油页岩接续勘探钻孔位置优选方法研究与应用

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2024年6月17日发(作者：)

2024年第4期

勘探开发

油页岩接续勘探钻孔位置优选方法研究与应用

高美科

娄烦县防震减灾中心 山西 太原 030300

摘要：

我国页岩油具有广阔的开发前景，当前我国页岩油持续开采钻井优选技术较为滞后，且对

影响因素的综合考量较少，针对油页岩持续勘探钻孔位置选择展开了讨论，并介绍了基于地理信息系统

（G2S）的 油页岩钻孔数据管理分析系统，为油页岩钻孔位置优选提供借鉴。

关键词：

油页岩 持续勘探 钻孔位置 优选

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｉｌ　ｓｈａｌｅ

Ｇａｏ　ｍｅｉｋｅ

Loufan County Earthquake Prevention and Disaster Reduction Center，Taiyuan 030300

Abstract：Shale oil in China has broad development prospects. Currently, the optimal drilling technology for

continuous shale oil extraction in China is relatively lagging behind, and there is less comprehensive consideration

of influencing factors. This paper discusses the selection of drilling positions for continuous exploration of oil shale,

and introduces a data management and analysis system for oil shale drilling based on Geographic Information System

(G2S), providing reference for the optimal drilling positions of oil shale.

Keywords：Oil shale；Continuous exploration；Drilling location；Optimal selection

随着我国经济和社会的发展，以及对矿物

资源认识的加深，各国和地区都越来越关注油页

岩。油页岩是一种富含可燃有机物的沉积岩，其

灰分含量高于其它矿物，通过一系列的物理化学

作用可将其转变为人造石油，是促进经济和社会

发展的一种重要的非常规石油能源。目前，我国

的油页岩已探明储量很大，位居全球第4，但由于

其勘探与开采工艺的制约，目前的页岩油勘查水

平还很低，而且由于开采工艺的制约，使得开采

费用一直处于很高的水平，因此，开展油页岩采

油的研究工作迫在眉睫。迄今为止，无论是在国

内还是在国际上，油页岩的开采都是一个十分活

跃的研究方向。本项目研究成果不仅可以为相关

部门制定科学合理的钻井选址方案，而且可以极

大地减少油气资源的勘探与开采费用，提高油页

岩的勘探与开发效率

[1-2]

。

于其它2个样品，说明油页岩样品的有机质丰度较

高；（2）A10油页岩岩心含油量明显高于其它2个

样品，说明油页岩样品中含有大量的有机物质；

（3）A01油页岩岩心的含油率明显高于其它2个样

品，说明油页岩中含有大量的原油

[3]

。

1.2 有机碳含量分析

对油页岩进行有机碳含量分析，可以了解其

有机质丰度，有机碳含量越高，油页岩的含油量

也就越高。对于油页岩来说，其有机碳含量与有

机质类型密切相关，以Ⅱ1型为主；随着温度的增

加，有机质的热演化程度逐渐增加。油页岩在生

油阶段生成的生物气和油母质等物质较多，在沉

降和保存阶段生成的有机质较少

[4]

。

一般情况下，油页岩的生烃量和排烃量也是

成正比关系的。

根据油页岩中含油量与含油率之间的关系

可以看出：在油页岩中含有一定数量的轻质组分

时，两者之间呈线性正相关关系；当油页岩中含

有一定数量的重质组分时，含油量与含油率之

间呈负相关关系；当油页岩中含有一定数量的胶

质、沥青质等重质组分时，含油量与含油率之间

呈线性正相关关系

[5]

。

1 油页岩地质特征研究

1.1 含油性分析

通过对油页岩样品的含油率（含油量与总有

机碳含量之比）进行分析，A14油页岩岩心含油

量为0.01%，A10油页岩岩心含油量为0.34%，A01

油页岩岩心含油量为0.35%。通过对含油率分析

可以看出，油页岩样品的含油率普遍较低，其中

A14样品的含油率最低，仅为0.01%；A10样品的

含油率最高，达到了0.34%；A01样品的含油率最

低，仅为0.34%。通过对这3个样品含油率的分析

可以看出：（1）A14油页岩岩心的含油率明显低

1.3 有机质类型分析

油页岩中有机质丰度一般可分为3种类型，Ⅰ

型有机质丰度最高，约占总有机质丰度的30%，Ⅱ

型有机质丰度居中，约占总有机质丰度的20%。不

同类型的有机质类型可以为油页岩的形成提供不

同数量的生物源和热成因气，从而影响油页岩的

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勘探开发

成烃过程。当油页岩处于成油早期时，主要由藻

类、细菌等微生物和少量藻类形成的微体化石构

成；随着石油生成成熟，泥页岩中大量微生物活

动将形成大量含油气细菌，从而使大量微生物能

够聚集在油页岩中进行生物降解和热裂解成气；

当油页岩进入成油晚期时，主要由细菌和细菌组成

的生烃细菌开始大量形成，并进一步开始裂解。对

不同类型有机质的含油性进行分析表明，不同类型

有机质含油性可以用“含油率”来表示

[6-7]

。

1.4 地化特征分析

（1）从地化特征分析，A14油页岩岩心的有

机质类型为Ⅱ1型，其含量约为30.6%；A10油页岩

岩心的有机质类型为Ⅱ1型，其含量约为37.5%；

A01油页岩岩心的有机质类型为Ⅱ1型，其含量约

为11.8%。

（2）从地化特征分析，A14油页岩岩心和

A10油页岩岩心的总有机碳含量相差不大，约为

1.0%；而A01油页岩岩心的总有机碳含量要比A14

油页岩岩心高出约0.20%；从有机质丰度看，A14

油页岩岩心的有机质丰度要高于A10油页岩岩心。

（3）通过地化特征分析，A14油页岩岩心的

有机质丰度和含油率均要优于A10油页岩岩心。

2 钻孔位置优选步骤

2.1 分析沉积环境

沉积环境是指一个地区内的地质构造、气

候、生物和化学组成等所组成的条件，它主要是

研究这些因素对沉积环境的影响。油页岩层系发

育在海陆交互相带，是一种陆源碎屑岩沉积。在

陆源碎屑的影响下，油页岩中有机质类型以腐泥

型和腐殖型为主，其中腐泥型的有机质占到了75%

以上。油页岩具有明显的层理构造，多表现为层

状、薄层以及厚层等特征。

从沉积环境上来看，主要可以分为3种类型：

（1）河流相和湖泊相，主要包括三角洲相、湖泊

相以及河流相，其中三角洲相是一种深水沉积类

型；（2）沼泽相，主要包括湖泊沼泽相和河流沼

泽相，其中沼泽相和河流相泥岩厚度一般在1m左

右；（3）半深湖—深湖相滩地和浅湖相滩地，

主要包括了局限浅湖相和广布半深湖—深湖相滩

地，其中局限浅湖相滩地厚度一般在20～30m左

右。

2.2 判断地层厚度

为了确定油页岩层系的厚度，需要根据油

页岩层系发育特点以及上覆地层的厚度，从而确

定出油页岩层系与上覆地层的关系。具体而言，

油页岩层系与上覆地层的关系可以看出，在一定

深度范围内，油页岩层系与上覆地层的厚度关系

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是比较清晰的。在此基础上，可以确定出油页

岩层系与上覆地层的厚度关系。为了更加准确地

确定出油页岩层系与上覆地层之间的距离，需要

通过对相关文献资料以及相关地质资料进行综合

分析、对比以及研究。其中，需要注意对地质构

造、岩性特征以及测井响应等进行分析和研究。

2.3 了解构造发育特征

由于油页岩具有较强的韧性，所以油页岩

的构造发育特征比较复杂。从构造发育特征上来

看，可以看出油页岩的主要构造形态有3种：第

一种是褶皱状构造，这种构造形态主要出现在古

近系和新近系的地层中；第二种是条带状构造，

这种构造形态主要出现在中生代和新生代的地层

中；第三种是线状构造，这种构造形态主要出现

在古近系和新近系的地层中。

从油页岩的地质特征上来看，可以看出油页

岩具有一定的韧性。通常情况下，油页岩的韧性

表现为横向上呈带状分布，纵向上呈“台阶状”

分布。通过对油页岩构造发育特征进行分析，可

以发现在古近系和新近系地层中分布有大量发育

完整且连续的砂岩层和泥岩层。

3 基于地理信息系统（GIS）的油页岩钻孔

数据管理分析系统实现

结合前文叙述，提出了一种基于GIS的油页岩

钻孔位置选择管理系统，以提高钻孔位置选择科

学性与合理性。

3.1 开发环境

3.1.1 环境后台框架

开发环境初期准备：打开Windows 服务器管

理软件（IIS）。

安装数据库：sql server，安装Silverlight5，安

装vs server packl，安装arcgisl 0.2系列，安装arcgis

server。

3.1.2 前台框架和工具

安装编译器：vs code；

导入，vue js，，，

arcgis api4.10 for javascript。

Web服务器：tomcat8.0

3.2 功能实现与操作界面

系统登录和注册界面采用简洁设计，系统支

持新用户注册，登录名为邮箱地址，为防止机器

恶意登录，设置了登录验证码，系统还提供通过

邮箱找回密码功能。

首页界面：系统数据库管理员用户登录系统

首页，界面上方是本系统标题栏即油页岩钻孔数

据管理分析系统标题栏，标题栏右侧显示系统时

间，登陆的用户类型，用户名，退出按钮和帮助

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勘探开发

响，油页岩勘探工作已成为一项重点研究话题，

以油页岩地质特征为切入点，结合油页岩勘探步

骤，设计了一款勘探软件，对提高勘探钻孔位置

选择科学性与合理性有极大帮助。

按钮；界面左侧为功能菜单栏，其中包括首页、

数据检索、数据管理、数据分析、数据审核和系

统设置等模块，在此栏右侧中间部分的箭头按钮

可以调整二级菜单栏隐藏与显示。在视图窗口包

含了桌面地图应用该具有的一般地图操作功能，

包括底图切换、标注隐藏与显示、图层透明度设

置、查询结果的隐藏按钮、区域内检索按钮、地

图放大与缩小按钮、地图定位与移动按钮，地图

标尺测量按钮、地图标记按钮等，此外，地图也

支持基于鼠标和键盘的交互操作。

数据搜索界面：风格与首页大致相同，在二

级菜单栏搜索框中输入关键词开始搜索，在下方

会列出符合条件的数据集表，数据集表只显示数

据的拥有者，数据集名称，每项数据都支持申请

查看的功能，系统会将申请递交到数据所有者进

行审核与浏览权限发放，此界面不会影响地图操

作，在得到数据浏览权限之后，地图界面便会支

持显示相关数据信息。

数据管理模块界面：以数据上传界面为例，

在输入框输入钻孔数据集名称，上传钻孔数据表

格，选择数据公开与否，选填备注，点击立即提

交，系统会将审核消息发送给数据库管理员进行

审核。

数据分析模块界面：选取要分析的数据集进

行勘探孔极值寻优，系统会调取寻优程序模块进

行计算处理，通过GIS系统按照预设的渲染方式进

行前端渲染，将分析结果显示在界面上。

参考文献

[1]余志远，郑培寅，贾艳雨.桐柏盆地油页岩

地质特征及勘探潜力分析[J].石化技术，2020，27

（9）：90-92.

[2]刘光涛.新疆阜康大黄山——东台子油页

岩矿层风氧化特征分析[J].中国资源综合利用，

2019，37（9）：47-49；69.

[3]丰莉，王石，郭文建.测井技术在泰安姚庄

油页岩勘探中的识别应用[J].山东国土资源，2016，

32（5）：75-78.

[4]王忠鑫.油页岩资源开发潜力评价研究[J].

露天采矿技术，2015，（7）：90-93.

[5]王俊秋，林君，陈祖斌，等.小型可控震源在

油页岩地震勘探中的应用试验[J].吉林大学学报

（地球科学版），2012，42（S3）：265-270.

[6]赵平.青海省柴北缘油页岩物性研究[J].中

国煤炭地质，2011，23（12）：39-41.

[7]冯哲，徐会文，张红红.无固相钻井液在吉

林省油页岩勘探中的研制与应用[J].中国煤炭地

质，2008（1）：62-64.

作者简介

高美科（1970-），男，工程师（中级），本科学历，

研究方向：非煤矿山开采技术。

4 结束语

受经济全球化发展趋势与环境变化情况影

（上接第２５１页）

的油田开发方案优选[J].地下水，2018，40（2）：75-

76；86.

[3]王坤，胡瑞，杨青.川口油田注采井网优选

及开发方案优化[J].化学工程与装备，2017（3）：

72-73. 

[4]曾美英，李健.X油田储层特征分析及注水

开发方案优选[J].化工管理，2016（33）：94.

[5]张冬，张传平，杨德鹏，等.Fuzzy-Topsis法

的油田开发方案优选[J].数学的实践与认识，2016，

46（8）：132-139.

[6]张福坤，王寒，诸克军.基于不同距离的

TOPSIS油田开发方案组合优选[J].数学的实践与

认识，2015，45（4）：158-164.

[7]韩利，梅强，陆玉梅，等. AHP-模糊综合评

价方法的分析与研究[J]. 中国安全科学学报，2004，

14（7）：86-89.

[8]谭跃进.定量分析方法[M].北京：中国人

民大学出版社， 2012.

作者简介

杨连超（1982-），男，硕士，工程师，研究方向：

油气田勘探开发技术经济评价。

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