• 自主创新 支撑碳酸盐岩储层评价和预测

    海相碳酸盐岩已经成为非常重要的油气勘探接替领域。中国海相碳酸盐岩具克拉通盆地小、年代老、埋藏深、非均质性和后期改造强的特点,储层评价和预测成为制约油气勘探的瓶颈技术难题。由此,碳酸盐岩储层重点实验室应运而生。

    碳酸盐岩储层重点实验室在四川、塔里木、鄂尔多斯盆地及海外海相碳酸盐岩油气勘探实践引领了沉积储层三项认识创新:一是与裂陷演化伴生的“两类台缘”和“双滩”沉积模式揭示了小克拉通台内同样发育规模优质储层和生储组合,推动勘探领域由台缘拓展至台内。二是深层碳酸盐岩储层仍具相控性、继承性大于改造性地质认识创新,推动勘探领域由浅层拓展至深层。三是内幕岩溶储层新类型的发现,推动勘探领域由潜山区拓展至内幕区。镶边台缘、缓坡台地、蒸发台地、大型古隆起—不整合和断裂系统控制规模储层分布。

    实验室围绕碳酸盐岩构造—岩相古地理、储层成因和分布、储层实验技术、储层表征和评价、地震储层预测五个方面进行攻关,取得了重大理论技术创新成果。

    ——成岩演化微区多参数实验分析技术。成岩演化历史重现是认识碳酸盐岩储层成因和分布规律的基础,在岩石组分与结构分析基础上,开展从牙钻—微钻—激光三个层次的取样,百级超净实验室为溶液法微量稀土元素、钙/镁/锶等同位素化学分离提供保障,实现了溶液法和激光法两种手段的检测,建立了激光原位铀-铅同位素测年、团簇同位素测温、微量稀土元素激光面扫成像、微区锶同位素、激光原位碳氧稳定同位素、镁/钙/铁非传统稳定同位素、流体包裹体均一温度等特色技术,解决了古老海相碳酸盐岩成岩矿物的定年、定温和流体属性示踪的难题,推动了成岩年代学学科发展,为储层成因、成岩—孔隙演化和油气充注前有效孔隙判识、油气成藏地质过程重建提供了利器。

    ——高温高压溶解动力学储层模拟技术。孔隙形成与保存实验模拟是在实验室重现溶蚀与沉淀过程,认识深层碳酸盐岩孔隙发育主控因素和分布规律的重要手段。碳酸盐岩储层重点实验室自主研发了高温高压溶解动力学储层模拟装置。可在常温常压至400摄氏度、100兆帕条件下,模拟地下真实地质背景的岩石内部流体流动和水岩反应,实现溶蚀过程的可视化和在线检测溶蚀产物。通过模拟实验,指出温度、有机酸浓度和疏导能力主控埋藏溶蚀孔洞的发育。平面上沿先存孔隙发育带、不整合、断裂系统继承性分布,垂向上呈事件式发生,“成孔高峰期”地层温度为70摄氏度至110摄氏度,与烃源岩生烃及生酸高峰期一致。建立了1表4图的埋藏溶蚀孔洞预测技术流程和规范,指导了塔里木、四川和鄂尔多斯盆地碳酸盐岩储层评价和预测。

    ——碳酸盐岩储层多尺度表征、建模和评价技术。多尺度储层表征和建模是强非均质碳酸盐岩储层评价的基础。通过数字露头储层地质建模,揭示层序格架中储层地质体与非储层地质体的分布,支撑有利储层区评价。通过油藏储层地质建模,揭示油藏尺度储层流动单元和隔挡层的分布,支撑开发井部署。基于场发射扫描电镜、工业CT等储层微观孔喉结构表征,揭示孔喉结构特征及其对储层流动单元渗流机制和渗流能力的控制,支撑产能评估。

    ——基于碳酸盐岩储层地质模型的地震储层预测技术。储层地质模型是地震储层预测的关键,在储层成因认识基础上,建立了3类8种碳酸盐岩储层地质模型,为地震储层预测提供了约束。建立了碳酸盐岩测井岩相识别和储层评价技术。基于储层地质模型和井约束的地震储层预测,解决了地震资料多解性问题,储层预测精度提高20%以上。

    碳酸盐岩储层重点实验室高度重视科研团队建设和人才培养,拥有一支实践经验丰富的专家队伍。与美国、加拿大、澳大利亚等国家的知名科研机构建立长期稳定的合作关系,与国内10余所大学和研究机构开展多方位的合作与交流。目前,碳酸盐岩储层重点实验室已成为中国石油储层领域地质理论与技术研发中心、技术服务中心和人才培养中心。

    “十四五”期间,碳酸盐岩储层重点实验室将围绕公司海相碳酸盐岩油气勘探理论技术需求,重点开展储层实验新技术开发、碳酸盐岩储层人工智能评价和预测、碳酸盐岩—膏盐岩体系油气成藏组合和区带评价、古老深层碳酸盐岩储层成因和分布四个领域的攻关。

  • 赵文智

    中国工程院院士

    碳酸盐岩油气资源丰富,是油气资源战略接替的重要领域。但古老深层碳酸盐岩储层评价与预测没有成型的理论和技术,制约了中国海相碳酸盐岩油气勘探。

    碳酸盐岩储层重点实验室十年磨一剑,超前探索,自主创新,建立了碳酸盐岩成岩演化微区多参数实验分析、岩石组分与结构实验分析、高温高压溶解动力学储层模拟、多尺度储层表征和评价、基于储层地质模型的地震储层预测五项特色技术系列,可系统开展碳酸盐岩储层表征、成因、评价和预测研究,形成具有国际影响力独到实用的“碳酸盐岩储层地质认识与实验分析技术”。尤其是碳酸盐矿物激光铀-铅同位素测年、团簇同位素测温、微量稀土元素激光面扫成像、微区锶同位素测试等技术,在国际上处于领先地位,引领了小克拉通台内裂陷、深层储层相控性和继承性、内幕岩溶储层三项认识创新,为塔里木、四川和鄂尔多斯盆地古老海相碳酸盐岩油气勘探,尤其是对哈拉哈塘、安岳等大油气田的发现发挥了重要的支撑作用。

    未来,碳酸盐岩储层重点实验室要继续围绕油气勘探理论技术需求,重点开展储层物理模拟、碳酸盐矿物镥—铪同位素定年和沥青铼-锇同位素定年、非传统稳定同位素测试等实验新技术开发。同时,积极开展碳酸盐岩储层人工智能评价和预测技术攻关,实现了从传统研究向智能化研究升级,由成因学向预测学升级。围绕古老、深层和微生物碳酸盐岩三个研究领域开展储层评价和预测研究,继续引领碳酸盐岩沉积储层领域的理论技术创新,成为中国石油在碳酸盐岩沉积储层领域的理论技术研发中心、人才培养中心和技术服务中心。

  • 实验分析技术开发团队:

    碳酸盐矿物定年、定温和定流体属性是探究储层成因和分布规律的关键。其核心技术长期被美国、英国、澳大利亚等国家的大学和科研机构垄断,技术引进和维护成本非常高,且存在很多不确定因素,样品外送价格昂贵,周期长。面对研发起步较晚、涉及学科多、没有经验可以借鉴等困难,实验分析技术开发团队通过自主研发和国际合作相结合,用好国际国内两种资源开发核心技术。针对碳酸盐矿物定年面临的超低铀含量检测、缺系列标样和粉末样品制备三个方面的难题,通过设备改进提高铀含量检测灵敏度、系列标样开发和激光取样技术的应用,建立了碳酸盐矿物激光铀-铅同位素测年技术。同时,通过前处理装置的自主研发,建立团簇同位素测温技术和碳氧稳定同位素激光在线检测技术、微区锶同位素检测技术和微量稀土元素激光面扫成像技术,解决了碳酸盐矿物定年、定温和定流体属性的难题,填补了多项国内技术空白,成为全球为数不多的掌握核心技术的实验室之一。

    核心技术要不来,买不来,更讨不来。多年的研发实践使我们深深地体会到,只有不断提高自主研发能力的同时用好国际合作资源,才能把核心技术牢牢掌握在自己手中。

    碳酸盐岩储层预测团队:

    储层分布预测是碳酸盐岩沉积储层研究的终极目标,是有利勘探区带评价和目标优选的重要依据。多年的研发实践使我们深深体会到,除地震采集和处理技术外,跨学科和智能化是提高碳酸盐岩地震储层预测精度和效率的必经之路和发展方向。

    地质和地球物理技术的融合,建立了基于储层成因认识的3类8种碳酸盐岩储层地质模型,明确了储层特征、主控因素和分布规律,为地震储层预测提供了约束。基于储层地质模型和井约束的地震储层预测,克服了地震资料多解性问题,储层预测精度提高20%以上。

    碳酸盐岩储层预测团队将致力于地质、地球物理和计算机技术的融合,重点开展碳酸盐岩沉积微相人工智能识别技术、碳酸盐岩构造-岩相古地理人工智能重建技术、碳酸盐岩储层人工智能评价技术攻关,实现碳酸盐岩储层人工智能识别、评价和预测。

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    专题策划:王晓雪 专题制作:杨娜