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致密/页岩油气储层损害机理与保护技术研究进展及发展建议

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石油钻探技术 2020年第4期48卷 1-10页

作者：孙金声许成元康毅力张洁中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 四川成都610500 中国石油大学(华东) 山东青岛266580

致密/页岩油气藏赋存地质条件独特,通常采用水平井加分段压裂技术进行开发,但油气井初期产量差异大且递减快,而钻井完井及增产改造中的储层损害是重要原因。如何降低致密/页岩油气藏勘探开发各环节的储层损害,提高单井产量与稳产周期,... 详细信息

致密/页岩油气藏赋存地质条件独特,通常采用水平井加分段压裂技术进行开发,但油气井初期产量差异大且递减快,而钻井完井及增产改造中的储层损害是重要原因。如何降低致密/页岩油气藏勘探开发各环节的储层损害,提高单井产量与稳产周期,实现经济高效开发,是目前亟待解决的重大科学问题。为此,在分析致密/页岩油气储层损害特点的基础上,总结了钻井完井、增产改造与开发生产过程中致密/页岩油气储层损害的主要机理,介绍了物理颗粒暂堵、化学成膜暂堵、欠平衡钻井完井和界面修饰等储层保护技术的基本原理及研究进展,以典型案例阐述了储层保护技术对及时发现、准确评价和高效开发致密/页岩油气资源的重要作用,并指出储层损害预测与诊断系统、储层多尺度损害评价方法、智能型储层保护材料、液相圈闭损害防治措施和储层保护–漏失控制–增渗改造一体化技术是致密/页岩油气储层保护的重要发展方向。

关键词：致密油气页岩油气储层保护钻井完井增产改造开发生产技术现状发展建议

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页岩油气“甜点”的构成要素及影响因素分析

页岩油气“甜点”的构成要素及影响因素分析

作者：唐小玲长江大学

学位级别：硕士

中国发育有海相、海陆交互相以及陆相3类有机质泥页岩,页岩油气资源潜力巨大。然而,我国页岩油气研究尚处于起步摸索阶段,加之我国地质历史上经历了多期构造运动,地质条件复杂,与北美相比存在着很大的差异性。页岩油气“甜点”的确定对... 详细信息

中国发育有海相、海陆交互相以及陆相3类有机质泥页岩,页岩油气资源潜力巨大。然而,我国页岩油气研究尚处于起步摸索阶段,加之我国地质历史上经历了多期构造运动,地质条件复杂,与北美相比存在着很大的差异性。页岩油气“甜点”的确定对于勘探初期能否找准页岩油气最有利区域和最富集层段,实现大规模经济开发尤为重要。本文基于国内外公开发表页岩油气相关的学术成果,首先对页岩油气“甜点”的概念和页岩油与气区别的进行了总结、归纳,尽管页岩油与气均是主要赋存于泥页岩层系或夹层中的非常规油气,但页岩气主要以吸附态赋存,强调了吸附作用的重要性,而页岩油则仍主要以游离态赋存。以川南地区下古生界志留系龙马溪组和寒武系筇竹寺组页岩气实际钻井数据为基础,结合北美页岩油气和中国陆相页岩油地质特征,以统计分析为主要手段对“甜点”的主要构成要素展开了讨论分析。四川盆地筇竹寺组页岩埋深一般3000～5000m,厚250～550m,黑色页岩厚60～300m,龙马溪组页岩埋深一般在2000～3000m,页岩厚150～500m,黑色富有机质页岩厚30～120m,综合国内外产油气页岩埋深和厚度特征,认为对于页岩油气而言,有效厚度在30～120m,埋深在3500m以内较理想。龙马溪组和筇竹寺组富有机质黑色页岩段有机质类型以Ⅰ型干酪根为主,部分见Ⅱ1型干酪根,TOC平均值分别为1.81%和2.04%,有机质成熟度Ro值介于2.0%～3.5%之间。龙马溪组储层孔渗性较筇竹寺组好,含气孔隙度多大于1.0%,渗透率多小于50nD,渗透性较Barnett页岩差。分析川南地区下古生界页岩试气结果为气层和含气层的含水饱和度和含气饱和度值特征,参考北美页岩储层含水饱和度范围及页岩气开发含水饱和度下限值,认为页岩气评价中含水饱和度应小于45%,含气饱和度在50%以上。泥页岩等温吸附实验表明,四川盆地和桂中坳陷古生界页岩与北美页岩的吸附能力差别不大。同一温度条件下,页岩中吸附气含量随着压力的增高而增高,呈正相关关系,同一层位不同有机碳含量的页岩的吸附气量也有所不同,有机碳含量高的页岩能够吸附更多的气体。统计龙马溪组和筇竹寺组试气产层段总含气量值,均在1.5m3/t以上。对四川盆地下古生界和桂中坳陷古生界页岩矿物成分分析表明,页岩矿物成分和含量与北美产气页岩相近,脆性矿物含量均在40%以上。与Barnett页岩相比,我国南方地区下古生界海相页岩成熟度较高,黏土矿物特征演化程度高,以伊利石和绿泥石为主,基本不含蒙皂石,页岩脆性更高。川南地区下古生界龙马溪组和筇竹寺组泊松比和杨氏模量分别为0.1～0.27和15.8～40.8GPa,具有高弹性模量、低泊松比特征,筇竹寺组相较龙马溪组页岩脆性矿物含量和热演化程度高且埋深大,故表现出更高的岩石脆性。中国大陆主要由塔里木、华北、扬子板块组成,板块面积小,形成的沉积盆地较北美地台规模小、稳定性差,板块构造活动的多旋回性和复杂性引起盆地类型和沉积建造的多样性,故中国页岩油气类型多样,保存条件较北美差。沉积环境对页岩油气“甜点”的影响表现为对烃源岩厚度、有机质含量、矿物组分、储层物性等方面的控制。烃源岩形成过程中,构造作用可对烃源岩展布起到控制作用,而后期的构造作用主要表现为页岩油气保存条件和地应力场的影响。从震旦纪到第三纪,中国沉积盆地和沉积建造的发育可划分为5个发展阶段,各时期发育的泥页岩岩性组合、发育规模和分布特征均有所差异,统计表明,中、新生界石油所占比例较大,而古生界天然气所占比例则明显高过新生界。以龙马溪组和筇竹寺页岩有利段分析化验数据为对象,对“甜点”评价构成要素间的相关性分析表明,TOC分别与生烃潜量Pg、总含气量、含气孔隙度以及页岩吸附能力间具有良好的正相关性。当TOC为1.5%时,即具有良好的生烃潜力,总含气量、含气孔隙度和含气饱和度已达到北美商业性页岩气评价下限值。Ro与页岩埋深、伊利石含量、有机碳质量分数间呈正相关性,而与总孔隙度呈先减小后增大的二次函数关系,与脆性矿物含量间基本无相关性,说明脆性矿物含量不受热演化程度影响。根据Ro与有机碳质量分数的相关性分析认为,对于高—过成熟页岩,在确定页岩气TOC下限时,可不必进行原始有机质丰度恢复。结合“甜点”构成要素在已取得页岩气开发效果的泥页岩层系中的特点以及各要素间的相关性,总结建立出一套页岩气“甜点”评价的参数标准,并将其应用到川南龙马溪组和筇竹寺组,得到了龙马溪组和筇竹寺组页岩气评价参数特征分布图,结果显示,热成熟度Ro对页岩气“甜点”的形成起最主要作用。

关键词：页岩油气甜点构成要素影响因素相关性

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页岩油气储层孔隙结构表征新方法研究

页岩油气储层孔隙结构表征新方法研究

作者：张晓祎中国科学院大学(中国科学院渗流流体力学研究所)

学位级别：硕士

在页岩油气的勘探与开采开发方面,针对页岩油气储层的孔隙结构特征的研究有着深远意义。本文分别以四川盆地的长宁-威远页岩气示范区中五峰-龙马溪组的页岩气储层样品、中国石油新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区中吉木萨尔芦草沟组... 详细信息

在页岩油气的勘探与开采开发方面,针对页岩油气储层的孔隙结构特征的研究有着深远意义。本文分别以四川盆地的长宁-威远页岩气示范区中五峰-龙马溪组的页岩气储层样品、中国石油新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区中吉木萨尔芦草沟组的页岩油储层样品为研究对象,为页岩油气开发参数落实、研究页岩油赋存与动用规律以及进一步提高页岩油气开发效果提供实验支持。本文主要利用了流体侵入法中的气体吸附法与高压压汞法,图像分析法中的原子力显微镜(AFM),无干扰法中的计算机断层扫描成像(CT)法与小角中子散射法(SANS),由多途径对页岩油气储层样品的孔隙结构与连通性方面进行研究与分析,最终以推动新方法的发展。在页岩气储层的研究中,本文以五峰和龙马溪组(龙一～龙一及龙一亚段)的126块页岩样品为主要研究对象,按层位分类样品并进行相关实验研究。通过计算获得了五峰-龙马溪组样品的分形维数,其中五峰、龙一与龙一样品的分形维数较大,龙一样品的分形维数最小。分形维数与TOC呈正相关,与平均孔隙半径呈负相关,与微孔孔容呈较弱正相关,在孔容值相似的条件下与页岩样品比表面呈正相关。与泥岩、砂岩对比发现,页岩的分形维数值均最大。实验过程中,联合低温氮气吸附实验中的迟滞回线和原子力显微镜图像,修正了页岩气储层样品混合型迟滞回线类型,明确了五峰-龙马溪组页岩孔隙形态。联合迟滞回线与分形维数,明确了各小层样品孔隙复杂程度。最终辅以纳米CT扫描技术得出结论,即龙一小层和五峰组是储层区域分段压裂水平井开发的目的层,龙一小层则可以作为产能接替或立体开发的目的层。在页岩油储层的研究中,首先明确了吉木萨尔页岩油储层样品与页岩气储层中单纯的页岩样品不同,而是以白云岩类、砂岩类和泥岩类为主。联合低温氮气吸附实验、纳米CT扫描等手段,主要利用原子力显微镜技术对三种岩性样品进行了孔隙形态与连通性方面的分析,对样品表面形貌进行直观观察并与页岩气储层中的页岩样品进行对比。利用小角中子散射技术确定了样品的散射长度密度,获得并分析了其一维数据曲线与二维数据图像,得到了样品SANS孔隙度、孔径分布等孔隙结构信息。在此基础上,建立了全新的小角中子散射-高压压汞全尺度孔径分布测量方法,确保在同一温度下对同一块页岩油岩心样品进行分析。最终,与对页岩气储层页岩样品进行的基于三种流体侵入法的全尺度孔径分布测试法进行对比,明确新方法的优势。

关键词：页岩油气孔隙结构小角中子散射原子力显微镜分形维数

埃克森美孚和雪佛龙并购独立石油公司的交易分析与启示

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天然气与石油 2024年第2期42卷 117-124页

作者：周静中国海油集团能源经济研究院北京100013

2023年10月11日,埃克森美孚(ExxonMobil)宣布并购先锋自然资源(Pioneer Natural Resources),10月23日雪佛龙(Chevron)宣布并购赫斯(Hess),两笔交易充分体现了大型跨国石油公司聚焦油气勘探开发业务实现持续盈利增长的战略思维,以及立足... 详细信息

2023年10月11日,埃克森美孚(ExxonMobil)宣布并购先锋自然资源(Pioneer Natural Resources),10月23日雪佛龙(Chevron)宣布并购赫斯(Hess),两笔交易充分体现了大型跨国石油公司聚焦油气勘探开发业务实现持续盈利增长的战略思维,以及立足既有业务并优选目标的并购策略。战略上,交易买方明晰油气生产商定位;策略上,依托并购做实未来增产基础。两笔并购交易均采用“全股票”对价支付方式,可有效降低运营成本和融资负担,交易双方主要机构投资者也呈现较高一致性。若顺利交割,埃克森美孚进一步夯实美国二叠盆地致密油资产,成为致密油领导者,利用短周期产量增强供应灵活性;雪佛龙则新增圭亚那世界级项目,在优化全球资产布局的同时,占据深水资源领先地位。结合分析结果,建议中国石油公司坚持价值理念,以战略思维完善海外业务发展顶层设计;注重策略活力,以创新思维探索特色国际油气合作模式;构建韧性组合,以系统思维评价海外油气项目投资机会。

关键词：石油公司并购页岩油气短周期产量韧性

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北美页岩油气开发技术现状

化学工程与装备 2022年第10期 218-219页

作者：侯堡怀大庆油田有限责任公司采油工程研究院黑龙江省油气藏增产增注重点实验室

进入2010年以后，北美地区页岩油气、致密油压裂技术进展迅速，以巴肯、鹰滩为代表的海相页岩油气勘探开发取得了重大突破。随着页岩油气增产改造技术进步，北美页岩油气开采成本进一步降低，石油与天然气产量不断攀升，页岩油气的成功... 详细信息

进入2010年以后，北美地区页岩油气、致密油压裂技术进展迅速，以巴肯、鹰滩为代表的海相页岩油气勘探开发取得了重大突破。随着页岩油气增产改造技术进步，北美页岩油气开采成本进一步降低，石油与天然气产量不断攀升，页岩油气的成功开发使世界能源格局发生了改变，美国由油气进口国家转变为油气出口国家。我国页岩油气储量资源也十分丰富，页岩油气藏开发相对较晚，开采技术目前尚未完善，因此需要借鉴北美页岩油气成功的开发经验，形成适用于我国陆相页岩储层的油气开采技术。本文以北美海相页岩油气储层为研究背景，通过调研北美页岩油气开采现状，结合当前北美地区页岩油气开采相关技术，研究页岩油气开采技术的发展方向，为我国陆相页岩油气开发提供借鉴。

关键词：北美地区页岩油气增产改造油气开采

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北美页岩油气低成本钻完井技术及建议

石油钻采工艺 2017年第5期39卷 552-558页

作者：叶海超光新军王敏生皮光林中国石化石油工程技术研究院

为了适应低油价环境,提高页岩油气开发效益,北美页岩油气生产商采取了一系列措施来降低作业成本,增加单井产量,取得了较好的经济效益。介绍了北美页岩油气开发现状,分析了提高页岩油气开发经济效益所采用的低成本钻完井关键技术,包括高... 详细信息

为了适应低油价环境,提高页岩油气开发效益,北美页岩油气生产商采取了一系列措施来降低作业成本,增加单井产量,取得了较好的经济效益。介绍了北美页岩油气开发现状,分析了提高页岩油气开发经济效益所采用的低成本钻完井关键技术,包括高效率可移动钻机、井工厂优化设计、钻井优化设计、完井优化设计、压裂液回收利用和一体化化设计与管理优化等,结合国内页岩油气开发现状和工程技术难题,提出了低成本钻完井技术攻关建议。围绕这些关键技术进行研究,尽快形成适应于我国的页岩油气低成本钻完井技术,对于经济高效开发页岩油气具有重要意义。

关键词：页岩油气井工厂水平井压裂一体化设计

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国家石油公司应成为页岩油气开发的主力军

天然气工业 2012年第11期32卷 1-3,111页

作者：张抗中国石化石油勘探开发研究院

我国已将页岩气列为独立新矿种并先后开展了两轮页岩气探矿权招标,但对于中国的页岩油气之路应怎么走的问题,目前存在两种思路:一种是创造条件,仿照美国,吸引众多中小公司参与;另一种是在条件尚不够充分时仍要开始快速起步,这就要立足... 详细信息

我国已将页岩气列为独立新矿种并先后开展了两轮页岩气探矿权招标,但对于中国的页岩油气之路应怎么走的问题,目前存在两种思路:一种是创造条件,仿照美国,吸引众多中小公司参与;另一种是在条件尚不够充分时仍要开始快速起步,这就要立足中国的实际,发挥目前作为油气主力军的国家石油公司的作用,同时大力推行改革,以逐步成熟的市场吸引越来越多的中小公司进入油气领域。为此,论证了后一条思路的可行性,并分析了中国的有关现状,提出了相应的对策。按十余年前的国家法规,只有国家石油公司才有资格取得油气勘探开发区块,取得区块后如未按期完成规定的工作量则需退出区块。但后者并未能贯彻执行,使有良好油气前景的区块几乎全被4个石油公司占有。目前国家石油公司与其服务公司尚未完全分离,大量独立的中小石油公司和服务公司发展均未成熟。此外,国家石油公司掌握着数十年积累的资料、认识和人才。总之,从占有区块、技术、资料、人才以及具有雄厚资金等方面看,国家石油公司都具有明显的优势,在风险较大的页岩油气勘探开发起步探索阶段更应发挥主力军和开拓先锋的作用。只有常规、非常规油气多元发展才能开创国内油气生产的新局面。

关键词：页岩油气非常规油气勘探区块开发技术体系中国特点国家石油公司

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致密页岩油气赋存运移机理及应用模型

地质科技情报 2015年第2期34卷 115-122页

作者：孙亮邱振朱如凯郭秋麟中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院北京100083

致密页岩油气已经成为当前非常规油气资源勘探与开发的核心领域,致密页岩油气的赋存运移机理研究对于这项资源的勘探、资源评估、开发方式等方面都具有重要意义。近些年随着北美页岩气革命的兴起,国内外开展了大量研究工作,主要的研究... 详细信息

致密页岩油气已经成为当前非常规油气资源勘探与开发的核心领域,致密页岩油气的赋存运移机理研究对于这项资源的勘探、资源评估、开发方式等方面都具有重要意义。近些年随着北美页岩气革命的兴起,国内外开展了大量研究工作,主要的研究进展包括:致密储层微观孔隙结构的观察与描述,表明致密储层中的微纳米孔隙大量发育,对油气的赋存与运移有重要影响;页岩气在低渗储层中的流动运移机理,其中以渗流-扩散-解吸附为框架的模型已经被广泛接受和应用;单井产量与可采资源量预测,以L型衰减曲线为代表的单井产量模型和EUR预测模型在生产中已经大量采用。然而当前的研究还存在许多不尽完善之处,例如:微观孔隙结构的表征尚未能为宏观分析提供很好的量化参数;现有的页岩气流动运移理论不适用于页岩油;非常规资源评估方法经验性太强等。

关键词：致密油气页岩油气非常规油气赋存运移机理微观表征

西加拿大盆地与济阳坳陷页岩油气成藏条件对比分析及启示

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油气地质与采收率 2019年第1期26卷 29-36页

作者：张守鹏中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015

通过对西加拿大盆地页岩油气藏地质条件的分析,发现中国东部济阳坳陷页岩油气成藏条件具备与之可对比的3个特点。一是西加拿大盆地页岩油气储层的沉积环境多为海相,页岩分布范围广、均质性好,在落基山脉(南北轴向)向东侧翘倾的整个前陆... 详细信息

通过对西加拿大盆地页岩油气藏地质条件的分析,发现中国东部济阳坳陷页岩油气成藏条件具备与之可对比的3个特点。一是西加拿大盆地页岩油气储层的沉积环境多为海相,页岩分布范围广、均质性好,在落基山脉(南北轴向)向东侧翘倾的整个前陆盆地范围内形成了一个大范围的储集背景;而济阳坳陷页岩层多为陆相湖泊成因,具有典型的分隔-孤立盆地背景,沉积层完整,源-汇对称吻合度高。二是西加拿大盆地海相页岩生烃母质存在2种类型,Ⅰ型和Ⅰ—Ⅱ型干酪根多来源于海洋浮游生物藻类,Ⅱ—Ⅲ型干酪根多来源于陆表海环境沉积的孢子花粉;而济阳坳陷陆相页岩的生烃母质以Ⅰ—Ⅱ型干酪根为主,多为浮游生物轮藻、沟鞭藻、颗石藻等。三是在西加拿大盆地泥盆系沉积层中普遍见到有机质热演化孔,岩石密度较低;而在济阳坳陷的页岩中则少见该类孔隙,且由于页岩层处于成岩中—晚期而呈致密结构。此外,西加拿大盆地与济阳坳陷页岩油气的开发条件也存在较大差异,西加拿大盆地页岩地层中含有比例较大的长英质刚性颗粒,岩石脆性、可压性等工艺-地质条件较好;而济阳坳陷页岩组分中多含硬度较低的碳酸盐矿物,刚性颗粒含量极低,难以建立后期压裂投产所必备的支撑结构。济阳坳陷陆相页岩油气的"甜点"应聚焦于韵律层理缝隙带、曲率变化形成的不规则裂缝及矿物结晶和有机质热解形成的微-纳米孔。

关键词：页岩油气成藏条件差异西加拿大盆地济阳坳陷