Evaluation technology and practice of continental shale oil development in China

This paper analyzes the differences in geological and development characteristics between continental shale oil in China and marine shale oil in North America, reviews the evaluation methods and technological progress of the continental shale oil development in China, and points out the existing problems and development directions of the continental shale oil development. The research progress of development evaluation technologies such as favorable lithofacies identification, reservoir characterization, mobility evaluation, fracability evaluation, productivity evaluation and geological-mathematical modeling integration are introduced. The efficient exploration and development of continental shale oil in China are faced with many problems, such as weak basic theoretical research, imperfect exploration and development technology system, big gap in engineering technology between China and other countries, and high development cost. Three key research issues must be studied in the future:(1) forming differentiated development technologies of continental shale oil through geological and engineering integrated research;(2) strengthening the application of big data and artificial intelligence to improve the accuracy of development evaluation;(3) tackling enhanced shale oil recovery technology and research effective development method, so as to improve the development effect and benefit.

Quantitative evaluation model of shale oil adsorption:A case study of the first member of Cretaceous Qingshankou Formation in northern Songliao Basin,NE China

A quantitative evaluation model that integrates kerogen adsorption and clay pore adsorption of shale oil was proposed,and the evaluation charts of adsorption-swelling capacity of kerogen(Mk)and adsorbed oil capacity of clay minerals(Mc)were established,taking the 1st member of Cretaceous Qingshankou Formation in the northern Songliao Basin as an example.The model and charts were derived from swelling oil experiments performed on naturally evolved kerogens and adsorbed oil experiments on clays(separated from shale core samples).They were constructed on the basis of clarifying the control law of kerogen maturity evolution on its adsorption-swelling capacity,and considering the effect of both the clay pore surface area that occupied by adsorbed oil and formation temperature.The results are obtained in four aspects:(1)For the Qing 1 Member shale,with the increase of maturity,Mk decreases.Given Ro of 0.83%–1.65%,Mk is about 50–250 mg/g.(2)The clay in shale adsorbs asphaltene.Mc is 0.63 mg/m^(2),and about 15%of the clay pore surface is occupied by adsorbed oil.(3)In the low to medium maturity stages,the shale oil adsorption is controlled by organic matter.When Ro>1.3%,the shale oil adsorption capacity is contributed by clay pores.(4)The oil adsorption capacity evaluated on the surface at room temperature is 8%–22%(avg.15%)higher than that is held in the formations.The proposed evaluation model reveals the occurrence mechanisms of shale oils with different maturities,and provides a new insight for estimating the reserves of shale oil under formation temperature conditions.

济阳陆相断陷盆地页岩油研究进展

济阳陆相断陷盆地页岩油是现实的资源接替新领域,具有巨大勘探潜力,是胜利油田可持续发展的重要资源基础。结合近年来济阳陆相断陷盆地页岩油地质研究与勘探成效,系统梳理了济阳陆相断陷盆地页岩沉积、成储、成烃及页岩油富集理论认识、配套增产压裂技术等方面的新进展。研究表明:①提出了基于矿物组成、沉积构造、结晶程度和有机质丰度的“四要素三端元”页岩岩相划分方案,揭示了“四古控相”机制,明确了页岩岩相呈“环带状”有序分布。②集成岩心微纳米CT扫描、氩离子抛光扫描电镜、FIB-FESEM、核磁共振冻融、X射线小角散射等页岩多尺度孔缝系统量化表征技术,明确了济阳陆相断陷盆地页岩储集空间孔缝兼顾,以无机孔缝为主,揭示了方解石重结晶、溶蚀作用和伊/蒙混层向伊利石转化作用是最为主要的成储机制,构建了页岩孔缝网络储集模型。③研发了富有机质页岩含油率评价方法,揭示了咸化湖盆富有机质页岩古生产力高、早生、早富特点,初步估算济阳陆相断陷盆地页岩油资源量超过1010t。④纹层/层状页岩岩相成烃、成储时空耦合控制了页岩油富集,表现为“咸化源岩早生、无机孔缝储集、微观源储一体、二元耦合富集”模式。⑤创建了陆相断陷盆地页岩油勘探“四性”“四定”综合评价体系及目标优选流程。⑥研发了适合济阳陆相断陷盆地页岩的“组合缝网压裂”“水平井多级分段”增产压裂技术。结合胜利油田实际情况,确立了“主力洼陷增储上产、富油小洼陷探索新阵地、外围小洼陷落实资源、兼顾优化矿权”的勘探思路,有序推进济阳陆相断陷盆地页岩油规模增储建产,相关成果认识与配套技术对同类油田的页岩油勘探开发具有一定的借鉴和参考意义。

中国陆相页岩油开发评价技术与实践

总结分析中国陆相页岩油与北美海相页岩油的地质、开发特征差异,梳理了中国陆相页岩油开发评价方法与技术进展,指出了中国陆相页岩油开发存在的问题及发展方向。阐述了中国页岩油开发评价技术在有利岩相识别、储集性表征、可动性评价、可压性评价、产能评价及地质建模-数值模拟一体化“甜点”分析等方面的研究进展。指出中国陆相页岩油高效勘探和有效开发面临基础理论研究薄弱、勘探开发技术体系不完善、工程技术与国外差距大、开发成本高等多方面的难题。提出陆相页岩油开发发展方向:开展地质工程一体化综合研究,形成陆相页岩油差异化开发技术;加强大数据和人工智能应用,提高开发评价的精准性;攻关页岩油提高采收率技术,探索有效开发方式,提高开发效果和效益。

页岩吸附油定量评价模型——以松辽盆地北部白垩系青山口组一段为例

以松辽盆地北部白垩系青山口组一段页岩为例,在研究成熟度演化对干酪根吸附-溶胀的控制作用的基础上,考虑页岩样品中具有吸附油的黏土孔表面积以及地层温度的影响,通过开展自然演化干酪根样品的溶胀油实验和由泥页岩分离获得的黏土样品的吸附油实验,提出一种综合干酪根吸附-溶胀和黏土孔吸附的页岩吸附油量评价模型,并分别建立了干酪根吸附-溶胀油量和矿物吸附油量评价图版。结果表明:①青山口组一段页岩成熟度增加,干酪根吸附-溶胀油能力(Mk)降低,在Ro值为0.83%~1.65%时,Mk值约为50~250 mg/g;②页岩中黏土以吸附沥青质为主,黏土孔的吸附油能力(Mc)为0.63 mg/m^(2),黏土孔壁中平均约15%的表面被吸附油占据;③中—低成熟阶段,页岩吸附油主要受有机碳含量的控制,而当Ro>1.3%时,页岩吸附油量以黏土吸附为主;④与地层原位对比,地表室温评价结果高估吸附油量为8%~22%,平均约15%。该评价模型能够揭示不同成熟度页岩油的赋存机制,为地层温度条件下页岩油的储量评估提供了一种新的途径。

层次分析法在建昌盆地油页岩勘查有利区优选中的应用

层次分析法综合定性分析与定量分析将复杂的问题用一个逻辑有序的递阶层次结构表示出来,通过经验判断对决策方案的优劣进行排序,建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次单排序及一致性检验、层次总排序及一致性检验是其四个基本步骤。通过层次分析的原理,建立了勘查区评价优选层次结构模型,定量计算各层评价指标权重。制约油页岩勘查区勘探开发的因素包括地质条件、开发条件和经济条件地质条件3个方面,其中地质条件是影响油页岩勘查区勘探开发的主要因素。参数层由含油率、主采层厚度、矿层累计厚度、含矿区矿层面积、勘查程度、页岩油资源丰度、技术可采系数、矿体埋深、页岩油可回收资源丰度、地理环境、共伴生可利用矿产11个指标构成,其中含油率、页岩油资源丰度、矿层累计厚度和矿层面积是勘查区评价优选的关键参数,含油率在参数层指标中的权重最大。通过对参数层指标赋值后,加权求和可以得到勘查区综合得分。通过层次分析法对建昌盆地5个油页岩勘查区进行评价优选,敖汉旗大青山和朝阳七道泉子勘查区得分最高,勘探前景最好,其次凌源五家子和建昌碱厂,喀左九佛堂勘查区勘探前景较差。

数据驱动的页岩油水平井压裂施工参数智能优化研究

针对目前数智化压裂施工参数设计针对性不足、流程不畅通等问题,建立了基于数据驱动的压裂施工参数智能优化方法。以CD区块32口页岩油井为研究对象,采用主成分分析法处理代表储层地质特征、工程品质和施工参数的15项产量影响因素,使之降低维度,引入高斯隶属函数和熵权法进行储层压裂非均质性模糊综合评价,结合支持向量回归和粒子群优化算法,以产量最高为目标,推荐射孔位置、段长、簇间距、单位长度液量、单位长度砂量和排量。研究结果表明,渗透率、孔隙度、热解游离烃含量、单位长度液量和单位长度砂量为研究区块的产量主控因素。应用实例井采用优化的参数施工后,第一压裂段8簇均成功起裂,裂缝半长59.50~154.80 m,产量预测符合率为94.86%。研究表明,该方法可实现有效储层质量评价、产量预测和匹配储层地质条件施工参数的快速优化,推动页岩油等非常规储层高效开发。

内蒙古巴格毛德地区油页岩工业评价及开发前景

内蒙古自治区巴格毛德地区页岩油地质资源量为2.3×108t,页岩油可采资源量为1.2×108t。对该区油页岩进行了勘查和分析,发现该区油页岩面积大,但含油率仅为3.9%～5.3%,总体属低品位油页岩,不适于利用传统工艺抚顺炉进行干馏炼油,可以采用综合利用技术对该区油页岩资源进行开发;经对100件样品的分析,结果表明其热值分布范围为1807～6918kJ/kg,平均值为3606.5kJ/kg,多数样品热值较低,不宜直接采用循环流化床技术直接燃烧;该区油页岩属中灰分油页岩,可在建筑方面得到广泛应用。

陆相湖盆页岩油富集影响因素及综合评价方法——以东营凹陷和沾化凹陷为例

2011年以来,在东营凹陷和沾化凹陷部署了一系列页岩油专探井,但页岩油产量并未达到预期效果,表明前期对东营凹陷和沾化凹陷陆相页岩油的富集规律认识不清。以东营凹陷和沾化凹陷页岩油出油井为对象,综合数理统计、系统井解剖和实验模拟方法,明确了页岩油的富集产出主要受岩相、裂缝、页岩油可动性和地层压力等因素控制。在明确主控因素的前提下,对有利于页岩油富集各项因素的边界条件进行分析,建立了适用于陆相湖盆页岩油评价的基于岩相、(微)裂缝、页岩油可动性和地层压力的单因素评价、多因素叠合的页岩油甜点综合评价方法,有效提高了页岩油的预测精度,预测了页岩油甜点的有利区。研究表明,东营凹陷和沾化凹陷具有较好的页岩油勘探潜力。

基于灰色关联分析的页岩油甜点综合评价方法--以渤海湾盆地渤南洼陷为例

国内页岩油以中国陆相沉积为主,地质条件复杂多变,且地质工程甜点评价要素多元,为页岩油甜点综合评价带来了困难。以渤海盆地渤南洼陷为例,基于灰色关联理论,筛选出了页岩厚度、总有机碳含量、镜质体反射率、孔隙度、热解游离烃含量、原油密度、原油黏度、地层压力和脆性指数等9个评价指标,分析了评价指标间的相关性,优化了各评价指标的权重,计算了综合评价指数,实现了页岩油甜点的综合性、定量化精准评价。分析结果显示:渤南洼陷页岩油综合评价指数高值主要分布于XYS9—Y182—Y187井区、Y283井区南部及L42井区周围,整体向南、向北综合评价指数逐渐降低,综合评价指数与单井产量具有较好的相关性,能够较好地匹配渤南洼陷页岩油单井产量;BYP5井综合评价指数自上而下整体减小,与示踪剂监测的产量贡献率趋势一致,两者具有较好的相关性。研究结果表明,页岩油水平井完井后,通过计算综合评价指数,可以及时、准确地评价水平段的甜点段,指导页岩油水平井压裂施工。

鄂尔多斯盆地长7_(3)页岩油烃源岩测井综合评价

烃源岩测井评价是页岩油“四品质”评价中一项重要的研究内容。目前,针对陇东长7_(3)页岩油应用测井资料来进行烃源岩识别与有机碳含量评价已较为广泛,但精度不高且其他有机地化参数测井定量评价相对空缺,烃源岩测井评价标准还未完善。因此,针对以上问题,本文首先阐述了鄂尔多斯盆地陇东地区烃源岩特征;然后,精细构建了研究区烃源岩测井评价参数体系,特别是针对有机碳含量计算提出了声电面积包络法、细分岩性法等多种算法,有效提高了计算精度;最后,基于烃源岩品质综合评价指数,建立了陇东长7_(3)烃源岩分类评价标准,为后续“甜点评价”提供技术支撑。

四川盆地侏罗系大安寨段页岩油特征及可动性评价

可动页岩油综合定量评价是优选研究区有利区块、有利层段、有利岩性组合的基本依据,侏罗系页岩油是四川盆地当前勘探的重点层系,但对其大安寨段页岩油可动性的综合评价和可采层段预测还未见报道。以大安寨段储层为研究对象,通过扫描电镜、低温氮气吸附等微观实验手段,研究不同岩性组合的储集空间、赋存机理及孔隙结构特征;在烃源岩特征基础上,分析大安寨段储层的含油性和吸附差异性;根据基础含油性分析,进一步通过动态岩心实验深入分析目标储层的可动性,并明确其可动性影响因素;最后,通过可动性影响因素分析,依据模糊层次分析法、和积法、平移极差变换法,建立了大安寨段页岩油可动性综合评价指标体系和综合量化方法,筛选了页岩油可动性主要影响因素,优选了大安寨段有利岩性组合,并预测了相应的有利开采层段和可动资源量,通过勘探突破井获得了证实。研究结果表明:大安寨段介壳灰岩致密、泥页岩微裂缝欠发育,含油性最好的纹层状灰质介壳页岩的OSI(即热解游离烃量S1与有机碳含量的比值)可达121.86 mg/g,页岩油可动性最好的是不等厚泥页岩与介壳灰岩互层,其采油指数达34 mg/g。因此,大安寨段可开采的页岩油为互层型/夹层型岩性组合页岩油,致密介壳灰岩顶底板间夹层频率高的大安寨段一亚段下部和大安寨段二a亚段上部、以及大安寨段二b亚段为预测可开采层段,平面上分布在南充—阆中—仪陇—平昌一带、涪陵和三台地区,Ⅰ类有利区页岩凝析油可动资源为1.91×10^(8)t、凝析气可动资源为3232.39×10^(8)m^(3),具有良好的前景。