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中國陸相致密油頁巖油形成機理與富集規律 版權信息
- ISBN:9787030582140
- 條形碼:9787030582140 ; 978-7-03-058214-0
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
中國陸相致密油頁巖油形成機理與富集規律 內容簡介
致密油、頁巖油是典型非常規石油資源。中國陸相致密油資源豐富、分布范圍廣、類型多,頁巖油資源潛力巨大。本書系統介紹了國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)項目“中國陸相致密油(頁巖油)形成機理與富集規律”(編號:2014CB239000)在陸相湖盆細粒沉積模式與有機質富集機理、致密油儲層形成機理與微米孔隙-納米喉道評價方法、致密油“甜點”區分布規律與資源潛力評價、頁巖油形成機理與富集模式等方面的原創性研究成果。
中國陸相致密油頁巖油形成機理與富集規律 目錄
叢書序
前言
**章 致密油頁巖油地質特征 1
**節 致密油頁巖油概念與類型 1
第二節 致密油頁巖油地質特征與富集規律 4
第三節 致密油頁巖油勘探開發現狀 22
參考文獻 54
第二章 咸化湖盆白云石化作用及致密儲層分布規律 59
**節 準噶爾盆地二疊系湖盆咸化機制 59
第二節 吉木薩爾凹陷蘆草溝組細粒沉積作用 80
第三節 致密儲層特征及分布規律 93
第四節 有利儲層分布規律 114
參考文獻 117
第三章 淡水湖盆細粒沉積與富有機質頁巖形成機理 121
**節 湖盆古環境 121
第二節 細粒沉積特征 134
第三節 細粒沉積成因機制與分布模式 143
參考文獻 163
第四章 致密儲層儲集空間結構精細表征 166
**節 儲集空間表征研究現狀 166
第二節 儲集空間表征方法 171
第三節 非均質性表征 203
第四節 準噶爾盆地蘆草溝組致密儲層表征 214
參考文獻 237
第五章 致密油、頁巖油賦存與運聚機理 245
**節 賦存機理 245
第二節 分子動力學模擬技術 257
第三節 致密油運移和聚集機理 268
參考文獻 295
第六章 致密油層地球物理評價 300
**節 致密油層地球物理預測技術現狀 300
第二節 致密油“甜點”段測井“六性”預測方法 313
第三節 致密油儲層“甜點”地震預測技術 322
參考文獻 350
第七章 致密油頁巖油資源評價與“甜點”區預測 355
**節 致密油資源評價 355
第二節 頁巖油資源評價 371
第三節 致密油“甜點”區預測 393
參考文獻 406
中國陸相致密油頁巖油形成機理與富集規律 節選
**章致密油頁巖油地質特征 烴源巖生成的油排出運移至常規儲層,成為常規油藏,屬于源外石油資源;運移到致密儲層成為致密油,也屬于源外石油資源;滯留在烴源巖中成為頁巖油,未經過運移或運移距離很短,屬于源內石油資源。作為典型的非常規石油資源,致密油、頁巖油亦有其典型的地質特征與富集規律。 **節致密油頁巖油概念與類型 一、國內外致密油頁巖油概念 致密油(tight oil)、頁巖油(shale oil)作為一般性描述詞出現在 20世紀 20~30年代;如在 20世紀 20年代,AAPG Bulletin雜志中發表的文章就有“ shale oil”出現,與油頁巖有關,是指來自油頁巖中的石油,屬于一種人造石油;在 20 世紀 40 年代 AAPG Bulletin雜志中出現了 tight oil,用于描述含油的致密砂巖;但是致密油、頁巖油作為專門術語代表一種非常規油氣資源,則是近年的事(周慶凡和楊國豐, 2012)。在國外,致密油、頁巖油沒有統一的定義,經常在公開場合互換使用( EIA,2013)。 在國內,致密油、頁巖油概念不統一,但多數學者認為頁巖油、致密油在地質、開發、工程等方面均存在差異,應定義為兩種不同類型的非常規油氣資源(圖 1-1)(賈承造等,2012a;鄒才能等, 2012,2013a,2014;童曉光, 2012;趙政璋等, 2012)。 圖 1-1 致密油、頁巖油在地層中分布示意圖 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會于 2017年 11月 1日發布了《致密油地質評價方法》( GB/T 34906—2017),2018年 5月 1日實施。致密油指儲集在覆壓基質滲透率小于或等于 0.1×10–3μm2(空氣滲透率小于 1×10–3 μm2)的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲集層中的石油,或非稠油類流度小于或等于 0.1mD/(mPa s)的石油(儲集層鄰近富有機質生油巖,單井無自然產能或自然產能低于商業石油產量下限,但在一定經濟條件和技術措施下可獲得商業石油產量)。 2020年 3月 31日發布的《頁巖油地質評價方法》( GB/T 38718—2020),于同年 10月 1日實施。頁巖油指賦存于富有機質頁巖層系中的石油。富含有機質頁巖層系烴源巖內粉砂巖、細砂巖、碳酸鹽巖單層厚度不大于 5m,累計厚度占頁巖層系總厚度比例小于 30%。無自然產能或低于工業石油產量下限,需采用特殊工藝技術措施才能獲得工業石油產量。 二、致密油頁巖油類型 我國陸相致密油、頁巖油發育致密砂巖、致密碳酸鹽巖、沉凝灰巖、混積巖、泥巖、頁巖等儲層類型,進一步細分為厚層砂巖孔隙型、薄層砂巖孔隙型、厚層含云質砂巖型、沉凝灰巖孔隙型、薄層云巖孔隙型、泥灰巖型及灰巖裂縫型、純頁(泥)巖型。按源儲分布位置關系可分為源內型、源下型、源上型及側源型 4種,以源內型昀為有利。按源儲組合關系,可分為源儲分異型和源儲一體型(表 1-1)。 表 1-1 我國典型陸相致密油、頁巖油類型 按頁巖層系熱成熟度,頁巖油可分為中高、中低成熟度頁巖油兩種資源類型(圖 1-2)。 ①中低成熟度頁巖油:指埋深 300m以上且鏡質體反射率( Ro)介于 0.5%~1.0%的頁巖系統中賦存的液態烴和多類有機物的統稱。與中高成熟度頁巖油相比,此類頁巖油資源中以未轉化有機質為主,占比達到 40%~90%,滯留石油比例僅為 5%~60%。由于成熟度較低,頁巖油中輕質組分比例較低,分子較大的多環芳香烴、長鏈烷烴占主體,氣油比較低,造成流體本身密度與黏度較大。與此同時,地層壓力較低,整體以常壓為主,造成地層能量不足;而頁巖層系本身滲透能力極低,再加上黏土礦物含量相對較高,造成此類資源難以通過水平井體積壓裂改造的方式實現工業化開發。目前來看,原位轉化技術可能是實現規模效益開發的關鍵技術。②中高成熟度頁巖油:指 Ro介于 1.0%~1.5%的頁巖系統中賦存的石油資源,整體處于 Tissot模式的“液態窗”范圍。根據頁巖生排滯留烴模式,此類頁巖油資源中以滯留石油為主,比例達 20%~40%,未轉化有機質比例為 10%~20%。凝析油或輕質油是中高成熟度頁巖油昀主要的類型,這也是可能通過水平井體積壓裂實現工業開采的主要類型。凝析油和輕質油分子直徑為 0.5~0.9nm,理論上講,其在高溫高壓條件下頁巖納米級孔喉中,更易于流動和開采。美國已在伊格爾福特(Eagle Ford)頁巖層段發現了凝析油,氣油比高,表明有頁巖凝析油存在。中等成熟度的生油頁巖,在全球大部分含油氣盆地中廣泛分布,具有在頁巖層系中儲集凝析油或輕質油的有利地質條件(趙文智等, 2018,2020)。 圖 1-2 中高、中低成熟度頁巖油類型及特點 第二節致密油頁巖油地質特征與富集規律 一、致密油地質特征 中國致密油分布范圍廣,類型多樣,呈現良好的勘探開發形勢,在鄂爾多斯盆地延長組、準噶爾盆地二疊系、松遼盆地青山口組和扶楊油層發現多個億噸級儲量規模區,在渤海灣、四川等盆地也獲重要突破。通過解剖典型實例,致密油具有以下八方面地質特征。 (1)中國致密油以陸相沉積為主,主要與陸相優質生油巖共生,分布較穩定,面積不等,主要分布在中、新生界頁巖層系,斷陷、拗陷和前陸等盆地都有分布,生油凹陷數量多;TOC值范圍跨度較大,一般為 2%~15%;熱演化程度較低, Ro一般為 0.5%~1.3%。 (2)富油氣凹陷內致密油源儲共生。致密油主要分布于凹陷區及斜坡帶,分布面積、規模相對較小,一般單個面積小于 2000km2,地層累計厚度大;含油飽和度變化較大,一般介于 50%~90%,可動液態烴部分含量相對較低。圈閉界限不明顯,優質生油巖區致密油大面積連續分布,一般 TOC≥2%。 (3)油氣以短距離運移為主。中國陸相地層普遍經歷較強烈、復雜的晚期構造運動,對保存條件有一定影響,壓力系數變化大,地溫梯度較低,一般介于 20~40℃/km,致密油既有超壓,也有負壓;油質相對較重,氣油比較低;持續充注,非浮力聚集;一般生油巖成熟區( 0.6%≤Ro≤1.3%)氣油比高,初期易高產。 (4)致密碳酸鹽巖、致密砂巖為兩類主要儲層。儲層物性差,非均質性強,橫向變化大,受陸源碎屑影響大;一般填隙物含量較高,孔隙度相對較低,致密儲層孔隙度一般為 5%~12%,頁巖儲層孔隙度一般在 2%~5%,基質滲透率低,空氣滲透率一般不大于 1×10–3μm2,孔隙度不大于 12%,發育微納米級孔喉系統,孔喉半徑小,主體直徑 40~ 900nm,孔隙結構復雜,喉道小,致密砂巖油儲層泥質含量高,水敏、酸敏、速敏嚴重,因而開采過程易受傷害,損失產量可達 30%~50%。 (5)致密油層非均質性嚴重。由于沉積環境不穩定,致密砂層厚度和層間滲透率變化大,有的砂巖泥質含量高,地層水電阻率低,油水層評價困難較大。由于孔喉結構復雜,喉道小,毛細管壓力高,原始含水飽和度較高(一般為 30%~40%,個別達 60%),原油密度多小于 0.825g/cm3。 (6)發育天然裂縫系統。巖石堅硬致密,但存在不同程度裂縫,一般受區域性地應力控制,具有一定方向性,對油田開發效果影響較大,裂縫既是油氣聚集的通道,也是注水竄流的條件,且人工裂縫多與天然裂縫方向一致。 (7)發育原生致密油和次生致密油。原生致密油主要受沉積作用影響,一般沉積物粒度細,泥質含量高,分選差,以原生孔為主,大多埋深較淺,未經歷強烈的成巖作用改造,巖石脆性低,裂縫不發育,孔隙度較高,而滲透率較低,多數為中高孔低滲型。次生致密油一般受多種成巖作用改造,儲層原屬常規儲層,但由于壓實、膠結等成巖作用,大大降低了孔隙度和滲透率,原生孔隙殘留較少,形成致密層。 **章 致密油頁巖油地質特征 (8)單井產量一般較低。一般水平段體積壓裂后的單井穩定產量在 10~30t/d;開發試驗時間較短,單井累計產量較低,一般為 0.5×104~2.5×104t。油層受巖性控制,水動力聯系差,邊底水驅動不明顯,自然能量補給差,產量遞減快、生產周期長,穩產靠井間接替,多數靠彈性和溶解氣驅采油,油層產能遞減快,一次采收率低( 8%~12%),采用注水、注氣保持能量后,或重復壓裂,二次采收率可提高到 25%~30%(賈承造等, 2012b;鄒才能等,2012,2013b,2014;趙政璋等, 2012;胡素云等, 2018,2019;朱如凱等,2019)。 二、致密油富集規律 致密油聚集機理為近源聚集或近源成藏,區域蓋層或致密化減孔,致使油氣遇阻,不能運移進入更遠圈閉。形成過程包括烴類初次運移和烴類聚集兩個過程,烴類初次運移受源儲壓差、供烴界面窗口、孔喉結構等控制,近源烴類聚集主要受長期供烴指向、優勢運移孔喉系統、規模儲集空間等時空匹配控制(鄒才能等, 2013a,2014;楊智等, 2015;胡素云等,2018;朱如凱等, 2019;楊智和鄒才能, 2019)。 (一)大型寬緩構造背景 大型寬緩構造背景,原始沉積時構造平緩、坡度較小,現今地層一般較平緩;處于同一構造背景的區域應有較大分布面積,連續型分布,局部富集。含油面積一般可達幾百到幾萬平方千米,石油儲量豐度和產量不受構造控制,局部“甜點”富集;平面上主要分布于盆地斜坡和拗陷中心區。持續沉降盆地的斜坡帶和拗陷中心區是致密油發育有利區。 鄂爾多斯盆地三疊系延長組原型盆地,發育于古生界克拉通基底之上,構造活動微弱,斜坡-凹陷區地層平緩,坡度小于 2.5°,利于烴源巖、區域蓋層和重力流砂體及深水席狀砂體大面積疊置發育,砂體面積達 3×104km2。 吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組湖相沉積,地層穩定展布,地層傾角為 3°~5°,橫向連續性好,斷裂不發育,形成致密儲層滿凹分布,厚度大于 20m的儲層分布面積為 870km2,占凹陷面積的 70%。 松遼盆地南部乾安地區扶余致密油有利區主體位于斜坡-鼻狀構造帶。 (二)大面積持續沉降沉積環境 在寬緩的凹陷與斜坡地區,相帶寬、發育穩定,有利于形成大面積致密儲層。鄂爾多斯盆地長 81段致密粉細砂巖儲層分布面積為 3×104~5×104km2,單層厚度為 3~10m,累計厚度為 15~25m,平均孔隙度為 10.8%,平均滲透率為 0.53×10–3μm2;準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組以粉細砂巖和白云巖為主的致密儲層有利面積為 870km2,單層厚度為 0.5~2m,累計厚度為 20~60m,平均孔隙度為 8.75%,平均滲透率為 0.05×10–3μm2。 “甜點”區通常表現為儲層物性好、裂縫發育、脆性強等,這些特征正是致密油富集高產的重要控制因素。吉木薩爾凹陷蘆草溝組上段致密油分布面積 536km2,在厚度大于 15m、孔隙度大于 6%、脆性指數大于 40%,而且裂縫相對發育的上“甜點”面積為 中國陸相致密油頁巖油形成機理與富集規律180km2,在“甜點”區鉆探的吉 172-H井,初期昀高日產油近 70t,目前日產油 20~26m3。 (三)廣覆式優質成熟烴源巖 優質烴源巖的發育是致密油形成的首要因素,特別是高豐度的泥巖、頁巖等優質烴源巖。我國鄂爾多斯盆地延長組 7段、準噶爾盆地吉木薩爾蘆草溝組、松遼盆地泉頭組四段、渤海灣盆地古近系沙河街組三、四段的致密油,其烴源巖也主要為上下發育的優質泥頁巖。 以鄂爾多斯盆地長 7段致密油為例,其中發育兩類烴源巖,黑色頁巖展布面積3.25×104km2(圖 1-3),生烴強度 235.4×104t/km2,生烴量達 1012.2×108t;暗色泥巖展布面積 5.11×104km2,生烴強度
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