Identification and evaluation of shale oil micromigration and its petroleum geological significance

Taking the Lower Permian Fengcheng Formation shale in Mahu Sag of Junggar Basin,NW China,as an example,core observation,test analysis,geological analysis and numerical simulation were applied to identify the shale oil micro-migration phenomenon.The hydrocarbon micro-migration in shale oil was quantitatively evaluated and verified by a self-created hydrocarbon expulsion potential method,and the petroleum geological significance of shale oil micro-migration evaluation was determined.Results show that significant micro-migration can be recognized between the organic-rich lamina and organic-poor lamina.The organic-rich lamina has strong hydrocarbon generation ability.The heavy components of hydrocarbon preferentially retained by kerogen swelling or adsorption,while the light components of hydrocarbon were migrated and accumulated to the interbedded felsic or carbonate organic-poor laminae as free oil.About 69% of the Fengcheng Formation shale samples in Well MY1 exhibit hydrocarbon charging phenomenon,while 31% of those exhibit hydrocarbon expulsion phenomenon.The reliability of the micro-migration evaluation results was verified by combining the group components based on the geochromatography effect,two-dimension nuclear magnetic resonance analysis,and the geochemical behavior of inorganic manganese elements in the process of hydrocarbon migration.Micro-migration is a bridge connecting the hydrocarbon accumulation elements in shale formations,which reflects the whole process of shale oil generation,expulsion and accumulation,and controls the content and composition of shale oil.The identification and evaluation of shale oil micro-migration will provide new perspectives for dynamically differential enrichment mechanism of shale oil and establishing a“multi-peak model in oil generation”of shale.

页岩油微运移识别、评价及其石油地质意义

以准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组页岩为例,综合岩心观察、测试分析、地质剖析和数值模拟等方法,识别页岩层系石油微运移现象,采用自主研发的排烃潜力法定量评价页岩油微运移烃量并进行了可靠性验证,指出页岩油微运移评价的石油地质意义。研究表明:页岩层系富有机质纹层和贫有机质纹层之间存在明显的页岩油微运移,富有机质纹层生烃能力强,生成烃类的重质组分优先与干酪根溶胀或吸附滞留,轻组分以游离态运移到与其互层的长英质或碳酸盐贫有机质纹层富集;玛页1井风城组69%的页岩存在外来运移烃的充注,31%的页岩发生了排烃作用。综合基于地质色层效应的族组分、二维核磁共振以及无机锰元素在烃类运移过程中的地球化学行为等分析,验证了微运移评价结果的可靠性;微运移是连接页岩层系各个油气聚集要素的桥梁,贯穿页岩油从生成、排出到富集的全过程,影响页岩油的含量和组分。页岩油微运移识别与评价结果,将为揭示页岩油动态差异富集机制、建立页岩“多级生油高峰”模式提供新视角。

惠州凹陷流体动力场研究方法及应用

惠州凹陷深层非常规致密油气藏分布规律不清、顶底界限不明,严重影响勘探开发进程,针对该问题,以测井、试油、高压压汞等资料为基础,综合采用储层物性统计分析和实例剖析法确定研究区浮力成藏下限,采用最小流动孔喉半径法和储层内外势差法确定油气成藏底限,对惠州凹陷自由流体动力场和局限流体动力场进行划分,明确非常规油气藏分布界限。研究结果表明:惠州凹陷浮力成藏下限为3500~4000 m,对应孔隙度为8.50%,渗透率为1.00 mD;油气成藏底限临界孔喉半径为0.0325μm,临界孔隙度为1.72%~2.00%,对应的深度底限为6000~6500 m。研究结果为惠州凹陷开拓新的油气勘探领域,寻找新的油气勘探目标和接替资源指明了方向。

大港油田油水同层分级评价方法

大港油田开发到中后期,典型的油气层逐渐减少,具有工业油流价值的油水同层作为效益开发的重要补充和油田的主要增产方式日益受到重视与关注。针对该类油水同层的测井识别与评价问题,以相对渗透率理论为基础,结合岩石物理实验分析开展深入研究;引入费歇尔数理判别方法,创新产能评价指标,建立一套以饱和度下限动态分析以及多参数聚类为核心的油水同层分级评价方法。该方法实现了对测井资料的精细化分析,明显提高了测井评价精度,有效提升了油田老井挖潜的成功率,应用效果良好。

海相碳酸盐岩排烃下限值研究

在灼烧过的方解石和蒙脱石及灰岩和泥岩中分别加入同一种有机质配制成不同有机碳含量的样品进行热解和加水热压模拟实验,结果表明,海相碳酸盐岩的烃吸附量一般在0.35 mg/g左右,变化在0.2～0.85 mg/g之间;泥页岩烃吸附量一般在1.25 mg/g左右,变化在0.46～2.62 mg/g之间.高成熟-过成熟海相碳酸盐岩排烃下限TOC值为0.08%左右,成熟海相富烃碳酸盐岩排烃下限TOC值为0.3%左右,排烃下限TOC值与烃源岩吸附烃含量、干酪根类型及有机质成熟度有关.

海相碳酸盐岩烃源岩评价的有机碳下限问题

随着勘探程度的提高,深部石油天然气勘探在我国将越来越重要。我国碳酸盐岩地层分布广,埋藏深,其生烃评价是深部石油天然气勘探不可回避的问题。针对我国科学家在这一问题上的争论,提出了海相碳酸盐岩烃源岩评价的三个下限标准,即最低烃源岩的有机碳下限、有效烃源岩有机碳下限和形成大规模油气田的烃源岩有机碳下限。认为以往的争论是最低烃源岩、有效烃源岩下限的争论。通过文献整理、实验研究和计算,认为海相碳酸盐岩普遍存在的Ⅱ型有机质,其最低、有效油源岩的下限值可能在0.1%和0.4%左右,最低、有效气源岩下限可能在0.1%和0.3%左右,大规模油气田形成的TOC应在1%以上。

渤海湾盆地济阳坳陷烃源岩排烃特征研究

烃源岩在埋藏演化过程中发生排烃的重要表现之一是其生烃潜力不断减小,反之也可利用烃源岩在演化过程中生烃潜力的变化规律来模拟其排烃特征。利用综合热解参数———生烃潜力指数[(S1+S2)/TOC]在热演化过程中的变化规律来确定源岩的排烃门限,并在此基础上模拟计算烃源岩在各演化阶段的排烃率、排烃速率及排烃效率。由于不同类型烃源岩的生烃潜力指数差别很大,在实际应用时应对不同类型源岩,含不同有机质类型的源岩进行区分。将此方法应用于济阳坳陷下第三系,发现油页岩和暗色泥岩具有不同的排烃特征,油页岩的排烃门限比暗色泥岩浅,排烃率也较高。

过成熟碳酸盐烃源岩有机碳含量下限值探讨——以鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组为例

过成熟阶段碳酸盐生油岩中烃类产物的相态已由油相演化到湿气、干气相。过成熟阶段碳酸盐岩作为气源岩时,其有机碳含量下限值不仅决定于本身的吸附烃量、有机质类型和热演化程度,而且排烃机理和排烃条件对它也有一定的影响。该文以鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组过成熟碳酸盐岩为例,首先通过罐装岩屑酸解烃法、残余气饱和度法和全烃地化分析法对吸附气态烃进行定量分析,估算出有机碳含量下限值为0.03%～0.06%,然后结合不同排烃机理对有机碳含量下限值作进一步的探讨。

鄂尔多斯盆地东部上古生界气藏成藏史

应用生烃"时限"分析、储层流体包裹体以及储层自生伊利石K-Ar定年等成藏年代学方法,精细描述鄂尔多斯盆地东部上古生界不同含气组合气藏的成藏期次和成藏时间,实现了区内由传统的定性到定量或半定量研究的转变.研究表明:上古生界不同含气组合气藏从南到北、从下至上成藏时间依次变晚.中、下部含气组合主要两期充注,分别为200.0～175.0Ma和160.0～120.0Ma,后一期为天然气的主力充注期,成藏关键时刻为135.0Ma.上部含气组合属于次生气藏,为一期充注,主要成藏时间略晚,为150.0～97.5Ma,其与晚侏罗世—早白垩世构造运动密切相关.

烃源岩生排烃理论研究与泥页岩油气

泥页岩油气的研究与勘探,必然涉及到烃源岩生排烃理论。但目前的干酪根热降解晚期生烃学说,是在油页岩热解生成页岩油概念基础上的提升,其理论明显脱离石油地质演化过程的实际,以该学说为指导研制的盆地模拟方法计算的油气资源量,表示的是烃源岩总有机碳全部热解生成石油的总量,即所谓的生油(烃)潜量,不是实际的生油量。通常含油气盆地都经历了持续沉降、整体上升、全面萎缩三个明显不同的发育阶段,盆地每个发展阶段都与成烃成藏过程有密切的关联,因此成盆成烃成藏是一个相辅相成、统一的石油地质演化过程。在持续沉降阶段,主要烃源岩基本上实现了成烃过程;整体上升阶段是盆地油气成藏的重要时期,并导致油气运移;全面萎缩阶段继续成烃完善成藏,不仅使整体上升阶段形成的油气藏继续充注油气,而且形成新的油气藏。干酪根热降解生成的石油受烃源岩(泥质岩)的孔隙空间限制,即烃源岩生油是在有限空间中进行的。通过确定烃源岩孔隙体积及其含油度等可定量计算烃源岩的生油量;通过盆地整体上升前后的烃源岩孔隙体积的变小量等可定量计算烃源岩的排油量。利用自行研制的DK-Ⅱ型地层孔隙热压生排烃模拟实验仪,开展了盆地持续沉降阶段烃源岩有限空间生烃模拟实验研究。要了解泥页岩油气的特征,必须从盆地的演化阶段及其与成烃成藏的密切关联入手。

储层孔隙度-渗透率关系曲线中的截止孔隙度与储层质量

截止孔隙度可从储层孔隙度-渗透率关系曲线获取,是要获得某一特征渗透率所需要的孔隙度临界值,也是储集岩的岩石结构(杂基或灰泥的含量、碎屑的粒度和分选性)、自生矿物构成(如以孔隙衬里方式存在的自生矿物的数量)、白云石的含量和储层孔隙构成(粒间孔、晶间孔、粒内孔、铸模孔、大孔、中孔和微孔等)等各种沉积、成岩因素的表征。鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组不同油层组储层与0.1×10-3μm2渗透率对应的截止孔隙度大致变化在7%～12%之间,主要受印支期暴露时间间隔中大气水作用与次生孔隙形成的控制,如果以0.1×10-3μm2渗透率作为渗砂岩下限,相应孔隙度的下限也大致变化在7%～12%之间,这显然会影响不同油层组烃类的储量计算;以孔隙衬里方式存在的自生矿物对埋藏条件下储集空间具有保护作用,但这些胶结物数量的增加会导致储层截止孔隙度增加,储层质量比具有类似孔隙度但缺乏孔隙衬里胶结物的储层差;由不同类型孔隙构成的碳酸盐岩储层1×10-3μm2渗透率对应的截止孔隙度变化在5.4%～31.3%之间,粒间孔、晶间孔为主的碳酸盐岩截止孔隙度较小,储层质量较好,灰泥岩微孔为主的碳酸盐岩的截止孔隙度最大,储层质量最差,粒内孔和铸模孔为主的碳酸盐岩具有中等的截止孔隙度、中等的储层质量。

查干凹陷下白垩统有效烃源岩识别及其控藏作用

有效烃源岩识别是沉积盆地油气成藏研究的基础,其分布对油气成藏具有重要的控制作用。结合烃源岩生排烃特征,分析烃源岩中可溶有机质氯仿沥青"A"和热解参数S1与TOC含量的关系,认为对查干凹陷下白垩统油气藏的形成具有重大贡献的烃源岩,其TOC质量分数均在1.0%以上。利用测井Δlog R法预测单井TOC含量,并以TOC含量下限值作为评价标准进一步确定不同探井有效烃源岩的厚度及其平面展布特征。结果表明,查干凹陷有效烃源岩主要发育于缓坡带,深洼陷有效烃源岩厚度较小甚至不发育,油气藏也主要位于缓坡带附近或其上倾方向。通过源藏叠合、油源对比和生烃期与成藏期匹配等分析,认为缓坡带有效烃源岩所生成烃类在原地或经砂体和断层等输导体系近距离运移至圈闭并聚集成藏,缓坡带有效烃源岩的分布对研究区油气成藏具有重要的控制作用。

确定有效烃源岩有机质丰度下限的一种新方法——以鄂尔多斯盆地陇东地区上三叠统延长组湖相泥质烃源岩为例

以鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系上三叠统延长组长4+5、长6、长7和长9段暗色泥岩为例,利用有机碳与氯仿沥青"A"转化率、热解有机质相对生烃量(IHC=S1/w(TOC),%)的关系,建立了适合研究区的湖相有效泥质烃源岩的有机质丰度下限值.热解S1和氯仿沥青"A"含量代表烃源岩中的已生烃量,在不排烃情况下,随有机碳含量增加而增大,当其减小时则表明有烃类的排出.代表有机质相对生烃量的热解参数IHC和沥青转化率(w(A)/w(TOC),%)随有机碳含量增加而开始降低的转折部位对应的有机碳含量即为有效烃源岩的下限值,研究区的有机碳质量分数为1.1%,相应的热解S1+S2下限值为2.2 mg/g,氯仿沥青"A"质量分数下限值为0.03%,总烃质量分数下限值为150×10-6.该下限值主要适合于研究区湖相有效烃源岩的识别,不同含油气盆地不同层段的有效烃源岩有机质丰度下限值应根据相应的分析数据加以确定.

成藏期剩余压力与储层排替压力下限耦合恢复油气成藏过程——以济阳坳陷车西洼陷为例

通过对济阳坳陷车西洼陷主要油田储层孔喉半径与含油气性关系的研究,确定了现今储层排替压力下限,结合地层沉积速率和压实模型,得到了不同时期储层排替压力下限。基于成藏期剩余压力与储层排替压力下限的耦合关系恢复了研究区主要油田源下油气藏的形成过程。在古近系东营组沉积末期有少量油气充注,在馆陶组沉积中期生烃范围恢复到东营组剥蚀期前的水平并再次充注,主体油藏大规模聚集形成于明化镇组沉积早期,南部斜坡带的潜山油气藏成藏期最晚,为明化镇组沉积末期(距今2Ma左右)。根据成藏期油气运聚动力与阻力的耦合关系,预测源下油气藏分布范围为明化镇组沉积末期沙三段底部剩余压力大于0.6MPa的地区。

基于定量结构-性质相关性的烃类物质爆炸下限预测

基于定量结构-性质相关性(quantitative structure-property relationship,QSPR)原理,研究了烃类物质爆炸下限与其分子结构间的内在定量关系。根据分子结构计算用于反映分子各种结构信息的结构参数,应用遗传算法从大量结构参数中优化筛选出与爆炸下限最密切相关的一组结构参数作为分子描述符,分别采用支持向量机方法和多元线性回归方法对分子描述符数据与爆炸下限数据之间的内在定量关系进行模拟,建立了根据分子结构预测烃类物质爆炸下限的数学模型。对模型性能进行内部及外部验证,结果表明,2种模型爆炸下限的预测值与实验值均符合良好,在实验误差允许范围之内。支持向量机模型预测体积分数平均绝对误差为0.036%,均方根误差为0.046%,优于多元线性回归和已有方法所得结果。该方法的提出为工程上提供了一种预测烃类物质爆炸下限的新方法。

形成规模油田成烃要素下限探讨——以东濮凹陷马寨油田为例

随着勘探程度日益加深,我国东部老油区大油气田逐步发现殆尽,小洼陷的油气勘探渐成勘探热点。文中根据有机地球化学理论解剖了东濮凹陷独立含油气系统的马寨油田,探讨了形成千万吨级规模储量油田必需的成烃要素下限。研究认为形成千万吨级规模储量油田至少需具备3个要素:1)成熟烃源岩镜质组反射率至少大于0.6%,其对应埋藏深度至少大于3 000 m;2)总有机碳质量分数大于或等于1.0%的烃源岩厚度至少在279 m以上;3)生烃强度大于50×104t/km^2的烃源岩面积至少50 km^2。

高—过成熟气源岩评价的若干问题

对于一次连续生烃的烃源岩,无论是碳酸盐岩还是泥岩,气源岩还是油源岩,其有机碳含量的下限值均为0.5%,但该下限值不适用于多旋回残留盆地烃源岩的二次生烃评价。根据热模拟生烃实验,建立了不同成熟阶段烃源岩二次生烃有机碳丰度下限值的计算方法。应用天然气生聚散动态平衡原理探索识别气源岩的方法,在气源岩Ro值大于2.5%的地区,古油藏中的沥青和原油裂解成为气源,古油藏分布决定晚期次生气藏分布。一般情况下,水溶气藏和天然气藏的形成和破坏是同步的,水溶气要成为晚期次生气藏的有效气源,其前期的保存条件很重要。

下扬子皖南地区下寒武统页岩气地质特征及成藏控制因素

中国南方下寒武统页岩气资源丰富,有望成为页岩气增储上产的重要接替领域,但地质条件较志留系页岩气更加复杂,为探索过成熟古老页岩气成藏控制因素,以下扬子皖南地区下寒武统荷塘组为研究对象,利用钻井、测井、岩心、露头及分析测试等资料,开展下寒武统页岩气地质特征与成藏控制因素研究。研究认为:有效的烃源条件、有效的储集条件和有效的保存条件是页岩气成藏的基础,三者良好的动态耦合、时空配置是页岩气富集的关键。(1)滞留烃是页岩气成藏的物质基础,热演化程度是影响排烃效率的主要因素;(2)热演化程度和保存条件联合控储,R o为1.8%~3.2%是生储耦合的最佳窗口,高压—超高压地层有利于孔隙的保持;(3)保存条件是页岩气成藏的关键因素,致密的顶底板条件和侧向逆断层有利于形成“封存箱”,“晚生晚抬型”埋藏史有利于持续生烃、减缓逸散。寻找改造作用弱、热演化程度适中的构造稳定区是下寒武统页岩气勘探的主要方向。

黄骅坳陷大港探区奥陶系烃源岩评价及有机质丰度下限探讨

碳酸盐烃源岩有机质丰度下限受多种地质因素控制,取下限值应视不同地质条件而定.黄骅坳陷大港探区下古生界海相碳酸盐岩的有机碳下限值取0.1%较为合适.区内下古生界奥陶系碳酸盐烃源岩厚315～517 m;有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主;有机质成熟度较高,整体处于成熟阶段中后期-高成熟阶段,存在3个成烃高峰;有机质丰度普遍较低,但一半以上样品达到有机质丰度下限.最有利和较有利的生烃区分布在孔西潜山构造带周围的孔店-黄骅-大中旺地区.

松辽盆地北部源下致密油成藏源岩下限与分类标准

松辽盆地北部扶余油层是源下致密油的典型代表。为了能够有效识别和预测致密油有利富集部位,明确勘探方向,对致密油源岩下限和分类标准开展研究。通过对青山口组烃源岩的排烃强度进行定量计算,结合TemisFlow盆地模拟软件进行了过剩压力的恢复。通过模拟烃源岩的排烃强度与现存泥质源岩中的残留有机碳含量和过剩压力的关系,最终确定青山口组泥岩以过剩压力1.0 MPa、排烃强度1.5×10^(6)t/km^(2)、残留有机碳1.0%为致密油有效源岩下限。根据这个下限标准,将青山口组泥岩划分为优质源岩、有效源岩和无效源岩三种类型。进一步明确了致密油的发育同样受到源控作用影响,有效烃源岩及以上类别源岩发育区是致密油的主要富集场所。