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    1. 行業資訊

      【地質控】三大非常規油氣領域的地質學解讀(一)

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      發布時間:2014-08-05

      古代人類就發現了石油和天然氣。到19世紀中葉,俄羅斯和美國相繼鉆成了第一口油井,美國1859年在賓夕法尼亞鉆成第一口油井后,進入商業性開發,1862年的年產就達到3百萬桶。

      19世紀末,全世界的石油年產量為1.5億桶,這時期主要依靠油苗在淺層鉆井,石油用于提煉煤油照明,一般稱之為“煤油時代”。

      20世紀以來,石油工業飛快發展。1900年起,一些石油公司紛紛成立地質研究部,開始用石油地質理論指導找油。核心問題是油氣成因、油氣藏的形成和油氣分布規律。

      研究油氣成藏的基本要素,即烴源巖、儲集層、蓋層和圈閉,油氣生成的一次和二次運移。與石油地質學密切相關的學科也快速發展,如油氣地球化學,基本確定了石油的有機成因,為石油地質學奠定了基礎。同時配套發展了油氣勘探和開發技術。油氣的勘探開發從淺層走向深層,

      從陸地走向海洋。到2000年全球石油產量達到2.65百億桶,天然氣達到85.1萬億立方英尺。油氣成為主要能源和化工原料,世界進入了“汽油時代”和“化工原料時代”。

      對油氣需求的快速增加,促使對油氣的開發從優質油氣擴展到品質較差、開采難度較大和開采成本較高的油氣。

      1979年,美國地質學家Masters提出了油氣資源分布的三角圖概念,后來也有學者對三角圖進行了一些修改,但基本概念沒有變化。三角圖的頂部為常規油氣,開采技術難度較低和開采成本較低,油的品質好,占總油氣資源量的比例較小。非常規油氣開采技術難度較大,開采成本較高,油的品質較差,但占油氣總資源量中的比例大。

      油氣資源類型分布

      石油工業從以常規油氣為主,逐漸增加非常規油氣,在不遠的將來可能實現常規油氣和非常規油氣并舉的局面。石油地質學正在發生創新性變化,不僅以常規油氣為對象的石油地質學及其勘探開發技術將繼續深化發展,而且正在出現和發展非常規油氣地質學和發展非常規油氣勘探開發技術。

      根據非常規油氣的成因可以將其分為三大類。第一類是重油和油砂;第二類是頁巖油氣和致密油氣和煤層氣;第三類是油頁巖。(未完,本章節重點介紹重油和油沙)

      1、重油和油砂

      重油和油砂的成藏機理與一般常規油藏基本一致,都需要具有烴源巖、儲集層、蓋層和圈閉等成藏要素。由于重油和油砂的密度大、黏度高,雖然儲層多為高孔和高滲,仍然很難流動。重油和油砂的開采難度大、成本高,并且要有新的開采技術。

      全世界的重油和油砂的標準不完全相同。美國聯邦地質調查局2007年根據原油的重度和黏度進行分類:API大于25°為輕質油;API大于20°,小于等于25°的為中質油;API在10°和20°之間,黏度大于100MPA•S的為重油;API度小于10°,黏度大于10000MPA•S的為天然瀝青(即油砂)。

      由此可見,原油的性質從常規油、中質油、重油、油砂是連續變化的。

      從干酪根熱演化生成的大部分原油API大于25°。重油和油砂的形成是由于油藏形成之前和形成后,原油經歷了不同程度破壞的結果。

      主要有三種因素,一是盆地后期構造運動對原油性質變化的控制作用。

      盆地演化過程中各種形式的抬升使早期形成的地層及其所包含的油氣藏出露地表,使空氣和地表水接觸,原油中輕質組分逸散,原油被水洗和生物降解。最整合面之下的重油油藏。

      二是蓋層質量對原油性質變化的控制作用。

      蓋層阻擋油氣向上逸散,蓋層最主要的封堵作用是其巖石的毛細管力。最好的蓋層是鹽層,但分布最廣泛的蓋層是泥頁巖地層,當這種蓋層的粉砂質甚至砂質含量增多,就降低蓋層的封蓋能力,使下覆儲層中的原油發生水洗和生物降解作用,使原油變重變稠。

      三是底水作用,油藏底部形成瀝青墊現象在許多油田均有所發現,這是由于底水中的生物降解作用使原油變重和變稠。溫度高于80℃就很難有生物存在,底水降解作用必須在水溫80℃以上的深度。

      大規模的重油和油砂聚集的先決條件是,盆地內必須要有豐富的烴源巖,從而生成大量原油。盆地演化的早期多為被動大陸邊緣盆地和克拉通盆地,后期的原油變化要處于適度的范圍。

      否則,原油全部破壞成為瀝青。重油形成環境受構造運動影響弱于油砂。因此油砂多位于前陸盆地,重油可以存在于前陸盆地也可以存在于其他類型的盆地,分布更加廣泛。在一個盆地內分布相對有利的位置是前陸盆地斜坡帶和前緣隆起的淺部??傮w上,重油和油砂的埋藏比較淺。

      根據美國聯邦地質調查局的評價,油砂的原始地質資源量為5.5萬億桶。其中,西加拿大盆地占2.334萬億桶、東委內瑞拉盆地占2.08萬億桶,共占80%,分布非常集中,都是前陸盆地。重油原始地質儲量為3.396萬億桶,約47%分布于阿拉伯盆地、東委內瑞拉盆地和扎格羅斯盆地。與油砂相比,重油分布的盆地類型多,分布地域也比較廣泛。

      重油和油砂的油質比較稠,流動性差,特別是油砂。埋藏較淺的油砂基本上都是用露天開采和巷道開采的方法。一般在油砂埋深淺于120M時可以用露天開采,埋深120~750M時為巷道開采。

      開采方法不斷改進,生產成本有所下降。重油和埋藏較深的油砂都采取井下開采的方法,目前在加拿大采用的主要方法是水平井和蒸汽輔助重力泄油(SAGD)相結合的方法。重油的原油性質、埋深各地差異很大,必須因地制宜,但最基本的方法是注蒸汽,在合適的條件下,如奧里諾科重油帶也可以利用泡沫油機理水平井初期冷采,以提高經濟效益。

      截止到2012年,全球重油和油砂累計產量分別達到73.8億桶和175.8億桶。2012年全球年產重油4.69億桶,主要集中在東委內瑞拉、巴西和墨西哥灣,油砂年產6.02億桶,主要集中在加拿大阿爾伯達盆地。據Hart Energy 2011年預測,到2035年,全球重油和油砂年產量將達到56.72億桶。

      全球重油與油砂2010-2035年日產量預測圖

      可以生產的重油和油砂主要分布于較新的地層中,如白堊系、古近系和新近系。據報道,在東西伯利亞有規模巨大的瀝青礦藏,相當大的部分為固體瀝青,地層時代較老,是否經濟上可采有待研究。(轉自石油觀

      察)

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