输导层(体)非常规天然气勘探理论与实践——四川盆地新类型页岩气与致密砂岩气突破的启示

针对四川盆地海相页岩层系寒武系筇竹寺组历经多年页岩气勘探未获重大突破、三叠系须家河组致密气一直未能实现规模商业建产的问题,在对老井反馈分析的基础上,结合致密气、页岩气的聚集机理以及钻井过程中油气显示、开发过程中产量压力变化等特征,提出转变勘探开发思路,从源、储勘探转向输导层(体)勘探,把有效烃源岩、有效输导层(体)和有效砂岩(页岩)层的有机组合作为成藏体,建立了输导层(体)非常规天然气形成富集模式。实践应用上取得2项成效:(1)指导筇竹寺组低有机质丰度粉砂质页岩勘探取得重大突破,改变了只在富有机质黑色页岩中寻找页岩气的传统思维,也实现了四川盆地新区、新层系、新类型页岩气的突破与勘探开发向多层系的转变;(2)实现了须家河组致密砂岩难动用储量的勘探突破和高效开发,破解了须家河组致密砂岩层产量不高、裂缝带产量不稳的难题,推动了致密砂岩气从有储量无产量向有效动用的转变,提升了致密砂岩气的勘探开发潜力。

油气运移输导层研究及量化表征方法

油气二次运移的发生取决于实际地质条件下运移动力和通道阻力间的相互关系,制约着油气藏的形成过程及空间分布。前人在运移动力方面的定量研究已趋完善,但对于运移通道的研究仍长期停留在定性阶段。基于近年来量化分析通道地质体的尝试,考虑到实际盆地中油气运移研究的尺度及可操作性,借鉴油田开发中储层描述的思想和方法,提出输导层的概念,以实现对油气运移通道的量化表征。输导层定义为:区域盖层之下具有一定厚度的地层单元,为微观上具有孔隙空间和渗透能力的输导体的总和,这些输导体在宏观上几何连接、油气运移发生时相互之间具有流体动力学连通性。根据中国陆相盆地实际情况,总结出砂岩输导体连通性分析方法,提出了建立砂岩输导层模型的基本工作程序,形成可以利用通常的物性参数进行输导层量化表征的方法,包括5个步骤:①输导层段确定;②输导层砂地比图的勾绘;③输导体的几何连通性分析;④输导层的流体动力学连通性分析;⑤输导层输导性能的量化表征。从建立由不同类型输导体所构成的输导格架的角度,渗透率应是最为理想的参数。

塔中地区志留系柯坪塔格组砂岩输导层量化表征及有效性评价

量化表征砂岩的输导性能正成为砂岩输导体研究新的发展方向。以塔中地区志留系柯坪塔格组砂岩为研究对象,从油气运移角度对砂体在地质历史时期的连通、物性条件进行了分析,利用砂地比判别模型分析砂体几何连通特征;在有效区分不同期次原油的基础上,选择晚期原油作为关键指示物,分析了砂体在海西期油气成藏时流体连通特征。结果表明,志留系沥青砂岩在晚期油气成藏时不仅几何空间上相互连通,而且流体连通性良好,仍是油气运移的有效通道。根据砂体成岩作用及其与油气充注的关系,定量恢复了沥青砂岩在油气成藏时的古物性,并采用渗透率量化表征了其输导性能。结合前人关于志留系油气成藏模式及主要控烃断层启闭性认识,建立了塔中地区志留系油气运聚复合输导格架,并在此基础上,数值模拟分析了海西期末油气运聚成藏过程。结果表明,塔中地区志留系油气运聚成藏受砂岩输导性影响显著,输导性偏差的西北部地区油气主要富集在断裂带附近,而输导性较好的中南部区域油气侧向运移明显。

东营凹陷南斜坡古近系油气沿输导层优势侧向运移的控因分析

运用钻井、测井、地层水测试和油气地球化学等资料,对东营凹陷南斜坡古近系油气输导体系及流体动力学特征进行研究,分析不同驱动机制下油气沿输导层优势侧向运移的控制因素。结果表明:浮力、水动力和异常流体压力是研究区油气运移的3种主要驱动机制类型;在浮力驱动下,中、浅部输导层正向构造'脊'控制着油气优势运移路径;在异常流体压力系统及其周缘,活动性断裂带诱发超压流体沿优势通道侧向运移、集中泄流泄压;在深部输导层正常压实环境下,油气受水动力和浮力联合驱动发生运移,优势运移路径主要受正向构造'脊'的控制,但输导层渗流能力非均质性也对其产生影响。

输导层和岩性圈闭中石油运移和聚集模拟实验研究

利用二维模型进行了输导层和岩性圈闭中石油运移与聚集模拟实验研究，结果表明：（１）地层中的高渗透带是石油运移的主要通道，对油的运移和聚集构成重要的影响；（２）当上覆地层渗透性较大时，下部地层中的油可向上覆地层运移，并在运移过程中发生弥散和扩散作用，导致油的散失量增大；（３）油驱水过程中的排水过程滞后于注油过程，排出的水量并不随注油量增加而线性增加，而是脉冲式变化．

碎屑岩输导层内油气运聚非均一性的定量分析

油气在以连通孔隙为流体储、流空间的碎屑岩输导层中的运移具明显的非均一性。在实际盆地中 ,输导层往往是非均质的 ,在宏观上表现为岩性、岩相在盆地范围内的频繁变化 ,在微观上则主要受粒度大小、胶结物含量、成岩作用等的影响。利用BasinMod所做的定量模拟试验发现 ,即便在宏观均质孔隙介质中 ,油气运移的动力也往往是非均一的 ,表现为受控于构造形态的空间变化。在非均质输导层中 ,运移动力的非均一性与所处的地质背景有关 :在毛细管力梯度小于浮力梯度时 ,流体势的梯度方向与浮力梯度方向相同 ,油气运移仍沿浮力降低的方向进行 ;当毛细管力梯度大于浮力梯度情况下 ,流体势梯度方向发生改变 ,岩性变化带成为油气运移的封挡层。将数值模拟分析的认识应用于准噶尔盆地腹部侏罗系三工河组 ,在假设输导层侧向延伸性良好的条件下 ,分析了输导层油气运移路线 ,认为石西 1井区、盆 4井区及陆 1井区等构造高部位为重要的油气运移指向区。

砂岩输导层内天然气运移速率影响因素的实验研究

采用岩心的砂岩微观模型进行气驱水运移实验,从实验观察和实验数据定量统计两个角度探讨了在岩心砂岩孔隙介质内影响天然气运移速率的主要因素。实验中发现,天然气在岩心砂岩孔隙介质内运移过程中,经常发生前缘跳跃和卡断—聚并现象,运移的速率是极不均一的,通过对这一现象的分析认为,砂岩孔隙结构特征、运移动力以及含气量是影响天然气渗流速率的主要因素。定量统计岩心砂岩的特征参数——渗透率、压力梯度、含气饱和度与平均运移速率的关系表明,天然气平均运移速率的大小与它们的综合效应成正比。

准噶尔盆地克-百地区中生界输导层及物性下限与成藏关系

渗透性地层称为输导层,它是油气运移的通道。输导层的油气输导能力与岩层物性有密切关系。物性越好,输导能力越强,物性越差,输导能力越差。通过克-百地区中生界输导层的研究,油气输导层的物性下限不是一个固定值,输导物性下限与埋深、原油性质和总体物性条件有关。输导层的分布直接控制油藏的分布,只有分布在有效输导层上的圈闭才能形成油藏。

滨岸相砂质输导层非均质性对油气运聚影响研究:以塔里木盆地哈得逊油田东河砂岩为例

以塔里木盆地哈得逊地区东河砂岩滨岸相输导层为例,研究输导层的非均质对油气运移和聚集影响。利用沉积构型的研究方法将输导层的非均质结构解剖为9个级次;通过野外露头描述以及岩心物性资料,重点分析了东河砂岩7、8级输导层单元的非均质性。在同一级次的输导单元内,将输导层非均质类型划分为结构非均质和物性非均质两种类型;结合输导层非均质和流体分异发现两者有明显的对应关系。运用成藏数值模拟方法对东河砂岩的成藏动态过程进行模拟。综合以上研究成果,认为油气在滨岸相输导层内运移时,受储层非均质的影响油气的运聚具有时空不均一性。这种复杂的时空配置关系造成的复杂油水分布是倾斜的油水界面的主要成因。从古油藏到新的圈闭聚集成藏,输导层非均质性对这一过程的影响表现在运移和聚集两个过程,包括运移开始、运移调整、运移稳定、聚集开始和聚集结束五个阶段。两个过程五个阶段在输导层的不同位置发生。

乌北南二段输导层油气运移优势路径演化研究

根据输导层内油气运移优势路径的形态特征,将油气运移优势路径划分为汇聚型、发散型和平行型3种形式。通过乌尔逊凹陷北部南二段输导层特征分析,在古埋深恢复的基础上,利用油气运移优势路径研究原理和方法对乌尔逊凹陷北部南二段输导层各地质时期的油气运移优势路径进行了研究。得到该区各地质时期南二段输导层油气运移优势路径的分布具有相似特征,主要有5个汇聚区,以苏1井、苏21井和乌8井汇聚区油气运移优势路径密度大,苏21井汇聚区位于生烃灶的边部,苏1井和乌8井汇聚区位于生烃灶内,有利于油气的运聚成藏。西部两个汇聚区油气运移优势路径密度小,且位于生烃灶之外,不利于油气聚集成藏。该区目前的工业油气流井不是分布在油气运移优势路径的汇聚点处,就是在其优势路径上,这是该区南二段油气成藏的重要条件。

高邮凹陷有效砂岩输导层分布及控藏作用

有效砂岩输导层是指经历过油气运移的砂层,据油气显示和油气包裹体识别有效砂岩输导层,同时结合烃源岩的分布、砂层的空间位置以及构造背景来分析有效砂岩输导层的分布。结果表明:高邮凹陷有效砂岩输导层具有分带性和分层性的分布特征:在北部斜坡带,阜一段主要分布在其顶部砂层段,具'广而薄'的特点,阜三段主要分布层段从内坡带向外坡带逐渐抬升,内坡带全段分布,而在中、外坡带集中在中上部的砂层段;在断裂带,戴一段主要分布于阜四段有效烃源岩分布区内,而戴二段分布较局限,主要沿油源断层分布,具有'窄而厚'的特点。高邮凹陷有效砂岩输导层的分布受沉积相带、构造背景、有效烃源岩的分布以及源岩与输导层接触关系、油源断层、区域盖层和辉绿岩的侵入等多种因素控制。有效砂岩输导层控制着高邮凹陷斜坡带油藏的分布位置和层位,有效砂层的顶面形态控制了油气优势运移路径,有效砂岩输导层、有效烃源岩和输导动力场的优势配置控制油气富集。

基于颗粒荧光定量技术的油气运移路径——以车排子凸起沙湾组砂岩输导层为例

准噶尔盆地车排子凸起沙湾组的油气来源于东侧的昌吉凹陷和南侧的四棵树凹陷,分析连接烃源岩与油气藏的砂岩输导层的输导特征和性能,结合颗粒荧光定量技术测定的QGF指数变化趋势和光谱特征,追踪沙湾组砂岩输导层油气运移路径.结果表明:研究区沙湾组一段东侧和沙湾组二段南侧砂体于地质历史时期发生油气运移;排612—排609井、排606—排602井一带和排8井区为沙一段油气由东南至西北方向的优势运移路径,与红车断裂带共同构成油气垂向和侧向运移的高效通道;优势运移路径指向的西北地区继承性构造高部位的岩性、地层和岩性—构造等圈闭是未来勘探的重点.

天然气通过砂岩输导层渗滤运移速度的确定方法

天然气具有易扩散及不易检测的特性,不能用模拟实验方法确定其通过砂岩输导层的渗滤运移速度. 在研究影响油气通过砂岩输导层渗滤运移速度因素的基础上,得到了天然气和石油在相同条件下通过砂岩的渗滤运移速度的比值与岩样孔喉半径之间的函数关系,建立了利用石油通过砂岩输导层渗滤运移速度求取天然气通过砂岩输导层渗滤运移速度的方法. 在模拟石油通过不同粒度、倾角和泥质质量分数的石英砂渗滤运移速度实验的基础上,应用该方法计算得到了在相同条件下天然气通过石英砂的渗滤运移速度,计算结果符合地质规律.

砂体输导层油气运移速率新模型及其应用

运移速率是控制地质介质中油气等流体运移特征的重要参数,但目前仍未形成统一的速率模型来描述具有典型孔隙介质特征的砂体输导层中油气等流体的非线性渗流规律。基于现有常规的孔隙介质流体运移速率模型,结合油气运移的非线性动力特征,得到了砂体输导层油气运移速率新模型。以准噶尔盆地车排子地区沙湾组等输导层为例,验证了新模型的计算步骤、参数表征以及资源评价应用。研究结果表明,砂体输导层油气运移速率具有极强的非线性动力特征,运移速率随阻力梯度与动力梯度比的增加呈幂律减小,运移速率是动力机制与运聚量之间的关键环节,砂体输导层中油气运聚量受控于运移速率、等效输导通道以及充注时间,研究为砂体输导层中油气运移定量分析和资源潜力评价提供了新思路和方法。

松辽盆地姚家组砂岩输导层划分与定量表征

以松辽盆地古龙南地区姚家组姚一段砂岩为研究对象，根据岩心、测井资料及油水分布规律，将研究区划分为P11—1～P14—2、P15—1～P16—1、P16—2～P18三套输导层。利用砂地比建立判定砂体几何连通性和流体连通性的概率模型，并应用该模型量化描述研究区主要砂岩输导层的连通性特征。结果表明：当砂地比小于5％时，砂体基本不连通；当砂地比大于35％（几何连通性特征）或25％（流体连通性特征）时，砂体完全连通；当砂地比介于5％～35％（几何连通性特征）或5％～25％（流体连通性特征）时，随着砂地比的逐渐增加，砂体连通概率逐渐增大。全区砂地比普遍偏低，但连通性良好，三套输导层中P11—1～P14—2砂体连通性最好，其次为P15—1～P16—1．P16—2～P18最差。该研究为油气运移路径刻画提供了依据。

东营凹陷牛庄—王家岗区块输导层油气运移初值三维重建方法与应用

输导层油气运移初值的三维重建是衔接排烃史三维模拟和人工智能运聚模拟的模块,是为了解决在排烃史三维模拟之后油气从烃源岩层运移至输导层的路径和数量,同时为人工智能运聚模拟做输烃量的预分配。该方法对于模拟自生自储油气藏和透镜体油气藏具有特别的优势,同时,所提出的方法综合考虑了岩相变化、断层和流体势对油气运移初值三维重建的影响,即通过流体势差值、岩性和断层性质判断油气的运移方向,并根据流体势差值所占比例、岩性和断层性质的差异来分配油气输导的比值。应用该方法在地质体的三维角点网格模型的基础上,对东营凹陷牛庄-王家岗区块进行了输导层油气运移初值的三维重建并获得了较好的模拟结果。模拟结果显示该区块从沙四上亚段沉积末至现今有14.0%的油滞留在烃源岩中,运移出来的油中有98.4%的油向上运移至输导层,0.065%的油向下运移至输导层,1.535%的油侧向运移至输导层。

台南凹陷三叠系油气有效输导层特征分析

有效输导层是油气运移过程中实际经过的那部分输导通道。在常规储层物性研究的基础上,分析有效输导层宏观影响因素,结合油气显示数据,研究油气运移过程中流体在储层中的通道优选规律。研究工作显示:吐哈盆地台南凹陷三叠纪储层油气经历了由西向东的长距离运移过程,砂体是主要运移通道。埋藏压实作用是影响输导层物性最重要的因素,同等压实程度下,细砂岩物性最佳,三角洲内前缘和辫状三角洲平原是有利的储层形成环境。应用滑动砂地比连续计算地层砂泥岩分布,85%的油气显示小层分布在滑动砂地比大于60%的地层段内。台南凹陷有效输导层分布于研究区中部和南部,累加有效储层孔隙空间厚度在20~40 m范围。

天然气二次运移过程中输导层的吸附作用及其研究意义

在分析输导吸附原理的基础上，通过吸附实验建立天然气二次运移过程中吸附损失量的计算方法，并以松辽盆地北部阿拉新、二站气田为例，计算了其输导层的吸附损失量。结果表明，输导层对天然气的吸附量是相当可观的，因而对天然气藏的形成及规模有一定的影响。

输导层——北美又一种非常规储层类型

1994年,Magoon和Dow在确定含油气系统的要素和过程时,将源岩、储层、盖层和上覆地层视为单独的岩石单元并列为要素;将圈闭的形成,烃的生、运、储视为主要的过程。输导层是烃运移过程中不可或缺的要素之一,但在这个理论体系中并未被作为单独的岩石单元列出,因而也较少受到学者关注。历史上油气勘探集中在与常规油气聚集相关的构造和地层圈闭,而在以往20年间随着非常规油气实现经济开发,烃源岩作为储层的油气储集能力和流动能力已为人们所认识。

柯坪地区石灰窑剖面下寒武统的沥青特征及横向输导层

塔里木盆地下寒武统深层盐下白云岩储层是中国未来油气勘探的重点层位。柯坪地区下寒武统直接出露地表且地层较为连续无间断,为研究塔里木盆地深层碳酸盐岩油气问题提供了直观的对比对象。本次研究,基于柯坪地区石灰窑剖面下寒武统的沥青实勘,明确下寒武统沥青赋存特征及油气历史充注过程。研究结果表明:(1)石灰窑剖面下寒武统存在大量沥青充填于孔-缝-洞中,是油气运移的重要路径;(2)肖尔布拉克组中上部存在多期沥青充填裂缝和包裹砾石的现象,证实多期次的油气充注;(3)玉尔吐斯组存在一期沥青脉,肖尔布拉克组中上部存在多期沥青充注,结合舒探1井取芯层段的沥青显示和孔隙特征,证实了肖尔布拉克组中部的高孔渗层段为有效油气横向输导层。