科研进展

科研进展

Marine and Petroleum Geology|深层致密油气源储及成藏特征分析

伴随我国油气勘探程度的不断加深，在深层超深层寻找资源战略接替区，已成为中国石油行业保障能源安全的必然选择。相比中浅层，深层油气具有温度高、压力大、油气成熟度高和近源成藏等地质特点，更利于天然气的生成和聚集，具有广阔的勘探前景。吐哈油田是最早利用煤成烃理论指导勘探开发的含油气盆地，自1989年台参1井在侏罗系获得工业油气流后，目前侏罗系的勘探都集中在环洼带，而洼陷中心的深层仍是勘探空白区域，勘探程度很低。为了探索吐哈盆地下侏罗统煤系地层是否具备近源大面积岩性成藏的地质条件，本研究基于洼陷中心井的系统取芯，开展了薄片鉴定、有机地球化学、X衍射、核磁、CT等多项实验，系统评价了胜北洼陷煤系地层的成藏地质条件及主控因素。综合认为，胜北洼陷中心侏罗系地层发育多套煤系源岩，为多层系的立体成藏提供充足气源；致密砂岩具有物性差、孔隙结构复杂的特点，但深层仍然发育渗透率高值区以及纳米级孔隙的异常带，为深层致密油气的富集提供有利空间；压实作用和晚期碳酸盐的胶结作用是储层致密化的关键因素，在煤系地层流体的溶蚀作用下，致密砂岩储层的微观储集空间和连通性都得到改善。优质储层的发育受烃源岩的控制明显，二者具有源储

2024-09-04
AAPG Bulletin |陆相页岩油运聚过程研究

随着石油天然气勘探开发产业的不断发展，传统上易于发现与开发的常规油气勘探目标越来越少。而页岩油作为重要的非常规油气资源受到国内外的广泛关注，逐渐成为全球油气勘探的热点。有机质对滞留油具有相对高的吸附或互溶效应，导致富有机质层段虽高含油，但难以有效动用，我国陆相页岩油密度稠、黏度大，主要由烃类运移形成的贫有机质夹层页岩油富集层段采出条件好、可开采程度高，展示了良好的勘探前景。我国陆相页岩油系统具有比北美海相页岩系统更强的时空非均质性，形成了陆相页岩油系统内富有机质的源岩与贫有机质储层间复杂的源储组合关系，导致陆相页岩储层复杂的孔隙结构和油气赋存状态，进而导致复杂的生排烃和运移聚集过程。图1.松辽盆地齐家-古龙凹陷区域地质背景及研究井位本研究以松辽盆地齐家-古龙凹陷青山口组页岩油系统为研究对象，基于岩心薄片观察、有机质丰度、矿物组成特征、沉积构造特征等识别了青一段富有机质页岩中贫有机质页岩空间分布特征，明确了微观源储组合特征；综合岩心、薄片及扫描电镜观察总结了青山口页岩主要储集空间，青一段页岩不同岩相页岩发育孔隙类型不同，粒间孔、黏土矿物集合体粒内孔、溶蚀孔为主，有机孔发育微弱，特别的是介

2024-09-02
Surveys in Geophysics & Geophysics | 考虑地层应力作用的地震反射响应机理与地震反演

我国深层-超深层油气资源量巨大，成为当前油气勘探开发的重点领域，考虑实际深层温压作用的岩石物理理论、地震波反射响应表征及地震反演方法为油气地球物理领域研究前沿。然而，受限于相关地震反射理论的均匀各向同性假设、反射特征方程强非线性、三阶弹性模量难以从测井/地震资料中获取等因素，难以建立面向深层油气储层的有效地震反演方法。针对上述问题，研究团队聚焦饱和多孔油气储层，考虑有效应力对岩石孔隙结构及弹性参数的非线性作用，在“小扰动叠加大应变”假设下提出了非线性双孔声弹模型，解释了全局波致流体流动引起的弹性波能量耗散，实测岩石速度数据初步说明了所建模型的有效性以及较经典线性声弹模型的优势。基于非线性双孔声弹模型，构建了考虑储层界面间流体流动的广义边界条件，借助亥姆霍兹位移分解定理，推导了饱和双孔介质界面处地震反射系数精确方程，充分分析了有效压力、孔隙流体类型以及地层界面类型等关键因素对地震AVO特征以及地震响应的影响。本研究所建岩石物理模型以及地震反射特征方程为后续深层油气储层叠前地震反演方法研究提供了一定的理论及方程基础。为探索考虑地应力作用的储层参数地震反演方法，研究团队利用非线性声弹理论表征

2024-08-06
Geophysics | 深层页岩各向异性地震岩石物理建模

深层页岩油气地震勘探是未来我国油气增储上产的重要方向。研究深层页岩油气的岩石物理围观响应机制是深层页岩油气地震勘探的基础。与其他沉积岩相比，页岩的强弹性各向异性极为突出，这主要是由其黏土矿物的定向排列和板状性质造成的。特别是在地震储层表征中，正确的估计页岩弹性各向异性可以提高页岩地震反演与预测的精度。由于页岩经过长期压实、矿物重排以及生烃作用等，其微观结构和宏观结构更加复杂（图1），导致页岩具有明显的各向异性特征。图1.压实作用以及生烃作用对岩石围观结构的影响现有的方法缺乏考虑非板状颗粒对黏土板晶的影响，主要通过经验公式间接考虑，导致岩石物理模型适用性差且误差较大。为揭示黏土矿物各向异性的主要原因，利用实验数据和电子扫描观测结果，建立了考虑压实和非板状颗粒对黏土定向排列影响的理论模型。在理论分析的基础上，推导了基于压实和非板状颗粒作用的取向分布函数（ODF），该函数不仅考虑了压实的影响，还进一步考虑了石英等其他非板状颗粒的作用，使得建立的页岩各向异性岩石物理模型更加合理、准确。利用基于压实和非板状颗粒的ODF提出了改进的各向异性页岩岩石物理模型。预测结果表明，非板状颗粒的存在对黏土片晶

2024-08-05
中国科学：地球科学 |深水页岩黄铁矿特征、形成及意义

作为硫化物的重要载体、二价铁的重要赋存矿物、海洋中微量元素丰度的记录者，深水页岩黄铁矿的形态及地球化学特征记录了沉积环境的变迁。通过对国内外文献的总结，系统梳理了深水页岩黄铁矿的形态学分类，对不同硫化物来源的黄铁矿形态特征进行归纳，总结了页岩总黄铁矿物质的成矿物质来源、形成过程及对环境的指示意义，并展望了未来该领域的发展方向。页岩中常依照形态差异将黄铁矿分为自形黄铁矿与草莓状黄铁矿，但由于黄铁矿形态复杂、种类繁多、成因多样。在前人研究的基础上，文章按照赋存形态将页岩中黄铁矿单体划分为自形黄铁矿、草莓状黄铁矿及交代型黄铁矿3大类，并进一步将自形黄铁矿划分为具有明确且平直晶体边界的普通自形黄铁矿及形态交模糊的块状黄铁矿；将草莓状黄铁矿划分为具有标准的草莓状结构的普通草莓状黄铁矿、仍可见草莓状结构，内部微粒见孔隙被充填的充填型草莓状黄铁矿，及在草莓体框架之外，出现明显过度生长区域的过度生长型草莓状黄铁矿。另一方面，由于作为主要的金属硫化物之一，黄铁矿中的硫来源多样，文章将其分为由微生物主导的微生物硫酸盐还原作用（MSR）及由温度驱动的热化学硫酸盐还原作用（TSR）。其中根据硫酸盐还原作用发生

2024-08-02
Geophysics|储层流体类型和渗透性同步预测的叠前地震反演方法

随着油气勘探开发对地球物理预测技术需求的提高，如何从蕴含丰富地下岩石信息的叠前地震数据中直接挖掘反映储层特征的微观参数已成为前沿热点问题。储层流体类型和渗透性是储层评价的关键信息，而储层渗透性缺乏有效的叠前地震直接预测方法，严重限制了储层综合评价及高效开发进程。目前，针对储层渗透性信息的地震预测方法可以概括为基于测井统计特征的属性转换和基于深度学习策略的地震预测。由于统计关系不具全局代表性及属性转换引起的累计误差，降低了预测结果可信度。此外，基于深度学习策略的渗透性地震预测方法依赖丰富的样本标签，岩石物理机制尚不明确。综上，从观测地震资料中直接预测储层渗透性受两方面制约：（1）宏观振幅响应反映岩石渗透性变化的能力有限，引起叠前反演预测储层渗透性的准确度难以保证；（2）岩石渗透率与弹性参数难以直接建立解析关系，使得反演结果缺乏岩石物理机理支撑。因此，亟需开展地震岩石物理驱动下储层渗透性叠前地震预测方法研究。本研究选取了一组从四川盆地采集的砂岩样本数据，17个砂岩样本的孔隙度从1.3%到15%不等，平均孔隙度为10.3%，平均渗透率为0.29mD，揭示储层低孔、低渗特征。通过岩石物理分析，

2024-08-02
Marine and Petroleum Geology | 四川盆地泸州地区深层页岩气原位含气量与赋存状态

近年来深层页岩气勘探开发取得了重大进展，但埋藏深、温压高和储层致密等因素导致深层页岩气藏具有独特的含气性特征，目前对于深层页岩的原位含气量和吸附气/游离气比例还没有公认有效的评价方法，这严重限制了深层页岩气高效勘探开发进程。目前，页岩含气性参数评价方法可根据评价思路的不同分为直接法与间接法。其中，直接法多是针对煤层气领域提出的，而页岩气藏不同于煤层气藏，其埋藏深、游离气比例高的特点会导致取心时产生较高的气体损失量，因此上述方法在应用于页岩气领域时常被发现存在较大误差。由于等温吸附实验难以模拟原位地层条件（压力、温度、含水条件等），因此间接法的准确性也广受质疑。近年来，部分学者提出了新的方法（如过程分析法和同位素分馏法），初步的应用结果展现出了可能能够有效解决上述问题的潜力，但是方法缺乏系统的对比和时间的检验。此外，保压取心技术成本过高，难以得到广泛地推广和应用, 但可以借助该技术获得的实测含气量数据作为检验含气性评价结果准确性的参考标准。本研究选取了四川盆地泸州地区1口保压取心井的42块深层页岩样品和17口井的867块常规取心样品，开展了高压排采、常压解析和配套的室内测试分析（TOC含

2024-08-02
Sedimentology & Geoscience Frontiers | 湖盆深水环境泥级细粒物质沉积作用机制研究新进展

操应长教授团队在深水细粒沉积作用与有机质富集机理方面取得重要进展，相关成果发表于地球科学领域国际著名学术期刊Sedimentology和Geoscience Frontiers。相关研究得到国家自然科学基金委创新研究群体、国家自然基金面上项目和山东省泰山学者项目等联合资助。随着页岩油气勘探开发的不断推进，深水细粒沉积岩的形成机制逐渐成为研究的热点。深水细粒沉积岩颗粒粒径小，观察难度大，其中记录的微观沉积特征往往不易被识别，对其沉积成因机制的研究比较薄弱，是制约页岩油有利岩相分布规律预测的关键。研究团队近年来以我国主要盆地的深水页岩为研究对象，通过对深水页岩组构特征与微观沉积构造的二维-三维精细解剖，发现了深水细粒物质在底流作用下以底床载荷方式搬运沉积的证据，突破了深水细粒物质以“悬浮沉降”沉积的为主传统认识；研发了细粒沉积岩厘米-微米级尺度旋回的识别与划分方法，揭示了太阳活动引起十年-百年际尺度干热-冷湿气候更替驱动的高频湖平面升降是深水细粒沉积岩中厘米-微米级纹层旋回性发育的重要控制因素，明确了页岩有机质富集机理。研究成果为揭示陆相富有机质页岩发育机理，推动陆相页岩油气高效勘探开发提

2024-06-28
操应长教授团队在有机-无机相互作用研究方面取得系列进展

近日，操应长教授团队在有机-无机相互作用研究方面取得新进展，相关成果以《Microdroplets initiate organic-inorganic interactions and mass transfer in thermal hydrous geosystems》为题发表在《Nature communications》期刊上（https://doi.org/10.1038/s41467-024-49293-y）。论文通讯作者为操应长教授和远光辉教授，第一作者为远光辉教授，中国石油大学（华东）深层油气全国重点实验室为第一署名单位。合作者包括中国石油大学（华东）刘可禹教授，王艳忠教授和博士研究生靳子濠，德国地球科学研究中心Hans-Martin Schulz教授，英国杜伦大学Jon Gluyas教授和青岛海洋地质研究所贺行良研究员。北京大学金之钧院士、刘全有教授，南京大学胡文瑄教授、王小林教授给予了有益的讨论和建议。有机-无机相互作用在沉积盆地深层、俯冲带和热液喷口等高温体系中普遍存在，控制着碳氢化合物、水、矿物、CO2和H2等的演化过程，然而这一过程，究竟是自由基反应主导还是

2024-06-13
Nature Communication | 基于全波形反演的海底火山非对称岩浆系统研究

岩浆系统的结构和动力学过程在火山喷发和演化中起着根本性的作用。然而，在大多数活火山系统中，地壳岩浆库和输运管道很难进行精确成像。本论文针对Juan De Fuca洋中脊轴向海底火山岩浆系统成像不清问题（图1），利用多参数全波形反演方法获得了火山口下方的高分辨率纵波速度、衰减模型、温度场以及部分熔融模型。查明了上地壳多个岩浆囊的空间分布情况，并在火山口西侧发现了一个新的岩浆库。研究表明，主岩浆库上层的最大熔融分数约为15-32%，其他部分约为10%至26%。此外，在主岩浆库下方有一个熔融分数约为4-11%的岩浆输送通道，在东部火山口下方有一个低速喉道，将主岩浆囊与海底喷发裂缝连接起来。这些发现揭示了Juan De Fuca洋中脊轴向海底火山的非对称岩浆管道系统（图2），为1998年、2011年和2015年岩浆喷发提供了新的见解。图1.Juan De Fuca 洋中脊海底火山地质概况图2.论文提出的海底火山非对称岩浆系统研究成果近期发表Nature子刊《Nature Communications》上。论文第一作者为杨继东教授，通讯作者为黄建平教授，中国石油大学（华东）深层油气全国重点实验室

2024-06-11

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