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石油学报 2017年第01期杂志 文档列表

石油学报杂志地质勘探

浅层油气运聚理论与渤海大油田群的发现1-8

摘要：渤海油区年产原油3 000×10~4t,约占中国海洋石油产量的70%。渤海油区位于渤海湾新生代陆内裂谷盆地的中东部,勘探面积约4.5×104km2。渤海油区具有鲜明的石油地质特征：著名的郯庐大断裂纵贯渤海,新近纪断裂活动强烈,促进石油的纵向运移,但不利于油藏的保存;中新世—上新世发育河湖相沉积,上部储-盖组合广泛分布,为浅层石油富集创造了条件;古近系生油岩埋藏深,新近系储-盖层较浅,石油垂向运移距离远,运移途径复杂。针对渤海复杂的石油地质条件,经过20年认识—实践—再认识的探索,提出1大断裂-砂体＂中转站＂模式运移能力强、2小断层及走滑断裂运移油气能力弱、3地层—断层组合关系控制油气富集部位、4临界盖层控制断裂活动带油田形成、5圈闭汇油面积大小决定油田规模、6主力油田展布可分为凸起与凹陷富集型、7小凸起上的披覆背斜利于形成大油田7项创新学术思想,构成了浅层油气运聚理论并指导勘探,渤海勘探团队在短期内高效发现了7个大油田、17个中型油田,共27×10~8 m~3地质储量,奠定了中国第二大油区的储量基础。

中国主要克拉通前寒武纪裂谷分布与油气勘探前景9-22

摘要：利用地质、地球物理和钻井资料编制中国主要克拉通盆地长城系、蓟县系和南华系残余厚度图,初步查明中-新元古代裂谷分布。华北和扬子克拉通中-新元古代裂谷中心以一套由粗快速变细的裂陷层序为标志,从目前的裂谷期地层等时对比格架上判断,现今鄂尔多斯盆地和四川盆地腹部的中-上元古界烃源岩均不如盆地覆盖区外的裂谷中心区域发育。塔里木克拉通南部和北部新元古代裂谷则具有不同的展布特征、形成时间和成因演化,塔里木南部的裂谷活动与以华南大陆（由扬子克拉通和华夏克拉通构成）为中心的地幔柱作用有关,而塔里木北部的裂谷主要形成于罗迪利亚超大陆外侧泛大洋俯冲引起的弧后伸展作用。塔里木南部裂谷开启时间较华南晚约20~40 Ma,但比塔里木北部提前至少40 Ma。前寒武纪裂谷演化对早寒武世沉积盆地具有重要的控制,使得后者具有＂向前相似＂而不是＂向后相似＂的特点。在塔里木和扬子,早寒武世盆地与南华纪—震旦纪裂谷盆地具有显著的继承性关系;在华北,青白口纪裂谷活动中心向东南缘移位控制了早寒武世盆地的发育位置和海侵方向。就目前的研究程度而言,中国古老克拉通前寒武纪裂谷的类型和分布特征仍显示出动力学上的多样性和复杂性,因而在充填演化和勘探价值研究上也有不同的观点和结论。近期研究除应继续加强地球物理资料处理,以更精细落实盆地覆盖区隐伏裂谷和裂陷外,也应重点开展裂谷期层序识别、地层对比和充填模式建立工作,努力解决前寒武纪裂谷类型及其演化的动力学问题,以恢复与烃源岩沉积阶段的盆地原型,查明烃源岩分布规律。

富有机质页岩有机孔隙形成与演化的热模拟实验23-30

摘要：针对页岩有机孔隙的形成与演化,开展了从未熟—低熟—成熟—高成熟—过成熟全系列的地质条件约束下的成岩成烃演化热模拟实验,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜对原始样品和模拟不同演化阶段反应后的样品进行了微观特征分析,研究表明：1未熟、低熟阶段生物化学作用和低温热作用生烃过程中可以形成有机孔隙,其当时较浅的埋深可能有助于有机孔隙的保存;2有机孔隙的形成与演变具有非均质性,成熟度不是控制有机孔隙形成与发育的决定性因素,有机质物理化学结构的差异对有机孔隙的形成与演化具有重要作用;3有机孔隙的发育与滞留油具有明显的相关性,生油阶段生成的有机孔隙,易被热解沥青所占据;4有机质收缩缝/有机质边缘孔可能是页岩气赋存的重要空间,其发育主要受控于在从＂化学吸附有机质＂向＂物理吸附有机质＂和＂游离有机质＂转化时有机质的物理化学结构及演化程度。

泥页岩沉积特征与生烃能力——以东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段为例31-43

摘要：泥页岩的沉积环境与形成方式都将控制其矿物、有机质特征并影响岩石的生烃潜力。选取东营凹陷古近系沙河街组泥页岩,开展岩石薄片观察、X射线衍射和热解等检测,研究岩石的矿物学特征和有机质特征,解析各类泥页岩成因与生烃能力的差异。研究发现,研究区的块状、纹层状和含石膏构造泥页岩中构造特征各异,矿物成分（碎屑、黏土、碳酸盐矿物和石膏类矿物等）含量变化大,有机质特征也各不相同。综合分析矿物与有机质的特征及组合关系,发现细纹层页岩和断续纹层页岩是以生物作用为主导形成的沉积产物,生烃能力最强;宽纹层页岩和均匀块状泥岩属化学沉积作用的产物,具有较强的生烃能力;含碎屑块状泥岩主要通过机械作用沉积而成,含石膏构造泥岩则在蒸发环境下通过化学沉淀形成,两者的生烃能力较弱。比较东营凹陷沙河街组三段中亚段—沙河街组四段上亚段的泥页岩类型,发现沙河街组三段中亚段和沙河街组四段纯下次亚段以机械和化学作用形成的含碎屑块状和含石膏构造泥岩为主,导致2个层段的生烃能力较弱;沙河街组三段下亚段和沙河街组四段纯上次亚段以生物或化学沉积作用形成的纹层状页岩为主,导致2个层段的生烃能力较强。因此,关注泥页岩矿物和有机质组合关系,从机械、化学和生物等沉积方式差异的角度探讨各类泥页岩的成因和生烃能力的变化,能够为非常规油气勘探提供新的思路。

准噶尔盆地东部侏罗系烃源岩和天然气地球化学特征及低熟气勘探前景44-54

摘要：对准噶尔盆地东部侏罗系烃源岩有机地球化学特征进行了研究,结果显示准噶尔盆地东部侏罗系烃源岩有机碳含量分布范围广泛,TOC为0.13%~81.06%,烃源岩评价为差—中等生油潜力,但生气潜力较大;镜质体反射率Ro分布和与热演化程度相关的生物标志化合物参数（OEP值、CPI值、甾烷和藿烷异构化参数、甲基菲指数等）表明大多数烃源岩处于未成熟—低成熟热演化阶段;有机质类型以III型为主,部分八道湾组和西山窑组烃源岩为II2型。此外,对准噶尔盆地东部侏罗系天然气组分和碳同位素组成分析结果表明,侏罗系天然气以烃类气体为主,甲烷含量为65%~98%,C1/C1-5为0.62~0.98,以湿气为主,碳同位素组成分布范围较广,其中甲烷同位素组成δ13 C1值为-50.7‰~-28.2‰,乙烷δ13 C2为-32.5‰~-23.7‰,丙烷δ13 C3值为-30.6‰~-21.6‰,以煤型气为主,仅三台—北三台地区天然气显示为油型气-煤型气混合的特征。在对准噶尔盆地东部地区侏罗系煤系烃源岩和天然气样品分析的基础上,通过与吐哈盆地典型低熟气区烃源岩和天然气地球化学特征对比认为准噶尔盆地东部阜东和三台—北三台地区已形成一定规模的低熟气聚集,具有巨大的勘探潜力,是准噶尔盆地低熟气有望取得突破的重点地区。

岩盐成因与发育模式——以柴达木盆地英西地区古近系下干柴沟组为例55-66

摘要：柴达木盆地英西地区古近系下干柴沟组为寒冷干旱的咸化湖盆沉积,发育多期岩盐（成层石盐）,其成因和发育模式是当前待解决的热点问题。岩心资料揭示完整的成盐单期旋回为＂蒸发沉积序列＂,探井岩性序列组合特征表明湖盆经历了半咸化、咸化和盐湖3个演化阶段。通过包裹体岩相学、均一温度测试及成分研究与含盐层系硫、碳、氧同位素分析明确提出岩盐为低温水下浓缩结晶成因。岩盐形成于蒸发作用强烈的陆相闭塞环境,物质来源为陆源地表水携带而来。咸化阶段中后期与广盐湖阶段发育2种成盐模式,每种模式可再分为初始咸化期、咸化期及成盐期3个演化阶段。连井对比分析表明存在5个岩盐集中发育期,盐湖经历了初始、鼎盛与萎缩3个演化过程。盐湖中心岩盐厚度最大,平面分布具局限性,受古地形控制形成多个次级盐洼中心。垂向上多期岩盐的发育缘于陆相湖盆季节性的湖平面频繁升降。

富油凹陷洼槽区油气成藏机理与成藏模式——以冀中坳陷饶阳凹陷为例67-76

摘要：随着正向构造带勘探难度的增加,洼槽区逐渐成为渤海湾盆地富油凹陷增储上产的重要领域,而成藏机理的特殊性制约了洼槽区勘探的深入。以冀中坳陷饶阳凹陷为研究对象,通过对洼槽生烃能力、油气成藏时期、成藏动阻力条件以及输导体系等分析,探讨了富油凹陷洼槽区油气藏的形成机理及模式。研究表明,饶阳凹陷富油洼槽区有效生烃范围大,热演化程度较高,存在东营组沉积末期和新近纪明化镇组沉积期2期主要生烃及成藏过程;东营组沉积末期油气充注范围较小,储层物性好,成藏阻力小;而明化镇组沉积充注时期,储层物性差,成藏阻力大,但剩余压力大,油气成藏动力强。洼槽中心区的油气多沿源岩层系中的砂体、裂缝和小断层等进行短距离运移聚集形成岩性为主的油气藏;洼槽边缘区往往发育深切入烃源岩的油源断层,成为油气垂向运移的重要通道,油气沿断层运移聚集形成构造为主的油气藏。富油洼槽区存在＂源内-两期成藏-隐蔽输导-短距离运移＂与＂源外-单期成藏-断裂输导-垂向运移＂2种油气成藏模式,成藏动、阻力条件控制着洼槽区有效烃源岩层系内油气成藏的物性下限,而断层为主体的输导体系分布特征及有效性控制着洼槽区源外油气的分布和富集程度。

克拉通盆地微古地貌恢复的构造趋势面转换法77-83

摘要：为推算克拉通盆地弱构造变形区海相沉积期微幅度古地貌,提出了一种基于构造趋势面转换的沉积期微幅度古地貌推算方法。方法假设克拉通盆地的多阶段升降或扭转构造运动表现为构造趋势面的变动,但该变动并没有改变局部古高地与其周围地形的拟构造幅度。该方法的技术流程为,首先利用现今构造图及其趋势面求得拟构造幅度;然后将地层剥蚀线的平均走向近似于沉积期构造趋势面的走向,求得沉积期构造趋势面倾向;利用将今论古的思想借用现今潮坪相平均坡度作为沉积期构造趋势面的倾角;最后将沉积期构造趋势面与拟构造幅度相加即得沉积期古地形图。在此基础上,结合取心井的岩石学、白云石化类型,可以更好地确定海相沉积体系中各亚相或微相的分布范围。将此方法应用于苏里格气田东区下奥陶统马家沟组五段5亚段潮坪相碳酸盐岩地层的应用效果表明,研究区构造趋势面由NW—SE倾向变动到NE—SW倾向,其并没有改变沉积期局部古地貌与其周围地形的相对高低关系,该方法能够有效地刻画出潮坪相沉积期微幅度古地貌。沉积期水下微幅度古地貌隆起部位是控制该区潮坪相碳酸盐岩颗粒滩分布的关键因素,颗粒滩又是后期白云石化并发育为优质储层最有利的微相。因此,在准确刻画沉积期微幅度古地貌的基础上可以发现高产气井。该方法可以为其他克拉通盆地弱构造变形区沉积期古地貌研究提供有益的思路。

石油学报杂志油田开发

考虑稠油非牛顿性质的蒸汽吞吐产能预测模型84-90

摘要：与常规油不同,当达到某特定温度时,稠油呈现牛顿流体状态,而在该温度值以下时,稠油呈现非牛顿流体状态,即存在启动压力梯度。经典的解析模型将蒸汽吞吐分为热区与冷区2个部分,热区温度为蒸汽温度,冷区温度为原始地层温度。然而在实际过程中,热区到冷区的温度是一个非等温的渐变过程,不会存在热区与冷区的边界处的突变现象。而且在生产过程中,稠油在不同区域呈现牛顿流体与非牛顿流体2种状态,不同区域的稠油渗流方程不同。针对这种情况,基于Marx-Langenheim方程,对蒸汽吞吐的解析模型进行了改进。在注入阶段,考虑了热区非等温分布的特征;在生产阶段,考虑了稠油牛顿流体区与非牛顿流体区的渗流耦合。模型应用结果表明,该模型更加接近实际生产情况,有较好的应用价值。

采油微生物在多孔介质中的迁移滞留机制91-98

摘要：采油微生物在多孔介质迁移过程中的滞留特征明显。以2株典型采油微生物Pseudomonas aeruginosa WJ-1和Bacillus subtilis SLY-3为研究对象,通过等温吸附实验和流动实验研究了其迁移滞留规律。研究结果表明：多孔介质的比表面积越大,吸附位点越多,菌体的吸附量越大。菌体和多孔介质表面的疏水性关系影响菌体在多孔介质表面的吸附量。采油微生物在油藏多孔介质环境中的总菌浓度一般低于3.5×108cfu/mL,在此条件下,采油微生物在油藏多孔介质中的吸附符合Freundlich吸附等温线。体积较大的微生物运移速度超前,说明采油微生物在多孔介质运移过程中存在不可及孔隙体积。采油微生物在多孔介质运移过程中受到平衡吸附和架桥筛分的共同作用,且架桥筛分的作用相比于平衡吸附更加突出。基于实验研究确定了微生物的迁移滞留机制,并在此基础上修改完善了微生物迁移数学模型。研究成果为微生物采油数值模拟软件的研发与优化提供了实验依据及理论基础。

石油学报杂志石油工程

压裂返排液取水应用技术99-104

摘要：为了解决非常规储层压裂改造过程中水资源的大量消耗以及日益增多的废液污染问题,研究了压裂返排液经过化学处理后用于重新配制压裂液的新方法。以长庆油田压裂返排液为例,分析了主要矿物离子Ca2＋、Mg2＋及残存破胶剂（过氧化物）和硼离子交联剂对重新配制的压裂液主要性能的影响,开发了通过络合反应降低压裂返排液中矿物离子的处理剂TR-1、通过氧化-还原反应处理残余破胶剂的处理剂TR-2及通过屏蔽残余硼离子交联剂从而阻止硼离子与植物胶多糖上的羟基交联的处理剂TR-3。应用该方法,2013年在长庆油田处理了15口水平井、125个水平段,回收处理液量14 000 m3,占施工液量的23%,达到了压裂返排液的重复利用效果并减少了对环境的污染。

页岩气井体积压裂条件下的水泥环界面裂缝扩展105-111

摘要：射孔会对井筒完整性造成局部损伤,尤其是导致水泥环本体破坏以及第一界面（套管-水泥环界面）、第二界面（水泥环-围岩界面）的胶结脱离、微环隙等,在后期页岩气水平井体积压裂过程中,由于高压流体的注入,界面微环隙将会加剧甚至发生裂缝扩展,影响封固性能。针对这一问题,建立了界面裂缝扩展数学模型,通过流体连续性方程、泊肃叶定律和净压力与缝宽弹性关系以及边界条件联立得到非线性偏微分方程组,利用对控制方程无因次化的方法求得自相似解。使用该模型对现场算例进行了计算,并分析了各参数对界面裂缝长度的影响。研究结果表明：适当提高水泥环弹性模量,适当降低井口压力和压裂时间有利于减小界面裂缝扩展长度,有利于保障水泥环长期有效封固。研究结果能够对页岩气井体积压裂条件下的水泥环封固性能进行评价和预测,同时在满足油气开采要求的前提下,对相邻射孔段间距的优选,也具有一定的指导意义。

X90超高强度输气钢管材料本构关系及断裂准则112-118

摘要：针对试制成功的X90输气钢管,进行5种不同圆棒缺口的准静态拉伸试验及应力三轴度计算,发现由于试样缺口存在,应力三轴度值增加2.43倍,断裂应变减少29%,损伤应变能降低71%。利用常规拉伸试验机和Hopkinson拉杆试验装置进行不同应变速率拉伸试验发现,应变速率对断裂应变的影响相对较小,准静态和高速状态下,差异最大约10%。基于Johnson-Cook本构和失效模型,分别建立了考虑应变率效应的X90管线钢本构模型和考虑应变率、应力三轴度的失效模型;同时,基于损伤力学理论,得到了基于塑性均匀延伸率和损伤应变能的X90管线钢断裂准则。基于材料损伤应变能密度临界值不变假设以及试验数据,得到了X90管线钢断裂特征长度与应力三轴度、试样直径之间的关系式。