为了揭示黏土矿物在含气页岩储层中所扮演的角色,选择以不同黏土矿物为主的黏土岩进行了孔隙—表面积测量和甲烷等温吸附实验。测量显示,黏土矿物以3~100nm微孔隙为主,并出现3~6nm和20~70nm 2个主要分布区。其中,蒙脱石黏土以小孔占优势,伊/蒙混层黏土以小孔和中—大孔同时发育为特征,高岭石、绿泥石和伊利石黏土均以中—大孔为主。蒙脱石、伊/蒙混层和高岭石黏土为孔隙发育类型,总孔隙体积和表面积分别达到0.04mL/g和11.47m2/g 以上。不同类型黏土岩的甲烷吸附能力有较大差异,利用朗格缪尔方程拟合计算的蒙脱石黏土、伊/蒙混层、高岭石黏土、绿泥石黏土、伊利石黏土、粉砂岩及石英岩小于270目试样的最大甲烷吸附容量分别为8.12mL/g、3.66mL/g、2.70mL/g、2.28mL/g、1.72mL/g、0.97mL/g和0.70mL/g。黏土岩的表面积不仅取决于总孔隙体积和孔隙率,而且与孔隙尺寸的分布关系更为密切。黏土岩中小于100nm微孔隙体积与甲烷最大吸附量显示良好的线性关系,因此,页岩微孔隙体积的大小反映其天然气的吸附能力,而气体吸附能力的大小受其内孔隙,特别是小于20nm微孔隙发育程度的控制。不同黏土矿物由于形态结构、孔隙大小和孔隙率的不同,导致其气体吸附性上的差异,而这种差异不仅与黏土的类型有关,而且受岩石成因和成岩作用的影响。
库车坳陷具有丰富的天然气资源,继克拉2大气田发现后,近年来在克拉苏断裂下盘克深区带发现了大北、克深等大型气田。以克深、大北大气田为例,详细论述了克拉苏盐下深层大气田的形成机制与富集规律,认为侏罗系—三叠系煤系烃源岩5Ma以来生气强度和生气速率达到极大值[高达(160~320)×108m3/km2和15~20mg/(gTOC·Ma)],为高效气源灶。克拉苏冲断带叠置在供烃中心之上,充足的气源是大北—克深气田天然气富集的物质基础。区域性巨厚膏盐岩盖层限制构造冲断突破、有效保护储层、高效保存油气,是盐下油气富集的重要保证。克深—大北分层滑脱收缩变形,盐下冲断叠瓦构造成排成带,广泛分布的低孔砂岩储层,为天然气富集提供了有利空间。克深—大北地区盐下深层构造的形成与区域构造挤压关系密切,主要是晚喜马拉雅期强烈冲断挤压形成,上新世—第四纪是克拉苏构造带形成的主要时期,主体构造基本都是在库车组中晚期定型;而生烃史研究也表明烃源岩主要生气期在库车组沉积以来,主生气期与构造定型期的良好匹配决定了克拉苏冲断带盐下晚期高效成藏,是该区深层形成大气田的重要原因。
基于大量露头实测和卫星影像资料,探讨了塔里木盆地西克尔地区奥陶系溶洞系统特征及主要控制因素。根据溶洞系统成群、成层状分布特征,提出了溶洞群的观点。并以溶洞充填物为主要依据,将研究区内溶洞群分成碎屑物质充填型和热液矿物充填型两大类。平面上,溶洞群是多个单一溶洞系统的组合,溶洞主体呈雁列式排列,溶洞系统中的缝、洞连片分布形成统一整体,其中,单个溶洞以岩溶管道和厅堂2种形态为主;纵向上,溶洞群由多个单一溶洞成层状有规律地分布,多级次裂缝沟通了不同溶洞主体,其中单个溶洞主体形状以圆形、椭圆形和扁豆状为主。在此基础上,综合溶洞系统宏观特征及分布特点、充填物岩石学特征、充填物碳、氧同位素和87Sr/86Sr值等多种因素,明确了研究区溶洞系统充填期次,得出溶洞系统的分布受控于古气候、溶蚀沟道和断裂系统,其中,古气候是溶洞系统发育的基础,而溶蚀沟道和断裂系统对溶洞发育的后期改造起重要作用,且以断裂系统控制为主。为此,提出了断裂系统控制下溶洞系统发育的2种过程模式,以期为塔北覆盖区溶洞型岩溶储层预测提供理论依据。
针对低勘探程度致密砂岩气区的特点,优选资源丰度地质类比法和基于储层体积的随机模拟法进行致密砂岩气资源评价,并根据国内外多个典型致密砂岩气藏的地质条件对比建立了致密砂岩气地质评价和资源丰度类比标准。以库车盆地东部侏罗系致密砂岩气为例,首先采用多要素叠加预测了致密砂岩气有利分布区块,对不同区块分别进行地质评价和参数研究,然后分别利用资源丰度类比法和随机模拟法对各个区块进行资源量的计算。计算表明库车东部侏罗系致密砂岩气资源量约为1.4×1012m,具有较大的勘探开发潜力。
塔里木盆地库车坳陷致密储层中构造裂缝普遍发育,裂缝的形成与分布对致密砂岩气成藏过程具有重要的控制作用。结合前人的研究成果,利用岩心、测井等资料分析库车坳陷依南地区构造裂缝形成时间、发育位置及发育强度,认为构造裂缝形成时间晚于依南2致密砂岩气藏形成时间,裂缝既发育在气藏内部,也发育在气藏的边界,裂缝发育程度具有不均一性。综合分析裂缝时空分布规律以及发育强度,认为致密储层中发育的裂缝对致密砂岩气藏的控制作用主要表现在:①裂缝形成以后,天然气运聚动力发生改变,天然气在裂缝内以浮力为主要的运聚动力,在基础孔隙中则以分子膨胀力为主要的运聚动力;②当裂缝晚期发育,且发育在气藏内部时,裂缝改善了致密储层的物性条件,形成了有利于天然气运聚成藏的优势通道及储集空间;③当裂缝晚期发育,且发育在原型致密砂岩气藏边界时,原型致密砂岩气藏遭到破坏,气藏发生萎缩。
以乐山—龙女寺古隆起新元古界震旦系灯影组为对象,研究古隆起演化与其油气成藏过程的关系。乐山—龙女寺古隆起经历了多期构造运动:桐湾(Ⅰ幕、Ⅱ幕)运动控制着灯影组古岩溶的发育,加里东运动期形成了古隆起的雏形,其后海西、印支、燕山运动期古隆起总体继承发育,轴线不断由西北向东南迁移,并最终在喜马拉雅运动后定型,控制着油气成藏过程。通过流体包裹体和埋藏史研究,认为乐山—龙女寺古隆起经历了3个关键生排烃期:志留纪、早三叠纪和侏罗纪—白垩纪。伴随着乐山—龙女寺古隆起的构造演化过程,新元古界灯影组成藏经历了7个阶段:初次充注、生烃停滞、二次充注、古油藏形成、古油藏迁移、古油藏裂解及气藏形成。结合油藏数值模拟和油气勘探实践,建立了乐山—龙女寺古隆起震旦系灯影组的成藏模式,在高石1井所在的斜坡区,发育集群展布的气藏群,横向上总体表现为层状分布特征,是天然气勘探的重要领域。同时认为,以四川盆地为代表的中国新元古界含油气系统具有重要的油气勘探价值。
歧口凹陷沙河街组一段下亚段湖相碳酸盐岩储层储集空间多样、物性变化快、非均质性极强,其储层质量的差异性严重影响了该区油藏分布规律的认识和有利储层的预测。针对这一问题,综合利用钻井资料、测井资料、岩心观察、薄片鉴定及分析化验等资料对研究区储层特征及储层质量差异机理进行了研究。研究发现,沙一下亚段碳酸盐岩储层储集空间包括原生孔隙、次生溶孔和裂缝,为中孔中渗储层。储层质量差异具体表现为储层的孔渗性在空间上差异明显;优势储集空间具有明显的分区性;不同类型的碳酸盐岩物性差异很大,颗粒石灰岩的孔渗性最好,泥粉晶白云岩次之,灰泥石灰岩最差。储层质量差异受沉积相、不均匀溶蚀和构造作用的控制。生物滩、鲕粒滩是优质储层发育的有利沉积相带;断层附近的泥粉晶白云岩有利于裂缝发育。由岩石矿物成分、原生孔隙及裂缝发育程度的不同引起的不均匀溶蚀是导致研究区碳酸盐岩储层质量差异的根本原因。
重点分析研究合浦盆地低熟烃源岩有机质丰度、生源母质类型和成熟度等生烃条件,以及生储盖组合、圈闭类型和油气运移和保存等油气成藏地质条件,认为合浦盆地具有形成低熟油气/生物气的有利地质条件,是华南陆块西南缘上具有一定油气勘探远景的沉积盆地。合浦盆地未来油气勘探方向及重点勘探领域,应围绕低熟烃源供给区,主要勘探寻找低熟油气及浅层生物气资源,争取获得油气勘探的突破。
宽扎盆地为一典型的早期裂谷与晚期被动大陆边缘叠合含盐盆地。盆地的形成经历了3期构造演化:裂谷阶段、过渡阶段和被动大陆边缘阶段,在过渡阶段发育厚层的盐岩。盐岩沉积后的演化主要受到了3种驱动因素(动力学机制)的控制,使得盐岩总体上呈现出“西厚东薄”的分布特点。盐岩沉积后的演化在一定程度上控制了盐上沉积地层的分布、盐相关圈闭的形成以及盐窗的分布等。根据盆地东西部盐岩演化的动力学机制和现今盐岩发育特点,把宽扎盆地划分为盐伸展区和盐挤压区。二者油气运移和聚集的规律是有所不同的,从而导致盐伸展区和盐挤压区的勘探潜力和勘探方向有所不同。
西非被动大陆边缘盆地群是近年来全球油气资源的快速增长区。为揭示加蓬海岸盆地的油气富集规律,对盆地的构造特征、盐层序、成藏组合和油气成藏模式进行了研究,结果表明:裂谷期、过渡期和漂移期3个演化阶段中发育的2组近于垂直的NW—SE向和NE—SW向断裂体系形成了东西分带、南北分块的盆地构造格局。盐层序是该盆地油气富集的关键因素,其流动变形形成的盐构造圈闭有利盐上油气聚集成藏;由于不发育盐滑成因的盐窗,盐层序依然保持着连片性,给盐下油气提供了良好的封盖条件。不同时期盐构造演化差异明显,康尼亚克期—始新世早期是盐构造发育的主要时期,对应于第Ⅲ枢纽带活跃期,形成了大量伸展成因的盐构造,盐底辟速率约等于沉积速率,控制了沉积相分布并形成了大量构造或构造—地层圈闭;始新世晚期—渐新世早期,构造反转使局部地区发育挤压成因的无根盐株;后渐新世,盐底辟速率小,对沉积作用影响微弱,有利圈闭发育有限。综合分析表明,盐下有利成藏组合主要发育在第I枢纽带断陷周围的断块和断背斜等圈闭中,盐上有利成藏组合主要分布于第Ⅲ枢纽带西侧浊积扇相区与盐构造圈闭的叠加区。
黄骅坳陷千米桥潜山储集层裂缝系统发育,纵横向非均质性强,含气储集层横向预测困难。利用地震波吸收衰减属性实现储层预测的技术,能够提高储层与钻井的吻合度。首先提出了一种新的混合相位子波提取方法并进行了混合相位子波提取;其次对提取的子波进行不同频带能量变化特征分析,提取沿层的吸收参数;最后结合其他地震属性进行含气性综合预测,获得了良好的结果。
在苏丹3/7区块的地震资料处理压制多次波过程中,过去存在压制多次波不足或者损伤有效信号的问题,这些问题可用分级多域迭代组合去噪技术解决:①根据多次波的周期性先用预测反褶积压制近偏移距的周期性多次波;②用Radon变换分别在炮域、检波点域和CMP域压制远偏移距的多次波;③在CRP道集上用高精度Radon变换压制剩余的多次波。通过应用上述技术,很好地压制了研究区块较发育的多次波,从而使处理成果品质有了较大改善,获得了多次波压制好、信噪比高的地震资料,为总结该区块潜山地区油气成藏规律,识别油气聚集带提供了可靠资料。
裂缝型储层导电机理复杂,电阻率影响因素众多。基于双侧向测井原理,通过构建合理的地质模型,理论模拟裂缝全含水、全含油时岩石电阻率,并对各种影响因素逐一进行分析,这些因素主要包括地层水电阻率、基质电阻率、裂缝倾角、裂缝宽度、基质孔隙度及M值等,进一步探讨了各因素对储层电阻率的影响程度。结果表明:①岩石电阻率随着基质电阻率的增大而增大,且裂缝全含油岩石电阻率的增大率要高于裂缝全含水的情况;随着基质电阻率的增大,流体性质对岩石电阻率的影响程度也增大。②固定基质电阻率,岩石电阻率随着地层水电阻率和裂缝倾角的增大而增大,随着裂缝宽度的增大而减小,且对裂缝全含水岩石电阻率的影响程度要高于裂缝全含油情况;地层水电阻率和裂缝倾角越小、裂缝宽度越宽,流体性质对岩石电阻率的影响越大。③基质电阻率由阿尔奇公式确定,岩石电阻率随着基质孔隙度的增大而减小,随着M值的增大而增大,且对裂缝全含油岩石的影响程度要高于裂缝全含水的情况;基质孔隙度越小、M值越大,流体性质对岩石电阻率的影响越大。④M值、基质电阻率对岩石电阻率的影响最大,其次是裂缝倾角与裂缝宽度,而地层水电阻率的影响最小。
油页岩没有有效孔隙,主要是通过裂缝网络生产油气,天然裂缝系统发育程度直接影响油页岩开采效益,因此油页岩裂缝的研究尤为重要。利用测井曲线可以较准确识别出油页岩段,但如何利用测井资料有效评价油页岩的裂缝发育程度仍然是一大难题。分析归纳了鄂尔多斯盆地长7段油页岩地层的测井响应特征之后,给出了能够较好地反映研究区内裂缝发育程度的5种测井指标,进而构建了鄂尔多斯盆地油页岩裂缝概率模型,同时利用层次分析法确定了模型中的权重。将此模型程序化,实现了油页岩裂缝的计算机自动定量识别。识别结果与成像测井对比表明,该方法能够较准确地对油页岩的裂缝进行识别,且精度较高、实用性强,能够满足油页岩地层裂缝测井识别精度的要求。
渤海湾盆地歧口18-1沙河街组浊积扇油藏储层非均质性强,砂体横向变化快。采用地震属性分析、测井约束反演和地质统计反演等方法,对稀井网条件下歧口18-1沙河街组浊积扇优质储层的分布规律进行预测,为该油田开发方案编制井位的部署提供了地质依据。通过优选的地震属性均方根振幅的空间分布确定有利的储集相带浊积扇的分布及其几何形态;应用基于模型的测井约束反演获取的三维波阻抗数据体预测浊积扇内部复合储层砂体的分布范围;引入地质统计反演,通过波阻抗与泥质含量的协同模拟,精细刻画储集砂体的内部结构,提高优质储层的预测精度。这种应用三维地震资料从有利的沉积相带经复合储集砂体到内部储层结构、预测精度逐级提高的储层地震预测方法尤其适合稀井网条件下横向变化快的浊积扇储层砂体的研究。
研究区的储层具有低孔隙度、低渗透率、低压力、低丰度和高含水饱和度等特点。束缚水饱和度与地层的孔隙结构、岩石性质及形成条件有关,所以对不同类型的储层,影响其束缚水饱和度的因素不同,求取方法也不同。针对研究区的实际情况,利用核磁共振资料、测井资料分别建立了3种计算束缚水饱和度模型:①孔隙度建立模型,该模型对低孔、低渗及孔隙结构复杂的储层适用性很差;②用多元线性回归求束缚水饱和度,该方法取得了较好的效果;③用孔隙结构指数建模,该模型与核磁分析吻合程度最高,效果最好。因此根据研究区储层特点,选择利用孔隙结构指数建立束缚水饱和度模型,大大提高模型准确度,为后期测井解释提供了可靠依据。
为得到致密气藏压裂水平井的产量影响因素及递减规律,利用考虑气体滑脱效应的拟压力和拟时间变量,建立带有矩形封闭边界的分段压裂水平井渗流数学模型,应用Newman乘积、Laplace变换、相似流动替换及压力叠加原理求解模型以得到气井不稳态产量公式。通过公式研究裂缝长度、导流能力、裂缝数和水平压裂段长度等参数对气井产能的影响,并应用正交试验法做参数敏感度分析。研究表明:裂缝参数不影响封闭气藏的弹性采收率,但决定达到弹性采收率的有效开采年限;增加裂缝导流能力、裂缝长度均可有效减缓气井递减速率,减小开采年限;压裂段长度、裂缝数间存在最优组合,当各裂缝泄流面积相等时开采效果最佳。在实例分析中,裂缝数、压裂段长度、缝长、导流能力对气井产能的影响程度依次降低,最优参数组合为裂缝数3条、缝长为97.6m,压裂段长为279.2m,导流能力为2 446.8×103μm3。
水平井分段完井应用前景广阔,但国内外相关研究均是以油藏为基础。根据气体稳定渗流理论及水平井三维渗流特征,通过引入流量相关表皮系数推导出了气体非达西渗流影响下微元水平段的拟压力分布,进而基于拟压力降叠加原理建立了水平井分段完井气藏模型;再结合分段完井井筒模型建立了其产能预测耦合模型。实例验证表明耦合模型准确度高;继而对气藏水平井分段完井产能进行了预测,并给出了相应流率、轴向流量及井筒流压沿井筒方向的分布。
运用直接解吸法和间接法计算柳坪171井延长组长7段、长8段、长9段页岩游离气含量、吸附气含量和总气量,结合分析延长组页岩岩矿组分、有机地球化学特征、孔隙结构与孔隙体积,确定了延长组陆相页岩含气量及主控因素,并对含气量与主控因素之间关系做了定性及半定量研究。结果表明:延长组页岩含气量以吸附气量为主,其中长7段页岩含气量为3.71~6.26m3/t,游离气百分比为22.53%~35.29%,平均为29.22%;长8段页岩含气量为3.68~5.19m3/t,游离气占总含气量的24.43%;长9段页岩含气量最高,为5.57~7.80m3/t,游离气含量比例为31.64%。随着有机碳含量的增加,可供天然气吸附的比表面增大,页岩吸附气量也增大,同时有机质成熟度的提高促进有机组分纳米级孔隙的产生,从而增加页岩气储集空间,因此有机碳含量、镜质体反射均与含气量呈正相关关系。与海相页岩不同,延长组陆相页岩石英主要来源于陆源碎屑,含气量与石英含量呈负相关关系。黏土矿物含量与含气量呈弱正相关,主要表现在伊蒙混层、伊利石对页岩气的吸附能力。含气量与微孔体积相关性不明显,与中孔和宏孔均具有正相关关系。
页岩的吸附气含量是页岩气量的主要组成部分,不同地区页岩具有不同的吸附特征,其影响因素也有较大差异,因此进一步研究页岩吸附气量,对预测页岩含气量、进行资源评价具有重要意义。渝东南地区发育了较好的下志留统龙马溪组富有机质页岩,具有成熟度高、埋深浅及分布广等特点,为了研究该套页岩的吸附能力和影响因素,选取了该地区2口页岩气井的岩心进行有机碳含量测定、热成熟度测定、X-衍射岩矿分析、氮气吸附实验、扫描电镜实验以及等温吸附实验等一系列分析测试,进一步分析了页岩吸附能力与孔隙结构、有机碳含量、矿物成分、含水率和压力的影响关系,研究过程中发现,该套页岩中有机质丰度高低是影响页岩吸附气量的关键因素,而有机质中发育的大量孔隙,其丰富的比表面积是增强页岩吸附能力的根本因素。