渝东南复杂构造区常压页岩气地球物理勘探实践及攻关方向

中国南方常压页岩气资源潜力大,主要分布于四川盆地周缘构造复杂区及盆外褶皱带,具有地表、地下双复杂地质条件,地震采集品质差、成像精度低、甜点参数变化规律不清。本文系统总结了渝东南地区常压页岩气地震采集、成像处理、储层预测等方面的研究成果与技术进展:①形成了变密度三维观测系统设计技术、灰岩地表复杂山地地震激发接收技术,确保复杂地下构造反射波场充分采样,提升采集资料品质,提高施工效率。②完善了复杂山地地震叠前预处理技术、盆缘过渡带复杂构造成像技术、盆外褶皱带向斜构造成像技术,成果剖面信噪比高,有效频带宽,构造成像精度高。③基于岩石物理特征研究,实现优质页岩厚度、地层压力系数、脆性的定量预测;基于统计岩石物理,实现页岩有机碳含量、含气量、孔隙度的定量预测;利用有限元应力场模拟技术,揭示古应力场演化,实现多期构造改造叠加作用形成裂缝的定量预测;采用组合弹簧模型今应力场预测技术,明确今地应力场分布规律。通过攻关研究,有效指导了常压页岩气甜点预测与勘探开发,为南川常压页岩气田的发现提供了依据。下步应重点攻关基于5G无线节点接收的更加科学合理的地震采集技术、复杂山地高陡构造高精度自动化成像处理技术,以及“地质—工程—经济”一体化的甜点地震评价方法。

页岩储层水力裂缝和天然裂缝交互规律

页岩储层的大量天然裂缝会在水力压裂中影响水力裂缝扩展路径,厘清二者交互规律对于明确储层裂缝扩展机制及优化裂缝网络具有指导意义。文中利用真实页岩岩心,在提前预置单一裂缝基础上,模拟水力压裂过程中水力裂缝与天然裂缝的交互行为;采用单一变量法,研究水力裂缝逼近角、注入孔深度、天然裂缝胶结强度、围压对二者交互行为的影响。结果表明:交互状况有水力裂缝打开天然裂缝、沿天然裂缝穿行一定距离后偏转、穿过天然裂缝3种,而打开时最大滑移量和最大滑移速率在所有交互结果中最高,偏转时次之,穿过时最小;相比张性起裂,裂缝剪切起裂下最大滑移速率较小,最大滑移量较大。逼近角大、注入孔深度小、天然裂缝胶结强度大、围压高均有利于水力裂缝均衡扩展;反之,则易沟通天然裂缝形成复杂缝网。该研究成果对改善裂缝网络形态及优化页岩储层压裂设计具有一定的借鉴意义。

塔河油田西北部奥陶系古水系结构特征及演化

塔里木盆地塔河油田西北部中下奥陶统发育深切的地表水系结构,对水系两侧岩溶缝洞的发育影响显著,因此,对水系结构的定量描述及其演化模式的研究至关重要。基于三维地震资料,通过地震属性提取技术,对古岩溶台面和古岩溶地表水系进行了识别。同时,对水系的平面和垂向形态学结构参数进行了量化表征,据此探讨了古岩溶地表水系的形成与演化模式,剖析了水系演化与古岩溶缝洞发育的关系。研究结果表明:(1)塔河油田西北部自东向西发育3个岩溶台面和一个深切曲峡型地表流域结构。该流域的主干水系南北向汇流、分支水系东西向汇流,呈不对称分布。(2)水系单河曲弯曲率均大于1.5,超过了定义蛇曲的弯曲率临界值,具有典型的蛇曲特征。东西向河曲带弯曲率为2.42,南北向河曲带弯曲率为1.78。(3)东西向水系形态以单一“V”字形为主,南北向水系具有复合“V”字形,水系下切深度可达100~200 m。自东向西3个岩溶台面中水系的下切深度逐渐加大,水系宽深比平均值分别为4.06、3.52、3.03。(4)研究区古岩溶地表水系经历了自由曲流和深切曲流2个阶段,分别反映了水系的侧向侵蚀和垂向侵蚀作用过程。其中,水系的垂向侵蚀是逐步发生的,与3个岩溶台面的逐级抬升相适应。(5)深切曲流是区域性的最低排泄基准面,控制了河流两侧大型岩溶暗河的发育。每个岩溶台面具备独立的水循环结构,岩溶台面的逐级抬升促进了水系的差异演化,进而控制了岩溶暗河的规模和类型的差异性。对研究区古水系结构及其演化的认识对于古岩溶缝洞储集空间发育特征与分布规律的研究提供了重要的参考依据。

超深层逆冲推覆构造致密砂岩储层地应力场扰动特征——以塔里木盆地博孜-大北地区白垩系储层为例

塔里木盆地库车坳陷博孜—大北地区白垩系致密砂岩储层在由北向南的逆冲推覆下,发育了一系列大规模的北倾断层和叠瓦状堆叠的褶皱构造。复杂的构造形貌致使该区地应力复杂多变,储层改造效果差异明显。因此,亟需厘清研究区内复杂构造对地应力的扰动特征。结合多种方法对单井现今地应力的精确解释,分别分析断裂、褶皱和断褶复合构造对地应力的扰动效果,明确了相关扰动机理,并绘制了研究区地应力扰动特征分区图。基于扰动特征,绘制了不同构造的地应力扰动特征模式图,并提出井位、井轨迹建议。断裂对地应力有卸载作用,断裂附近水平主应力梯度出现不同程度的降低,其中最大水平主应力梯度降低约0.3 MPa/hm;近EW走向的断裂使得近SN向的区域应力方向发生顺时针偏转,偏转角度最大达60°;不同规模断裂的扰动范围为断距的60%。当地层曲率超过0.4 km^(-1)时,褶皱对地应力存在扰动,褶皱地层上部张性扰动区地应力较区域应力减小,下部挤压扰动区地应力增加;张性扰动区最大水平主应力梯度最大约降低0.3 MPa/hm,地应力方向逆时针偏转,偏转角度最大达70°;褶皱变形曲率越大,张性扰动区厚度越大,扰动越明显。断褶复合构造下,断裂扰动区和褶皱张性扰动区叠加会使得地应力进一步减小,地应力方向在两者扰动效果抵消后较区域应力偏转较小或不偏转。综合考虑储层改造难易程度和致密气富集特征,应优先于断褶复合构造带断裂和褶皱张性扰动叠合区部署钻井,建议钻深不超过褶皱中性面,水平井轨迹沿EW向设计。

西昌盆地东吴期深部热液作用及其对志留系碳酸盐岩储层的改造

晚古生代中国西南地区发生了"峨眉地裂运动",与此相关的深部热液作用在西昌盆地非常发育发育。对QB1井的研究表明,志留系第Ⅲ期裂缝及其中充填的异形白云石和石英是东吴期热液作用的产物,异形白云石的δ13C值、δ18O值异常偏负、锶同位素值异常偏高、异形白云石和石英内原生包裹体气相部分富含氮气(N2)是这一期热液作用的地球化学标志;深部热液为幔源岩浆热液与盆地基底深变质岩地层热液的混合液,它们沿垂向断裂通道和侧向裂缝系统运移进入志留系,导致了不规则的张性热液破裂裂缝的形成、裂缝内异形白云石和石英的部分沉淀、以及溶蚀作用的发生;它们产生的缝洞系统,对西昌盆地志留系裂缝性储层的形成有重要贡献。

水锁损害定量预测研究

通过分析确定了影响低渗特低渗砂岩储层水锁损害的主要因素为岩心渗透率、岩心孔隙度和储层孔喉半径。在室内实验数据的基础上,先采取判别分析的方法对预测样本的水锁损害程度进行分类预测,然后再利用逐步回归方法对每一类的样本进行定量预测,建立水锁损害定量预测模型。利用判别分析方法建立的水锁损害类型预测模型,经过大庆、吐哈、江苏及二连油田28个样本的检验,其对水锁损害类型的判断准确率在85％以上。在判别分析基础上,利用回归分析方法建立的水锁损害定量预测模型,通过大庆油田7个样本的检验,预测误差均小于10％,平均误差为2.27％,预测模型达到了快速准确预测的目的。

冀中坳陷廊固凹陷古近系层序地层与隐蔽油气藏勘探

应用层序地层学的理沦分析廊固凹陷古近系将划分为1个一级层序、3个二级层序Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ、11个三级层序（SQ1～SQ11），发现层序构造演化研究廊固凹陷经历了断陷初始期、强烈断陷期、断陷回返上升期厦断陷消亡期4个阶段，与层序有关的（生）储盖组合在廊固凹陷十分发育，廊固凹陷旧州-固安构造带是隐蔽油气藏发育的有利区带，在SQ4～SQ7近岸水下扇或扇三角洲砂体向湖泊泥岩尖灭带附近与构造单斜的结合部位，是形成上倾尖灭岩性油藏的的有利部位，该带SQ1～sQ3（沙四段）发育的近岸水下扇砂体或砾岩体是廊固凹陷古近系深部油气（特别是天然气）的重要勘探方向。

腰英台油田中孔隙低渗透型储层测井评价

腰英台油田青山口组为中等—薄层状、致密、中孔隙低渗透储层,孔隙结构复杂。油藏圈闭幅度小,油水分异差,油水关系复杂。在测井响应中,相对低电阻率油水同层,相对高电阻率水层与一般电阻率意义上的油、水层共存,影响了对油、水层的识别。对测井响应特征与岩性、粒度、孔隙度、孔隙结构之间关系的分析结果表明,岩性、粒度、孔隙度、孔隙结构、地层水矿化度等多因素共同作用,造成了储层测井响应特征的复杂性。在常规分析基础上,应用反映储层物性特征的组合参数与电阻率编制交会图,可以快速有效地识别油、水层。

陆相页岩油储层微观孔喉结构表征与含油性分级评价——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例

针对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层类型多样和油层甜点预测难度大的问题,开展页岩油孔隙发育影响机制及含油性分级评价研究。在岩心观察的基础上,应用扫描电镜、压汞和核磁共振等手段,研究吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层的微观孔隙结构,揭示孔隙发育及含油性影响机制,建立油层分类评价标准。结果表明:①芦草沟组发育粒间孔型、粒间-溶蚀-晶间孔型、溶蚀孔型、溶蚀-晶间孔型和晶间孔型5类储层,其中粒间孔型和溶蚀孔型物性及可动性最好,晶间孔型最差。②较高的偏粗组分数量、适中的白云石含量和低胶结物含量共同决定优质储层形成,优质储层分布受近物源、高能环境及古凹的控制。③源-储互层或一体型配置模式含油性好于邻源厚层型,15 nm和70 nm为芦草沟组能否含油及含油性变好的孔喉半径界限。④以孔喉结构与含油性关系为指导,划分出Ⅰ类油层、Ⅱ类油层和Ⅲ类油层。芦草沟组一段二亚段优质储层发育,源-储配置佳,油层甜点分布规模大。研究成果为芦草沟组页岩油油层分类评价及甜点预测提供了地质依据。

利用核磁共振评价致密砂岩储层孔径分布的改进方法

岩心核磁共振(NMR)的T2分布可反映致密砂岩岩样全部孔隙信息,毛细管压力曲线只能反映一部分孔隙信息。提出改进方法,通过对长庆油田致密砂岩储层24块岩样核磁共振T2分布和毛细管压力曲线分析,消除致密砂岩储层微孔隙对T2分布贡献后,研究剩余T2分布与毛细管压力曲线之间的关系,得到了转化系数比较准确的经验公式。核磁共振T2分布得到的伪毛细管压力曲线的改进方法可完整反映致密砂岩的孔隙结构。实例验证表明,该方法能明显提高致密砂岩储层毛细管压力曲线的构造精度。

济阳坳陷典型岩性油气藏相—势耦合控藏作用解剖及应用

济阳坳陷岩性油气藏成功勘探表明,岩性油气藏受"相"和"界面势能"的双重控制。相控油气作用表现为高孔渗优相控藏,势控油气作用表现为低界面势能控藏,只有优相和低界面势能耦合区才能形成岩性油气藏。通过对沾化凹陷埕913、牛庄洼陷牛35-牛20-王70等典型岩性油气藏解剖表明,只有相—势耦合控藏指数(FPI)大于0.5,岩性圈闭才能聚集油气成藏,成藏临界条件呈现为"双低"或"双高"的标准,即优相指数(FI)低、界面势能指数(PIS)低,或优相指数(FI)高、界面势能指数(PIS)高。一般FPI越大,圈闭含油饱和度也越高,越有利于油气聚集成藏。根据济阳坳陷73个岩性圈闭和54个浊积砂岩透镜体岩性圈闭含油气性的统计及其相势特征的分析,分别建立了2类岩性圈闭的含油饱和度(So)与FPI定量关系模型,利用该模型预测了东营凹陷13个岩性圈闭的含油饱和度,预测偏差率小于20%的准确率达84.6%,应用效果较好,可以用于岩性圈闭含油饱和度的预测。

基于灰色关联分析法的致密油储层定量评价

国内外众多学者对不同盆地致密油资源量进行过评价,其评价结果为后期储层评价奠定了一定的基础,但对于储层评价多是描述性的定性评价,当评价指标指向不一致时,无法给出定性结论或储层间的比较,因此对致密油储层进行定量评价是有必要的。利用灰色关联分析法对致密油储层进行了划分与评价。首先基于致密油的定义和范围,结合致密油储层的特征,得出了致密油储层评价的主要评价指标,主要包括有机碳含量(TOC)、有机质成熟度(Ro)、孔隙度、渗透率、地层压力、储层埋深、烃源岩厚度、储集层厚度、原油密度以及储层分布面积10个指标;然后在讨论致密油定义范围和分析主要储层评价指标的基础上,结合所研究盆地中获取的实际数据,选取出主要定量评价指标,利用灰色关联分析法对致密油储层进行了定量评价和分类。分类结果表明:鄂尔多斯盆地延长组长6、长7段致密油储层评价为优质的Ⅱ类储层,是有利现实区;四川盆地中下侏罗统、渤海湾盆地沙河街组及柴达木盆地中下侏罗统为Ⅲ类储层,是较好的潜力区;而三塘湖盆地条湖组致密油储层较差,为Ⅳ类储层,潜力有限。Wiliston盆地Bakken组虽然烃源岩和致密储层厚度小,但其极好的烃源性和较高的地层压力及广泛分布的生储组合等优势条件弥补了其厚度的不足,仍然为优质的Ⅰ类储层。根据得出的综合分类结果与以往致密油区研究认识基本一致,说明利用灰色关联分析法对致密油储层进行定量分析和评价具有较高的可靠性。

高含水油田深部液流转向技术研究

提出了提高高含水注水油藏水驱效率的战略思想：通过深部液流转向改变注入水的流场，遏制注入水通过高渗强水洗部位的无效循环；提出了深部液流转向剂的研究思路：①该剂应是变形剂，具有5个基本特征：自适应性，在高渗部位产生动态沿程阻力，抗剪切，不进入低渗层，耐温耐盐耐老化；②该剂为柔性剂，在大孔道中的运移类似蚯蚓蠕动，具有6个特征：任意变形，环境赋形，强黏附性，强拉伸柔性，化学性稳定，具二次黏结能力。由34％柔性单体、60％共聚单体、5％增韧剂、1％引发剂合成了微粒型胶状柔性深部液流转向剂SR-3，产品为50％的防黏结水悬浮液。SR-3的密度略大于1g／cm^3。可根据注入水密度调节，粒径按油藏大孔道和裂缝确定。力学测试表明SR-3具有很高的弹性、柔性和强度，抗拉强度为28．44kPa。拉伸断裂延伸率为676．8％；在温度45～140℃、矿化度4—93g／L的大庆、胜利、大港、华北、玉门等油田模拟污水中浸泡1年，未见任何破坏现象。吉林油田包括9口油井的G2-1井组注水井，经4次调剖，效果甚微（井组增油25．3t），2005年11月25-26日分3个段塞注入SR-3共8t，悬浮液300m^3，施工注入压力由5．5MPa升至7．0MPa。注入后7个月内井组产油量不减而含水量略降，一口低产井截止2006-04-12共增产油102t。该刑的应用包括：深部液流转向，高温高盐油井堵水，聚驱/复合驱防窜，酸化暂堵，防深部蒸汽窜，钻井修井堵漏防滤失。图2参6。

滇黔北下古生界海相页岩气藏赋存条件评价

页岩气区域地质调查和钻探成果表明,滇黔北坳陷属于改造残留型构造坳陷,海相下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组黑色页岩发育,单层厚度达50m以上。评价区页岩的厚度、埋深、TOC、含气性、力学性质、物性和矿物成分等评价参数与北美已商业开发页岩气田的具有一定相似性,具备形成页岩气藏的有利地质条件,是现实的页岩气勘探开发重要目的层系。下古生界海相页岩受晚期构造活动影响强,有机质热演化程度高,通天断层、区域盖层剥蚀、大气淡水冲刷等严重影响其含气性,但页岩的含气性随保存条件变好和TOC丰度增大而明显增加。影响页岩气藏赋存的关键因素是页岩厚度、TOC含量、页岩气储层空间和保存条件。提出该区页岩气有利勘探区带综合评价优选时,需要综合考虑"定性与定量相结合"的六个原则条件,保存条件应成为页岩气地质综合选区的重要因素。优选出彝良—筠连—叙永区域为龙马溪组和牛蹄塘组页岩气目的层叠合的有利勘探区带,赫章—镇雄区域为牛蹄塘组页岩气目的层的有利勘探区带。

BP人工神经网络模型在溪洛渡、向家坝两库联合优化调度规则中的应用

基于BP人工神经网络算法的基本原理,采用水库水位与出力双决策控制,建立了溪洛渡、向家坝两库联合调度函数的BP人工神经网络模型。模拟调度结果表明,该模型能更好地映射调度函数中各变量之间的非线性关系,优化运行轨迹的拟合效果明显提高。

基于PFC3D的尾矿库地震稳定性模拟与分析

以西辛庄尾矿库为例,研究了不同地震加速度情况下尾矿库内部结构的变形和稳定性。采用PFC3D对基岩、初期坝、尾黏土、尾粉土、尾粉砂部分进行模拟,对表现为连续体的基岩颗粒采用接触连接和平行连接,对表现为松散体的其余4部分主要采用接触连接。在地震动峰值加速度分别为0.1g、0.2g、0.4g、0.6g的震动波作用下,模拟了20 s内尾矿库内颗粒运动变形及边坡滑落情况。结果表明:随着震动的持续,颗粒位移从尾矿库坡底向坡顶发展;除初期坝外,尾矿库发生位移的颗粒都集中在初期坝产生被动土压力的区域(下滑区);尾矿库的破坏过程为从初期坝背侧尾粉砂部分发生位移,到初期坝破坏,再到尾粉砂边坡的整体下滑,该过程是加速的,开始于出现尾矿库边坡凹陷,停止于下滑区完全破坏。

黄骅坳陷奥陶系碳酸盐岩潜山成藏模式

奥陶系碳酸盐岩潜山是黄骅坳陷主要勘探领域之一,也是较为独特、成因复杂的勘探对象。以千米桥、港西、孔西及乌马营等潜山为例,在应用前人研究成果的基础上,系统分析潜山成藏理论,研究了黄骅坳陷奥陶系潜山的构造演化、圈闭类型、储层特征、烃源岩的形成演化以及时空配置关系,在"新生古储"和"古生古储"2类成藏分类的前提下,结合潜山的发育部位、构造样式、供储方式和成藏作用等因素,建立并完善了该区反转逆冲断块"新生古储"、盆内高位断块"新生古储"、盆缘高位残丘山、反转逆冲断块"古生古储"及深埋逆冲断块"古生古储"5种潜山成藏模式。

基于测井曲线斜率的KNN分类算法常规测井裂缝识别——以普光气田礁滩相储层为例

常规测井相对岩心和成像测井来说,具有普遍性和经济性,在裂缝识别研究过程中具有岩心和成像测井不可替代的作用。如何利用常规测井资料对裂缝进行有效识别,特别是对于储层物性好、裂缝发育的边水油(气)藏,是防止边水顺裂缝突进、保障油(气)藏高效开发的关键。以普光气田长兴组和飞仙关组岩心裂缝观察为基础,从裂缝测井响应原理出发,提出对测井曲线求斜率,放大裂缝测井响应特征的方法,并利用对类域的交叉或重叠较多的待分样本集具有较好分类作用的KNN分类算法,进行裂缝识别。通过对普光气田礁滩相储层裂缝常规测井识别的运用,证实该思路对储层物性好、裂缝和孔隙同时发育的双重孔隙介质储层的有效裂缝和无效裂缝具有很好的识别效果,常规测井识别结果和岩心观察裂缝识别结果之间具有很高的吻合性。

地下储气库天然气运移的等效渗流模型

考虑含水层型地下储气库水平尺寸远大于垂向尺寸的特点,建立含水层型地下储气库天然气运移的等效渗流模型。所建模型通过垂向积分并沿储层垂向高度平均将复杂的含水层型地下储气库三维渗流问题简化为二维平面问题。利用所建模型计算中国某拟建封闭含水层型地下储气库注气后储层含气饱和度和储层压力的变化,对比所建模型与传统三维渗流数学模型的计算精度,研究储层渗透率、储层厚度、注气速率、排水量和储层倾角等参数对天然气运移规律的影响。结果表明:等效渗流模型具有较高的计算精度,可以满足工程计算要求,同时具有所需参数少、计算速度快和数值模拟易实现等优点;储层压力随着储层渗透率、储层厚度和储层倾角的增加先减小后增大,随着注气速率的增加而非线性增加,随着排水量的增加而非线性减小,其中储层渗透率、储层厚度和储层倾角是含水层型天然气地下储气库选址过程中主要应考虑的因素。

常规测井特征比值法在大牛地气田产能评价研究中的应用

从鄂尔多斯盆地北部大牛地气田上古生界致密砂岩天然气储层的地质和岩性特征出发,在储层参数精细解释基础上,完成了一项储层产能分析与评价方法研究。首先把常规测井资料分类处理成几组本地区的测井特征参数比值,包括:岩性测井比值(自然伽马相对比、井径比)、电性测井比值(自然电位相对比、深浅电阻率比)、物性测井比值(时差比、密度比);把这些比值按地区经验加权合成为储气层产能综合比值K;把K和气层厚度H的乘积KH(取名为测井储能特征指数)与气层无阻流量测试数据相拟合,得出相应的经验回归关系。在评价气层时,用K值划分产能级别,用KH值预测产能。实测结果表明该方法效果明显,已在大牛地气田的新井储层产能评价和老井挖潜工作中推广应用。