纳米石油地质学——非常规油气地质理论与研究方法探讨

常规油气资源的勘探开发已经步履艰难,以纳米油气为主体的非常规油气资源潜力巨大,即将成为石油勘探开发的主要领域。然而,由于纳米油气与常规油气的特征差异巨大,指导常规油气勘探开发的传统石油地质学不适用于非常规油气资源的勘探开发。纳米石油地质学是纳米科技与石油地质学之间的交叉学科,它伴随着非常规油气资源勘探开发的迫切需要、纳米科技的迅速发展而诞生,以纳米油气的生成、滞留、运移、聚(富)集、赋存、散失的机理和分布规律为主要研究内容,以非常规油气形成、产出状态和分布特征为研究目标。纳米科技理念及其高分辨分析测试技术、物理模拟实验、典型实例剖析是纳米石油地质学的主要指导思想和研究手段。纳米石油地质学将是一门全新的石油地质理论体系,在未来的油气勘探开发中将发挥重要的指导作用。

基于沉积过程分析的扇三角洲沉积模式研究:以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组为例

洪水类型与流量变化是影响扇三角洲地貌形态与沉积特征的主要因素,但不同类型洪水作用下扇三角洲沉积单元发育规律研究薄弱。论文以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组为例,通过剖面测量和岩相划分,恢复了沉积流体类型、沉积过程及其沉积响应单元,建立了不同洪水作用下扇三角洲沉积模式。根据岩相组合将该剖面的主控沉积过程解释为碎屑流、洪流与片流3种洪水,分别对应于碎屑流建造期、洪流建造期与片流建造期。结合沉积过程与砂砾岩沉积形态特征,将目的层解释为8种沉积单元,具体包括扇三角洲平原环境的陆上碎屑流舌状体、洪流主控辫状河道和扇三角洲前缘的水下碎屑流舌状体、高密度浊流水道、牵引流水下分流河道、高密度浊流朵体、水下片流朵体及滑塌体。在扇三角洲碎屑流建造期,发育多期垂向上叠置的、向湖盆进积的碎屑流舌状体;在洪流建造期,平原中形成洪流主控辫状河道,而进入湖盆后洪流转化为高密度浊流,发育高密度浊流水道与朵体;在片流建造期,则以水下快速沉积形成的水下片流朵体为特征。洪水期扇三角洲前缘沉积物快速沉积和沉积物坡失稳易于形成滑塌体,而间洪期则以平原上辫状河道和前缘中低流态水下分流河道的发育为特征。基于洪水类型及其沉积过程的扇三角洲沉积规律的研究,深化了对其砂体形态与结构规律的认识。

基于致密砂岩气储层施工曲线图的压裂效果评价方法研究

压裂施工曲线中隐含了人工裂缝和储层信息,是压裂效果评价的基础,目前主要采用理论及统计的方法进行评价,对压裂工艺的改进和优化指导作用有限。为了充分挖掘施工曲线中隐含的信息,对压裂施工曲线的图像按照压裂无阻流量分类构建样本库,采用人工智能中的卷积神经网络(CNN)进行训练,建立基于产能分类的施工曲线效果评价模型,然后应用Grad-CAM进行可解释性研究,找出人工智能进行识别的主要参考位置,进而指导压裂工艺优化和改进。研究表明:采用CNN进行压裂曲线分类准确率能够达到85%以上,影响压裂效果的关键在压裂施工的初期和后期两个阶段,主要包括压裂初期的排量及对应的压力上升速度、停泵压力、段塞持续时间等,可以通过改变施工参数提高压裂产能。因此采用该方法能针对性地进行压裂施工优化和改进。

酒泉盆地青西凹陷下沟组湖相细粒沉积岩纹层特征及研究意义

酒泉盆地青西凹陷下沟组半深湖亚相细粒沉积岩主要由厚层泥质白云岩和白云质泥岩组成,纹层结构十分发育。通过光学显微镜、阴极发光仪、荧光分析仪观察纹层的颜色、形态、分布,以及矿物成分;利用场发射扫描电镜观察纹层中储集空间类型、大小、形态及分布;借助氮气吸附方法及纳米CT方法,分析各类纹层中的孔喉结构特征。纹层主要有碳酸盐纹层(白云石为主)、硅质纹层(长石、石英为主)、黏土纹层及有机质纹层4种类型,厚度一般为0.03~0.5mm。碳酸盐纹层与硅质纹层中微裂缝发育,多充填有机质,硅质纹层中矿物颗粒相对较粗,纹层多变形或错断;黏土纹层色暗,发育黏土矿物层间孔,也被有机质充填,有机质富集程度高;有机质纹层呈连续、断续或零散分布状态,为重要的烃源岩,在其边缘及内部可见少量微裂缝。自半深湖亚相向边缘的扇三角洲亚相,纹层组合由碳酸盐组分为主的二元纹层组合渐变为以硅质组分为主的二元纹层组合,纹层有变形,矿物颗粒粒度变粗。纹层的形成与气候、水体性质、陆源碎屑注入量及生物作用有关,根据纹层类型、形态及厚度可以推断古沉积环境及纹层形成机制。纹层组合常构成不同的源储共生关系,碳酸盐纹层与硅质纹层储集能力相对较好,黏土纹层与有机质纹层相伴生,生烃潜力好。

酒泉盆地下白垩统致密油类型、分布特征及勘探领域

基于钻井和分析化验资料,对酒泉盆地致密油形成条件开展综合分析,指出勘探领域。酒泉盆地早白垩世经历了3期湖平面升降旋回,下白垩统发育中沟组、下沟组和赤金堡组3套优质烃源岩,主要形成自生自储型和下生上储型源储组合,发育泥云岩和砂砾岩致密储集层,形成泥云岩和砂砾岩2类致密油,"甜点"控制油气富集。泥云岩致密油具有"源储一体"的特征,裂缝沟通了基质微孔,孔隙-裂缝型和裂缝-孔隙型"甜点"规模展布;砂砾岩致密油以源储侧接为主,可划分为下生上储型、侧接型和"三明治"型,扇三角洲前缘有利相带和次生孔隙发育叠合区为"甜点"规模发育区。砂砾岩致密油以青西、花海和营尔等凹陷环凹分布的扇三角洲前缘沉积为主要勘探方向,有利勘探面积达550 km^2;泥云岩致密油以青西凹陷北西向裂缝发育带为主要勘探方向,有利勘探面积达100 km^2。

潮水盆地红沙岗地区低煤阶煤层气勘探前景

潮水盆地位于河西走廊东段北侧,地跨甘肃、内蒙古两省区,蕴藏一定的煤炭和油气资源,红沙岗地区是其中重要的煤炭富集区,煤炭资源量约12×108t。为弄清楚该区的煤层气勘探前景,详细研究了其煤层气地质条件。结果认为:该区煤层以低煤阶长焰煤为主,厚3～35m,分布稳定,顶部煤层直接盖层为油页岩,煤层气保存条件较好,具有一定的煤层气勘探潜力;但部分地区煤层含气量低,关键原因在于煤层缺少后期生物气的补充。进而指出了该区煤层气勘探的方向:古地温异常、煤阶较高、保存条件较好的地区是该区的煤层气富集区;其中红沙岗北部具有缺氧、低矿化度和低温环境,大量微生物细菌可能存活,并代谢甲烷、正烷烃和其他有机物,煤层的含气量能得到补充,具有较大的勘探价值。

细粒冲积扇沉积特征研究——以酒西盆地老君庙构造带古近系白杨河组为例

利用研究区丰富的岩心、测井及地震资料,分析了玉门油田老君庙构造带古近系白杨河组M及L-M层的沉积特征,确定了沉积相类型,明确了其沉积相分布样式,并在此基础上探讨细粒冲积扇的主控因素。研究表明：研究区目的层发育以砂岩沉积为主的细粒冲积扇沉积,M层自下而上发育扇根和扇中亚相,L-M层发育扇缘亚相,粒径向上变细,整体为一退积型冲积扇。冲积扇在平面上呈伸长扇形,宽度为5~10 km,长为10~15 km,厚度为15~25 m,冲积扇的根部发育下切河道,宽度为2~4 km,受地势的影响,顺物源砂体呈厚度薄、分布范围广的分布特征。细粒冲积扇的形成及沉积特征是气候、物源和古地形等因素共同控制的结果,山间河道出山口后开阔的地势为冲积扇提供了有利的地形,白垩系泥岩和砂岩作为母岩以及山间河道出山口前平缓的地势影响了细粒冲积扇的粒度,同时干热环境加剧了母岩的风化程度,三种因素综合导致研究区形成了细粒冲积扇。

老君庙油田古近系M层冲积扇低渗透储层特征及形成机理

通过薄片、扫描电镜、阴极发光、岩心物性及测井曲线对老君庙油田古近系M层进行了储层特征与形成机理研究,包括沉积储层基本特征、成岩作用及孔隙演化分析等。结果表明,M层为快速堆积下的沉积物,分选差,杂基含量高,总体属于相对细粒的冲积扇相沉积;主要储集空间为粒间孔,为中孔低渗储层;成岩作用类型主要有压实、胶结和溶解作用等。沉积作用控制了储层的原始孔隙度,杂基含量高,分选较差的储层原始物性差,主要分布在扇根片流带片流砂坝和扇中漫流带;相比而言,低杂基含量,分选相对较好的辫流带砂岩受到碳酸盐胶结物的影响大,胶结作用进一步降低了这类储层物性,使储层整体物性表现为低渗透。杂基含量和碳酸盐胶结是导致储层为低渗透的主要因素。

雅布赖盆地萨尔台凹陷侏罗系新河组有效烃源岩研究

对雅布赖盆地萨尔台凹陷侏罗系新河组有效烃源岩进行有机质下限分析,识别有效烃源岩分布范围,并分析有效烃源岩下限值与成熟度的关系。本文据烃源岩生排烃机理,通过w(TOC)与热解参数w(S1)之间的关系,确定了雅布赖盆地萨尔台凹陷新河组下段有效烃源岩w(TOC)下限值,其中盐场次凹有效烃源岩w(TOC)下限值为1.0%,小湖次凹w(TOC)下限值为0.7%,梭托次凹不具备排烃条件。利用△log R法计算新河组下段的页岩w(TOC)含量,识别并统计了单井有效烃源岩厚度,参照沉积相和地层厚度确定了有效烃源岩的分布特征,新河组下段有效烃源岩主要分布在小湖次凹中央洼槽带,累计厚度最大约600m,盐场次凹有效烃源岩累计厚度基本小于100m,梭托次凹不发育有效烃源岩。成熟度越大,有效烃源岩w(TOC)下限值越小。

层理缝在致密油成藏富集中的意义、研究进展及其趋势

目前裂缝对油气成藏与富集的研究均局限于构造裂缝,且主要针对常规油气(包括低渗透油气)领域。致密油藏中裂缝对石油成藏富集的影响和作用研究也主要局限于构造裂缝。调研与实际考察表明,层理缝在致密油储层中普遍发育,且对致密油的成藏富集有明显的贡献,是最为重要的裂缝类型。层理缝的启闭与石油充注的时空匹配耦合关系是致密油成藏富集的关键。然而裂缝对致密油成藏富集的影响和控制作用研究十分薄弱,尤其是层理缝与致密油成藏富集的关系、层理缝对致密油成藏富集的贡献,几乎没有相关成果发表。使得层理缝的启闭机制及石油充注富集效应成为致密油成藏富集研究中的重大科学问题。因此,加强"致密油储层层理缝启闭主控地质因素与启闭机制、致密油储层层理缝启闭与石油充注耦合关系、致密油储层层理缝石油充注下限的确定"的研究,将成为致密油成藏富集、落实有利甜点理论研究与技术研发的主要趋势。

青西油田稠油及沥青成因探讨

酒泉盆地青西油田的原油主要是正常密度的原油,但部分探井揭示有稠油及沥青分布。探讨稠油与沥青的形成机制有助于解决本区长期争论的烃源岩成烃演化史、生烃期次等问题。根据对稠油与沥青的物性及地化参数分析结果,对比与母源性质、沉积环境、成熟度、微生物作用有关的17项指标,认为二者与正常原油同源,均处于成熟状态,稠油主要成因为油藏内部原油的混合作用以及储集层分异作用,沥青主要成因是油田伴生气的气体脱沥青作用。

青西油田下白垩统下沟组泥云岩储集层特征

酒泉盆地青西油田下白垩统泥云岩(包括泥质白云岩、白云质泥岩及白云岩)富含长英质微粒等特殊的岩石成分,储集层埋藏深于3600m,基质孔隙度小于5％,基质渗透率小于0.5mD,属典型的低孔、特低渗特殊储集层。针对这类低渗透储集层,采用非常规实验分析、裂缝描述等技术,通过沉积相带、岩石成分、孔隙类型及组合研究,并结合裂缝平面预测成果进行有利储集层预测,取得了良好的勘探效果。

裂缝综合预测方法及应用研究

裂缝性油气藏勘探开发的最大难点,是对储层裂缝的发育程度和分布范围的预测。在深入分析研究区(构造)裂缝形成期次、组系及有效性的基础上,应用FRS-fracture裂缝预测软件应力研究模块,进行了应力场数值模拟,开展了应力场和裂缝的相关性研究;应用GeoFrame和FRS-fracture软件中属性计算及相关性分析模块,开展了多属性裂缝相关分析;在此基础上,利用GOCAD输出的构造、岩相(Jason反演成果)和基质模型,结合地震属性、测井裂缝解释成果和钻井生产数据,利用FRACA、Frac-MV进行了裂缝建模。实际应用中,有机结合以上方法,对研究区下白垩统各段的裂缝进行了综合预测。应用效果表明,裂缝综合预测有效地提高了油藏勘探开发的成效。

含油气盆地构造应力场研究方法综述及展望

含油气盆地构造应力场是储层地质力学的重要研究内容,是控制沉积盆地演化和各类地质构造形成及展布、驱动储层内油气运移和聚集的重要因素,其同时也关系到钻井工程设计、油气开采开发方案部署等油气田勘探开发的诸多重要环节。目前,含油气盆地构造应力场的研究手段众多,每种方法均有其局限性,将其全部利用进行研究难以实现,而利用单一方法可能效果有限。文章系统调研了国内外关于含油气盆地构造应力场研究方面的文献,将其常用的研究方法进行了分类与归纳,主要分为现场测试、岩心实验、地球物理探测、数值模拟以及地质构造分析等五类,对每种技术方法及相关进展进行着重分析,并总结了各自的优缺点和适用条件,最后对该研究领域未来的发展趋势进行了展望。

青西油田裂缝孔隙型致密油层保护

青西油田为自生自储式裂缝性油气藏 ,非均质性强、埋藏深 (4 10 0～ 470 0m) ,储集层主要为下白垩统下沟组致密的白云质泥岩、泥质白云岩和砂砾岩 ,主要储集空间为裂缝 ,其次为溶蚀孔、洞 ,极易遭受污染。针对青西油田下沟组储集层的损害情况 ,进行敏感性实验并分析损害机理 ,结合敏感性评价结果及现场试验结果 ,提出钻井、固井、完井、采油、修井等过程中的油层保护具体措施。

应用GeoEast高效解释技术精细评价鸭儿峡区块白垩系有利勘探目标

鸭儿峡区块断裂复杂、砂体纵向上相互叠置、横向上非均质性强,溶蚀孔隙型砂砾岩有效储层预测难度大,是该区勘探开发面临的主要问题。为此,综合运用GeoEast多窗口倾角扫描、构造导向滤波与相干属性技术,在明确断裂发育特征的基础上,通过流体活动性、烃类检测、BP神经网络反演开展扇体内幕精细刻画与“甜点区”预测,基于预测结果部署的探井、评价井相继获工业油流,开发井成功投产,油田原油产量大幅上升,实现了高效勘探、效益开发。另外,将构造精细解释技术与多属性联合分析相结合,可以对构造—岩性油气藏进行识别,是预测溶蚀孔隙型砂砾岩等复杂储层的有效方法。

辽河坳陷清水洼陷古近系沙河街组深层烃源岩特征及油气成藏模式

通过有机碳、岩石热解、氯仿沥青“A”、饱和烃色谱-质谱和流体包裹体等的分析,对辽河坳陷清水洼陷古近系沙河街组深层烃源岩特征和油气成藏模式进行了详细研究。研究结果表明:(1)辽河坳陷清水洼陷古近系沙河街组深层烃源岩主要发育在E2s32亚段、E2s33亚段和E2s4段,其中E2s32亚段Ⅱ小层泥岩最为发育,主要为深灰色厚层泥岩,整体厚度约170 m。(2)研究区深层烃源岩总有机碳质量分数平均可达1.60%,生烃潜量平均值为2.82 mg/g;有机质类型以Ⅱ1—Ⅲ型为主,主要为浮游植物与高等植物混合贡献,为弱氧化—弱还原的湖相咸水沉积环境;烃源岩有机质丰度为0.5%~1.5%,普遍达到大量生烃阶段,部分已达到高成熟演化阶段。(3)研究区深层烃源岩在距今38 Ma时进入生油窗,距今20 Ma时开始生成天然气;流体包裹体显示研究区存在2期油气充注,分别为38~26 Ma和20 Ma~现今,与生烃演化史匹配。

射线域弹性阻抗反演在阿姆河右岸碳酸盐岩气藏储层预测中的应用

阿姆河右岸阿盖雷气田中上侏罗统卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩储层勘探难度大、地震反射能量弱、地震资料信噪比低。以储层特征及岩石物理分析为基础,通过叠前道集优化处理、井-震联合低频阻抗建模以及叠前射线域弹性阻抗反演方法,对该地区含气储层进行了预测。研究结果表明:①阿盖雷气田中上侏罗统卡洛夫—牛津阶储层主要为台地前缘缓坡相碳酸盐岩,岩性主要为砂屑灰岩和生屑灰岩,储集空间以孔隙-裂缝型为主,具有低孔、低渗和非均质性强的特征;有效含气储层主要表现为低纵波阻抗、低剪切模量、低体积模量特征,剪切模量对含气储层的敏感程度最高。②通过预测剔除去噪,奇异值分解去噪和谱平衡能量补偿手段对叠前道集进行处理可以有效去除异常振幅等高频及随机噪音,提升有效信号强度并增强远偏移距AVO特征;井-震联合建模方法通过引入低频层速度解决因地震数据低频信息缺失而造成的反演多解性问题,提高了反演精度的同时有效表征了储层横向变化;叠前射线域弹性阻抗反演方法在研究区应用效果好,纵、横波阻抗反演体在纵、横向上均表现出较高的分辨能力,预测的含气储层厚度与测井解释的成果吻合度达85%以上,反演体显示气层的横向连续性较差,符合缓坡滩沉积特征。③研究区碳酸盐岩储层具有良好的勘探开发潜力,东部和西南部的未钻区域有多处明显的含气显示;上部Gap—XVhp段含气显示更好。

酒泉盆地营尔凹陷下沟组一段致密砂岩储层成岩作用及孔隙演化

酒泉盆地营尔凹陷下沟组一段致密砂岩储层发育,但储层非均质性强、成岩作用强,为准确寻找有利储层发育区的带来难度。综合利用薄片、电镜、包裹体、物性等资料,分析成岩作用及其对孔隙演化的影响。结果表明:下沟组一段主要发育岩屑砂岩和长石岩屑砂岩,成分成熟度和结构成熟度均较低,以次生溶蚀孔隙为主,属于特低(低)孔-特低渗致密储层;主要经历压实-压溶、胶结、溶蚀3种成岩作用,经历早成岩(A、B期)、中成岩(A1、A2、B期) 2个阶段5个期次的成岩演化;成岩作用对孔隙演化的影响可划分为早期压实大量减孔、早期胶结减孔-低熟油充注、中期溶蚀增孔、晚期胶结致密-成熟油充注、后期稳定下降5个阶段,划分为中压实-弱胶结-强溶蚀、强压实-中胶结-中溶蚀、中压实-强胶结、强压实-填充4种成岩相;分析预测出C201井以东、Yc1井以南、Qc1井以东为3个有利储层发育区。研究成果可为营尔凹陷下沟组一段致密砂岩储层高效勘探开发提供有力的地质依据。

准噶尔盆地深部煤层气赋存状态分析

准噶尔盆地腹部白家海凸起深部煤层气测试取得了较高产气量,通过分析该区煤层气试采情况,结合钻孔岩芯含气量测试、等温吸附试验及煤岩煤质分析化验数据,确定准噶尔盆地深部煤层气以游离气为主,吸附气次之,计算出游离气量占总气量的53.9%。并通过反推等温吸附曲线,发现解吸曲线平缓,排水降压12 MPa以上,仅解吸3~4 m3甲烷,解吸难度大,而游离气产气速度快,产量大。在此基础上,提出了准噶尔盆地深部煤层气勘探应以游离气为主,吸附气次之,并且煤层气应与常规气有机结合的综合勘探新思路。