石油勘探与开发

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论非常规油气成藏机理:油气自封闭作用与分子间作用力

贾承造, 庞雄奇, 宋岩

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 437-452. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.01

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非常规油气的成功开发大幅增加了全球油气资源、推动了全球油气产量增长,同时对经典石油天然气地质学理论形成了重大突破。常规油气成藏机理是以圈闭富集保存油气及浮力成藏为核心的,非常规油气则是以连续性聚集和非浮力成藏为特征。研究揭示,非常规油气成藏机理的核心是油气自封闭作用,其动力是分子间作用力。依据分子间作用力表现和相应自封闭作用,可将非常规油气成藏机制分为3类:①以大分子黏滞力和缩合力为主的稠油和沥青;②以毛管压力和分子吸附力为主的致密油气、页岩油气和煤层气;③以分子间笼合作用为主的天然气水合物。论文详细论述了5种类型非常规油气成藏自封闭作用特征、边界条件及地质实例,和分子间作用力的基本原理与数学表征。该项研究将深化对非常规油气成藏机理的理解,提升中国对非常规油气资源的预测评价能力,并有助于提高对非常规油气开发生产机理和潜在生产能力的认识。图12表1参95

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大庆古龙页岩油重大科学问题与研究路径探析

孙龙德, 刘合, 何文渊, 李国欣, 张水昌, 朱如凯, 金旭, 孟思炜, 江航

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 453-463. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.02

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基于前期基础研究,剖析松辽盆地古龙页岩油生产实践难题,提出古龙页岩油在储集空间、相态分布、流动规律和矿物演化等方面的特殊性,解析目前面临的基础科学问题。梳理出以下6个方面的关键科学问题:①古龙页岩有机质来源、生排烃机理和影响页岩油丰度的关键因素;②古龙页岩有效储集空间类型和结构特征及其对孔隙度和渗透率的贡献;③古龙页岩矿物成因和演化规律及其对储集层有效性、敏感性与可压性的控制作用;④古龙页岩岩石力学特征与裂缝扩展规律;⑤古龙页岩油油品、相态变化规律与吸附-解吸转化主控因素;⑥古龙页岩油液固-液气作用机理与提高采收率机制。提出了实现古龙页岩油规模化经济动用的重点攻关建议:①深化油气生成与排驱、储集与运聚等机理研究,指导页岩油地质甜点优选;②深化可压性与造缝机制研究,支撑工程甜点选择及工程设计优化;③深化地层条件下流体作用机理研究,指导开发方案优选及提高采收率技术选择。古龙页岩油的成功开发需要全球专家学者贡献多学科创新想法和技术思路,解决生产难题。图12表1参47

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陆相源内与源外油气成藏的烃源灶差异

赵文智, 张斌, 王晓梅, 吴松涛, 张水昌, 刘伟, 王坤, 赵霞

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 464-475. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.03

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源内和源外油气成藏过程存在显著差异,导致二者对烃源灶的要求明显不同。基于中国陆相已知常规油藏的源-藏对应关系和页岩油烃源灶特征研究,论证常规油藏与页岩油的烃源灶差异性。常规油气藏大多数都分布在源外,其形成是油气受浮力作用发生由分散到富集的过程,油气聚集不一定需要很高的母质丰度,但需要较高的排烃效率和排烃量,烃源岩TOC门限值为0.5%,最佳区间为1%~3%。源内油气藏以页岩油气为主,是油气在源内的滞留,缺少大规模运移富集过程,对烃源岩质量和规模要求更高。中高成熟度页岩油TOC门限值为2%,最佳区间为3%~5%,中低成熟度页岩油TOC门限值为6%,且越高越好;有机质类型以Ⅰ—Ⅱ₁倾油型有机质为宜。开展烃源岩品质与分级评价,寻找规模优质烃源岩富集区和富集段,是油气勘探从源外进入源内必须关注的科学问题,目的是为即将到来的页岩油富集区选区和选段、经济发现与客观评价资源潜力等提供理论指导。图12表1参37

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碳酸盐矿物定年和定温技术及其在川中古隆起油气成藏研究中的应用

沈安江, 赵文智, 胡安平, 王慧, 梁峰, 王永生

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 476-487. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.04

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基于含烃包裹体宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素（Δ₄₇）温度约束建立成藏地质过程重建新方法。通过激光原位U-Pb同位素年龄和团簇同位素温度约束油气成藏时间和深度,包括两个关键步骤:①显微镜下液态或气态烃类包裹体特征、丰度和分布研究;②烃类包裹体宿主矿物激光原位U-Pb同位素定年和团簇同位素定温。该方法应用于川中古隆起震旦系灯影组气藏成藏期次研究,通过含烃包裹体白云石宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素（Δ₄₇）温度的测定,识别出3个成藏期:①以距今（416±23）Ma为代表的志留纪末的石油聚集;②以距今（248±27）Ma和（246.3±1.5）Ma为代表的二叠纪末—早三叠世的石油聚集;③以距今（115±69）Ma和（41±10）Ma为代表的燕山—喜马拉雅期天然气聚集。川中古隆起灯影组气藏成藏史与工区构造-埋藏史、盆地热史、烃源岩生烃史高度吻合,展示了碳酸盐矿物定年和定温技术在油气成藏期次研究中的适用性和可靠性,具推广应用价值。图5表1参45

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基于积分数学-地质模型定量评价伸展断层侧向封闭性

吕延防, 胡欣蕾, 金凤鸣, 肖敦清, 罗佳智, 蒲秀刚, 姜文亚, 董雄英

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 488-497. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.05

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基于断-储排替压力差评价伸展断层侧向封闭机理,考虑成岩时间对断层岩成岩压力及成岩程度的作用效果,建立成岩时间对成岩压力的积分数学-地质模型,定量计算伸展断层的侧向封闭能力。通过对断层岩和围岩地层承受垂向应力及水平地应力的时间积分计算,确定具有与断点断层岩相同泥质含量和成岩程度的围岩的埋深,结合研究区所建立的岩石泥质含量、埋藏深度和排替压力的相关关系,定量计算出断点断层岩的排替压力;用目的盘储集层排替压力与之比较,定量评价伸展断层的侧向封闭性及封闭能力大小。通过渤海湾盆地南堡凹陷1号构造区内断层油气藏实际资料的验证,以及与未考虑或简单考虑成岩时间的断-储排替压力差法断层侧向封闭性评价结果进行对比,显示积分数学-地质模型计算得到的结果与地下实际情况最为接近,预测烃柱高度与实际烃柱高度误差仅0~8 m,可行性最高。图9表1参28

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重大生物事件与化石能源形成演化——兼论地球系统框架下能源学发展

潘松圻, 邹才能, 李勇, 荆振华, 刘恩涛, 袁铭, 张国生, 杨智, 吴松涛, 邱振, 刘翰林

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 498-509. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.06

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地质历史中发生1次生命大爆发和5次生物大灭绝重大生物和环境事件,它们控制地球生态系统演化,对富有机质层系形成具有重要影响和控制作用。寒武纪生命大爆发及奥陶纪末、晚泥盆世、二叠纪末、三叠纪末、白垩纪末5次生物大灭绝重大生物事件,对应全球多套富有机质层系,与地球化石能源形成演化和分布具有密切关系。中国能源禀赋“新能源无限、富煤但油气不足”,决定未来依靠新能源实现“能源独立自主”和碳中和。从地球系统演化角度出发,探究能源与地球、能源与环境、能源与人类的多元关系,开展能源学综合研究。能源学是指立足地球系统演化,从时间和空间尺度,研究各类能源形成分布、评价选区、开发利用、有序替代、发展前景等内容的科学。能源学的内涵包括3个核心内容:①地球系统背景下能源的形成、能源消耗对地球气候环境的反馈,体现地球与能源之间的相互关系;②地球环境孕育人类演进、人类行为改造地球环境,体现地球与人类之间的相互关系;③人类利用技术开发能源、能源驱动人类社会进步,体现人类与能源之间的相互关系。能源学研究聚焦化石能源形成与开发、新能源发展与有序替代、深地与深空能源探索及利用、能源发展战略与规划等4个方面。能源学的提出对完善学科体系、促进能源发展、明确能源转型发展方向、推动碳中和地质学研究建设宜居地球具有重要意义。图2表2参84

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塔里木克拉通盆地中部走滑断裂形成与发育机制

邬光辉, 马兵山, 韩剑发, 关宝珠, 陈鑫, 杨鹏, 谢舟

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 510-520. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.07

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通过断裂构造解析和年代学研究,探讨塔里木克拉通盆地内走滑断裂形成与发育机制。结果表明:①走滑断裂发育具有多期性与分段性,同断裂期裂缝方解石胶结物U-Pb定年与地震解析限定走滑断裂形成时间为中奥陶世末（距今460 Ma）;②走滑断裂形成受控于原特提斯洋闭合产生的近南北向远程挤压应力场;③基底结构与构造岩相差异等影响走滑断裂带的南北分区;④在先期安德森破裂的基础上,走滑断裂以连接生长为主,并伴随断裂尾端扩张与相互作用等非安德森破裂机制生长;⑤塔北共轭走滑断裂通过相继滑动机制调节相互截切部位的变形,并通过叠覆区的强烈局化作用调节主要位移与变形,塔中走滑断裂尾端窄深地堑与逆冲带走滑段积聚了更多的走滑变形与应变量。综合分析,塔里木克拉通盆地内走滑断裂通过连接生长为主的多种非安德森破裂机制形成不断连接加长的“小位移”长断裂,并受控于区域与局部应力场、先存基底构造与岩相差异,造成了走滑断裂的多样性。图10参49

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松辽盆地长岭凹陷白垩系青山口组一段页岩油储集空间类型与富集模式

柳波, 孙嘉慧, 张永清, 贺君玲, 付晓飞, 杨亮, 邢济麟, 赵小青

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 521-535. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.08

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以松辽盆地南部长岭凹陷白垩系青山口组一段富有机质页岩为例,基于岩石矿物、岩心薄片、测试分析、测井数据及钻井地质等多种资料分析,对大型坳陷陆源碎屑湖盆细粒沉积体系的岩性岩相、储集物性和页岩油富集模式进行研究。结果表明,半深湖—深湖区高有机质丰度薄片状页岩相相较于中有机质丰度块状泥岩相具有更好的生烃潜力,发育的页理缝在超压背景下提供了有效储集空间;三角洲外前缘周期性变迁的沉积背景和发育的底流搬运沉积形成了纹层状页岩相发育区,中有机质丰度纹层状页岩相相较于低有机质丰度纹层状页岩相具有相对较好的生烃潜力,生成的石油微运移至砂质纹层富集。其中,具有超低渗透块状泥岩相作为顶底板封隔层、保存条件好、压力系数高、高有机质丰度薄片状页岩相发育的特定相序和区带是“页理型”页岩油富集的条件;处于生油窗并具有微距排烃条件、中有机质丰度纹层状页岩相发育的特定相序和区带是“纹层型”页岩油富集的条件,且具有致密油-“纹层型”页岩油连片分布的特征。图14参30

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中国中西部典型前陆盆地超压体系形成机制与大气田关系

李伟, 陈竹新, 黄平辉, 于志超, 闵磊, 鲁雪松

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 536-548. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.09

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基于实测地层压力、重点探井钻井液密度、测井计算压力等资料的研究,结合天然气地质条件分析,探讨不同前陆盆地地层流体超压体系特征与形成机制以及超压体系与大规模天然气聚集的关系。研究结果表明,①不同前陆盆地地层超压形成机制存在较大差异,库车前陆盆地主要是塑性盐膏层超压封闭与深层—超深层的生烃增压,准南前陆盆地主要是生烃增压与欠压实封闭,川西前陆盆地主要是生烃增压与古流体超压封存;②前陆盆地存在多类型超压与多层位超压叠置发育、封闭性前陆冲断构造带发育强超压—极强超压、前陆隆起区深层发育强超压—极强超压等3个方面的共性特征;③存在塑性盐膏层超压、生烃增压形成的超压、喜马拉雅期隆升剥蚀后的封存超压、欠压实超压等4种对大气田起重要控制作用的区域性超压封盖与封存机制;④区域性超压是大气田形成的重要保障,超压体系中充足的气源、大规模储集体与圈闭发育是大气田形成的基本条件,超压体系有利于深层—超深层大气田的形成。图8参48

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鄂尔多斯盆地奥陶系下组合天然气成藏条件与勘探方向

徐旺林, 李建忠, 刘新社, 李宁熙, 张才利, 张月巧, 付玲, 白莹, 黄正良, 高建荣, 孙远实, 宋微

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 549-561. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.10

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利用钻井岩心、测井、地震等资料开展烃源岩、储集层评价,并通过天然气同位素组成、天然气组分、流体包裹体分析,开展天然气成因识别等工作,研究鄂尔多斯盆地深层奥陶系下组合膏盐岩相关地层的天然气成藏条件。结果表明,①下组合天然气为来自海相烃源岩的高热演化干气,其天然气甲烷碳同位素组成偏轻、乙烷碳同位素组成偏重。天然气组分判识结果是原油裂解气。烃类流体与硫酸盐发生过硫酸盐热化学还原反应,依据是岩心中见到硫磺晶体,天然气中发现硫化氢,烃类及硫化氢流体包裹体广泛发育。②奥陶系下组合环绕盐洼带大面积发育泥质岩,累计厚度为20~80 m。有效烃源岩大多为富有机质纹层泥质岩或者藻团块、藻云岩,有机碳测试含量主体范围为0.1%~0.5%,平均值为0.31%,最高可达3.24%。有机酸盐恢复后平均有机碳含量可达0.58%,表明烃源岩具备较好供烃潜力。③沉积期古隆起控制储集层分布。中央古隆起东侧发育乌审旗—靖边继承性次级古隆起,神木—子洲附近发育厚层盐岩形成的低隆,均控制准同生颗粒滩白云岩储集层分布。膏盐岩咸化环境对储集层发育具有促进作用。下组合发育白云岩晶间孔型、溶蚀孔型和裂缝型3类储集层,其中晶间孔和溶蚀孔为主要储集空间。④下组合发育致密碳酸盐岩和膏盐岩两类盖层,分别控制形成两类生储盖组合。总体是海相源岩供烃、滩相灰云岩储集、小微断裂输导、构造-岩性圈闭聚集的成藏模式。⑤下组合马家沟组三段和四段是重要目的层,平面上乌审旗—靖边次级古隆起和神木—子洲低隆是白云岩与灰岩交互过渡带,隆起带东侧发育致密石灰岩,利于形成岩性上倾遮挡气藏,近期两口风险井钻探效果良好,表明两个隆起带是重要勘探方向。图11表1参46

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四川盆地北部中二叠世晚期“广元—旺苍”海槽特征及其油气地质意义

王兴志, 李博, 杨西燕, 文龙, 徐亮, 谢圣阳, 杜垚, 冯明友, 杨雪飞, 王雅萍, 裴森奇

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 562-574. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.11

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基于野外露头特征,结合区域构造背景,综合钻井及地球物理资料,利用宏观与微观观察、地球化学元素测试、总有机碳含量及镜质体反射率测定等对四川盆地北部中二叠统茅口组沉积特征进行研究。结果表明,在中二叠统茅口组沉积晚期,川北地区广元—旺苍一带存在一套富有机质的深水沉积,该套地层自北西向南东方向分布,厚10~30 m,以硅质岩、硅质泥岩等为主夹重力流沉积。硅质岩、硅质泥岩单层厚度薄、层面平整,富含硅质放射虫、海绵骨针及体小壳薄的腕足类生物化石,具有典型的深水海槽相沉积特征。地球化学测试硅质岩类中的铜、钴、钼、镍等元素含量以及镍与钴含量的比值等指标均指示此套沉积属深水还原环境下的产物,其TOC值为3.21%~8.19%,平均值为5.53%,具有良好的生烃能力。海槽南侧为较高能的台地边缘相区,沉积的主要是厚层块状泥-亮晶生物（屑）灰岩,有利于储集层的形成。茅口组沉积晚期,扬子板块西北缘勉略洋壳向北俯冲与“广元—旺苍”海槽的形成提供了内在动力条件。从该海槽的发育位置、沉积特征和形成动力来看,与前人提出的晚二叠世“开江—梁平”海槽相似,因此认为“开江—梁平”海槽在中二叠世晚期就已经具有雏形。图13表2参37

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川西地区二叠系火山岩展布与茅口组岩溶古地貌关系及其油气勘探意义

刘冉, 罗冰, 李亚, 邱楠生, 王尉, 张宇, 何青林, 裴森奇

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 575-585. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.12

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综合应用野外剖面、钻井、测/录井、地球化学及地震等资料,对四川盆地西部二叠系茅口组沉积末期岩溶地貌特征、二叠系火山岩分布进行综合研究,并结合二者关系探讨油气地质意义。研究表明,茅口组沉积末期,受早期岩浆活动与拉张背景形成的正断层影响,川西简阳地区形成岩溶斜坡背景下的局部岩溶浅洼,茅口组残余厚度相对较薄。岩溶作用后火山活动形成爆发相火山碎屑岩、溢流相玄武岩、侵入相辉绿玢岩、火山沉积相的沉凝灰岩等火山岩类,但受断裂作用及岩溶古地貌控制,不同地区火山岩堆积特征有所差异,简阳地区喷发周期长,岩性复杂,火山岩厚度大,堆积于岩溶洼地内;中江—三台地区处于岩溶斜坡区,断裂不发育,仅形成玄武岩及沉凝灰岩薄层。因此,岩溶古地貌既控制了厚层爆发相火山岩堆积,也控制了边缘斜坡区的茅口组岩溶储集层发育,川西地区具有二叠系火山岩、茅口组多层系油气勘探潜力。图9表1参39

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苏门答腊斜向俯冲系统中前弧高地和盆地的发育

MUKTI Maruf M, MAULIN Hade B, PERMANA Haryadi

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 586-594. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.13

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通过对苏门答腊弧前斜向俯冲系统构造变形作用进行分析,对苏门答腊斜向俯冲系统中弧前高地的隆起机制和弧前盆地的形成进行分析。研究表明,苏门答腊弧前高地的发育归因于以下过程:挠曲抬升,盆地倒转,较老增生楔形隆起以及增生楔向陆边缘的反冲。最新的地震反射资料表明,向沟槽发散的逆冲断层和向弧发散的逆冲断层之间的相互作用在弧前高地隆起过程中起到了重要作用,弧前高地隆起的沉积物是先前在弧前盆地中形成的;弧前高地和弧前盆地的现今形态与上新世增生楔和上覆弧前盆地沉积物的隆升有关。不论俯冲系统的倾斜度是多少,苏门答腊弧前区域都以挤压作用为主,这在形成新近纪平行于沟槽的盆地沉积中心起着重要作用。图10参55

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基于差分广域电磁法的三元复合驱监测方法

李帝铨, 何继善

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 595-602. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.14

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为进一步提高三元复合驱驱油效率,优化驱油参数和跟踪调整技术,提出了基于差分广域电磁法的三元复合驱监测方法,并应用于大庆油田某区块的三元复合驱监测试验中。驱油过程中多次采集电磁场响应,将驱替前采集数据设为背景场,反演得到电阻率模型;然后利用测井电阻率数据进行标定,建立电阻率模型;最后基于电阻率模型的空间域一阶差分,采用残差梯度推断三元复合驱体系分布范围和前缘位置。井组生产数据验证了此方法可有效推断三元复合驱体系分布范围和前缘位置,为驱油注采参数优化提供数据支持。图8表3参14

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页岩油注二氧化碳提高采收率影响因素核磁共振实验

郎东江, 伦增珉, 吕成远, 王海涛, 赵清民, 盛寒

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 603-612. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.15

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利用核磁共振技术开展页岩油储集层注CO₂提高采收率影响因素的实验研究,根据核磁共振T₂（横向弛豫时间）谱分析作用时间、压力、温度对提高采收率的影响,根据核磁共振图像分析裂缝发育程度对提高采收率的影响。研究表明,注CO₂过程中随着作用时间延长,采出程度逐渐增大。压力增加,采出程度逐渐增大。温度升高,页岩油的采出程度先增加后逐渐减小。对于基质岩心,注CO₂初始阶段动用了岩心表面周边区域原油,采出程度增幅较大,随着作用时间的延长,CO₂扩散到岩心内部,动用了岩心内部的油,采出程度增长逐渐变缓。对于基质-裂缝岩心,注CO₂初始阶段裂缝及裂缝周边区域的油先被采出,采出程度增幅较大,随着作用时间的延长,CO₂从裂缝空间和岩心表面扩散到岩心内部,动用了岩心内部的油,采出程度增长逐渐变缓。裂缝扩大了注入CO₂与原油的接触面积,裂缝越多、裂缝的评价指标越大,页岩油的采出程度越大。图13表7参34

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基于嵌入式离散裂缝建模的Eagle Ford页岩油复杂水力裂缝综合表征

FIALLOS Mauricio, MORALES Adrián, YU Wei, MIAO Jijun

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 613-619. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.16

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使用嵌入式离散裂缝建模（EDFM）方法优化具有复杂裂缝系统的油藏的数值模拟,完善了前人的Eagle Ford页岩油综合描述技术。根据裂缝支撑类型对具有100 000多个裂缝面的复杂裂缝系统进行分类后,对井底流压进行了历史拟合,对油田产量进行了预测,以更深入地了解复杂裂缝支撑效果对产量的影响。在为不同支撑类型裂缝组分配不同的压实曲线后估算的压降表明,如果采用EDFM方法而不是非结构网格方法进行裂缝建模和筛选,裂缝模型表达更精确,有效波及面积可能会小于非结构网格方法。方法优化后,能够将EDFM与第三方裂缝扩展模拟器自动耦合,同时考虑支撑剂强度沿复杂裂缝系统的变化。该方法能够从裂缝评价和多个全井眼的拟三维裂缝扩展结果中准确地模拟复杂的裂缝延伸和井间干扰,从而更准确地评价完井效果。图11参20

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疏水化聚乙二醇/钾离子体系提高页岩稳定性机理

VILLABONA-ESTUPIÑAN Santiago, de ALMEIDA RODRIGUES JUNIOR Jorge, de ABREU Carolina Ferreira, NASCIMENTO Regina Sandra Veiga

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 620-629. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.17

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通过室内实验研究了疏水化聚乙二醇（PEG）/K⁺体系抑制页岩水化的作用机理。通过岩屑热滚分散实验、膨润土性能测试和接触角测量,发现抑制剂体系的抑制能力随着接触角的增加和PEG浓度的增加而增强。改进岩屑热滚分散实验表明抑制剂并未通过热活化钻井液乳化机理（TAME）机制发生作用。通过吸附量、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）图谱和热重分析（TGA）研究了PEG/K⁺体系与黏土样品的相互作用,吸附等温线分析表明K⁺的存在增加了PEG对黏土表面的亲和力。FT-IR光谱、热重和微商热重分析证明,PEG的吸附可以减少黏土的含水率,即抑制性良好;XRD图谱分析K⁺的存在使PEG的插层仅为一层,且连接在PEG链上的疏水尾增强了抑制水化的能力。最后采用添加PEG/K⁺的水基钻井液进行了岩屑热滚分散实验,验证了PEG/K⁺体系的抑制性能。图8表5参38

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裂缝性恶性井漏地层堵漏技术研究进展与展望

孙金声, 白英睿, 程荣超, 吕开河, 刘凡, 冯杰, 雷少飞, 张洁, 郝惠军

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 630-638. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.18

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通过系统论述裂缝性地层钻井液漏失和堵漏机理,对不同类型堵漏材料及其在裂缝性恶性漏失地层中的适用性及作用机理进行了分类归纳,同时基于所用堵漏材料分析了不同类型堵漏工艺的优缺点及应用效果,明确了目前国内外恶性漏失地层堵漏技术存在的关键问题,进而提出未来恶性井漏堵漏技术发展方向。未来应综合地质、工程、材料等学科,实现恶性井漏堵漏技术的一体化、智能化与系统化,重点应开展5个方面的研究:①注重钻井液漏失和堵漏机理研究,为科学选择堵漏材料及配方、堵漏方法和工艺提供依据;②注重自适应堵漏材料研发,提高堵漏材料与裂缝漏失通道级配关系;③注重三维裂缝空间强驻留强充填堵漏材料研发,增强堵漏材料在漏失通道中的驻留和充填程度,改善封堵效果;④注重抗高温堵漏材料研发,保证深层高温漏失地层的长期封堵效果;⑤注重发展数据化和智能化堵漏技术,促进堵漏技术向数据化和智能化方向发展。表1参40

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不同相态二氧化碳前置酸压碳酸盐岩裂缝形成规律

郭建春, 詹立, 苟波, 张然, 刘超, 李骁, 任冀川

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 639-645. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.19

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选取延安气田下古生界马五₁亚段碳酸盐岩露头,开展了清水、液态CO₂、超临界CO₂作用下的真三轴压裂实验,同时采用CT扫描技术,分析了碳酸盐岩中压裂裂缝的起裂和扩展规律。研究表明,超临界CO₂黏度低,扩散性强,压裂过程中滤失量大,有利于提高井筒周围岩石孔隙压力,明显降低碳酸盐岩的破裂压力,但压裂过程中井筒压力上升缓慢,致裂岩石所消耗的超临界CO₂体积远大于清水;天然裂缝不发育的碳酸盐岩,采用清水、液态CO₂压裂易发生张性破坏,压裂裂缝主要沿最大水平主应力方向扩展,采用超临界CO₂压裂易发生剪性破坏且水平应力差对压裂裂缝形态影响较小,近井筒处压裂裂缝扩展方向与最大水平主应力方向呈45°夹角,随扩展延伸距离的增加,在离井筒较远处逐渐转向最大水平主应力方向,裂缝迂曲度与前者相比有所增加;天然裂缝发育的碳酸盐岩,清水易沟通低逼近角天然裂缝,压裂后易形成“阶梯状”裂缝,裂缝形态相对简单,液态CO₂黏度低,易沟通高逼近角天然裂缝,压裂后易形成多方向缝,裂缝形态相对复杂,沟通高逼近角天然裂缝是碳酸盐岩压后形成复杂裂缝的关键。图9表3参29

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页岩水化及水锁解除机制

曾凡辉, 张蔷, 郭建春, 曾波, 张宇, 何颂根

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 646-653. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.20

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选取四川盆地长宁地区龙马溪组页岩样品,开展电镜扫描、CT扫描、高压压汞、低温N₂吸附、水化自吸等实验,对比蒙脱石、伊利石水化特征,分析页岩水锁解除能力的主控因素,揭示页岩水化过程中孔隙结构的演变机制。研究表明:页岩水化特征与黏土组成密切相关,伊利石含量高的页岩不易水化膨胀,改善储集层孔隙结构的能力有限;蒙脱石含量高则易水化膨胀,改善储集层孔隙结构的潜力较大;页岩伊利石含量高,初期自吸作用相对较强,但扩散能力不足,易形成水锁;页岩蒙脱石含量高,初期自吸作用相对较弱,扩散能力较好,具有一定的水锁解除能力;页岩存在最佳水化时间,此时储集层物性最好,水化时间过长,则对储集层物性形成伤害,伊利石含量高的页岩最佳水化时间较短;无机阳离子对黏土矿物吸水膨胀具有抑制作用,对伊利石的抑制作用更强,K⁺抑制效果较好,蒙脱石含量高的储集层可以通过降低压裂液阳离子含量促进黏土水化作用;伊利石含量高的储集层可注入高K⁺含量的压裂液抑制水化作用。图13表2参25

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页岩油气最终采收量地质主控因素——以美国海湾盆地鹰滩页岩为例

侯连华, 于志超, 罗霞, 林森虎, 赵忠英, 杨智, 吴松涛, 崔景伟, 张丽君

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 654-665. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.21

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基于白垩系鹰滩组下段1 317口生产井和72口系统取心井991组分析化验数据,分别按油和天然气,采用两种页岩油气最终采收量（EUR）经典模型预测单井最终采收量,以消除工程因素的预测均值作为最终结果,全面厘清控制页岩油气EUR的关键地质因素。研究表明:储集能力、资源量、流动能力和可压性是控制页岩油气EUR的4个关键地质因素。储集能力直接受控于总孔隙度和含烃孔隙度,间接受控于TOC和R_o;资源量受控于含烃孔隙度、有效页岩厚度等参数;流动能力受控于有效渗透率、原油密度、气油比、凝析油气比、地层压力梯度和R_o等参数;可压性直接受控于脆性指数,间接受控于黏土体积含量。页岩油气EUR主要受控于6个地质参数,EUR与有效页岩厚度、总有机碳含量、裂缝孔隙度呈正相关关系,与黏土体积含量呈负相关关系,与R_o、地层压力梯度呈先增大后减小关系。现有水平井压裂技术的单井有效压裂厚度上限约65 m;EUR下限值为3×10⁴ m³油当量条件下,当TOC<2.3%或R_o<0.85%或黏土体积含量大于25%,且裂缝或微裂缝不发育时,很难形成页岩油气的有利发育区。图11表1参48

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渤海湾盆地北部新近系馆陶组地热田特征及开发实践——以河北省唐山市曹妃甸地热供暖项目为例

董月霞, 黄红祥, 任路, 李洪达, 杜志强, 鄂俊杰, 王琦, 张晓明

石油勘探与开发, 2021, 48(3): 666-676. https://doi.org/10.11698/PED.2021.03.22

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选取渤海湾盆地南堡凹陷高尚堡—柳赞地热田为研究对象,系统探讨了研究区馆陶组地热资源地质条件与地热资源潜力,并介绍了曹妃甸地热能供暖的开发实践。研究表明,研究区馆陶组平均埋深1 500~2 500 m,岩性以砂砾岩为主,热储厚度平均为120~300 m,热储平均孔隙度28%~35%,渗透率（600~2 000）×10^-3 μm²,热储温度70~110 ℃。地热资源量为13.79×10¹⁸ J,折合标准煤4.70×10⁸ t。利用以往油气勘探开发积累的大量地震、钻井资料,开展地热供暖开发目标选区、砂岩热储模拟和同层采灌技术试验,采用分散式采灌布井方式建设曹妃甸新城230×10⁴ m²地热供暖试验项目,自2018年项目完成建设以来平稳运行两个供暖季,年均节约标准煤6.06×10⁴ t,减排二氧化碳15.87×10⁴ t,取得了良好的经济效益和社会效益。曹妃甸地热供暖试验项目证实了东部地区新近系砂岩热储利用同层采灌均衡技术可实现持续规模开发,为中国东部含油气盆地地热资源勘探和开发提供了有效借鉴。图8表4参42

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2021年, 第48卷, 第3期　刊出日期：2021-06-23

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