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氢能地下储存技术进展和挑战
闫伟, 冷光耀, 李中, 贺梦琦, 邓金根, 马泽林
2023, 44 (3): 556-568. DOI: 10.7623/syxb202303013
摘要619)      PDF (4251KB)(611)   
在"双碳"目标下绿色无污染、高能量密度的氢能已成为能源产业未来发展的重要趋势,地下储氢是一项很有前景的大规模氢能储存技术。通过综述地下储氢概念的提出和矿场实践研究现状,深入剖析了盐穴储氢、含水层储氢、枯竭油气藏储氢及废弃矿井储氢的储存模式及特征,从多角度对比分析了各自优缺点。天然气的地下储存可为储氢提供技术经验,但二者又存在明显区别。通过系统研究地下储氢的可行性,详细阐述了地下储氢在盖层密封性、井筒密封完整性及储层化学反应等方面存在的难点和挑战。基于以上研究和分析,指出了地下储氢发展存在的难题,展望了地下储氢的未来发展前景,提出了加强盖层地质力学完整性、井筒完整性研究以及加快储层岩石、流体与氢气的地球化学和微生物反应评估等对策建议,以期为中国氢能地下储存提供参考。
中国建立千亿立方米级煤层气大产业的理论与技术基础
罗平亚, 朱苏阳
2023, 44 (11): 1755-1763. DOI: 10.7623/syxb202311001
摘要543)      PDF (1318KB)(772)   
中国煤层气资源种类齐全且极为丰富可靠,具有形成年产千亿立方米级新兴大产业的资源基础。在国家的大力支持下,经过30年的艰苦努力,中国煤层气勘探开发取得重大进展,形成了年产百亿立方米级的煤层气产业。但距年产千亿立方米级的大产业目标相距太远,且煤层气连续3个五年计划没有实现预期目标,同时也失去了明确的发展方向,中国煤层气产业发展处于前所未有的困境。在中国亟需大力发展的天然气产业中煤层气贡献微薄,其根本原因是30年来国内外所建立的煤层气勘探开发理论与技术不能完全体现煤层组成、孔隙结构特征与煤层气以吸附态为主的赋存状态,现有技术不完全切合煤层气的产气机理,不具备普适性。在深入分析煤层气产气机理的基础上,提出了将煤矿瓦斯学科与天然气开发学科相融合,建立起科学、实用的煤层气勘探开发理论与技术,并提出4类煤层气资源都可据此建立起科学、实用的理论与技术,以实现高效勘探、有效开发。进一步从煤层气资源状况、油气勘探开发技术进步、煤层甲烷赋存、运移规律研究进展等方面论述了中国建成千亿立方米级煤层气大产业的可能性及实施路径。煤层气大产业需要依靠煤炭和油气两大行业交叉融合,加强基础研究,从源头创立适用于各类煤层气藏实现高效勘探、有效开发的理论与技术体系,产生一个新的学科(方向),形成一个新的生产、技术、行业领域,建成一个大产业的路线,从而实现"由煤层气勘探开发原创理论与技术支撑形成一个煤层气新兴大产业的发展战略",确保中国年产千亿立方米级煤层气大产业尽快形成,从而大幅度降低中国天然气对外依存度,并力争逐步实现中国天然气自给自足。
中国页岩油革命值得关注的十个问题
孙龙德, 刘合, 朱如凯, 崔宝文, 雷征东, 孟思炜, 汤继周
2023, 44 (12): 2007-2019. DOI: 10.7623/syxb202312001
摘要532)      PDF (1454KB)(811)   
基于对美国页岩革命的历程及中国陆相盆地与美国海相盆地页岩油地质、工程特征差异性的分析,提出了中国陆相页岩油革命值得关注的10个问题,包括美国页岩油与致密油术语的使用及演化、美国页岩油/致密油的发展历程、页岩革命的提出与内涵、美国页岩革命成功可借鉴的体制机制经验、美国页岩油工作模式、页岩油盈利模式与投资渠道的关系、页岩油产量递减关系、中国页岩油突破的具体时间、页岩油的分类原则与标准和中国陆相页岩油革命。研究认为,北美地区页岩油和致密油的概念在某种程度上是相同的;美国"页岩革命"的核心是提高钻完井效率、降低建井成本、提高单井产量,其工作模式发展阶段主要从井型的变化、水平井水平段长的变化和水力压裂的发展来划分;钻完井数是反映页岩油勘探开发活动的重要指标;页岩油开采的盈利模式与投资渠道关系紧密,美国公司追求尽快收回投资获取利润,普遍采用放压生产模式,产量递减快,生产曲线呈"L"型;在体制机制上,运用市场机制、"油公司+精益化管理"项目运营模式、建立共享开放的数据库等经验值得借鉴。从资源基础、工程技术能力和产量预期来看,中国具备陆相页岩油革命成功的基本条件,全力推进页岩油勘探开发的市场化、技术与管理方式变革,突出页岩油"质的发展与量的突破",切实将资源量转变为储量、将储量转化为效益产量,可以确保页岩油革命取得胜利。
世界油气形成的三个体系
邓运华, 杨永才, 杨婷
2023, 44 (6): 873-901. DOI: 10.7623/syxb202306001
摘要530)      PDF (17309KB)(694)   
油气是由沉积盆地内岩石中的有机质生成的。通过对全球含油气盆地进行深入、系统研究,认识到全球油气田的分布很不均匀,油气只在少数沉积岩层段内富集成藏。油气分布具有明显的"源控"性,寻找新的含油气盆地必须首先寻找烃源岩。沉积盆地内生物生长所需的营养物质主要来源于河流,河流注入沉积盆地的营养物质控制了生物繁衍程度,进而控制了烃源岩的有机质丰度,而烃源岩有机质丰度控制了沉积盆地的油气生成量和油气资源富集程度。地球上油气主要分布于河流—湖泊体系、河流—海湾体系和河流—三角洲体系,其中,河流—湖泊体系是地球上重要的含油领域。湖相石油主要是由湖泊中的藻类死亡后形成的沉积有机质生成,藻类生长主要取决于河流注入湖水中的营养物质,这些营养物质可以促进裂谷期藻类生长,为优质烃源岩的形成提供保障。河流—海湾体系是全球海相石油分布的主要场所。海湾是河流的入海口,河流带来丰富的矿物质促进了藻类等水生生物生长并大量繁殖,且海湾相对闭塞,均有利于有机质保存。世界上分布最广、储量最多的天然气是由煤系烃源岩生成的煤型气,河流—三角洲体系是煤型气的主要分布场所。河流带来的泥沙是高等植物生长的肥沃土壤,河流—三角洲平原上的原生高等植物为煤系气源岩的形成提供了雄厚的物质基础;三角洲储层发育,储-盖配置好,有利于天然气富集成藏。
渤海湾盆地大型变质岩潜山油田勘探发现及地质意义
徐长贵, 周家雄, 杨海风, 官大勇, 宿雯, 叶涛, 赵弟江
2023, 44 (10): 1587-1598,1611. DOI: 10.7623/syxb202310001
摘要487)      PDF (1269KB)(653)   
渤海湾盆地渤南低凸起西段太古宇潜山带具有良好的油气成藏条件,渤中26-6油田是整装的太古宇油田,原油探明储量超亿吨。利用大量岩心、岩石薄片、测井和地球化学等资料对渤中26-6油田进行系统研究后认为:太古宇潜山储层在垂向上可划分为风化砂砾岩带、风化裂缝带和基岩带,其中,风化裂缝带是最主要的储层发育带;在印支期、燕山期、喜马拉雅期3期构造运动下形成的裂缝是太古宇潜山储层发育的基础,印支期的挤压碰撞与燕山期的走滑逆冲是裂缝形成的主要动力,喜马拉雅期近SN向的伸展作用保持了先期裂缝的有效性;在裂缝沟通下,大气淡水溶蚀形成了面积广泛的潜山优质储层,距不整合面约420 m以浅的范围是优质储层发育段;潜山上覆盖的"弱超压、强稳定"东营组泥岩为大型油藏的保存提供了良好的封盖条件;渤中26-6油田太古宇潜山与其南侧的黄河口凹陷烃源岩直接接触,与北侧的渤中凹陷烃源岩以不整合面相连,形成了多元立体油气运移充注模式。上述认识指导了渤中26-6油田太古宇高丰度油藏的高效勘探,进一步完善了渤海湾盆地深层太古宇潜山的成储、成藏模式,对于渤中凹陷西南环太古宇潜山带的油气勘探具有重要的指导意义。
珠江口盆地开平凹陷深水古近系勘探重大发现及意义
高阳东, 彭光荣, 陈兆明, 姜大朋, 马宁, 李潇, 吕华星, 高中亮
2023, 44 (7): 1029-1040. DOI: 10.7623/syxb202307001
摘要459)      PDF (21854KB)(454)   
珠江口盆地开平凹陷经过近40年的勘探,近期在深水区开平11-4构造的古近系中获得了大—中型轻质油油田的重大发现。为进一步指导开平凹陷的油气勘探,对开平11-4构造内的烃源、储层、圈闭、保存和运移等石油地质条件开展了深入研究,总结了油气成藏模式。研究表明:开平凹陷的地质结构为一个北断南超的拆离型复式半地堑;其文昌组发育优质半深湖—深湖亚相烃源岩,生烃潜力大;恩平组的浅水辫状河三角洲前缘沉积发育有利储-盖组合;早期的构造活动形成了断块、断背斜、断鼻等多种圈闭类型,而晚期构造活动弱,有利于油气保存;继承性的通源断裂为油气提供了垂向运移通道,油气通过"源-断-储"体系输导成藏;油藏自17 Ma以来经历了多期持续充注,具有"湖相优质烃源供烃、近源断层强充注、多期多层成藏"的成藏模式。开平11-4构造内大—中型轻质油油田的发现实现了开平凹陷新区勘探的突破,同时也是南海东部海域深水区古近系原油勘探的突破,展示出珠江口盆地深水区油气勘探前景广阔,对南海北部深水区的含油气盆地勘探具有重要借鉴意义。
四川盆地天府气田沙溪庙组大型致密砂岩气藏形成条件及勘探开发关键技术
杨雨, 谢继容, 曹正林, 文龙, 王小娟, 肖尧, 杨建, 唐青松, 唐大海, 李明秋, 关旭, 曾青高, 陈伟华, 陈康, 肖红林
2023, 44 (6): 917-932. DOI: 10.7623/syxb202306003
摘要452)      PDF (23435KB)(504)   
四川盆地天府气田于2019年和2021年分别在沙溪庙组二段(沙二段)和沙溪庙组一段(沙一段)发现大型致密砂岩气藏;2022年,气藏探明储量为1 349×10 8m 3,产量为15.7×10 8m 3。基于岩心和地球化学分析等资料,对天府气田沙溪庙组的沉积储层特征、天然气地球化学特征、气藏类型及气藏形成条件开展了研究。研究结果认为:天府气田沙一段为浅水三角洲—湖泊相沉积,沙二段为河流相沉积;储层的岩性以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主,储集空间主要为残余粒间孔,其次为长石溶孔;天然气的气源主要来自三叠系须家河组;沙一段和沙二段1亚段6砂组、8砂组、9砂组的天然气以煤型气为主,少量为混合气,而沙二段1亚段7砂组具有混合气和油型气的特征;天府气田沙溪庙组气藏整体为大型岩性气藏,具有"双源多期充注、断砂复合输导、环源规模聚集、河道差异富集"的成藏规律。通过研究天府气田沙溪庙组大型致密砂岩气藏,配套形成了一系列勘探开发关键技术:①高精度等时地层格架约束下的精准选层技术;②以三维地震为核心的砂体精细刻画及靶体精准预测技术;③以水平井+体积压裂为核心的提速提产配套技术;④以快建快投、优化简化为目的的地面配套集输处理;⑤以规模效益开发为核心的一体化技术经济模板。天府气田的发现提升了中国致密砂岩气的勘探开发水平,丰富了致密砂岩气的勘探方法,有效推动了四川盆地致密砂岩气的勘探开发进程。
南海北部强活动型被动陆缘盆地宝岛21-1大气田的发现及地质意义
徐长贵, 邓勇, 吴克强, 胡林, 尤丽
2023, 44 (5): 713-729. DOI: 10.7623/syxb202305001
摘要451)      PDF (26277KB)(482)   
宝岛凹陷是琼东南盆地新生代构造活动最强烈的凹陷,2022年在宝岛21转换断阶带发现中国首个深水深层大型气田——宝岛21-1气田,证实了宝岛凹陷的天然气资源潜力。在宝岛21-1气田基本地质特征认识的基础上,系统分析气田烃源岩富集生烃机理、储层-圈闭形成机制、断裂体系运聚机理和天然气成藏期次及成藏模式,总结针对深水深层的地球物理与测试作业攻关创新技术。宝岛21-1构造发育"双源"有机质富集,地壳强烈薄化导致构造具高热流值,烃源岩热演化加速、生气强度大;隆起区物源沿转换斜坡注入凹陷,形成大型三角洲朵叶体控制的构造+岩性圈闭;大型构造脊利于天然气汇聚,主控断层差异活动与三角洲砂岩构成高效输导系统,具备形成大型气田的地质基础。宝岛21-1气田具有多期油气充注,证实转换断阶带发育"半封闭环境富集/高热加速生烃控源—转换斜坡控圈—长期活动断裂控运—晚期多期强充注—弱活动断裂控聚"的天然气成藏富集模式。建立深水陡陆坡崎岖海底区深层油气地球物理探测关键技术,实现了构造精细落实与含气性成功预测;创建深水深层复杂流体流动安全保障与产能释放关键技术,保障了地层真实产能释放。宝岛21-1大型气田的发现,证实强活动型被动陆缘盆地油气成藏富集模式,认为相对稳定的走向斜坡型转换带是大—中型气田富集的"黄金带"。研究认识为宝岛凹陷天然气勘探指明了方向,对琼东南盆地乃至南海北部及中—南部天然气勘探具有重要的借鉴与启示意义。
气藏型储气库盖层应力场演化规律解析
贾善坡, 温曹轩, 付晓飞, 宋文礼, 张玥, 仲国生, 史集建
2023, 44 (6): 983-999. DOI: 10.7623/syxb202306008
摘要429)      PDF (10029KB)(281)   
气藏型储气库注采交变导致盖层发生变形以及孔隙压力变化,进而使盖层地应力场发生不同程度的动态变化,影响盖层的力学完整性和密封性。结合有效应力原理与盖层三维弯曲薄板理论,建立了储/盖层孔隙压力与地应力解析模型,并与数值模拟结果进行了对比,验证了解析模型的合理性。在此基础上,研究了中国储气库S在衰竭-注采过程中储/盖层应力量值与地应力机制变化规律。研究结果表明,距离储层越远,盖层孔隙压力与地应力扰动越不明显,而受注采扰动明显的地层的应力状态会在逆—走滑—正断层机制间变化。根据盖层应力分析,得到了储气库S在上限压力系数为1.5(约为18 MPa)时,盖层动态力学完整性处于临界状态。最后探讨并给出了适用于储气库S的多工况交变力学试验方案,以期为类似工程室内试验提供参考。
“双碳”目标背景下的稠油开发对策
关文龙, 蒋有伟, 郭二鹏, 王伯军
2023, 44 (5): 826-840. DOI: 10.7623/syxb202305008
摘要416)      PDF (4457KB)(372)   
中国稠油资源量较为丰富,目前中国国内稠油的开发方式以蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)和火驱等热采方式为主。通过梳理中国稠油4种热采技术现状认为:占稠油产量规模50%以上的蒸汽吞吐方式普遍进入开发中、后期,亟需转换开发方式;蒸汽驱、SAGD和火驱技术近年来取得显著进步,但仍需进一步完善和升级。通过测算稠油不同开发方式下的吨油碳排放量结果显示,在国家"双碳"目标背景下,以"高能耗、高碳排"为主要特征的稠油热采技术面临着"提质增效和节能减排"双重挑战;通过分析中国国内主产区稠油的主要特点及其下游产业链、价值链认为,中国国内环烷基稠油更多地体现了其化工原料属性,其中间产品在下游产业链中具有重要地位和不可替代性,因此在"十四五"(2021—2025年)及今后相当长一段时间内保持中国国内稠油产量稳定十分必要。为贯彻国家及油公司的"双碳"目标、应对双重挑战,给出了今后稠油开发的对策建议。在政策层面,建议推动稠油加工产业升级,加大稠油产品开发力度,并适当调整稠油定价机制,以使其更多体现稠油的化工原料属性。在技术层面的对策包括:持续改进现有的热采方式,并优化调整各种热采方式的产量构成;有针对性地研发有限热采技术和低碳蒸汽发生技术;大力研发稠油聚合物驱、促乳化水驱等稠油高效冷采技术等。
南海渐进式边缘海构造旋回控制深水油气成藏理论
张功成
2023, 44 (4): 569-582. DOI: 10.7623/syxb202304001
摘要415)      PDF (11437KB)(351)   
边缘海等非大西洋型大陆边缘是当前全球深水油气勘探的前缘领域。南海是全球著名的边缘海之一,其深水油气成藏机理是前缘研究的科学问题。基于地学断面及大洋钻探成果等资料分析,提出南海的形成具有渐进式边缘海构造旋回的特征,即新南海洋盆的SN向打开在晚渐新世-早中新世表现为自东向西扩展,古南海洋盆的SN向闭合在渐新世-第四纪表现为自西向东扩展。南海渐进式边缘海构造旋回控制了盆地和油气成藏要素的有序发育。在新南海北部地区,被动大陆边缘盆地的形成具有"东早西晚"的特征:东段珠江口盆地形成始于始新世,发育始新统和下渐新统两套烃源岩、始新统-下中新统储层、中新统-第四系厚层泥岩盖层,含油气层的分布从潜山至中新统;西段琼东南盆地形成始于渐新世,发育下渐新统烃源岩、渐新统-上新统储层、上中新统-第四系厚层泥岩盖层,含油气层的分布从潜山至上新统。在古南海地区,活动大陆边缘盆地的形成具有"西早东晚"的特征:西段曾母盆地形成于渐新世,发育渐新统和中新统两套烃源岩、渐新统-中中新统储层、上新统-第四系盖层,含油气层的分布从渐新统至上新统;东段文莱-沙巴盆地形成始于中中新世,发育中新统烃源岩、下-中中新统储层、第四系泥岩盖层,含油气层的分布从潜山至下-中中新统。基于以上认识提出了南海边缘海油气勘探的新方向。南海北部大陆边缘深水区的新勘探层系为古近系-潜山,南海南部活动大陆边缘的新勘探层系为渐新统-下中新统。
白云岩成因类型与研究方法进展
朱光有, 李茜
2023, 44 (7): 1167-1190. DOI: 10.7623/syxb202307012
摘要395)      PDF (8957KB)(392)   
白云岩储层具备巨大的油气勘探潜力,但白云岩成因问题始终存在争议,这极大地干扰了优质白云岩储层的有效预测。为进一步推动白云岩成因问题的研究,系统回顾了近20年来白云岩的成因类型和传统研究方法,以及Mg同位素、团簇同位素、晶体结构和激光原位U-Pb定年等非传统研究方法的研究进展,并对其中存在的问题进行了总结。目前已建立的白云岩成因模式多达20多种,但从本质出发白云岩成因类型可划分为原生白云岩和次生白云岩两类。通过不断探索使白云岩成因理论愈加深入和丰富,其中微生物诱导理论的兴起为原生白云岩的成因提供了更有利的证据,部分次生交代白云岩成因理论也得到了拓展和挑战。基础岩石学、阴极发光、主/微量元素、稀土元素、流体包裹体、碳/氧同位素、锶同位素等传统分析方法为探究白云岩成因做出了卓越的贡献,是探究白云岩成因的基础。非传统白云岩成因研究方法的迅速发展,为白云岩的形成和演化提供了更多有用的信息。Mg同位素可有效示踪富Mg流体来源和重建白云石化的演化过程;团簇同位素测温技术在揭示白云岩成岩温度、恢复白云石化流体性质等方面有着重要意义;白云石晶体结构中保存了其形成过程中的环境、结晶、晶体生长、流体等方面特有的证据,可作为研究白云石形成环境、形成机理的有效手段;激光原位U-Pb定年的绝对年龄对于认识白云岩成岩过程和演化具有重要的价值。然而,白云岩的形成是一个涉及不同地质条件和不同时期的多阶段综合过程,无论是传统还是非传统白云岩研究方法都存在一定的优缺点,在许多情况下,仅用某种单一成因模式或研究手段难以完全解释白云岩的成因。因此,在研究白云岩成因时,切勿简单套用甚至滥用成因模式,而是应该针对具体情况具体分析,并将传统和非传统白云岩分析手段相互结合,综合地质背景、流体性质、来源、动力学和热力学机制,从而给出更为准确和合理的白云岩成因解释。通过对白云岩成因研究的系统回顾和分析,以期为研究白云岩成因提供一些参考和新的启示。
中国近海富油凹陷湖相优质烃源岩发育机制
米立军, 张功成, 刘志峰, 陈莹, 白志钊
2023, 44 (3): 405-419,509. DOI: 10.7623/syxb202303001
摘要393)      PDF (9589KB)(383)   
富油凹陷是大型油气田形成的资源基础,控制或影响着大中型油气田(藏)的形成和富集分布,而优质烃源岩是形成富油凹陷的物质基础,探讨中国近海富油凹陷优质烃源岩发育机制与成因对潜在富油凹陷的遴选意义重大。中国近海已证实的富油凹陷湖相优质烃源岩的发育与分布受控于强断陷、适度遮挡、富营养和热事件4个主要因素。"强断陷"作用可形成深凹陷,为烃源岩的发育提供足够的可容纳空间,同时形成半深湖—深湖还原环境,有利于有机质的富集与保存。烃源岩沉积期,物源搬运路径上的"沉砂池"等对粗碎屑进行"适度遮挡",可控制粗碎屑向凹陷的输入量,使凹陷区特别是深洼区主要发育细粒沉积物形成泥质烃源岩。凹陷及其周缘的深部热液活动、火山灰、流经花岗岩物源区的河流等向凹陷输入丰富的营养物质,导致湖盆水体"富营养",可促进藻类勃发并提供大量沉积有机质,同时形成缺氧环境,有利于优质烃源岩发育。断裂活动和岩浆活动等晚期"热事件"加速了烃源岩热演化,扩大了有效烃源岩的分布范围,有利于烃源岩规模性生油。
鄂尔多斯盆地平凉—演武地区三叠系延长组油气成藏模式及勘探前景
李明瑞, 侯云超, 谢先奎, 张忠义, 张晓磊, 罗丽荣, 邵晓州, 薛楠
2023, 44 (3): 433-446. DOI: 10.7623/syxb202303003
摘要387)      PDF (18318KB)(287)   
随着鄂尔多斯盆地勘探程度深入,盆地外围新区逐渐成为下一步重点勘探目标。通过研究鄂尔多斯盆地天环坳陷南段平凉—演武地区延长组的烃源和储集条件,以及开展油源对比、油气成藏期和成藏特征等分析,探讨了研究区的油气富集特征及成藏模式。研究结果表明:平凉—演武地区延长组7油层组(长7油层组)泥页岩的厚度为5~20 m,并向西北部殷家城—小岔—彭阳一带减薄,其有机质类型以Ⅱ 1型和Ⅱ 2型为主、成熟度总体偏低(镜质体反射率平均为0.65%)、总有机碳含量(平均为2.37%)与生烃能力明显低于盆地中部对应层系;研究区的油气藏以长7油层组泥岩为界,可划分出"上生下储"和"下生上储"两套成藏组合,油气藏的主要充注期在早白垩世;平凉—演武地区的油源主要来自盆地中部长7油层组的优质烃源岩,油藏类型以构造和构造-岩性油藏为主,整体表现为"源上、源下立体多层,断裂、砂体多元输导,构造-岩性复合控藏"的特征。平凉—演武地区具备油气富集成藏的有利条件,且随着三维地震和储层改造技术进步,油气勘探潜力大,是鄂尔多斯盆地西缘增储上产的重要接替区。
陆相层序地层学研究进展及发展关注
朱筱敏, 王华, 朱红涛, 邵龙义, 纪友亮
2023, 44 (8): 1382-1398. DOI: 10.7623/syxb202308013
摘要381)      PDF (1242KB)(422)   
层序地层学不仅为盆地分析提供了等时地层格架,也为沉积古地理研究和沉积矿产勘探开发提供了地质综合构型,在学术界和工业界受到广泛欢迎。30多年来,层序地层学得到快速发展,特别是在陆相盆地层序形成控制作用,断陷、坳陷和前陆湖盆层序地层构型与砂体分布,陆相湖盆层序地层研究方法等方面取得了显著进展。未来陆相湖盆层序地层学应该重点关注不同类型沉积盆地层序地层构型、陆相湖盆层序地层学研究标准化、研究程序规范化、层序与源-汇系统关系、层序与滨线迁移轨迹关系、不同地层叠加样式与滨线轨迹关系、深水层序地层学、层序构型与数值模拟等发展方向,以更好指导能源勘探开发应用研究。
天山陆内冲断带构造动力控储效应与超深层规模储层
贾承造, 张荣虎, 魏国齐, 王珂, 余朝丰, 曾庆鲁, 司学强
2023, 44 (8): 1191-1205. DOI: 10.7623/syxb202308001
摘要360)      PDF (1289KB)(389)   
构造动力控制储层性质是陆内冲断带的重要特征,为了明确天山陆内冲断带在喜马拉雅期的构造逆冲推覆作用对超深层砂岩储层的成岩响应特征,开展了基于大量实验分析和多尺度成岩物理模拟的构造动力推覆岩石响应和规模储层成因模式研究。结果表明,天山冲断带在喜马拉雅期的逆冲推覆构造活动强烈,构造活动自盆缘向盆内逐渐减弱,在构造逆冲推覆挤压作用下砂岩主要有3种响应:压实减孔加深储层基质致密性、破裂造缝增渗加剧储层非均质性、异常增压加大流体—岩石作用的有效性。大尺度构造推覆挤压效应的模拟表明:含膏盐地层在构造推覆作用下的岩石应力、应变集中区主要位于盐下冲断叠瓦带,向冲断前展带方向岩石受力明显减弱;含煤地层在构造推覆作用下的岩石应力、应变集中区主要位于叠瓦带的巨厚砂岩中,向推覆前展带应变明显减弱,其中,煤层及砂泥岩互层中的岩石应力、应变较弱,但褶皱构造发育明显;在高温超压条件下,有机酸沿裂缝网络的溶蚀作用增强,裂缝-孔隙-喉道的连通性明显增强。天山冲断带的超深层主要发育2种成因模式的规模储层。在万米埋深以内,强构造挤压区裂缝-孔隙型储层的孔隙度可达5%~8%,弱构造挤压区孔隙型储层的孔隙度可达7%~12%,有利勘探面积达3.76×10 4km 2,是近期超深层效益勘探值得重视的有利领域。
基于格子Boltzmann方法的页岩纳米多孔介质流体流动模拟
王瀚, 苏玉亮, 王文东, 李冠群, 张琪
2023, 44 (3): 534-544. DOI: 10.7623/syxb202303011
摘要331)      PDF (6079KB)(350)   
纳米多孔介质中受限流体流动机制对提高页岩油采收率、水净化等科学和工程应用至关重要。以理论方程和分子动力学模拟(MDS)结果为基础,基于格子Boltzmann方法(LBM),建立了局部表观黏度-LBM(LAV-LBM)孔隙尺度模拟模型来研究纳米多孔介质中流体流动机制,该模型通过局部表观黏度和密度分布将纳米尺度效应(滑移边界、非均质黏度/密度)代入LBM,使LBM模拟过程中无法准确表达的复杂滑移边界条件可以退化成简单易实现的无滑移边界。通过理论方程对比验证、分子模拟-LAV-LBM密度分布验证、理论方程-LAV-LBM速度分布验证结果表明,基于LAV-LBM模型可以有效模拟纳米多孔介质中流体流动规律。基于该模型,研究了纳米尺度效应、多孔介质尺寸、表面润湿性对表观渗透率和增强系数的影响规律。研究结果表明:当接触角约小于70°时,由于高/低近壁面相黏度、低/高滑移速度导致表观渗透率和增强系数减小;表观渗透率和增强系数随着接触角增大而增大,原因是边界滑移速度逐渐增大,近壁面水相黏度逐渐减小;非均质密度导致相同时间内,近壁面相流体体积流量与体相区域不同,非均质密度越强,对流动能力影响越大;孔径越大,纳米尺度效应越小,增强系数趋近于1。通过实际应用研究了如何通过分子模拟结果和LAV-LBM模型将单孔隙纳米尺度流动扩展到多孔介质纳米尺度流动,为MDS到LBM的尺度升级提供了研究思路和基础模型。
鄂尔多斯盆地长庆气区复杂致密砂岩气藏开发关键技术进展及攻关方向
余浩杰, 王振嘉, 李进步, 朱亚军
2023, 44 (4): 698-712. DOI: 10.7623/syxb202304011
摘要328)      PDF (9730KB)(404)   
随着天然气勘探开发的逐步深入,开发对象由常规气藏向非常规气藏拓展,致密砂岩气逐渐成为天然气增产的主力。鄂尔多斯盆地致密气分布范围广、资源量占中国致密气资源量的58.2%,与其他国家致密气相比,具有气层更薄、非均质性强、地层压力系数低的特点,效益开发难度更大。经过20余年攻关,长庆油田探索形成了致密气开发配套技术,年产量达到360×10 8m 3,建成中国最大的致密气区之一,并将迈入高质量发展新阶段。通过概述鄂尔多斯盆地致密气藏典型特征,回顾了开发历程及其重大转变,分析了长庆油田致密气开发潜力及前景,指明了攻关方向。研究表明:①长庆油田致密气开发历经4个阶段,通过气藏深化认识、工艺攻关、管理提升,解决了大面积低丰度复杂致密砂岩气藏效益开发的难题,实现了长庆气区快速上产。②2016-2020年以来,随着储层预测、水平井开发等7个关键瓶颈技术取得突破,开发指标大幅提升,推动致密气高质量发展。③通过已开发气田、评价新区致密气资源基础及开发潜力评价,明确了致密气"十四五"(2021-2025年)规划目标。④从优化开发技术政策、钻井提速、试气压裂提产等5个方面指明了致密气技术攻关方向,确保长庆油田致密气开发目标的实现。
鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气成藏演化规律与勘探开发实践
徐凤银, 王成旺, 熊先钺, 徐博瑞, 王红娜, 赵欣, 江山, 宋伟, 王玉斌, 陈高杰, 吴鹏, 赵靖舟
2023, 44 (11): 1764-1780. DOI: 10.7623/syxb202311002
摘要324)      PDF (1268KB)(502)   
中国深部煤层气(埋深>1 500 m)资源丰富,具有吸附气与游离气共存的赋存特征,其赋存状态、成藏特征和开发规律与中—浅部煤层气存在显著差异,成藏演化规律尚不清晰制约了其高效勘探与开发。以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块深部8号煤层为例,通过精细刻画深部煤层气的成藏特征,模拟深部煤层的埋藏演化史、热演化史、生烃演化史,完善了深部煤层气的富集成藏规律和成藏模式,并提出了针对性勘探开发对策。研究结果表明,大宁—吉县区块深部8号煤层全区发育、有机质热演化程度高、干酪根类型为Ⅲ型、生烃潜力大,总生烃强度为(20.2~34.7)×10 8m 3/km 2;深部煤储层发育割理、裂隙、组织孔、胞腔孔、气孔、晶间孔和溶蚀孔等储集空间,为深部游离态煤层气提供了良好的储集条件;构造-岩性-水动力耦合封闭利于深部煤层气保存。研究区深部煤层的成藏演化可以划分为初始生烃阶段(阶段Ⅰ,306~251 Ma)、第1次热成因生烃阶段(阶段Ⅱ,251~203 Ma)、有机质热演化作用减缓阶段(阶段Ⅲ,203~145 Ma)、生烃高峰阶段(阶段Ⅳ,145~130 Ma)和成藏状态定型阶段(阶段Ⅴ,130 Ma至今)5个阶段。研究区深部煤层气表现为游离态与吸附态共存,提出了深部煤层气"广覆式生烃、箱式封闭、微构造调整、自生自储、毯式成藏"的富集成藏规律,建立了微幅褶皱与物性耦合控藏(Ⅰ型)、微幅单斜与水动力耦合控藏(Ⅱ型)、物性与水动力耦合控藏(Ⅲ型)3类深部煤层气成藏模式。研究认识有效指导了大宁—吉县区块深部煤层气勘探有利区的优选,建立了深部煤储层有利区评价指标体系,针对不同成藏模式发育区,提出了差异化开发方案,助力研究区实现了深部煤层气真正意义上的效益开发。研究认识对于中国其他区块开展深部煤层气勘探与开发具有重要参考与借鉴意义。
中国深部煤层气地质研究进展
秦勇
2023, 44 (11): 1791-1811. DOI: 10.7623/syxb202311004
摘要313)      PDF (1271KB)(446)   
深部煤层气是中国未来天然气规模性增储上产的重要领域,回顾深部煤层气地质研究历史与进展,评述面临问题和探索方向,可为发展适应性勘探开发技术提供借鉴。分析表明,中国在20余年的深部煤层气地质研究中主要取得3方面进展。第一,界定了深部煤层气基本概念及其科学内涵,发现深部煤层吸附气含量存在临界深度,这一深度主要取决于地温梯度和地应力梯度两者的耦合关系,其他地质因素对临界深度具有调整作用;吸附气含量降低可能导致游离气含量随之增高,结果是形成煤层气在深度序列上的有序聚集,在深部形成富含游离气的高饱和—超饱和煤层气藏。第二,对深部煤层地质属性的研究进展显著,认识到深部煤层吸附性减弱及游离气含量增高是地层压力正效应与地层温度负效应之间动态平衡的结果;发现在深度剖面上地应力状态转折带附近存在煤层"高渗窗",与深部煤层可改造性相关的地层温度、压力指标可能具有"门限"性质,温度补偿效应和变孔隙压缩系数效应可能使得深部煤层渗透率衰减速率显著降低。第三,对深部煤层气成藏作用与地质评价的研究逐渐深入,对成藏作用原理的探讨聚焦在由埋深变化引起的煤层含气性、渗透率垂向分布及其地质控制等5个方面,初步揭示了煤层气成藏"深度效应"。对现场案例进行的剖析经历了由盆地到有利区、由有利区到"甜点"、由控藏到控产的认识深化过程。分析认为,基础地质(成藏作用)、勘查地质(评价优选)、开发地质(动态过程)3方面有机衔接和深度耦合,是面向深部煤层气勘探开发地质—工程一体化所需探索的关键方向,建议未来研究应聚焦"深度效应",包括深部煤层气藏特征的系统描述和气藏工程对地质条件响应的刻画。

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