“进源找油”:源岩油气内涵与前景

基于全球能源结构转型背景、非常规油气勘探开发进展和重点盆地研究对比分析,将非常规油气划分为源岩油气、致密油气和滞聚油气3种类型,明确源岩油气是全球油气供应的战略领域,是未来石油工业第2个150 a生命周期中举足轻重的资源组成,是"进源找油"的主要对象。提出源岩油气地质学内涵,集成建立了源岩油气生、排、滞留烃模式,指出5个源岩油气生成段决定相应技术条件下的现实资源潜力;分析了源岩油气"甜点段"形成机理,发现页岩油主要聚集在紧贴生油段、孔渗较好的泥页岩段,而煤层气和页岩气"甜点段"源储一体、吸附在煤层表面或滞留在富有机质黑色页岩段,评价优选源岩油气"甜点区(段)"是"进源找油"的核心;源岩油气资源潜力巨大,继北美之后,全球十余个大型常规-非常规"共生盆地"源岩油气也将迎来大发展,源岩油气是中国未来石油稳定发展的主力、天然气产量跨越的增长点,预计2030年中国源岩油和源岩气产量将分别占比15%和30%;应对源岩油气发展挑战,建议坚持理论创新、设立开发试验区、加强技术攻关、争取国家支持等。源岩油气地质,是"源控论"在非常规油气阶段的新发展,将为承续和推进后油气工业时代上游领域新征程提供新的理论依据。

“进源找油”:论四川盆地非常规陆相大型页岩油气田

源岩油气规模快速发展,是中国能源结构转型的重要战略选项;陆相页岩油和气是中国源岩油气最具潜力的组成类型,是中国陆上未来"进源找油"最重要的突破对象。本文首次研判提出四川盆地侏罗系油和气发展,应尽快由常规构造-裂缝石油、致密灰岩与砂岩油向孔隙型页岩油气转变,重点阐述了大安寨段页岩油气4项新进展:①评价侏罗系4套富有机质页岩总生油量245×10^8t,石油总资源量172×10^8t,还有相当规模的天然气资源,既富油又富气,其中67%的油气资源集中在大安寨段;②大安寨段二亚段是侏罗系页岩油和气的"甜点段",黑色页岩厚度一般20~80m,TOC平均值大于2%,Ⅱ1~Ⅱ2型干酪根,Ro主体1.1%~1.4%,处于轻质油-凝析油气窗口,页岩储层孔隙度4%~6%,页理裂缝发育,脆性矿物含量一般在50%以上,压力系数1.2~1.8,滞留烃量多为100~200mg/g·TOC,油质较轻,地层埋深较浅,具备与北美页岩油气媲美的地质工程条件;③优选出页岩油气"甜点区"评价的3项核心参数(Ro、富有机质页岩厚度、埋藏深度),评价出大安寨段二亚段页岩油"甜点区"主要分布在盆地中北部地区,页岩厚度20~50m,面积约2×104km2;④提出了加快页岩油和气以水平井体积压裂为核心的风险勘探和开发试验、加强全层系资源评价、加速准备先导试验技术方案等建议,力争推动侏罗系孔隙型页岩油和气突破发现。四川盆地侏罗系陆相页岩油和气新认识,可能为真正开启侏罗系源岩油气"进源找油"、规模开发新征程提供重要的理论依据。

有机相在油气源岩与油气评价中的作用——以下扬子区二叠系为例

本文根据沉积相、沉积物源、生物组合、地球化学相、有机质丰度和类型、生烃潜力等特征对下扬子区二叠系的主要油气源岩有机相进行综合研究,同时阐明有机相的概念,提出有机相的划分依据和指标界限,将有机相分为强油相(A)、油相(B_1)、油裂解气相(B_2)、油气混合相(B-C)、无油气相(D)。

事件油气源岩

本文剖析了几类事件油气源岩,指出了事件油气源岩具备原始有机质丰度高、成岩机理独特、成烃转化率高等特征;探讨了远源型与近源型沉积的油气源岩的差别;提出完整的事件油气源岩体系可形成较为理想的岩性圈闭油气藏。此外,对比研究了事件油气源岩与正常油气源岩的地质地球化学特征;归纳总结了事件油气源岩的概念、类型、形成机制及其研究意义。

海相碳酸盐岩沉积有机相研究及其在油气资源评价中的应用

沉积有机相是近年来石油地球化学研究的一个新领域。本文介绍了沉积有机相的概念 ,并依据沉积环境、生物组合、成岩特征、氧化—还原相条件及有机质的成因特征 ,提出了海相碳酸盐岩沉积有机相划分的新方案 。

中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力

以四川盆地为重点,介绍中国海相、海陆过渡相、陆相三大类型页岩形成的沉积环境、地球化学与储集层特征、含气量与远景资源量。中国海相页岩是一套高有机质丰度（TOC为1.0%-5.5%）、高—过成熟（Ro值为2.0%-5.0%）、富含页岩气（含气量1.17-6.02 m^3/t）、以陆棚相为主的沉积,主要分布在华南扬子地区古生界、华北地台古生界和塔里木盆地寒武系—奥陶系;海陆过渡相煤系炭质页岩有机质丰度高（TOC为2.6%～5.4%）、成熟度适中（Ro值为1.1%～2.5%）;中新生界陆相页岩有机质丰度高（TOC为0.5%～22.0%）、低熟—成熟（Ro值为0.6%～1.5%）。在对四川盆地下古生界页岩储集层研究中首次发现,寒武系和志留系海相页岩发育大量与北美地区相似的微米—纳米级孔隙。综合评价认为四川盆地发育的多套页岩气层系是勘探开发的现实领域,四川盆地中南部威远—长宁等地区的寒武系和志留系是页岩气勘探开发的核心区与层系,其特点是：热演化程度较高（Ro值为2.0%～4.0%）、孔隙度较高（3.0%～4.8%）,含气量较高（2.82～3.28 m^3/t）、脆性矿物含量较高（40%～80%）、埋深适中（1 500～4 500 m）,有利于开采。

柴达木盆地北缘东段大煤沟组一段优质烃源岩

柴达木盆地北缘地区的中-下侏罗统是主要的油气源岩,而其中的大煤沟组七段是优质油气源岩。为了进一步评价柴达木盆地北缘东段侏罗系生烃能力,系统采集了大煤沟剖面中-下侏罗统大煤沟组的泥岩、油页岩、碳质泥岩、煤岩等样品,并进行了系统的常规的有机地球化学分析(有机碳,S1+S2,IH,沥青A,总烃,H/C与O/C值,干酪根,碳同位素组成δ13C,生物标志化合物规则甾烷的组成等)。结果表明,大煤沟组一段与七段一样,是优质油气源岩,这是柴达木盆地北缘地区的新发现。大煤沟组孢粉的显微沉积有机质组成及有机质类型的研究也证实了上述结论。在对盆地中-下侏罗统进行油气资源评价及勘探部署时,对大煤沟组一段的优质油气源岩应给予足够的重视。

鄂尔多斯盆地油气源研究

鄂尔多斯盆地油气资源丰富,油气源岩表现出"下气上油"的特点。中生界原油均属典型的"油型油",源岩为三叠系延长组湖相腐殖—腐泥型成熟生油岩。上古生界天然气属煤成气,气源为上古生界煤系。下古生界气源具"油型"和"煤型"的混源成因特点。主要源岩是石炭系气源岩,而混合型生烃母质的石炭系灰岩可能是气藏中油型气的主要提供者。

十万大山盆地海相烃源岩有机地化特征

十万大山盆地属中—新生代陆相地层和下伏中—古生代海相地层上下叠置的残留型盆地。下伏的古生代海相地层以碳酸盐岩沉积为主,厚度大(250～2850m)、面积广、烃源岩发育。海相烃源岩由灰、深灰色细晶碳酸盐岩和深灰色泥质岩组成。

“进源找油”:致密油主要类型及地质工程一体化进展

致密油是国内"进源找油"的主要对象,地质工程一体化是实现中国致密油规模效益发展的必由之路。文章提到的致密油,等同于页岩层系石油,是指依靠水平井体积压裂等现有技术可以实现规模效益开发的陆相非常规石油资源,致密油"进源找油"包括找出"甜点区"和采出"甜点体"两个内涵,根据页岩层系储层岩性、源储组合差异,将中国陆上致密油划分为"碎屑岩、混积岩—沉凝灰岩、碳酸盐岩"3种主要类型。致密油地质工程一体化,就是以"甜点区(段)"评价识别为基础,以"甜点体"高产稳产为目标,以"逆向思维设计、正向作业施工"为工作指南,坚持地质设计与工程实践一体化组织管理,做好"甜点区(段)"评价刻画和"人工油藏"制造开发两篇文章,最终把蓝图设计转化为工程作业、转化为效益产量的系统工业过程。以松辽盆地扶余油层碎屑岩、柴西南扎哈泉碎屑岩、吉木萨尔凹陷芦草沟组混积岩、马朗凹陷条湖组沉凝灰岩、柴西南英西地区下干柴沟组碳酸盐岩、川中北大安寨段页岩等不同类型致密油为例,分类型阐述了中国石油探区研究区致密油地质工程一体化在地质评价预测、工程关键技术和主要管理举措等3个方面的研究进展,"十三五"前3年新增三级储量9.97×108t,新建产能225×104t,取得了油气发现和产能建设"双丰收"。最后初步提出依托致密油地质工程一体化发展,加强多层系立体"人工油藏"开发、建立不同类型小区块"参考模板"、高度关注页岩层系源岩油气等建议。

页岩气革命与能源安全

页岩气是存在于页岩层的天然气。如果说经过运移富集的常规天然气田或伴生气藏是“富矿”的话，页岩气则主要是生油岩里没有经过运移的、自生自储的“贫矿”。理论上讲，凡油气源岩都有页岩油页岩气，所以页岩气的分布非常广泛，是一种重要的非常规天然气资源。全球页岩气资源非常丰富。据预测，世界页岩气资源量为456万亿立方米，与常规天然气相当，页岩气的资源潜力可能大于常规天然气。但相较于常规天然气，页岩气的开采技术难度较大，成本也比较高。在很长一段时间里，业内都认为页岩气是无法进行大规模开采的。二十一世纪第一个十年，美国的页岩气革命震撼了整个世界，正在改变着全球的能源格局，页岩气迅速成为世界能源的新热点。

“进源找油”:论四川盆地页岩油气

四川盆地页岩油气资源丰富,具有国内其他页岩层系不可比拟的优越地质条件,是全面开启中国陆上未来页岩油气"进源找油"征程的理想对象.文章整体分析了美国和中国页岩油气的资源特点,提出成熟度对页岩油气构成有重要控制作用,美国页岩油气中轻烃和湿气比重很高,中国海相、海陆过渡相页岩气主要为干气,陆相页岩油油质一般较重.重点对四川盆地页岩油气开展了地质综合研究,取得了3点主要认识:(1)盆地发育三种类型多套富有机质页岩地层,寒武系筇竹寺组、奥陶系五峰组-志留系龙马溪组海相、二叠系龙潭组海陆过渡相、三叠系须家河组湖泊-沼泽相、侏罗系湖相等页岩是盆地富有机质页岩的典型代表,海相页岩气富集主要受深水陆棚相、适中热演化、富钙富硅岩石组合和封闭顶底板"四要素"控制;(2)"甜点段"一般TOC值高、含气量高、孔隙度大、脆性矿物含量多、地层压力高、页/层理及天然微裂缝发育等,"甜点区"一般富有机质页岩厚度大、热演化适中、保存条件好、埋藏深度浅等,重点例举了五峰组-龙马溪组、龙潭组和自流井组大安寨段页岩油气;(3)四川盆地海相、海陆过渡相、陆相页岩油气资源分别约占全国同类页岩油气地质资源量的50%、25%和30%,资源潜力很大,有望成为中国页岩油气工业革命的摇篮,继东部松辽盆地大庆油田"常规石油大庆"和西部鄂尔多斯盆地长庆油田"西部油气大庆"之后,推动建立四川盆地西南油气田"川渝天然气大庆"生产基地.

石楼县城东庄油气苗初探

分析了城东庄油气苗的特征、油气苗的源岩及油气的储层,并对石楼地区的油气勘探前景进行了初步的展望。

东濮凹陷盐岩成因研究

通过东濮凹陷盐岩电性特征、盐岩地震响应特征、盐岩的沉积特征、盐岩的韵律特征及相变规律分析了东濮凹陷盐岩的基本成因。指出了东濮盐湖生油岩与盐岩属深水—半深水的封闭—半封闭湖相沉积,油气源岩与盐岩沉积可在同时、同条件下形成。有机质来源于盐湖稀释层的水生生物和陆源高等生物,可形成质量好的生油岩。“油盐共生”的岩相组合,为深层勘探提供了新领域。

页岩油气革命及影响

页岩油气革命延长了世界石油工业生命周期、助推了全球油气储量和产量增长、影响着各国能源战略格局。地质历史时期生命大爆发及生物大灭绝事件控制了全球富有机质页岩的形成和演化。结合世界页岩油气勘探开发实践分析,页岩油气革命包涵科技革命、管理革命和战略革命。科技革命将资源视野从源外单一资源类型扩展到"源岩油气"系统;管理革命实现页岩油气低成本开发;战略革命重塑世界能源新版图。通过系统介绍中国陆相页岩油、海相/陆相页岩气两大领域的工业实践,明确了地下原位加热转化技术是中-低成熟度页岩油资源规模开发利用的现实探索,水平井体积压裂技术是实现中-高成熟度页岩油经济开发的有效途径,指出鄂尔多斯盆地延长组7段中-低成熟度页岩油和四川盆地侏罗系自流井组大安寨段中-高成熟度页岩油具有很大的资源潜力。当前,中国3500 m以浅海相页岩气开发已有成功经验,海陆过渡相和3500 m以深海相页岩气勘探取得了重要突破。地下煤气化试验探索煤炭清洁化和可持续利用新模式。页岩油气革命对中国能源发展具有深远影响:页岩油气革命突破传统找油理念,助推"源岩油气"成为新的油气系统;页岩油气革命推动"技术爆发",加快能源类型迭代;页岩油气革命开启"坚持常规、突破非常规、开启新能源"的发展道路,有望实现中国"能源独立"。

“进(近)源找油”:油气地质理论创新与重点领域勘探思考

创新地质理论和勘探重点领域是石油地质学科发展与工业探索发现的永恒主题,"进(近)源找油"正成为石油地质研究和油气勘探的新方向。地质理论创新引领石油工业从常规油气向非常规油气跨越,立足中国特色石油地质条件和勘探研究历程,取得4项研究认识。(1)松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地是中国的常规-非常规油气"共生富集"大盆地,未来油气勘探潜力仍很大,常规-非常规油气地质学将指导"共生富集"大盆地实现两种油气资源类型的整体发现、极限开发与协同发展。(2)石油地质理论在大油气田的发现中发挥重要作用,深化烃源岩认识可以不断开辟常规-非常规油气资源新领域,挖潜"共生富集"大盆地可以不断推动常规-非常规油气大发现。(3)重点领域是油气规模增储和战略发现的主力军,深层—超深层和非常规烃源岩层系是未来陆上重点发现和发展领域,中西部突出深层—超深层优质油气资源,中东部突出中—深层非常规规模油气资源。(4)立足6大常规-非常规油气"共生富集"盆地基础研究,突出烃源岩附近及其内部油气资源的规模快速利用,常规油气聚焦"富油气层系"战略发现,非常规油气聚焦"人造油气藏"规模开发,攻关"共生富集"盆地资源序列、重点领域风险勘探、万米超深层科学探索、非常规油气人工改造、煤炭一体化地下气化、页岩油及煤岩油原位转化6大战略领域,努力实现深层—超深层油气发现成规模、非常规油气资源能动用。面向未来10~15年,新一轮地质理论创新和重点领域优选,将带动中国油气工业继续增储上产。

非常规油气地质学理论技术及实践

形成非常规油气地质学理论技术,引领油气工业从常规到非常规,进源找油,是世界油气勘探开发形势发展和科学研究持续推进的必然趋势.研究团队紧密结合中国特殊地质背景和油气工业条件,经过10余年不懈攻关,构建了非常规细粒沉积学、非常规油气储层地质学、非常规油气成藏地质学、非常规油气开发地质学和常规-非常规油气有序“共生富集”发展战略等学科内容,集成了非常规油气关键实验技术、勘探评价技术、开发工程技术和常规-非常规油气勘探开发关键技术,基本形成了非常规油气地质学理论技术体系框架.从常规油气的“源控论”到非常规油气的“源储共生系统”,深刻认识到源岩层系及与其大面积紧密接触的致密储集层系中可以聚集巨量工业油气资源.非常规油气地质学理论技术,引领推动了非常规油气地质学科发展、关键技术研发、国家标准制定、国家实验室建设和专业人才培养,有效推进了我国致密油和气、页岩油和气等非常规油气资源的工业勘探开发,截至2022年底,中国非常规油气产量超过1×10^(8)t油当量,约占油气总产量28%,其中非常规气约占天然气总量的41%,非常规油约占石油总量的17%.油气不可再生,但非常规油气革命可延长油气工业的生命,持续强化理论、技术和管理“三个创新”的深度融合,努力实现地下原位加热低熟页岩转化油气、地下原位加热富油煤岩转化油气和地下原位压裂脆性页岩层系产出油气“三个地下革命”的颠覆创新,不断推动以鄂尔多斯盆地为代表的超级能源盆地化石能源与新能源的协同发展,塑造碳中和下中国式超级能源盆地“油气与新能源”融合发展模式,非常规油气革命支撑油气工业可持续发展,力推实现中国“能源独立”.

冲断带的油气源岩

在被动陆缘一前陆盆地成对层序（couplets）中发育的薄皮冲断带在源岩关系上不同于在裂谷盆地反转边缘形成的厚皮冲断带。薄皮冲断带的源岩类型分布有一定程度的可预测性，也就是在前造山期地层和早期／远源的前陆盆地页岩中发育油型海相（Ⅱ型干酪根）源岩，其上面覆盖着后期／近源前陆盆地的气型煤系源岩（Ⅲ型干酪根）。与海相源岩相比，湖相源岩具有很高的地球化学非均质性。这在美国犹他州尤因塔盆地始新统绿河组河湖相源岩中表现得很清楚（图1）。

青阳岔油田特低渗透油藏储层沉积特征与控制因素

鄂尔多斯盆地延长组长2油层组是青阳岔油田的主要产油层组,为典型的特低渗透三角洲平原分流河道砂岩储层,分分流主河道、分流河道侧翼、决口扇、分流间湾等沉积微相,长22小层沉积厚度大、分布范围广、物性好、含油饱和度较高,是主要含油层,长22和长21为两个独立流动单元,具有不同的油水系统,录井和试油证实,长22比长21显示好、初期产量高。油水分布受沉积徽相、构造、油气源岩、砂泥岩组合等因素控制。

沃思堡盆地的油气地球化学特征和含油气系统

详细的生物标志物和轻烃地球化学资料证实，得克萨斯州中北部沃思堡（FortWorth）盆地的油气源岩以海相密西西比系巴尼特（Barnett）页岩为主，但也可能存在其它源岩。生物标志物资料表明，主要生油的巴尼特页岩属于海相，沉积于洋流上升作用很强但盐度正常的缺氧环境。2个露头样品和7口井的岩屑分析表明，巴尼特页岩有机相是变化的，有可能存在其它石油亚类。轻烃分析表明，部分油藏充注了大量陆源凝析油，从而造成了许多油样具有陆源和海-陆混源轻烃的特征。从轻烃资料可以看出，这里有一种生成了凝析油的次生烃源岩，它含有陆源和陆-海混源的有机质。生物标志物分析并没有揭示这种次生烃源岩的性质，这突出表现了在确定油气源岩时综合运用生物标志物和轻烃资料的重要性。沃思堡盆地的天然气是热成因的，而且似乎与石油一起都是由巴尼特页岩生成，但也有一部份天然气可能产生于石油的裂解。同位素资料表明还存在少量生物成因气。这里的天然气分布似乎具有地层分异性，储层越新含成熟气越少，同时储层越老含成熟气也就越多。但宾夕法尼亚系本德（Bend）群的储层除外，它所含的天然气遍及已观察到的所有成熟度。我们不能排除沃思堡盆地的其它源岩层位有成为局部重要生油气源岩的可能，例如史密斯威克（Smithwick）页岩。