石油天然气地质学新进展-大作业题目
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石油地质综合大作业高先志吴欣松李潍莲中国石油大学(北京)地球科学学院2005.2前言石油地质综合大作业是地质工程专业本科生培养计划中的一个重要的必修环节。
它是在学习完专业基础课和专业课的基础上,通过资料的阅读整理、地质图件的编制及综合分析,使学生学会运用地质图件来表达地质认识,以培养学生独立分析和解决石油地质问题、自己动手编制相关图件的能力而开设的一门综合性实践课程。
通过该课程的学习,学生能够达到以下基本要求:1. 加深对石油地质与勘探理论与方法的理解,了解石油地质综合研究思路和方法;2.能够有目的、有选择地利用各种资料开展石油地质问题专题研究和综合研究,锻炼分析问题和解决问题的综合能力。
3.能够自己动手绘制一些基本石油地质及勘探图件。
本课程时间3个星期,包括三个方面:第一部分:烃源岩评价(1周)第二部分:油气成藏分析(1周)第三部分:圈闭评价与探井设计(1周)本练习册,由高先志、吴欣松、李潍莲编写。
其中,第一部分由高先志编写;第二部分由李潍莲编写;第三部分由吴欣松编写。
目录第一部分烃源岩评价 (3)一、目的和内容 (3)二、烃源岩地球化学评价图件编制 (3)三、烃源岩演化历史模拟 (5)四、烃源岩综合分析和评价 (6)第二部分:油气成藏分析 (15)一、目的和内容 (15)二、原油性质分析 (15)三、油气运聚方向分析 (22)四、油气成藏期次分析 (27)第三部分:圈闭评价与探井地质设计 (30)一、圈闭发育史分析 (30)二、圈闭地质综合评价 (32)三、探井地质设计 (41)第一部分烃源岩评价一、目的和内容烃源岩是油气藏形成必不缺少的地质条件之一。
一个盆地中有无烃源岩以及其质量的好坏决定盆地的勘探潜力。
一个盆地烃源岩的演化程度和生烃历史影响着盆地油气藏的烃类性质和成藏时期。
因此烃源岩的评价是石油地质学中的重要内容之一。
本部分训练三个方面的内容:1、烃源岩地球化学评价图件的编制;2、烃源岩成熟史单井模拟;3、烃源岩综合评价,编写研究报告。
石油及天然气地质学(题库3)《石油与天然气地质学》试题(三)一、解释下列概念(共15分,每题3分)。
1.石油地质学2.干酪根3.区域盖层4.生物标志化合物5.内陆裂谷盆地二、多选题(每题1分,共35题):在下面每题的四个可供选择答案(a、b、c、d)中选一个最合题意答案(用相应的字母表示之)。
1.油气藏“背斜说”诞生于近代近代石油工业发展哪个阶段?a. 1859—1900年;b. 1901年-1925年;c. 1926年—1960年;d. 1961年—现今。
2.石油中碳元素含量变化一般认为在哪个范围?a. 75%—80%;b. 82%—83%;c. 85%—90%;d. 83%—87%。
3.石油中氢元素含量变化一般认为在哪个范围?a. 9%—11%;b. 11%—20%;c. 11%—14%;d. 21%—24%。
4.石油中正构烷烃随石油馏分比重增大呈现那种变化规律?a. 单调减少;b. 单调增加;c. 从增加到减少;d. 没有规律。
5.石油中芳烃和氮硫氧化合物含量为38%,环烷烃含量为25%,该石油属于哪类石油?a. 石蜡型;b. 环烷型;c. 芳香—中间型;d. 石蜡—环烷型。
6.石油中石蜡烃含量为60%,环烷烃含量为10%,该石油属于哪类石油?a. 石蜡型;b. 环烷型;c. 芳香—中间型;d. 石蜡—环烷型。
7.陆相石油蜡、硫含量具有何种特征?a. 高蜡低硫;b. 高硫低蜡;c. 高硫高蜡;d. 低硫低蜡。
8.海相石油微量元素镍(Ni)和钒(V)含量具有何种特征?a. Ni/V大于1;b. V/Ni大于1;c. Ni/V等于1;d. V/Ni等于29.油田水中氯、钠和镁三个离子的离子毫克当量浓度比:(Cl—Na)/Mg小于1大于0,该油田水是何种类型油田水?a. 氯化钙型;b. 氯化镁型;c. 硫酸钠型;d. 重碳酸钠型。
10.设某岩层两组相互垂直裂缝的间距均为d、裂缝宽度均为e,它的近似裂缝孔隙度是何表达式?a. e/d;b. 2e/d;c. 3e/d;d. e/(18d)。
大作业“TTI”方法应用一、资料介绍1.某盆地古1井有关资料数据列表1:注:经此为数据计算每段时间内地层的沉积速率地表平均温度15℃。
2.洛帕延确定的不同温度间隔的温度因子列表2其中洛帕延选取100~110℃作为基准间隔,令其指数值n=0;TTI=15,开始生油R0=0.65;TTI=75,生油高峰,R0=1.0;TTI=160,生油终止,R0=1.3。
3.本盆地青一段生油门限深度约1000~1300m,门限温度约60~70℃,R0=0.5,与其相应的TTI=15。
这与洛帕延所选100~110℃。
基准间隔不符,据此选取本盆地的基准间隔,即15=2n×120,15/120=2n,1/8=2n=2z,90~100℃与之对应。
4.洛帕延TTI值计算实例列表3二、做法与要求:1.根据表1所给数据在图1上做古1井各层段埋藏史曲线图,并根据不同地温梯度划分地下温度网(10℃间距),查出每温度间距内沉积地层相应的沉积时间。
2.在确定本盆地基准温度段的基础上,参考表2、3数据,利用nTTTI2⨯∆=∆和∑∆=maxmin ))(2(nn nn TTTI公式计算古一井TTI值,填入表4中,并将15、75和160的点,在图1上连出青一段生油成熟线。
另外,若盆地中探井较多,能够圈出生油层成熟面积,即可估算出油量,本作业由于时间关系,不要求做此项。
地 层温 度青 山 口 组一段二三段姚家组嫩 江 组四方台组明 水 组第 三 系第四系深度(m)959070110115125310002000(℃)距今时间(百万年)图1 古1井各层段埋藏史曲线图表4 古1井TTI值计算表。
硕士研究生《石油天然气地质学》考试题库学号:姓名:成绩:一、名词解释(20分,任选10个)1 煤成油2 油气系统3 异常流体压力封存箱4 异常地层压力5 油气藏6 储集层7 地温场8 孔隙结构9 盖层10 含油气盆地11 低熟油12 地温梯度13 地层压力14 干酪根15 生油窗16 排驱压力17 构造圈闭18 岩性圈闭二、回答下列问题(56分,每题8分)1 近几十年来,石油地质学在基本理论、勘探方法和分析技术等方面取得了哪些重大突破和新进展?2 形成异常高压的地质因素有哪些?3 简述储层孔隙结构研究的实验方法及主要获取哪方面的孔隙结构信息。
4 简述次生孔隙形成机制、形成时期及预测方法。
5 测定古地温主要借助哪些方法及其原理?6 试述流体压力封存箱中封闭层的成因及其特征。
7 油气系统的基本地质要素和成藏作用过程包括哪些?8 当前世界油气勘探发展动向有哪些方面?9 圈闭描述的主要内容有哪些?采用的方法是哪些?10 常规生油模式的观点有哪些?11 简述煤成油的判识标志。
12 我国碳酸盐岩储层有哪些特点?13 简述盖层的封闭机理类型及其特点。
14 简述油气系统的分类依据和对应的分类结果。
三、根据要求完成问题(14分)1 在油气系统命名中,下列油气系统名称代表的含义是什么?(4分)太原组+山西组——山西组+下石盒组(!)2 根据下图所给样品的压汞曲线图,求下列孔隙结构参数:(5分)(1) 排驱压力(2)饱和中值压力(3)最小非汞饱和体积百分数(4)退汞效率3 根据下图图例说明,请写出每个数字编号1~15处的按圈闭成因分类的相应油气藏类型名称。
(5分)BAC++++++盐D渗透层非渗透层不整合面油气藏受力方向断层111212++++15F图101如图所示的电路中,已知E l=12 V,E2=6V,R1=R2=1Ω,R3=4Ω,求各支路电流。
2用戴维南定理求图中R3支路的电流I3。
3三相异步电动机每相阻抗为l0 Ω,额定相电压为380V,功率因数为0.6,电源线电压为380 V,试计算电动机接成Y形时的线电流和功率。
一、油气生成1、干酪根概念:分类:根据元素分析采用H/C和O/C原子比绘制相关图,可将干酪根分为三大类:Ⅰ型干酪根:富含脂肪族结构,富氢贫氧,H/C高,,而O/C低,一般小于0.1,是高产石油的干酪根.Ⅱ型干酪根:有机质主要来源于小到中的浮游植物及浮游动物,富含脂肪链及饱和环烷烃,也含有多环芳香烃及杂原子官能团。
Ⅲ型干酪根:陆生植物形成的干酪根,富含多芳香核和含氧基团。
H/C低,而O/C高,,生成液态石油的潜能较小,以成气为主。
2、有机质成烃演化阶段性有机质向烃类转化过程可分为三个阶段:①成岩作用阶段—未成熟阶段:该阶段以低温、低压和微生物生物化学为主要特点,主要形成的烃是生物甲烷气,生成的正烷烃多具明显的奇偶优势。
成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟油。
该阶段Ro小于0.5%。
②深成作用阶段—成熟阶段:按照干酪根的成熟度和成烃产物划分为两个带。
生油主带:Ro为0.5~1.3%,又叫低—中成熟阶段,干酪根通过热降解作用主要产生成熟的液态石油。
该石油以中—低分子量的烃类为主,奇碳优势逐渐消失,环烷烃和芳香烃的碳数和环数减少。
凝析油和湿气带:Ro为1.3~2.0%,又叫高成熟阶段,在较高的温度作用下,剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解形成轻烃,在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时,发生逆蒸发,形成凝析气和更富含气态烃的湿气。
③准变质作用阶段—过成熟阶段:该阶段埋深大、温度高,Ro>2.0%。
已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷,该阶段也称为热裂解甲烷(干)气阶段。
3、生成油气①物质基础:干酪根②地质环境和物理化学条件大地构造环境和岩相古地理环境晚期生油理论认为:油气生成必须具备两个条件,一是有足够的有机质并能保存下来;一是要有足够的热量保证有机质转化为油气。
大地构造环境:主要有三种情况,欠补偿环境、过补偿环境和补偿环境,只有长期持续下沉伴随适当升降的补偿环境,能保证大量有机质沉积下来,而且造成沉积厚度大,埋藏深度大,地温梯度高,生储频繁相间广泛接触,有助于有机质向油气转化并排烃的优越环境。
2015/2016学年第二学期结课大作业石油与然气地质学新进展石油天然气地质学新进展大作业作业一:比较分析致密砂岩、页岩、常规砂岩储层的差异性。
(30分)作业二:中国海相页岩油气主要地质特征及勘探开发新进展。
(30分)作业三:分析致密油气藏与其它油气藏(页岩油气、煤层气、常规油气)的异同点。
(40分)要求:1、所有答题需打印在A4纸上提交。
上下左右页边距2cm,作业正文采用小四宋体(英文字母和阿拉伯数字Times New Roman),1.5倍行距,首行缩进2字符,排版规范。
封面格式请勿改动,仅需填写个人相关信息。
2、答题时应尽量采用自己语言,不得拷贝复制。
3、严禁相互之间抄袭,如发现抄袭,视情节严重程度根据抄袭部分占该题目总分的比例扣除相应分数或者成绩记0分。
作业一:比较分析致密砂岩、页岩、常规砂岩储层的差异性。
致密砂岩储层孔隙类型包括缩小粒间孔、粒间溶孔、溶蚀扩大粒间孔、粒内溶孔、铸模孔和晶间微孔;孔隙喉道以片状、弯片状和管束状喉道为主;发育构造微裂缝、解理缝及层面缝等裂缝结构。
沉积作用和成岩作用复杂化了储层的孔隙结构,大量发育的黏土矿物明显降低了储层的渗透率,强烈的压实作用和胶结作用使得储层致密化,而后期的溶蚀作用交代作用又可以改善储层的储集性能。
致密砂岩储层渗流空间具有强烈的尺度性,空间尺度分为致密基块孔喉尺度、天然裂缝尺度、水力裂缝尺度及宏观气井尺度,而气体的产出就是经致密基块—天然裂缝—水力裂缝—井筒的跨尺度、多种介质的复杂过程。
致密砂岩储层与常规储层在孔隙度、渗透率及储层压力等方面差异显著。
此外,两者的研究内容及分布规律亦存在区别。
常规储层孔渗之间具有明显的正相关性,所以研究其孔隙与喉道参数即可;但大量的事实表明,仅采用孔喉参数难以有效地确定致密砂岩储层的渗透率,而对其渗透率起决定作用的是裂缝体系,且致密砂岩的储集空间亦受其控制。
致密砂岩气藏和常规气藏的分布规律区别明显,我国致密气藏多以深盆气的形式出现。
《石油与天然气地质学》试题(三)一、解释下列概念(共15分,每题3分)。
1.石油地质学2.干酪根3.区域盖层4.生物标志化合物5.内陆裂谷盆地二、多选题(每题1分,共35题):在下面每题的四个可供选择答案(a、b、c、d)中选一个最合题意答案(用相应的字母表示之)。
1.油气藏“背斜说”诞生于近代近代石油工业发展哪个阶段?a. 1859—1900年;b. 1901年-1925年;c. 1926年—1960年;d. 1961年—现今。
2.石油中碳元素含量变化一般认为在哪个范围?a. 75%—80%;b. 82%—83%;c. 85%—90%;d. 83%—87%。
3.石油中氢元素含量变化一般认为在哪个范围?a. 9%—11%;b. 11%—20%;c. 11%—14%;d. 21%—24%。
4.石油中正构烷烃随石油馏分比重增大呈现那种变化规律?a. 单调减少;b. 单调增加;c. 从增加到减少;d. 没有规律。
5.石油中芳烃和氮硫氧化合物含量为38%,环烷烃含量为25%,该石油属于哪类石油?a. 石蜡型;b. 环烷型;c. 芳香—中间型;d. 石蜡—环烷型。
6.石油中石蜡烃含量为60%,环烷烃含量为10%,该石油属于哪类石油?a. 石蜡型;b. 环烷型;c. 芳香—中间型;d. 石蜡—环烷型。
7.陆相石油蜡、硫含量具有何种特征?a. 高蜡低硫;b. 高硫低蜡;c. 高硫高蜡;d. 低硫低蜡。
8.海相石油微量元素镍(Ni)和钒(V)含量具有何种特征?a. Ni/V大于1;b. V/Ni大于1;c. Ni/V等于1;d. V/Ni等于29.油田水中氯、钠和镁三个离子的离子毫克当量浓度比:(Cl—Na)/Mg小于1大于0,该油田水是何种类型油田水?a. 氯化钙型;b. 氯化镁型;c. 硫酸钠型;d. 重碳酸钠型。
10.设某岩层两组相互垂直裂缝的间距均为d、裂缝宽度均为e,它的近似裂缝孔隙度是何表达式?a. e/d;b. 2e/d;c. 3e/d;d. e/(18d)。
一、解释下列概念(50分)01地层压力是指作用于地层孔隙空间里的流体上的压力,又称孔隙流体压力,或称孔隙压力如果孔隙中流体是水,则正常的地层压力等于静水压力值。
02由于封存箱内外压差导致箱缘破裂,油气水共同涌出的运移方式称为混相涌流。
在盆地沉降时期,封存箱内油气的生成以及孔隙流体的热膨胀或构造(压力、抬升)作用最终导致封存箱的局部破裂,流体沿箱的顶板或边板涌出。
封存箱内的流体混相涌至箱外后,随着压力的下降,油气水三相相互分离,并可能进入水动力系统的控制下。
Hunt(1990)指出,当压力系数下降到大致1.2—1.3时,裂缝重新闭合,或被分解石充填,封存箱内的压力重新积累上升,直至下一次脉冲式破裂和涌流,此至周而复始。
在快速沉积盆地(美国湾岸盆地)这种过程每隔几千年就发生一次。
因此如有大量油气产生于盆地封存箱内,则上述机理及油气垂向运移到上覆正常压力岩层的可能性是客观存在的。
当然,流体也可进入上封存箱。
03指研究人员选择出能够最有效地描述一个含油气系统中绝大多数油气发生的生成-运移-聚集的时间。
也是含油气系统内油气藏形成的主要时间。
04指所有非干酪根晚期热降解成因的名类低熟、早熟的非常规油气,即在生物甲烷气生烃高峰以后,干酪根热降解大量成烃以前(Ro=0.2-0.7%),由烃源岩中的某些特定有机质,经不同生烃机制的低温生物化学或低温化学反应生成并释放出的液态烃和气态烃,包括天然气、凝析油、轻质油、正常原油、重油和高凝固点油。
Ro=0.2-0.7%相当于干酪根生烃模式的未成熟或低成熟阶段,国内统称为低熟油(或未熟—低熟油),国外称为“immature Oil”0506“油气系统是油气生成和聚集的物理化学动态系统”,“它包含成熟的烃源岩及所有生成的油气,并包括油气藏形成所必须的一切地质要素和作用”)。
油气:指高度富集起来的各种烃类物质,如原油、凝析油、天然气、重质油、团体沥青等。
系统:相互依存并制约形成的各种地质要素和地质作用。
1、各向异性油藏特点?注水开发时如何设计调整?渗透率具有方向性的油藏叫做各向异性油藏。
各向异性油藏有两大类。
一类是裂缝作用造成的,称为裂缝各向异性油藏;另一类是沉积作用形成的,称为沉积各向异性油藏。
各向异性油藏中,渗流速度的大小和方向由位势梯度的大小和方向共同决定,无论位势梯度的大小还是方向发生变化,渗流速度的大小都会改变;当且仅当位势梯度方向在渗透率主轴上时,渗流速度的方向和位势梯度方向平行。
由于各向异性渗透率对井网具有破坏与重组作用,会明显改变原来的井网形式,所以当井网中同一注采单元内任意两口井的连线与各向异性渗透率主方向平行,各向异性油藏变换为等价各向同性油藏时,井网注采单元不会被破坏,只是形状发生变化。
一般情况下,各向异性油藏布井方法如下:1.井排方向与渗透率主方向平行或垂直。
井排方向指同一注采单元内任意两井连线;渗透率主方向指裂缝方向或沉积过程中的古水流方向。
2.各向异性油藏井网设计的计算公式为:a =a'j K x/K , d =d'j K y/K , K = j K x K y其中,a和d分别为各向异性油藏设计井网的井距和排距,a’和d’分别为等价各向同性油藏井网的井距和排距,Kx和Ky分别是各向异性渗透率的最大和最小主值。
各向异性油藏在各方向的总体导流能力等价于渗透率为K=J KxKy的各向同性油藏。
各向异性油藏井网的开发效果可以用等价各向同性油藏井网来表示,而各向同性油藏井网设计及其开发效果分析技术早已成熟。
2、各向异性油藏水平井特点及设计方法?水平井渗流特征:(1)随水平井长度增加,单井产能增大;但当水平井长度超过井距之半时,产能增势变小。
(2)在渗透率各向同性情况下(P =1),水平井长度增加,面积扫油系数E 反而减少;在渗透率各向异性情况下,面积扫油系数E受水平井长度影响不大,在水平井长度等于井距之半时,E值最大。
造成这种结论的原因有两个:一是水平井长度增加后,井筒上各点见水时间更不一致,是该种面积扫油系数计算方法源于直井井网,直接用于水平井不一定符合实际情况。
2015/2016学年第二学期结课大作业石油与然气地质学新进展石油天然气地质学新进展大作业作业一:比较分析致密砂岩、页岩、常规砂岩储层的差异性。
(30分)作业二:中国海相页岩油气主要地质特征及勘探开发新进展。
(30分)作业三:分析致密油气藏与其它油气藏(页岩油气、煤层气、常规油气)的异同点。
(40分)要求:1、所有答题需打印在A4纸上提交。
上下左右页边距2cm,作业正文采用小四宋体(英文字母和阿拉伯数字Times New Roman),1.5倍行距,首行缩进2字符,排版规范。
封面格式请勿改动,仅需填写个人相关信息。
2、答题时应尽量采用自己语言,不得拷贝复制。
3、严禁相互之间抄袭,如发现抄袭,视情节严重程度根据抄袭部分占该题目总分的比例扣除相应分数或者成绩记0分。
作业一:比较分析致密砂岩、页岩、常规砂岩储层的差异性。
致密砂岩储层孔隙类型包括缩小粒间孔、粒间溶孔、溶蚀扩大粒间孔、粒内溶孔、铸模孔和晶间微孔;孔隙喉道以片状、弯片状和管束状喉道为主;发育构造微裂缝、解理缝及层面缝等裂缝结构。
沉积作用和成岩作用复杂化了储层的孔隙结构,大量发育的黏土矿物明显降低了储层的渗透率,强烈的压实作用和胶结作用使得储层致密化,而后期的溶蚀作用交代作用又可以改善储层的储集性能。
致密砂岩储层渗流空间具有强烈的尺度性,空间尺度分为致密基块孔喉尺度、天然裂缝尺度、水力裂缝尺度及宏观气井尺度,而气体的产出就是经致密基块—天然裂缝—水力裂缝—井筒的跨尺度、多种介质的复杂过程。
致密砂岩储层与常规储层在孔隙度、渗透率及储层压力等方面差异显著。
此外,两者的研究内容及分布规律亦存在区别。
常规储层孔渗之间具有明显的正相关性,所以研究其孔隙与喉道参数即可;但大量的事实表明,仅采用孔喉参数难以有效地确定致密砂岩储层的渗透率,而对其渗透率起决定作用的是裂缝体系,且致密砂岩的储集空间亦受其控制。
致密砂岩气藏和常规气藏的分布规律区别明显,我国致密气藏多以深盆气的形式出现。
以深盆气藏为例,它具有特殊的成藏机理和圈闭分布规律,多形成于向斜轴部或背斜翼部,而常规油气藏可早于深盆气藏形成,且分布于其上倾方向。
对常规圈闭气藏来说,天然气多聚集于孔渗条件较好的构造高部位,聚集位置与气源岩明显分开,气水分布服从重力分异原理,但是对于致密砂岩气藏来说,天然气主要聚集在离烃源岩比较近的位置,不服从重力分异原理,气水关系发生倒置。
页岩储层研究重点包括矿物类型与含量、孔隙度和渗透率、孔隙类型和孔隙结构等方面。
矿物类型和含量是决定了页岩储层脆性特征,寻找脆性矿物含量高、易压裂的地层对页岩气压裂开发具有重要影响。
页岩储层孔隙( 纳米级) 系统对烃类的储集能力和流体向裂缝网络传导具有重要的控制作用。
页岩孔隙按大小可分为大孔(直径大于50nm),介孔(直径介于2~50nm)、微孔(直径小于2nm)。
利用气体在页岩孔隙中的吸附与解吸可以测量其孔隙大小及其分布情况,当压力低于气体的临界压力时,对于介孔与大孔,首先发生多层吸附,相对压力更高时,则发生毛细管凝聚,形成类似液体的弯液面。
页岩的孔隙度主要分布在0.01%~5%,渗透率主要分布在0.00001~10mD,页岩的孔隙度与渗透率没有明显的相关关系。
渗透率大于1mD的页岩岩心中存在着明显的天然裂缝或取心诱导裂缝。
页岩中黏土矿物的总含量主要介于20%~70%,黏土矿物主要为绿泥石、伊利石、蒙皂石以及伊蒙混层,这些黏土矿物中伊利石和伊蒙混层的含量较高,伊利石相对含量主要介于20%~50%,伊蒙混层相对含量主要介于20%~70%,而蒙皂石和绿泥石的含量平均相对偏低。
非黏土矿物主要为石英、钾长石、方解石、白云石、斜长石、黄铁矿等,其中石英的含量最高,相对平均含量在20%~50%,黄铁矿和斜长石的相对平均含量最低,介于1%~5%。
石英含量越多说明岩石的脆性越好,天然裂缝越容易发育,越有利于人工压裂。
气体在页岩中主要以两种方式存在:在天然裂缝以及大孔隙中以游离气的方式存在;在有机质中的微孔及岩石固体颗粒表面以吸附气的形式存在。
有机质含量是影响页岩气富集的一个根本因素,决定着页岩生气量的多少,有机质中含有大量的微孔隙[6],它们为气体在页岩上的吸附提供了场所。
页岩中的游离气与吸附气含量是随着页岩气藏的储层物性而变的。
作业二:中国海相页岩油气主要地质特征及勘探开发新进展。
富有机质黑色页岩的沉积模式主要有 4 种:海(湖)侵模式、水体分层模式、门槛模式和洋流上涌模式[15]。
在陆相湖盆内,只发育湖侵、水体分层和门槛3 种模式。
湖侵模式是指相对湖平面上升,导致深水区形成大面积缺氧环境,有机质得以埋藏、保存而形成黑色页岩(密集段),在坳陷湖盆的展布规模一般较大(见图1a)。
水体分层模式是指在温度、盐度或其他差异作用下,汇水盆地上下水体循环受阻,导致局部低洼滞水区形成缺氧环境,形成富有机质黑色页岩。
水体层是富有机质页岩形成的最主要形式。
门槛沉积模式分为高门槛和低门槛两种,这主要是针对水体深度而作的区分。
高门槛模式是指在断陷湖盆和前陆湖盆等深水湖盆内,由于受“门槛”阻挡,外源水体无法影响盆地深部水体,进而水体分层形成缺氧环境,发育黑色页岩。
低门槛模式则是指在水很浅的滞水区内(如沼泽),由于生物分解大量耗氧,导致水体呈还原环境,进而保存高等植物有机质形成煤系页岩的沉积模式。
低门槛模式的最大特征是无水体分层。
湖平面周期性的波动过程中,水体深度和沉积物输入速率具有周期性变化的特征,导致沉积剖面上有机碳总量规律变化。
层序边界处水体较浅,沉积物堆积速度快且氧化作用活跃,剖面上往往出现有机碳总量最小值。
在最大湖泛面附近,沉积物供应速度慢,为欠补偿沉积段,有机质相对富集,常出现有机碳总量最大值,即密集段是层序中最有利的富有机质页岩层段。
但并非所有湖盆的最大湖泛面附近皆可形成密集段,陆相湖盆由于盆地类型和演化阶段不同,加之湖盆面积小、多物源、湖平面变化等因素,富有机质页岩在层序内的纵向分布较为复杂。
中国东部断陷湖盆沉积密集段可分布于高位体系域下部,也可分布于湖侵体系域[20],中西部盆地主要分布于湖侵体系域。
湖相富有机质黑色页岩形成于二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和新近系的陆相裂谷盆地、坳陷盆地。
二叠系湖相富有机质黑色页岩发育在准噶尔盆地,分布于准噶尔盆地西部—南部坳陷,包括风城组、夏子街组、乌尔禾组。
三叠系湖相页岩发育在鄂尔多斯盆地,其中长7 段、长9 段页岩最好,分布于盆地中南部。
侏罗系在中西部地区为大范围含煤建造,但在四川盆地为内陆浅湖—半深湖相沉积,中—下侏罗统发育自流井组页岩,在川中、川北和川东地区广泛分布。
白垩系湖相页岩发育在松辽盆地,包括下白垩统青山口组、嫩江组、沙河子组和营城组页岩,在全盆地分布。
古近系湖相页岩在渤海湾盆地广泛发育,以沙河街组一段、三段、四段为主,分布于渤海湾盆地各凹陷,黄骅和济阳坳陷还发育孔店组页岩。
湖相富有机黑色页岩为中国陆上松辽、渤海湾、鄂尔多斯、准噶尔等大型产油区的主力油源岩。
中国海相页岩十分发育, 分布广、厚度大。
主要发育在古生界的陡山沱组(Z2)、筇竹寺竹组(C-1)、大乘寺组(O1)、五峰—龙马溪组(O3 —S1)、罗富组(D2)、德坞组—大塘组(C1)、龙潭组(P2)(见表3)。
发育最好的页岩分布在下寒武统、上奥陶统顶部—下志留统底部,以扬子克拉通地区最为典型.根据国家发改委能源局(2011 年)提出的我国页岩气发展规划目标,“十二五”探明页岩气地质储量为6000×108m3,可采储量为2000×108m3;2015年产量为65×108m3,2020 年页岩气产量为(600 ~1000)×108m3(后又调减至300×108m3)。
自2011年以来,国土资源部、国家能源局先后在四川盆地、滇黔地区(海相)、鄂尔多斯盆地(陆相)设立了2 个示范基地和4 个示范区,并规划了储量和产能或产量目标(表1)。
2014 年,我国页岩气产量为13×108m3(全部来自示范区)。
截至2015 年9 月,四川盆地探明页岩气地质储量5441×108m3,投产井200 口左右,2015 年已产气23×108m3,累计产页岩气37.5×108m32012 年,中国石油化工集团公司(简称中国石化)在重庆涪陵焦石坝发现焦页1HF 高产页岩气后,2014年探明了我国首个千亿立方米规模页岩气田——重庆焦石坝页岩气田。
截至2015 年底,已在焦石坝及其周边累计探明页岩气地质储量3805.98×108m3。
该地区2014 年产量为10.81×108m3。
2015 年完井120 口,投产91 口,新建产能25×108m3,一期产建累计开钻290 口,投产180 口,建成产能50×108m3/a,目前日产气1550×104m3,2015 年产气31.67×108m3,销售30.41×108m3 [2],累计产量超过43×108m3。
2020规划建产100×108m3。
焦石坝海相页岩气勘探开发成功具备7 个要素[3]:①构造稳定,保存条件好;②高TOC 集中段厚度大,且稳定分布;③高孔隙度(4.9%)与高含气量(6.3m3/t);④层间、高角度裂缝与微裂缝发育;⑤地层超压(压力系数为1.5 左右),埋深适中(2200 ~ 3500m);⑥地应力差小且分布稳定;⑦龙马溪组底部游离气富集,含量局部高达75% ~ 85%。
作业三:分析致密油气藏与其它油气藏(页岩油气、煤层气、常规油气)的异同点。
1.非常规油气藏简所谓非常规油气藏是指油气藏特征、成藏机理及开采技术有别于常规油气藏的石油天然气矿藏。
非常规油气资源的种类很多,其中非常规石油资源主要包括致密油、页岩油、稠油、油砂、油页岩等,非常规天然气主要包括致密气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等。
其中资源潜力最大、分布最广、且在现有技术经济条件下最具有勘探开发价值的是致密油气(包括致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气)、页岩油气(包括页岩气和页岩油)、煤层气等。
据研究,非常规油气藏在全球分布十分广泛,是世界上待发现油气资源潜力最大的油气资源类型。
我国非常规油气藏分布亦十分广泛,无论是中部的鄂尔多斯盆地和四川盆地,还是西部的塔里木、准噶尔、吐哈盆地,以及东部的松辽、渤海湾、海域盆地等均有广泛分布,而且资源潜力巨大。
然而,由于非常规油气藏无论是在成藏机理和分布规律方面,还是在勘探评价方法和技术方面,均与常规油气藏明显不同,这就决定了其成藏研究和勘探评价的思路和方法有别于传统的石油天然气地质学研究。