濟陽坳陷頁岩油資源潛力評價與有利區預測 宋國奇等5人 9787030760067 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
《濟陽坳陷頁岩油資源潛力評價與有利區預測》系統介紹了濟陽坳陷古近系頁岩資源潛力評價和有利區預測方面的成果。從頁岩發育的宏觀地質背景出發，重點介紹了頁岩的有機地球化學特徵及頁岩油性質，頁岩油資源評價方法、關鍵參數及相關的系列技術方法，從岩相、含油性、儲集性、流體性質及動力學方面分析了頁岩油成藏邊界條件，總結了頁岩油的富集模式，以頁岩油富集區控制因素分析為基礎，形成了頁岩油有利區預測方法，並初步探討了頁岩油採收率的問題。

精彩書評
頁岩油是當前的研究熱點

目錄

目錄
前言
**章 緒論 1
**節 頁岩油勘探發現與歷程 1
第二節 頁岩油勘探中的問題及研究進展 4
第二章 濟陽坳陷頁岩發育的宏觀地質背景 6
**節 構造演化特徵 6
第二節 沉積特徵 8
第三節 頁岩岩相與發育特徵 10
一、頁岩岩相劃分方法 10
二、頁岩岩相類型 12
第四節 頁岩沉積有機相 13
一、沉積有機相類型 15
二、沉積有機相分佈特徵 17
第三章 頁岩有機地球化學與頁岩油特徵 19
**節 頁岩有機地球化學特徵 19
一、有機質丰度 19
二、有機質成熟度 21
三、有機質類型 26
第二節 頁岩油資源分級標準 30
第三節 頁岩油的性質 32
一、頁岩油物理性質 32
二、頁岩油族組成特徵 34
第四章 頁岩油資源評價方法及關鍵技術 36
**節 資源評價方法優選 36
一、氯仿瀝青「A」法 37
二、熱解S1法 37
三、砂岩薄夾層內頁岩油資源評價方法 38
第二節 資源評價關鍵參數 39
一、頁岩體積 39
二、泥岩密度 40
三、氯仿瀝青「A」及輕烴恢復 40
四、熱解參數S1及損失量恢復 46
第三節 頁岩的有機非均質性測井預測 52
一、△lgR法評價有機非均質性的原理和方法(以TOC為例) 53
二、模型建立 57
三、不同級別泥頁岩的分佈與規模 59
第四節 頁岩油伴生氣量評估方法 66
一、自然演化剖面法(源內常規油藏統計法) 66
二、物理模擬實驗法 67
三、數值模擬法 67
第五節 吸附-遊離/可動油評價方法 70
一、自然演化剖面確定頁岩*大吸附量 71
二、應用溶脹吸附實驗測定不同組分的吸附烴量 75
三、應用物理模擬實驗直接評估可動烴量 83
第六節 頁岩油資源評價結果 85
第五章 頁岩油富集模式與成藏邊界條件 90
**節 頁岩油分佈特徵 90
第二節 頁岩油富集成藏的邊界條件 93
一、頁岩油微觀賦存孔隙大小邊界 93
二、頁岩油富集成藏的深度邊界 98
三、頁岩油可動邊界 100
四、頁岩油富集的動力學邊界條件 105
第三節 頁岩油的富集模式 111
一、新義深9井 117
二、羅67井 120
三、羅69井 122
第六章 頁岩油有利區預測 126
**節 頁岩油富集區控制因素 126
一、有機質含量利於頁岩油氣富集 126
二、優勢岩相利於頁岩油氣的富集 129
三、適中的有機質成熟度利於頁岩油氣的富集 132
四、異常高壓利於頁岩油氣的富集 134
五、孔-縫發育程度對頁岩油氣富集的影響 135
六、原油可動性對頁岩油氣富集的影響 137
第二節 頁岩油有利區優選 138
一、含油氣有利區的確定 140
二、儲集性有利區的確定 140
三、壓力體系的確定 145
四、頁岩油有利區優選 147
第三節 頁岩油採收率探討 149
一、彈性能量驅動採收率計算 150
二、彈性驅動採收率計算 151
三、溶解氣驅動採收率計算 154
四、彈性驅動與溶解氣驅動總和 156
五、可采資源量 156
參考文獻 159

精彩書摘
**章 緒論
頁岩油在北美的成功勘探、開發引起勘探家對這一目標的高度關注和重視。頁岩油是指賦存於富有機質頁岩層系中的石油，頁岩層系中粉砂岩、細砂岩、碳酸鹽岩單層厚度不大於5m，累計厚度不超過1/3，無自然產能或低於工業石油產量下限，需採用特殊工藝措施才能獲得工業石油產量(GB/T 38718—2020)。濟陽坳陷為中國東部新生代典型富油陸相斷陷盆地，頁岩油資源豐富，在東營、沾化、車鎮、惠民等凹陷均有分佈，頁岩油主要分佈在古近系沙河街組沙四上亞段、沙三下亞段及沙一段3套富有機質頁岩層系中。在近10年的攻關研究和勘探實踐過程中，勝利油田在東營、沾化等凹陷取得了多個層系、多種類型頁岩油的突破，充分展現了濟陽坳陷良好的頁岩油勘探前景。
**節 頁岩油勘探發現與歷程
濟陽坳陷頁岩油勘探經歷了從認識—實踐到再認識—再實踐不斷探索的過程，其勘探有50年的歷史，時間節點以2006年和2012年為界限，可分為勘探偶遇、主動探索、創新突破3個階段(圖1-1)。
圖1-1 濟陽坳陷頁岩油勘探歷程(劉惠民，2022)
(一)勘探偶遇階段(1972∼2006年)
1972年，在沾化凹陷渤南窪陷的Y18井于沙一段泥頁岩中偶然發現了工業油氣流，當時稱為泥頁岩裂縫油氣藏。之後，在東營中央隆起帶鑽探河54井，沙三下亞段2928∼2964 4m頁岩段中途測試，5mm油嘴放噴，日產油91 4t，日產氣2740m3，是濟陽坳陷**口頁岩工業油流井。此後，沾化凹陷羅42、車鎮凹陷的新郭3、東營凹陷的利深101等井也相繼在頁岩段獲得了高產油氣流，展示了濟陽坳陷頁岩油勘探的巨大潛力(孫煥泉，2017)。
該階段以常規構造油氣藏和隱蔽油氣藏為勘探對象，鑽探過程中在沙河街組泥頁岩段多口井見油氣顯示或獲得工業油氣流。其間對泥頁岩裂縫油氣藏進行了探索性的攻關研究，並採取「兼探為主，專探為輔，深化認識，改進技術」的策略(董冬等，1993)。該階段頁岩試油井的初期產能普遍較高，但產能下降快，高產井可以長期、多周期間歇開採，累計產量大多是第1階段貢獻，少數頁岩油井總體產能較高。但由於當時地質認識局限性，以及常規直井勘探技術、預測方法不適應性，泥頁岩裂縫油藏預測難度大，頁岩油勘探並未取得實質性進展，尚未建立完善的評價方法體系，加之常規油氣發現層出不窮，頁岩油鑽探計劃遂被擱淺，以偶然發現為主。
(二)主動探索階段(2006∼2012年)
受北美海相頁岩油氣成功勘探開發的啟示，從2006年開始加快了濟陽坳陷頁岩油的專題研究與勘探步伐。濟陽坳陷320餘口探井在泥頁岩中見油氣顯示，其中30餘口井獲工業油氣流。各凹陷、多層系均見工業性油氣流，以東營凹陷、沾化凹陷*多；層繫上以沙三下亞段為主，其次為沙四上亞段和沙一段。頁岩油投產井累計產油*高達27896t。初步認識到濟陽坳陷頁岩油具有「連續成藏、局部富集」的特點，基本明確了濟陽坳陷頁岩油較大的勘探潛力與方向，並以此認識為指導，先後部署羅69、樊頁1、牛頁1、利頁1四口系統取心井，累計取心1010m，並開展上萬塊(次)樣品系統測試分析，為推進濟陽坳陷頁岩油基礎地質研究奠定了紮實的資料基礎，逐步認識到濟陽坳陷陸相頁岩油與北美海相頁岩油的顯著差異。2011年，在勝利油田「發現50周年，產油10億t」之際，中國石化集團公司領導提出了「勝利油田要加快頁岩油氣勘探開發，展開會戰，儘快形成規模，走在全國前列」的工作目標。其下屬各油田積極響應集團公司號召，成立了以分公司主要領導牽頭的非常規油氣勘探開發工作領導小組，積極開展頁岩油氣勘探開發會戰，並在東營凹陷、渤南窪陷開展評價部署工作，優選了沾化凹陷渤南窪陷沙三下亞段部署BYP1井、BYP2井及東營凹陷利津窪陷沙四上亞段部署LY1HF井等四口頁岩油專探井。其中，渤南窪陷鑽探的三口井，在目的頁岩層水平段鑽井過程中出現了不同程度的井壁垮塌，壓裂均不成功，單井初期產量、累計產量均比較低；利津窪陷鑽探的LY1HF 壓裂效果不理想，產能也較低。此外，部署兼探井五口，分別為Y182井、Y186井、Y187井、L758井、N52井，並開展試油測試，兼探井頁岩發育段見高產油氣流，展示了濟陽坳陷泥頁岩具有較大的資源潛力(表1-1)。
表1-1 濟陽坳陷主動探索評價階段主要新鑽頁岩油井試油試采情況統計(宋明水，2019)
續表
(三)創新突破階段(2013年至今)
「十二五」以來，依託國家973計劃、國家科技重大專項及中國石化集團公司科技攻關項目，開展濟陽坳陷富有機質頁岩「儲集性、含油性、可動性和可壓性」基礎地質研究與關鍵技術攻關，在頁岩微觀表徵、富集模式、有利區預測等方面取得重要進展(朱日房等，2015；李政等，2015；張順等，2016；劉惠民等，2018；王永詩等，2018；王民等，2019)，重新審視了濟陽坳陷頁岩油「有效烴源岩厚度大、資源丰度高、裂縫發育、滲流能力強、地層天然能力充足及富碳酸鹽頁岩具有一定可壓裂性」等有利條件。配套形成了勘探部署評價與工程工藝技術系列，濟陽坳陷頁岩油勘探取得戰略性突破。通過新一輪200餘口老井複查，優選優質頁岩層段開展重新試油，驗證地質新認識，試驗壓裂新工藝。在渤南窪陷Y176、博興窪陷F159、東營凹陷南坡GX26等地區優選老井開展先導試驗，Y176井、F159井、GX26井等6口老井壓裂均獲得工業油流，試油產油量為6 3∼44 0t/d，經過數月開採，產能整體穩定，取得了良好效果，推動了濟陽坳陷頁岩油勘探進程。對直斜井富有機質頁岩層壓裂改造20餘口，90%的井累計產量超過千噸，進一步證實地質新認識的可行性和壓裂工藝的適用性，大大增強了展開濟陽坳陷頁岩油勘探的信心。
2019年以來，按照「直斜井試油戰略偵察，風險勘探引領突破，水平井專探求產」的指導思想，遵循濟陽坳陷頁岩油「四性」20參數地質評價體系與勘探突破目標優選工作流程，選靶區、選靶層、定靶盒，探井部署由裂縫型轉向基質型、由Ro＞0 9%轉向Ro＜0 9%，設計水平專探井實施鑽探，實現濟陽坳陷頁岩油商業產能突破。2019年和2020年，在沾化凹陷渤南窪陷及東營凹陷博興窪陷部署鑽探YYP1和FYP1兩口風險探井(中等演化程度)。2021年在沾化凹陷渤南窪陷部署鑽探該階段第三口風險探井——BYP5井(高熱演化成熟度)，在東營凹陷牛庄窪陷部署鑽探直斜兼探井—— NX124井(低熱演化程度)，其中，BYP5井峰值日產油160t油當量，累計產油11671t油當量(4個月累計產油過萬噸油當量)；NX124井峰值日產油43 2t，累計產油1974t。近年來，濟陽坳陷頁岩油勘探的相繼突破，進一步證實濟陽陸相斷陷咸化湖盆高熱演化(Ro＞0 9%)、中等熱演化(Ro=0 7%∼0 9%)、低熱演化(Ro=0 5%∼0 7%)程度的富有機質紋層(層)狀富碳酸鹽頁岩均具有較好的勘探開發前景(劉惠民，2022)。
第二節 頁岩油勘探中的問題及研究進展
勘探實踐表明，濟陽坳陷頁岩油資源潛力巨大，前期部署的水平專探井和垂直兼探井均可以獲得油流，但存在以下幾個基本現象：頁岩油初期產能相對較高，但下降速度較快，很難穩產；頁岩樣品實測的含油丰度高，但產出的油氣相對較少；同井、同層甚至相近地區的頁岩含油氣性差異明顯；各井的產能差異較大(日產油2 3∼154 0t)，水平專探井產能整體偏低，效果並不理想(盧雙舫等，2016b)。以上現象表明，濟陽坳陷頁岩油勘探仍面臨以下諸多問題，亟須攻關。
(1)濟陽坳陷頁岩含油氣性空間變化塊，研究難度大。濟陽斷陷湖盆頁岩沉積受沉積環境多變的影響，形成的頁岩類型多樣、分佈複雜，泥頁岩分佈非均質性強，橫縱方向上的岩相、物性、脆性、含油性等特徵變化較快，不同類型泥頁岩的地球化學特徵、脆性、孔滲、電性等特徵差別較大，制約了後續的勘探目標評價。
(2)頁岩油富集規律不明確。濟陽坳陷頁岩油井單點上雖已經獲得突破，但同井、同層甚至相近地區的頁岩含油氣性差異明顯，且各井的產能差異較大，重要原因之一在於對頁岩油富集規律的探索不夠深入(宋明水等，2020)。頁岩油資源的富集模式是頁岩油勘探和有利區預測的關鍵，不同的富集模式具有不同的控制因素和分佈規律。客觀評價/有效預測有機質，尤其是頁岩油富集的層段和區域，是準確布井並提高頁岩油勘探開發效益的基礎。
(3)頁岩油資源規模不清楚。濟陽坳陷古近系普遍發育泥頁岩，其間蘊含著巨大的油氣資源。相比北美頁岩油氣系統主要發育于海相地層，濟陽泥頁岩主要為陸相沉積，其頁岩油氣的生成條件、儲集條件及泥頁岩的含油氣性是否具有可比性，無疑是制約濟陽坳陷頁岩油氣勘探開發的關鍵問題(張林曄等，2014b)。如何在借鑒北美頁岩油氣勘探開發技術和實踐經驗基礎上，利用新方法、新思路、新技術查明濟陽坳陷頁岩油資源規模，對明確頁岩油勘探前景、推動濟陽坳陷頁岩油勘探開發及部署具有重要意義。
(4)頁岩油可動性及有利區預測方法缺少。濟陽坳陷頁岩油勘探中的兼探井在頁岩發育段見高產油氣流，而水平井雖然採用與國外同步的鑽井及壓裂措