里木盆地塔中—巴楚地区奥陶系内幕不整合

塔里木盆地塔中—巴楚地区奥陶系内部存在一期重要的不整合.通过对数十口钻井的地层、古生物研究及与露头剖面的对比,发现该不整合的顶、底层位变化较大,地层缺失量在不同地区有所差异,可大致分为两种情况：其一是塔中地区,上奥陶统良里塔格组覆于鹰山组第三段（下奥陶统上部）之上,且有部分钻井良里塔格组下部也发育不全,缺失了至少11个牙形石带,相当于有17～20Ma的地层缺失;其二是巴楚地区,良里塔格组覆于鹰山组第二段或鹰山组第一段（中奥陶统下部）之上,缺失了至少8个牙形石带,相当于有约14Ma的地层缺失.上述地层缺失主要是由于中奥陶世以后塔里—巴楚地区出水成陆,碳酸盐岩地层受大气淡水溶蚀的结果.在不整合之下碳酸盐岩地层中形成的岩溶是十分重要的油气储层.因此,对该不整合的研究对于塔中、巴楚地区奥陶系,特别是鹰山组的油气勘探具有重要的意义.