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。

利用多尺度CT成像表征致密砂岩微观孔喉结构

为全面表征致密储集层微观孔喉分布及结构特征,对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组致密砂岩储集层样品进行纳米—微米多尺度CT三维成像研究。首先利用低分辨率微米尺度X-CT扫描获取直径为2.54 cm岩心柱内部微米级别孔喉结构特征,然后根据微孔分布特征,制备多个直径为65μm的样品进行高分辨率纳米尺度扫描,重构纳米级微孔三维结构模型,最终计算出样品的孔隙度和渗透率。在微米尺度下,孔喉大小不一,直径为5.4～26.0μm,呈孤立状,局部呈条带状;在纳米尺度下,微孔直径主要为0.4～1.5μm,纳米级微孔数量增多,孔喉为管状、球状,分布于矿物颗粒(晶体)内部或表面。纳米级球状微孔连通性较差,三维空间呈孤立状,多仅作为储集空间,而纳米级短管状微孔具有一定的连通性,与微米级管状微孔和邻近孤立球状纳米微孔具有一定连通性,兼具喉道与孔隙的双重功能。数值计算样品渗透率为0.843×10 3μm2,孔隙度为10%。

苏里格气田致密砂岩微观孔喉分布及流动特征

为更好地研究致密砂岩储层中的"纳米油气",需对纳米级储集体有正确的认识。高压压汞实验资料可以用来统计储层孔喉半径频率分布情况以及不同半径区间的孔喉对储层渗透率的贡献率,而渗透率贡献率可以反映流体在不同尺度孔喉中的流动能力。对苏里格气田盒8、山1段总计256块样品高压压汞数据进行了分析,结果表明:苏里格气田致密砂岩储层发育微米级孔喉、亚微米级孔喉和纳米级孔喉三大孔喉类型,总体以纳米级孔喉和亚微米级孔喉为主,其中亚微米级孔喉对储层渗透率的贡献最大,其次为微米级孔喉,纳米级孔喉几乎不参与流动;Ⅰ类储层主要由亚微米级孔喉和微米级孔喉组成,微米级孔喉对储层渗透率起主导作用;Ⅱ类储层主要由亚微米级孔喉和纳米级孔喉组成,对储层渗透率贡献最大的仍然是微米级孔喉,其次是亚微米级孔喉;Ⅲ、Ⅳ类储层则较为相似,均以纳米级孔喉为主,亚微米级孔喉在初期对储层渗透率具有主导作用。

四川盆地东南部下志留统龙马溪组一段页岩微—纳米观地质特征

下志留统龙马溪组一段是四川盆地东南部页岩气勘探开发的目标层系之一,以往对其地质特征的研究多停留在单方面、定性层面。为此,在钻井岩心观察与描述的基础上,应用微—纳米分析技术和模拟技术,对该层系的微—纳米观地质特征进行了分析。结果显示:(1)页岩矿物组成横向发育稳定,但纵向变化明显,龙一1亚段以灰黑色富有机质硅质页岩为主,有机质含量高,石英含量高且主要为有机成因石英;(2)龙一2亚段以灰黑色—黑色含粉砂质页岩及粉砂质页岩为主,较之于龙一1亚段,其砂质含量明显增多,TOC和石英含量则相对较低;(3)龙一3亚段主要为黑灰色黏土质页岩,硅质矿物含量较低,有机质常富集在黏土矿物间呈断续顺层分布;(4)该区页岩主要发育有机质孔隙、黏土矿物孔隙、脆性矿物孔隙和裂缝(含页理缝)等4种储集空间类型,其中有机质孔隙十分发育,多数为纳米级,是页岩气赋存的主要储集空间;(5)龙一_1亚段属于IUPC分类方案中的中孔,孔隙度和渗透率均较高,连通性中—差,喉道直径变小,向上到龙一_2、龙一_3亚段则以IUPC分类方案的大孔为主,但孔隙度降低、连通性变差;(6)该区页岩孔缝细小,孔隙表面积大,对页岩气具有很强的吸附能力,吸附气量随压力增加而增加,页岩气在低速渗流时呈现滑脱效应,渗透率和孔隙压力越小,滑脱效应越明显。

液氮冷冲击作用对煤岩微纳米尺度孔隙结构及力学性质的影响

液氮压裂是提高煤层气储层改造效率的潜在可行性技术之一,而目前对于液氮冷冲击作用下煤岩孔喉连通性及微观渗流特征可视化的研究则较少,致使该作用对煤岩微纳米尺度渗流特征与力学性质的影响机制认识尚不明确。为了给液氮压裂提高煤层气储层改造效率技术提供理论依据,基于CT扫描和原子力显微镜研究了液氮冷浸前、后煤岩微纳米尺度孔隙结构及力学性质的变化,揭示了液氮冷冲击作用对煤岩渗流能力的影响机制。研究结果表明:①液氮冷浸后,煤岩孔隙数量和孔隙尺度均增大,本次实验条件下孔隙度增大2倍,微裂缝占主导,微裂缝体积占比由液氮冷浸前的7.7%增至90.0%;②基于CT三维孔隙结构重构模型,液氮冷浸后,煤岩喉道数量、总长度、总体积均显著增加,较之于液氮冷浸前,分别增加了1.7倍、1.4倍、1.3倍,煤岩孔隙连通性得以明显改善;③液氮冷浸后,煤岩的绝对渗透率显著提高,在实验条件下为液氮冷浸前的77倍,热应力形成的微裂缝成为液氮冷浸后煤岩的主要渗流通道;④液氮冷浸后,煤岩基质区域和矿物区域均有孔洞及裂缝形成,煤岩表面粗糙度增加,与此同时煤岩基质区域和矿物区域的弹性模量均有所下降,弹性模量平均值分别降低81%、91%。结论认为,液氮冷冲击作用使得煤岩微观缺陷增多、力学性质劣化;液氮压裂有望成为一种高效、绿色的新型煤层气储层改造技术。

储层微观非均质性及其在致密油运移与聚集中的研究进展

随着致密油研究进入开发阶段,以往宏观上的工作不能满足现生产与科研的需求。通过大量文献调研,从储层微观非均质性入手,总结致密油在此空间中运移与聚集过程中的机理与特点,然后总结了储层微观非均质性的研究手段,如:孔隙结构模型重建技术,流体特征可视化研究技术等。通过结合致密油成藏特征,分析其新兴技术对致密油运移与聚集的影响,同时也讨论了致密油运移与聚集在微观储层研究中所存在的问题。为进一步的成藏研究奠定了理论与技术基础。