基于页岩无机孔隙和有机孔隙润湿性和孔径的差异,考虑甲烷、氦气、水在页岩无机孔隙和有机孔隙中储集位置的不同,通过3种流体饱和实验建立了储层温度和压力条件下页岩气藏各赋存状态气体体积的实验测量和计算方法,得到页岩的无机孔隙度和有机孔隙度,并分析了页岩气储层含气量的影响因素.研究表明:对于所选岩样,无机孔隙和有机孔隙分别占总孔隙体积的65％和35％,无机孔隙中的游离气、有机孔隙中的游离气和吸附气分别平均占总含气量的51％、22％和27％;川南下志留统龙马溪组页岩具有较高的热演化程度,随总有机碳含量的增加,纳米级有机孔隙大量发育,为甲烷提供了吸附空间.明确了总有机碳含量主要影响吸附气含量,指出在页岩气资源量评价、产能预测和后期开发过程中,需要考虑有机质及其内部吸附气的影响.
利用露头、钻井、地震及大量实验分析资料,从现今地层结构、沉降-沉积速率、古水体盐度、岩石组合及沉积相展布、烃源岩有机质类型等方面,论证了柴达木盆地腹部一里坪坳陷与柴西坳陷之间发育大型水下古隆起,并通过构造解析和古地貌恢复,分析其演化过程,最后从油气成藏角度阐述了古隆起对下一步油气勘探的意义.研究表明:①古新世早期,受早喜马拉雅挤压造山运动影响,形成了古隆起雏形,平面上呈北西—南东向展布,分隔了其东、西两侧的一里坪坳陷与柴西坳陷;始新世至渐新世,古隆起具有很好的继承性,下干柴沟组沉积时期隆起区最大面积约为3 500 km2;至中新世晚期,受柴西沉积中心向东迁移及南北向物源补给的影响,古隆起演变为宽缓斜坡.②古隆起对油气成储、成烃、成藏具有控制作用:古隆起南北两端近物源区发育规模三角洲砂体,而中心主体区远离物源,处于欠补偿咸化水体环境,发育规模湖相碳酸盐岩储层;受古隆起的分隔影响,西侧柴西坳陷下干柴沟组上段—上干柴沟组已证实发育优质咸化湖相烃源岩,东侧一里坪坳陷可能发育有效烃源岩;古隆起是油气运移有利指向区,有利于油气聚集成藏,可作为下一步有利勘探区带.
珠江口盆地珠一坳陷古近系砂岩埋深大,储层非均质性强,有效储层及其下限受构造位置、粒度、填隙物、埋深及地温等多种因素的影响.利用岩石薄片观察、扫描电镜分析,综合物性、地温、DST等资料,在古近系砂岩储层特征分析的基础上,通过与产能相关的平面径向流计算法得出有效储层的渗透率下限;并基于孔隙型碎屑岩储层物性随埋深的演化关系,系统研究不同粒度砂岩储层渗透率随埋深变化的规律,预测有效储层埋深下限特征.结果表明:①恩平组、文昌组岩石类型以长石石英砂岩、岩屑石英砂岩为主,储集空间以原生孔为主.②不同地区经济产能(40 m3/d)有效储层渗透率下限值不同:陆丰、西江地区约为5×10-3 μm2,惠州地区为10×10-3 μm2.③对于较纯净(泥质、胶结物含量均小于5％)的砂岩,粒度越粗,埋深下限越大.如LF2构造粗砂岩的中产渗透率下限(10×10-3 μm2)对应的埋深比细砂岩深约500 m.④地温梯度越低,有效储层埋深下限越大.如地温梯度较低的西江地区粗砂岩的中产(100 m3/d)约束的储层埋深下限约为4 500 m,而地温梯度较高的陆丰和惠州地区约为4 300 m.⑤有效储层埋深下限还受到泥质含量的影响.泥质含量每升高5％,埋深下限变浅约300～500 m.
昆仑山前带古近系下干柴沟组下段是柴达木盆地油气勘探的重点目的层.受砂岩储层发育程度差异所控制,昆仑山前带不同地区油气富集程度存在差异.为了明确储层的差异性及形成机制,利用岩心、测井及分析化验等资料,对昆仑山前带的切6区、乌南斜坡带、东柴山地区及弯西构造带的储层特征及控制因素进行了分析,认为下干柴沟组下段储层在时空上的差异性明显.昆仑山前带下干柴沟组下段发育以原生粒间孔为主的碎屑岩孔隙型储层,储层砂体成因类型为辫状河三角洲相的平原分流河道、前缘水下分流河道、河口坝、席状砂及滨浅湖相的滩坝.沉积相及成岩作用的双重叠加影响导致昆仑山前带储层发育程度存在明显差异.在同等埋深条件下,受沉积微相控制的储层沉积组构差异与砂体规模差异是储层物性差异的主因,辫状河三角洲前缘水下分流河道储层物性最好,其次为河口坝、平原分流河道,滩坝与席状砂的储层物性较差.在不同埋深条件下,受最大古埋深和古地温梯度等因素影响而形成的差异压实作用是不同区带储层物性差异的主因,切6区和弯西构造带的储层物性最好,乌南斜坡带的储层次之,东柴山地区的储层物性差.
通过钻井、地震和野外露头等资料的综合分析,根据构造特征及派生断层的差异性,将塔里木盆地沙井子断裂带划分为东段、西段、中段及阿恰段等4段.沙井子断裂带具有加里东晚期开始发育、海西期—印支期—燕山期多期活动、喜马拉雅期定型的演化特征,发育构造、地层、潜山等多种类型的圈闭,是油气运聚的有利区.研究表明:①下寒武统玉尔吐斯组和中奥陶统萨尔干组2套优质烃源岩为研究区油气的主要来源;②寒武系盐下丘滩相白云岩、志留系柯坪塔格组潮坪-滨岸复合沉积相的潮汐水道砂岩及滨岸砂坝、三叠系俄霍布拉克组扇三角洲及克拉玛依组辫状河三角洲砂岩为研究区的3套主要储层;③中寒武统厚层膏盐岩、志留系塔塔埃尔塔组泥岩夹层及依木干他乌组厚层泥岩、三叠系俄霍布拉克组及克拉玛依组泥岩夹层为研究区的3套主要盖层;④油气充注呈现多期性、以晚期为主的特点.建立了志留系、三叠系"构造主控、多期充注、晚期成藏"和寒武系盐下"构造主控、连续充注"2种油气成藏模式,指出沙井子断裂带下盘的志留系和三叠系、上盘阿恰段的寒武系盐下为有利勘探区.
开江—梁平海槽周缘二叠系—三叠系礁滩型气藏是四川盆地天然气勘探开发的重点领域,但深层(＞4500 m)碳酸盐岩储层致密,制约了天然气藏的高效勘探与开发.基于重新处理的三维地震资料,开展走滑断裂的地震识别,研究走滑断裂的构造特征,并结合钻井资料分析走滑断裂控藏作用与天然气富集规律.结果表明:开江—梁平海槽地区发育一系列北西向的走滑断裂带,具有纵向分层、平面分段特征.剖面上走滑断裂多表现为直立型断裂与花状断裂多层叠置,平面上断裂组合以斜列、侧列为主,形成线性构造、雁列构造、花状构造、马尾状构造等多种构造类型.走滑断裂位移小、成熟度低,经历震旦纪末—早寒武世、前二叠纪、二叠纪—三叠纪等3期走滑断裂活动,具有连接生长机制与继承性发育的特征.走滑断裂带裂缝发育,断裂及其相关溶蚀作用控制了优质储层的发育,可导致碳酸盐岩渗透率增长超过1个数量级、孔隙度增长超过1倍.走滑断裂不仅沟通海槽内的二叠系烃源岩,形成侧向运移优势通道,而且可垂向连通深部烃源岩,形成断裂输导、复式成藏的多个含气层.开江—梁平海槽周缘台缘带及台内与走滑断裂有关的深层碳酸盐岩气藏的勘探开发潜力巨大,是值得深入探索的有利新领域.
为了研究含油气盆地油源断裂与区域性泥岩盖层配置(断盖配置)之上的油气分布规律,在油气渗漏机制定性分析的基础上,建立了一套渗漏时期分布预测方法.首先,确定断盖配置油气渗漏部位,即断层上下盘盖层的断接厚度小于断裂分段生长连接所需的最小断接厚度(断接厚度下限)的部位;其次,确定断盖配置封闭性开始破坏时期,即观察点的断接厚度开始小于断接厚度下限的地质时期;然后,确定断层岩封闭的开始时期,即断层岩排替压力开始大于下伏储层岩石排替压力的地质时期;最后,将前三者结合可确定断盖配置油气渗漏的时空分布,渗漏时期即为断层封闭性开始破坏到断层岩封闭开始之间的时期.实例应用结果表明:对于渤海湾盆地黄骅坳陷歧口凹陷南大港断裂与沙河街组一段中亚段泥岩盖层的配置,向上覆东营组三段的油气渗漏主要分布在中东部,渗漏从馆陶组沉积中期持续至第四纪早期,持续时期相对较长,这对于下伏沙河街组三段烃源岩生成的油气在东三段聚集成藏十分有利.分析结果与目前南大港断裂处东三段油气显示主要位于中东部相吻合,证明此方法对断盖配置渗漏时期分布的预测是可行的.
基于大量的文献调研,归纳总结了热液流体活动的识别方法,并系统梳理了热液活动对油气成藏的影响.目前热液流体活动的主要识别方法可归纳为3大类,分别为岩石矿物学特征组合法、温感参数异常法、地球化学元素含量异常法.在具体应用时,应尽可能选取多种方法进行综合判识.热液流体活动对油气成藏的影响体现在4个方面:深部热液流体通过提供烃源岩成熟演化所需要的热能、外源氢和催化剂等方式为烃类物质的形成创造了良好的条件;热液流体对油气储层的影响既有建设性也有破坏性,以热液溶蚀的建设性为主;深部热液流体可以增强盖层封闭性;热液流体可促进烃源岩生烃并形成生烃增压,从而促进油气的初次运移,热液流体的溶蚀作用可改善储层物性进而促进油气的二次运移.
利用钻井岩心、测井、地震和实验测试等资料,对柴达木盆地九龙山地区中侏罗统沉积特征及成藏条件进行分析.结果表明:①九龙山地区中侏罗统发育潮湿气候下的陆相含煤沉积建造,属于湿地型辫状河三角洲沉积.②中侏罗统发育3类岩相组合:第1类是浅灰色、棕灰色泥岩与砂岩、含砾砂岩、砂砾岩和砾岩互层;第2类是煤层、深灰色碳质泥岩与砂岩、含砾砂岩和砾岩互层;第3类是深灰色碳质泥岩、油页岩和泥岩互层.3类岩相组合分别对应辫状河三角洲的上平原、下平原—前缘和湖相沉积.③中侏罗统沉积时期河道较频繁迁移,砂体在平面上呈辫状、网状和朵状分布,具有多期叠置、侧向变化较快的特征.研究认为中侏罗统辫状河三角洲下平原与前缘河道砂体的油气成藏条件优越,是九龙山地区常规油气勘探的重要领域,湖相油页岩是九龙山地区非常规油气勘探的潜在领域.
黄骅坳陷乌马营潜山属于持续深埋型潜山,地层水矿化度整体较高,地层封闭条件较好,而二叠系下石盒子组地层水具有异常低的矿化度特征.通过测试现今地层水的氘氧同位素值,分析流体包裹体岩相、均一温度与古盐度特征,揭示二叠系地层水淡化成因及其油气地质意义.结果表明:乌马营潜山现今地层水的氘氧同位素分布远离大气降水曲线,表明受现今大气降水影响较弱;烃类包裹体均一温度峰值主要分布在130～150℃范围内,以晚期成藏为主;部分包裹体地层水古盐度初始值小于5％,成藏期有明显降低现象,表明地层水经历了淡化过程.在晚白垩世末期,地层水淡化主要受下渗大气水淋滤作用影响.之后由于地层持续深埋,大气水下渗影响逐渐减弱.在沙河街组至明化镇组沉积时期,石炭系—二叠系煤系地层压实排水,排出的低矿化度地层水进入相邻的二叠系砂岩储层,导致储层地层水进一步淡化.地层水淡化促进次生孔隙的生成,改善储层物性,同时在局部形成碳酸盐胶结物,增强了储层非均质性.地层水淡化过程与油气运移充注同步进行,地层水流动方向指示了油气的运聚方向.
砂体内部建筑结构(构型)控制了储层非均质性,进一步控制着油水运动规律.尤其在油气田开发中后期,砂体构型的精细解释是明确剩余油气分布规律及指导油气田进一步高效开发的关键.以东海陆架盆地西湖凹陷X气田始新统平湖组2号砂组为例,基于少井条件,以地震沉积学与构型分析理论为指导,采用聚类分析地震属性融合与深度学习地震属性融合相结合的方法,对河流相储层进行砂体构型精细解释.结果表明:单一地震属性与井点砂岩厚度的相关性较差,多种地震属性的聚类融合一定程度上可以提高砂体预测能力,但其所反映的砂体边界模糊不清.在聚类分析地震属性融合的基础上,通过建立虚拟井增加深度学习的样本数量,进而采用深度学习地震属性融合方法,对15种地震属性进行无差融合,有效提高了砂体预测及河道边界刻画的能力,消除了聚类地震属性融合图中的异常高值区.明确了研究区平湖组2号砂组河道型砂体5级、4级构型的平面展布特征以及井间砂体叠置关系:2号砂组单一河道呈曲流特征展布,弯曲指数为1.63,砂体以侧向切叠为主,宽度为150～480 m,点坝跨度为154～366 m.
针对摩洛哥—西撒哈拉具有相似构造和沉积特征的被动陆缘盆地,开展盆地演化、石油地质特征与资源潜力等方面的研究,并指出油气勘探方向.摩洛哥—西撒哈拉被动陆缘盆地经历前裂谷期、裂谷期和后裂谷期3期构造演化,发育多套烃源岩和储层、多种圈闭类型.最重要的烃源岩为后裂谷期侏罗系—白垩系海相泥岩,主要储层为侏罗系—白垩系碳酸盐岩和碎屑岩,圈闭类型以盐构造作用机制下形成的构造圈闭和构造-岩性圈闭为主.摩洛哥—西撒哈拉被动陆缘盆地可划分为3个主要成藏组合,侏罗系和白垩系—新近系成藏组合是最重要的成藏组合.侏罗系碳酸盐岩和白垩系阿尔布阶—塞诺曼阶浊积砂岩是研究区当前的重点勘探领域;深水区白垩系盐构造和斜坡扇形成的地层-岩性圈闭可能为未来的勘探潜力区.
准噶尔盆地北部乌伦古坳陷历经40余年油气勘探尚未实现工业突破,2016年在石北凹陷准北1井三叠系首次获得天然气发现,因而厘清天然气成因和气源岩对于评价油气勘探潜力和规模意义重大.系统收集了乌伦古坳陷及周缘的天然气地球化学数据,基于天然气碳同位素、轻烃组成认识准北1井天然气特征及类型,基于3个石炭系、1个二叠系烃源岩样品的封闭体系生烃模拟实验结果开展准北1井气源对比分析,并结合地震剖面、区域磁力异常等资料对天然气成因机制作了探讨.结果表明:①准北1井天然气具有甲烷含量低、干燥系数低、氮气含量较高、乙烷碳同位素偏重(δ13C2为-26‰)的特征,轻烃中甲基环己烷含量较高(63.6%),属于腐殖型热解气.②石北凹陷北部发育区域性大断裂,沿断裂发育的闪长岩侵入体造成的岩浆脱气作用是准北1井天然气中氮气含量较高的主要原因.③准北1井天然气与下石炭统滴水泉组烃源岩生烃模拟产物的碳同位素特征相似,表明两者具有一定亲缘性,推断天然气主要来自于滴水泉组海陆过渡相成熟烃源岩.紧邻滴水泉组烃源岩的圈闭是乌伦古坳陷天然气藏勘探的重要方向.
塔里木盆地塔北隆起哈拉哈塘油田发现于2009年,是塔里木盆地碳酸盐岩原油增储上产的重要领域.哈拉哈塘油田具有复杂的油气成藏过程与油气分布,地质认识、勘探指导思路历经多次转变,经历了碎屑岩、礁滩体、层间岩溶与断控岩溶等多种类型油气藏勘探阶段.通过油田的勘探历程与勘探开发生产资料的综合分析,认识到受断裂、岩溶和不整合面等多因素控制的缝洞型储层是油气赋存的主要场所,走滑断裂控制了油气的分布与富集,油田具有复杂的油气成藏与分布规律.哈拉哈塘油田的勘探实践表明:优越的石油地质条件是形成大油田的基础,地质认识的突破是发现复杂大油田的关键,物探技术进步是复杂油田勘探开发的保障,勘探开发一体化是碳酸盐岩快速增储上产的有效途径.该案例研究对国内外类似的缝洞型碳酸盐岩油田的勘探开发具有重要借鉴意义.
综合利用野外露头、钻井岩心、岩石薄片、测录井及分析化验等资料,对冀中坳陷任丘潜山雾迷山组微生物白云岩储层特征及类型开展研究,总结分析优质储层形成控制因素及演化规律.结果表明:雾迷山组主要发育微生物白云岩和与微生物相关的颗粒白云岩,其中微生物白云岩包括叠层石、凝块石、层纹石和核形石白云岩,与微生物相关的颗粒白云岩主要为砂砾屑白云岩;储集空间分为孔隙、裂缝、溶洞3大类,储层整体物性较差,整体上属于孔洞缝复合型低孔低渗储层,可进一步划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层.沉积环境是储层形成与演化的基础,溶蚀作用是形成多类型储集空间的关键,构造破裂作用是形成有效储集空间的重要补充.雾迷山组微生物白云岩储层演化经历沉积-同生成孔、Ⅰ期表生增孔、浅埋藏减孔、褶皱断裂改造-Ⅱ期表生增孔、深埋藏减孔等5个阶段,多因素共同作用最终形成现今2%～5%的孔隙度.
库车坳陷是塔里木盆地重要的油气勘探区,但目前对其东部阳霞凹陷侏罗系的石油地质条件认识不足,进而影响阳霞凹陷区域勘探方向的确定.应用露头、钻井和地震资料,从构造演化、地层展布、烃源岩条件和沉积储层特征等方面分析阳霞凹陷的石油地质条件,研究认为:阳霞凹陷的中—下侏罗统具有优越的烃源岩条件和规模有效储层,源-储"三明治"式的地层组合模式供烃效果好,区域盖层和直接盖层条件优越,生、储、盖配置良好,构造条件有利于油气保存和成藏,具备发育源储一体型油气藏的石油地质条件.实钻井丰富的油气显示预示着阳霞凹陷具有良好的油气远景.综合分析认为,阳霞凹陷中南部斜坡带发育一系列侏罗系透镜状砂体向南上倾尖灭形成岩性圈闭,是阳霞凹陷下一步重点勘探领域.
塔河油田浅覆盖区中—下奥陶统岩溶缝洞体发育,油气开发效果较好.受上奥陶统良里塔格组和隔水层的围限,浅覆盖区中—下奥陶统缝洞体的岩溶发育特征不同于受排泄基准面控制的裸露型岩溶和岩溶水深循环的埋藏型岩溶.为了明确塔河油田浅覆盖区T738井区中—下奥陶统的洞穴成因机理和岩溶缝洞结构,利用"残厚趋势组合法"恢复了海西早期浅覆盖区的古地貌、古水系,综合测井、地震等手段识别了隔水层、岩溶洞穴层,结合油藏动态生产特征构建了浅覆盖区承压岩溶条件下的缝洞结构模式.结果表明:①海西早期古地貌总体北东高、南西低,发育北东—南西走向浅切割型树枝状地表水系,北部裸露区提供高水力梯度、高流量的岩溶水补给;②T738井区处于半开放式承压岩溶环境,中—下奥陶统发育3套隔水层围限下的2套迷宫型岩溶缝洞系统;③受隔水层、水动力梯度、走滑断裂等因素影响,一间房组、鹰山组上段洞穴层具有纵向水动力联系,发育侧向-上升型、孤立型、侧向型和盲端型等4类承压岩溶缝洞结构.研究成果对塔河油田浅覆盖区T738井区的缝洞型油藏开发有重要地质指导意义.
利用钻井、露头剖面及测试资料,对鄂西地区震旦系陡山沱组岩性发育、沉积相展布、页岩气成藏地质条件进行了综合分析,并对页岩气富集规律进行了总结.研究区陡山沱组可划分为4段,其中陡二段黑色碳质白云岩为主要页岩气储层.陡二段由西至东主要发育浅水陆棚、台盆及台地相,厚度中心主要位于秭归—五峰一带,富有机质的地层厚度超过100 m.陡二段富有机质地层的TOC主要介于0.5%～2.0%,为低—中等含量,TOC大于1.0%的区域分布在神农架林区—秭归—五峰一带;Ro以2.0%～3.5%为主,有机质处于过成熟阶段.陡二段岩石矿物组分以白云石为主,岩相类型主要为灰质页岩相,为特低—低孔隙度、特低渗透率页岩储层,微观孔隙主要为白云石粒间孔和黏土矿物层间孔,黄铁矿晶间孔和有机质孔在TOC高的样品中较发育.含气性较好的区域仅局限于黄陵背斜南翼及天阳坪断裂以北地区,现场解吸气含量平均可达1.0 m3/t.认为陡山沱组页岩气成藏主要受到沉积相和构造类型的叠加影响,台盆相内、单斜稳定构造带、逆断层下盘、远离区域性正断层且埋深超过2 000m的区域有利于页岩气成藏,有利区主要分布于黄陵背斜东南缘的阳页1井区以及宜页1—宜地3井区的周缘.
为查明塔里木盆地塔北隆起轮南古潜山东—草湖凹陷地区下石炭统巴楚组东河砂岩段—角砾岩段的层序地层与沉积相展布特征,基于钻井、测井和地震资料,应用沉积学、层序地层学和地震沉积学原理,对研究区巴楚组的层序地层与沉积环境进行了详细研究.结果表明:(1)从下至上,巴楚组的下部东河砂岩段可划分为1个准层序组、3个准层序(DH1、DH2、DH3),上部角砾岩段可划分为1个准层序组、1个准层序(DH4),4期准层序沉积期均为水进沉积环境.(2)研究区在巴楚组沉积期主要发育扇三角洲-滨岸沉积体系,其中第1期准层序(DH1)与第4期准层序(DH4)以扇三角洲沉积为主,第2期准层序(DH2)与第3期准层序(DH3)以海相滨岸砂岩沉积为主.
通过钻井、测井及三维地震等资料的分析,对西湖凹陷PH斜坡带平湖大断裂上升盘超覆带的层序地层构成、源-汇系统差异及沉积演化、控砂机制和岩性地层圈闭发育模式进行了综合研究.研究认为:(1)PH斜坡平湖组自下而上划分为3个三级层序(SQ1、SQ2、SQ3).SQ1层序分布范围局限,受控于挠曲成因的陡坡坡折,低位体系域发育,沉积了近源的以中生界岩浆岩基底物源为主的"沟-坡-扇"耦合的扇三角洲体系;SQ2和SQ3层序分布范围较广,受控于侵蚀成因的缓坡坡折,海侵体系域和高位体系域发育,沉积了远源的以元古宇变质岩基底物源为主的三角洲体系.(2)在体系域和坡折的控制下,发育3种岩性地层圈闭模式:低位期主要在挠曲坡折之下发育受基岩和扇根物性封堵的扇三角洲前缘砂体超覆型地层圈闭,海侵期主要发育受海泛期泥岩遮挡的潮汐砂坝和潮道侧向尖灭型岩性圈闭,高位期主要发育受侵蚀坡折控制的上倾尖灭和侧向尖灭的三角洲平原分流河道岩性圈闭.
