东濮凹陷油东濮凹陷页岩油气资源评价及选区研究论证报告.doc
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1、中 原 油 田科研项目可行性论证报告 项 目 名 称:东濮凹陷页岩油气资源评价及选区研究编 写 人: _ 卢双舫_ 负 责 单 位: 东北石油大学 二一二年三月九日一、项目立项依据与目的意义1.立项依据东濮凹陷地处环渤海湾断陷盆地的西南缘,横跨河南、山东两省,主要在濮阳、东明、莘县、长垣及兰考五县,面积约5400km2。盆地东部为鲁西隆起,西部为内黄隆起,北部为莘县凹陷,南部是兰考凸起,是一个呈北北东向、南宽北窄一个多油气藏类型的复杂断块盆地。目前已进入高勘探程度阶段,三轮资源评价结果显示东濮凹陷常规石油资源12.37亿吨,探明储量约5.6亿吨。从上个世纪70年代以来,陆续有泥岩裂缝油井发现,
2、如1976年东淮凹陷文6井首次在3132.03136.5m见褐色油浸泥岩3.5m/2层,同年文1井在2473.3m井壁取芯见绿色油斑泥岩,证明了东濮凹陷泥岩裂缝含油。此后在文14及文19等井见到泥岩裂缝油气显示,1978年5月对文19井2849.52852.0m井段灰质页岩与相邻砂岩油层合试,获工业油气流。目前东濮凹陷已在文留、淮城、卫城、胡状、庆祖、刘庄等地区发现泥岩裂缝油气显示。截止2003年底,东淮凹陷共有70口井泥岩裂缝见油显示,6口井测试或试油,主要分布在文留地区。东濮凹陷展现出良好的泥页岩油勘探前景。常规油气资源的逐步枯竭和经济发展对能源需求的不断攀升,迫使石油勘探家不得不探索油气
3、勘探的新领域,这使非常规油气资源的重要性日益凸显。作为重要非常规油气资源的页岩油气在北美的成功勘探、开发自然就引起了油田领导对这一目标的高度关注和重视。凡事预则立,不预则废。正因为如此,国土资源部、中国石化集团公司、中国石油集团公司及有关油田正在组织开展全国、全探区或矿权区包括海相、陆相的页岩油气资源潜力调查评价及有利区优选的战略研究工作。中国页岩气勘探开发持续、快速升温,可以说正处于页岩油气大发展的前夜。中原油田各级领导也十分关注这一领域,尤其是已有较多显示的东濮凹陷泥页岩油潜力。但评价过程中,地质和地球化学家普遍感觉到缺少指导性的评价标准和评价方法。这是因为,泥页岩作为生成油气的源岩,虽然
4、没有人怀疑其中残留蕴含着海量的油气资源,而且,应用现有的烃源岩定量评价技术,人们不难计算出泥页岩中有机质生排烃之后残存的油气总量(卢双舫等,2008)。但是,受沉积环境、矿物组成及其中有机质的丰度、类型、成熟度及排烃效率的影响,泥页岩中的含油气量有着明显的差别。加上泥页岩致密、低孔、尤其是低渗的本质,决定了其中油气较常规储层中的油气更难以开采。那么,泥页岩中所赋存的海量油气中,哪部分油气是近期可以、或经过努力可以有效开采出来,哪些是有待未来技术进一步突破后有望开采出来,而哪些可能是永远难以有效开采出来的呢?也就是说,对泥页岩油气而言,我们需要知道的不仅仅是其中赋存的油气资源总量,更迫切需要知道
5、的是其中不同富集程度的油气资源量!这就需要有一套分级评价标准来指导页岩油气资源的分级评价工作。理论上讲,页岩油气资源的分级应该基于2方面来进行:一是其富集的程度;二是其是否(经济)可采。不难理解,其他条件相近时,富集程度越高,被有效开采的可能性越大。因此,富集是(经济)可采的基础和前提。同时,由于油气的(经济)可采性还与技术和油价有关,因此,泥质岩中油气的富集性是其资源分级评价的第一考察要素。前一问题主要与页岩中的有机非均质性有关,只有高丰度的有机质聚集才有可能形成富集状态的页岩油气,主要分析源岩的TOC、“A”、S1、KTI等参数对页岩含油气性的影响;后一问题主要与页岩的无机非均质性有关,即
6、主要受控于脆性矿物与粘土矿物的组成和相对含量(微观非均质性)以及页岩层系中砂质薄夹层、互层的发育情况(宏观非均质性),主要研究页岩的储集特征和储集物性。因此,本项研究以“东濮凹陷页岩油气资源评价及选区研究”为题申请立项,依据前面的分析,需要重点解决以下三方面的理论问题:1)页岩油气资源的分级评价标准;2)页岩中有机非均质性(含油性)的评价技术;3)页岩无机非均质性的评价技术。在此基础上,回答2方面的实际问题:1)靶区不同级别的页岩油气资源量及其分布;2)靶区页岩油气的有利探区。二、国内外研究现状及技术发展趋势本项研究所涉及的三方面的理论问题(即1)页岩油气资源的分级评价标准;2)页岩中有机非均
7、质性的评价技术;3)页岩无机非均质性的评价技术)的国内外研究现状及其技术发展趋势如下:世界上成功勘探开发页岩油气的北美地区关于页岩油气具有富集、可采性的基本标准是有机质丰度较高(TOC2%)、成熟度较高、一般有机质类型较好,脆性矿物含量较高(粘土矿物含量较低),并没有见到有关分级评价标准及其提出依据的报道。关于非均质性,除了在常规烃源岩评价中借助测井资料、利用logR技术评价TOC的剖面变化之外,并没有见到评价页岩有机非均质性和无机非均质性的技术。其重要原因在于,目前成功勘探开发页岩油气的北美地区基本是在相对比较均匀的海相地层中,其相变小,均质性较强,利用有限的钻井及实验室分析资料基本可以确定
8、页岩油气的有利发育区。国内虽然有一些学者(张金川等,2011;程克明等,2009;李延军等,2011)尝试提出过页岩气的资源的选区评价分级标准,但因为缺少分级依据,同时更主要是一个选区标准、有些参数难以在资源评价的早期获取而难以得到广泛的认可和推广应用。关于页岩油,迄今并没见到有关的文献或研究报告报道。在我国陆相盆地,尤其是东部的断陷盆地,许多学者都已经认识到,由于相变快、泥页岩有机、无机非均质性强,对其中页岩油气的富集程度及脆性有重要的影响,因此,试图通过实验室分析资料来揭示其非均质性变化。但由于取样及经费的限制,难以全面描述其非均质性变化。利用资料丰富、分辨率高的测井资料评价源岩的非均质性
9、也见于计算TOC。而利用测井资料来评价页岩含油气性(氯仿沥青“A”,热解烃S1)、粘土矿物的含量、物性等工作也许有学者正在探讨,但尚未见报道。卢双舫等(2011)近期依据页岩含油性TOC关系的三阶段性,将页岩油气分为分散(无效)资源、低效资源、富集资源可能是一种确定分级评价标准的可行方法,在此基础上,进一步探讨页岩油气的可采性。有了分级评价标准及有机、无机非均质性的评价技术,不难利用体积法来定量评价不同级别的页岩油气的资源量。此外,在常规油气资源评价中应用的类比法、统计法,也可以被结合进来探讨应用的可能性。三、主要研究内容、技术路线、技术关键(一)主要研究内容泥页岩油气藏成因机制及富集成藏的制
10、约因素不同于常规油气藏,决定了泥页岩油气资源潜力不能照搬常规油气资源潜力评价的流程和方法,需要探索适合页岩油气资源评价标准和技术手段。本次研究靶区为中原油田探区的东濮凹陷沙一段、沙三段、沙四段,以东濮凹陷北部为主。1页岩油气资源评价方法筛选1)体积法评价页岩油气资源潜力页岩油资源评价方法计算公式为:Q油=ShA,其中Q油为页岩油资源量,h为页岩有效厚度,S为面积,为页岩密度,A为氯仿沥青“A”含量,一般需要作轻烃补偿校正。对于页岩气,计算公式为:Q总=Q吸附+Q游离+Q溶解,在前面技术研究现状中已经叙述,页岩气主要由吸附气和游离气构成,而游离气可以根据含气饱和度和孔隙度等计算获得。由于页岩有机
11、非均质性及受取样数目和分析经费的限制,实验测得的A、TOC对于完整刻画页岩有机非均质性是远远不够的。而测井数据具有较高的纵向分辨率,且对上述地化参数也有一定的响应。因此,本项研究的重点之一是建立测井评价页岩有机非均质性模型。页岩的有效开采还与页岩的可压裂性有重要关系,页岩的可压裂性与矿物的组成有重要关系,因此,本项研究的另一个重点是建立测井评价页岩无机非均质性模型。2)类比法类比法可适用于不同的地质条件,因此是一种比较便捷的评价方法,包括规模(面积、体积)类比法、聚集条件类比法、综合类比法等。该方法需要有一个成功勘探开发区块做刻度区,从目前情况来看,只能以成功勘探开发的北美页岩气区块为刻度区。
12、国内有关的勘探和评价获得突破后,另选成功区作为参照区。具体首先要确定刻度区评价参数,如TOC、成熟度、类型、厚度、埋深等;其次根据各参数的重要性分别赋予不同权重,对刻度区和评价区进行综合评价参数确定;最后依据刻度区资源量/可采储量丰度和综合评价参数对评价区资源潜力进行评价。3)统计法统计法是西方石油公司进行油气经济评价时经常采用的一种方法。统计法是根据体系自身已经确知的变化规律,建立相关数学模型去推测未来的变化过程。统计法各种模型所涉及的参数非常少,参数取值主观影响小,评价结果比较可靠。计算原理比较简单,它是根据油气田历年储量、产量或已发现油气藏的时间规模序列,按照某种变化趋势或假设油气藏规模
13、服从某一种分布,然后进行油气资源量预测。但统计法存在以下不足:参与计算参数过于简单,而且与地质分析缺乏明显的联系;某些参与计算的参数没有明确的地质意义;一般适用于成熟或较成熟勘探地区的中、后期评价阶段,主要原因是受评价对象勘探成果资料的制约。统计法包括蒙特卡罗法、油气藏规模概率法、油气藏规模序列法、发现过程法(时间发现率、单位进尺发现率)、锚链法及地质锚链法等。4)综合分析法-福斯潘模型(FORSPAN)福斯潘模型(FORSPAN)法是USGS在1999年为连续型油气藏资源评价而提出的一种评价方法。该方法以连续型油气藏的每一个含油气单元为对象进行资源评价,即假设每个单元都有油气生产能力,但各单
14、元间含油气性(包括经济性)可以相差很大,以概率形式对每个单元的资源潜力做出预测。以往也用体积法对连续型油气藏资源潜力作过评价。在体积法中,原始资源量估算常用的参数主要是一些基本地质参数(如面积、厚度、孔隙度等),这些参数有很大的不确定性,且各单元间关系密切、缺乏独立性。因此,参数选取及标准确定较困难。福斯潘(FORSPAN)法建立在已有开发数据基础上。估算结果为未开发原始资源量。因此。该方法适合于已开发单元的剩余资源潜力预测。已有的钻井资料主要用于储层参数(如厚度、含水饱和度、孔隙度、渗透率)的综合模拟、权重系数的确定、最终储量和采收率的估算。如果缺乏足够的钻井和生产数据,评价也可依赖各参数的
15、类比取值。目前的勘探程度较高探区的页岩油气资源潜力分级评价,看来应该以体积法为主。2泥页岩油气资源分级评价标准研究利用实际资料统计法确定页岩油气资源的分级评价标准,具体做法如下:充分利用中原油田数十年油气勘探开发过程中积累的丰富地球化学资料,系统探索、发掘总有机碳(TOC)、热解烃(S1)、氯仿沥青“A”、有机质成熟度(Ro)、有机质类型、无机矿物组成之间的关系,探索残油量、残气量与各种地化指标及矿物组成之间的关系,利用有关曲线的拐点,确定页岩油资源的分级评价标准;初步计划将页岩油资源分为富集资源(I级)、低效资源(II级)、分散资源(III级)三级。页岩气的分级评价标准可参考上述分界点,加上
16、考虑成熟度来界定。3页岩油气地质资源量分级评价研究1)页岩有机非均质性(TOC、S1、“A”)的实验分析评价及测井评价泥页岩地球化学特征评价研究依据实验室分析数据,评价有机质的丰度、类型、成熟度特征及其变化泥页岩TOC非均质性评价目前应用最广泛的为埃克森(Exxon)和埃索(Esso)公司研究的logR技术,但该技术在应用过程中存诸多问题,如需要确定成熟度参数(LOM)和有机碳含量背景值(TOC),需人为确定基线值,并且计算logR过程中预先给定叠合系数(0.02)。本次研究从模型的便捷性、客观性、适应性角度出发,对该项技术进行改进,并将密度参数纳入模型,使得logR计算TOC技术更加完善。对
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