石油天然氣工程

呂延防，黃勁松，付廣，等

砂泥巖薄互層段中斷層封閉性的定量研究

呂延防，黃勁松，付廣，等

目的意義：中國(guó)的沉積盆地絕大多數(shù)為砂泥巖薄互層建造，本文提出了砂泥巖薄互層段中斷層封閉性的定量評(píng)價(jià)方法，對(duì)正確認(rèn)識(shí)砂泥巖薄互層段內(nèi)的油氣運(yùn)移與聚集規(guī)律以及對(duì)斷層圈閉的鉆探風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有十分重要意義。思路和方法：斷層封閉性的本質(zhì)因素是斷層巖與目的盤儲(chǔ)層的排替壓力差，只有當(dāng)斷層巖的排替壓力大于儲(chǔ)層的排替壓力時(shí)，斷層才具備封閉油氣的能力，其差值越大，封閉能力越強(qiáng)，差值越小，封閉能力越弱，差值等于或小于零時(shí)，斷層便開啟。評(píng)價(jià)斷層封閉性的實(shí)質(zhì)是計(jì)算斷層巖的排替壓力，斷層巖的排替壓力取決于斷層巖泥質(zhì)含量和斷層巖的成巖程度。斷層巖的泥質(zhì)含量取決于斷層所錯(cuò)斷地層泥巖層的累計(jì)厚度。斷層巖的成巖程度主要受控于斷層巖所受的斷面正壓力的大小。將沿?cái)鄬用娣植嫉臄鄬訋r視為正常沉積的地層，假設(shè)組成斷層巖的巖屑顆粒和泥質(zhì)成分在斷層巖中均勻分布，其在泥質(zhì)含量與正常沉積地層的泥質(zhì)含量相同的情況下，承受相同地靜壓力的斷層巖和正常沉積地層巖石有著相同的成巖程度，那么，該斷層巖的排替壓力與正常沉積地層巖石的排替壓力近似相等。這樣，只要能計(jì)算出與該斷層巖有相同泥質(zhì)含量和承受相同地靜壓力的沉積地層巖石的排替壓力，便可知道了該斷層巖的排替壓力，斷點(diǎn)處的斷層封閉性便可定量取得。（1）不同泥質(zhì)含量地層排替壓力與埋深關(guān)系的確定。選取工區(qū)不同埋深處純泥巖和純砂巖樣，實(shí)測(cè)其排替壓力并做該兩類巖性的排替壓力與埋深關(guān)系圖，其他泥質(zhì)含量巖石的排替壓力采用內(nèi)插法計(jì)算求得，形成不同泥質(zhì)含量巖石排替壓力與埋深變化關(guān)系圖。（2）斷點(diǎn)處斷層巖排替壓力的求取。設(shè)Pr為斷點(diǎn)處斷面正壓力，斷點(diǎn)以上地層的平均巖石密度為，斷層傾角為，斷點(diǎn)埋深為z，根據(jù)Pr＝ρzcosθ求得斷面正壓力Pr，將其代入Pr＝z1中求得該壓力對(duì)應(yīng)的地層埋深z1。根據(jù)Yielding提出的SGR法計(jì)算出斷層巖的泥質(zhì)含量，從不同泥質(zhì)含量巖石排替壓力與埋深變化關(guān)系圖中便可查得該泥質(zhì)含量的斷層巖在深度z處的排替壓力值P1。（3）斷層封閉性的定量評(píng)價(jià)。根據(jù)上述步驟求得斷層巖排替壓力P1，再根據(jù)研究點(diǎn)對(duì)置儲(chǔ)層的泥質(zhì)含量，由上述步驟求取儲(chǔ)層巖石的排替壓力P2，比較P1與P2的相對(duì)大小，如果P1＞P2，斷層具備封閉能力。其封閉能力的大小取決于P1與P2之差的大小，差值越大，封閉能力越強(qiáng)，否則亦然。所能封閉的烴柱高度可用公式Hh＝（P1－P2）/（ρw－ρh）×103求得。式中：Hh為斷層巖所能封閉的烴柱高度，m；ρw、ρh分別為水和烴的密度，g/cm3；g為重力加速度。結(jié)果：利用上述方法定量評(píng)價(jià)海拉爾盆地B29號(hào)斷層在南屯組的封閉能力，發(fā)現(xiàn)該斷層的斷層巖與儲(chǔ)層的排替壓力差很小，最大值僅為0.37 MPa，斷層封閉能力很弱，僅對(duì)4層儲(chǔ)層具封閉能力。預(yù)測(cè)結(jié)果與開發(fā)井揭示的實(shí)際完全符合。結(jié)論：斷層對(duì)油氣起封閉作用的關(guān)鍵是斷層巖排替壓力大于目的盤儲(chǔ)層排替壓力。斷層巖的排替壓力取決于其泥質(zhì)含量和成巖程度，將斷層巖的泥質(zhì)含量和所受正巖壓力大小與正常沉積地層巖石類比分析計(jì)算，可以通過求取地層巖石的排替壓力達(dá)到定量評(píng)價(jià)斷層封閉性的目的。實(shí)際應(yīng)用證實(shí)，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際吻合，表明研究思路正確，方法可行。

來源出版物：石油學(xué)報(bào), 2009, 30(6): 824-829

入選年份：2014

斷裂系統(tǒng)對(duì)碳酸鹽巖有效儲(chǔ)層的控制及其成藏規(guī)律

蘇勁，張水昌，楊海軍，等

摘要：目的：中國(guó)海相疊合盆地普遍經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，下伏碳酸鹽巖地層發(fā)育裂縫型與風(fēng)化殼兩類主要儲(chǔ)集體，斷裂系統(tǒng)是影響碳酸鹽巖有效儲(chǔ)層發(fā)育的重要因素。在克拉通盆地內(nèi)部，裂谷邊界和古隆起多形成基底斷裂和轉(zhuǎn)換型斷裂，這些斷裂多期交錯(cuò)改造，形成裂縫-溶蝕型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，尤其斷層端點(diǎn)向上的傳播將形成大型褶皺或前翼單斜，常形成大型含油氣圈閉。深入研究斷裂系統(tǒng)對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成的控制機(jī)制及其石油地質(zhì)特征，有助于降低碳酸鹽巖勘探風(fēng)險(xiǎn)，為制定油氣田的開發(fā)方案提供依據(jù)。方法：古生界碳酸鹽巖地層是我國(guó)油氣勘探的重要層系之一，斷裂性質(zhì)和活動(dòng)期次與碳酸鹽巖有效儲(chǔ)層的形成和保存，以及次生孔-縫-洞的演化有密切的關(guān)系。文章通過地震和鉆井資料恢復(fù)油氣成藏過程，根據(jù)不同斷裂系統(tǒng)的性質(zhì)和活動(dòng)期次對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫演化和誘發(fā)溶蝕的影響機(jī)制，研究了四類斷裂系統(tǒng)對(duì)碳酸鹽巖有效儲(chǔ)層形成的控制作用：（1）斷層性質(zhì)反轉(zhuǎn)對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成和油氣成藏的影響；（2）斷層相關(guān)褶皺形成不同的碳酸鹽巖儲(chǔ)層和油藏類型；（3）多期、多類型斷層疊加作用影響碳酸鹽巖儲(chǔ)層演化及其石油地質(zhì)特征；（4）斷裂導(dǎo)致熱液蝕變與優(yōu)化儲(chǔ)層性能，及其油氣成藏過程。結(jié)果：（1）斷層正向活動(dòng)時(shí)發(fā)育巖溶或裂縫型碳酸鹽巖儲(chǔ)層，負(fù)向活動(dòng)時(shí)促使烴源巖深埋生烴，斷層開啟輸導(dǎo)油氣，斷層性質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化常形成不同時(shí)期的碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育和成藏組合；斷裂系統(tǒng)的活動(dòng)既可以改善碳酸鹽巖儲(chǔ)層的連通性和滲透性，又可以形成油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)條件，也會(huì)影響流體的活動(dòng)，包括大氣淡水的溶蝕，地層水和深層熱液等對(duì)碳酸鹽巖的改造作用。因此，斷裂系統(tǒng)主要通過斷層性質(zhì)、構(gòu)造樣式和流體活動(dòng)控制碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成和油氣成藏規(guī)律。（2）斷層相關(guān)褶皺有利于形成早期充注早期成藏的內(nèi)幕型背斜古油氣藏。受斷裂、褶皺雙重作用的潛山軸部和逆斷層上盤牽引背斜的隆張部位，有利于形成風(fēng)化殼面以下的碳酸鹽巖儲(chǔ)層，常匹配烴源巖晚期生烴，形成“新生古儲(chǔ)”的油氣藏。（3）多類型和多期次斷層疊加作用對(duì)碳酸鹽巖（尤其對(duì)原生孔隙不發(fā)育的碳酸鹽巖）儲(chǔ)層性能的改造溶蝕主要表現(xiàn)在風(fēng)化殼巖溶和層間巖溶兩個(gè)方面。多期斷裂在平面上交錯(cuò)分布控制了風(fēng)化殼水系的發(fā)育，沿?cái)嗔褞纬煽锥窗l(fā)育帶，鉆井過程常發(fā)生井漏和鉆時(shí)加快現(xiàn)象。垂向上疊置的多期次斷裂，控制區(qū)帶的構(gòu)造性質(zhì)和形態(tài)，最終決定了碳酸鹽巖層間儲(chǔ)層的發(fā)育類型和保存狀態(tài)。（4）構(gòu)造熱液活動(dòng)是內(nèi)幕型儲(chǔ)層發(fā)育的重要途徑。斷裂的上升盤是白云巖化碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)域，低溫?zé)嵋喝芪g碳酸鹽巖作用發(fā)生在斷層的外沿。斷層轉(zhuǎn)換帶-破碎帶發(fā)育流體上涌耦合作用，形成地震泵吸效應(yīng)運(yùn)輸流體，這可能導(dǎo)致流體幕式運(yùn)移。結(jié)論：研究揭示了斷裂拉張與擠壓變形的相對(duì)時(shí)間控制了成烴、成儲(chǔ)和成藏的先后階段，負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造理想的條件是早期擠壓主要形成裂縫型儲(chǔ)層，反轉(zhuǎn)之后發(fā)育大規(guī)模油氣生成和側(cè)向運(yùn)移；斷層正反轉(zhuǎn)，烴源巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層上下疊置，階段生烴垂向運(yùn)移，有利于油氣晚期成藏和保存；斷層相關(guān)褶皺有利于碳酸鹽巖地層形成內(nèi)幕型背斜油氣藏；針對(duì)不同類型和多期次疊加斷裂系統(tǒng)控制碳酸鹽儲(chǔ)層形成、保存及其成藏特征，分析得出斷層富集帶、多期斷裂的垂向疊置、巖溶緩坡地貌以及構(gòu)造熱液的上升盤有利于形成碳酸鹽巖有效儲(chǔ)層和相關(guān)的油氣聚集。

來源出版物：石油學(xué)報(bào), 2010, 31(2): 196-203

入選年份：2014

鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型低滲透-致密砂巖大油田成藏模式

趙靖舟，白玉彬，曹青，等

摘要：目的：本文旨在探討致密油的定義，重新認(rèn)識(shí)鄂爾多斯盆地致密砂巖油藏的成藏模式。方法：以鄂爾多斯盆地具有代表性的致密油油藏（田）為重點(diǎn)，采用石油地質(zhì)綜合研究方法，對(duì)各典型致密油藏（田）的基本特征、成藏機(jī)理、成藏條件和分布規(guī)律進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出鄂爾多斯盆地致密油藏的成藏模式。結(jié)果：文中將致密油藏定義為儲(chǔ)層致密、只有經(jīng)過大型壓裂改造等特殊措施才可以獲得經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的烴源巖外油藏，其絕對(duì)滲透率約小于2×10－3μm2，孔隙度約小于12%。以往普遍認(rèn)為，致密油藏屬于連續(xù)型油氣聚集，為非常規(guī)油氣之一類。研究表明，鄂爾多斯盆地伊陜斜坡三疊系延長(zhǎng)組中、下組合主要為致密和近致密砂巖油藏，其成藏模式既非以往認(rèn)為的典型的常規(guī)巖性油藏，又非典型的連續(xù)型非常規(guī)油藏，而是介于常規(guī)與非常規(guī)油藏或連續(xù)與不連續(xù)型油氣聚集之間的一種過渡類型，文中稱之為準(zhǔn)連續(xù)型油藏或油氣聚集。它主要具有以下成藏特征：（1）油藏大面積準(zhǔn)連續(xù)分布，無明確邊界；（2）大面積生烴，高強(qiáng)度充注；（3）儲(chǔ)層物性差，非均質(zhì)性強(qiáng)；（4）圈閉介于常規(guī)圈閉與無圈閉之間，為非常規(guī)圈閉；（5）油、水分異差，無明顯邊、底水；（6）油藏壓力系統(tǒng)復(fù)雜，且多具負(fù)壓異常；（7）油氣運(yùn)移聚集主要為非浮力驅(qū)動(dòng)，近距離運(yùn)移成藏；（8）油藏形成和分布主要受烴源和儲(chǔ)層控制，構(gòu)造影響??；（9）保存條件好，油藏變化?。唬?0）資源豐富，勘探開發(fā)潛力大。準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖油藏成藏模式的提出，預(yù)示著這類油藏具有較大的勘探潛力，但傳統(tǒng)的地質(zhì)研究和勘探思路需要作出相應(yīng)的調(diào)整。結(jié)論：鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組中、下組合的致密砂巖和部分近致密砂巖（低滲透砂巖）油藏并非以往普遍認(rèn)為的常規(guī)意義上的巖性油藏，也非典型的連續(xù)型非常規(guī)油藏，而是介于常規(guī)油藏與非常規(guī)油藏或不連續(xù)與連續(xù)型油藏之間的一種過渡類型，稱之為準(zhǔn)連續(xù)型油氣聚集?？刂贫鯛柖嗨古璧販?zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大油田形成和分布的主要因素是烴源和儲(chǔ)層條件，其次是蓋層條件。其中，烴源條件是控制鄂爾多斯盆地致密砂巖大油田形成和分布最主要的因素。受其控制，中生界油田主要分布于盆地南部（定邊—靖邊—子洲以南）長(zhǎng)7和長(zhǎng)9烴源巖分布區(qū)及其附近。準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖成藏模式的提出，預(yù)示著鄂爾多斯盆地中生界石油資源豐富，勘探開發(fā)潛力較大。但另一方面，準(zhǔn)連續(xù)型成藏模式的提出，也意味著傳統(tǒng)的常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)研究思路及勘探對(duì)策在鄂爾多斯盆地并不完全適用，新的地質(zhì)研究和勘探思路應(yīng)該汲取非常規(guī)油氣的思路和方法。

來源出版物：石油與天然氣地質(zhì), 2012, 33(6): 811-827

入選年份：2014

中國(guó)致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、主要類型、基本特征及資源前景

賈承造，鄒才能，李建忠，等

摘要：目的：致密油是指以吸附或游離狀態(tài)賦存于生油巖中，或與生油巖互層、緊鄰的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲(chǔ)集巖中，未經(jīng)過大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)移的石油聚集，是繼頁(yè)巖氣之后全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的又一新熱點(diǎn)。目前中國(guó)致密油的勘探開發(fā)和相關(guān)研究仍處于準(zhǔn)備階段，總體勘探程度與地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度低，在致密油基礎(chǔ)地質(zhì)理論、致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、控制因素、資源潛力及勘探方向等方面仍然存在很多難題。本文依據(jù)各探區(qū)致密油勘探最新進(jìn)展，提出了致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)致密油類型進(jìn)行了劃分，闡述了中國(guó)致密油的基本地質(zhì)特征，并對(duì)致密油資源前景進(jìn)行初步評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，旨在推動(dòng)中國(guó)致密油勘探，促進(jìn)致密油地質(zhì)研究持續(xù)深入。方法：建立了中國(guó)致密油的定義參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，致密油具有4個(gè)明顯的標(biāo)志：（1）大面積分布的致密儲(chǔ)層（孔隙度φ＜10%、基質(zhì)覆壓滲透率K＜0.1 mD、孔喉直徑drt＜1 μm）；（2）廣覆式分布的成熟優(yōu)質(zhì)生油層（Ⅰ型或Ⅱ干酪根、平均TOC＞1%、Ro為0.6%～1.3%）；（3）連續(xù)性分布的致密儲(chǔ)層與生油巖緊密接觸的共生關(guān)系，無明顯圈閉邊界，無油“藏”的概念；（4）致密儲(chǔ)層內(nèi)原油密度一般大于40°；API或小于0.8251 g/cm3，油質(zhì)較輕。根據(jù)孔隙度大小將致密油儲(chǔ)層劃分為I類、II類、Ⅲ類，Ⅰ類儲(chǔ)層的孔隙度7%～10%，Ⅱ類4%～7%，Ⅲ類小于4%。結(jié)果：（1）中國(guó)的致密油主要分布在陸相湖盆沉積體系內(nèi)，以中生代、新生代沉積為主，總體表現(xiàn)為以下特征：（1）中國(guó)陸相盆地類型主要包括斷陷、坳陷、前陸等，發(fā)育多個(gè)生油凹陷，為致密油形成創(chuàng)造了有利條件。（2）存在多套優(yōu)質(zhì)烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度高，處于生油演化階段，其中最有利于形成致密油的生油巖一般TOC大于1%，Ro介于0.9%～1.3%；氣/油比高，易于形成高產(chǎn)。（3）致密儲(chǔ)層分為碳酸鹽巖和砂巖2大類，巖性多樣，其中砂巖橫向變化大，部分薄互層，碳酸鹽巖厚度相對(duì)較大。（4）中國(guó)致密油區(qū)分布面積、規(guī)模相對(duì)較小，一般單個(gè)面積小于2000 km2。（5）晚期構(gòu)造變動(dòng)復(fù)雜，對(duì)致密油的保存有一定影響。（2）從湖盆類型和沉積環(huán)境來看，中國(guó)與主力生油巖構(gòu)成緊密接觸關(guān)系的致密儲(chǔ)層主要包括3種成因類型：（1）與湖泊咸化作用相關(guān)的咸化湖泊碳酸鹽沉積環(huán)境。該類環(huán)境優(yōu)質(zhì)烴源巖與碳酸鹽富集層或膏鹽層呈互層分布，咸化湖泊碳酸鹽巖夾持在半深湖-深湖相暗色泥頁(yè)巖中，致密油成藏條件優(yōu)越。（2）深湖水下前三角洲沉積環(huán)境。該類環(huán)境在滿足優(yōu)質(zhì)泥質(zhì)烴源巖沉積的同時(shí)，接受三角洲前緣輸送的薄層粉細(xì)砂巖沉積，從而形成優(yōu)質(zhì)烴源巖與薄層粉細(xì)砂巖互層或緊鄰、源-儲(chǔ)緊密接觸的致密層段。（3）深湖凹陷或斜坡部位受擾動(dòng)而出現(xiàn)的重力流沉積環(huán)境。該類環(huán)境本身處于生烴凹陷中心部位，重力流沉積體與烴源巖直接接觸。（3）依據(jù)三種成因類型的致密儲(chǔ)層及致密油體系的地質(zhì)特點(diǎn)，將中國(guó)致密油劃分為3種類型：（1）湖相碳酸鹽巖致密油。致密儲(chǔ)層為白云巖、白云石化巖類、介殼灰?guī)r、藻灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r等。（2）深湖水下三角洲砂巖致密油。致密儲(chǔ)層主要為三角洲前緣和前三角洲形成的砂-泥薄互層沉積體。（3）深湖重力流砂巖致密油。致密儲(chǔ)層主要為砂質(zhì)碎屑流和濁流形成的以砂質(zhì)為主的丘狀混合沉積體。結(jié)論：初步評(píng)價(jià)中國(guó)致密油資源潛力。致密油在中國(guó)勘探前景廣闊，已在鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾、松遼、渤海灣和四川等盆地獲得工業(yè)發(fā)現(xiàn)，本文采用資源豐度類比法預(yù)測(cè)中國(guó)重點(diǎn)盆地致密油地質(zhì)資源量（106.7～111.5）×108t。致密油是非?，F(xiàn)實(shí)的石油接替資源，通過進(jìn)一步加大勘探開發(fā)力度和技術(shù)應(yīng)用，致密油將為中國(guó)原油產(chǎn)量的發(fā)展發(fā)揮重要作用。鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6-長(zhǎng)7段、準(zhǔn)噶爾盆地二疊系蘆草溝組、松遼盆地白堊系青山口組-泉頭組、渤海灣盆地古近系沙河街組和四川盆地中-下侏羅統(tǒng)等層系是中國(guó)現(xiàn)實(shí)的致密油勘探領(lǐng)域。

來源出版物：石油學(xué)報(bào), 2012, 33(3): 343-350

入選年份：2014