工程教育专业认证背景下“非常规油气地质学”课程思政设计与实施

在工程教育专业认证背景下,本文以中国石油大学(华东)“非常规油气地质学”课程为例,探讨了课程思政目标与工程教育专业认证毕业要求之间的相互支撑关系,挖掘了课程教学中的思政元素。针对课程特点,提出了项目迭代式教学链接内容模块、小组迭代式学习达成教学目标、演讲式互动深化思政效果的课程思政实施方案。该方案有助于引导学生在自建课程内容体系的同时,自发体悟和认同课程思政理念。

知识传授、能力培养与价值引领同频共振——“油气田开发地质学”课程思政的探索与实践

“油气田开发地质学”在开展课程思政教学上有独特优势。本文以岩屑录井教学案例为例,通过引入大量的正反两面勘探实践案例、英模人物等方式,将石油英模的理想信念和价值观融入教学,提升境界,激励担当,激发学习兴趣;将哲学思想和科学思维方法融入教学,引导学生用马克思主义理论思想、方法论剖析专业问题,拓展了课程深度和广度;将科学精神和职业伦理融入教学,引领学生将规则意识、责任意识、科学精神铭记于心,课程思政与专业课程教学质量相互促进。在知识传授、能力培养的同时,将理想信念、科学精神、科学思维等思政元素,润物细无声地融入“油气田开发地质学”课程教学,使知识传授、能力提升与价值引领同频共振,实现了“油气田开发地质学”课程“立德树人”的核心功能。

中国陆相页岩气的形成条件

虽然目前北美工业性开发的页岩气资源均在海相沉积地层中,但我国已在陆相泥页岩中获得了页岩气勘探开发的重要突破,陆相页岩气的资源潜力也正随着勘探实践的深入而被逐步揭示。为此,在研究我国陆相富有机质泥页岩分布特点的基础上,分析了主要盆地陆相富有机质泥页岩的基本地质条件和有机地球化学参数。结果认为,我国形成陆相页岩气富集具有6个方面的有利条件:累计厚度大、有机质类型多样、储集空间丰富、保存条件好、资源丰度高、地表条件好。结论指出:我国陆相富有机质泥页岩主要分布在华北及东北区、西北区及南方局部地区的中—新生界,形成陆相页岩气富集主要具有上述有利条件,而且我国陆相富有机质泥页岩发育区多与常规油气勘探开发成熟区重叠,具有资料和基础设施等方面的优势,因此具有更好的经济可采性;虽然我国陆相富有机质泥页岩具有相对较低的有机质热演化成熟度,目前多处于生油和湿气窗阶段,页岩气和页岩油在微观和宏观上呈共生伴生关系,但通过异同点对比分析后认为,我国陆相页岩气比页岩油具有更好的可采潜力。

南方地区古生界页岩储层含气性主控因素

在系统对比了页岩气储层与常规储层异同点的基础上,以我国南方古生界页岩为主要研究对象,应用野外露头观察、钻井取心和实验测试等分析手段,从吸附气储集性能和游离气储集性能两方面探讨了页岩的含气特征。研究结果表明:我国南方古生界页岩w(TOC)主体为2%～10%,最大吸附能力主体分布在1.0～2.0 m3/t,埋深大于1 000 m时页岩吸附能力基本稳定,受温度、压力的影响较小,吸附气含量的主控因素是有机质含量和地层压力。借助毛管压力法分析认为,页岩储层孔隙结构有致密基质型、微裂隙型和过渡型3种类型,分别具有不同的含气特征。

页岩气勘探目标层段优选

探讨了页岩气勘探目标层段优选中含气量、埋深及有机碳含量之间的互相补偿关系,并初步提出了相应的参考特征值。Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2和Ⅲ型有机质热进入生气主峰的成熟度门限依次递降,Ro分别为1.2%、0.9%、0.7%和0.5%,相应的深度界限依次减小;对美国页岩气产层实际资料统计分析后认为,要形成工业价值的页岩气,在1 000m、2 000m、3 000m深度页岩含气量至少应达到0.5m3/t、1.0m3/t、1.5m3/t;根据渝东南地区下志留统龙马溪组Ⅰ型有机质页岩研究表明,要达到一定的含气量,有机碳含量与深度应互相补偿。若要含成熟有机质的页岩吸附气含量达到1.0m3/t,则在500m、1 000m、2 000m深度处TOC值需依次达到1.4%、1.1%和0.9%以上。

济阳坳陷渤南洼陷沙一段页岩油资源潜力评价

济阳坳陷已在沙四段和沙三段获得页岩油勘探开发重要突破。在沙一段页岩层系虽然也获得了工业油流,但目前对沙一段页岩油的认识整体薄弱,其是否能作为济阳坳陷页岩油长远发展的下一领域尚不明晰。以济阳坳陷渤南洼陷沙一段为例,采用生烃物理模拟、分析测试、测井评价及资源评价等方法,研究了沙一段的生油能力、含油特征及页岩油资源潜力。结果显示:渤南洼陷沙一段页岩层系为一套优质源岩,具有有机质类型好、丰度高、碳酸盐含量高的特点;热模拟实验表明,沙一段页岩生烃门槛较低,生烃高峰靠前,约在镜质体反射率(Ro)=0.4%时进入生烃门限,在Ro=0.65%时开始进入生烃高峰,这与沙一段优质的有机质组分和碳酸盐的催化作用有关;含油性评价表明,沙一段生油量(约41.5亿吨)中约有35%滞留在页岩层系中,可溶烃含量(S)>2 mg/g、含油饱满程度(OSI)>120 mg/g时有游离油存在,且S值越高,游离油所占比例越大。预测沙一段页岩层系游离油资源量约4.7亿吨,沙一下亚段游离油含量和含油饱满程度均高于上亚段,认为Y21断阶带沙一下亚段是渤南洼陷页岩油勘探的有利区。

泥页岩储层等温吸附测试异常探讨

页岩气与煤层气的等温吸附特征既有相似性,又存在较大差异。目前页岩气等温吸附测试仍沿用煤层气相关测试规范,没有针对页岩气的等温吸附实验仪器。泥页岩储层等温吸附实验中普遍存在等温吸附曲线异常的现象,因此对常见的泥页岩储层等温吸附曲线异常现象进行了归纳,分析了导致异常的原因,并提出相应的改进建议。研究结果表明,在高压段,地层条件下由于甲烷处于超临界状态,吸附态气体不发生液化凝聚,造成测试曲线明显偏离Langmuir等温吸附模型,且特征参数失真,因而基于凝聚机理的Langmuir等温吸附模型在高压段不再适用,但该异常可通过模型改进或实验数据校正来消除;在低压段,通常由于泥页岩储层的吸附气含量远小于煤层气,而测试仪器精度难以满足要求,或泥页岩储层粘土矿物含量较高,在预处理中与水发生反应而影响吸附特征,可尝试通过增加测试样品量、预处理后充分脱水等方法来减少异常现象的发生。

砂岩潜山煤成气成藏模式探讨——以孤北石炭—二叠系潜山天然气藏为例

以济阳坳陷孤北石炭—二叠系潜山煤成气藏为例,通过对砂岩潜山储油气空间及煤成气富集规律的研究,认为石炭—二叠系砂岩储层在多期复杂的构造演化背景下,发育压实成岩相、胶结交代成岩相和溶解溶蚀成岩相3种成岩相带.构造和成岩相带演化共同控制了煤成气的富集成藏.提出了构造-成岩相带天然气成藏模式.

用离散单元划分法计算页岩气资源量

针对页岩气聚集机理的特殊性和我国页岩气评价的基础条件,提出了采用离散单元划分法计算页岩气资源量。根据页岩含气量的非均质性特点,借鉴有限元原理,将评价地质单元中连续分布的页岩气资源进行有限数目的单元离散;根据页岩气不具有顺层流动性的特点,以含气量资料井为中心,采用井控分块、单元划分、参数类比、离散累加的原则和方法计算页岩气资源量。该方法应用在鄂尔多斯盆地下寺湾区页岩气资源量计算中,效果良好,表明离散单元划分法可应用于页岩气勘探开发各阶段,在页岩气滚动评价中具有较大的推广应用前景。

页岩气勘探开发风险分析

国家提出自然资源与生态环境并重的理念,对页岩气勘查开发提出了新要求。页岩气是低品位、高潜能、高投入且高风险的非常规天然气资源。针对我国地质特点,分析阐述了页岩气勘探开发中的地质风险、技术风险、经济风险和环境风险。通过开展平行试验,讨论了地质参数的不确定性;结合页岩气资源采收率低的特点和当前指导性规律认识薄弱的现状,剖析了地质风险。我国页岩气自主核心技术水平能力不断提升,结合工程地质条件,分析了技术在不同地区推广应用中存在的困难;结合我国基础设施完善程度,剖析了技术风险,持续大量的投资和天然气价格波动是主要的经济风险。除此之外,讨论了页岩气开发可能存在的各类环境风险;结合我国南方、北方的人文、地理、地下和地表条件的差异,探讨了页岩气开发可能引起的环境问题及相应对策。分析认为,在页岩气勘探开发的地质工作中,需进一步加强对这些不确定性的认识、描述及分析,加强开展全面的风险评价工作,以帮助决策者做出更为科学的综合判断。

孤南洼陷水动力场演化与油气运聚

根据孤南洼陷的沉积、构造和水化学特征,将其水文地质作用划分为3个水文地质旋回:异常压力的中上始新统-下渐新统旋回、压力过渡状态的中上渐新统旋回和正常压力的中新统-第四系旋回。洼陷的水动力场演化具有明显的阶段性,其中油气生成和聚集的主要层段沙三段和沙二段经历了5个水动力演化阶段,现今主要表现为压实流特征。洼陷的水动力场对油气运聚和成藏具有明显的控制作用,通过对沙河街组主力储集层在油气运移期穴馆陶组沉积末期雪古水动力场的数值模拟,发现该时期压实流促使油气向洼陷边缘的越流泄水区聚集成藏,形成了东部孤东断裂带、西北部孤南断层上升盘及西南斜坡3个油气富集带。

应用模糊数学优选页岩气地质调查井位——以黔西北地区为例

我国当前处于页岩气勘探开发的早–中期阶段,钻探地质调查井是获取资料、发现页岩气的重要手段,尤其在南方下古生界页岩资料空白区,构造、地貌及地面条件极为复杂,井位优选困难很大。以黔西北地区为例,基于大量野外地质调查工作,针对复杂的地质和工程地质条件,初步提出了页岩气调查井位优选的地质和工程地质条件评价标准:在地质条件方面,依据页岩厚度、预测深度、断裂发育程度、地层倾角、距最近露头距离、有机碳含量和成熟度、应力场、脆性矿物含量、水文地质条件及开口层位确定程度等条件将备选井位分为优、良、中、较差和差5个级别;在工程地质条件方面,依据井场地形高差、道路交通、可利用水源、空中障碍物、与村庄/铁路/景区/水库/电网的距离、勘探儀深面积及土地使用情况等要素将备选井位同样分为5个级别;并确定了各个要素在评价中所占的权重。应用模糊数学方法对5口备选调查井井位进行了综合评判与排序,并顺利对优选出的2口调查井实施了钻探,取得了良好效果。该方法对于高效获取空白区页岩气资料,快速发现页岩气,并开展进一步评价工作具有参考意义。

资源勘查工程专业课程教学大纲改革及考试方法探索

资源勘查工程专业课程传统教学大纲的不足,主要表现为重内容轻方法、重基础轻素质、重教师轻学生、考试方法单一等方面。结合"油气田地下地质学"等课程特点,探索并初步提出了大纲改革措施,包括完善大纲结构,加强过程性、体验性设计;教学大纲进课堂,学生熟悉并参与教学大纲制定;强化学习过程和能力培养,大纲中增设调研、探究和实践性学习活动,学习过程和考核成绩并重;在专业知识学习中,关注学生的情感、态度和综合能力发展,引导学生进行自我总结和评价,应用层次考试方法。

页岩油分类与评价

页岩油是以游离(含凝析态)、吸附及溶解(可溶解于天然气、干酪根和残余水等)态等多种方式赋存于有效生烃泥页岩地层层系中且具有勘探开发意义的非气态烃类。根据泥页岩地层中所含烃类相态、成因机理及勘探开发等特点,将页岩类油气划分为页岩气和页岩油等两类八种。结合页岩油特点,指出了我国页岩油形成条件和分布规律,即规模分布的有效生烃泥页岩、形成于深水-半深水相的富有机质泥页岩、较高的有机质丰度和适当的热演化程度以及较好的基质物性条件等是页岩油形成的主要条件。建立了中国陆相断陷湖盆页岩油发育模式,指出概率体积法可以作为页岩油资源评价的主要方法,提出了页岩油远景区、有利区及目标区优选的参数体系和标准。作为非常规油气能源的主要类型之一,页岩油将会对我国能源结构产生重要影响。

页岩气资源评价方法与技术:概率体积法

页岩气资源评价方法不同于常规油气资源评价方法。基于我国页岩气勘探开发现状,结合《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选》工作要求,针对页岩气聚集机理和特点,提出了适用于我国现阶段的页岩气资源评价方法,即概率体积法。在统计分析我国泥页岩和页岩气相关参数基础上,建立了页岩气远景区、有利区和目标区优选参数体系,提出了不同类型页岩气选区标准和页岩气资源评价主体工作流程。结合国内外数据统计,确定了页岩气资源评价时的起算条件。根据离散型和连续型参数分布特点,研究了参数获取和概率赋值方法。研究成果为我国系统地页岩气资源评价提供了基础和依据。采用该方法对全国页岩气资源进行了评价,获得了地质资源量、可采资源量及有利选区结果,取得了良好效果。

陆相页岩气资源评价初探:以延长直罗—下寺湾区中生界长7段为例

页岩气是一类非常规天然气聚集类型,在中国找页岩气的实践还处于初期阶段,如何合理评价其资源量目前还没有成熟的方法,尤其针对陆相页岩气评价更缺乏借鉴和参考。文中在分析海相、陆相页岩的差异和特点的基础上,明确陆相页岩资源评价的条件和标准。针对延长探区中生界三叠系延长组页岩开展研究,在样品测试、含气量初评的基础上,对陆相页岩气的资源进行初步评价。对不同勘探程度和地质条件采用不同的资源评价方法,综合不同方法获得的结果认为,延长直罗—下寺湾区中生界陆相页岩气资源量达到(626.4～6 037.2)×108 m3,具有很好的勘探开发价值。

柴达木盆地西部古近系-新近系优质烃源岩特征

柴达木盆地西部古近系(E)—新近系(N)盐湖相烃源岩有机质丰度偏低,而且非均质性严重,利用有限的岩心岩屑实验室分析资料很难对其作出客观评价。为此综合有机地球化学和测井信息,建立了一套测井评价方法,得到了海量的烃源岩评价参数。分析这些数据后发现:与膏盐或芒硝互层的泥页岩和含膏盐泥页岩有机质丰度高(TOC>1.0%)、类型好,是该区的优质烃源岩;还分析了不同层系优质烃源岩分布规律:其中,E32优质烃源岩是主力生烃灶,其次是E31,而N11和N12中优质烃源岩则不太发育。

渝东南下寒武页岩纳米级孔隙特征及其储气性能

系统采集、观察并描述了渝东南地区下寒武统页岩岩芯，通过有机碳含量、X衍射、甲烷等温吸附及氮气吸附实验测试，分析了页岩纳米级孔隙结构类型、发育特征及影响因素，探讨了纳米孔对页岩储气性能的影响。研究认为，渝东南下寒武统页岩纳米孔隙结构特征复杂，根据氮气吸附一脱附曲线及孔径分布特征可划分为3种类型，主要发育两端开放的管状孔、平行壁的狭缝状孔及四面开放的尖劈形孔等开放型孔隙，多为与有机质相关的纳米孔，孔隙直径一般小于60nm，呈现2～5，8～12和24～34nm三个分布峰值区。宏孔（〉50nm）孔隙体积百分含量为8．5％，比表面积百分含量仅占0．3％；中孔（2～5011113_）孔隙体积百分含量高达82．1％，比表面积百分含量为79．0％；微孔（〈2nm）孔隙体积百分含量为9．4％，比表面积百分含量占20．7％。有机碳含量是纳米孔隙结构特征的主控因素，有机质是总孔体积与比表面积发育的物质基础，纳米孔隙体积、比表面积与吸附含气量具有明显的线性关系。

东营凹陷沙三—东营期断裂活动特征

断裂是控制东营凹陷构造演化的主要因素。应用断层落差法对东营凹陷沙河街—东营期的断裂活动特征进行了研究。结果表明,东营凹陷古近纪在近南北向的伸展方向上,断裂活动强弱交替,在沙三—沙二早期断层活动强烈,沙二晚期—东营期断层活动明显减弱。东营凹陷的断层在平面和剖面上有多种不同的几何形态,组成了半地堑、半地垒和地堑地垒多种形式的断块体,其组合分布使整个凹陷具有南北分区块断的构造特征。断裂活动时空分布具有不均一性,在北西—南东向和南北向的双向伸展作用下,东营凹陷的断裂活动在空间上具有分段性特征。

东营凹陷深层沙河街组天然气生成动力学研究

对东营凹陷北部的民丰、胜坨和利津等地区深部地层的地球化学特征进行了分析,结果表明该地区发现的天然气可能来源于沙河街组沙四段高成熟烃源岩在渐新世形成的"古油藏"。根据各深洼和"古油藏"埋藏史特征,利用烃源岩和原油生气模拟实验得到的活化能等动力学参数,给出了天然气生成量与地质年代的数量关系,明确了民丰洼陷天然气藏的形成过程。鉴于中国东部断陷盆地的深层天然气勘探潜力大,因而该文对深层天然气勘探具有一定的指导意义。