牛庄洼陷页岩油大尺寸井眼优快钻井技术

牛庄洼陷是胜利页岩油国家级示范区重点开发区域,该区块地质条件复杂,二开311.1 mm井眼钻进效率低的问题十分突出。为实现页岩油井大尺寸井眼的高效钻进,针对上部砾石层钻头寿命短、行程进尺少,斜井段滑动钻进“托压”严重、钻头攻击性与工具面稳定性矛盾突出等问题,通过对提速工艺的分段优化、井眼轨迹优化、高效钻头及提速工具研制配套、钻井液性能分析及工艺优化等技术措施,提出了优快钻井技术。该技术在牛庄洼陷页岩油国家级示范区应用20口井,取得了显著的提速提效成果,表现在:机械钻速较同区块前期提高40.8%,平均行程进尺较同区块前期提升46.35%,二开平均钻井周期较同区块前期缩短55.55%,有效解决了牛庄洼陷页岩油上部大尺寸井眼钻进效率低、行程进尺少的问题。研究结果可为胜利油田页岩油钻井提速提效提供借鉴。

牛庄洼陷第三系古沉积环境及其控油气作用

地质与地球化学分析结果表明 ,东营凹陷牛庄洼陷及其邻区的两套主力烃源岩即沙河街组三段中、下亚段与沙河街组四段上亚段具有不同的原始沉积环境。沙河街组四段上亚段烃源岩可溶物及其相关原油具有Pr/Ph小于 1、高含量伽马蜡烷、升藿烷“翘尾”及硫芴含量相对较高的还原相、咸化湖相成因特征 ;沙河街组三段中、下亚段烃源岩及相关原油具有Pr/Ph大于 1、藿烷和氧芴系列含量相对较高的淡水湖相成因特征。研究区甲基甾烷、甲藻甾烷分布具有重要的沉积环境与生物属种标定意义 ,沉积环境及相关生源指标显示沙河街组四段“咸水型”油气与南斜坡原地富藻类未熟 -低熟页岩没有直接联系。该区油气分布及其成因类型明显受控于烃源岩的性质及其展布。沙河街组三段“淡水型”原油主要分布于牛庄洼陷 ,属自生自储的“淡水型”透镜体油藏 ;沙河街组四段“咸水型”原油主要分布于偏离生油洼陷的南斜坡等周边地区 ,具有相对较远的油气运移距离。沉积环境指标反映广利洼陷是广利油田及八面河油田北部“咸水型”

断陷湖盆萎缩期浅水三角洲沉积演化与沉积模式——以东营凹陷牛庄洼陷古近系沙三段上亚段和沙二段为例

通过对东营凹陷牛庄洼陷沙三段上亚段和沙二段地层沉积体系的划分以及沉积体系与层序格架之间关系的研究,发现在断陷湖盆的萎缩期也可以发育大型浅水三角洲,与坳陷型湖盆浅水三角洲不同的是,它的主要的沉积微相类型、平面形态和砂体展布特征等具有明显阶段性的变化,并且该变化与湖盆体系域的演化有着密切联系。在低位和湖退体系域,三角洲主要发育水下分流河道微相,平面上形态与曲流河类似,有水下决口扇,单砂体厚度较大,但横向连续性差;而在湖进和高位体系域,三角洲主要发育分流河口砂坝微相,平面呈朵页状或舌状,单砂体厚度薄,但横向连续性好。浅水三角洲的形成主要受古物源、古地形、古水深和古水动力强度的共同影响,而构造运动引起的体系域和水深变化是造成三角洲阶段性发育的关键因素。

东营凹陷坡移扇形成机制与分布规律

东营凹陷牛庄洼陷南缘沙三中段的三角洲前缘斜坡带发育事件型沉积(俗称"坡移扇")。在钻井、测井、录井及化验数据分析的基础上,利用岩心描述、野外观察及水槽模拟实验方法,明确了坡移扇的基本识别特征、形成机制和分布规律,并初步厘定了坡移扇的概念。研究表明:坡移扇发育在三角洲前缘砂体前积层内,主要存在厚砂薄泥、砂泥互层和厚泥薄砂3种类型;坡移扇存在滑动、滑塌和碎屑流3种搬运类型,存在地震、波浪侵蚀和水平面快速下降3种触发机制;坡移扇规模除与固结程度呈负相关之外,与地震强度、斜坡倾角、水流量和水平面变化等因素均具有较好的正相关性;滑动、滑塌与碎屑流3种类型在斜坡带不同角度范围内发育,且可依次转化,滑塌与碎屑流2种类型后期保存较多。

东营凹陷牛庄洼陷砂岩透镜体的成藏机理

针对济阳坳陷东营凹陷牛庄洼陷砂岩透镜体的含油性及其油气充注程度差异较大、成藏机理复杂的特点,根据成藏动力学和成藏运动学理论,利用动、静态相结合的研究方法对砂岩透镜体的成藏机理进行了探讨。研究结果表明:牛庄洼陷砂岩透镜体油藏主要发育在沙河街组超压系统内,并且围绕断裂带呈环带分布;牛庄洼陷大部分砂岩透镜体油藏具有"混源性"及"它源性"的油源条件;与超压系统周缘的幕式泄流泄压过程相对应,超压系统内烃类物质和地层水构成的混相流体也发生了幕式、自组织运移,并且砂岩透镜体的油气充注过程与地层流体的自组织活动存在着良好的耦合关系;当混相流体穿越砂岩透镜体时,透镜体砂岩与其围岩的接触面具有半渗透膜效应;在半渗透膜效应下,混相流体活动性明显控制着该类油藏的空间分布和油气富集程度。因此,处于超压系统的泄流泄压带以及内侧的砂岩透镜体具有良好的油气勘探前景。

油气二次运移的驱动机制转换及其石油地质学意义——以牛庄洼陷及其南缘为例

含油气盆地内可以存在多个油气成藏动力系统,相应地油气二次运移的主要驱动机制也不尽相同。驱动机制转换是油气穿越不同成藏动力系统发生运移的动力学纽带,也是进行系统与系统间能量传递和油气运移规律的研究。基于地层流体压力、原油地球化学特征、油气显示和钻测井等资料,经过对济阳坳陷牛庄洼陷及其南缘地区古近系的油气成藏动力系统分析,发现在异常流体压力系统边缘存在着油气运移由超压驱动向浮力驱动的转换过程。在驱动机制转换过程中,烃类物质首先从超压驱动的油、气和水混相流体中分离,在油源断层附近的输导层内经历了短暂停留和聚集后,然后在自身浮力驱动下发生继续运移,相应烃类物质经历的地质色层效应增强。对成藏动力系统间油气驱动机制转换的研究将加深油气运移过程中关键环节的认识,从而更加精细追踪油气运移路径。另外,驱动机制转换过程揭示出在成藏动力系统边缘具有复杂的油气成藏动力学条件和良好的油气勘探前景。

复合超压生烃系统内不同成因油气的运移流向分析

牛庄洼陷2套生油岩纵向上叠置,有机地球化学特征、成烃期次及油气运聚过程都存在差异,并伴有异常流体压力,这就构成了复合型超压生烃系统.基于油-源对比和同源油气藏空间分布规律,对叠合型超压生烃系统油气运移流向的差异性进行了分析.研究表明,在断层活动的诱发下,超压驱动"沙三下源型"油主要发生纵向运移;但在超压带盖下"沙四上源型"油主要发生侧向运移,而纵向运移在超压系统发育区相对不活跃.超压系统的自组织行为对油气运移流向具有重要的控制作用,导致"沙三下源型"和"沙四上源型"油气运移及分布规律差异较大.通过复合型超压生烃系统内不同成因的油气运移流向分析,可以进一步认识研究区油气运移和富集规律,进而"分源"挖掘油气勘探潜力.

牛庄洼陷西部沙三中压力与油藏分布关系研究

牛庄洼陷是胜利油田东营凹陷的一个重要生油洼陷,沙三中亚段为主要勘探目的层,其中浊积砂体构成了该区主要储集体。本研究利用区内47口井的声波测井时差值,通过泥岩等效深度法计算出了沙三中亚段的5个砂层组的地层压力系数,对牛庄洼陷西部沙三中压力与油藏分布关系进行了研究,得出沙三中超压现象明显,压力为油气运移提供了重要的源动力,目前已发现的油藏大致沿高压、超高压带分布。结合地震反演资料,并叠合砂体埋藏深度、断层及沉积相等诸多因素,预测出了三个有利砂体。

牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩特征及沉积环境

为了明确非常规油气藏中不同泥页岩岩石类型与沉积环境的关系,针对不同泥页岩特征及沉积成因问题,通过岩心观察,利用岩矿薄片、扫描电镜、显微荧光以及元素分析等分析化验手段,开展了牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩沉积环境分析及其与泥页岩岩相类型的对应关系研究。结果表明牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩共发育纹层状泥质灰岩、纹层状灰质泥岩、层状灰质泥岩、层状泥岩、块状泥岩和块状砂质泥岩6种主要的岩石类型,前4种具有较好的储集性与含油性;沙四上至沙三下沉积时期古气候由干燥转向暖湿,古水深逐渐变浅,咸水环境转变为淡水环境;在水体相对较深的沉积环境中更容易形成纹层状的沉积构造,在古盐度相对高的咸水环境容易形成泥质灰岩或者灰质泥岩。以上成果认识,对非常规油气勘探具有一定指导意义。

牛庄洼陷沙三中亚段低位域砂体沉积分布特征

依据录井、测井、岩芯和孢粉化石分析等,认为牛庄洼陷发育于原沙三下亚段上下两套油页岩之中的砂体应属于沙三中亚段低位体系域,为水下冲积扇和深水浊积扇;并阐明了其沉积分布特征,且进一步运用层序地层学原理研究认为研究区低位域砂体沉积相组合-层序及体系域叠置模式为低水位深水浊积扇-湖平上升初期的低水位水下冲积扇-后期的湖侵水道。

牛庄洼陷沙河街组四段上亚段—沙河街组三段下亚段细粒沉积岩纹层状亮晶方解石脉的发育机理与模式

纹层状亮晶方解石脉广泛发育于东营凹陷牛庄洼陷古近系沙河街组四段(沙四段)上亚段—沙河街组三段(沙三段)下亚段的湖相暗色细粒沉积岩中,其分布具有较强的非均质性,对于页岩油甜点的发育具有重要意义。研究发现,纹层状方解石脉的发育受细粒沉积岩岩相控制,主要形成于富有机质纹层状钙质泥岩、泥质灰岩中。在细粒沉积岩中,纹层状构造发育且总有机碳(TOC)含量>2%、碳酸盐含量为10%~70%、泥质含量>20%的岩相类型有利于纹层状方解石脉发育;其中,TOC含量对方解石脉发育的控制作用更为明显。纹层状亮晶方解石脉的形成时期主要在有机质半成熟—成熟阶段,细粒沉积岩早期沉淀的碳酸盐矿物作为脉体形成的主要物质来源,在有机酸作用下发生溶解,进入由生烃作用和黏土矿物转化形成的成脉流体中;在生烃压力的作用下,沿细粒沉积岩纹层形成水平微裂缝,成脉流体沿此通道运移并在周边泄压区重结晶形成纹层状亮晶方解石脉。研究表明,在牛庄洼陷,只有与烃源岩演化深度对应、能提供充足成脉物质和流体且富纹层构造的细粒沉积岩才容易发育方解石脉,据此建立了纹层状亮晶方解石脉的发育模式。

基于混合机器学习算法的页岩薄互层识别方法

东营凹陷牛庄洼陷沙河街组三段下亚段和沙河街组四段上亚段主要发育重结晶灰岩、泥岩薄互层,是页岩油的有效富集区和稳定产出通道,但由于常规测井系列分辨率不足,导致薄互层识别难度大。针对这一问题,采用粒子群(PSO)优化的极限学习机(ELM)混合模型以提升薄互层识别准确率,选取反映储层"三品质"特征的8条常规测井参数及3条高分辨率测井曲线作为物理约束,构建了基于PSO-ELM的薄互层识别模型。研究结果表明,与ELM、支持向量机、前馈神经网络等常见的机器学习模型相比,所提出的PSO-ELM机器学习模型稳定性更强,薄互层识别准确率提升幅度为10%~30%,且更能精准刻画厚度约为0.3 m的薄互层,该方法可以为页岩油勘探开发提供一定技术支持。