湖相页岩油可动性基本地质条件研究

In this project, the study of available shale oil will be carried out in the Jiyang Depression-one of the continental basins in the eastern part of China. The Lower Es3 and the Upper Es4 Members of the Paleogene Shahejie Formation, in which more producing wells have been drilled, will be chosen as the main investigation objects. Using pretreatment technology under low temperatures and geochemical analysis, the retained hydrocarbon amounts in different evolutionary stages will be quantitatively evaluated. Adsorption experiments of kerogen and minerals under different pressures and temperatures, kinetics experiments on hydrocarbon generation-expulsion and online analysis of environmental scanning electron microscopy (ESEM) and X ray energy spectrum will be conducted. By the combination of chemical experiments and microscopic observation, the occurrence of retained liquid hydrocarbons and its mechanism in shales will be analyzed. On the basis of simulation experiments and the naturally evolutionary profiles, phase changes of the products at different evolutionary stages will be studied. And then a forecasting method of mobility of shale oil will be established in conjunction with the temperatures, pressures, oil properties and other data in producing wells. At last, fracturing simulation experiments will be performed. The basic conditions of available shale oil will be analyzed in conjunction with the studies on the reservoir types, fragility and mechanical properties of the shales within oil window. The completion of the projection will provide scientific basis for the evaluation and exploitation of Lacustrine shale oil.

本项目选择中国东部陆相盆地页岩出油井较多的济阳坳陷古近系沙河街组Es3下Es4上两套页岩为主要研究对象，利用低温样品前处理技术与地球化学分析技术相结合的研究方法定量评价不同演化阶段页岩中的滞留烃量。开展不同温压条件下干酪根和矿物的吸附实验、生排烃动力学实验及环境扫描电镜与X射线能谱联机分析，通过化学实验与镜下微区观察相结合的研究方法分析页岩中所滞留液态烃的赋存状态与赋存机制。利用物理模拟实验与自然演化剖面相结合的研究手段，研究页岩在不同演化阶段生成产物的相态变化，结合页岩出油井的温度、压力、原油物性等资料建立页岩油流动性预测方法。开展压裂模拟实验，结合对生油窗范围内页岩的储集空间类型、脆性及岩石力学性质的研究，分析湖相页岩油可动的基本地质条件。为湖相页岩油资源评价和有效开采提供科学依据。

针对我国湖相页岩油资源评估及页岩油资源能否被有效动用等科学问题，本次研究以我国东部陆相盆地济阳坳陷古近系页岩为切入点，探讨了陆相页岩滞留烃量的估算方法、页岩中液态烃的赋存方式、页岩油的流动性和页岩储集空间类型及可压性等科学问题。在研究的过程中充分利用采集到的新鲜页岩样品，在大量实验工作的基础上，解决了页岩滞留烃评价中轻烃丢失的问题，建立了页岩滞留烃量估算方法；利用显微观察与化学实验相结合的研究方法，分析了页岩油的赋存状态，页岩油主要以吸附和游离状态赋存于页岩中，吸附实验表明干酪根比无机矿物具有更强的吸附能力，利用溶胀实验和自然演化剖面分析相结合的研究方法确定了研究区沙三下、沙四上亚段页岩不同演化阶段的吸附烃量，以此为基础建立了页岩含油量计算方法；通过页岩中油的流动性实验，建立了页岩启动压力与流度的关系图版，研究认为，地下粘度小于1mPa﹒s为页岩油可流动的有利区，通过压裂流动实验证明页岩中可动油约占总滞留油量的7%-33%，可动油量随埋深增加而增加，与利用地层能量计算页岩油可动比例结果一致；利用环境扫描电镜-能谱联机分析了页岩的储集空间类型，研究表明页岩的储集空间类型主要由原始孔、次生孔和裂缝组成，孔隙的尺度为微米-纳米级，孔隙度和渗透率的测试结果表明，研究区页岩的孔隙度与北美页岩具有一定的可比性，但基质渗透率低于北美地区页岩，表明流体在页岩基质中的流动性差于北美地区；分析了研究区页岩的岩相、矿物组成和岩石力学性质，与北美页岩的矿物组成有一定的差异性，但碳酸盐矿物和石英作为脆性矿物的总和与北美页岩具有可比性，页岩岩石力学参数杨氏模量与北美页岩相比略低，泊松比相当，可压性相对差于北美地区。综合分析认为研究区存在可动用的页岩油资源，但开采目标的选择要充分考虑页岩层的储集物性、可压性及原油流动性的匹配关系。上述研究成果为我国湖相页岩油资源评价和有效开采提供了科学依据。