2020年 第26卷 第6期
    刊出日期:2020-12-30
      
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  • 2020.26(6):0-0[摘要(17)][PDF(25)1.35 M][HTML()]

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  • 2020.26(6):0-0[摘要(19)][PDF(23)488.27 K][HTML()]

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  • 2020.26(6):1-2[摘要(22)][PDF(20)544.05 K][HTML(7)]

    油气页岩气是重要的能源资源,对国民经济的发展至关重要。我国油气对外依存度逐年增加,目前已远超能源安全警戒线,为此国家号召加大油气勘探开发力度,保障国家能源安全。在这种背景下,近几年国内油气页岩气的地质勘探工作持续加强,无论常规油气还是非常规页岩气都取得了一些不错的勘探进展。但是,随着油气页岩气勘探的不断推进,一方面我们面临的勘探对象日趋复杂,另一方面涌现出不少制约勘探进程的基础地质问题和技术难题,这就需要我们系统梳理已有的研究成果,形成可供借鉴的理论认识和研究思路,同时针对问题提出思考,为推进开展相关问题研究贡献力量。
    正是基于以上,以及十三五期间中国地质科学院地质力学研究所油气团队在南方页岩气、柴达木盆地油气、境外油气等方面的调查研究取得的成果认识,《地质力学学报》在2020年第6期刊发“油气页岩气地质勘探”专辑(共14篇文章),涵盖了常规油气与非常规页岩气两大领域中多个方面的研究成果。本专辑既有勘探进展介绍,又有理论方法研究成果及其应用的总结,均为各位作者(团队)长期以来在各自领域取得的重要研究成果,相信该专辑的出版对油气页岩气成藏条件研究、构造作用对页岩气保存及储层的控制、页岩气可压性评价等方面都具有重要的参考价值和实用意义。
    构造变形(改造)对页岩气保存和储层的变形对页岩气储层的影响栏目包括3篇文章:李春麟等明确了川东-武陵构造带下古生界海相页岩的构造变形特征,讨论了其对页岩气保存的影响;俞雨溪等研究了剪切作用对页岩有机质孔和吸附能力的影响;梁明亮等围绕着构造变形对海相页岩储层渗透率演化的影响开展了详细的研究工作。页岩气专项问题研究栏目包括3篇文章:郑红军等介绍了下扬子页岩气地质调查取得的新进展,同时对制约突破的一些难点问题进行了深入剖析与思考;董敏等对下扬子皖南地区二叠系孤峰组的流体包裹体特征开展了研究,并讨论了相应的地质意义;沈骋等以川南长宁区块为研究区,预测了海相页岩缝网的可压性靶窗空间分布。油气成藏条件与资源潜力栏目有4篇文章:冯兴强等对塔河油田碎屑岩的油气运聚展开了模拟,同时优选了潜力区;张凯逊等对北极地区盆地类型进行了划分,研究了北极地区油气资源分布规律;刘雯等对川西坳陷北部断褶带中二叠统的异常流体压力分布特征进行了研究,并分析了形成原因;彭博等对柴达木盆地东部石炭系的古岩溶缝洞单元的测井响应进行了识别。油气基础地质问题栏目包括4篇论文:冯伟平等对乌兰花凹陷的原油特征及成因进行了详细剖析;胡锦杰对比了不同类型烃源岩排烃模式,探究了不同模式之间的差异;谭静强等系统研究了云南禄劝地区泥盆系油苗的地球化学特征,指出了地质意义;马立成厘定了柴达木盆地东部地区扎布萨尕组的地层时代。上述研究成果从不同方面进行了系统总结,虽然有些成果还在不断深化和完善之中,但可以为类似研究提供可借鉴的思路。
    感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本期论文撰稿、审稿、编辑与发表所付出的辛勤劳动!近30位专家参加了专辑的审稿工作,他们从专业的角度严格审查,提出了富有建设性的修改意见,为本专辑的论文质量保驾护航。
    读者的信赖、支持和期许是我们工作的动力和源泉。希望各位读者和同行以本专辑成果的发表为契机,进一步推动油气页岩气地质勘探工作,破解制约油气页岩气勘探的基础地质问题和工程技术难题,为我国能源事业发展服务。热忱欢迎广大读者提出更多建设性的建议和意见,并敬请批评指正!
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  • 李春麟,李小诗,王宗秀,梁明亮,张凯逊,谭元隆,陶涛,高莉
    2020.26(6):819-829[摘要(28)][PDF(33)55.87 M][HTML(1)]

    川东-武陵构造带下古生界发育的两套海相页岩层系(下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组)不仅是区域内重要的滑脱层,也是页岩气勘探开发的重点层位。通过野外详细的构造解析及室内显微观察,从宏观露头—显微尺度分析了页岩的变形特征,认为页岩至少存在两期构造变形:早期顺层向北西或南东的逆冲和晚期的切层断层作用。页岩的变形强度随着与断裂带距离的变化而发生改变,远离断裂带的地区页岩变形主要表现为近直立的微裂隙,属脆性域;靠近断裂带,页岩的变形特征逐渐表现为脆-韧性过渡,开始发育糜棱化构造;在断裂带内部,页岩强烈面理化,发育大量的糜棱化构造,属韧性域。通过氩离子抛光和扫描电镜技术,分析了变形页岩内部的孔隙演化特征,认为随着变形作用从脆性—脆-韧性过渡—韧性的转变,页岩内部的孔隙类型不仅可以发生转换,而且页岩内部孔隙的大小、分布特征也随之改变。在此基础上,进一步讨论了中国南方复杂构造区下古生界页岩变形对页岩气保存的影响,认为顺层剪切滑脱作用会改变页岩内部的孔隙体系,有利于页岩气的富集;切层的伸展或走滑剪切作用不仅会破坏先前形成的油气圈闭,而且会导致油气沿着断裂带从高势区向低势区运移,进而造成油气散失。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.064

  • 俞雨溪,王宗秀,冯兴强,张凯逊,张林炎
    2020.26(6):830-839[摘要(27)][PDF(29)16.82 M][HTML(1)]

    有机质孔是高成熟页岩储层中吸附气和游离气赋存的主要储集空间类型。中国南方海相页岩地层经历了多期构造改造,滑脱构造广泛发育。为了认识剪切作用对页岩有机质孔微观结构和吸附能力的影响,以张家界三岔地区下寒武统牛蹄塘组页岩为例,通过大量扫描电镜图像观测统计,对比分析了滑脱带页岩、邻近滑脱带页岩和远离滑脱带页岩有机质孔的发育特征,同时对这三类样品进行了甲烷等温吸附测试。研究结果表明,有机质内孔发育在有机质内部,孔径一般<20 nm;位于有机质与矿物接触边缘的复合孔孔径整体大于有机质内孔,主要发育在滑脱带页岩中包裹有矿物碎片的有机质中。受剪切作用影响,这两类有机质孔均沿一定优势方向发生形变,形态更趋于狭长且定向性增强;同时页岩甲烷吸附能力变差,从滑脱带向远离滑脱带方向这种影响逐渐减弱。剪切作用对页岩储集性能和含气性具有重要控制作用,对认识复杂构造区页岩气保存条件和富集规律具有重要意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.065

  • 梁明亮,王宗秀,李春麟,李会军,张林炎,冯兴强,张凯逊
    2020.26(6):840-851[摘要(21)][PDF(29)22.95 M][HTML(2)]

    与北美不同,中国南方海相页岩层经历了多期构造改造,页岩储层物性受构造变形作用的影响较大。为了研究构造变形对南方海相页岩储层渗透率的影响特征和机理,以雪峰山西侧地区五峰—龙马溪组页岩为研究对象,利用气体脉冲衰减法、压汞法和扫描电子显微镜等手段对不同变形页岩样品的渗透率、孔隙结构及孔隙形貌特征进行了测试分析,探讨构造变形页岩的渗透率演化特征及其对孔隙结构演化的响应机理。测试结果显示,强烈构造变形页岩的渗透性较原生页岩和弱变形页岩的渗透性显著提高,强变形页岩样品的渗透率在0.2 mD和2.69 mD之间,比未变形和弱变形页岩样品的渗透率(在1.5×10-4 mD和1.7×10-3 mD之间)高三个数量级,表明强构造变形作用对页岩渗透率具有显著促进作用;同时,不同有效压力条件下页岩渗透率的演化特征显示,强变形页岩气体渗透率的压力敏感性比原生页岩和弱变形页岩显著降低。构造变形条件下页岩孔隙结构与渗透率相关性的进一步分析认为,强变形页岩的孔隙结构变化特别是大孔和裂隙的发育,是促进其渗透率增加的主要原因。这些研究结果表明,伴随强烈的构造变形,南方海相页岩易形成大孔和微裂隙发育的孔隙结构特征,有助于强变形页岩层渗透性的显著提高。构造变形页岩渗透率的提高有利于地质条件下气体的运移,一方面,将有利于页岩气往构造高点的迁移和富集从而形成游离气型或外源型页岩气甜点;另一方面,也可能导致页岩气在盖层条件不佳和断裂发育区的散失。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.066

  • 郑红军,周道容,殷启春,熊强青,王中鹏,方朝刚,滕龙,邵威,王元俊
    2020.26(6):852-871[摘要(20)][PDF(26)34.16 M][HTML(2)]

    围绕长江经济带清洁能源体系建设对页岩气突破的重大需求,在充分整合长江下游地区以往地质和物探资料的基础上,系统开展了1:25万页岩气基础地质调查,在苏皖南沿江坳陷带、江西萍乐-浙江钱塘坳陷带、南华北地区"两带一区"实施了10口页岩气调查井,基本查明了主要工作区古生界二叠系、志留系、奥陶系、寒武系富有机质泥页岩成藏地质条件,有9口井分别在三叠、二叠、志留、寒武系4套层系获得页岩气、致密砂岩气、煤层气、页岩油、裂缝性砂岩油、裂缝性灰岩油"三气三油"的重要新发现,深化了二叠系和志留系成藏地质认识,探索了三叠系、奥陶系和寒武系含油气性,开辟了新区新层系,揭示了下扬子及南华北中—古生界油气页岩气资源勘查潜力。圈定了10个远景区,初步评价了9个远景区主要目标层的远景资源量,解决了资源前景问题;讨论了制约下扬子页岩气调查突破的卡脖子问题,提出了下一步突破的方向。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.067

  • 董敏,王宗秀,董会,张林炎,宋微,郭迎春,李小诗,冯兴强,马立成,季长军
    2020.26(6):872-880[摘要(19)][PDF(29)8.31 M][HTML(2)]

    对皖南地区泾县昌桥剖面的二叠系孤峰组硅质页岩裂缝石英脉中流体包裹体进行了显微激光拉曼光谱测试、热力学温度测定及拉曼光谱图谱解析,观测到了高密度甲烷包裹体。利用甲烷包裹体的拉曼散射峰v1位移2910.6~2911.2 cm-1,计算得到甲烷包裹体密度为0.2295~0.2618 g/cm3,具有高密度甲烷包裹体特征。含甲烷组分的气液两相盐水包裹体均一温度分布在216.8~242.3℃。由于气液两相盐水包裹体与甲烷包裹体是共生的,通过状态方程热力学计算高密度甲烷包裹体在共生气液两相盐水包裹体最小温度216.8℃的捕获压力为76~95 MPa。对甲烷流体包裹体密度和捕获压力的计算,揭示了区域内二叠系孤峰组高演化程度的硅质页岩在地史演化过程中存在高压甲烷流体产出的证据,为开展皖南地区二叠系页岩气勘探评价提供了科学依据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.068

  • 沈骋,赵金洲,谢军,范宇,宋毅
    2020.26(6):881-891[摘要(16)][PDF(24)15.08 M][HTML(1)]

    靶窗的确定对海相页岩气储层增产改造具有重要意义。以川南长宁地区龙马溪组海相页岩气储层为研究对象,开展氩离子抛光扫描电镜、巴西圆盘实验和压裂施工统计,分析矿物颗粒粒径和断裂韧性、地应力对裂缝在水力压裂时能否快速穿透、稳定扩展、充分转向等方面的影响。针对现有方法未充分考虑储层压裂品质的情况,简化计算流程,分别采用声波、密度、伽马和矿物含量等建立脆延性指标,采用优化后的应力与应力差耦合模型建立应力差异指标,形成基于储层缝网可压性理论、根据测井解释曲线形态判别的靶窗预测方法。研究结果表明,脆延性指标和应力差异指标曲线呈现叠合度较高的I类双"波谷"的层位最有利于开发,其次为Ⅱ类连续交错叠置的层位,最后为Ⅲ类不连续交错的层位。对长宁地区评价井、建产井的验证与实践表明,靶窗对应的指标多呈现双"波谷"形态,但靶窗对应的层位具有差异,区内自西向东靶窗呈现1小层—2小层—1小层的演化趋势。实现不同井区差异化靶窗的高钻遇率对单井获得较大储层改造规模、较高的测试产量和稳定的累计产量具有重要的控制作用。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.069

  • 冯兴强,宋海明
    2020.26(6):892-900[摘要(22)][PDF(23)22.04 M][HTML(1)]

    为了系统研究塔河油田碎屑岩油气运聚过程,针对研究区目的层的地质特征,文章采用流径和逾渗综合方法进行油气运聚模拟分析。该方法基于断裂-砂体输导格架来开展油气运聚模拟,首先通过断层的分级、分期研究,结合实际资料形成了断层开启性判别标准,进而建立断层输导格架模型;综合使用压实曲线和孔渗关系,利用相控建模技术建立砂体输导格架模型。在断裂-砂体输导格架基础上开展了油气运聚模拟,模拟结果与现有的油气藏吻合较好,表明流径与逾渗综合法是一种模拟研究区目的层油气运聚过程的有效方法。同时,利用模拟结果,明确了主要目的层的潜力区域,对研究区碎屑岩的勘探部署有重要意义和实际价值。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.070

  • 张凯逊,韩淑琴,孟秋含,胡靖靖,颜春凤
    2020.26(6):901-910[摘要(18)][PDF(20)11.76 M][HTML(2)]

    北极地区油气资源潜力大,且油气勘探开发尚处于初期,是未来国内外油气工业发展的重要战略领域。文中综合运用全球领先信息服务公司埃信华迈(IHS)和美国地质调查局(USGS)的最新资料及已有研究成果,对北极地区的盆地类型和油气资源分布规律展开研究。结果表明:北极地区至少发育35个沉积盆地,具体划分为裂谷盆地(5个)、被动大陆边缘盆地(16个)、克拉通盆地(5个)、前陆盆地(5个)和大洋盆地(4个)。裂谷盆地是北极地区油气最富集的盆地类型,发现油气探明和控制可采储量(简称2P储量)441.12×108 t油当量,占北极地区油气总储量的74.6%,其次为前陆盆地、被动大陆边缘盆地和克拉通盆地。北极地区大部分油气储于白垩系、侏罗系和二叠系的碎屑岩储集层,仅有小部分油气储于石炭系和泥盆系碳酸盐岩储集层,且不同国家、不同含油气盆地的主力储集层存在明显差异。北极地区的油气主要源自侏罗系和白垩系的烃源岩,三叠系和泥盆系烃源岩次之。此外,复合圈闭是北极地区油气藏的主要圈闭类型,其次是构造圈闭。北极地区盆地类型和油气宏观分布规律的研究将为中国石油公司在北极地区的长远发展奠定基础。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.071

  • 刘雯,邱楠生,马寅生,徐秋晨
    2020.26(6):911-922[摘要(17)][PDF(21)5.93 M][HTML(1)]

    含油气盆地中温压场的研究是探明油气成藏机理的核心问题,特别是古压力的恢复对研究油气的运移、聚集甚至储层的成岩、烃类的生成都起着至关重要的作用。文中以现今地层压力为约束,应用盆地模拟法恢复了川西北断褶带中二叠统的压力演化过程,并利用构造挤压应力模型定量分析超压主控因素。恢复结果显示,川西北中二叠统则发育两期超压,特别是侏罗纪—早白垩世末,受构造挤压应力作用超压快速累积,且不同构造单元受挤压应力的影响差别较大。近造山带发育弱超压,晚白垩世之后恢复至常压;远离造山带的褶皱带和前渊带则发育超压—强超压,且受侧向挤压应力的影响,构造抬升后仍然保持超压—强超压的状态。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.072

  • 彭博,张浩,杨晟颢,王帅,杨元元,施辉,胡俊杰,方欣欣
    2020.26(6):923-931[摘要(17)][PDF(24)12.64 M][HTML(2)]

    柴达木盆地石炭系多发育致密化储层,后期成岩改造尤为重要。目前在盆地东部多口钻井中发现石炭系存在孔洞、溶缝以及溶蚀残丘等不同尺度的岩溶改造迹象,且个别钻井在该段有明显气测异常。因此,岩溶缝洞特征、缝洞测井响应是该区石炭系储层的基础问题。鉴于此,以柴东钻井资料为基础,岩石学-测井地球物理方法相结合,开展古岩溶缝洞单元测井响应研究。研究表明,石炭系岩溶缝洞可划分为风化壳型岩溶和沿构造断裂有关的岩溶缝洞两种类型。岩溶多见于克鲁克1~2段、扎布萨尕秀组以及怀头他拉与上覆层界限处。缝洞横向可对比,往往自然电位负异常,自然伽马中低值(20.5~35.0 API),声波时差异常增高,中子(13.9%)、密度(2.50 g/cm3)有一定镜像特征,电阻率(215.2~1100.0 Ω·m)低于围岩(>1100.0 Ω·m)。该区成熟的风化壳型岩溶缝洞在测井上表现为五个结构单元,上覆层、渣状层、溶洞层、裂隙-溶缝层、致密层。岩溶风化壳缝洞为该区主要岩溶缝洞类型,改造强度大于裂缝型,且共生。二者改造机制各异,但改造时间近似,推测为印支期的构造响应,时间持续到早中侏罗世甚至到早白垩世结束。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.073

  • 冯伟平,王飞宇,王宗秀,师玉雷,江涛,王予帆,周洪峰
    2020.26(6):932-940[摘要(17)][PDF(24)6.26 M][HTML(1)]

    乌兰花凹陷是二连盆地南部新发现的富油凹陷,对乌兰花凹陷原油物理性质和地球化学性质进行了系统的分析以揭示其特征及来源。原油物理性质显示,乌兰花凹陷原油比重(API gravity)介于20.2°~40.0°之间,主体为正常原油。原油生物标志化合物参数表明,不同构造带之间原油特征存在差异,可以划分为两类原油。一类以土牧尔构造带原油为主,具有低姥值比(Pr/Ph)和C21/C23三环萜烷,相对较高的伽马蜡烷/C31藿烷和规则甾烷/C30藿烷的特征,原油主要为烃源岩在成熟阶段早期的产物,主要以藻类来源为主。另一类原油包括赛乌苏和红井构造带原油,具有高姥值比(Pr/Ph)和C21/C23三环萜烷,相对较低的伽马蜡烷/C31藿烷和规则甾烷/C30藿烷,主要为陆源有机质和藻类有机质混合来源,原油具有更高的成熟度。原油碳同位素和正构烷烃单体烃碳同位素表明这两类原油应是一套烃源岩在不同成熟阶段的产物,原油主要来源于南洼槽阿尔善组烃源岩。阿尔善组烃源岩的非均质性和成熟度导致了两类原油的差异。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.074

  • 胡锦杰,唐友军,何大祥,傅宁,李美俊
    2020.26(6):941-951[摘要(17)][PDF(15)6.29 M][HTML(1)]

    烃源岩的排烃是准确预测含油气盆地油气资源必须涉及的一个非常重要的环节,为了得到不同有机质类型烃源岩的排烃效率、排烃机理,选取不同有机质类型烃源岩进行了黄金管模拟实验,总结了不同类型烃源岩在各演化阶段产物的变化特征与排烃效率。结果表明,烃源岩类型对总生成油与残留油中轻重烃的比例影响较大,但是对排出油中轻重烃的比例影响较低,排出油中均表现为在未熟—成熟阶段以重烃为主,在高熟—过熟阶段以轻烃为主。烃源岩的类型对生排油量的影响明显,烃源岩的类型越好,生排油量越高。Ⅰ型烃源岩的生排油量最高,Ⅲ型烃源岩最低。烃源岩类型越好,排油效率越高。Ⅲ型烃源岩排油效率低,与其生成气态烃较多、显微组分中镜质组含量较高有关。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.075

  • 马中良,谭静强,赵晗,郑家锡,赵中熙
    2020.26(6):952-960[摘要(19)][PDF(21)8.66 M][HTML(1)]

    随着四川盆地海相常规天然气和页岩气勘探开发的成功,新区、新层系的油气勘探逐渐提上议程。云南地区泥盆系泥页岩在局部地区广泛分布,有机质丰度较高,但钻井工作很少,研究较为薄弱,油气富集情况不明。通过野外调查,在云南禄劝地区中泥盆统华宁组发现了液态油苗。有机地球化学分析表明:油苗与中泥盆统华宁组三段的泥灰岩亲缘关系较好;中泥盆统华宁组三段的泥灰岩整体沉积于强还原—还原环境,生烃母质主要为藻类等低等水生生物,也有来自高等植物的贡献,已处于成熟阶段,具有较强的油气生成能力,生烃能力与Ⅱ1型烃源岩相当;康滇古陆西缘泥盆系泥灰岩有过生油气过程,生成的原油以饱和烃和芳香烃为主,且保存条件好的情况下,具有一定的页岩油气和常规油气勘探前景。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.076

  • 马立成,江万,肖宙轩,李宗星,彭博,胡俊杰,董敏
    2020.26(6):961-972[摘要(23)][PDF(17)21.08 M][HTML(1)]

    柴达木盆地石炭系是中国北方新区新层系油气勘探调查研究的热点,盆地东部地区石炭系出露较全,但多数学者认为柴东地区不存在二叠系。针对扎布萨尕秀组归属于石炭纪还是二叠纪的争议,采集扎布萨尕秀组的砂岩碎屑锆石开展了U-Pb LA-ICP-MS同位素测年,获得40个和谐年龄分布在2488±34 Ma至288±3 Ma之间,最年轻的一组碎屑锆石的加权平均年龄288.0±2.0 Ma(MSWD=0.112,n=21)。这意味着该扎布萨尕秀组中的砂岩沉积于288 Ma之后,晚于国际石炭—二叠纪界限(299 Ma)。依据野外调查和已有研究成果,扎布萨尕秀组中赋存丰富的虫筳科化石,其中膨胀型虫筳属PseudoschwagerinaSphaeroschwagerina的出现是进入二叠纪的重要标志。结合碎屑锆石年代学和虫筳属化石特征,扎布萨尕秀组应归属早二叠世,说明柴达木东部地区存在二叠纪沉积记录。该认识为深化柴达木盆地晚古生代—中生代沉积建造和构造演化提供了重要的地层学证据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.077

  • 2020.26(6):973-976[摘要(11)][PDF(11)919.31 K][HTML()]

    Doi:

  • 2020.26(6):封三-封三[摘要(10)][PDF(12)13.03 M][HTML()]

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  • 2020.26(6):0-0[摘要(17)][PDF(25)1.35 M][HTML()]

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  • 2020.26(6):0-0[摘要(19)][PDF(23)488.27 K][HTML()]

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  • 2020.26(6):1-2[摘要(22)][PDF(20)544.05 K][HTML(7)]

    油气页岩气是重要的能源资源,对国民经济的发展至关重要。我国油气对外依存度逐年增加,目前已远超能源安全警戒线,为此国家号召加大油气勘探开发力度,保障国家能源安全。在这种背景下,近几年国内油气页岩气的地质勘探工作持续加强,无论常规油气还是非常规页岩气都取得了一些不错的勘探进展。但是,随着油气页岩气勘探的不断推进,一方面我们面临的勘探对象日趋复杂,另一方面涌现出不少制约勘探进程的基础地质问题和技术难题,这就需要我们系统梳理已有的研究成果,形成可供借鉴的理论认识和研究思路,同时针对问题提出思考,为推进开展相关问题研究贡献力量。
    正是基于以上,以及十三五期间中国地质科学院地质力学研究所油气团队在南方页岩气、柴达木盆地油气、境外油气等方面的调查研究取得的成果认识,《地质力学学报》在2020年第6期刊发“油气页岩气地质勘探”专辑(共14篇文章),涵盖了常规油气与非常规页岩气两大领域中多个方面的研究成果。本专辑既有勘探进展介绍,又有理论方法研究成果及其应用的总结,均为各位作者(团队)长期以来在各自领域取得的重要研究成果,相信该专辑的出版对油气页岩气成藏条件研究、构造作用对页岩气保存及储层的控制、页岩气可压性评价等方面都具有重要的参考价值和实用意义。
    构造变形(改造)对页岩气保存和储层的变形对页岩气储层的影响栏目包括3篇文章:李春麟等明确了川东-武陵构造带下古生界海相页岩的构造变形特征,讨论了其对页岩气保存的影响;俞雨溪等研究了剪切作用对页岩有机质孔和吸附能力的影响;梁明亮等围绕着构造变形对海相页岩储层渗透率演化的影响开展了详细的研究工作。页岩气专项问题研究栏目包括3篇文章:郑红军等介绍了下扬子页岩气地质调查取得的新进展,同时对制约突破的一些难点问题进行了深入剖析与思考;董敏等对下扬子皖南地区二叠系孤峰组的流体包裹体特征开展了研究,并讨论了相应的地质意义;沈骋等以川南长宁区块为研究区,预测了海相页岩缝网的可压性靶窗空间分布。油气成藏条件与资源潜力栏目有4篇文章:冯兴强等对塔河油田碎屑岩的油气运聚展开了模拟,同时优选了潜力区;张凯逊等对北极地区盆地类型进行了划分,研究了北极地区油气资源分布规律;刘雯等对川西坳陷北部断褶带中二叠统的异常流体压力分布特征进行了研究,并分析了形成原因;彭博等对柴达木盆地东部石炭系的古岩溶缝洞单元的测井响应进行了识别。油气基础地质问题栏目包括4篇论文:冯伟平等对乌兰花凹陷的原油特征及成因进行了详细剖析;胡锦杰对比了不同类型烃源岩排烃模式,探究了不同模式之间的差异;谭静强等系统研究了云南禄劝地区泥盆系油苗的地球化学特征,指出了地质意义;马立成厘定了柴达木盆地东部地区扎布萨尕组的地层时代。上述研究成果从不同方面进行了系统总结,虽然有些成果还在不断深化和完善之中,但可以为类似研究提供可借鉴的思路。
    感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本期论文撰稿、审稿、编辑与发表所付出的辛勤劳动!近30位专家参加了专辑的审稿工作,他们从专业的角度严格审查,提出了富有建设性的修改意见,为本专辑的论文质量保驾护航。
    读者的信赖、支持和期许是我们工作的动力和源泉。希望各位读者和同行以本专辑成果的发表为契机,进一步推动油气页岩气地质勘探工作,破解制约油气页岩气勘探的基础地质问题和工程技术难题,为我国能源事业发展服务。热忱欢迎广大读者提出更多建设性的建议和意见,并敬请批评指正!
    Doi:

  • 李春麟,李小诗,王宗秀,梁明亮,张凯逊,谭元隆,陶涛,高莉
    2020.26(6):819-829[摘要(28)][PDF(33)55.87 M][HTML(1)]

    川东-武陵构造带下古生界发育的两套海相页岩层系(下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组)不仅是区域内重要的滑脱层,也是页岩气勘探开发的重点层位。通过野外详细的构造解析及室内显微观察,从宏观露头—显微尺度分析了页岩的变形特征,认为页岩至少存在两期构造变形:早期顺层向北西或南东的逆冲和晚期的切层断层作用。页岩的变形强度随着与断裂带距离的变化而发生改变,远离断裂带的地区页岩变形主要表现为近直立的微裂隙,属脆性域;靠近断裂带,页岩的变形特征逐渐表现为脆-韧性过渡,开始发育糜棱化构造;在断裂带内部,页岩强烈面理化,发育大量的糜棱化构造,属韧性域。通过氩离子抛光和扫描电镜技术,分析了变形页岩内部的孔隙演化特征,认为随着变形作用从脆性—脆-韧性过渡—韧性的转变,页岩内部的孔隙类型不仅可以发生转换,而且页岩内部孔隙的大小、分布特征也随之改变。在此基础上,进一步讨论了中国南方复杂构造区下古生界页岩变形对页岩气保存的影响,认为顺层剪切滑脱作用会改变页岩内部的孔隙体系,有利于页岩气的富集;切层的伸展或走滑剪切作用不仅会破坏先前形成的油气圈闭,而且会导致油气沿着断裂带从高势区向低势区运移,进而造成油气散失。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.064

  • 俞雨溪,王宗秀,冯兴强,张凯逊,张林炎
    2020.26(6):830-839[摘要(27)][PDF(29)16.82 M][HTML(1)]

    有机质孔是高成熟页岩储层中吸附气和游离气赋存的主要储集空间类型。中国南方海相页岩地层经历了多期构造改造,滑脱构造广泛发育。为了认识剪切作用对页岩有机质孔微观结构和吸附能力的影响,以张家界三岔地区下寒武统牛蹄塘组页岩为例,通过大量扫描电镜图像观测统计,对比分析了滑脱带页岩、邻近滑脱带页岩和远离滑脱带页岩有机质孔的发育特征,同时对这三类样品进行了甲烷等温吸附测试。研究结果表明,有机质内孔发育在有机质内部,孔径一般<20 nm;位于有机质与矿物接触边缘的复合孔孔径整体大于有机质内孔,主要发育在滑脱带页岩中包裹有矿物碎片的有机质中。受剪切作用影响,这两类有机质孔均沿一定优势方向发生形变,形态更趋于狭长且定向性增强;同时页岩甲烷吸附能力变差,从滑脱带向远离滑脱带方向这种影响逐渐减弱。剪切作用对页岩储集性能和含气性具有重要控制作用,对认识复杂构造区页岩气保存条件和富集规律具有重要意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.065

  • 梁明亮,王宗秀,李春麟,李会军,张林炎,冯兴强,张凯逊
    2020.26(6):840-851[摘要(21)][PDF(29)22.95 M][HTML(2)]

    与北美不同,中国南方海相页岩层经历了多期构造改造,页岩储层物性受构造变形作用的影响较大。为了研究构造变形对南方海相页岩储层渗透率的影响特征和机理,以雪峰山西侧地区五峰—龙马溪组页岩为研究对象,利用气体脉冲衰减法、压汞法和扫描电子显微镜等手段对不同变形页岩样品的渗透率、孔隙结构及孔隙形貌特征进行了测试分析,探讨构造变形页岩的渗透率演化特征及其对孔隙结构演化的响应机理。测试结果显示,强烈构造变形页岩的渗透性较原生页岩和弱变形页岩的渗透性显著提高,强变形页岩样品的渗透率在0.2 mD和2.69 mD之间,比未变形和弱变形页岩样品的渗透率(在1.5×10-4 mD和1.7×10-3 mD之间)高三个数量级,表明强构造变形作用对页岩渗透率具有显著促进作用;同时,不同有效压力条件下页岩渗透率的演化特征显示,强变形页岩气体渗透率的压力敏感性比原生页岩和弱变形页岩显著降低。构造变形条件下页岩孔隙结构与渗透率相关性的进一步分析认为,强变形页岩的孔隙结构变化特别是大孔和裂隙的发育,是促进其渗透率增加的主要原因。这些研究结果表明,伴随强烈的构造变形,南方海相页岩易形成大孔和微裂隙发育的孔隙结构特征,有助于强变形页岩层渗透性的显著提高。构造变形页岩渗透率的提高有利于地质条件下气体的运移,一方面,将有利于页岩气往构造高点的迁移和富集从而形成游离气型或外源型页岩气甜点;另一方面,也可能导致页岩气在盖层条件不佳和断裂发育区的散失。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.066

  • 郑红军,周道容,殷启春,熊强青,王中鹏,方朝刚,滕龙,邵威,王元俊
    2020.26(6):852-871[摘要(20)][PDF(26)34.16 M][HTML(2)]

    围绕长江经济带清洁能源体系建设对页岩气突破的重大需求,在充分整合长江下游地区以往地质和物探资料的基础上,系统开展了1:25万页岩气基础地质调查,在苏皖南沿江坳陷带、江西萍乐-浙江钱塘坳陷带、南华北地区"两带一区"实施了10口页岩气调查井,基本查明了主要工作区古生界二叠系、志留系、奥陶系、寒武系富有机质泥页岩成藏地质条件,有9口井分别在三叠、二叠、志留、寒武系4套层系获得页岩气、致密砂岩气、煤层气、页岩油、裂缝性砂岩油、裂缝性灰岩油"三气三油"的重要新发现,深化了二叠系和志留系成藏地质认识,探索了三叠系、奥陶系和寒武系含油气性,开辟了新区新层系,揭示了下扬子及南华北中—古生界油气页岩气资源勘查潜力。圈定了10个远景区,初步评价了9个远景区主要目标层的远景资源量,解决了资源前景问题;讨论了制约下扬子页岩气调查突破的卡脖子问题,提出了下一步突破的方向。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.067

  • 董敏,王宗秀,董会,张林炎,宋微,郭迎春,李小诗,冯兴强,马立成,季长军
    2020.26(6):872-880[摘要(19)][PDF(29)8.31 M][HTML(2)]

    对皖南地区泾县昌桥剖面的二叠系孤峰组硅质页岩裂缝石英脉中流体包裹体进行了显微激光拉曼光谱测试、热力学温度测定及拉曼光谱图谱解析,观测到了高密度甲烷包裹体。利用甲烷包裹体的拉曼散射峰v1位移2910.6~2911.2 cm-1,计算得到甲烷包裹体密度为0.2295~0.2618 g/cm3,具有高密度甲烷包裹体特征。含甲烷组分的气液两相盐水包裹体均一温度分布在216.8~242.3℃。由于气液两相盐水包裹体与甲烷包裹体是共生的,通过状态方程热力学计算高密度甲烷包裹体在共生气液两相盐水包裹体最小温度216.8℃的捕获压力为76~95 MPa。对甲烷流体包裹体密度和捕获压力的计算,揭示了区域内二叠系孤峰组高演化程度的硅质页岩在地史演化过程中存在高压甲烷流体产出的证据,为开展皖南地区二叠系页岩气勘探评价提供了科学依据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.068

  • 沈骋,赵金洲,谢军,范宇,宋毅
    2020.26(6):881-891[摘要(16)][PDF(24)15.08 M][HTML(1)]

    靶窗的确定对海相页岩气储层增产改造具有重要意义。以川南长宁地区龙马溪组海相页岩气储层为研究对象,开展氩离子抛光扫描电镜、巴西圆盘实验和压裂施工统计,分析矿物颗粒粒径和断裂韧性、地应力对裂缝在水力压裂时能否快速穿透、稳定扩展、充分转向等方面的影响。针对现有方法未充分考虑储层压裂品质的情况,简化计算流程,分别采用声波、密度、伽马和矿物含量等建立脆延性指标,采用优化后的应力与应力差耦合模型建立应力差异指标,形成基于储层缝网可压性理论、根据测井解释曲线形态判别的靶窗预测方法。研究结果表明,脆延性指标和应力差异指标曲线呈现叠合度较高的I类双"波谷"的层位最有利于开发,其次为Ⅱ类连续交错叠置的层位,最后为Ⅲ类不连续交错的层位。对长宁地区评价井、建产井的验证与实践表明,靶窗对应的指标多呈现双"波谷"形态,但靶窗对应的层位具有差异,区内自西向东靶窗呈现1小层—2小层—1小层的演化趋势。实现不同井区差异化靶窗的高钻遇率对单井获得较大储层改造规模、较高的测试产量和稳定的累计产量具有重要的控制作用。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.069

  • 冯兴强,宋海明
    2020.26(6):892-900[摘要(22)][PDF(23)22.04 M][HTML(1)]

    为了系统研究塔河油田碎屑岩油气运聚过程,针对研究区目的层的地质特征,文章采用流径和逾渗综合方法进行油气运聚模拟分析。该方法基于断裂-砂体输导格架来开展油气运聚模拟,首先通过断层的分级、分期研究,结合实际资料形成了断层开启性判别标准,进而建立断层输导格架模型;综合使用压实曲线和孔渗关系,利用相控建模技术建立砂体输导格架模型。在断裂-砂体输导格架基础上开展了油气运聚模拟,模拟结果与现有的油气藏吻合较好,表明流径与逾渗综合法是一种模拟研究区目的层油气运聚过程的有效方法。同时,利用模拟结果,明确了主要目的层的潜力区域,对研究区碎屑岩的勘探部署有重要意义和实际价值。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.070

  • 张凯逊,韩淑琴,孟秋含,胡靖靖,颜春凤
    2020.26(6):901-910[摘要(18)][PDF(20)11.76 M][HTML(2)]

    北极地区油气资源潜力大,且油气勘探开发尚处于初期,是未来国内外油气工业发展的重要战略领域。文中综合运用全球领先信息服务公司埃信华迈(IHS)和美国地质调查局(USGS)的最新资料及已有研究成果,对北极地区的盆地类型和油气资源分布规律展开研究。结果表明:北极地区至少发育35个沉积盆地,具体划分为裂谷盆地(5个)、被动大陆边缘盆地(16个)、克拉通盆地(5个)、前陆盆地(5个)和大洋盆地(4个)。裂谷盆地是北极地区油气最富集的盆地类型,发现油气探明和控制可采储量(简称2P储量)441.12×108 t油当量,占北极地区油气总储量的74.6%,其次为前陆盆地、被动大陆边缘盆地和克拉通盆地。北极地区大部分油气储于白垩系、侏罗系和二叠系的碎屑岩储集层,仅有小部分油气储于石炭系和泥盆系碳酸盐岩储集层,且不同国家、不同含油气盆地的主力储集层存在明显差异。北极地区的油气主要源自侏罗系和白垩系的烃源岩,三叠系和泥盆系烃源岩次之。此外,复合圈闭是北极地区油气藏的主要圈闭类型,其次是构造圈闭。北极地区盆地类型和油气宏观分布规律的研究将为中国石油公司在北极地区的长远发展奠定基础。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.071

  • 刘雯,邱楠生,马寅生,徐秋晨
    2020.26(6):911-922[摘要(17)][PDF(21)5.93 M][HTML(1)]

    含油气盆地中温压场的研究是探明油气成藏机理的核心问题,特别是古压力的恢复对研究油气的运移、聚集甚至储层的成岩、烃类的生成都起着至关重要的作用。文中以现今地层压力为约束,应用盆地模拟法恢复了川西北断褶带中二叠统的压力演化过程,并利用构造挤压应力模型定量分析超压主控因素。恢复结果显示,川西北中二叠统则发育两期超压,特别是侏罗纪—早白垩世末,受构造挤压应力作用超压快速累积,且不同构造单元受挤压应力的影响差别较大。近造山带发育弱超压,晚白垩世之后恢复至常压;远离造山带的褶皱带和前渊带则发育超压—强超压,且受侧向挤压应力的影响,构造抬升后仍然保持超压—强超压的状态。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.072

  • 彭博,张浩,杨晟颢,王帅,杨元元,施辉,胡俊杰,方欣欣
    2020.26(6):923-931[摘要(17)][PDF(24)12.64 M][HTML(2)]

    柴达木盆地石炭系多发育致密化储层,后期成岩改造尤为重要。目前在盆地东部多口钻井中发现石炭系存在孔洞、溶缝以及溶蚀残丘等不同尺度的岩溶改造迹象,且个别钻井在该段有明显气测异常。因此,岩溶缝洞特征、缝洞测井响应是该区石炭系储层的基础问题。鉴于此,以柴东钻井资料为基础,岩石学-测井地球物理方法相结合,开展古岩溶缝洞单元测井响应研究。研究表明,石炭系岩溶缝洞可划分为风化壳型岩溶和沿构造断裂有关的岩溶缝洞两种类型。岩溶多见于克鲁克1~2段、扎布萨尕秀组以及怀头他拉与上覆层界限处。缝洞横向可对比,往往自然电位负异常,自然伽马中低值(20.5~35.0 API),声波时差异常增高,中子(13.9%)、密度(2.50 g/cm3)有一定镜像特征,电阻率(215.2~1100.0 Ω·m)低于围岩(>1100.0 Ω·m)。该区成熟的风化壳型岩溶缝洞在测井上表现为五个结构单元,上覆层、渣状层、溶洞层、裂隙-溶缝层、致密层。岩溶风化壳缝洞为该区主要岩溶缝洞类型,改造强度大于裂缝型,且共生。二者改造机制各异,但改造时间近似,推测为印支期的构造响应,时间持续到早中侏罗世甚至到早白垩世结束。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.073

  • 冯伟平,王飞宇,王宗秀,师玉雷,江涛,王予帆,周洪峰
    2020.26(6):932-940[摘要(17)][PDF(24)6.26 M][HTML(1)]

    乌兰花凹陷是二连盆地南部新发现的富油凹陷,对乌兰花凹陷原油物理性质和地球化学性质进行了系统的分析以揭示其特征及来源。原油物理性质显示,乌兰花凹陷原油比重(API gravity)介于20.2°~40.0°之间,主体为正常原油。原油生物标志化合物参数表明,不同构造带之间原油特征存在差异,可以划分为两类原油。一类以土牧尔构造带原油为主,具有低姥值比(Pr/Ph)和C21/C23三环萜烷,相对较高的伽马蜡烷/C31藿烷和规则甾烷/C30藿烷的特征,原油主要为烃源岩在成熟阶段早期的产物,主要以藻类来源为主。另一类原油包括赛乌苏和红井构造带原油,具有高姥值比(Pr/Ph)和C21/C23三环萜烷,相对较低的伽马蜡烷/C31藿烷和规则甾烷/C30藿烷,主要为陆源有机质和藻类有机质混合来源,原油具有更高的成熟度。原油碳同位素和正构烷烃单体烃碳同位素表明这两类原油应是一套烃源岩在不同成熟阶段的产物,原油主要来源于南洼槽阿尔善组烃源岩。阿尔善组烃源岩的非均质性和成熟度导致了两类原油的差异。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.074

  • 胡锦杰,唐友军,何大祥,傅宁,李美俊
    2020.26(6):941-951[摘要(17)][PDF(15)6.29 M][HTML(1)]

    烃源岩的排烃是准确预测含油气盆地油气资源必须涉及的一个非常重要的环节,为了得到不同有机质类型烃源岩的排烃效率、排烃机理,选取不同有机质类型烃源岩进行了黄金管模拟实验,总结了不同类型烃源岩在各演化阶段产物的变化特征与排烃效率。结果表明,烃源岩类型对总生成油与残留油中轻重烃的比例影响较大,但是对排出油中轻重烃的比例影响较低,排出油中均表现为在未熟—成熟阶段以重烃为主,在高熟—过熟阶段以轻烃为主。烃源岩的类型对生排油量的影响明显,烃源岩的类型越好,生排油量越高。Ⅰ型烃源岩的生排油量最高,Ⅲ型烃源岩最低。烃源岩类型越好,排油效率越高。Ⅲ型烃源岩排油效率低,与其生成气态烃较多、显微组分中镜质组含量较高有关。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.075

  • 马中良,谭静强,赵晗,郑家锡,赵中熙
    2020.26(6):952-960[摘要(19)][PDF(21)8.66 M][HTML(1)]

    随着四川盆地海相常规天然气和页岩气勘探开发的成功,新区、新层系的油气勘探逐渐提上议程。云南地区泥盆系泥页岩在局部地区广泛分布,有机质丰度较高,但钻井工作很少,研究较为薄弱,油气富集情况不明。通过野外调查,在云南禄劝地区中泥盆统华宁组发现了液态油苗。有机地球化学分析表明:油苗与中泥盆统华宁组三段的泥灰岩亲缘关系较好;中泥盆统华宁组三段的泥灰岩整体沉积于强还原—还原环境,生烃母质主要为藻类等低等水生生物,也有来自高等植物的贡献,已处于成熟阶段,具有较强的油气生成能力,生烃能力与Ⅱ1型烃源岩相当;康滇古陆西缘泥盆系泥灰岩有过生油气过程,生成的原油以饱和烃和芳香烃为主,且保存条件好的情况下,具有一定的页岩油气和常规油气勘探前景。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.076

  • 马立成,江万,肖宙轩,李宗星,彭博,胡俊杰,董敏
    2020.26(6):961-972[摘要(23)][PDF(17)21.08 M][HTML(1)]

    柴达木盆地石炭系是中国北方新区新层系油气勘探调查研究的热点,盆地东部地区石炭系出露较全,但多数学者认为柴东地区不存在二叠系。针对扎布萨尕秀组归属于石炭纪还是二叠纪的争议,采集扎布萨尕秀组的砂岩碎屑锆石开展了U-Pb LA-ICP-MS同位素测年,获得40个和谐年龄分布在2488±34 Ma至288±3 Ma之间,最年轻的一组碎屑锆石的加权平均年龄288.0±2.0 Ma(MSWD=0.112,n=21)。这意味着该扎布萨尕秀组中的砂岩沉积于288 Ma之后,晚于国际石炭—二叠纪界限(299 Ma)。依据野外调查和已有研究成果,扎布萨尕秀组中赋存丰富的虫筳科化石,其中膨胀型虫筳属PseudoschwagerinaSphaeroschwagerina的出现是进入二叠纪的重要标志。结合碎屑锆石年代学和虫筳属化石特征,扎布萨尕秀组应归属早二叠世,说明柴达木东部地区存在二叠纪沉积记录。该认识为深化柴达木盆地晚古生代—中生代沉积建造和构造演化提供了重要的地层学证据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.06.077

  • 2020.26(6):973-976[摘要(11)][PDF(11)919.31 K][HTML()]

    Doi:

  • 2020.26(6):封三-封三[摘要(10)][PDF(12)13.03 M][HTML()]

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