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古龙页岩微——纳米孔缝油气原位形成与富集机制

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石油勘探与开发 2023年

作者：王小军崔宝文冯子辉邵红梅霍秋立张斌高波曾花森中国石油大庆油田有限责任公司中国石油大庆油田勘探开发研究院多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室中国石油勘探开发研究院

通过生烃热模拟、微米与纳米CT、氩离子剖光场发射电镜、激光共聚焦、二维核磁等实验分析，对松辽盆地古龙页岩油的生成模式、储集结构与富集机制进行研究。研究表明：(1)古龙页岩中存在大量微微型藻、微型藻和沟鞭藻，这些形成于微咸... 详细信息

通过生烃热模拟、微米与纳米CT、氩离子剖光场发射电镜、激光共聚焦、二维核磁等实验分析，对松辽盆地古龙页岩油的生成模式、储集结构与富集机制进行研究。研究表明：(1)古龙页岩中存在大量微微型藻、微型藻和沟鞭藻，这些形成于微咸—半咸水的藻类共同构成了页岩富氢的生油母质；(2)青山口组页岩生油物质大多以有机黏土复合体的形式存在，有机质在成熟演化过程中黏土矿物具有抑制和加氢催化双重作用，扩大了页岩油生成窗口的下限、增加了轻烃生成数量；(3)古龙页岩储集空间的形成与溶蚀和生烃作用有关，随成岩作用增强微纳米孔隙数量增加、孔隙直径变小和页理缝发育数量增多同步，构成了古龙页岩特有的纳米级孔-微米级页理缝双孔介质储集层；(4)古龙页岩微—纳米级储油单元具有独立的油气赋存相态，表现为小孔凝析态、大中孔气液两相（或液态）和全孔径含油的特征。古龙页岩油形成与富集机制认识对推进中国陆相页岩油的勘探实践具有理论指导意义。

关键词：微—纳米级储油单元油气赋存相态有机黏土复合体原位成藏古龙页岩白垩系青山口组松辽盆地

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古龙页岩油战略意义及攻关方向

大庆石油地质与开发 2020年第3期39卷 8-19页

作者：王广昀王凤兰蒙启安谷社峰大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163002 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 黑龙江省致密油和泥岩油成藏研究重点实验室黑龙江大庆163712

页岩油气革命改变着世界能源格局,成为全球石油行业的研究热点。通过对松辽盆地青山口组与国内外含页岩油层系地质特征对比可知,古龙页岩油与国内外海相或咸化湖盆沉积为主的页岩油在岩石组构、物性、含油性、流动性方面有很大差别:古... 详细信息

页岩油气革命改变着世界能源格局,成为全球石油行业的研究热点。通过对松辽盆地青山口组与国内外含页岩油层系地质特征对比可知,古龙页岩油与国内外海相或咸化湖盆沉积为主的页岩油在岩石组构、物性、含油性、流动性方面有很大差别:古龙页岩有机质丰度高,含油性好;矿物纹层和页理非常发育,储集空间类型多样,储集性较好;热演化程度较高,气油比较高,地层超压,油质轻且黏度小,易于流动;黏土矿物含量高、碳酸盐含量低,但黏土矿物以伊利石为主,储层水敏低,仍然表现出较强的可压性。古龙页岩油地质条件优越、资源量巨大,具有广阔的勘探开发前景。向古龙页岩油进军,是大庆油田面向未来作出的战略抉择,对保障国家能源战略安全、推进中国石油建设综合性国际能源公司和促进区域经济社会发展具有战略意义。古龙页岩油的规模效益开发,必须突出科技创新的引领作用和管理创新的保障作用。

关键词：古龙页岩页岩油甜点青山口组基本特征战略意义攻关方向

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松辽盆地古龙页岩水平井井壁失稳机理

大庆石油地质与开发 2022年第3期41卷 147-155页

作者：齐悦陈绍云李海田玉栋李兵李昕楠中国石油大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院黑龙江大庆163413

松辽盆地古龙页岩层理发育,层理密度高,黏土矿物以伊利石为主,质地偏硬脆性。古龙页岩水平井施工中反复出现坍塌卡钻、井眼扩大等井壁失稳问题。为了大幅度提高水平井的井壁稳定性,开展了岩石力学测试,建立有限元应力—流场耦合模型,求... 详细信息

松辽盆地古龙页岩层理发育,层理密度高,黏土矿物以伊利石为主,质地偏硬脆性。古龙页岩水平井施工中反复出现坍塌卡钻、井眼扩大等井壁失稳问题。为了大幅度提高水平井的井壁稳定性,开展了岩石力学测试,建立有限元应力—流场耦合模型,求取不同工况条件下井壁稳定的坍塌压力上限。结果表明:井斜角、井斜方位、弱结构面数和弱结构面倾角是井筒坍塌压力的主要影响因素;钻井液当量密度要小于井壁岩石破裂压力当量密度,水平井目的层段最佳钻井液密度为1.70~1.75 g/cm^(3);井斜角为35°~70°时井壁的抗拉、抗压强度最小,也是井壁最容易坍塌的钻井井段;沿着0°或180°井斜方位钻井施工最安全;井筒坍塌当量密度随弱结构面倾角的增大而减小,弱结构面的存在会很大程度上增加井筒坍塌的风险,当有一个弱结构面后,弱结构面数量增加坍塌当量密度上升不再明显。研究成果可为现场钻井液密度的设计作指导,对认清井壁失稳机理、规范钻井作业具有借鉴意义。

关键词：松辽盆地古龙页岩耦合模型弱结构面当量密度失稳机理

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松辽盆地古龙页岩油复合体积压裂技术优化

大庆石油地质与开发 2022年第3期41卷 156-164页

作者：蔡萌唐鹏飞魏旭刘宇张浩张宝岩耿丹丹中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院黑龙江大庆163453 黑龙江省油气藏增产增注重点实验室黑龙江大庆163453

为提高古龙页岩油增产改造效果,通过开展古龙页岩岩石力学参数测试实验,明确岩石力学参数对古龙页岩裂缝扩展的影响,优化页岩油储层射孔方式、簇间距、支撑剂粒径组合及类型、压裂施工控制工艺,改进古龙页岩油复合体积压裂技术。结果表... 详细信息

为提高古龙页岩油增产改造效果,通过开展古龙页岩岩石力学参数测试实验,明确岩石力学参数对古龙页岩裂缝扩展的影响,优化页岩油储层射孔方式、簇间距、支撑剂粒径组合及类型、压裂施工控制工艺,改进古龙页岩油复合体积压裂技术。结果表明:古龙页岩岩石垂直页理方向上平均弹性模量为6.46 GPa,小于平行页理方向的平均弹性模量;页岩岩石表现脆性特征,抗拉强度及断裂韧性实验验证了页岩沿页理方向形成的裂缝更易扩展延伸;单段7簇35孔射孔方式能够保证人工裂缝的密集程度、增加裂缝网络长度,提高页岩储层体积改造效果;簇间距为7 m时,裂缝缝高有一定提升,容易形成复杂缝网;以70/140目、40/70目与30/50目粒径按照6∶3∶1的比例组合的支撑剂能有效支撑裂缝网络,为油气渗流建立通道。研究成果对实现古龙页岩油效益勘探与开发具有重要意义。

关键词：古龙页岩增产改造岩石力学裂缝扩展体积压裂射孔方式支撑剂组合

松辽盆地古龙页岩油储层黏土中纳米孔和纳米缝的发现及其意义

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大庆石油地质与开发 2022年第3期41卷 1-13页

作者：何文渊中国石油大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163002 黑龙江省陆相页岩油重点实验室黑龙江大庆163712

古龙页岩油是大庆油田近两年勘探的热点,但页岩油储层的基本储集空间和运移通道尚未搞清楚。通过电子背散射发现了页岩油储层中发育了大量的纳米孔和纳米缝,为页岩油的勘探开发提供了新的理论依据和思路。初步研究结果表明:古龙页岩油... 详细信息

古龙页岩油是大庆油田近两年勘探的热点,但页岩油储层的基本储集空间和运移通道尚未搞清楚。通过电子背散射发现了页岩油储层中发育了大量的纳米孔和纳米缝,为页岩油的勘探开发提供了新的理论依据和思路。初步研究结果表明:古龙页岩油储层中纳米孔的直径以10~50 nm为主,中值为20~30 nm,主要为不规则形态,多呈多角形与纳米缝连接;纳米缝宽度多为10~50 nm,中值也为20~30 nm;它们主要是由黏土片的F-F(face-face)凝聚形成的。这些纳米孔和纳米缝多被有机质充填,形成了一个在纳米尺度空间储存的连续原位油藏。通过观察还发现,纳米孔与纳米缝连接关系密切,纳米孔、纳米缝和更高一级的微缝、页理缝也互相连通,构成了一个很好的空间连通网络系统,为古龙页岩油的有效和高效开发奠定了很好的基础。研究成果可以为古龙页岩油的进一步勘探开发提供理论支撑。

关键词：古龙页岩纳米孔纳米缝 F-F凝聚储集空间连通性

松辽盆地古龙页岩油储层孔隙结构对外来流体的敏感性

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大庆石油地质与开发 2022年第3期41卷 120-129页

作者：魏建光付兰清赵国忠李斌会赵小青王安伦陆相页岩油气成藏及高效开发教育部重点实验室(东北石油大学) 黑龙江大庆163318 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 黑龙江省油层物理与渗流力学重点实验室黑龙江大庆163712

古龙页岩油储层压裂过程中将注入大规模外来流体,不同类型外来流体对页岩储层孔隙造成的伤害或改善需要定量评价。针对以上问题,基于二维核磁测试技术实现了页岩不同尺寸孔隙内的流体精确识别;建立了页岩不同尺寸孔隙对外来流体敏感性... 详细信息

古龙页岩油储层压裂过程中将注入大规模外来流体,不同类型外来流体对页岩储层孔隙造成的伤害或改善需要定量评价。针对以上问题,基于二维核磁测试技术实现了页岩不同尺寸孔隙内的流体精确识别;建立了页岩不同尺寸孔隙对外来流体敏感性的定量评价方法;开展了古龙页岩岩心饱和不同类型外来流体前后的孔隙结构测试,定量评价了古龙页岩不同尺寸孔隙对外来流体的敏感性。结果表明:酸液对古龙页岩总孔隙度具有弱改善作用,其中对微孔有强改善,对小孔造成弱伤害;碱液对古龙页岩总孔隙度造成弱伤害,且随碱液强度的增加伤害程度先升高后降低,碱液对微孔弱改善,对小孔造成弱伤害;古龙页岩与中性滑溜水作用后微孔、小孔、中孔、大孔的孔隙度基本不变,孔隙结构对中性流体不敏感。研究成果对古龙页岩油储层压裂液体系配方设计具有重要指导意义。

关键词：古龙页岩页岩孔隙结构孔隙度测定敏感性评价核磁测试

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松辽盆地古龙页岩油赋存状态演化定量研究

大庆石油地质与开发 2022年第3期41卷 80-90页

作者：曾花森霍秋立张晓畅范庆华王雨生逯瑞敬庞龙中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 黑龙江省陆相页岩油重点实验室黑龙江大庆163712

页岩油赋存状态对评价页岩油的可动性具有重要意义,针对不同演化阶段古龙页岩油赋存状态不清楚的问题,选取不同成熟度的页岩样品,综合应用岩石热解、氯仿抽提、热解气相色谱等地球化学分析技术,研究了古龙页岩干酪根生烃演化规律,结合... 详细信息

页岩油赋存状态对评价页岩油的可动性具有重要意义,针对不同演化阶段古龙页岩油赋存状态不清楚的问题,选取不同成熟度的页岩样品,综合应用岩石热解、氯仿抽提、热解气相色谱等地球化学分析技术,研究了古龙页岩干酪根生烃演化规律,结合页岩油组成特征分析,探讨了岩石和干酪根中游离态与吸附态页岩油的分布及演化规律。结果表明:当R_(o)=0.8%~1.2%时,古龙页岩干酪根处于生烃的主要窗口,R_(o)=1.0%左右处于生烃高峰期;页岩油形成早期,非烃、沥青质等重质组分含量高,进入生烃高峰后,重烃组分随R_(o)增大呈快速降低的趋势,饱和烃等轻质组分含量则呈现持续增加的趋势。干酪根生烃及产物组分演化特征决定了页岩油赋存状态的演化具有阶段性,可划分为3个阶段:(1)早期形成阶段,R_(o)页岩油以吸附态为主,主要赋存于干酪根内,岩石矿物中的吸附油不断增加;(2)吸附油大量形成阶段,R_(o)=1.0%~1.2%,页岩油主要以吸附态赋存于岩石矿物中,游离油主要赋存于干酪根中,但岩石矿物中游离油的相对比例呈快速上升的趋势;(3)游离油大量形成阶段,R_(o)>1.2%,吸附油大量裂解转化,页岩油主要以游离态赋存于岩石矿物中,在高演化阶段(R_(o)>1.4%)游离油开始裂解,气和轻烃比例增大,油质变轻。研究成果为古龙页岩油可动性评价提供重要的理论技术支撑。

关键词：页岩油赋存状态游离油吸附油古龙页岩松辽盆地

松辽盆地富含伊利石的古龙页岩水化特性及其对岩石力学参数的影响

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大庆石油地质与开发 2022年第3期41卷 139-146页

作者：杨智光李吉军齐悦和传健宋涛陈绍云张洋中国石油大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163002 中国石油大庆钻探工程公司黑龙江大庆163458

大庆油田古龙页岩伊利石含量高,伊利石表面水化导致页岩强度发生劣化,井壁剥落掉块、坍塌等复杂情况频发。为了解决此问题,以大庆古龙页岩为研究对象,从黏土矿物晶层结构和微观作用力的角度分析了富含伊利石页岩水化作用机理,页岩水化... 详细信息

大庆油田古龙页岩伊利石含量高,伊利石表面水化导致页岩强度发生劣化,井壁剥落掉块、坍塌等复杂情况频发。为了解决此问题,以大庆古龙页岩为研究对象,从黏土矿物晶层结构和微观作用力的角度分析了富含伊利石页岩水化作用机理,页岩水化过程的微观作用力主要包括范德华力(DLVO力)和水合力,与蒙脱石不同,伊利石晶层间存在较大的短程排斥水合力。扫描电镜分析、耐崩解实验和岩心观察表明,富含伊利石的页岩水化作用具有促使页岩中裂缝沿层理面起裂、扩展和破坏的特征,同时水相、油相等不同流体介质对页岩水化特征影响显著,油相浸泡后岩石力学参数的劣化程度明显弱于水相,抗压强度更优,与油基钻井液相比,使用水基钻井液更易劣化页岩强度、内聚力和内摩擦角等岩石力学参数,井壁失稳风险更高。研究成果为针对性解决古龙页岩井壁剥落、坍塌等复杂情况提供了理论支撑。

关键词：松辽盆地古龙页岩伊利石水化井壁失稳

松辽盆地古龙页岩岩性、物性、含油性特征及控制因素

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大庆石油地质与开发 2022年第3期41卷 68-79页

作者：高波何文渊冯子辉邵红梅张安达潘会芳陈国龙中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 黑龙江省陆相页岩油重点实验室黑龙江大庆163712 中国石油大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163002

松辽盆地北部古龙页岩油为源储一体型非常规资源,但古龙页岩的岩性、物性、含油性均存在明显的非均质性。为了揭示含油性、储集性特征及其控制因素,通过薄片鉴定、场发射扫描电镜、热解色谱及激光共聚焦三维重建等技术方法,利用孔隙度... 详细信息

松辽盆地北部古龙页岩油为源储一体型非常规资源,但古龙页岩的岩性、物性、含油性均存在明显的非均质性。为了揭示含油性、储集性特征及其控制因素,通过薄片鉴定、场发射扫描电镜、热解色谱及激光共聚焦三维重建等技术方法,利用孔隙度、镜质体反射率、有机碳等参数,分析对比了研究区东西向、南北向剖面青山口组页岩的岩性、物性、含油性特征。结果表明:古龙页岩由石英、黏土矿物、长石、白云石等矿物组成,主要包括页岩、粉砂质页岩、粉砂岩、泥—粉晶云岩、介屑灰岩5种岩石类型,其中页岩、粉砂质页岩为有利岩性组合;有机质演化程度和成岩作用类型控制孔隙发育,有机质热演化过程中形成大量有机孔、溶蚀孔,随着成岩转化作用的增强,黏土矿物晶间孔缝发育并形成页理缝,连通了基质孔隙,构成规模聚集的储集空间和渗流通道;埋深大、有机碳含量高的页岩层具有极好的含油性,油气主要聚集于基质孔隙和页理缝中,有机碳和成熟度协同控制页岩油丰度,不同岩石类型导致的储集物性差异是控制同层位含油性非均质性的关键因素。页岩岩性、物性、含油性特征的厘定,为古龙页岩油分类评价标准的建立及勘探目标层段的优选提供了可靠依据。

关键词：松辽盆地古龙页岩青山口组黏土矿物岩性物性含油性控制因素