非常规油气概念、特征、潜力及技术——兼论非常规油气地质学

提出了石油地质学正向常规油气地质学与非常规油气地质学两大学科方向发展,常规油气地质学研究的核心是"圈闭是否成藏",重点评价"生、储、盖、运、圈、保"6要素匹配关系;非常规油气地质学研究的核心是"储集层是否含油",重点评价"岩性、物性、脆性、含油性、烃源岩特性、应力各向异性"6性及其匹配关系。建立了不同喉径下限油气运聚模式和理论公式、非常规油气开采"L"型生产曲线与产量理论预测模型,揭示了非常规油气形成机理与开采规律。重点阐述了非常规油气的内涵、特征、潜力与技术,提出了鉴别非常规油气的两个关键标志:①油气大面积连续分布,圈闭界限不明显;②无自然工业稳定产量,达西渗流不明显。全球非常规与常规油气资源比例大约8∶2,其中非常规石油资源与常规石油大致相当,非常规天然气资源约是常规天然气的8倍。中国非常规石油资源约240×108t,非常规天然气资源约100×1012m3。近期非常规油气增储上产的重点为致密油和致密气,要加大页岩气工业化试验区建设和页岩油探索力度,未来需要建立"非常规油气地质学、细粒沉积学、非常规储集层地质学、地球物理预测六性、水平井规模压裂、平台式工厂化开采、管理低成本与政策补贴、非常规人才培养"等非常规油气工业体系。

非常规油气地质学建立及实践

非常规油气地质学理论是世界石油工业从常规油气向非常规油气跨越的一次理论飞跃。紧密结合中国特殊地质背景和油气工业条件,经过10年不懈攻关,通过构建细粒沉积学、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、常规—非常规油气"共生盆地"发展战略等学科内容,基本形成非常规油气地质学理论体系框架。非常规油气地质学理论,是世界页岩油和气、致密油和气等典型非常规油气工业发展的理论基础,引领推动了石油地质学科发展、行业标准制定、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。非常规油气地质学科在未来油气资源综合利用、能源结构科学预判、复杂问题创新解决等方面,仍有发展空间。

论常规—非常规油气有序“共生富集”——兼论常规—非常规油气地质学理论技术

石油工业发展呈现进军深层深水非常规、突出天然气发展、重视地质工程一体化的新局面,地质学科研究呈现常规和非常规油气地质并行协同发展、超级盆地常规和非常规油气一体化整体研究的新趋势。未来石油和天然气仍是能源消费和安全的关键需求,常规和非常规油气地质融合创新将是学科发展的主要挑战。常规—非常规油气地质学的产生,主要缘于重新构建油气地质理论框架、重新认识超级盆地资源体系、重新研发适用配套关键技术、重新塑造能源转型战略角色、重新记录勘探开发示范模板等需求。常规—非常规油气地质学是研究常规—非常规油气“共生富集”盆地中大油气区形成机理、有序共生、差异富集、采出规律、发展战略的地质学科,如鄂尔多斯、四川等盆地,同步关注常规油气和非常规油气两种资源,围绕主力烃源层系,重点评价“烃源性、储集性、含油性、流动性、可采性与经济性”六特性及其匹配关系,创新研发源控论及源储共生系统评价、常规—非常规油气共生盆地物理及数值模拟、地质工程一体化评价、平台式“工厂化”生产模式等核心技术,研究重点是“常规油气和非常规油气的整体研究、同步发现、极限开采和协同发展”。常规油气和非常规油气有序“共生富集”,“共生”是客观自然规律,“富集”是主观人为认知,客观规律可以主观认知,有序协调客观和主观的统一性,超前创新研发理论技术,可以更好发掘剩余油气资源的潜力和价值。从常规圈闭型油气藏与目的层到非常规连续型甜点区与甜点段油气,再到常规—非常规有序“共生富集”油气,理论认识和核心技术的创新发展,将引领和支撑油气资源不断实现高效发现和利用。

中国非常规油气地质概论——兼议砂岩储层致密化质变问题

非常规油气勘探开发正在成为中国油气行业工作的重点和热点,也是当前的难点,为了厘清有关概念、明确勘探思路、指导勘探决策,对我国非常规油气地质概况进行了分析。由于碎屑岩致密化质变阶段事关油气成藏与富集,而目前学界对其有所忽视,所以首先论述了常规砂岩、致密砂岩、超致密砂岩及其不同的油气成藏模式。然后,对有关中国非常规油气地质特点作了概要的分析,特别强调了地史发展的重要性。最后,对比了中国和美国非常规油气地质各自的特点,重点剖析了美国页岩气产业快速发展的原因:除了水平井、多段压裂等创新技术外,北美陆块边缘和内部盆地海相页岩沉积后,构造持续稳定也是其特殊的有利地质条件。结论认为:我国非常规油气原生资源条件优于美国,但后期坳陷多次叠合深埋和强烈构造形变,致使情况变得异常复杂。由此建议:深入认识地质规律,突出技术创新,先易后难、分档次开展工作。

工程教育专业认证背景下“非常规油气地质学”课程思政设计与实施

在工程教育专业认证背景下,本文以中国石油大学(华东)“非常规油气地质学”课程为例,探讨了课程思政目标与工程教育专业认证毕业要求之间的相互支撑关系,挖掘了课程教学中的思政元素。针对课程特点,提出了项目迭代式教学链接内容模块、小组迭代式学习达成教学目标、演讲式互动深化思政效果的课程思政实施方案。该方案有助于引导学生在自建课程内容体系的同时,自发体悟和认同课程思政理念。

“非常规油气地质学”研究生课程在线教学的实践与思考

"非常规油气地质学"研究生课程的在线教学实践主要体现在:提前做好预案,调整和优化教学方法;加强过程管理和痕迹管理,促进教学计划的顺利实施和教学目标的完成;充分利用网络资源,追踪非常规油气地质学的新进展,拓展教学内容;开展网络特色课堂活动,激发学生学习的积极性和主观能动性;全方位的考核方式更加注重学生在教学过程中的参与度。

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”.

论非常规油气对经典石油天然气地质学理论的突破及意义

面对非常规油气规模快速发展引发的全球能源行业诸多重大转变,亟需深入思考非常规油气革命对经典石油天然气地质学理论的深刻影响,重新审视油气成藏要素地质概念和油气系统理论框架,赋予石油天然气地质学新时期全新的学科内涵。基于此,总结了近期全球非常规油气勘探开发的重大进展,指出非常规油气革命不仅具有油气资源大幅增加的经济意义,而且对石油天然气地质学理论带来重大革新,因此具有重要的科学意义。归纳了经典石油天然气地质学生烃、储集层、分布和开发等4方面的理论核心内容,全面回顾了石油天然气地质学理论发展历史中的5个重要节点,包括背斜与圈闭理论、有机质生烃与油气系统理论、陆相油气地质、海洋深水油气地质、连续型油气聚集与非常规油气地质理论。非常规油气对经典石油天然气地质学在圈闭、储集层、盖层、资源分布、富集规律等基本理论概念方面产生了重大突破,推动油气地质基础研究向全过程生烃、全类型储集层、全成因机制、全种类油气资源转变,深化非常规油气地质理论研究,推动石油天然气地质学理论体系发展与重构,对中国乃至世界油气从常规向非常规战略发展具有重要意义。

"非常规油气地质学"课程建设的若干思考

以"非常规油气地质"课程为例,对开设该课程的必要性、课程性质以及学好该课程的要求进行了探讨,对完善油气地质系列课程及培养非常规油气地质的专业人才有一定现实意义。

全球常规-非常规油气形成分布、资源潜力及趋势预测

常规-非常规油气地质理论有效指导了油气资源不断获得新发现。新元古代以来,罗迪尼亚与潘吉亚(Pangea)超大陆2次重要板块构造分与合的旋回,控制特提斯、劳亚、冈瓦纳和太平洋4大构造域,以及克拉通、被动陆缘、裂谷、前陆、弧前和弧后等6类沉积盆地的形成。已发现油气储量中68%来自特提斯域,被动陆缘盆地占全球待发现油气资源量49%。全球盆地演化形成6套主要烃源岩、碳酸盐岩与碎屑岩2类储集层、泥页岩与膏盐2套区域性盖层。受以上因素控制,全球油气分布具有10条规律:1常规-非常规油气"有序聚集";2特提斯域控制全球油气富集带形成分布;3前陆冲断带控制构造油气田群分布;4克拉通内隆起控制特大型油气田展布;5台地边缘控制生物礁滩大油气田群带状分布;6被动大陆边缘控制海洋特大型油气田形成与分布;7前陆前渊斜坡控制大规模重油沥青赋存;8盆地沉积斜坡控制致密油气与煤层气聚集;9盆地深水富有机质沉积控制页岩油气滞留;10低温高压海底沉积控制水合物展布。常规与非常规油气资源比例为2∶8;常规油气资源主要分布于中东、俄罗斯、北美和拉丁美洲4大地区,非常规油气资源主要分布于北美、亚太、拉丁美洲和俄罗斯4大地区。预测世界石油工业有10个发展趋势,油气勘探主要集中在海域深水、陆上深层与非常规3大领域。预判石油产量峰值在2040年前后,石油工业生命周期还可再延续150年。新能源替代化石能源,不是化石能源利用的枯竭,而是新能源更低廉、更低碳、更大众。

中国非常规油气勘探开发与理论技术进展

新世纪非常规油气获战略突破,微纳米孔喉页岩系统油气成为油气资源接替的重要新领域,非常规油气资源在能源格局中的地位愈发重要。致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国在致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发获重要突破,油页岩、天然气水合物、重油、油砂矿等获重要进展,初步评价中国非常规石油资源量(223~263)×10~8t,天然气资源量(890~1260)×10^(12)m^3。中国非常规油气研究取得重大进展,细粒沉积学在陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积、海陆相细粒沉积等研究新进展,提供了盆地中心储集体形成和分布的理论依据;非常规储层地质学在研究方法技术、多尺度数据融合、地层条件物理模拟等方面取得重大进展,多方法多尺度整体表征非常规储层已成为研究热点,推动了非常规油气地质学地质理论和方法技术快速发展;创新发展了连续型油气聚集理论,构建了非常规油气地质学理论体系框架,明确了非常规油气地质研究的内涵、地质特征、形成机理、分布规律和核心技术,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;非常规油气勘探开发技术方法快速发展,涌现了烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性评价等"六特性"、"甜点区"地质一工程综合评价等核心评价方法,微地震监测、水平井钻完井、"工厂化"生产、"人工油气藏"等开发工程核心理念和技术,推动非常规油气"革命性发展"。非常规油气的突破,带来了坚持理论创新、坚持核心技术进步等4点重要启示,对延长石油工业生命周期、推动理论技术升级换代、改变能源格局具有深远意义。

论非常规油气与常规油气的区别和联系

随着世界油气工业勘探开发领域从常规油气向非常规油气延伸,非常规油气的勘探和研究日益受到重视。非常规油气与常规油气在基本概念、学科体系、地质研究、勘探方法、'甜点区'评价、技术攻关、开发方式与开采模式等8个方面有本质区别。非常规油气与常规油气地质学的理论基础,分别是连续型油气聚集理论和浮力圈闭成藏理论。非常规油气有两个关键标志:一是油气大面积连续分布,圈闭界限不明显,二是无自然工业稳定产量,达西渗流不明显;两个关键参数为:一是孔隙度小于10%,二是孔喉直径小于1μm或空气渗透率小于1m D。而常规油气,在上述标志和参数方面表现明显不同,孔隙度多介于10%~30%,渗透率多大于1m D。非常规油气评价重点是烃源岩特性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性'六特性'及匹配关系,常规油气评价重点是生、储、盖、圈、运、保'六要素'及最佳匹配关系。非常规油气富集'甜点区'有8项评价标准,其中3项关键指标是TOC大于2%、孔隙度较高(致密油气】10%,页岩油气】3%)和微裂缝发育;常规油气核心评价成藏要素及其时空匹配,重点评价优质烃源灶、有利储集体、圈闭规模及有效的输导体系等。非常规油气与常规油气既有明显区别,又有密切联系。非常规油气与常规油气的相同点是,在同一含油气系统中,两者具有相同的烃源系统、相同的初次运移动力、相似的油气组成等。基于成因和分布上的本质联系,常规—非常规油气表现为'有序聚集',成因上关联、空间上共生,形成一套统一的油气聚集体系。遵循常规—非常规油气'有序聚集'规律,勘探开发过程中应将两类油气资源整体考虑、协同发展。

潜心地质基础研究 矢志进源找油找气——非常规油气地质勘探“科技创新标兵”杨智

杨智,中国石油勘探开发研究院(以下简称勘探院)教授级高级工程师、博士生导师。他立足油田地质实际和重大需求,潜心非常规油气地质基础研发和重点领域地质综合评价研究,先后参与完成国家及中国石油重点科技攻关项目9项,形成一系列地质理论认识,入选国家“万人计划”青年拔尖人才,获侯德榜矿物岩石地球化学青年科学家奖、勘探院“十三五”创新标兵等荣誉称号。

非常规油气地质研究进展与发展趋势

由于我国地大物博,油气资源储备相对较丰富,面对我国资源紧缺的状况,加强对非常规油气开发的应用研究具有十分重要的意义和价值。本文通过对于目前非常规油气地质研究的进展进行了分析,同时就其发展趋势以及当前发展中面临的问题进行了讨论,希望可以对我国非常规油气地质开发有所帮助。

大面积连续分布是页岩层系油气的标志特征——以鄂尔多斯盆地为例

非常规页岩层系油气资源大面积连续分布,是未来全球油气供应的重要接替领域。提出了页岩层系油气的地质内涵,即烃源层系生成、滞留或就近聚集在生烃层系内部或紧邻生烃层系的致密储集层中,利用新技术可实现工业开采的连续分布油气资源,包括源储一体型和源储紧邻型两种资源类型。鄂尔多斯盆地是致密油气、页岩油气等非常规页岩层系油气资源的有利发育区,中生界三叠系延长组、上古生界石炭系—二叠系源储接触面积大,页岩油气、致密油气主要在源内或近源大面积连续分布,具有“普遍含油气、储层致密、低压、低丰度”的典型地质特征,具有稳定平缓的构造面貌、较高成熟源岩广布式生排烃和大面积致密储层叠置分布的有利成藏地质背景,致密油气“甜点区(段)”主要受生烃中心和厚层砂岩分布共同控制,页岩油气“甜点区(段)”主要受富有机质页岩规模、热演化程度、天然裂缝等共同控制。随着页岩层系油气的深入勘探开发,以大面积连续分布为标志特征的页岩层系油气地质理论将深入发展,成为石油天然气地质学的下一次大飞跃。

非常规油气沉积环境研究

非常规油气勘探开发正在成为中国油气行业工作的重点和热点,也是当前的难点,为了理清有关概念、明确勘探思路、指导勘探决策,对我国非常规油气地质概况进行了分析。由于碎屑岩致密化质变阶段事关油气成藏与富集,而目前学界对其有所忽视,所以首先论述了非常规油气的现状,然后对中国非常规油气沉积环境进行了介绍,最后论述了致密油气、页岩油气的油气成藏模式。针对现在的状况,提出了加快中国非常规油气发展的建议。

四川盆地侏罗系流体包裹体与致密油形成演化

四川盆地侏罗系发育具有分型结构的超致密储层,孔隙度多数在5%之下,渗透率小于0.1m D。长期以来,有关侏罗系油藏是裂缝油藏,岩性油藏,还是致密油,一直存在争议;对于如此致密储层,在没有裂缝的情况下,石油能不能进入储层,是如何进去的,运移路径是什么;是储层先致密后进油,还是先进油而后储层致密化;致密油的运聚机理与富集因素是什么,应采取怎样的勘探思路等等,是勘探和研究中需要面临和解决的基础科学问题。本文运用流体包裹体、场发射和环境扫描电镜、纳米CT和成藏物理模拟等方法,从储层微观介质空间含油性、流体包裹体分布及特征、储层演化与生烃演化等研究入手,开展了侏罗系石油运移、聚集机理和富集规律研究,结果表明四川盆地侏罗系油层以致密油为主体,储层致密化过程中及以后发生石油充注,致密储层基质中各种成岩次生微缝、结晶矿物晶间缝隙、各种微-纳米缝隙等基质缝是石油运移和渗滤有效路径,生烃增压和毛细管压力差是致密油运聚的主要动力,致密储层非达西渗流特征明显,具有启动压力梯度。四川盆地侏罗系致密油具有"源储共控、近源富集、网状赋油、甜点高产"的分布规律,指出在勘探中需要遵循致密油的自身属性和地质规律,按照"整体部署、分层评价、优选甜点"的工作思路,实现创新研究、科学评价和效益勘探。

“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。

主编刘大锰教授介绍

刘大锰,教授,博士生导师,长期从事非常规油气地质理论与技术研究。立足沁水盆地与鄂尔多斯盆地,开展煤层气地质理论与技术研究,在煤层气成藏地质理论、开发地质模型和储层物性与多相流体综合分析技术体系三方面取得了系统性创新成果。