自源非常规油气藏演化——从烃源岩到储层

1、摘要

从地质学的角度分析,自源页岩的勘探过程相对简单,难点在于后期的开发。目前,随着水力压裂等油气田增产技术的进步,已基本实现了页岩油气的经济有效开采。通常,在页岩的“甜点”区域油气井的产量相对较高,而“甜点区” 的优选则是建立在页岩精细评价的基础之上。富有机质页岩颗粒细小,其岩石物理性质、矿物岩石学以及地球化学特征表现出明显的纳米尺度上的非均质性,导致页岩油气藏的评价面临严峻的挑战。通过聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)技术,对页岩有机质中的孔隙网络进行了识别。研究表明:富有机质页岩中发育两种类型孔隙网络,一种孔隙网络亲水,其形成与页岩中的无机矿物组分有关,主要是粘土矿物;另外一种孔隙网络亲油,与有机质成熟和生烃的过程中发育的孔隙有关。

2、概述

本文回顾了烃源岩的基本概念、有机质的保存以及干酪根热成熟生烃的过程,简要的探讨了富有机质烃源岩的矿物岩石学和地球化学特征,这些烃源岩样品点主要来自北美地区已建产的非常规油气田。此外,还讨论了烃源岩孔隙度随热成熟度的演化规律以及有机质(OM)孔隙度演化过程是如何对页岩烃源岩储集能力起关键控制作用的。最后,本文从地球化学的角度分析了水力压裂用水与页岩无机矿物组分之间的相互作用及其带来的重要影响。

图1  Eagle Ford 页岩气区带(美国得克萨斯州)的油气平面分布图。

3、未来发展方向

烃源岩生烃导致:(1)高含气饱和度,几乎没有可动水;(2)流体压力超过静水压力(即超压);(3)粘土矿物表面异常高浓度的离子富集。具有(1)和(2)特征的富有机质烃源岩是非常规油气开发的重点目标。但是,特征(3)会给页岩气开发带来一定的问题。当采用淡水对页岩进行水力压裂时,受薄膜渗透和扩散作用的影响,压裂水与页岩基质发生快速的物质交换,导致返排水具有异常高的盐度。由于地层的吸收,水力压裂使用的水中仅有一小部分(10%~20%)被回收,这种返排水的可用性及处置可能会对非常规油气资源的经济开采和可持续发展带来一些非技术性的风险,在非常规资源开采中实现有限供水的可持续使用也是当前各勘探生产企业、学术部门以及监管机构的研究重点。

 

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