朱日祥院士和孙龙德院士联袂推荐:邹才能院士团队非常规油气沉积学创新研究成果《非常规油气资源富集与重大地质事件》

学术   2025-01-02 16:00   湖北  

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来源:塞杰奥



本书简述了非常规油气沉积学的发展历程,重点介绍了非常规油气沉积体系中的沉积过程和成岩过程,以国内外典型非常规油气层系为实例,论述了重大地质事件沉积耦合对非常规油气“甜点区(段)”形成和分布的控制作用,并讨论了非常规油气沉积学研究面临的关键科学问题与挑战。



朱日祥院士序

沉积学的发展与油气勘探开发关系十分密切,在油气地质学研究中一直处于十分重要的地位。在常规油气富集成藏过程中的生、储、盖、圈、运、保等核心要素,均受到沉积作用的控制,通过沉积学研究可以从成因上预测“粗粒”储层的分布特征,从而为油气勘探开发提供重要的理论和技术支撑。

以页岩油气为代表的非常规油气资源,一般自生自储或近源富集于“细粒”页岩层系之中,页岩油气形成富集机理与黑色页岩层系沉积过程密切相关。以寻找“圈闭”为目标的常规油气勘探,通常将黑色页岩层系作为形成油气的原始烃源层,目的是确定油气是从哪里来的,并不是勘探开发的目的层系。而非常规油气勘探开发目标则主要集中在黑色页岩层系内局部的异常高有机质层段(一般TOC含量≥3.0%),或与此紧密相邻的致密储集层段,即页岩油气的“甜点段”。黑色页岩层系的沉积过程与有机质富集机制,一直是石油地质学和沉积学界长期研究且存在争论的重大基础科学问题之一。

在地质历史中,具全球性或区域性分布的黑色页岩层系常发育在关键地质转折期,其形成可能与全球性或区域性构造运动、火山活动、气候变化、大洋缺氧等重大事件密切相关。这些事件往往是地球深部与表层相互作用的结果,会对地球各圈层包括岩石圈表层、大气圈、水圈和生物圈产生重要影响,进而形成全球性分布的黑色页岩层系。而非常规油气的“甜点段”通常由黑色页岩层系中异常高有机质层段或与其紧密伴生的(粉)细砂岩或碳酸盐岩层段等组成,它们的形成与这些重大地质事件关系更为密切,是不同于常规沉积的“非常规”沉积。

针对“非常规油气甜点段沉积与重大地质事件耦合过程”这一基础科学问题,作者等通过对国内外典型非常规油气层系“甜点区(段)”的解剖研究,明确了异常高有机质沉积在非常规油气资源形成富集过程中的重要作用,指出了非常规油气资源形成富集与重大地质事件密切相关,提出了非常规油气“甜点区(段)”的形成是地质转折期全球或区域性重大地质事件(如构造活动、海/湖平面波动、气候变化、水体缺氧、火山活动、生物灭绝或辐射及重力流事件等)沉积耦合的结果。多地质事件沉积耦合能够为异常高有机质的规模沉积,以及非常规油气优质储层的形成提供有利的沉积环境,进而对非常规油气资源的富集与工业开采产生重要影响。

《非常规油气资源富集与重大地质事件——非常规油气沉积学创新研究》的出版,从地质事件分析的角度为非常规油气沉积学的研究提供了新思路。对推动地球多圈层作用油气形成富集理论的建立,以及促进我国油气地质理论的创新和实践,均具有重要的科学价值。该专著提供的富有创新的成果,对于了解地球多圈层间相互作用以及探讨地球宜居性,具有重要意义。相信本专著的出版能给地球科学从业人员和高等院校师生等领域的读者以启迪。


孙龙德院士序

非常规油气,源于北美,尤其是美国,主要指页岩油气、致密油气以及煤层(岩)气等。近年来,美国非常规油气产量已经超过常规油气,这个过程美国仅用了二十几年时间。我国非常规油气资源丰富,2023年非常规油气当量已突破1.1亿吨,占比已达28%,其中,鄂尔多斯盆地非常规油气占比已达85%。随着我国在非常规油气领域不断取得重大进展,全国非常规油气正处在快速增储上产阶段。

非常规油气资源,当前已成为业界、学界关注研究的热点和重点,正逐步影响和改变世界能源格局。跨学科的交叉研究和深度融合,以及新一轮工程科技的变革,尤其是沉积学向极细粒和纳米尺度拓展,开拓了人类认知的新视域,有力推动了以“页岩”为主的能源革命。

非常规油气资源富集,与黑色页岩层系沉积密切相关。黑色页岩层系形成机制与分布,是石油地质学与沉积学重大基础科学问题。常规油气定义了“圈闭”的概念,并以寻找“圈闭”为目标,页岩作为烃源岩或盖层,圈闭内具有统一的油气水界面和压力系统,厘定的是“边界”,并且具有边界清晰的特点。而非常规油气尤其是页岩油气,作为自生自储或近源富集的油气资源,它的分布是广泛的、大面积的,边界是不清晰的,它要厘定的是“核心”,并且这个核心不仅与地质因素有关,也与工程技术有关。诸多研究已表明,全球主要烃源层与重大地质事件关系密切,非常规油气“核心区”或“甜点区”的形成与重大地质事件的相关沉积、成岩和生烃过程关系更为密切,同时又与工程技术密切相关,与常规油气根本的区别是页岩由“生油”变为了“产油”。

邱振、邹才能等专家系统论述了非常规油气系统中与细粒沉积岩相关的沉积和成岩作用,明确指出非常规油气体系中的异常高有机质沉积,不仅为油气的大量生成提供了物质基础,而且在成岩过程中通过产生有机质孔、溶解矿物等方式为油气提供丰富的储集空间。他们通过对四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组、鄂尔多斯盆地三叠系延长组、阿巴拉契亚盆地泥盆系马塞勒斯组、威利斯顿盆地泥盆系—石炭系巴肯组等典型页岩层系的实例解剖,详细探讨了重大地质事件沉积耦合对非常规油气“甜点区(段)”形成和分布的控制作用,对多地质事件耦合驱动非常规油气“甜点区(段)”沉积进行了重点研究和论述,并对未来研究进行了有见地的展望。

 邱振博士,2007~2012年在中国科学院地质与地球物理研究所跟随孙枢院士攻读博士学位。那时孙枢先生和谢翠华老师就向我讲邱博士的故事,并多以赞誉。后来他来到中国石油勘探开发研究院做邹才能院士的博士后,并在此从事研究工作,我们就算同事了,因此就有了更深一层的认识。他治学严谨,才思敏锐,充满朝气,尊重师长,坚守在油气地质与细粒沉积交叉基础学科领域,并入选部级科技领军人才。

 地学史上的“水火之争”,就是肇始于对地质事件的观察和研究,这是地球科学的世界观和方法论。本专著从地质事件分析的角度开展非常规油气沉积学的研究,是一个“古为今用”的成功范例。对当前方兴未艾、充满希望的非常规油气沉积学学科研究和非常规油气资源的高效勘探开发,具有重要的借鉴和指导作用。


沉积学研究进程与石油工业发展历程(孙龙德等,2023)


全球/区域性重大地质事件与非常规油气“甜点区(段)”形成过程示意图

扫描电子显微镜图像来自鄂尔多斯盆地延长组长7 段页岩(左)和四川盆地五峰组-龙马溪组页岩(右)





内容介绍


  • 本书由邱振和邹才能构思,共分为7章。


  • 第一章为绪论,在简述油气沉积学和非常规油气地质学发展概况的基础上,对非常规油气沉积学的发展历程进行了简要回顾,并初步介绍了其概念与基本内涵。


  • 第二章为非常规油气资源潜力与重点层系分布概况。


  • 第三章为非常规油气沉积体系中的沉积过程,重点论述了泥页岩沉积及其有机质分布与富集,并简要介绍了粉细砂岩沉积。


  • 第四章为非常规油气沉积体系中的成岩过程,重点论述了有机质与有机质孔隙演化、矿物成岩演化与优质储层两部分内容。


  • 第五章为典型非常规油气层系沉积与重大地质事件分析,重点论述了中国两大页岩油气层系,即四川盆地及周缘上奥陶统—下志留统五峰组-龙马溪组(页岩气)和鄂尔多斯盆地中上三叠统延长组(致密油/页岩油),并简要介绍了美国阿巴拉契亚盆地中泥盆统马塞勒斯(页岩气)和威利斯顿盆地上泥盆统—下石炭统巴肯组(致密油/页岩油)页岩层系。


  • 第六章为重大地质事件耦合与非常规油气资源富集,论述了重大地质事件耦合作用对异常高有机质沉积、优质储层形成的控制作用。


  • 第七章为存在的挑战与研究展望,初步讨论了非常规油气沉积学研究面临的关键科学问题与挑战。


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本书可供从事沉积学、油气地质勘探与开发等工作的研究人员和高等院校相关专业的师生参考阅读。



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