中国石油长庆油田分公司以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段（长7段）富有机质泥页岩层系中的重力流砂岩薄夹层为目标，实现了陆相低压淡水湖盆夹层型页岩油的规模效益开发，发现并探明了10亿吨级庆城页岩油大油田，累计提交探明储量10.52×108 t，率先建成了中国第一个百万吨页岩油整装开发区。随着产建规模不断扩大，地质体差异明显，单井初期产量低且递减快、采收率低、开发成本高等问题越来越突出。通过多年的矿场实践，提出了页岩油开发中的关键科技问题，并根据系统分析提出了合理建议。页岩油水平井钻遇率可分为纵向钻遇率及横向钻遇率，提高优质储层纵向、横向钻遇率是提高单井产量的重要举措；水平井部署时可优先考虑优质储层的延伸方向，提高优质储层的钻遇率；压裂液弹性能对采收率贡献占比相对较低，储层改造不能过度强调大砂量、大液量、大排量，要充分考虑井距、纵向隔夹层分布、裂缝发育情况，优化压裂规模、施工排量等参数；烃源岩品质变化和成岩作用的强弱是造成砂体含油性差异的主要原因，影响有利区选取及优质储层分布；前置CO2增能体积压裂增能效果明显，是降黏提高采收率的有效手段。深化地质综合研究，明确页岩油差异成藏主控因素、精细刻画三维甜点展布、探索更加有效的开发方式，是保障长庆油田页岩油高效开发的重要举措。
多层合采是鄂尔多斯盆地苏里格致密砂岩气藏目前开发的主要方式，致密气、水层层间是否存在干扰、如何表征是气藏能否有效开发需要关注的重要问题。通过设计裂缝沟通的层间合采物理模拟实验流程和方案，开展了不同层间组合模式的开发模拟实验。结果表明：致密气、水层多层合采过程中，无论是只射开气层，还是同时射开气、水层，都普遍存在层间气、水交互越流的现象，从而产生层间干扰，降低气藏采出程度。基于此提出致密砂岩气藏多层合采层间干扰指数概念，并运用多元线性回归方法拟合得到干扰指数模型。干扰指数决定于储层物性的好和差，含水饱和度越高、水层与气层渗透率比值越大（大于临界值1），层间干扰出现得越早，干扰指数越大。最后基于干扰指数模型，建立致密气藏气井产能评价新方法，气井实例计算结果表明，干扰指数曲线可以有效描述气井的层间干扰动态，基于干扰指数模型的产能评价方法计算的气井产能和生产动态与生产历史基本一致，证明了干扰指数模型的有效性与准确性。因此，干扰指数模型可以有效预测苏里格致密砂岩气藏气井的产能和生产动态。研究成果对于苏里格致密砂岩气藏的高效开发具有重要的理论指导和实践意义。
裂缝发育程度是塔里木盆地超深层气藏高产及水侵主控因素，但针对不同气藏间裂缝发育模式划分及不同模式下水侵规律研究较少。为此，以塔里木盆地超深层气藏典型代表克深2、9、8气藏为主要研究对象，基于野外露头、岩心观察、成像测井、泥浆漏失、试井解释、生产动态等资料，结合水侵物理模拟实验及气藏开发实践验证，系统研究了不同气藏裂缝发育模式及水侵规律。结果表明：①克深2、9、8气藏分别发育方向型、过渡型、缝网型3种裂缝模式，裂缝发育程度、分布均匀性、连续性逐渐增高；②克深2、9、8气藏主要发育EW向高角度构造裂缝，裂缝规模、有效性、物性、无阻流量、泥浆漏失量等裂缝定量表征静动态参数均值及其井间差异程度依次增高；③气水分布主要受裂缝发育模式控制，克深2、9、8气藏气水分异程度逐渐增高，分别对应厚气水过渡带、薄气水过渡带、正常气水分异3种气水分布模式；④裂缝发育模式决定水侵速度和采收率，方向型克深2气藏非均匀水侵速度快，物理模拟水驱气效率低，气藏最终采收率低，缝网型克深8气藏水侵规律反之，过渡型克深9气藏表现居中。研究成果可为气藏全生命周期控水开发提高采收率技术的形成提供理论模型和地质指导。
碳酸盐岩溶孔发育程度、注气速度是影响气水两相渗流的重要因素，也是目前碳酸盐岩气藏研究的重点。提出采用卷积算法构建岩心尺度的孔隙—溶孔双重介质孔隙网络模型的方法，分析了碳酸盐岩溶孔发育特征。与之前的方法相比，这个方法考虑了气体的压缩性、压力传播过程和时间等影响因素，建立了孔喉特征更为准确的孔隙—溶孔双重介质模型，并通过与实际岩心的气驱水渗流实验结果进行对比，验证了该方法的可靠性，从而能更加准确地从微观孔喉尺度反映注气速度对气水两相渗流的影响。研究结果表明，溶孔越发育，相渗曲线气水两相共渗区越宽，气水同流周期更长；同时注气压力与毛管力和黏性力间的平衡会影响气体波及效率，产生不同的气水空间分布情况、注气流量与注气压力。研究结果为碳酸盐岩气藏的开采提供了更精确的技术支撑和理论指导，对提高碳酸盐岩气藏的开发开采效率具有重要意义。
四川盆地中江—蓬莱地区灯影组灯二段丘滩体储层测试高产，展现出巨大的勘探潜力，由于受沉积和溶蚀双重作用，储层非均质性强，气水关系复杂，除横向上存在致密带发育，纵向上也存在致密体隔挡层，形成不同气水界面的多个独立气藏。对此，研究拟从已钻井地震地质特征出发，建立灯影组丘滩体储层及致密体地震识别模式，再深入分析灯二上亚段古地貌沉积演化过程，精细刻画岩性圈闭，厘清有效储层空间展布规律。研究显示，丘滩体优质储层发育在灯二上亚段2小层，厚度为30~110 m不等，横向上发育在台缘带附近高地貌区域，呈连片状分布特征。而致密体发育在古地貌低部位，与震旦系裂谷有较好的耦合关系，对气藏有遮挡作用。实践表明，研究认识与实际钻井结果吻合度高，可为北斜坡灯影组气藏勘探提供技术支撑。
川东南地区下侏罗统凉高山组是致密砂岩油气勘探的新领域，但其储层非均质性强，有利储层特征及成岩演化规律等基础研究薄弱，制约了油气勘探开发。以川东南六塘地区凉高山组为研究对象，综合岩心、铸体薄片、扫描电镜和黏土矿物等资料，以岩石学、物性及成岩特征研究为基础，开展致密砂岩成岩相类型划分及差异成岩演化模式研究。结果表明：川东南六塘地区凉高山组储层以长石岩屑砂岩为主，储层物性致密，储集空间主要为残余原生粒间孔和粒间溶孔。储层发育压实、胶结和溶蚀等成岩作用，成岩阶段处于中成岩B期。储层主要发育强压实相、碳酸盐胶结相、溶蚀相和绿泥石膜胶结相4种成岩相类型。其中，强压实相砂岩粒度较细，塑性颗粒含量较多，物性致密；碳酸盐胶结相砂岩粒度较细，碳酸盐胶结物含量较高，物性致密；溶蚀相砂岩长石含量较高，溶蚀作用较强，储层物性相对较好；绿泥石膜胶结相砂岩颗粒较粗、绿泥石膜含量较高，压实中等，原生孔隙及溶蚀孔隙发育。绿泥石膜胶结相、溶蚀相砂岩为研究区2类有利储层。
自川西南地区YS1井和YT1井连续在孔隙型火山碎屑岩储层中取得重大突破和进展以后，对该区火山岩的勘探开发进入新的阶段。基于重磁电震、钻井以及野外采集的最新资料，综合地球物理和地质认知手段各自的优势，解析川西—蜀南地区基底断裂特征及火山岩展布情况，探讨基底断裂与火山岩的关系。研究表明：川西—蜀南地区发育NE向为主、NW向为辅2组基底断裂，认为是NE向断裂先形成，NW向断裂后形成，2组断裂于简阳—三台和蜀南地区成交叉交会的断裂体系。研究区火山岩厚度集中分布在盆地西南部，向盆地内减薄，火山碎屑岩厚度集中发育于新津—简阳地区，向四周减薄，而蜀南地区也发育薄层的火山碎屑岩。研究区内火山岩的展布和发育特征受断穿至二叠系的NE向深大断裂控制，因断裂的交会程度不同导致火山喷发的模式也不相同，断裂交会程度高的地区，火山口呈点状且细小易形成沿断裂发育的多点状复合中心式喷发模式，发育爆发相火山碎屑岩。
鄂尔多斯盆地二叠系太原组发育一套致密灰岩储层，近年来风险勘探取得重大突破，成为天然气勘探关注的重点领域。通过野外露头、岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜和稳定碳、氧同位素等分析测试，开展岩石学、储集空间、储层物性及微观特征研究，系统分析了致密灰岩储层发育特征及有利储层控制因素。研究认为：太原组可作为良好储集层的岩石类型为生屑粉晶灰岩、生屑泥晶灰岩、藻黏结灰岩，储集空间主要为溶孔、残余生物体腔孔、晶间孔及微裂缝，储层平均孔隙度为2.1%，平均渗透率为0.22×10-3 μm2，属于低孔、低渗储层。太原组灰岩有利储层形成受多种因素控制，其中生屑滩、生物丘有利沉积微相是储层形成的物质基础，决定了储集空间类型及平面大面积分布；高频旋回控制下的准同生岩溶作用有利于溶蚀孔的形成，能有效改善储层的储集性能，为厚层灰岩储层的发育创造了条件；裂缝对改善致密灰岩储层渗流能力具有至关重要的作用。研究成果为鄂尔多斯盆地太原组灰岩的下一步勘探指明了方向，同时，也对华北地台生物碎屑灰岩储层研究及勘探目标优选具有重要借鉴意义。
鄂尔多斯盆地西缘下古生界奥陶系碳酸盐岩储层油气成藏期次尚不明确。选取研究区内5口典型井8块下古生界储层碳酸盐岩样品，进行流体包裹体岩相学分析、显微测温及激光拉曼光谱分析，结合典型井埋藏史—热史恢复，确定了鄂尔多斯盆地西缘下古生界奥陶系油气成藏期次。结果表明，鄂尔多斯盆地西缘下古生界奥陶系碳酸盐岩储层中流体包裹体可分为2期：第Ⅰ期包裹体主要以液态烃类包裹体及其伴生的大量盐水包裹体为主，荧光显示为黄色，主要呈串珠状分布在溶孔填充方解石和早期裂缝填充方解石中，其伴生盐水包裹体均一温度的峰值介于120~130 ℃之间；第Ⅱ期包裹体主要发育气态烃类包裹体及其伴生的大量盐水包裹体和少量沥青包裹体，呈带状分布在晚期裂缝填充方解石中，无明显荧光显示，其伴生盐水包裹体均一温度的峰值介于150~170 ℃之间。研究区下古生界奥陶系储层经历了2期烃类充注过程：第一期发生在早侏罗世晚期，为大量油气充注时期；第二期充注发生在早白垩世早期、中期，为大量天然气充注时期。
致密砂岩储层的孔隙结构是决定其储层物性及油气产能的重要因素，也是当前致密储层研究的热点。以松辽盆地长岭气田登娄库组致密砂岩为研究对象，通过核磁共振、恒速压汞、铸体薄片及扫描电镜等实验资料，用定性和定量相结合的方法对致密气储层孔隙结构特征进行表征；基于饱和和离心状态下测量的T2谱进行分形分析，探讨孔隙结构参数与可动流体之间的关系，开展储层孔隙结构分类评价研究。结果表明：登娄库组致密气储层孔隙类型多样，主要发育残余粒间孔、长石溶蚀孔和黏土矿物晶间孔，孔喉关系以大孔细喉和小孔粗喉为主，核磁共振T2谱呈双峰或单峰分布。研究孔隙结构特征与可动流体关系发现，最大连通喉道半径才是控制可动流体大小的主要因素。致密气储层孔隙结构具有分形特征，离心状态T2谱计算的分形维数D2（2.355 1~2.803 5）要高于饱和状态的D1（2.239 9~2.755 7），表明微小孔隙域决定了微观复杂性，中大孔隙域控制了宏观储层品质。综合储层的储集能力和流体的赋存特征将长岭气田登娄库组致密气储层划分为3种类型，Ⅰ类孔隙结构多为小孔粗喉类型，最大连通喉道半径下限为0.8 μm，分形维数小，为优质储层。研究成果定量表征了孔隙结构的复杂性，为致密气储层评价与分类提供了新思路，可以指导致密气储层的勘探开发。
松辽盆地梨树断陷主力烃源岩尚未明确。为揭示梨树断陷东南斜坡白垩系油气成藏规律，对梨树断陷东南斜坡区沙河子组、营城组泥页岩样品进行烃源岩评价和油气源对比，并且恢复烃源岩的生烃史。研究结果表明，梨树断陷东南斜坡白垩系沙河子组和营城组烃源岩有机碳含量和生烃潜力相对较好，为中等—好烃源岩。干酪根组分与生物标志物鉴定表明，东南斜坡白垩系烃源岩属于Ⅱ—Ⅲ型干酪根，为水生生物和陆生高等植物混合来源并形成于还原环境，热演化程度中等，现今仍处在生油阶段。油源对比结果表明，东南斜坡区油气均来自沙河子组烃源岩。生烃史重建结果显示，沙河子组与营城组烃源岩分别于97 Ma与94 Ma达到生烃门限，于92 Ma与89 Ma进入生烃高峰；66 Ma之后，梨树断陷整体抬升，地温梯度减小，生烃作用减弱。地球化学分析结合生烃史重构技术可以很好地用于确定多旋回叠合盆地主力烃源岩的特征，对弄清油气藏的分布规律具有重要作用。
目前对于地质体中单体沉积芳烃化合物的氢同位素研究极为薄弱。研究对采自2个不同纬度地区的草本泥炭进行了无水热模拟实验。结果表明：2个地区泥炭热解的多环芳烃以菲及其烷基化合物为主要组分，并且低纬度泥炭热解的多环芳烃含有较多的芘系列和苯并芘多环芳烃。2个地区热解样品中甲基菲指数（MPI 1和MPI 2）值差别显著，但甲基菲比值（F1和F2）在2个地区热解样品中却较为接近。高纬度和低纬度地区泥炭热解的多环芳烃δD值分别在-142‰~-66‰和-103‰~-62‰之间，并且表现为高纬度地区泥炭热解的多环芳烃δD值低于低纬度地区炭热解多环芳烃的δD值。2个地区平均δD值差异在350 ℃和400 ℃时分别为-29‰和-16‰。高模拟温度热解的多环芳烃的氢同位素组成明显地重于低模拟温度热解的多环芳烃的氢同位素组成，反映了沉积多环芳烃δD值与有机质热成熟度密切相关。与相同样品中热解甲烷气体和正构烷烃的氢同位素组成相比较，热解多环芳烃的氢同位素组成最重。多环芳烃氢同位素组成与其分子量、碳数、环数和双键数具有一定的负相关性。这些研究成果为草本沼泽中形成的成煤物质的成因研究提供了新的多环芳烃氢同位素依据。
近年来，鄂尔多斯盆地陇东地区铝土岩天然气勘探获重大突破，但对盆地东部本溪组铝土岩研究较少，亟需加强基础地质研究。通过岩心观察、铸体薄片等技术手段，结合主微量及稀土元素测试开展地球化学分析，研究含铝岩系的古盐度、古氧化还原环境、古气候及物源特征。结果表明：①晚石炭世本溪期历经多期海侵海退，沉积环境由海相咸水环境向陆相淡水环境过渡，并在湖田段沉积末期转变为海相咸水环境，期间氧化还原环境交替出现；②含铝岩系受化学风化作用影响显著，本溪早期受晚古生代冰期影响，温度下降，之后因全球变暖事件，气温升高；③含铝岩系底部铝土质铁矿物源自下伏马家沟组碳酸盐岩，中上部铝土岩及泥岩源于硅酸盐岩及岩浆岩等，物质来源多样。
近年来二叠系海陆过渡相页岩逐渐成为未来非常规页岩气资源的重要勘探目的层，但不同构造应力产生的页岩裂缝对于页岩气的富集或调整改造的作用机制尚未被深入研究。通过对低角度顺层滑脱裂缝脉体以及高角度剪切裂缝脉体中成岩流体和烃类流体的地球化学指标进行分析研究，阐明不同成因类型裂缝对于页岩气的影响机制。基于裂缝脉体中流体包裹体岩相学观察，显微拉曼光谱定量分析和碳酸盐岩U-Pb同位素年代学及成脉流体环境分析，认为低角度顺层滑脱裂缝脉体主要在地层埋藏—生烃阶段形成，其中主要捕获高温高压的CH4—C2H6流体包裹体，脉体来源于热液或者成岩流体成因，以封闭还原环境为主。高角度剪切裂缝方解石脉体未发育大量烃类气包裹体，方解石脉体成因是大气淡水来源，以开放氧化环境为主，碳酸盐岩U-Pb定年结果显示喜马拉雅期构造运动的地层抬升导致高角度剪切裂缝形成。低角度顺层滑脱裂缝脉体对于页岩气的富集具有建设意义，而多数高角度剪切裂缝脉体对页岩气起到破坏和调整作用。
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