渤海湾盆地济阳坳陷陆相断陷湖盆中-低成熟度页岩“富烃-成储-富集-高产”的理论认识与开发实践

渤海湾盆地济阳坳陷页岩油资源丰富,初步估算资源量超100×10^(8) t,分析、研究、总结页岩油形成、富集和高产理论认识对指导页岩油勘探开发都具有重要意义。通过系统研究济阳坳陷古近系沙河街组四段(沙四)上亚段和沙河街组三段(沙三)下亚段2套主力页岩油层系有机质形成与演化特征以及页岩油富集与可动规律,提出了济阳陆相断陷湖盆中-低成熟度页岩“富烃-成储-富集-高产”的理论认识。研究表明:济阳陆相断陷湖盆页岩具有高有机质丰度和中-低成熟度特征,页岩为高生烃潜力和低成烃活化能的优质烃源岩。济阳坳陷沙河街组页岩沉积期,咸化水体中嗜盐菌藻等类脂类化合物发育,有机质古生产力高、富硫有机相成烃活化能低且生烃转化率高。生、排烃早,镜质体反射率(R_(o))值约0.65%时游离油量达到峰值。富有机质层与多孔纹层高频互层、有序分布,源-储配置好。洼陷带低级序断层未打破厚层页岩层系自封闭性,页岩层系普遍高压。页岩油层系多为纹层状富碳酸盐页岩和纹层状混积页岩2大类岩相。这2类岩相具有“纹层控油富集、缝网控油流动”的优质页岩油甜点特征,纹层组合控制了储集空间的发育和分布。多尺度、多类型基质微缝与压裂缝网的空间耦合,构成了页岩天然-人工多级缝网叠加的高效渗流系统,纹层框架下页岩具有“满层皆油”的富集特征。

中—低成熟度页岩油原位转化对储集层的改造能力

中国中—低成熟度页岩油资源丰富,原位转化潜力巨大。为评价中—低成熟度页岩油原位转化对储集层的改造能力,对鄂尔多斯盆地延长组长7段和准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组2种典型中—低成熟度页岩开展了原位加热实验。利用核磁共振测试、立式光学显微镜观测、计算机断层扫描和脉冲衰减气体渗透率测量等,实时监测了原位转化中纳米孔隙、热解裂缝以及孔隙度和渗透率在高温高压下的动态变化。干酪根热解引起的热解裂缝与生烃增压效应,是微观结构和储集层物性显著改善的关键。当温度超过400℃的阈值后,随着干酪根热解和烃类热膨胀,页岩内部裂缝网络的延伸度、密度、复杂性和连通性均显著提高,大量直径在2~50nm的次生孔隙占据孔隙结构的主导地位。原位应力下,2种页岩孔隙度可分别增加至3.65倍和2.73倍,渗透率可分别增加至624.09倍和418.37倍。渗透率在高温阶段比低温阶段表现出更强的应力敏感性。原位应力越低,干酪根含量越高的页岩储集层,原位转化的改造能力越高,储集层热破裂和热增渗能力也越高。

湖相页岩液态烃对页岩吸附气实验的影响——以鄂尔多斯盆地延长组页岩为例

通过全岩和黏土矿物X-衍射、索氏抽提、离子抛光、扫描电镜、低温氮气吸附、等温吸附等实验分析,研究了鄂尔多斯盆地延长组湖相页岩储层中的液态烃对吸附气含量的影响。结果表明,延长组湖相页岩储层正处于中成岩阶段A期;有机质演化程度相对较低,不足以形成大量的有机质孔隙,却足以形成大量的液态烃,液态烃占据了页岩中直径约4 nm左右的孔隙。由于氮气不溶于液态烃,而甲烷易溶解于液态烃,使得抽提前后样品低温氮气吸附实验得到的比表面积和吸附量变化大,但抽提前后样品等温吸附实验测得的甲烷"吸附"量变化不大,这表明等温吸附实验中有一部分甲烷以溶解态赋存于页岩样品中。因此在用等温吸附实验研究低成熟度页岩吸附气含量的过程中,必须注意液态烃的影响。