含油气盆地的地质相、流体势、烃源灶是影响圈闭含油气性的决定性因素, 三者缺一不可。在各要素满足控藏临界条件下, 优相—低势—近源复合指数(FPSI) 越高, 圈闭含油气性越好。基于相—势—源复合控油气成藏机制开展物理模拟实验研究, 结果表明:“源”控制着油气成藏的物质来源, “相”控制着油气成藏的孔隙空间、“势”控制着油气成藏的运移动力, 当三者联合作用时能够形成油气藏。实验结果还表明, 圈闭外部(盖层)岩相和圈闭内部(储集层)岩相粒径差别越大, 越有利于油气在毛细管力作用下从细粒低孔渗的围岩之中进入到粗粒高孔渗的储集层之内聚集成藏, 临界条件是:圈闭外部围岩颗粒粒径较圈闭内部储集层颗粒粒径小2倍以上, 或外部毛细管力较之内部大2倍以上, 也即外部界面势能较内部高2倍以上;圈闭外部烃源岩含油气饱和度越高, 越有利油气进入圈闭内部储集层中聚集成藏, 临界条件是外部源岩的含油气饱和度达到和超过5%。
薄片鉴定、流体包裹体分析、埋藏演化史与有机质热演化史分析、膏岩层脱水及黏土矿物转化分析等研究表明:河西务构造带古近系沙河街组四段储集层经历了碱性→酸性→碱性→弱酸性→弱碱性的成岩环境演化过程;成岩作用演化序列为:压实作用→长石溶蚀和(或)石英加大→碳酸盐胶结和(或)硬石膏胶结→少量碳酸盐胶结物溶解→少量黄铁矿胶结。利用“反演回剥”的原理, 以铸体薄片资料为基础, 计算了各关键成岩作用对储集层面孔率的贡献量, 并利用面孔率—孔隙度的函数关系, 结合机械压实校正, 定量地恢复了不同成岩特征储集层的实际孔隙度演化史。根据孔隙度演化史与油气成藏史匹配关系, 河西务构造带沙四段储集层第1期油气成藏时期储集物性较好, 孔隙度高达20%左右。第2期油气成藏时期, 北部区块储集层碳酸盐胶结强烈, 孔隙度急剧降低至7%左右, 不利于油气充注补充;而南部区块储集层碳酸盐胶结作用弱, 孔隙度仍以大于10%为主, 有利于油气充注补充和成藏, 成为有利勘探目标。
致密储集层储集性能差, 孔喉以纳米级为主, 孔喉连通复杂。中国南方高过成熟海相页岩有机质纳米孔与粒内孔大小约为20~890 nm;陆相泥页岩孔喉类型为有机质孔与基质孔, 主体介于30~200 nm之间;致密砂岩微米级孔喉为粒间溶孔、颗粒溶蚀孔与微裂缝, 主体介于10~200μm之间, 纳米级孔隙大小介于70~400 nm之间, 以原生粒间孔与自生矿物晶间孔为主;致密灰岩孔喉类型有方解石粒内溶孔、粒间溶孔与微裂缝, 大小介于50~500 nm之间。页岩微孔喉总体随热演化程度增高呈先减少后增加趋势, 致密含油砂岩中油气赋存有4种状态, 粒间微孔为油气赋存最有利位置。针对非常规油气储集层独特特征, 仍需在仪器研发、技术方法与评价参数等方面加强研究探索。
松辽盆地北部中央坳陷白垩系泉头组扶余油层发育河流—浅水三角洲环境下形成的低渗透致密砂岩储集层。在已提交的探明储量中, 储集层孔隙度平均为11. 8%, 渗透率平均为2. 30×10-3 μm2, 以岩性油藏为主;剩余勘探目标以赋存于孔隙度小于10%、渗透率小于1×10-3 μm2, 储集层中的致密油为主。从烃源岩、构造、断裂和储集层4个方面阐述了扶余油层致密油成藏主控因素, 认为成熟烃源岩控制了研究区致密油分布范围, 构造高部位是油气运聚指向区, 北西向断裂带控制油气富集, 河道砂体控制致密油“甜点”区。采用类比法进行致密油资源潜力评价, 初步估算扶余油层致密油资源潜力为13. 09×108 t, 是大庆油田资源接替的重要领域。
通过录井、测井、地震、野外剖面与岩心资料的深入剖析, 探讨中上扬子地区下志留统页岩段的沉积相与总有机碳的关系, 预测页岩气有利勘探区。中上扬子地区下志留统龙马溪组为一套20~268 m厚的黑色页岩夹灰绿色泥质粉砂岩沉积, 在等时框架内自下而上可识别出2个三级层序即SQ1与SQ2, 它们分布稳定、可对比性好。下部层序(SQ1) 的海侵体系域(TST)发育一套有利于页岩气形成的富有机质页岩, 此时期呈现出“北面向次深海敞开、东西南三面受古陆围限、陆棚广布”的沉积格局, 深水陆棚相广泛发育, 面积为255000 km2, 平均厚度35 m。受海平面下降的影响, 从下部层序至上部层序水体变浅, 岩相从深水陆棚相黑色页岩向中—浅水陆棚相沙纹层理粉砂质页岩转变。岩相的发育受海平面升降、古陆、海底地形、物源供给等因素的影响, 岩相类型有碳质或硅质或钙质页岩、纹层状页岩、生物扰动粉砂质页岩、沙纹层理的粉砂质页岩、块状砂岩或介壳灰岩薄夹层5类。研究表明, 沉积相对富有机质页岩的形成具有内在的控制作用, 高TOC含量页岩发育于深水陆棚相、中陆棚相和潟湖相中。目前, 已有多口井在龙马溪组页岩获得工业气流, 揭示了该区良好的页岩气勘探前景;综合分析认为涪陵—赤水—仁怀、威远—长宁、鄂西—渝东为中上扬子地区下志留统页岩气勘探的主要方向和有利目标区。
中国页岩气资源丰富, 但勘探水平相对较低。在钻井、测井资料匮乏的条件下, 高精度地震流体检测方法的研究至关重要。从地震弹性波方程入手导出了流体活动因子表达式, 该因子与储集层密度、黏度和渗透性成正比。将流体活动因子分析与高精度时频分析结合, 形成用于页岩气“甜点”预测的实用方法, 即首先基于高精度时频分析, 分析流体的时频特性, 计算出流体活动因子, 进而与测井资料结合量化页岩气“甜点”区流体活动因子的范围, 从而预测页岩气“甜点”分布区。该方法在四川盆地的应用表明, 其预测结果与钻井、测试结果吻合, 取得了良好的勘探效果, 对页岩气勘探具有重要的指导作用。
通过对苏北盆地高邮凹陷古近系阜宁组一段38口取心井的岩心观察和薄片鉴定, 识别出岩性、结构、构造标志, 进一步分析了高邮凹陷阜一段的相标志和沉积展布特征。研究认为其具有浅水三角洲和滩坝相的沉积特征, 其中浅水三角洲可进一步分为浅水三角洲平原和浅水三角洲前缘2个沉积亚相, 前者包括分流河道、河口坝、天然堤3个沉积微相, 后者包含水下分流河道、水下天然堤、支流间湾、河口坝4个沉积微相。在湖平面频繁变化过程中, 浅水三角洲的水下分流河道向湖泊轴心方向推进, 形成多个叠置的朵叶体;而在浅水三角洲侧缘, 由于湖浪和沿岸流的改造, 形成多条沿湖岸线和浅水三角洲呈狭长带状展布的滩坝。在上述研究基础上, 建立了湖平面频繁变化时期浅水三角洲和滩坝混合沉积的沉积模式。
以地震资料为基础, 对南海北部第四系深层等深流沉积进行了研究。南海北部水深约1200~3000m范围内发育大型长条状漂积体、限制型漂积体、陆坡席状漂积体及沉积物波。大型长条状漂积体外形为丘状, 水道在靠陆一侧发育。限制型漂积体主要沉积于地形突起之间的地势相对低洼处, 外形多平坦, 水道较为发育。陆坡席状漂积体外形为席状。沉积物波面积较大, 部分与漂积体伴生。深层等深流在自北东向南西沿南海陆架运动过程中, 在中上陆坡由于地形变化相对较大及科氏力作用影响形成螺旋型等深流, 进而产生次生环流, 形成大型长条状漂积体及限制型漂积体。在中下陆坡因地形相对平坦、开阔, 等深流为层状水流, 多形成陆坡席状漂积体。本研究不仅能提高对南海深层等深流沉积的认识, 还能为油气勘探服务。