鄂尔多斯盆地上古生界全油气系统成藏特征与天然气富集地质模式

通过对鄂尔多斯盆地上古生界烃源岩、生储盖组合和天然气成藏特征的分析,从全油气系统的角度,讨论天然气成藏富集主控因素,建立该盆地上古生界全油气系统天然气富集模式。结果表明,烃源岩、断裂和致密储集层等要素及其相互耦合关系对天然气分布和富集具有控制作用,其中,烃源岩的分布和生烃能力控制源内滞留页岩气和致密气的富集程度和分布范围;烃源岩的生烃能力与致密储集层的物性耦合关系控制盆地中心近源致密气的分布和甜点发育;盆地边缘远源致密气主要受断裂展布的控制,并且使得源内、近源和远源天然气分布受断裂调整改造。鄂尔多斯盆地上古生界天然气具有源内的煤层气与页岩气、致密砂岩夹层气和近源致密天然气、远源断裂输导天然气4种富集模式,目前盆地勘探的重点是源内致密气、近源致密气,未来煤层和页岩气、远源天然气聚集将是重要的潜在勘探领域。

石油地质气相色谱及气相色谱-质谱实验室比对结果评价

为了解全国石油地质行业气相色谱及气相色谱-质谱实验室间的检测能力,提高检测水平,促进行业间交流,由石油地质勘探专业标准化委员会牵头,组织全国石油地质相关实验室开展了比对工作。气相色谱及气相色谱—质谱分析测试比对共有全国23家实验室参与,选取全油、饱和烃和芳烃3类样品,根据相关标准规定了统一的实验方法,利用四分位数稳健统计方法评价了各实验室数据质量。结果表明,各实验室数据稳定、可信,分析结果的重复性和再现性良好。气相色谱全油轻烃比对参数合格率为95%,饱和烃和芳烃参数合格率均为97%;气相色谱—质谱比对饱和烃参数合格率100%,芳烃参数合格率为95%,总体满意率较高。部分实验室相关参数出现问题数据及离群值主要原因与样品储存条件、保存时间、仪器型号、测试方法以及人员操作误差等相关,建议各实验室加强质量管控措施,进一步提升实验室气相色谱及气相色谱—质谱检测能力水平。

鄂尔多斯盆地东缘韩城地区煤层气地球化学特征及其成因

鄂尔多斯盆地东缘韩城地区虽是我国第二个大规模投入商业开发的煤层气区,但对其煤层气的地化特征和成因还未形成系统认识。为此,采集了该区井口排采气、煤样、钻井煤心解吸气样和井口排采水共78件样品,并对样品进行了组分、稳定碳同位素等系列分析。实验数据表明,该区煤层气具有以下特征:石炭—二叠系煤层气组成以CH4为主,重烃和CO2含量很低,气体湿度(C2+)介于0.014%～2.880%;甲烷碳同位素值(1δ3C1)分布范围小,介于-42.978‰～-32.200‰,随深度的增加而变大,与Ro呈正相关关系;乙烷碳同位素值(1δ3C2)介于-21.619‰～-9.751‰。1δ3C1偏轻、1δ3C2偏重:可能是受解吸—扩散过程中同位素分馏作用的影响而造成1δ3C1变轻的。最后,根据该区煤层气的演化过程,结合Whiticar图版,综合分析认为该区煤层气成因类型以热降解气为主,且系经过解吸—扩散同位素分馏效应改造的次生热成因气。

中高煤阶煤储层吸附能力演化历史定量恢复——以鄂尔多斯盆地韩城地区为例

中国的中高煤阶含煤盆地均经历了多次沉降和抬升,开展地质时期煤储层吸附能力演化历史研究对于认识煤层气的富集和成藏具有重要意义。根据中高煤阶煤储层样品的高温高压吸附实验,建立了煤储层吸附能力演化历史分析方法,恢复了鄂尔多斯盆地韩城地区主力煤层的吸附演化过程。研究表明,中高煤阶煤储层的吸附量受多种因素控制,吸附量与压力、热演化程度呈正相关,与温度、水分、灰分和挥发分呈负相关关系。在数学分析的基础上建立了基于温度、压力和热演化程度三参数Langmuir扩展的吸附量预测模型。结合韩城地区埋藏史和热史,恢复了研究区主力煤储层吸附演化过程,指出韩城地区主力煤储层吸附量随地质历史时期大致经历了低吸附稳定阶段、吸附增加阶段和高吸附稳定阶段3个阶段演化过程。

辽东湾地区深层烃源岩排烃特征及资源潜力

通过收集研究区深层烃源岩热解和有机碳等地化资料,利用地质门限理论为基础的生烃潜力法,对深层烃源岩的排烃特征进行了研究,并结合聚集系数法预测其资源潜力。建立了3类烃源岩排烃模型,其中,Ⅰ型源岩最早进入排烃门限进行排烃,排烃效率高于Ⅱ型和Ⅲ型源岩。沙河街组三段烃源岩早在沙河街组沉积末期开始排烃,主要以排油为主,累计排烃量为43.30×108t,是研究区的主力烃源岩;沙河街组二段烃源岩在东营组沉积时期开始排烃,累计排烃量为22.6×108t。深层烃源岩的总排烃量为65.90×108t,预测资源量为21.06×108t,其中石油预测资源量为17.12×108t。研究结果表明,辽东湾地区深层油气资源潜力巨大,深层烃源岩以生油为主。辽西凹陷和辽中凹陷为两个富烃凹陷,位于两个凹陷之间的辽西凸起,具有双凹供烃之利,是油气成藏的有利区。

构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应及控制因素

煤层气盆地在地史演化过程中几乎都经历了多次抬升作用,构造抬升作用对煤储层吸附能力有着直接的影响。文中通过物理模拟实验和数值模拟对构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应和控制因素进行探讨。研究选取高、低煤阶煤储层样品进行等温吸附实验,并假定地温梯度分别为2、4和6℃/hm,压力梯度分别为0.3、0.5和1.0MPa/hm模拟抬升过程中吸附量的变化。研究结果表明,煤储层在构造抬升过程中的吸附能力的变化主要受温压综合作用、煤储层热演化程度和构造抬升强度的控制。构造抬升时,温度作用效果占主导地位,煤储层吸附量增加;反之,压力作用效果占主导地位,煤储层吸附量减少。高煤阶煤层吸附量的变化量大于低煤阶变化量。抬升强度较大时煤层吸附量持续降低,较小时会使吸附量增加。煤层气在抬升过程中可能会出现吸附或解吸,与以往只是解吸的认识不同。当温度作用效果大于压力作用效果,即煤储层吸附量增加时,抬升作用易导致煤储层的含气欠饱和。

辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究

有效烃源岩是指地质过程中形成的,既有油气生成又有油气排出的烃源岩。传统研究方法只停留在定性划分有机质丰度下限、实测数据分析和模拟实验结果的基础上,并没有完全形成一套定量的评价方法体系。在排烃门限理论的基础上,利用生烃潜力法确定出研究区的排烃门限,建立各层段有效烃源岩的判别图版,形成了一套有效烃源岩定量研究方法体系,并将其应用到辽东湾地区。研究表明,辽东湾地区下第三系发育东三段、沙一、沙二和沙三段三套有效烃源岩,其中沙三段的规模最大。尽管东二段暗色泥岩也普遍发育,但并没有达到排烃的临界条件,只能作为一般烃源岩,不能认定为有效烃源岩。

煤储层等温吸附实验过程中参数敏感性分析

容量法等温吸附实验是测定煤储层吸附性和含气性的常用手段。实验装置中的参考缸体积V1、装有样品时的自由空间体积V2和压力表对等温吸附实验有着直接的影响,但是这三者对实验影响的程度目前还没有系统的认识。为了理清实验过程中各参数的影响和提高等温吸附实验的测试精度,基于波义尔定律建立了煤储层容量法等温吸附实验稳定性和精确性分析的数学模型,利用Matlab软件对吸附实验过程进行了数值模拟。研究表明,吸附实验的稳定性和准确性受压力表、参考缸的体积V1和样品缸装有样品时的自由空间体积V2的控制,压力表测量精度越高,等温吸附实验的稳定性和精确性就越好;压力表精度一定时,V1和V2的体积较小且匹配组合满足一定的条件,吸附实验才能达到较好的稳定性和精确性。利用优化方法得到的结果对鄂尔多斯盆地东缘韩城地区中煤阶煤储层开展等温吸附对比实验,结果表明,经过优化组合的吸附实验测试结果稳定和精度都有所提高,吸附量的最大差值为1.45 cm3/g,远低于未经过优化的实验所测吸附量的差值5.27 cm3/g。

含气量和渗透率耦合作用对高丰度煤层气富集区的控制

煤层气的产量主要来自含煤盆地高丰度煤层气富集区,但目前对高丰度煤层气富集区形成的控制因素、形成机制与模式认识不清,制约了煤层气的勘探和工业化进程。通过对沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘和淮北地区煤层气富集区地质特征的分析,明确了煤层含气量和渗透率的耦合作用是高丰度煤层气富集区形成的机制。煤层的含气量受水动力条件和煤层顶、底板条件的影响;变质程度、构造变形和地应力是控制渗透率大小的关键因素。在结合实际地质特征和物理模拟实验的基础上,建立了2种中高煤阶高丰度煤层气富集区形成模式,即斜坡区含气量和渗透率优势叠合富集模式和脆韧性叠加带煤层气富集模式。

渤海海域优质烃源岩及其分布预测

采用地质统计和地化分析相结合的手段,初步建立了评价和预测优质烃源岩的方法体系,对渤海海域古近系优质烃源岩的发育分布进行了预测。结果表明,纵向上沙河街组优质烃源岩厚度大、品质好,占暗色泥岩比例较大,东营组尽管暗色泥岩厚度较大,其中能达到优质的部分却很少。平面上,渤中凹陷优质烃源岩厚度最大,分布面积最广,其次是辽东湾地区以及岐口凹陷和黄河口凹陷。沙河街组四段+孔店组烃源岩主要发育辽东湾地区、莱州湾凹陷和岐口凹陷。总体而言,沙河街组为渤海海域的主力烃源岩,且以沙河街组三段最为重要。

中高煤阶煤层气富集高产区形成模式与地质评价方法

煤层气富集高产区富集机理和地质评价方法对煤层气勘探选区至关重要,以往的研究主要集中在资源富集区形成机理和预测方面,但煤层气勘探开发实践表明资源富集区并不一定是高产区,如何在煤层气资源富集区中寻找高产区即煤层气富集高产区是国内外煤层气勘探面临的难题。通过国内外典型煤层气富集高产区的剖析,结合我国中高煤阶富集区地质特点,以沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘和两淮矿区为研究对象,采用地质统计、实验验证和生产数据分析相结合的研究方法,揭示了基于含气量-渗透率耦合控制的煤层气富集高产区形成机理,提出了3种中高煤阶煤层气富集高产区形成模式;围绕煤层含气量和渗透率两个核心要素,利用层次分析法和主成分分析法确定了包含7大地质参数的评价指标体系,建立了基于产能分析的煤层气富集高产区方法体系。这些认识对我国中高煤阶煤层气区带、区块、目标的优选具有重要的指导作用。

致密储层孔隙度测定参数优化

孔隙度是评价储层物性、计算原始油气储量的重要参数,致密储层孔隙度一般小于10%,页岩储层普遍小于5%,常规波义尔定律双室法孔隙度测定仪器很难满足精度要求。为了提高致密储层孔隙度测定精度,建立了孔隙度压力区分度目标函数,区分度越大,测定精度越高。通过数值模拟,对孔隙度测定仪器进行了参数优化,结果表明,欲使得区分度增大,需要满足3个条件:(1)平衡前参考室压力、平衡前样品室压力尽量大;(2)取出的标准块体积、样品体积尽量小;(3)标准块体积尽量与样品体积相等。参数优化后孔隙度为5.0%的标准样品测定值相对误差最大可降低14%,绝对误差最大可降低0.7%,通过参数优化为致密储层孔隙度测定提供了技术支持。

油气藏铼-锇同位素定年的进展与挑战

铼(Re)、锇(Os)元素具有对氧化还原的敏感性和亲有机质特性,富集于烃源岩、油砂、原油、沥青等油气藏相关地质样品中,并被用于油气藏同位素定年。该方法既可通过Re-Os等时线直接获取油气成藏过程的绝对地质年龄,又可利用Os同位素初始值开展油源对比。分析近十余年来油气藏Re-Os同位素年代学研究的进展与不足,指出为推动该定年技术的发展及其在油气勘探实践中的应用,学术界和工业界应密切合作共同探索Re-Os同位素在油气系统中的分馏机理,全面评价硫酸盐热化学还原反应(TSR)、热解事件等后期地质过程对Re-Os同位素体系的潜在影响;综合运用无机和有机地球化学方法,建立判别油气来源的有效工具,以帮助合理选择满足同源特征的Re-Os同位素定年对象。这些问题的解决将有助于尽快建立油气藏Re-Os同位素定年的实用技术方案,并为业内的终端用户提供完整的使用指南。

非常规油气藏的形成及其分布特征

非常规油气领域是目前油气勘探和开发的热点领域,也是石油工业的发展趋向,非常规油气的成藏研究对非常规油气勘探具有重要指导意义。非常规油气与常规油气成藏的最本质区别在于非常规油气是非浮力驱动聚集,这主要是由于致密储集层中微纳米级孔隙发育导致毛细管阻力较大,同时缺乏提供强大浮力的有利条件。根据烃源岩演化与非常规油气成藏的关系,将非常规油气资源分为油页岩、页岩油、致密油、页岩气、致密气和煤层气6种类型。油页岩、页岩油、煤层气和页岩气的源储组合特征都是"源储一体",而致密油气源储组合有2种类型:一种是源储叠置的临源型致密油气,另一种是与常规油气藏类似的源储不相临、但距离不远的近源型致密油气。成藏动力学上的差异使非常规油气藏在地质上表现为大面积分布、局部富集、油气赋存具有明显的"滞留"或短距运移特征、没有明显的圈闭边界和无统一的油水界面等特点。

四川盆地蓬莱地区震旦系灯影组气藏压力演化与成藏过程

近期,四川盆地川中古隆起北斜坡蓬莱地区震旦系灯影组天然气勘探取得重大发现,明确该地区油气成藏过程与流体压力演化对于正确认识该区气藏的形成和分布规律具有重要意义。为此,通过灯影组二段(以下简称灯二段)岩心与薄片观察、流体包裹体测温、激光拉曼光谱分析、PVT模拟等测试手段,明确了该地区灯影组成岩演化序列,重建了气藏压力演化历史与成藏演化过程。研究结果表明:①蓬莱地区灯二段经历了泥晶白云石→早期隐晶质石英→纤状白云石→纹层白云石→细晶白云石→早期沥青→中粗晶白云石→鞍状白云石→原油裂解+硫酸盐热化学还原作用+沥青→铅锌矿化作用→晚期石英→萤石→构造裂缝共13个成岩—成藏演化序列;②蓬莱地区灯二段经历了多期成藏演化过程,其中志留纪末期形成的第一期古油藏在海西早期发生破坏,三叠纪中—晚期是第二次原油规模成藏期,侏罗纪—早白垩世古油藏裂解形成古气藏,晚白垩世—现今是古气藏调整改造与保存期;③震旦系气藏经历了常压→弱超压→强超压→极强超压→强超压→弱超压→常压的演化过程,震旦系古超压是深埋高温与热液作用并叠加硫酸盐热化学还原作用使得古油藏完全裂解生气所造成。结论认为,蓬莱地区气藏保存至今主要与晚侏罗世至晚白垩世经历了持续超压有关,喜马拉雅期的构造抬升促使天然气扩散运移和调整,原始超压气藏逐步演化为现今的常压气藏。

琼东南盆地崖城13-1气田渐新统陵三段沉积物源综合分析

物源体系分析是确定储层沉积的成因类型、空间展布与演化规律的关键问题之一,本文通过古地貌、重矿物、岩屑成分和结构与地层倾角测井等多种方法的综合分析,对琼东南盆地崖城13-1气田渐新统陵三段物源进行系统研究,确定了研究区陵三段沉积时期的物源体系主要来自北西方,碎屑沉积物以石英含量高的岩屑长石质石英砂岩与长石质石英砂岩为主,并根据重矿物组合特征分析,认为物源区母岩类型主要有酸性岩浆岩、变质岩以及再改造的沉积岩等。由于物源区距研究区距离适中,地形有一定的坡度,容易产生机械破碎的大块碎屑,故此种母岩特征是研究区陵三段辫状河三角洲砂体成因及沉积特征的内在因素。

磨溪-高石梯地区龙王庙组古油藏成藏特征

为了确定磨溪-高石梯地区古油藏的分布范围,并进一步认识其流体性质及规模,文中利用储层定量颗粒荧光、全息扫描荧光技术,结合显微激光拉曼分析等手段,对该地区寒武系龙王庙组古油藏进行了深入剖析。磨溪-高石梯地区储层段龙王庙组沥青发育,定量荧光分析结果显示,各井储层颗粒定量荧光都存在相对的高值,半峰宽普遍较低,TSF光谱最常用的参数总体表现为低值,激光拉曼光谱显示出了沥青的特征。研究表明:该地区存在一定规模的古油藏,古油藏总体表现为正常油—轻质油,现今残余沥青成熟度较高,古油层主要以层状分布,多发生原位裂解,与现今气藏有较好的匹配关系。

拉曼光谱在油气地质应用中的研究进展

拉曼光谱具有简单、快速、原位、微区、无损、高分辨率和高灵敏度等优点,可以分析物质的成分与分子结构信息,是开展地质研究的有力工具。通过回顾近年来拉曼光谱的研究进展,结合实际的油气地质研究工作及分析测试经验,对拉曼光谱在油气地质研究中的应用进行总结,并讨论现阶段应用过程中存在问题及未来的发展方向。拉曼光谱在油气地质中的应用主要分为三个方面:(1)矿物与流体包裹体分析,可以确定成岩-成藏流体类型及组成、成岩-成藏作用过程,包括岩矿鉴定、流体包裹体中流体体系分析、水-岩相互作用过程研究、地质样品同位素研究等;(2)不同类型有机质成熟度分析,可以用于恢复热史、油气成藏期次约束;(3)流体包裹体压力恢复,可以研究油气藏的形成与演化过程。主要方式为利用流体包裹体中气体的拉曼特征峰位移变化量、气体溶解度恢复流体包裹体内压及捕获压力。在实际油气地质研究中,多种因素制约拉曼光谱的定量/半定量应用,主要包括:地质样品复杂性与特殊性、样品处理方式、拉曼测试参数与测试环境、拉曼光谱数据处理与分析方式。拉曼光谱分析测试流程标准化、挑选和制备校准标样;拉曼光谱与冷热台、水热金刚石压腔(HDAC)、高压可视反应腔(HPOC)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等仪器联用,开展复杂体系原位、实时、不同温压条件下测试,是进一步将拉曼光谱应用到油气地质中的研究方向。

中国西部叠合盆地构造强度定量表征及其应用

中国西部复杂叠合盆地成藏期后的构造运动十分剧烈,直接导致大量油气藏发生调整改造,甚至破坏。构造变动强度是一个用以衡量区域构造运动对成藏期后油气藏调整改造程度大小的重要参数。研究中采用了易于获得的两个地质参数,即剥蚀率和地层变形程度作为定量化指标,拟合出构造变动强度的定量化公式。构造强度中等地区由于易于形成一定规模的正向圈闭构造,封盖条件得以保证,同时有利于输导体系的建立,因此有利于油气藏的聚集和再富集;而构造强度过大和过小,则不利于油气的调整富集成藏。与准噶尔盆地的油气分布对照得到,构造变动强度的定量化表征基本上可以如实和准确地反映出构造变动对油气调整改造的影响程度。

Re–Os同位素油气成藏定年研究进展

铼(Re)和锇(Os)元素以络合物的形式赋存于有机质中,富集并稳定地保存在黑色岩系、油砂、原油和沥青等地质样品中而保持良好的封闭体系,从而被应用于油气藏的Re–Os同位素定年。Re–Os在矿床同位素年龄厘定方面取得了重要成果,同时Re–Os也在油气藏方面取得了突破。Re–Os溶样方法逐渐成熟,Carius管溶样法是目前溶样的主要方法;负离子热电离质谱法(N–TIMS)和等离子体质谱法(ICP–MS)是目前主流的质谱测试方法。Re–Os目前在辉钼矿应用中已有较成熟的体系,利用Re–Os同位素体系,在黑色岩系、原油、油砂、沥青已经可以得到地层沉积年龄、厘定成气成油的时代以及示踪成藏等相关信息,但目前Re–Os在油气藏中定年体系还不完善,缺少一个完整可行的行业指南和标准。