面对非常规油气规模快速发展引发的全球能源行业诸多重大转变,亟需深入思考非常规油气革命对经典石油天然气地质学理论的深刻影响,重新审视油气成藏要素地质概念和油气系统理论框架,赋予石油天然气地质学新时期全新的学科内涵。基于此,总结了近期全球非常规油气勘探开发的重大进展,指出非常规油气革命不仅具有油气资源大幅增加的经济意义,而且对石油天然气地质学理论带来重大革新,因此具有重要的科学意义。归纳了经典石油天然气地质学生烃、储集层、分布和开发等4方面的理论核心内容,全面回顾了石油天然气地质学理论发展历史中的5个重要节点,包括背斜与圈闭理论、有机质生烃与油气系统理论、陆相油气地质、海洋深水油气地质、连续型油气聚集与非常规油气地质理论。非常规油气对经典石油天然气地质学在圈闭、储集层、盖层、资源分布、富集规律等基本理论概念方面产生了重大突破,推动油气地质基础研究向全过程生烃、全类型储集层、全成因机制、全种类油气资源转变,深化非常规油气地质理论研究,推动石油天然气地质学理论体系发展与重构,对中国乃至世界油气从常规向非常规战略发展具有重要意义。图4参78

综合地震、钻井、测井、生产动态等资料,针对四川盆地安岳气田磨溪区块下寒武统龙王庙组储集层特征与展布、气水分布等影响开发效果的关键地质问题开展研究,确定开发技术对策。结果表明：①磨溪区块垂向发育4期颗粒滩体,平面呈现“两滩一沟”格局;②储集层可分为溶蚀孔洞、溶蚀孔隙和基质孔隙3种类型,有效储集层以溶蚀孔洞和溶蚀孔隙型为主;③储集层基质物性较差,受高角度构造缝影响,整体表现为低孔、中—高渗特征;④气藏由西向东,气水界面逐渐降低,呈“三段式”结构,建产区统一气水界面为-4 385 m。在气藏地质特征认识基础上,结合数值模拟结果与国内外相似气田开发经验,确定开发技术政策：以颗粒滩主体发育区作为优先建产目标区;在构造高部位集中布井,延缓边水非均匀推进速度,延长气田稳产期;部署水平井,提高单井产能;确定气井合理配产和调峰气井产量,提升气藏开发效果。图12表2参11

阐述了油气藏开发地质学的主要科学问题、学科内涵、研究进展与发展展望。油气藏开发地质学以油气藏连通性、可流动性及时变性为关键科学问题,主要研究油气藏开发地质控制因素的成因机理与分布模式、地质因素对油气开采的控制作用机理及油气藏动态演变规律、油气藏表征与建模技术,在高含水油藏,低渗、致密、页岩油气,缝洞型油气藏开发地质理论和技术方面取得了重要进展,已发展成为一门独立学科。随着油气田开发在深层、深水、非常规油气领域的扩展及高含水油藏开发难度的增大,需进一步发展油气藏开发地质理论和技术,以更好地支撑油气田的经济高效开发及可持续发展。图6参57

基于重油-油砂的特殊开采技术，建立重油-油砂可采储量计算方法。首先根据不同开采技术油层筛选标准（包括油层埋深、单一油层厚度、孔隙度和含油饱和度等4个参数）及不同开采技术的标定采收率计算单一开采技术下重油-油砂可采储量；然后计算不同开采技术组合可采储量及区块最大可采储量；最后建立评价区块重油-油砂可采储量数据库。该方法与国际通用的PRMS储量分级体系具有较好的对应关系。应用该方法对委内瑞拉重油带J区块M层重油可采储量进行分级计算，区块冷采、蒸汽驱、SAGD单一开采技术可采储量分别为4.06′108 t、15.23′108 t和7.40′108 t，最大技术可采储量为15.97′108 t，建立了区块储量数据库，为制定区块开发方案提供了依据。图5表3参24

通过对中国超深层构造型大气田开发的跟踪分析,从影响开发技术政策制定的地质与生产动态特征出发,提出实现气田高效开发的策略。依据储集层基质物性、裂缝发育程度以及基质与裂缝匹配关系的差异,将气藏储集层划分为单孔单渗、双孔双渗和双孔单渗3种类型,明确了不同类型储集层在不同尺度渗透率、动态与静态储量比值以及水侵风险程度等开发生产特征方面的差异。指出气田开发规模确定和水侵风险快速识别是影响超深层构造型气藏开发效果的主要因素;明确气藏特征并有针对性地制定技术政策是实现高效开发的关键。具体策略包括：进一步强化气藏前期评价技术和内容,通过部署高精度开发地震、分批次部署开发评价井和规模试采,准确认识构造、储集层类型、气水分布等气藏特征,落实可动用储量;合理控制建产节奏,保证前期评价时间,确保评价效果;制定合理开发技术政策,以落实的可动用储量作为开发方案编制的基础,重点考虑水侵风险与基质供气能力两个因素,优化开发井位部署和单井配产;持续加强关键技术研究与攻关。图8表2参20

为明确鄂尔多斯盆地黄土塬区地表地震波场传播规律和致密储集层地震响应特征,通过建立真实地表条件下储集层的地质-地球物理模型,开展了全弹性地震波动方程正演模拟和叠前地震弹性参数反演研究。模拟地震数据和实际地震数据同步处理分析表明：起伏疏松地表是导致地震静校正问题和干扰波发育的主要原因,近道约束的层析静校正方法可以解决黄土塬地震静校正问题并提高其精度,叠前反演横波波阻抗识别砂体效果明显,泊松比可以被用于识别含油储集层。地震正反演模拟研究为致密储集层地震预测提供了理论和实验依据,并在鄂尔多斯盆地黄土塬区致密油勘探开发中见到良好的应用效果。图11表3参12

基于钻井、试气、分析化验等资料的综合分析,对鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部奥陶系马家沟组马五₁₊₂亚段致密碳酸盐岩储集层特征及其成因进行研究,并对天然气勘探潜力进行分析。研究提出致密碳酸盐岩储集层为孔隙度小于2%、渗透率小于0.1×10^-3 μm²的储集体。伊陕斜坡东部马五₁₊₂亚段致密碳酸盐岩储集层以含膏泥粉晶白云岩、泥粉晶白云岩及岩溶角砾白云岩为主,孔隙类型以裂缝-溶孔、裂缝-晶间孔为主,非均质性强,储集层呈薄层大面积展布。奥陶系顶部不整合面构造调整导致的储集层“造孔”与“填孔”作用,以及埋藏期溶蚀增孔与沉积充填减孔共同作用是储集层大面积致密化的主要原因。薄层白云岩致密储集层与上覆广覆式上古生界煤系烃源岩紧邻形成大面积致密碳酸盐岩气成藏组合,含气普遍,气藏埋深浅（1 900~2 500 m）,与上古生界致密砂岩气组成立体含气模式,因此鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东部勘探开发潜力大。图9表1参28

综合分析研究了非常规油气储集层孔隙结构、非常规油气赋存状态、充注机理、富集主控因素和高产成藏模式方面的新进展。非常规油气地质研究从纳米孔隙的观测发展到全孔径孔隙结构的定量表征和三维重构,从非常规油气赋存状态的宏观、静态特征描述发展到微观、动态演化研究,从启动压差驱动和优势通道运移发展到跳跃式阶梯充注和润湿性优势输导,从“源控论”发展到源控下的“优势源储组合+保存条件”的成藏论,从非常规油气的“富集”地质模式发展到“富集+高产”的成藏模式,展示了非常规油气地质理论的研究进展和未来的发展趋势。在此基础上指出了非常规油气地质理论、深层非常规油气富集条件和资源可采潜力、非常规油气地质研究对工程技术的渗透及非常规油气资源共采基础地质研究面临的问题与挑战。图6表2参79

考虑致密储集层岩石及流体可压缩性和基质中流体的非线性渗流,建立了体积压裂致密储集层跨尺度渗流离散裂缝数值模拟模型,对模型进行了验证并进行了应用实例分析。模型采用两点流动近似方法计算传导率,并引入“星形-三角形”转换算法消除裂缝相交处的极细小网格,改善了计算稳定性。在时间域内采用全隐式离散,模型求解采用自动微分方法,提高了建模效率和计算精度。采用Eclipse软件模拟结果及新疆油田某致密储集层1口长体积压裂水平井的实际生产数据验证了模型的可靠性。实际应用结果表明,所建立模型能成功模拟大规模复杂缝网发育的储集层;缝网改造区越大,水平井产能越高;裂缝密度平面分布差异性及连通程度是影响致密油平面动用非均匀性的关键因素。图12参25

以塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带白垩系巴什基奇克组深层储集层为例,开展成岩物理模拟实验研究,定量计算巴什基奇克组砂岩在早期长期浅埋—后期快速深埋地质过程下,长石骨架颗粒的溶蚀率及溶蚀增孔量。运用场发射扫描电镜大面积扫描分析技术,定量计算大北、克深地区实际岩心样品中长石骨架颗粒的溶蚀度及溶蚀增孔量值,实验数值与实际岩心数值相互校验,由此建立了陆相深层较高长石骨架颗粒含量储集层中长石溶蚀增孔量的演化过程模型。定量计算出克深地区长石在早期长期浅埋—后期快速深埋地质过程下,最大溶蚀增孔量为0.86%~2.05%,模拟的埋深超过7 000 m砂岩的长石溶蚀增孔量值稍稍偏大,校准后绝对误差值为0.23%。大北地区次生溶蚀孔隙的贡献者主要是方解石,长石次之,定量计算出该地区长石最大溶蚀增孔量为0.62%~1.48%,模拟埋深超过7 000 m砂岩中长石溶蚀增孔量值稍稍偏大,校准后绝对误差值为0.15%。造成误差的原因有二：①模拟实验代表了深层储集层的均一、理想状态;②实际地质情况下深层储集层的非均质性强,不同地区溶蚀作用强弱存在差异。图5表4参25

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段为典型陆相致密油大油区。以大量岩心分析及室内模拟实验为基础,结合盆地致密油勘探开发实际,研究长7段形成致密油大油区的地质条件和主要控制因素。研究表明,长7段致密油具有分布范围广、烃源岩条件优越、砂岩储集层致密、孔喉结构复杂、物性差、含油饱和度高、原油性质好、油藏压力系数低的特点。长7沉积期西南陡、东北缓的湖盆底形和活跃构造条件有利烃源岩及储集岩沉积与分布;广覆式分布的优质烃源岩为致密油大油区的形成提供充足油源;大规模沉积砂体为致密油大油区的形成提供储集条件;发育的构造裂缝是形成致密油的有利运移通道;盆地稳定的沉积及构造演化为致密油区提供良好保存条件。长7段致密油富集的主控因素：①有效源储配置和持续充注是致密油形成的关键因素;②密集发育的微小孔隙是致密油富集的前提;③持续强大的石油充注控制致密油富集高产。图9参30

在渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段500 m系统取心、上千块次薄片鉴定、X射线衍射分析基础上,提出了用声波时差、密度等常规测井资料定量计算细粒沉积矿物含量的简易方法,建立岩性快速识别“绿模式”。通过测井曲线标准化并与X射线衍射分析实测矿物含量定量关系拟合,计算无取心段/井矿物含量,从而进行岩性识别。应用该方法在沧东凹陷孔二段细粒沉积区识别出多个白云岩甜点段和1个砂岩甜点段,实钻均获较高产油流,研究表明,白云岩平面上局部富集、呈带状展布。该方法适用于前三角洲—湖盆中心细粒沉积岩发育区,尤其适用于半深湖—深湖相砂质含量少、以泥-灰云质为主的细粒沉积岩的岩性识别。图10表2参25

四川盆地安岳特大型气田的发现坚定了勘探家在元古界—寒武系找油找气信心。以中新元古代大地构造格局重建与重大地质事件分析为基础,从烃源岩、储集层条件及成藏组合类型和有效性入手,剖析了元古界—寒武系油气地质条件,指出中新元古代—早古生代间冰期低等生物繁盛,有机质富集并形成优质烃源岩;震旦系—寒武系微生物岩和颗粒滩体叠加多期建设性成岩改造作用可形成规模储集层,但早中元古代因缺氧事件,风化作用弱,储集层质量总体偏差,唯后期遭受风化淋滤者才有溶蚀改造型储集层发育机会。中国华北、扬子、塔里木克拉通中新元古代均发育大型裂陷槽（群）,烃源灶肯定存在,是否存在良好的源-储成藏组合,则视情况而定。上扬子地区肯定存在震旦系—寒武系有效成藏组合,华北地区成藏组合是否有效取决于两大条件：①元古界烃源灶与古、中新生界储集层构成的次生组合的有效性;②中新元古界经近纪以来改造形成的储集层与自身源灶晚期生烃能否构成匹配。塔里木盆地需要落实元古界时代归属、原盆地保持之后,再看是否存在有效成藏组合。总之,中国三大克拉通元古界—寒武系是一套潜在勘探新层系,值得研究和探索。图12表1参33

在前期对南方海相页岩气富集规律认识的基础上,应用涪陵页岩气田的勘探开发资料,详细论述了涪陵页岩气田富集的主控因素及其相互关系,对海相页岩气“二元富集”理论认识有了进一步的思考。气田富集的基础首先在于气体的生成和储集,研究区深水陆棚页岩气储集层具有“高TOC、高孔隙度、高含气量、高硅质”四高特征,生烃强度高,有机质孔发育,有利于储集层改造,是涪陵页岩气“成烃控储”的基础。保存条件对页岩气的形成和富集至关重要,良好的页岩顶底板从页岩生烃开始就能有效阻止烃类纵向散失而滞留聚集,后期构造作用的强度与持续时间决定了页岩气保存条件,保存条件好是页岩气“成藏控产”的关键地质因素,页岩储集层含气性好、孔隙度高,地层（超）高压,有利于形成页岩气富集高产区。图13参30

综合运用有机超显微组分识别、聚焦离子束扫描电镜、高温高压等温吸附和页岩气稀有气体同位素年龄测定等技术,深入研究四川盆地涪陵地区页岩气主力产层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组的烃源品质、有机质孔隙发育特征、页岩气赋存形式和封存机制。结果表明：①五峰组—龙马溪组富有机质页岩主要形成于表层水生产力高、底层水缺氧的沉积环境,TOC值呈两段式分布,下段TOC≥3%,主要由浮游藻类、疑源类、细菌和笔石等成烃生物及残留沥青组成,其中笔石是TOC值的主要贡献者之一,但页岩气主要来自浮游藻类、疑源类等富氢富脂质有机质及由其生成的液态烃裂解。②有机质孔隙主要发育在固体沥青和富氢有机质中,是页岩气的主要储集空间。笔石等大量有机质呈纹层状、堆积式分布,为页岩气提供了更多的储存空间和各类孔隙连通、流体流动的优势通道。③涪陵页岩气处于超临界状态,以游离气为主。页岩气封闭体系的形成时间与生气高峰期之间的有效匹配,以及后期构造活动对页岩气封存条件的改造程度低是复杂构造区高热演化页岩气滞留富集的关键,页岩的吸附作用、毛管封闭以及低速扩散形成了页岩气微观滞留富集机制。可见,复杂构造区高热演化海相页岩气的形成与富集受缺氧的沉积环境、优质的烃源品质、优越的储集空间和良好的封存条件综合控制。图10表1参35

根据川南坳陷中部和北部5口评价井资料,对四川盆地南部深层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩进行裂缝孔隙的多方法识别和定量评价,初步揭示了川南坳陷深层五峰组—龙马溪组页岩储集特征。形成4点认识：①在川南坳陷中部深层,无论是局部构造高点、翼部还是低部位,五峰组—龙马溪组产层储集空间均以基质孔隙为主,微裂缝总体不发育,与长宁、威远和涪陵气田的基质孔隙相近;②在川南坳陷北部深层,五峰组—龙马溪组黑色页岩段以基质孔隙为主,裂缝孔隙主要分布于局部不连续的深度点,总孔隙度为3.5%~6.7%,平均值为5.3%,裂缝孔隙度为0~2.1%,平均值为0.3%;③川南坳陷中部和北部五峰组—龙马溪组产层裂缝孔隙欠发育,并以大面积基质孔隙型为主,间接说明该地区构造活动相对较弱,对页岩储集层改造作用不及四川盆地东部涪陵地区;④寒武系膏盐岩的发育规模与分布特征是五峰组—龙马溪组裂缝孔隙发育的关键控制因素。研究认为,L7井区、Gs1井区、四川盆地东部、鄂西等地区寒武系膏盐层厚度大且分布稳定,五峰组—龙马溪组“甜点层”在燕山期以来的盐底滑脱构造中易形成裂缝孔隙发育段,是川南坳陷及其周边深层裂缝孔隙发育的潜在有利地区。图7表2参21

基于地震、测录井、试油、岩心及分析化验资料,以渤海湾盆地歧口凹陷板桥-歧北斜坡区古近系沙河街组一段下亚段滨Ⅰ油层组为对象,开展层序划分、深水沉积相特征及模式分析,研究深水重力流规模性发育原因、储集层物性特征及主控因素,提出深水区有利储集相带的划分标准和预测方法。研究表明沙一下亚段滨Ⅰ油层组自下而上可划分为3个厚度在百米之内的五级层序;斜坡深水区沉积了一套远岸水下扇型重力流沉积,发育主水道、分支水道、水道侧缘、水道间泥及无水道区浊积席状砂等微相类型,空间上具有区域性多期多级的继承性和建设性发育特征,为扇三角洲-远岸水下扇-深湖相沉积序列,每一次重力流事件形成的远岸水下扇都可以划分为内扇、中扇和外扇3个亚相类型。以含砂率较高的扇三角洲前缘主砂体作为供给物源的“跨相搬运”砂体可形成优质储集层,孔隙度平均为15.1%、渗透率几何平均值为5.1×10^-3 μm²。明确了远岸水下扇主水道及分支水道分布区是最有利的勘探区域。图11表2参43

中国天然气进入跨越式发展的黄金时期,成为向清洁能源过渡不可逾越的桥梁。通过对国内外天然气发展现状、理论技术、潜力前景进行重点研究和阐述,结果表明：①全球天然气资源丰富,剩余探明可采储量186×10¹² m³,储采比为52.4,具备长期加快发展的资源基础;②提出了常规-非常规天然气地质学内涵,其形成分布具有10条规律,天然气勘探地质形成以不同气源为核心的常规圈闭“单体型”大气田成藏理论、以不同岩类储集层为核心的非常规“连续型”甜点区聚集理论,天然气开发地质形成以常规“控制水侵”为核心的构造气藏开发理论、以“人工气藏”为核心的非常规天然气开发理论;③中国天然气地质资源量（不含天然气水合物）达210×10¹² m³,整体探明率不足2%,天然气储产量将持续增长,预计2030年前年增探明地质储量约为（6 000~7 000）×10⁸ m³,预计2030年常规、非常规气产量均有望达到1 000×10⁸ m³左右,消费量需求可达5 500×10⁸ m³,天然气对外依存度可能达到64%,2050年可能达到70%;④提出中国未来天然气发展应加大资源规模区勘探力度、提高非常规气开发效益、增强储气库调峰与LNG（液化天然气）规模建设等10条措施。图8表5参32

以库车前陆冲断带深层白垩系巴什基奇克组砂岩储集层为例,利用地表露头、岩心、薄片和成像测井等资料,运用工业CT、激光共聚焦、阴极发光、电子探针、扫描电镜等技术手段,基于裂缝开度大小对裂缝进行分级分类,系统研究库车前陆冲断带砂岩储集层天然裂缝类型、特征、成因、期次及形成序列等,并分析不同尺度天然裂缝的储集意义。库车前陆冲断带深层致密砂岩储集层天然裂缝可分为4级：百微米级以上宏观构造裂缝（Ⅰ级）切割单砂体,形成优势运移通道,提高储集层渗透率;十微米级—百微米级微细构造伴生缝（Ⅱ级）切割基质颗粒,连通基质大孔隙,改善渗流性能;微米级粒缘显微成岩缝（Ⅲ级）连通中小孔隙,改善孔隙连通网络,提高天然气运移充注效率;纳米级基质裂隙（Ⅳ级）沟通粒内微孔隙,扩大储集空间,增加储量规模。Ⅰ级与Ⅱ级构造成因裂缝主要发育有3期,其中早期和中期裂缝主要为半充填—充填,是油气大规模充注前的上新世早期以前形成,晚期开启裂缝与油气大规模充注同期或略晚,形成于上新世末期之后。裂缝网络对孔隙度贡献率较低,但在平行裂缝走向上,裂缝可以提高渗透率2~3个数量级。图10表1参22

基于四川盆地高石梯—磨溪地区三维地震和钻孔资料,论证并选取龙王庙组顶—寒武系底界印模地震厚度来表征震旦系灯影组四段岩溶古地貌。灯四段岩溶古地貌可进一步划分为岩溶台面、斜坡和叠合斜坡3种地貌单元,且不同地貌单元具有不同的古水文条件,进而控制了岩溶作用强度和储集层质量差异。其中,叠合斜坡区域溶蚀作用最强,发育较大型的溶沟、溶洞系统,其储集空间主要为蜂窝状溶蚀孔洞,质量最好;台面斜坡溶蚀作用有所减弱,发育较小型的溶沟、溶洞系统,储集层质量相对变差;岩溶台面区域溶蚀作用最弱,主要发育小型花斑状岩溶系统,储集空间多为针孔—较小的溶蚀孔洞,整体质量相对较差,局部也存在质量较好储集体。结果表明,除高勘探程度的西部台缘带外,台内勘探程度较低的台面斜坡也可作为灯四段有利勘探区带。图11表1参23

针对四川盆地元坝超深层大气田勘探开发难点,研究超深层生物礁优质储集层发育与成藏富集机理,创立超深层地震勘探、钻完井及测试等技术。通过对晚二叠世等斜缓坡—镶边台地动态沉积演化过程及区域沉积格架的恢复,建立四川盆地元坝地区二叠系长兴组“早滩晚礁、多期叠置、成排成带”的沉积模式,揭示“早期暴露溶蚀、浅埋白云石化形成基质孔隙、液态烃深埋裂解超压造缝”的储集层发育机理,提出“孔缝耦合”控制超深层优质储集层发育的认识。通过油源对比,提出深水陆棚相吴家坪组—大隆组是四川盆地北部地区二叠系主力烃源岩,建立超深层弱变形区“三微输导、近源富集、持续保存”的成藏模式。运用“孔缝双元结构模型”的孔隙结构参数进行地震反演,落实元坝气田高产富集带面积98.5 km²。创建特种井身结构、发展非常规井身结构,解决多压力系统复杂地层封隔难题,研发出整体式耐高压FF级采气井口及地面安全联动装置。图15表1参23

系统研究全球深层油气分布、储量、产量等勘探开发现状，总结中国陆上深层地球物理勘探技术研究进展及勘探成效，并指出面临的技术挑战与攻关方向。针对中国陆上深层油气勘探，分析了现阶段深层碎屑岩、碳酸盐岩及火山岩勘探所面临的低信噪比、低分辨率、低成像精度及低保真度等主要地球物理问题，明确了相应的宽线大组合二维及宽方位高密度三维采集、各向异性叠前深度偏移及逆时偏移、复杂构造建模及储集层定量预测等关键技术对策。在此基础上，从深层复杂构造成像与复杂储集层预测两个方面分析得出，宽频、保幅、高精度及信息综合是陆上深层地球物理勘探的技术挑战与攻关方向，并提出宽频地震采集、复杂储集层岩石物理建模、高精度叠前保幅成像、复杂储集层综合评价、非地震物探以及钻井地震导向等技术的研究与应用是未来深层地球物理技术发展的重点。图6 参36

基于真三轴压裂装置对天然煤岩开展室内压裂模拟实验,对比了直井和定向井两种井型压裂水力裂缝的起裂特征及扩展形态,主要研究了不同相对方位角条件下,地应力、煤岩割理对定向井压裂水力裂缝非平面扩展规律的影响。实验结果表明,水力裂缝的整体扩展方式由相对方位角、割理和地应力状态共同决定：随着相对方位角的增加,水力裂缝形态复杂程度、泵注压力以及裂缝延伸压力增加;当水力裂缝沿着与井筒斜交方向起裂时,受割理影响在扩展过程中裂缝转向并发生扭曲,引起近井筒区域裂缝形态复杂化,起裂点附近出现多裂缝。相比直井形成的“工”或“十”型裂缝形态,近井筒主裂缝扭曲扩展并伴随着多次级裂缝的复杂裂缝形态,是造成煤层定向井压裂水力裂缝延伸困难的主要因素。图6表2参18

以塔中顺南地区碳酸盐岩储集层为例,分析碳酸盐岩储集层钻井井涌特征,建立井涌风险定量评价方法,并进行算例分析。依据钻井地质资料,分析塔中顺南地区碳酸盐岩储集空间特点与气体侵入井筒机制,发现储集层裂缝及孔洞发育,气体主要以压差与气液置换方式侵入井筒。综合考虑气体侵入井筒机制、气体在井筒中运移规律和井筒温度-压力场,并引入井筒气相体积分数密度函数,建立了井涌风险定量评价方法和井控风险分级方法。算例分析结果表明：可采用施加井口回压法判定井底气体侵入方式;碳酸盐岩储集层孔缝洞发育特征和酸性气体对井筒气相体积分数影响较大,易引发难监测、高强度井涌;井深、井径、钻井液密度、钻井液排量、钻井液黏度和钻速对井涌风险的影响依次减弱。图8表2参30

通过露头、岩心、薄片、矿物X衍射、氩离子抛光、扫描电镜及钻井资料的综合研究,在上扬子地区寒武系梅树村组沉积期—筇竹寺组沉积期沉积地层中识别出9种页岩岩相、5类沉积相标志,提出了页岩沉积相类型精细划分方案,建立了页岩沉积演化发育模式。指出梅树村组沉积期与筇竹寺组沉积期在沉积作用方式、沉积体系类型及沉积相分布上均存在差异：梅树村组沉积期以机械-化学沉积和生物沉积为主,主体为碳酸盐缓坡台地—陆棚—斜坡—深水盆地沉积体系;筇竹寺组沉积期以砂质机械沉积、泥质絮凝及生物沉积为主,主体为滨岸—陆棚—斜坡—深水盆地沉积体系。资阳—长宁近南北向展布的地区、东南部鄂西—渝东—黔中及东北部宜昌—房县一线的地区为两个深水陆棚相富有机质页岩沉积中心,是页岩气勘探有利地区,但前者富有机质页岩以多层、薄层为特点,后者以连续厚层为特点,今后应考虑其差异进行有针对性的页岩气勘探部署。图8表2参23

随四川盆地震旦系—寒武系天然气勘探的深入,地质认识不断创新,在川东北地区万源—达州发现了一近北东向展布的克拉通内裂陷。利用地震、野外露头资料,结合盆地区域构造背景分析,勾绘了万源—达州内裂陷的边界与空间展布,梳理了裂陷演化及其理论与勘探意义。研究揭示：①震旦系灯一、二段在地震剖面上有明显的“陡坎”带,显示台地边缘相带的存在,总体呈近北东向展布;②裂陷周缘灯影组一、二段较厚,灯影组三、四段较薄,裂陷内部灯影组一、二段较薄,灯影组三、四段较厚;③裂陷演化分为震旦纪灯一段—灯二段沉积期的形成阶段、灯三段—灯四段沉积期的充填与沉降阶段以及早寒武世麦地坪组—筇竹寺组沉积期的萎缩—消亡3个阶段,其形成受早期南华纪裂谷及区域性隆升联合控制。万源—达州克拉通内裂陷的发现改变了四川盆地震旦纪—早寒武世构造沉积格局的传统认识,该裂陷周缘震旦系天然气成藏条件有利,是今后的重要勘探方向。图10参34

针对目前页岩储集层评价方法的缺点,提出采用综合评价因子预测优质页岩储集层的分布规律和压裂施工的优势压裂段。综合评价因子由物性评价因子和压裂评价因子采用等效计算方法求得,物性评价因子结合测井得到的岩电参数利用矿物体积模型获取,表征储集层储集性;压裂评价因子利用考虑矿物组分的等效介质模型获取,表征储集层可压裂性。根据综合评价因子,结合岩心宏观、微观特征分析和测井资料,将四川盆地东南缘焦石坝奥陶系五峰组—志留系龙马溪组一段页岩储集层划分为4类储集岩,其中高自生硅页岩和高陆源硅页岩具有较优质的储集性和可压裂性,中陆源硅页岩次之,低陆源硅页岩较差。利用综合评价因子可对生产井水平段测井资料进行解释,分析不同储集岩类型占比,识别具有优质储集性和可压裂性的储集层,预测结果与现场压裂后生产效果对应较好。图13表2参37

鉴于平面应变假设在模拟水力裂缝周围应力、位移分布的模型中得到了广泛应用,通过对比椭圆裂缝解和平面应变解,探讨了平面应变假设的适用条件并给出了修正方法。在前人研究的基础上推导、补充并修正了扁平椭圆裂缝的应力、位移场表达式,与平面应变假设条件下的计算结果进行了比较,结果表明：若在缝高方向考虑平面应变假设,长高比大于10后,平面应变解与椭圆裂缝解之间的差异可以忽略,而在主要受缝面法向正应力控制的问题中,平面应变解的适用条件可以放宽到长高比大于5;当长高比满足适用条件时应用平面应变假设具有较高精度,长高比较小时需要对平面应变解进行修正。给出了不同长高比条件下裸眼水平井起裂附加应力和单条裂缝宽度的平面应变解修正图版,发现拟三维模型的缝宽更易于修正。图11参21

通过室内实验和理论分析,研究了不同温度、压力条件下添加碳酸钙前后海泡石水基钻井液对不同渗透性地层的封堵性能,论证将碳酸钙作为堵漏剂添加到海泡石钻井液中的可行性。在实验温度为27~204 ℃、实验压力为

基于油田实测相对渗透率数据的统计分析,提出了高含水饱和度下油水相对渗透率比值与归一化含水饱和度间的新型函数表达式,实现了对常规相对渗透率比值关系曲线后段较为精确的拟合。利用新型油水相对渗透率比值表征关系式,结合油藏工程方法推导出两种适用于油田开发特高含水阶段（含水率大于90%）的新型水驱特征曲线。分别采用五点井网数值模拟结果和羊二庄油田、柳赞油田某区块实际生产数据,对新型水驱特征曲线的实用性进行了验证,结果表明,在甲型或乙型水驱特征曲线发生上翘以后,新型水驱特征曲线较常规水驱特征曲线的预测误差小,可用于预测特高含水阶段的油田生产动态、确定最终采收率以及可采储量。图7表4参18

基于近年来新的测井和地震资料,综合利用地球物理技术对四川盆地中部（川中地区）下二叠统茅口组岩溶储集层开展研究。定量岩石物理建模和分析表明,随着孔隙度、泥质含量以及含气饱和度的增加,岩溶储集层的纵、横波速度和密度均呈减小的趋势。基于岩石物理模型的地震正演分析结果证实,川中地区岩溶储集层在茅口组顶面具有弱振幅、低频率的“暗点”地震反射特征。通过地震属性和波阻抗反演预测了4个规模有利岩溶储集层发育带。综合评价认为川中地区茅口组岩溶储集层具备形成上倾岩性尖灭型岩性气藏的成藏条件,预测射洪西部和盐亭地区为川中地区最为有利的勘探区带。图11表1参14

针对缝间应力干扰造成的段内各裂缝非均匀延伸问题,建立综合考虑应力干扰、流固耦合、多裂缝流量分配的分段多簇压裂裂缝动态延伸数值模型。基于建立的数值模型,研究了射孔孔眼摩阻、射孔簇间距、储集层岩石弹性模量、压裂液黏度对多条水力裂缝延伸形态的影响。模拟结果表明,考虑射孔孔眼摩阻时裂缝发育较为均衡;随着簇间距缩小、岩石弹性模量或压裂液黏度增大,应力干扰增大,导致部分裂缝缝宽变窄而减少进液,加剧了段内各裂缝的非均匀延伸。合理的孔眼摩阻能够有效促进多裂缝均匀延伸,为此提出了简便的射孔孔眼摩阻优化计算方法。通过估算压裂过程中缝间诱导应力值,定量计算出维持压裂段内裂缝均匀延伸所需的孔眼摩擦系数,并以此优选合理的射孔工程参数。采用射孔摩阻优化方法对1口水平井射孔参数进行计算,数值模拟结果及现场压裂效果显示,优化后的射孔参数能够有效维持各裂缝均衡发育。图7表2参20

以四川盆地东部五百梯气田为例,针对开发中后期气田面临的开发不均衡、低渗低效储量多且动用程度低、气井动态产能变化导致配产不合理、气井普遍产水、富集区采出程度高且综合递减率高及缺少新的储量动用评价和剩余储量分布预测方法等主要问题,提出五百梯气田开发后期技术对策。技术对策主要有：①地层划分与构造描述,依据地震解释资料精细刻画断层及构造起伏变化;②储渗单元划分和定量表征,动、静态结合评价储渗体形态、尺度、连通性及含气规模;③流体分布及动态响应分析,综合构造、储集层及气井生产动态特征,分析确定气藏气水分布规律;④储量动用程度评价与产能复核,从静态地质储量和动态储量角度评价气藏储量动用情况及剩余可动储量规模,明确下一步动用方向,校正气井产能,指导气井开发后期合理生产制度的确定;⑤静态地质模型建立及动态修正,利用精细三维地质建模和数值模拟手段预测气藏压力及剩余储量分布特征;⑥剩余储量预测及分类评价,结合动态修正后的预测模型,开展剩余储量分类评价,指导产能挖潜部署;⑦采气工艺技术及工具研发,针对开发中后期气田的现状,提出针对性的采气工艺技术并研发了配套工具。图11表3参29

低渗透、致密油气及页岩油气在全球能源格局中占据愈发重要的地位,面临动用难度大、产量递减快、采收率低、开采成本高等亟需解决难题。为此提出“人工油气藏”开发新概念、新理念及技术方法新体系。提出以“甜点区”为基本单元,对渗透性差的油气区采取压裂、注入与采出一体化方式,形成一个“人工油气藏”,以提高采收率并进行规模经济开发。通过井群开发、压裂造缝和针对性流体介质注入,改变地下流体渗流环境和补充地层能量,在“甜点区”单元内形成“人造高渗透区”与“重构渗流场”,建立了“人工油气藏”地质、开发、生产、管理和决策综合信息管理系统,实现低渗透、致密油气与页岩油气大规模、有效益、可持续开发。创建了基于大数据的三维地震地质“甜点区”评价技术、井群大平台开发技术、体积改造人工智能造缝技术、渗吸置换与能量补充开采技术、基于云计算的“人工油气藏”智能管理技术,构建智慧油气田。在国内5大致密油气、页岩气区开展235井次先导性试验,致密油压采效果比以往常规技术提高2倍,页岩气实现商业开发,展示出良好应用前景。图4表2参37

基于5条野外露头剖面、162块薄片、12块扫描电镜（SEM）样品及52套孔渗物性数据等资料,分析塔里木盆地阿克苏地区下寒武统肖尔布拉克组台缘微生物礁的结构特点及储集层主控因素。台缘由小型微生物礁群组成,单一礁体可分为前礁相、礁前相、礁脊相、礁后相,镜下可见礁岩具有不同的显微结构。微生物礁发育微生物结构储集空间和非生物结构储集空间,前者包括窗格孔、格架孔、铸模孔及超大溶孔,后者包括微裂缝和缝合线。孔渗数据统计结果表明：于提希剖面微生物礁孔隙度基本小于5%,渗透率一般小于1.0×10^-3 μm²,主要为特低孔特低渗储集层,而苏盖特布拉克剖面孔隙度多为3%~10%,渗透率为（0.1~50.0）×10^-3 μm²,整体跨度较大,且礁内物性非均质性较强,主要为低—中孔、低—中渗储集层。说明不同微生物礁的物性特征具有较大的差异,同一微生物礁内亦具有明显的储集非均质性。古地貌特征控制微生物礁的发育,沉积作用控制相带的展布及原生孔隙的发育,而溶蚀作用受控于古地貌特征和沉积作用,最终决定微生物礁储集层孔隙的演化。图9参29

从储气库与气藏在开采方式和运行规律方面的差异性出发,考虑气藏型储气库建库评价技术的特殊性和复杂性,提出了储气库特色建库评价关键技术,并进行了矿场应用实例分析。通过总结国内第1批商业储气库建设运行经验,深入研究储气库短期大流量往复注采的内在机理,提出圈闭动态密封性、建库有效孔隙空间、高速不稳定渗流有限供给等理念,创建了圈闭密封性评价、库容参数设计、注采井网优化和监测方案设计4项储气库特色关键技术,分别解决储气库保存条件、容量大小、高效注采、安全运行方面的技术瓶颈,丰富和完善了气藏型储气库建库地质方案设计技术体系。这些技术成功指导了某气藏建库地质方案设计和现场工程实施,扩容达产效果好,实际动态与方案设计指标吻合程度高。图7参16

以塔里木盆地海相碳酸盐岩层系为重点,研究烃源岩发育与油气藏之间的关系,探讨中国高热演化程度、低TOC值（小于0.5%）海相碳酸盐岩层系作为烃源岩的可能性及其生烃机理。通过对塔里木盆地烃源岩分布与塔河油田油气藏的匹配关系、烃源岩成烃生物组合及其与油气藏的地球化学特征对比分析,建立海相碳酸盐岩烃源岩成烃物质评价方法。研究得出塔里木盆地塔河油田原油并非来自泥质烃源岩,而具有来源于碳酸盐岩烃源岩的明显特征,进一步揭示高热演化碳酸盐岩中被低估的生烃物质（有机酸盐）及碳酸盐岩中优质成烃生物组合是高热演化碳酸盐岩可以作为烃源岩的关键,有机酸盐具有高温裂解成烃、主体成气和成烃转化率高的生烃特征。塔里木盆地寒武系—中下奥陶统有效碳酸盐岩烃源岩的发育模式以陆棚模式为主。图6表1参85

基于鄂尔多斯盆地上古生界二叠系下石盒子组盒8段致密储集层岩石物理分析结果,考虑体积模量对孔隙流体敏感的特点,提出了致密储集层岩相控制下利用压缩系数检测流体性质的方法。该方法首先是进行岩相识别,利用叠前反演的纵横波交会技术计算致密砂岩相的分布;其次是在岩相控制下（排除泥质含量影响）,利用可稳定反演的波阻抗和速度计算压缩系数;最后利用气水层压缩系数的差异进行储集层孔隙流体性质判识。苏里格致密气田勘探开发生产实践表明：应用压缩系数进行孔隙流体性质识别的效果较好,能有效预测气水层的分布。图9表2参19

主要阐述与等深流沉积以及其他底流沉积相关的基本原理。深海底流分为温盐引起的自转型等深流、风力驱动底流、潮汐驱动底流（大多在海底峡谷）、内波/内潮汐驱动的斜压流4种基本类型,均常见牵引构造。等深流沉积是温盐引起的自转型等深流沉积体,粒级可为泥级或细砂级,含硅质或钙质碎屑。在古代等深流与其他等深流的区分方面,目前尚无沉积学或地震学诊断标准。在岩心和露头上,双黏土层是识别深海潮汐沉积的可靠指标。加的斯湾虽然是泥质等深流沉积相模式的代表,但并无真正的等深流沉积,仅受与地中海流出水（MOW）有关的短暂等深流影响,并受内波和内潮汐、浊流、海啸、飓风、泥火山、煤成气渗漏、沉积物供给、孔隙水排出和海底地形等其他复杂因素的影响。在加的斯湾综合大洋钻探（IODP）339项目岩心中没有发现能用于解释沉积过程的原生沉积构造,因此等深流沉积相模式应予废弃。4类底流改造砂体均具备成为油气储集层的潜力。在佛罗里达海峡大巴哈马浅滩（Great Bahama Bank）附近的等深流沉积,因为其中的泥质成分被强烈的等深流从粒间原生孔隙中簸选出来,最大测量孔隙度为40%,最大渗透率达9 881×10^-3 μm²。现代等深流的实证数据也显示其具有发育盖层和烃源岩的潜力。因此,未来石油勘探与开发应重点关注这些经常被忽视的深海硅质和钙质碎屑等深流沉积储集层。图15表2参162

针对鄂尔多斯盆地天环坳陷北段上古生界生烃强度较低、气水分布关系复杂的问题,对低生烃强度区致密砂岩气形成主控因素与分布规律开展研究。通过二维成藏物理模拟实验、储集层微观孔喉含气性系统分析及典型气藏解剖,建立了注气压力、储集层物性、生气下限等综合评价模型,明确了低生烃强度区致密气形成主要特征：①埋深小于3 000 m,生烃强度达（7~10）×10⁸ m³/km²即可实现有效充注;②致密砂岩层规模性发育有利于聚集致密气;③储集层物性差异控藏,储集层物性较好的砂体,砂带中心区域局部高点富集天然气,而物性较差砂体整体含气,但含气丰度普遍较低。结合天环坳陷北段气藏解剖,提出低生烃强度区“生烃压力长期充注、规模致密砂层聚气、储集层物性差异控藏、局部甜点富集”形成机制及平面呈不连续“片状”分布的规律。天环坳陷北段致密砂岩气拓展勘探实践较好地证实了这一认识。图8表2参28