涪陵页岩气田的发现与勘探认识

中国石化勘探分公司以南方复杂构造区高演化海相页岩气"二元富集"理论认识为指导,于2012年11月28日发现了中国首个商业性开发、目前探明储量规模最大、平均测试产量最高的页岩气田——涪陵页岩气田,至2015年底气田累计探明储量3805.98×10~8m~3,已完成一期50×10~8m~3年产能建设目标。气田具有源储一体、大面积层状分布、整体含气的特征,是典型的自生自储式页岩气田;属于中深层、高压、优质天然气藏;发育深水陆棚优质页岩、具有良好的顶底板条件、后期构造改造较弱是其富集高产的主控因素。在涪陵页岩气田发现的基础上,结合近年来四川盆地及周缘的勘探实践,进一步分析了南方复杂构造区页岩气富集主控因素,强调了保存条件是影响页岩气富集高产的关键,认为:1盆外地区构造抬升时间、向斜宽度、埋深和断裂是评价页岩气层保存条件的主要参数;2盆缘则需重点评价控盆断裂对页岩气层的影响;3盆内断裂的性质、规模以及高角度裂缝的发育特征是页岩气保存条件评价的关键。涪陵页岩气田的发现对于中国南方复杂构造区页岩气勘探具有以下启示:1页岩气勘探需遵从油气形成的基本规律;2中国南方页岩气具有多个勘探方向,埋深大于4500m的深层、盆外常压区、陆相页岩气是急需探索和攻关的领域;3重视基础、创新思路、发展关键技术是页岩气勘探突破的关键。     

中国石化深层、常压页岩气勘探开发进展与展望

近十几年以来，随着页岩气勘探开发理论技术水平的提高，我国实现了南方上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩气商业化开发，并向深层、复杂构造区和新层系拓展。为进一步推动页岩气高效勘探开发，系统梳理了中国石化页岩气勘探开发新进展，并对国内页岩气发展趋势进行分析。研究结果表明：(1)高质量建成涪陵页岩气国家级示范区，创新形成了海相页岩气立体开发关键技术体系；(2)实现南川东胜、白马区块常压页岩气规模效益开发，构建了背斜型、单斜型、反向逆断层遮挡型、残留向斜型四种页岩气聚散模式，形成精细分区，差异化开发新模式，初步建成常压页岩气开发低成本技术体系；(3)初步落实川东南盆缘深层万亿方规模阵地，创新形成海相深层页岩气“超压富气”模式，初步形成4 000～4 500 m深层页岩气压裂技术体系；(4)相继在元坝、普光侏罗系，红星、普光二叠系、井研—犍为寒武系取得重大突破；(5)未来实现页岩气大突破和大发展离不开勘探开发理论技术的创新攻关，必须坚持勘探开发一体化、地质工程一体化、技术经济一体化，需要充分认识深层、常压、新层系页岩气地质特征的复杂性，还需要政策扶持等。     

输导层（体）非常规天然气勘探理论与实践——四川盆地新类型页岩气与致密砂岩气突破的启示

针对四川盆地海相页岩层系寒武系筇竹寺组历经多年页岩气勘探未获重大突破、三叠系须家河组致密气一直未能实现规模商业建产的问题，在对老井反馈分析的基础上，结合致密气、页岩气的聚集机理以及钻井过程中油气显示、开发过程中产量压力变化等特征，提出转变勘探开发思路，从源、储勘探转向输导层（体）勘探，把有效烃源岩、有效输导层（体）和有效砂岩（页岩）层的有机组合作为成藏体，建立了输导层（体）非常规天然气形成富集模式。实践应用上取得2项成效：(1)指导筇竹寺组低有机质丰度粉砂质页岩勘探取得重大突破，改变了只在富有机质黑色页岩中寻找页岩气的传统思维，也实现了四川盆地新区、新层系、新类型页岩气的突破与勘探开发向多层系的转变；(2)实现了须家河组致密砂岩难动用储量的勘探突破和高效开发，破解了须家河组致密砂岩层产量不高、裂缝带产量不稳的难题，推动了致密砂岩气从有储量无产量向有效动用的转变，提升了致密砂岩气的勘探开发潜力。     

涪陵页岩气勘探开发重大突破与启示

中国海相页岩气分布领域广,资源丰富,但与北美相比,具有页岩时代老、热演化程度高的特点;同时由于经历多期次的构造改造,具有保存条件和埋深差异大的特殊性。针对这些特点和特殊性,提出了生烃条件、储集条件和保存条件为核心的页岩气“三元富集”理论。以此为指导,中国石化集团公司的页岩气勘探向四川盆地及其近缘聚焦,确定川东南地区下志留统是首选的页岩气勘探突破领域。建立了海相页岩气区带和目标评价方法,优选涪陵焦石坝构造为页岩气突破目标,2012年部署钻探焦页1井,一举发现了中国首个大型页岩气田--焦石坝龙马溪组海相页岩气田。同时,借鉴、集成和研发关键技术,形成了中、浅层海相页岩气钻井技术和大井段分段压裂的海相页岩储层改造技术。在勘探开发一体化的工作思路指导下,通过精细高效的组织管理实现焦石坝大型页岩气田的快速高效开发。     

中国石化页岩气发展现状与趋势

中国页岩气地质资源丰富,但与北美相比具有地质年代老、埋深大、热演化程度高、构造和地表条件复杂的特点,很难实现商业开发。自2006年以来,中国石化页岩气勘探开发经历了调研及选区评价、勘探突破和勘探开发快速发展3个阶段。2012年,海相页岩气勘探获得重大突破,高效建成中国首个页岩气田——涪陵页岩气田,并实现威荣深层页岩气商业开发及其他勘探领域的不断拓展,页岩气探明储量、产量快速规模增长。经过十余年的科技攻关和重大装备研发,中国石化创新引领了页岩气藏精细描述及综合评价技术体系,发展了立体开发调整技术,形成了山地条件下优快钻井与长水平井分段压裂及气田绿色开发配套技术。中国石化未来将持续加强地质评价与探索,夯实可持续发展的资源基础,坚持地质工程一体化发展思路,加强技术装备升级,利用大数据、人工智能助推油气行业降本增效,加强项目全过程一体化管理,提升页岩气开发效益,从而实现中国石化页岩气探明储量、产量稳步增长。     

四川盆地海相页岩气富集条件及勘探开发有利区

历经十余年探索实践,四川盆地海相页岩气勘探取得了一系列进展,锁定五峰组—龙马溪组为最有利产层,提出了一批页岩气富集高产理论,形成了集地质评价、开发优化、优快钻井、体积压裂、工厂化作业、清洁开发等为一体的勘探开发技术,探明了万亿立方米级储量的页岩气大气田。时值中国页岩气勘探发展的重要节点,回顾四川盆地海相页岩气勘探开发历程、梳理五峰组—龙马溪组页岩气在地质条件与富集规律上的成果认识、展望四川盆地海相页岩气勘探的重点接替领域,对推进盆地海相页岩气的勘探开发有积极意义。(1)四川盆地海相页岩气勘探开发经历了4个阶段：评层选区找目标阶段;浅层至中—深层先导试验阶段;浅层至中—深层示范区建设阶段;浅层至中—深层上产、深层评价、常压页岩气评价、立体开发评价、超深层和新层系探索阶段。(2)四川盆地五峰组—龙马溪组的沉积条件优越,深水陆棚相高有机质含量页岩呈连续稳定分布;页岩气主要赋存在有机孔隙中,页岩储层在纵向上集中发育,连续厚度大;川南地区和川东南涪陵区块的构造相对简单,气源持续补给、远离古/今剥蚀区和大型断裂逸散区是页岩气富集保存的有利区;目前,五峰组—龙马溪组的页岩气资源量为33.19×10<...     

中国石化页岩气工程技术新进展与发展展望

中国石化在持续完善中深层页岩气工程技术链的基础上,为满足深层页岩气及常压页岩气高效开发的需求,重点开展了基于甜点评价的地质工程一体化设计、随钻地层精细评价、优快钻井、新型油基钻井液、新型弹韧性水泥浆与泡沫水泥浆固井、体积压裂新工艺、新型分段压裂工具、高效压裂液、页岩气测试及产能评价和大型压裂机组研制等技术攻关,初步形成了深层和常压页岩气工程技术链,有力支撑了涪陵页岩气田产能建设和深层与常压页岩气的勘探开发。综述了中国石化页岩气工程技术最新进展,并结合我国页岩气勘探开发需求,提出了进一步完善中深层页岩气工程技术链、继续攻关完善形成深层页岩气工程技术链、发展形成常压页岩气工程技术链的页岩气工程技术发展思路。      

中国页岩气地质特殊性及其勘探对策

与页岩气生产大国--美国相比,中国页岩气勘探开发除了起步较晚,更有地质条件特殊性决定的页岩气地质特殊性。根据页岩发育环境、页岩类型、演化历史和演化特点等的研究,系统总结了中国海相、陆相页岩油气的地质特殊性。海相页岩具有“一老二杂三高”的特点,时代老、层系多,多期复杂构造运动、破坏强度大,热演化史复杂、成熟度高;陆相页岩具有“一新一深二低”的特点,时代新,埋藏深、成熟低、脆性矿物含量低等,油气兼产。要实现页岩气勘探的突破和储产量的快速增长,应立足中国盆地特殊的地质特征来分析研究页岩气成藏机理、条件和有利分布区域,建立适合中国页岩气地质特殊性的综合评价方法和技术体系,同时加强地震技术、钻井技术、压裂技术、测井技术等攻关。     

涪陵页岩气田立体开发优快钻井技术

为了进一步提高涪陵页岩气田的采收率,首次探索实践了下部小层加密、中部小层评价和上部地层开发的立体开发技术,但钻井过程中面临压力系统多变、压裂干扰严重、防碰绕障难度大和精准导向及钻井提速挑战多等难题。为此,开展了立体开发井组工程设计、钻井提速、基于随钻前探的轨迹控制、页岩低成本高性能钻井液及页岩气井长效密封固井技术研究,形成了以涪陵页岩气田立体开发优快钻井技术。涪陵页岩气田185口井应用了该技术,与应用该技术前相比,机械钻速提高25.5%,钻井周期降低27.8%。涪陵页岩气田立体开发优快钻井技术对国内其他区块页岩油气勘探开发具有借鉴和指导作用。     

2017年我国将建成首个百亿方页岩气田

<正>近日,中国石油化工股份有限公司对外发布消息称,中国石化页岩气勘探开发取得重大突破,在重庆涪陵发现了我国首个大型页岩气田—涪陵页岩气田,资源量2.1万亿方。中国石化将于2017年在涪陵建成国内首个百亿方页岩气田。中石化提供的测算数字显示,百亿方产能页岩气田建成后,每年可减排二     

理论创新和技术进步支撑引领百亿气田建设

"十二五"以来,中国石化西南油气分公司面对日益复杂的勘探开发对象和扭亏创效的巨大挑战,坚持科技创新,发展完善了陆相碎屑岩和海相碳酸盐岩两项勘探理论,形成了生物礁、河道砂岩和致密砂岩等三类气藏开发配套技术,创新发展了智能滑套分段改造工艺、喷封压一体化储层改造工艺、脉冲压裂技术、超深高含硫水平井钻完井及投产关键技术等工程技术。上述理论创新和技术进步有力支撑了四川盆地川西陆相碎屑岩、川西海相碳酸盐岩、川南海相页岩气、川东北元坝海相碳酸盐岩等领域的重大突破,发现了3个千亿立方米级规模天然气商业储量区,探明了2个、建成了3个大中型气田,天然气储产量创历史新高。"十三五"期间,将重点攻关深层海相碳酸盐岩气藏勘探开发、深层页岩气商业开发、高含硫气田安全开发和开发老区气藏提高采收率技术,到"十三五"末天然气年产量力争达到(100~120)×10~8 m~3。     

涪陵页岩气田钻井工程技术进展与发展建议

涪陵页岩气田是我国首个实现商业化开发的大型页岩气田,其钻井工程技术体系对其他页岩气田钻井具有示范作用。将涪陵页岩气田钻井工程技术发展分为勘探发现、开发试验、一期产能建设和二期产能建设4个阶段,并从地表地质特征、井壁稳定、井眼轨迹控制以及固井质量等方面论述了该气田发展历程中遇到的钻井技术难点。针对上述技术难点,从平台地面布局、布井方案、低成本优快钻井、井眼轨迹控制、井筒完整性评价等方面总结了9项钻井关键技术,以期为其他页岩气田的钻井提供借鉴。同时,在此基础上围绕"稳产增效、提速降本",指出了涪陵页岩气田下一步的钻井技术需求,提出了针对性的钻井技术发展建议,以持续提高涪陵页岩气田的钻井技术水平。      

基于大数据PLS法的页岩气产能影响因素分析——以四川盆地涪陵气田焦石坝区块为例

至2018年底,四川盆地涪陵页岩气田已经建成超百亿方产能,累计生产页岩气超200×10~8m^3,成为了国内首个实现商业效益开发的页岩气田。以室内实验为基础,与现场生产相结合,对影响涪陵气田页岩气水平井产能的主要因素开展研究,得到各影响因素与页岩气产能之间的关系。研究表明,焦石坝区块不同开发分区页岩气井的影响因素不同,采用偏最小二乘法(PLS)模块大数据分析方法,计算特征变量的投影重要性(VIP值),确定产能影响因素与分区产能影响因素综合评价结果一致,证实了焦石坝一期产建区不同分区页岩气井产能的主要影响因素存在差异。研究成果对中国南方海相页岩气初期产能影响因素的研究具有一定的指导和借鉴意义。     

特约主编寄语

《石油实验地质》长期坚持“百花齐放,百家争鸣”的理念,持续关注并跟踪国内外石油地质研究新进展,为国内科技工作者搭建宣传成果、展示水平的平台。其中,我国最早关注页岩气的文章——张义纲教授1982年撰写的《多种天然气资源的勘探》一文出自该刊,文中对页岩地质特征和页岩气勘探开发规律的论述均被现今的实践所证实。十余年来,我国页岩气地质研究和勘探开发迅猛发展,成果显著,已成为学术界和工业界关注的重点领域之一。面对独具中国特色的地质条件,广大石油地质工作者刻苦攻关,已在四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组海相页岩层系建成了涪陵、威远、长宁、昭通等页岩气田示范区,取得了学术理论和勘探开发的丰硕成果。     

涪陵页岩气田拉开中国页岩气商业开发序幕

7月8日至10日对中石化涪陵页岩气田焦石坝区块焦页1-焦页3井区五峰组-龙马溪组一段的探明地质储量进行评审。经评审认定,涪陵页岩气田是典型的优质海相页岩气,新增探明地质储量1 067.5亿立方米。此次评审结果的出炉标志着我国首个大型页岩气田正式诞生,将拉开我国页岩气商业开发的序幕。     

涪陵页岩气田富集高产主控地质因素

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。     

中国石化“十四五”主要勘探进展与发展战略

在系统梳理中国石油化工股份有限公司（简称中国石化）“十四五”以来高质量勘探举措、理论技术进展及油气勘探成果的基础上,提出了油气勘探发展战略。“十四五”以来,中国石化坚定资源发展信心,大力推动高质量勘探实践,在塔里木、四川、渤海湾、准噶尔、鄂尔多斯等盆地的深层碳酸盐岩、陆相页岩油、深层页岩气、中西部碎屑岩、成熟探区隐蔽油气藏、深层煤层气等领域取得了主要勘探成果,为石油稳增长、天然气快上产夯实了储量基础。同时,发展完善了超深走滑断控缝洞型油气成藏理论、创新形成了页岩油成储成烃富集理论、深化了海相页岩气“二元富集”与致密碎屑岩油气差异富集机理认识等;攻关形成了复杂地质结构与储层结构条件下的以地震勘探、深层—超深层钻完井、超深层测录试井、水平井压裂技术等为代表的关键技术与工程工艺技术。展望未来,中国石化探区具备石油稳定发展、天然气快速发展的资源基础,勘探工作聚焦保拓矿权、勘探突破、规模增储三大核心责任,以深地工程、页岩油气示范工程、致密碎屑岩效益攻坚、常非统筹为统领,加快推进战略突破发现,落实规模增储阵地,进一步夯实上游可持续发展资源基础。     

页岩气层有效厚度下限探讨——以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组为例

储层有效厚度是储量计算的重要参数之一,国内对页岩气储层有效厚度下限标准的研究尚处于探索完善阶段,为了评价国内首个页岩气田的探明储量,有必要深入研究页岩的有效厚度下限。文中以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组页岩气藏为例,首先对商业开发的页岩储层厚度开展研究,然后通过分析页岩气储层岩性、脆性矿物体积分数、总含气量、有机碳质量分数、镜质体反射率等,优选出适合研究区的页岩气层有效厚度下限表征参数,最后提出适合研究区储层特征的有效储层下限标准。该标准在四川盆地涪陵页岩气田页岩气储量计算中取得较好的应用效果。     

页岩气水平井穿行层位优选

通过多年的勘探开发实践,我国在四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组实现了页岩气商业开发,认识到页岩气藏具有自生自储、低孔特低渗特征,属于“人工气藏”,其高产是由地质和工程两类因素共同控制。地质因素决定页岩气是否富集,工程因素则是决定页岩气是否高产的重要条件。准确识别“甜点层”,优选确定水平井穿行层位,是页岩气能否获得高产的关键。对涪陵页岩气田焦石坝区块水平井穿行层位优选实例的剖析表明,精细研究是准确优选水平井穿行层位的基础,地质、工程一体化紧密结合是准确优选水平井穿行层位的关键。根据各个地区具体地质条件,将地质、工程结合,优选水平井穿行层位,是页岩气勘探开发最终获得成功的重要保障。      

四川盆地海相、湖相页岩气形成条件对比及开发策略

四川盆地页岩气勘探已在川东南—川南海相下志留统、川东—川东北湖相下侏罗统泥页岩层系获得了商业发现和工业气流,展示了四川盆地页岩气具有多领域、多层系、多类型的特点。采用氩离子抛光—扫描电镜、压汞—吸附联合测定、脉冲渗透率和X-射线衍射等实验测试方法,通过对海相、湖相泥页岩沉积相、生烃条件、储集特征、可压裂性和富集类型多方面对比表明,海相龙马溪组优质页岩主要发育于克拉通台内凹陷深水陆棚沉积,具有分布广,厚度稳定,有机碳含量高,有机质孔、页理、有机硅均发育的良好的生、储、可压裂一体的页岩气物质基础,3类页岩气富集类型(盆内超高压页岩气型、盆内缘超压页岩气型和盆外常压页岩气型),其中盆内超高压页岩气型和盆内缘超压页岩气型为最有利的页岩气勘探类型;湖相大安寨段有利的页岩与灰岩薄互层岩性组合,主要发育于最大湖进期碳酸盐岩湖泊的湖坡风暴滩与湖坡泥交替沉积环境,具累计厚度大,有机碳含量较高,粒缘孔缝发育,渗透性较好,钙质脆性矿物含量高的较好的生、储、可压裂近配的页岩气物质基础,是湖相有利的页岩气勘探类型。针对海、湖相不同类型页岩气的形成特点,开展适应性勘探开发技术的攻关,是实现多领域页岩气经济有效开发的关键。