石油天然氣地質(zhì)學(xué)新進(jìn)展-大作業(yè)題目

1、2015/2016學(xué)年第二學(xué)期結(jié)課大作業(yè)石油與然氣地質(zhì)學(xué)新進(jìn)展石油天然氣地質(zhì)學(xué)新進(jìn)展大作業(yè)作業(yè)一：比較分析致密砂巖、頁巖、常規(guī)砂巖儲層的差異性。（30分）作業(yè)二：中國海相頁巖油氣主要地質(zhì)特征及勘探開發(fā)新進(jìn)展。（30分）作業(yè)三：分析致密油氣藏與其它油氣藏（頁巖油氣、煤層氣、常規(guī)油氣）的異同點。（40分）要求：1、所有答題需打印在A4紙上提交。上下左右頁邊距2cm，作業(yè)正文采用小四宋體（英文字母和阿拉伯?dāng)?shù)字Times New Roman），1.5倍行距，首行縮進(jìn)2字符，排版規(guī)范。封面格式請勿改動，僅需填寫個人相關(guān)信息。2、答題時應(yīng)盡量采用自己語言，不得拷貝復(fù)制。3、嚴(yán)禁相互之間抄襲，如發(fā)現(xiàn)抄襲，視

2、情節(jié)嚴(yán)重程度根據(jù)抄襲部分占該題目總分的比例扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)或者成績記0分。作業(yè)一：比較分析致密砂巖、頁巖、常規(guī)砂巖儲層的差異性。致密砂巖儲層孔隙類型包括縮小粒間孔、粒間溶孔、溶蝕擴(kuò)大粒間孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？缀途чg微孔；孔隙喉道以片狀、彎片狀和管束狀喉道為主；發(fā)育構(gòu)造微裂縫、解理縫及層面縫等裂縫結(jié)構(gòu)。沉積作用和成巖作用復(fù)雜化了儲層的孔隙結(jié)構(gòu)，大量發(fā)育的黏土礦物明顯降低了儲層的滲透率， 強(qiáng)烈的壓實作用和膠結(jié)作用使得儲層致密化， 而后期的溶蝕作用交代作用又可以改善儲層的儲集性能。致密砂巖儲層滲流空間具有強(qiáng)烈的尺度性，空間尺度分為致密基塊孔喉尺度、天然裂縫尺度、水力裂縫尺度及宏觀氣井尺度， 而氣體的產(chǎn)出就

3、是經(jīng)致密基塊天然裂縫水力裂縫井筒的跨尺度、多種介質(zhì)的復(fù)雜過程。致密砂巖儲層與常規(guī)儲層在孔隙度、滲透率及儲層壓力等方面差異顯著。此外，兩者的研究內(nèi)容及分布規(guī)律亦存在區(qū)別。常規(guī)儲層孔滲之間具有明顯的正相關(guān)性，所以研究其孔隙與喉道參數(shù)即可；但大量的事實表明，僅采用孔喉參數(shù)難以有效地確定致密砂巖儲層的滲透率，而對其滲透率起決定作用的是裂縫體系， 且致密砂巖的儲集空間亦受其控制。致密砂巖氣藏和常規(guī)氣藏的分布規(guī)律區(qū)別明顯，我國致密氣藏多以深盆氣的形式出現(xiàn)。以深盆氣藏為例，它具有特殊的成藏機(jī)理和圈閉分布規(guī)律，多形成于向斜軸部或背斜翼部，而常規(guī)油氣藏可早于深盆氣藏形成，且分布于其上傾方向。對常規(guī)圈閉氣藏來說，

4、 天然氣多聚集于孔滲條件較好的構(gòu)造高部位，聚集位置與氣源巖明顯分開，氣水分布服從重力分異原理，但是對于致密砂巖氣藏來說，天然氣主要聚集在離烴源巖比較近的位置，不服從重力分異原理，氣水關(guān)系發(fā)生倒置。頁巖儲層研究重點包括礦物類型與含量、孔隙度和滲透率、孔隙類型和孔隙結(jié)構(gòu)等方面。礦物類型和含量是決定了頁巖儲層脆性特征，尋找脆性礦物含量高、易壓裂的地層對頁巖氣壓裂開發(fā)具有重要影響。頁巖儲層孔隙( 納米級) 系統(tǒng)對烴類的儲集能力和流體向裂縫網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)具有重要的控制作用。頁巖孔隙按大小可分為大孔（直徑大于），介孔（直徑介于）、微孔（直徑小于）。利用氣體在頁巖孔隙中的吸附與解吸可以測量其孔隙大小及其分布情況，

5、當(dāng)壓力低于氣體的臨界壓力時，對于介孔與大孔，首先發(fā)生多層吸附，相對壓力更高時，則發(fā)生毛細(xì)管凝聚，形成類似液體的彎液面。頁巖的孔隙度主要分布在，滲透率主要分布在，頁巖的孔隙度與滲透率沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。滲透率大于的頁巖巖心中存在著明顯的天然裂縫或取心誘導(dǎo)裂縫。頁巖中黏土礦物的總含量主要介于，黏土礦物主要為綠泥石、伊利石、蒙皂石以及伊蒙混層，這些黏土礦物中伊利石和伊蒙混層的含量較高，伊利石相對含量主要介于，伊蒙混層相對含量主要介于，而蒙皂石和綠泥石的含量平均相對偏低。非黏土礦物主要為石英、鉀長石、方解石、白云石、斜長石、黃鐵礦等，其中石英的含量最高，相對平均含量在，黃鐵礦和斜長石的相對平均含量最低

6、，介于。石英含量越多說明巖石的脆性越好，天然裂縫越容易發(fā)育，越有利于人工壓裂。氣體在頁巖中主要以兩種方式存在：在天然裂縫以及大孔隙中以游離氣的方式存在；在有機(jī)質(zhì)中的微孔及巖石固體顆粒表面以吸附氣的形式存在。有機(jī)質(zhì)含量是影響頁巖氣富集的一個根本因素，決定著頁巖生氣量的多少，有機(jī)質(zhì)中含有大量的微孔隙，它們?yōu)闅怏w在頁巖上的吸附提供了場所。頁巖中的游離氣與吸附氣含量是隨著頁巖氣藏的儲層物性而變的。致密砂巖儲層常規(guī)砂巖儲層孔隙度小于10%大于10%絕對滲透率小于1×10-3 m2大于1×10-3 m2有效滲透率小于0.1×10-3 m2大于0.1×10-3 m2孔

7、隙類型次生孔隙為主原生孔隙為主孔隙連通性較差較好主要滲流通道以裂縫為主孔隙喉道和裂縫系統(tǒng)儲層巖石類型碎屑不穩(wěn)定成分 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高碎屑穩(wěn)定成分 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高地層壓力常具有正?？紫秹毫Τ＞哂忻黠@的地層異常壓力埋藏深度深淺中等作業(yè)二：中國海相頁巖油氣主要地質(zhì)特征及勘探開發(fā)新進(jìn)展。 富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖的沉積模式主要有4 種：海（湖）侵模式、水體分層模式、門檻模式和洋流上涌模式15。在陸相湖盆內(nèi)，只發(fā)育湖侵、水體分層和門檻3 種模式。湖侵模式是指相對湖平面上升，導(dǎo)致深水區(qū)形成大面積缺氧環(huán)境，有機(jī)質(zhì)得以埋藏、保存而形成黑色頁巖（密集段），在坳陷湖盆的展布規(guī)模一般較大（見圖1a）。水體分層模式是指在溫度、鹽度或其

8、他差異作用下，匯水盆地上下水體循環(huán)受阻，導(dǎo)致局部低洼滯水區(qū)形成缺氧環(huán)境，形成富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖。水體層是富有機(jī)質(zhì)頁巖形成的最主要形式。門檻沉積模式分為高門檻和低門檻兩種，這主要是針對水體深度而作的區(qū)分。高門檻模式是指在斷陷湖盆和前陸湖盆等深水湖盆內(nèi)，由于受“門檻”阻擋，外源水體無法影響盆地深部水體，進(jìn)而水體分層形成缺氧環(huán)境，發(fā)育黑色頁巖。低門檻模式則是指在水很淺的滯水區(qū)內(nèi)（如沼澤），由于生物分解大量耗氧，導(dǎo)致水體呈還原環(huán)境，進(jìn)而保存高等植物有機(jī)質(zhì)形成煤系頁巖的沉積模式。低門檻模式的最大特征是無水體分層。湖平面周期性的波動過程中，水體深度和沉積物輸入速率具有周期性變化的特征，導(dǎo)致沉積剖面上有機(jī)碳總

9、量規(guī)律變化。層序邊界處水體較淺，沉積物堆積速度快且氧化作用活躍，剖面上往往出現(xiàn)有機(jī)碳總量最小值。在最大湖泛面附近，沉積物供應(yīng)速度慢，為欠補(bǔ)償沉積段，有機(jī)質(zhì)相對富集，常出現(xiàn)有機(jī)碳總量最大值，即密集段是層序中最有利的富有機(jī)質(zhì)頁巖層段 。但并非所有湖盆的最大湖泛面附近皆可形成密集段，陸相湖盆由于盆地類型和演化階段不同，加之湖盆面積小、多物源、湖平面變化等因素，富有機(jī)質(zhì)頁巖在層序內(nèi)的縱向分布較為復(fù)雜。中國東部斷陷湖盆沉積密集段可分布于高位體系域下部，也可分布于湖侵體系域20，中西部盆地主要分布于湖侵體系域。湖相富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖形成于二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系和新近系的陸相裂谷盆地、坳陷盆地

10、。二疊系湖相富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖發(fā)育在準(zhǔn)噶爾盆地，分布于準(zhǔn)噶爾盆地西部南部坳陷，包括風(fēng)城組、夏子街組、烏爾禾組。三疊系湖相頁巖發(fā)育在鄂爾多斯盆地，其中長7 段、長9 段頁巖最好，分布于盆地中南部。侏羅系在中西部地區(qū)為大范圍含煤建造，但在四川盆地為內(nèi)陸淺湖半深湖相沉積，中下侏羅統(tǒng)發(fā)育自流井組頁巖，在川中、川北和川東地區(qū)廣泛分布。白堊系湖相頁巖發(fā)育在松遼盆地，包括下白堊統(tǒng)青山口組、嫩江組、沙河子組和營城組頁巖，在全盆地分布。古近系湖相頁巖在渤海灣盆地廣泛發(fā)育，以沙河街組一段、三段、四段為主，分布于渤海灣盆地各凹陷，黃驊和濟(jì)陽坳陷還發(fā)育孔店組頁巖。湖相富有機(jī) 黑色頁巖為中國陸上松遼、渤海灣、鄂爾多斯、準(zhǔn)

11、噶爾等大型產(chǎn)油區(qū)的主力油源巖。 中國 海 相頁巖十分 發(fā)育, 分布廣、厚度大 。主要發(fā)育在古生界的陡山沱組(Z2)、筇竹寺竹組(C-1)、大乘寺組(O1)、五峰龍馬溪組(O3 S1)、羅富組(D2)、德塢組大塘組(C1)、龍?zhí)督M(P2)(見表3)。發(fā)育最好的頁巖分布在下寒武統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)頂部下志留統(tǒng)底部,以揚(yáng)子克拉通地區(qū)最為典型.根據(jù)國家發(fā)改委能源局（2011 年）提出的我國頁巖氣發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，“十二五”探明頁巖氣地質(zhì)儲量為6000×108m3， 可采儲量為2000×108m3；2015年產(chǎn)量為65×108m3，2020 年頁巖氣產(chǎn)量為（600 1000）×

12、;108m3（ 后又調(diào)減至300×108m3）。自2011年以來，國土資源部、國家能源局先后在四川盆地、滇黔地區(qū)（海相）、鄂爾多斯盆地（陸相）設(shè)立了2 個示范基地和4 個示范區(qū)，并規(guī)劃了儲量和產(chǎn)能或產(chǎn)量目標(biāo)（表1）。2014 年，我國頁巖氣產(chǎn)量為13×108m3（全部來自示范區(qū))。截至2015 年9 月，四川盆地探明頁巖氣地質(zhì)儲量5441×108m3，投產(chǎn)井200 口左右，2015 年已產(chǎn)氣23×108m3，累計產(chǎn)頁巖氣37.5×108m3 2012 年，中國石油化工集團(tuán)公司（簡稱中國石化）在重慶涪陵焦石壩發(fā)現(xiàn)焦頁1HF 高產(chǎn)頁巖氣后，2014

13、年探明了我國首個千億立方米規(guī)模頁巖氣田重慶焦石壩頁巖氣田。截至2015 年底，已在焦石壩及其周邊累計探明頁巖氣地質(zhì)儲量3805.98×108m3。該地區(qū)2014 年產(chǎn)量為10.81×108m3。2015 年完井120 口，投產(chǎn)91 口，新建產(chǎn)能25×108m3，一期產(chǎn)建累計開鉆290 口，投產(chǎn)180 口，建成產(chǎn)能50×108m3/a，目前日產(chǎn)氣1550×104m3，2015 年產(chǎn)氣31.67×108m3，銷售30.41×108m3 2，累計產(chǎn)量超過43×108m3。2020規(guī)劃建產(chǎn)100×108m3。焦石

14、壩海相頁巖氣勘探開發(fā)成功具備7 個要素3：構(gòu)造穩(wěn)定，保存條件好；高TOC 集中段厚度大，且穩(wěn)定分布；高孔隙度（4.9%）與高含氣量（6.3m3/t）；層間、高角度裂縫與微裂縫發(fā)育；地層超壓（壓力系數(shù)為1.5 左右），埋深適中（2200 3500m）；地應(yīng)力差小且分布穩(wěn)定；龍馬溪組底部游離氣富集，含量局部高達(dá)75% 85%。 作業(yè)三：分析致密油氣藏與其它油氣藏（頁巖油氣、煤層氣、常規(guī)油氣）的異同點。1.非常規(guī)油氣藏簡所謂非常規(guī)油氣藏是指油氣藏特征、成藏機(jī)理及開采技術(shù)有別于常規(guī)油氣藏的石油天然氣礦藏。非常規(guī)油氣資源的種類很多，其中非常規(guī)石油資源主要包括致密油、頁巖油、稠油、油砂、油頁巖等，非常規(guī)天

15、然氣主要包括致密氣、頁巖氣、煤層氣、甲烷水合物等。其中資源潛力最大、分布最廣、且在現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下最具有勘探開發(fā)價值的是致密油氣（包括致密砂巖油氣和致密碳酸鹽巖油氣）、頁巖油氣（包括頁巖氣和頁巖油）、煤層氣等。據(jù)研究，非常規(guī)油氣藏在全球分布十分廣泛，是世界上待發(fā)現(xiàn)油氣資源潛力最大的油氣資源類型。我國非常規(guī)油氣藏分布亦十分廣泛，無論是中部的鄂爾多斯盆地和四川盆地，還是西部的塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈盆地，以及東部的松遼、渤海灣、海域盆地等均有廣泛分布，而且資源潛力巨大。然而，由于非常規(guī)油氣藏?zé)o論是在成藏機(jī)理和分布規(guī)律方面，還是在勘探評價方法和技術(shù)方面，均與常規(guī)油氣藏明顯不同，這就決定了其成藏研究和勘

16、探評價的思路和方法有別于傳統(tǒng)的石油天然氣地質(zhì)學(xué)研究。2、常規(guī)油氣藏與非常規(guī)油氣藏的區(qū)別目前，世界石油天然氣工業(yè)已進(jìn)入常規(guī)油氣與非常規(guī)油氣并重發(fā)展的時代，而且非常規(guī)油氣在世界油氣新增儲量和產(chǎn)量中所占的比例越來越大，已成為世界石油與天然氣工業(yè)發(fā)展的必然趨勢和必由之路。常規(guī)油氣藏與非常規(guī)油氣藏的區(qū)別主要是常規(guī)油氣藏油氣運(yùn)聚動力是浮力，而非常規(guī)油氣藏的運(yùn)聚動力主要是膨脹壓力或者生烴壓力。常規(guī)油氣藏的儲層主要是中、高滲透率的儲層，而非常規(guī)油氣藏的儲層則是低滲透率儲層。非常規(guī)油氣藏沒有油水界面，而常規(guī)油氣藏有油水界面。常規(guī)油氣藏的流體壓力主要是常壓；而非常規(guī)油氣藏是有由超壓向負(fù)壓最終到常壓的旋回變化，超壓

17、是油氣向低滲透致密儲層中充注運(yùn)移的主要動力，主要是由鄰近的烴源巖在大量生烴期間所產(chǎn)生，并在幕式排烴過程中傳遞到儲層中。一般認(rèn)為，非常規(guī)油氣是一個動態(tài)的、主要受開采技術(shù)影響的概念。常規(guī)油氣與非常規(guī)油氣的界定是人為的，大多從經(jīng)濟(jì)角度、開采技術(shù)角度、地質(zhì)特征和勘探角度進(jìn)行界定，二者的區(qū)別也就主要體現(xiàn)于二者的界定標(biāo)準(zhǔn)。從經(jīng)濟(jì)方面來講，次經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)邊緣的為非常規(guī)，經(jīng)濟(jì)的為常規(guī)；從開發(fā)技術(shù)角度看，非常規(guī)油氣為只有采用先進(jìn)的開采技術(shù)組合才能采出的油氣（美國全國天然氣委員會（NPC）或為普通勘探開采技術(shù)難于表征和進(jìn)行商業(yè)性生產(chǎn)的油氣（RPSEA（美國能源研究合作公司）。從地質(zhì)方面來講，常規(guī)油氣是浮力驅(qū)動形成的

18、礦藏，其分布表現(xiàn)為受構(gòu)造圈閉或巖性圈閉控制的不連續(xù)分布形式；而非常規(guī)油氣則是非浮力驅(qū)動形成的礦藏，其分布表現(xiàn)為不受構(gòu)造圈閉或巖性圈閉控制的區(qū)域性連續(xù)分布形式。值得注意的是，現(xiàn)在常將非常規(guī)油氣與連續(xù)型油氣混為一談，但二者是不能等同的，連續(xù)型油氣只是非常規(guī)油氣資源中重要的組成部分，但不是全部，重油、油砂等非常規(guī)油氣資源就不是連續(xù)型的。3. 非常規(guī)油氣和連續(xù)型油氣石油地質(zhì)學(xué)的勘探開發(fā)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從以構(gòu)造油氣藏為主進(jìn)入目前構(gòu)造與巖性地層油氣藏并重，從常規(guī)油氣資源延伸到非常規(guī)油氣資源，從常規(guī)單一閉合圈閉油氣藏擴(kuò)展到連續(xù)型非常規(guī)圈閉油氣藏。為建立一種區(qū)分常規(guī)和非常規(guī)油氣藏的隨意性更小、更加符合地質(zhì)依據(jù)的方法，美國地質(zhì)調(diào)查局在1995年在油氣資源評價中引入連續(xù)型油氣藏概念。（1）連續(xù)型油氣藏不同于非常規(guī)油氣資源連續(xù)型非常規(guī)油氣藏與常規(guī)圈閉油氣藏本質(zhì)區(qū)別在于圈閉界限是否明確、范圍是否穩(wěn)定、是否具有統(tǒng)一油氣水界面與壓力的系統(tǒng)；也可以說前者是“無形”或“隱形”圈閉，以大規(guī)模儲集體形式出現(xiàn)，后者是“有形”或“顯形”圈閉，圈閉邊界明確。中國石油勘探開發(fā)研究院有關(guān)專家認(rèn)為，連續(xù)型油氣藏與非常規(guī)油氣資源