“双一流”背景下地质资源与地质工程研究生专业核心课建设--以油气勘探开发地质理论技术前沿课程为例

一流的研究生教育对培养具有创新能力和国际视野的高层次人才意义重大。深化研究生教学改革,推进油气勘探开发地质理论技术前沿课程建设,服务地质资源与地质工程一流专业建设和人才培养迫在眉睫。油气勘探开发地质理论技术前沿对标“双一流”背景下的一流课程建设要求,准确定位课程存在的问题;坚持以一流为目标,接轨国际资源,打造国际化教师培训队伍,将国际化教学融入到专业核心课中;坚持以学科的五大重点攻关方向为基础,优化课程架构,充分拓展课程内容的广度和深度,帮助学生了解学术动态,把握科学前沿;坚持以创新为导向,优化考核机制,培养学生自主创新和独立思考能力。该门专业核心课建设形成一套体系化的研究生培养方案,可为相关研究生课程体系建设提供参考。

油气富集域早古生代以来的古地理演化及其对成藏的控制:南美-北非-中东-中亚特提斯域古地理与油气资源

鉴于中国的油气需求与国内外油气资源禀赋,合理有效利用国外油气资源以缓解国内能源需求压力,顺应能源转型与绿色发展趋势,成为国内各类油公司的时代责任与义务。地质研究是油气勘探开发的基础,因此组织了国外油气地质基础研究专栏。为便于读者更好地阅读领悟本期刊发的5篇海外区域研究论文,部分编者撰写了这篇关于5篇海外论文的整体研究背景、各自成果特色及其创新认识相关性的推介。

基于人工神经网络方法预测油气资源丰度——以渤海湾盆地东濮凹陷文留地区古近系沙河街组三段为例

油气资源丰度通常受多个因素控制,其相关参数信息种类繁杂、数据量庞大,应用传统的地质统计学方法定量预测准确度不高。为了快速预测油气资源量丰度并明确其主控因素,以渤海湾盆地东濮凹陷文留地区古近系沙河街组三段为例,采用基于多层感知器神经网络(MLP)方法对油气资源丰度进行定量预测,同时采用Boosting集成学习算法优化预测模型,分别对66组样本油气资源丰度数据进行预测。结果表明,训练集数据实测值与预测值相关系数分别达0.789和0.989,验证集数据实测值与预测值相关系数分别达0.618和0.825,测试数据中实测值和预测值相关系数分别达0.689和0.845;有效厚度、平均渗透率、有效孔隙度是影响油气资源丰度最主要的3个地质因素,重要性系数分别为33.93%、20.12%和19.53%,圈闭面积、地面原油密度、生烃中心贡献等参数为次要影响因素。采用Boosting集成学习算法优化之后的多层感知器模型预测准确性得到了很大的提升,能为有利目标优选及勘探开发方案调整提供可靠依据,为凹陷内其他区块油气资源评价提供较好的参考和借鉴。

可视化三维物理模拟实验技术在油气成藏研究中的应用——以塔里木盆地顺北地区S53-2井为例

油气成藏物理模拟实验技术是研究油气运移聚集过程的重要技术手段,可以在实验室条件下,实现油气运移成藏动态化、可视化、定量化研究。但传统二维物理模拟实验技术存在细微现象缺乏、含油性测量难、观察面单一等不足。针对这些问题,同时为了揭示超深层油气成藏特征,研发了一种可视化三维油气成藏物理模拟实验技术,并成功模拟了塔里木盆地顺北地区S53-2井的成藏过程。明确了超深断控油气藏油气成藏影响因素;揭示了断层和缝网系统在断控油气藏形成过程中扮演双重角色,其既作为油气运移通道,也是重要的油气储集空间;提出了主断层、缝网及缝网一侧的地堑断层是油气的优势聚集区;建立了“浮力垂向运移、先核部后破碎带、先主干后地堑、缝网输储一体、主次断裂各异”的油气成藏模式。新技术使实验过程更加清晰,实验参数更加准确,实验现象更加立体,可为实验室油气成藏模拟工作提供新的支撑。

东濮凹陷北部古近系沙三段超压岩性油气藏成藏机理

东濮凹陷深部储层致密,超压广泛发育,油气生运聚过程复杂。利用测井、录井、钻井及地球化学分析等资料,对东濮凹陷北部古近系沙三段超压的形成机制、超压对源岩与储层的影响以及油气运移动力进行了系统研究,并阐明深层超压岩性油气藏的成藏机理。研究结果表明:(1)东濮凹陷北部古近系沙三段超压岩性油气藏类型主要包括砂岩上倾尖灭油气藏、砂岩透镜体油气藏、裂缝油气藏3种纯岩性油气藏和岩性-构造油气藏、构造-岩性油气藏2种复合油气藏。岩性油气藏主要分布于东濮凹陷北部地区,尤其在前梨园洼陷、海通集洼陷、柳屯洼陷及濮城—卫城洼陷周边,具有“环洼有序分布”的特征。(2)研究区厚层膏盐岩发育及生烃过程产生的深层超压对烃源岩的生烃具有抑制作用,有效扩大了生油窗,增强了深部源岩的生烃能力,促进了其对环洼岩性油气藏的大规模近源供烃;膏盐岩发育、早期快速埋藏、超压的抗压实作用和晚期发育的溶蚀作用控制了优质储层的分布;深部广泛发育的超压和浮力协同作用为深层油气运移提供了有效动力。(3)研究区东部洼陷带为“单洼单源、早混相晚气相、自生自储、超压驱动运聚”成藏模式;东部陡坡带为“单洼多源、早混相晚气相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式;西部斜坡带为“单洼多源、油相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式;西部洼陷带为“单洼单源、油相、超压-浮力驱动侧向运聚”成藏模式。

水侵气藏型储气库全周期高效建设微观模拟实验

借助微观可视化模型与微流控技术,开展了水侵气藏型储气库初期建库阶段注气驱水及循环储采阶段采气底水上侵、储气排驱水体的模拟实验,分析气液界面稳定机制、气液渗流与赋存规律,探索储气库全周期高效运行的优化调控方式。研究表明:储气库初期建库阶段应调控注气速度,充分发挥重力作用保证气液界面宏观稳定运移,大幅度提高气体的波及能力,为储气库后续循环储采阶段提供更大的储气孔隙空间。储气库循环储采阶段,恒定的储采气速度导致孔隙空间利用率低,逐渐提高储采气速度,从“小吞小吐”逐渐过渡到“大吞大吐”,可以持续打破孔喉内流体的平衡受力状态,扩大储气孔隙空间与流动通道,有利于储气库扩容增效和调峰保供。

南美奥连特盆地白垩系Napo组Main-M1亚段沉积体系重建及油气勘探意义

厄瓜多尔奥连特盆地是南美安第斯前陆盆地群中最重要的含油气盆地之一,上白垩统Napo组Main-M1亚段是目前勘探开发的主力层位之一,其沉积环境一直存在争议,沉积体系及演化过程尚不明确。本研究基于岩心、测录井等资料,针对Main-M1亚段沉积时期的主要沉积微相类型、沉积体系及演化过程进行了研究。结果表明:研究区位于水动力条件复杂的海陆过渡环境,在东部发育潮汐三角洲,向西部逐渐过渡为浅海陆棚环境;研究区内主要识别出水下分流河道、水下分流河道间、潮汐水道、潮汐沙坝、潮汐沙坪、潮汐水道间等8类沉积微相。根据岩电特征,进一步将Main-M1亚段划分为3个小层。通过分析3个小层的岩性组合演变特征,确定在Main-M1亚段沉积时间内,Auca古隆起逐渐形成,同时挠曲作用导致相对海平面升高,3个小层在垂向上呈水体逐渐变深、潮汐三角洲前缘不断向陆地退缩的形式;基于对Main-M1亚段沉积时期潮汐三角洲—浅海陆棚沉积体系的重建,研究区东部的水下分流河道及前缘沙坝也被认为具有一定的岩性油气藏勘探潜力。

新疆库车坳陷东部中—新生代构造-热演化与油气勘探远景分析

【研究目的】库车坳陷油气资源丰富,但与油气生成与保存相关的构造-热演化研究很薄弱。【研究方法】本研究通过对库车坳陷东部典型钻孔样品开展磷灰石裂变径迹测试分析与热史模拟,精确重建了库车坳陷东部自中生代以来的构造-热演化史,并评价了烃源岩成熟演化期次。【研究结果】本文基于原位LA-ICP-MS法测试的磷灰石裂变径迹年龄介于77.7~104.5 Ma,远小于地层年龄,有效地记录了晚白垩世的快速隆升事件。通过热史模拟揭示出库车坳陷东部地区自侏罗纪以来经历了早白垩世—晚始新世(120~40 Ma)和晚中新世至今(10~0 Ma)两期快速隆升事件,分别是由拉萨地块、印度板块与欧亚板块南缘碰撞的远程效应造成的。【研究结论】库车坳陷东部地区的差异性构造隆升是由南天山由北向南逐渐推进的俯冲挤压造成的。库车坳陷东部地区侏罗系烃源岩在多期沉降作用影响下表现为多阶段成熟演化模式,但受构造隆升事件的影响,曾在早白垩世—晚始新世和晚中新世至今处于停滞阶段。本研究厘定了库车坳陷东部自中生代以来的构造-热演化史,明确了主要烃源岩成熟演化过程,对区域构造演化和下一步油气勘探具有重要的指导意义。

多元热流体不同组成介质耦合作用机理微观实验

多元热流体吞吐是蒸汽吞吐的重要接替方式之一,而现有的研究尚不能清晰解释不同介质之间的耦合作用机理,难以为海上多元热流体开发提供有效措施。利用微观可视化模拟系统,通过非凝析气(CO_(2)、N_(2))和热水的不同组合驱油实验,研究微观条件下多相流动特点,揭示热水、CO_(2)和N_(2)三者之间两两相互影响的耦合作用机理,并定量分析耦合作用机理对波及系数、洗油效率和采收率的影响。研究结果表明:热水与N_(2)相互协同,提高波及系数,在驱替中期,热水加热稠油,降低流动阻力,N_(2)气泡变形膨胀,补充压力,在驱替后期,在主流道形成贾敏效应,驱替范围从主流道向边缘扩展;热水与CO_(2)相互协同,提高洗油效率,热水冲刷CO_(2)驱替过后的膜状剩余油,同时二者降低油气表面张力,将油气段塞式流动变为念珠式流动,消除附加表面张力,动用簇状剩余油,增大体系毛管数;CO_(2)和N_(2)之间相互竞争,N_(2)与CO_(2)分压,阻碍CO_(2)溶解,CO_(2)和N_(2)混合后,补能作用减弱;三种介质耦合作用时,采收率整体提高29%,协同作用效果比竞争作用效果更为显著。利用微观实验厘清多元热流体两两介质之间的耦合作用机理,为后期多元热流体开发稠油油藏提供理论指导。

“课程思政”视域下大学物理实验的教学探索与实践

在“课程思政”视域下,石油精神作为中国石油工业所倡导的一种独特文化精神,将其融入大学物理实验课程有助于培养学生勇于创新、团队协作和求真务实的科学家精神。本文分析了大学物理实验课程存在的局限性,结合石油精神的核心价值与意义,提出了一系列将石油精神有效融入大学物理实验课程的方法和策略,实现教学研究与实践延伸相结合,强化大学物理实验课程的教学质量,提升学生的综合实践与创新能力,对推动大学物理实验教学改革具有重要意义。

“风光热储”多能协同的智慧油气田发展研究

在“双碳”目标、新型能源体系建设的背景下,化石能源与风能、太阳能、地热能等新能源的融合发展与智慧调控成为未来能源体系发展的新模式;油气行业正在开展数字化、智能化转型,发展智慧油气田将降低勘探开发成本、增加社会和经济效益。本文阐述了多能协同的智慧油气田理念与内涵,新型智慧油气田对油气增储上产,油气行业绿色、低碳、智能化转型的关键推动作用;递次梳理了“风光热储”多能协同系统、油气田与“风光热储”多能协同系统融合、智慧油气田等的发展现状,凝练了我国智慧油气田发展面临的挑战和关键问题;总结了未来“风光热储”多能协同的智慧油气田场景:智慧油气田绿电利用、废弃稠油热采油藏的新地热系统、基于风/光发电微网的抽油井群生产运行优化、天然气就地转化与油田伴生气发电利用、高效低碳油气生产综合能源管控系统、电/热/氢储能智能协同优化。“风光热储”多能协同的智慧油气田建设的核心产出是低碳油气田及超级能源盆地,需在保障油气产量的前提下,围绕“补充基础短板-增加技术优势-强化应用能力-实现自主可控”发展主线,突破关键核心技术,形成实用发展方案。

中非Muglad盆地晚白垩世海侵及其对油气勘探的意义

晚白垩世全球大规模海侵被认为仅淹没了非洲大陆北部地区,而位于非洲中部的Muglad盆地则未遭受海侵的影响,且盆地内仅发育一套富有机质的烃源岩,即下白垩统Abu Gabra组湖相泥岩。本次研究采集了下白垩统Abu Gabra组湖相泥岩和上白垩统Darfur群泥岩样品,在上白垩统Darfur群泥岩中检测到完全不同于下白垩统Abu Gabra组湖相泥岩的甲藻甾烷和三环萜烷组成,主要表现为高丰度的甲藻甾烷异构体和C_(23)三环萜烷丰度优势,认为其是海侵作用的产物。依据分析结果,本文首次提出上白垩统Darfur群沉积期可能受到新特提斯洋海水的影响,进一步揭示了晚白垩世全球海侵在非洲大陆的海水淹没范围已抵达中非大陆Muglad盆地。此外,上白垩统Darfur群海相富有机质泥岩的存在,揭示研究区不仅发育下白垩统Abu Gabra组湖相烃源岩,还发育一套潜在的海相烃源岩。而K-1井海相原油的发现进一步证实了上白垩统Darfur群海相烃源岩的生烃潜力,海相原油可能是研究区未来油气勘探的新领域。

阿拉斯加北坡盆地成藏组合划分与资源潜力评价

位于北极地区的阿拉斯加北坡盆地(North Slope Basin, Alaska)是全球最具有勘探潜力的盆地之一。对该盆地进行科学研究,有助于提升对北极地区含油气远景的认知,对于我国在该地区能源战略的制定具有基础性意义。本文基于埃信华迈(IHS Markit)最新数据资料,在盆地油气地质特征分析的基础上,进行含油气系统和成藏组合划分与研究。以成藏组合为评价单元,对盆地待发现油气资源量进行评估,并优选出有利勘探区带。结果表明,阿拉斯加北坡盆地已发现油气藏主要分布于巴罗(Barrow)穹隆,该构造单元内的油气储量占盆地总储量的77.3%;油气主要储于白垩系和三叠系储集层,两者分别储集了盆地内44.0%和45.8%的油气储量。盆地内主要发育中生界复合含油气系统、新生界含油气系统和石炭系含油气系统。中生界复合含油气系统可划分出古近系—新近系、白垩系、侏罗系、三叠系和石炭系5个成藏组合。盆地平均待发现可采资源量为36943.8 MMbbl(百万桶,1桶=158.98 L)石油、79711.6 Bcf(十亿立方英尺,1英尺=30.48 cm)天然气和262.1 MMbbl凝析油,合计50491.2 MMboe(百万桶油当量),其中石油占73.1%,天然气占26.3%,凝析油占0.6%。根据本文的研究,优选出2个Ⅰ类有利区带和4个Ⅱ类有利区带。

玛湖非均质砂砾岩储层酸岩反应数值模拟及工程设计建议

致密砂砾岩油藏水平井分段射孔压裂过程中,地层破裂压力高、压开难度大,借助酸液预处理工艺降低泵压又出现泡酸耗时长的问题,显著降低了压裂时效。通过明确不同酸处理参数条件下的矿物溶蚀规律有助于酸处理方案优选,从而有效降低地层破裂压力。基于半变差函数模型和向量差积法,建立了考虑玛湖非均质储层矿物组分特征的酸化模型,量化分析酸液预处理过程中的矿物溶蚀程度及规律。研究表明,玛湖油藏长石含量较高,碳酸盐岩含量较低,土酸具有更好的溶蚀效果,以及通过土酸在现场的成功应用充分证明了其降低玛湖储层破裂压力的可行性;随着酸浓度的降低,酸蚀作用减弱,不利于降低破裂压力;酸岩作用时间存在拐点,单纯地增加泡酸时间并不能提升酸处理效果。建议现场通过合理优选酸液体系、适当增加用酸浓度等方法,提高酸液预处理效率。文章研究成果对玛湖现场酸液预处理方案制定具有一定的指导意义。

鄂尔多斯盆地志丹地区长2段低阻油层特征及油气地质意义

鄂尔多斯盆地志丹地区延长组长2段油层的电阻率普遍偏低,导致油层识别难度大,而长期作为非主力开发层系。围绕低阻油层存在的测井识别困难问题,通过对岩心、地层水、铸体薄片、黏土矿物、测井曲线、生产动态等资料的综合处理,分析地层水矿化度、微观孔隙结构、岩石矿物成分等典型特征对油层电阻率降低的影响,探讨研究区低阻油层勘探与开发的油气地质意义。结果表明:受三角洲平原亚相沉积背景控制,延长组长2段以中-细粒长石砂岩为主,在差异压实作用下储层孔隙类型多样;志丹地区地层水矿化度较高,并伴随微观孔隙结构复杂、黏土附加导电作用强等特征,流体与岩石构成的自由导电网络成为油层低阻的内在原因;长2段低阻油层是一类极具挖潜优势的隐蔽性油藏,将交会图法与邻近水层对比结果相结合,可以有效提高测井识别符合率。建议加强延长组长2段低阻油层的成因分析及测井识别研究,为延长油田老油区稳产挖潜提供理论依据。

全油气系统理论基本原理

通过阐释全油气系统基本原理,并阐明全油气系统的结构,进而揭示常规油气—致密油气—页岩油气序列成藏规律以及全油气系统成藏模式与成藏机理;此外,阐述了页岩油气-致密油气储层地质模型、流动模型与开发生产机理,并给出了进一步的研究方向。研究表明:(1)全油气系统的主要结构包括3类流体动力场、3种油气藏与油气资源,以及两种成藏作用。常规油气—致密油气—页岩油气具有形成时间和空间分布的有序性、基于成因机理的序列合理性,表现出“序列成藏”的地质规律。(2)全油气系统成藏模式可以分为“碎屑岩盆地成藏模式”与“碳酸盐岩盆地(层系)成藏模式”两类。非常规油气的聚集成藏是一种“自封闭成藏”,油气自封闭作用的微观来源是分子间作用力(范德华力)。(3)非常规油气生产实践证实,页岩油气-致密油气储层地质模型、流动模型与开发生产机理是一个全新的领域,极为复杂,有待进一步研究。页岩油气一定是中国油气资源中最重要的资源接替。(4)进一步研究方向包括:碳酸盐岩盆地全油气系统特征及复合盆地演化源储耦合规律;页岩油气与致密油气运移、成藏与开发生产的流动机理;深层超深层页岩油气、致密油气和煤层气油气地质特征与富集规律;全油气系统油气资源评价与新一代盆地模拟技术;地球系统—地球有机岩与化石能源系统—全油气系统研究。

青海共和盆地干热岩注采大尺度物理模拟实验

基于自主研制的真三轴多物理场原位注采大型物理模拟实验系统,开展了青海共和干热岩多井长期注采物理模拟实验。通过多井连通性实验获得了岩样内部天然裂缝系统的空间分布特征以及各裂缝与井筒的连通情况,在此基础上选择注入井和生产井,开展了一注两采和一注一采实验,系统分析了生产井的开采流量、开采温度、采热速率和流体采收率随持续注采的变化规律。结果表明:在热冲击、注入压力联合作用下,裂缝导流能力增强,生产井开采温度表现为下降趋势,且流量越大下降越快;当裂缝局部闭合区域逐渐激活,产生新的换热面积,开采温度升高或下降速率降低;采热速率主要由开采流量、注入和采出流体的温度差控制,当滤失通道导流能力增强,生产井流体采收率快速下降;优势通道和换热流体滤失对采热性能的影响机制有所区别,前者限制换热面积,后者影响采出流体流量,二者都是影响干热岩长期高效开发的重要因素。

基于伍德合金多级压力注入实验的致密砂岩储层孔缝充注序列研究

松辽盆地北部白垩系泉头组扶余致密砂岩储层发育微纳米级孔隙、微裂缝,且孔缝结构复杂,导致成藏期致密油气在不同类型储集空间中的充注顺序不清,增加了致密油气的勘探开发难度。本文针对致密砂岩储层中不同充注压力条件下致密油的充注特征开展定量研究,结合大视域拼接扫描电镜与矿物面扫技术,提出了一种基于孔隙-微裂缝组合的致密油充注规律微观评价方法。研究表明,区内泉头组扶余致密砂岩储层主要发育3种孔缝组合类型:粒间孔-黏土矿物收缩缝、粒间孔-脆性矿物粒间缝及黏土矿物晶间孔-收缩缝组合。通过将具有高温流变性质的伍德合金在不同压力下注入岩心,可以观察到合金在不同孔缝组合类型中的注入随注入压力提升而表现出有序性,粒间孔、缝的充注优先级明显高于黏土矿物相关孔缝,伍德合金的注入效率呈明显的先快速增大后缓慢增大最终趋于稳定的抛物线形态。依据伍德合金与原油的性质特征,将注入压力进行了等效转化,还原了地层条件下致密油的微观充注过程,据此建立了致密储层孔缝序列充注模式。在高源储压差条件下,致密油能够充注至纳米级的黏土矿物晶间孔-收缩缝中,随源储压差降低,致密油逐渐难以充注至纳米级孔缝中。当源储压差降至最低时,致密油仅能通过渗吸的方式通过宽大的孔间连通喉道进入微米级粒间孔及连通性较好的铸模孔中。本研究将流体注入与可视化技术相结合进行致密储层的储集空间多尺度评价,为致密储层微观甜点评价及高效开发提供参考。

“油气地球化学”课程教学实践与改革

“油气地球化学”是资源勘查工程专业的必修课程,其教学内容涉及面广,且具有较强的实践性和综合性。如何有效地促进课程教学、提高学生的学习兴趣等都是值得探讨的问题。在前期实践的基础上,针对学生特点、教学内容和课程属性,改革了课程教学内容,加强了课程实验教学,改进了课程教学方式,调整了课程考核方式,并取得了良好的教学效果,学生期末考试成绩显著提升,较好地掌握了课程教学内容,并能将理论联系实际,解决实际问题。

非常规油气时代测井地质学研究进展

非常规油气时代对测井地质学研究提出了更深层次需求,亟需建立针对非常规油气的测井地质学理论与评价技术体系。通过对比常规油气与非常规油气地质特征的异同,梳理了配套的测井技术系列以及非常规油气测井评价的重点,并论述了测井储集层评价的要点和流程。归纳总结了烃源岩测井识别评价技术体系及其在资源“甜点”评价中的应用。利用LithoScanner测井识别矿物组分和TOC,通过成像测井拾取纹层等沉积构造,可实现岩相的测井判别。非常规储集层层理缝的识别与评价成为关键,通过常规与成像测井可拾取单井裂缝分布,非常规油气地质“甜点”优选应注重岩相、储集层参数以及层理缝的测井响应及其综合评价。最后强调测井脆性和地应力评价在非常规油气工程“甜点”识别与预测的重要性。指出不同尺度的地质、测井资料及其与人工智能的融合将推动测井地质学不断创新。