页岩气测井评价方法研究——以四川盆地蜀南地区为例

页岩气是一种重要的非常规天然气资源,目前国内对页岩气储层测井评价方法的研究还处于起步阶段。在对国内外页岩气储层测井评价方法调研的基础上,根据岩心分析资料,建立了四川盆地蜀南地区页岩气测井评价岩石物理模型。通过开展总有机碳含量、吸附气含量及游离气含量等计算方法的研究,形成了针对四川盆地蜀南地区页岩气储层关键参数的计算方法,并开发了相应的测井解释模块,建立了一套系统的页岩气储层测井评价方法。该方法支撑了页岩气试油层段及储层改造措施优选,为四川盆地页岩气藏的勘探开发提供了技术保障。     

四川盆地天然气资源潜力

近年来,四川盆地常规和非常规天然气勘探取得一系列进展和突破,地质认识和资源潜力等不断更新,急需对四川盆地天然气资源开展综合评价,进一步摸清天然气资源,为加快四川盆地天然气勘探开发提供依据。梳理总结四川盆地近10年来的勘探进展,确定评价资源类型,明确评价目标和评价方法,评价得到常规天然气地质资源量20.69×1012m~3,可采资源量11.20×1012m~3,包括致密气地质资源量5.87×1012m~3,可采资源量2.35×1012m~3;页岩气地质资源量57.46×1012m~3,可采资源量10.01×1012m~3,并总结天然气资源分布规律,分析评价结果与以往相比变化原因。研究结果表明,四川盆地天然气资源丰富、潜力巨大,勘探开发前景广阔,未来应加强深层、超深层勘探,推进多层系立体勘探,加快发展非常规油气勘探,力争实现天然气持续快速发展。要继续保持天然气勘探快速发展态势,必须加强油气地质理论、勘探开发技术、资源调查评价和管理体制改革等多个方面研究。     

中国页岩气勘探开发面临的问题与对策

为加快中国页岩气产业的发展步伐,探讨了中国页岩气勘探开发面临的问题,并提出相应的应对措施。分析认为,页岩气要成为中国天然气勘探开发的后备领域,形成产业化规模并为调整和优化能源结构、缓减天然气供需矛盾作出贡献,至少需要解决4个问题：①中国是否存在页岩气;②页岩气的单井产量有多高;③页岩气藏的规模有多大;④开采页岩气的成本是否划算。四川盆地长宁、威远地区钻获丰富的页岩气,初步回答了中国有无页岩气的问题,但是,中国页岩气的勘探开发还面临着资源、环境、技术、成本和政策等5个方面的挑战：①页岩气资源评价、储量计算和产能预测的方法需要探索,页岩气资源量、储量和产能尚不清楚;②中国页岩气勘探开发受环境制约,环保要求高;③页岩气的评价技术和核心工艺技术还不完全掌握;④成本是制约页岩气效益开发的关键因素;⑤现有天然气勘探开发的一些技术标准不适应页岩气勘探开发,中国缺少发展页岩气产业的系统扶持政策等。针对上述问题,建议当前应当做好矿权秩序维护、科技攻关、政策扶持、标准制订、先导试验区建设和体制创新等工作。     

四川盆地页岩气勘探开发进展、挑战及对策

2020年中国页岩气年产量已经超过200×10~8 m~3,创造了我国天然气发展史上的一个奇迹。四川盆地已经并将继续成为我国页岩气勘探开发的主战场。为了进一步推动我国页岩气大规模高效益开发,在全球新冠肺炎疫情蔓延和国内提出"碳达峰碳中和"目标的新形势下,从资源勘探、气藏工程、钻采工程和产业规制4个方面梳理了四川盆地页岩气勘探开发的进展和挑战,提出了实现页岩气大规模高效开发的对策建议。研究结果表明:(1)四川盆地页岩气大规模高效开发必须以中浅层页岩气持续稳产和深层页岩气规模建产为基础;(2)较之于北美地区,四川盆地页岩气勘探开发在地理环境、地质条件、钻采技术、产业规制等方面具有自身的特点,很难复制北美大规模、高密度、连片化布井的开发模式,因此需要立足于"少井高产"的策略,一方面在页岩气井全生命周期,继续坚持采用地质工程一体化技术,开展"一体化研究、一体化设计、一体化实施和一体化迭代",另一方面以问题为导向,从地质评价、开发政策、工程技术、产业规制等方面开展持续攻关,完善地质评价理论与技术、创新气藏工程理论与方法、研发降本增效工程技术、健全页岩气产业规制,形成技术要素与非技术要素协同促进的新格局。结论认为,该研究成果对于四川盆地乃至全国页岩气大规模高效益开发具有重要的借鉴指导意义。     

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发领域与技术攻关方向

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发成果显著,自新场气田发现以来,勘探开发领域逐步扩大,储量和产量快速增长。地质理论认识深化与关键技术进步是推动天然气勘探开发大发展的主要动力。中国石化探区天然气资源丰富,有利目标类型多,常规天然气整体探明程度为16%,页岩气勘探尚处于初期阶段,根据HCZ模式预测,中国石化探区天然气（含页岩气）勘探开发仍将快速发展,具备年均新增探明天然气地质储量(1 600~2 000)×10⁸ m³的潜力。围绕页岩气、海相碳酸盐岩天然气、陆相致密砂岩气等领域的高效勘探开发,需要加强深层海相页岩气增产降本的钻完井、压裂技术攻关,以及陆相、海陆过渡相页岩气资源潜力评价和勘探开发适应性技术准备,加强深层超深层礁滩相碳酸盐岩储层、风化壳储层预测和超深井高效钻井、压裂测试技术攻关,加强陆相致密砂岩气地质—测井—地震一体化甜点预测和低成本直井多层压裂技术攻关。     

湘鄂两区页岩气勘探前景

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集.从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果.在目前的经济技术条件下,页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标.美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情,已成为全球油气资源勘探开发的新亮点,正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破.     

中国非常规天然气资源基础与开发技术

中国非常规天然气资源丰富,合理有效地开发可为中国经济的可持续发展提供能源保障。致密砂岩气藏远景资源量超过12×1012 m3,已经实现规模开发;煤层气勘探在高阶煤中取得突破;页岩气研究刚刚起步,四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等具有良好的页岩气成藏和开发条件;在中国南海多处发现天然气水合物存在的证据。但是,由于非常规天然气地质条件具有复杂性和特殊性,现有的部分勘探开发技术适用性差、不够成熟,加之低渗透储层单井产量低等因素,严重制约了非常规天然气开发利用的步伐。因此应加强以下工作：研发不同类型致密砂岩气藏的开发技术;优选煤层气有利目标区及扩大勘探开发规模;研发适合高阶煤层气田的高效勘探开发关键技术;调查页岩气资源分布并查明成藏主控因素;开展天然气水合物资源评价。     

页岩气试油快速投产技术探讨

针对四川盆地页岩气勘探开发中工厂化作业技术需求,以"降本增效、绿色环保"为出发点,攻克了变化流速和粒度分级高效处理、多功能装备集成困难和天然气燃烧声光热污染等技术难题,探讨了综合应用天然气快速净化技术、返排液回收技术和安全环保技术实现页岩气试油快速投产的技术方法。研究成果以长宁-威远等重点勘探开发项目为依托,现场试验表明,文章提及的技术方法初步实现了页岩气试油快速投产,为页岩气的规模开发奠定了技术支撑。     

页岩气是潜力巨大的非常规天然气资源

通过对北美页岩气藏的深入研究并系统总结其勘探开发历史与成功经验,指出页岩气藏是典型的非常规天然气藏。探讨了页岩气藏在地质特征、开发特征上与常规天然气藏的明显差异。北美油气生产商把页岩气藏作为重要天然气开发目标,其有效勘探开发的关键在于有政策引导和水平井、水力压裂等先进钻、完井技术的成功应用。借鉴其经验,认为我国对页岩气的研究与勘探开发尚处于探索阶段,存在古生界海相与中、新生界陆相两大页岩气勘探开发领域,页岩气资源潜力巨大,在地质理论和钻、完井等生产技术发展的推动下,将成为中国现实的天然气资源。建议加快我国页岩气资源战略调查,制定优惠政策,加强对外合作,推动我国页岩气勘探开发技术和产业化发展。     

中美页岩气勘探开发历程、地质特征和开发利用条件对比及启示

分析美国"页岩气革命"的成功经验对促进中国页岩气产业发展具有重要意义。对比研究中美两国页岩气的勘探开发历程、成藏地质条件、开发利用条件以及资源开发现状,结果表明:中美两国均拥有丰富的页岩气资源,但中国的页岩气勘探开发起步晚,资源探明率低,开发程度低,产量远低于美国,尚处于早期快速发展阶段。美国拥有得天独厚的页岩气成藏地质条件,优越的开发地质条件,完备的开发基础设施;美国在页岩气勘探开发方面的技术创新能力强,工艺技术全球领先,加上产业政策扶持等多种因素,共同促成了其页岩气产量的飞跃。与美国相比,中国的地质构造演化期次多,沉积盆地类型多,发育海相、海陆过渡相和陆相3种类型页岩,不同类型页岩的品质差异大;加之受晚期构造改造强烈,不同构造单元的页岩气保存条件差异大。中国页岩气主要分布区的地形地貌、地下地质条件复杂,开发基础设施相对薄弱,目前在立体高效开发等关键技术和工艺方面与美国存在较大差距。页岩气是中美天然气未来产量增长的主体,也是中国天然气产量增长的重要力量。建议:①进一步加快四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气的勘探开发,实现增储上产;②进一步发挥公益性油气地质调查的引领作用,加强新区、新层系页岩气的地质调查和评价工作,开辟新的页岩气产能基地;③加强自主创新,强化成藏理论研究,攻关适合中国地表地质特点的关键技术工艺,促进深层、常压、陆相和海陆过渡相页岩气的低成本有效开发;④继续从政策方面给予扶持,促进页岩气产业快速发展。     

四川盆地下古生界存在页岩气的地球化学依据

四川盆地寒武系底部和志留系底部各存在一套良好的高成熟度、高有机质丰度、类型好的烃源岩,所生成的天然气均为腐泥型有机质形成的油型气,均可作为页岩气的勘探目标。下寒武统页岩烃源岩以川西南地区厚度最大,呈辐射状减薄,其累计厚度在100~400 m之间,有机碳含量在0.2%～9.98%之间,平均值为0.97%;下志留统页岩烃源岩主要分布在川南、川东地区,累计厚度在100~700 m之间,平均厚度为203 m,其中黑色页岩厚度变化在20~120 m之间,富含笔石,有机碳含量在0.4%~1.6%之间,有机质类型主要为腐泥型干酪根,生烃能力强,热演化程度高,已演化至过成熟阶段,目前生烃已近枯竭,但也说明它的生烃能力巨大,历史上曾经大量生成天然气。从其成熟度、运聚条件和矿物成分比较分析后认为：四川盆地页岩气勘探开发的首选目标应为川南下志留统页岩。     

四川盆地中侏罗统下沙溪庙组致密气勘探潜力及有利方向

基于对四川盆地中侏罗统下沙溪庙组多年的勘探实践,研究了致密气成藏富集的关键条件,认为下沙溪庙组致密气藏为多层叠置、整体含气的次生构造—岩性气藏,具有明显的源控、相控、位控的“三元”控藏特点:①下侏罗统自流井组、上三叠统须家河组暗色泥岩、碳质泥岩与煤层等多套源岩提供了天然气来源;②冲积扇、三角洲相等沉积体系中的各类河道砂体和泥页岩组合形成的泥包砂结构是有利的富集组合体;③广泛分布的“叶肢介页岩”或紫红色泥页岩层可以作为区域盖层;④喜马拉雅运动之后形成的3大古隆起和3大坳陷,隆坳相间,发育了一系列下沙溪庙组顶部构造,具有全盆地分布形成有利含气圈闭的条件;⑤从须家河组断至下沙溪庙组的断层可以形成远源气藏的运移通道,近源的自流井组烃源可以通过小断层或微裂缝就近输导。据此,建立了下沙溪庙组致密气成藏模式,认为下沙溪庙组具备形成大中型气田的基础,川西地区勘探潜力最大,川北及川南地区次之,川中地区成藏条件配置较差,勘探潜力较差。      

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<...     

四川盆地及其周缘页岩气勘探开发现状、潜力与展望

历经10余年的探索与发展,中国南方地区已全面进入中浅层海相页岩气规模效益开发阶段,综合评价四川盆地及其周缘页岩气勘探开发潜力和发展前景,是关乎四川盆地能否建成"天然气大庆"的关键。为了给下一步的页岩气勘探开发提供理论支持,通过系统总结四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气勘探开发理论和成效,分析了中国南方页岩气勘探开发现状与潜力,预判了未来的发展前景。研究结果表明:①川南地区4 500 m以浅五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源量为3.7×10~(12)m~3,其中可采储量超过2×10~(12)m~3,具备建成1 000×10~8m~3页岩气年产规模并稳产10年以上的开发潜力,中国石油天然气股份有限公司迄今已累计提交页岩气探明地质储量1.061×10~(12)m~3,并建成百亿立方米年产量页岩气大气区;②渝东北—鄂西地区、川西南—滇东北复杂构造区五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源潜力较好,亦具有良好的勘探开发前景;③四川盆地及其周缘具有三套后备页岩气层系,即下寒武统筇竹寺组海相页岩、上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩和下侏罗统自流井组陆相页岩,其中筇竹寺组海相页岩在绵阳—长宁拉张槽内优质页岩厚度较大、压力较高、孔隙较发育,是下一步页岩气勘探开发的重点,而川中—川东北地区自流井组大安寨段陆相页岩也具有一定的页岩油气勘探开发潜力。     

四川盆地侏罗系陆相页岩油气富集条件及勘探方向

四川盆地侏罗系发育3套半深湖亚相富有机质页岩,具有叠置发育、广覆分布的特征,半深湖亚相页岩具有“高TOC、高孔隙度、高含气量”的特点。四川盆地侏罗系多口井、多个层段的陆相页岩油气近期取得勘探新突破,勘探潜力巨大、资源丰富,是继五峰组—龙马溪组海相页岩气之后的重点资源接替领域。经过细粒岩综合评价研究发现其具有强非均质性,通过建立“四元”岩相划分方案,明确了陆相页岩油气富集高产主控因素：半深湖亚相富有机质页岩提供了物质基础、良好的构造保存及高压条件是关键、适宜的热演化程度及微裂缝发育有利于油气富集及烃类流动、地质—工程一体化研究是高产的保障。侏罗系陆相页岩油气资源潜力大、天然气当量为6.0×10¹²m³,占四川盆地天然气总资源量的27.7%,是“十四五”(2021—2025年)期间增储上产的重要领域。川东北地区多层页岩叠置发育、川南地区半深湖亚相页岩大面积展布,是重要的勘探有利区,其中,中国石油化工集团有限公司所属矿权区的天然气总资源量为2.94×10¹²m³、原油为12.03×10⁸     

四川盆地页岩气成藏地质条件

与传统上的“泥页岩裂缝气”并不完全相同，页岩气是主体上以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及页岩地层中的天然气。四川盆地经历了克拉通和前陆盆地演化过程中复杂的构造变动，形成了与美国典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件，其中的古生界页岩不仅是盆地内常规气藏的烃源岩，而且还是页岩气成藏及勘探的主要对象，目前已发现了页岩气存在的大量证据。根据演化及勘探地质特点，四川盆地非常规天然气具有两分格局，东南部以页岩气为主而西北部以根缘气为主，古生界主体发育页岩气而中生界主体发育根缘气。川东和川南地区（包括川西南）古生界生气页岩发育厚度大、有机质含量高、埋藏深度小，下寒武统和下志留统具有良好的页岩气成藏及勘探地质条件；川中地区同时发育中、古生界烃源岩，上三叠统、下志留统和下寒武统可作为页岩气勘探的有利层位；川西中生界泥/页岩常与致密砂岩形成频繁互层并产生具有砂岩底部含气特点的根缘气，整体上存在着页岩气发育和勘探的远景条件，局部埋藏相对较浅的高碳泥/页岩是页岩气勘探的基本对象。     

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。     

四川盆地海相碳酸盐岩大型气田天然气地球化学特征与气源

详细阐述了四川盆地海相碳酸盐岩大型气田天然气的地球化学特征,包括天然气的组成、碳同位素、凝析油的轻烃和储层沥青的生物标志化合物分布特征。认为该盆地海相碳酸盐岩三个大型气田中的天然气都不是碳酸盐岩自生的,而是来源于位于其上或其下的烃源岩,其中威远气田震旦系天然气主要来自下寒武统泥质烃源岩,卧龙河气田嘉陵江组天然气主要来自上二叠统煤系烃源岩,川东石炭系天然气主要来自志留系泥质烃源岩。     

页岩气评价标准与储层分类

随着中国页岩气勘探开发的迅猛发展,页岩气评价标准和储层分类方法的建立显得尤为重要。在调研国内外页岩气地质特点、生气能力、储气能力和易开采性等资料的基础上,结合中国四川盆地具体地质情况,筛选出10个储层评价参数,并界定了评价参数分级分值。随后,采用灰色关联分析法定量化各因子之间的大小关系,计算出了各主、次因子的权重和页岩气储层质量综合评价因子,从而进行了储层分类。分析发现,我国四川盆地页岩气储层与美国五大页岩气盆地地质特点极为相似,并且龙马溪组和筇竹寺组储层综合评价因子分别为0.48和0.45,与美国New Albany页岩气盆地储层评价因子相差不大,开发潜力巨大。实例证明,储层分类结果与实际生产情况吻合度非常高。该评价方法可为我国页岩气储层评价和选区提供依据。