中低熟页岩油原位转化开采多相多组分演化的数值模拟研究

中低熟页岩油在我国资源量丰富,具有重要的开采价值。目前应用于中低熟页岩油开采的技术中,原位转化技术具有独特的优势,是未来中低熟页岩油开采重要的发展方向。在前人实验室实验和数值模拟计算的基础上,本文利用自主开发的新型多相流数值模拟器,针对布设的井网中具有代表性的区域建立地质模型,通过精细刻画原位转化过程中井周各相各组分的演化过程,进行定性与定量化的分析。模拟结果表明,原位转化中各组分的演化过程受到组分自身黏性、分解反应的临界温度、井间干扰等因素的影响。临界温度的差异与井间干扰会造成加热井周中组分的分层以及富集区的产生,黏性影响对应组分的生产量。本文基于新的数值模拟方法针对中低熟页岩油原位转化中各组分的演化过程进行定性、定量化研究,以期验证原位转化技术的可行性,并为实际的生产提供参考。

中低熟页岩油小井距双水平井磁导向测量系统的研制与应用

在全球能源需求持续增长、油气工业向非常规油气资源转变的背景下,我国储量丰富的页岩油资源,尤其是中低成熟度页岩油的开发备受关注。文章聚焦于中低熟页岩油开发中面临的小井距双水平井钻井轨迹精准测量的挑战,创新研发了MixMeasure磁导向测量系统。该系统通过磁源发射的磁信号进行正钻井的定位与导向,能够自动优化滤波频带范围,有效剔除复杂环境下的噪声干扰,同时集成了高精度的测距与测角计算模型,实现了0.2 m测距精度和1.7°测角精度。这一技术突破了复杂环境下小井距钻井过程中的稳定测量难题,满足了井距10 m内的双水平井钻井导向需求。MixMeasure磁导向测量系统为页岩油的安全钻井提供了可靠的测量数据,提升了钻井的安全性和效率,不仅推动了中低熟页岩油的开发进程,也为油气勘探开发事业的持续发展提供了重要的技术支撑。

中低熟页岩油原位转化技术研究现状及发展趋势

中低熟页岩储层是指埋深为300~3000 m、富含稠化液态石油烃和未转化有机质的页岩,我国已探明的中低熟页岩油资源储量居世界第四位,是保证我国能源安全的重要战略资源。文章介绍了中低熟页岩油地下原位转化的概念和现有地下原位转化技术。研究了加热时间、热解温度、压力和升温速率等因素对中低熟页岩油热解的影响。重点介绍了三种不同类型的纳米级催化剂,并分析了催化剂对中低熟页岩油热解的机理。同时,阐述了高温超临界二氧化碳、超临界甲苯、超临界水等超临界流体在原位开采中低熟页岩油方面的应用。最后,展望了超临界流体协同催化剂热解中低熟页岩油技术发展前景。

国内外中低熟页岩油原位改质机理研究进展

我国拥有丰富的页岩油资源,不同于美国海相高成熟页岩油,我国大部分页岩油有机质尚未完全转化,且已转化部分原油度高、气体生成量少,导致地层驱动能量不足流动困难,需要采用原位改质技术进行开采。本文调研了国内外中低熟页岩油原位改质开发机理研究进展,在页岩油高温热解、氧化热解、高温催化热解三方面进行浅要分析,为后期原位改质技术规模化开采页岩油提供简要参考。

陆相中低熟页岩油富集与原位转化科学问题及关键技术

围绕第281期双清论坛主题,本文回顾了陆相中低熟页岩油富集与原位转化研究现状,从陆相页岩油概念与类型、富有机质页岩形成机理、原位转化反应与传热机制、原位转化流动机制与原位开发技术五方面总结归纳了近年来的主要研究进展。从陆相有机质超量富集的环境响应与地质模型、陆相有机质超富段母质结构、能量场与产出物构成和固、液、气相有机质多相态、多场耦合流动机理三个方面归纳了关键科学问题与技术需求,并提出了五方面研究面临的难点和挑战,梳理了未来研究重点方向和国家自然科学基金资助的目标。

微波辐射对泥页岩孔隙发育的影响——以松辽盆地青山口组一段为例

页岩油被认为是我国油气能源的革命者,其中中低熟页岩油资源潜力巨大。原位加热转化是中低熟页岩油有效开发的潜在技术。本文对松辽盆地青山口组一段富有机质泥页岩开展了常规加热和微波辐射加热实验,并结合场发射扫描电镜、低温氮气吸附实验,系统对比了微波辐射和常规加热页岩时孔隙结构与演化特征。结果表明:有机孔的演化主要经历了开孔→孔隙合并→形成复合孔隙及裂缝三个阶段,加热相同温度时微波辐射能够促进有机质裂解形成有机孔,对微裂缝的发育具有明显的促进作用;随温度增加,孔隙结构参数变化复杂,孔径先增后降,孔体积和比表面积呈增加→降低→增加的特征;随微波辐射加热时间的增加,小于50 nm的孔隙体积大幅减小,中大孔体积明显增加,表明小孔隙逐渐扩张、合并并演变成大孔。微波辐射对页岩孔隙空间改善效果更显著,裂缝更发育,利于油气渗流,但同时发现微波辐射加热的功率过高、时间过长时将会破坏孔隙,不利于改善页岩微观孔隙空间。本项研究对于中低熟页岩油原位加热方式选择及加热过程中微观孔裂隙演化认识有一定的帮助。

中国典型咸化湖盆页岩油富集与流动特征及在“甜点”评价中的意义

咸化湖盆主要发育混积型页岩,长英质、碳酸盐矿物含量高,黏土矿物含量低,有机质形成液态烃时间偏早,但有机质丰度变化较大,且页岩油密度、黏度较高,流动性总体偏差。分析中国典型咸化湖盆页岩岩石组构、页岩油物性与流动性特征,总结提出“甜点”评价关键要素。有机质丰度较高(总有机碳TOC>1.5%或者2.0%)且单层集中段厚度较大(10~15 m或更大)的咸化湖盆页岩,在中低熟阶段(镜质体反射率R_(o)<0.8%)就可形成较多滞留烃,且纵向上具良好的源储组合,有利于页岩油近源微运移,形成富集段;混积型页岩黏土含量较低,对液态烃吸附总量较小,且页岩具有较好脆性,可保证地下可动烃数量较多,人工改造也可形成较好导流效果;页岩油主要赋存于黏土层微纳米孔隙和碳酸质与长英质层超压成因的微裂缝和构造缝中,非均质性极强,但多组分烃和非烃通过混相可改善重质烃和非烃组分的流动性,支撑中低熟液态烃有较高的流动量。此外,良好封闭性是形成异常高压的重要条件;足够高的现今地层温度(最好大于120℃)可提高中低熟页岩油地下流动性,合理的生产制度可保障多组分烃和非烃最佳混相从而形成最大流动量。具备上述条件的咸化湖盆中低熟页岩油称为“甜点”靶体,可用水平井和体积改造等非原位转化技术进行开发,并与需原位转化的淡水湖盆中低熟页岩油并列,构成中国中低熟页岩油两种主要类型,都具有良好的开发潜力,是陆相页岩油革命得于发生的重要资源基础。

中国陆相页岩油类型、勘探开发现状与发展趋势

通过对国内外页岩油分类现状的综合分析和中美页岩油勘探开发历程、储产量现状、水平井产量特征的对比,分析了中美页岩油地质条件、资源质量、可开采性、经济性及规模性差异,提出用“地名+页岩油”或“地名+地层单位+页岩油”定义我国陆相页岩油区带,在此基础上,进一步按两个层次划分,首先根据砂地比(源储比)或沉积相带划分为致密油型页岩油、过渡型页岩油、纯正型页岩油,然后针对纯正型页岩油,根据热成熟度或油品性质,划分中高熟、中低熟类型,或者轻质油区、稀油区、重油区、稠油区等。针对中高熟陆相页岩油,在2025年以前,应集中攻关中高熟高压区页岩油富集区/段评价,做好试采工作,攻关最佳开采技术,最大限度降低成本,提高单井初始产量和累计采出量,预计全国页岩油年产量达到(600~1000)×104t;2025—2035年,进一步升级和优化技术,降低成本,全国页岩油年产量力争达到(1200~1500)×104t,成为我国原油年产2×108t的重要补充。针对中低熟页岩油,现阶段做好鄂尔多斯盆地长73亚段部署页岩油原位转化先导试验,力争2030年前后实现关键装备与核心技术国产化,进入规模商业开发阶段,年产原油能达到千万吨级规模。

非常规源岩层系油气形成分布与前景展望

经过十余年理论技术持续攻关,中国陆上实现了致密砂岩气规模发展、页岩气快速发展、煤层气持续发展、致密油稳步发展和页岩油加快探索,源岩层系油气已成为中国非常规油气增储上产的主要组成部分.源岩层系油气包括源岩油气和致密油气2种资源类型,普遍具备有效配置的烃源岩、储集层和聚集保存3个方面基础地质形成条件,展现出源内或近源大面积连续分布标志特征,海相页岩气主要分布于深水陆棚区,致密砂岩气和煤层气一般分布于主要聚煤期煤系,页岩层系石油一般主要发育于长期持续沉降的富油湖盆.源岩层系油气开发追求“平面甜点区”“纵向甜点段”较好经济资源条件,页岩气需含气量高、孔隙度高、TOC含量高、热演化程度适中、气层埋藏适中、保存条件好、储层可压性好、储量规模大,致密砂岩气需全天候气源、中粗粒砂岩、含气层系多、大面积聚集、稳定斜坡区、中浅层埋藏,致密油甜点区段一般具有烃源性、储集性、含油性、流动性、成缝性和经济性“六特性”经济资源条件.中国非常规源岩层系油气资源丰富,源岩层系天然气是天然气上产的“主力”,源岩层系石油是石油稳产的“砝码”,实现地下原位“煤岩燃烧气化、页岩熟化气化”“2个革命性领域”突破是推进源岩层系油气领域“跨越式”发展的关键路径.