阿巴拉契亚盆地Marcellus页岩气藏地质特征及启示

随着水平钻井及水力压裂技术的进步,北美页岩气得以成功开发并成为北美最为重要的非常规天然气之一,其中阿巴拉契亚盆地Marcellus页岩气藏作为北美资源量最大的页岩气藏为世人所瞩目。根据研究资料,分析了泥盆系Marcellus黑色页岩厚度、有机质类型及丰度、成熟度、孔渗等参数,重点分析了页岩微裂缝的特征及发育机制。将Marcellus页岩气藏地质特征与目前北美页岩气产量最大的FortWorth盆地Barnett页岩气藏进行对比分析,二者不仅具有相似的构造及沉积背景,并且Marcellus含气页岩在多项石油地质指标上优于Barnett页岩,认为Marcellus页岩气为北美最具发展前景的页岩气区带。我国特殊地质条件决定不能直接套用北美页岩气成藏理论,只要有足够大面积与页岩厚度,黑色页岩大多可形成页岩气藏。综合研究及权衡各地质参数,认为中国上扬子地区多套海相页岩和其他地区陆相暗色页岩地层均具有良好页岩气潜力。     

页岩气藏压裂水平井产量影响因素评价

基于对页岩岩心的核磁共振实验、扫描电镜观察结果、进气、放气实验的调研分析,并采用源函数法、Laplace变换法建立了考虑页岩中气体溶解、吸附、含水、滑脱等因素的三重介质页岩气藏多级压裂水平井产量预测模型,以评价主要开发影响因素对页岩气藏多级压裂水平井产量的影响。通过实例验证了模型的可靠性,并评价了影响开发的关键因素对产量的敏感性。分析结果表明：页岩中含有溶解气,且溶解气对页岩气井产量的影响不容忽视;页岩含水饱和度、有机质含量、溶解参数和吸附参数均对页岩气井产量存在明显影响。该研究对于页岩气藏开发过程中提高气井产量预测的准确性具有一定指导意义。     

长宁页岩气田单井EUR计算方法

页岩气单井的EUR对指导页岩气井经济评价和后期开发方案调整至关重要。为此,对比研究了经验产量递减法、RTA分析法、线性流分析法、解析法等多种方法的适用条件和优缺点,基于长宁页岩气田页岩气井的生产方式和特点,优选出适用于长宁页岩气单井可采储量的计算方法,并且提出了页岩气单井可采储量的评价流程。即：①数据诊断,去除生产数据中的异常点,并且核实气井的生产方式,定井底压力生产、定产量生产或者是变压力变产量生产。②流态判断,不同的方法适用的流动状态不一样,可利用流动物质平衡法结合线性流分析法判断气井的流态。③根据流态判断和气井的生产制度,选择合适的计算模型,尽可能多选择模型进行计算。计算结果取各种方法计算的平均值以减小误差。研究成果为页岩气井EUR的计算提供了技术支撑。     

有效开发中国页岩气

目前中国正在形成页岩气开发热潮,为科学看待页岩气开发,分析了美国页岩气发展的有利因素及中国发展页岩气的条件,从资源、技术、政策等方面将中美两国页岩气开发条件进行了对比。结果认为,除资源基础外,中国在自然条件、气藏埋深、开发技术、管网输送及政策等方面与美国差距都较大;参照国内煤层气及低渗透砂岩气田开发参数进行经济评价,在目前国内气价条件下,页岩气开发暂无经济效益。为实现中国页岩气的规模有效开发,提出如下建议:①开展资源评价,制定相关标准;②扩大对外合作,积极引进技术;③制定优惠政策,鼓励页岩气开发。     

美国页岩气产量前景展望

<正>美国页岩气(包含致密油区带中的伴生气,下同)主要产自美国东部地区的马塞勒斯(Marcellus)和尤提卡(Utica)页岩区、墨西哥湾沿岸地区的伊格尔福特(Eagle Ford)和海恩斯维尔/博西尔(Haynesville/Bossier)页岩区以及西南地区二叠盆地的页岩区,页岩气产区总面积超50×104 mile2。     

工厂化模式及其对北美页岩气开发的影响

页岩气开发工厂化模式自2006年以来，经过10年的发展完善，目前在北美各大页岩气区带得到广泛推广和应用，对实现页岩气经济性开发起到不容忽视的作用。通过对美国Marcellus和Haynesville两个页岩气区带的开发实例剖析以及对工厂化模式中作业流程的进一步诠释，展示了页岩气开发工厂化模式的内涵与积极作用。工厂化模式从形式上能够实现高度集约化生产，最大化地减少非作业时间和占地面积，从效果上能够缩短作业周期、降低成本，使经济效益得以体现。在工厂化模式的实施中，贯穿着适合该模式的专用设备及相关技术的不断创新、作业方式的改进优化以及作业各环节间有序的管理衔接。     

纵波-转换横波联合反演技术在页岩气藏勘探中的应用

近几年的页岩油气开发实践表明,页岩非均质性及水平井段的方位对页岩气单井产量、采收率及页岩气开采的经济性影响较大,而页岩非均质性主要受到天然微裂缝的影响。因此,开展页岩内天然微裂缝研究,寻找页岩储层“甜点”等是成功部署高产气井、提高页岩气开采经济效益的必然选择。基于美国阿巴拉契亚盆地Marcellus页岩区的3C/3D高分辨率地震资料,利用快/慢速转换横波（PSV-1/PSV-2）反射时间厚度差法,对Marcellus地层的天然微裂缝发育带进行了探测。应用纵-转换横波（PP-PS）联合反演技术,结合联合反演密度、纵横波速度比（v_P/v_S）等组合属性参数,对天然微裂缝的开闭性及张性天然微裂缝孔隙空间的含气性分别进行了识别和检测,并利用实钻井资料对地球物理方法预测的页岩储层“甜点”（含气张性微裂缝）进行验证,取得较好效果。实际应用表明,纵-横波联合反演技术对于张性天然微裂缝的识别及含气性检测具有突出优势,能有效降低钻探风险。     

复杂条件下页岩气藏生产特征及规律

从页岩气藏的储层特征、生产机理及压裂施工后气井的产能特征着手,首先分析了页岩储层多孔介质的4个组成部分,确定了有机质孔隙是页岩气主要的储集体,有机质含量及孔隙发育特征直接影响页岩气藏的储量和产量;对页岩气藏的吸附、解析、扩散等渗流机理进行了细致分析,推算游离气与吸附气量,并用压力变化关系曲线解释含气量关系;在产能特征方面运用实例分析了页岩一气井产能,确定了单井初期产量高、后期递减迅速和生产周期长等特征,证实了水力裂缝是页岩气藏最主要的气体渗流通道,水力裂缝的形态最终决定气井的产能。研究结果从多方面总结了页岩气藏复杂的生产机理及特征规律,为提高页岩气井产能、规模化开发页岩气藏提供了理论支撑。     

页岩气水平井生产规律

随着我国页岩气开发工作的逐步深入和开发规模的不断加大,适时开展气井生产数据分析、评价已投产井生产规律是评价阶段开发效果和制订下一步开发部署的依据和保障。为此,通过分析北美地区6个页岩气开发区块和我国国家级页岩气示范区长宁—威远区块、昭通区块的页岩气水平井生产数据,采用双曲—指数混合递减模型建立不同区块的归一化产量递减曲线,探讨了页岩气井初始产量的变化趋势和产量递减规律,并建立了页岩气水平井估算最终开采量(EUR)的快速评价方法。研究结果表明:①在开发初期页岩气水平井平均初始产量均呈现逐年上升的趋势,而初始产量分布则存在着差异,而后,气井平均初始产量变化呈平台式,后期则呈逐年下降的趋势;②双曲—指数递减模型应用于中国和北美地区页岩气水平井的产量递减分析具有较好的适应性,同一区块不同批次的气井产量递减规律相似;③长宁区块前3年产量递减比例依次为55%、38%和33%,与北美地区Fayetteville区块接近,威远区块生产初期产量递减比例依次为63%、 46%和37%,明显高于北美地区5个区块;④气井EUR与第1年累计产气量(Q_1)正相关,一般为Q_1的2～5倍,Woodford区块气井EUR/Q_1最高,长宁区块与Barnett、Eagle Ford、Fayetteville和Haynesville区块相当,而威远区块则相对较低。     

预测页岩气井产量和可采储量泛指数递减模型的建立及应用

随着中国页岩气工业的发展和大量页岩气井的投产,如何有效地预测页岩气井的产量和可采储量已成为油气藏工程的重要课题,也是页岩气资源的生产和管理部门极为关心的问题。由于页岩气是以吸附状态和自由状态分别储存于超致密页岩基质和次生裂缝系统中,而页岩气井在钻井、完井、测井和压裂过程中受到泥浆的多次污染。因此,投产后的页岩气井表现出明显的独立性、差异性和复杂性。再者,由于页岩气井以降压解吸和能量消耗式开采,具有投产即进入递减的特征,因此,产量递减法已成为首选的评价方法。基于陈元千等提出的广义单峰周期预测模型,经简化后得到预测页岩气井产量和可采储量的泛指数递减模型。该模型的递减指数m为0~1。当m=1时为著名的指数递减模型;当m=0.5时可得具有实用价值的0.5型泛指数递减模型。对于具体的非常规气井,在实际预测中,需要利用生产数据通过线性迭代试差法,确定a和c及m值。根据美国宾州Marcellus页岩气藏两口页岩气井生产数据,利用泛指数递减模型,对页岩气井的产量和可采储量进行预测。结果表明,建立的泛指数递减模型是实用有效的。     

川南下志留统龙马溪组页岩吸附特征及控制因素

页岩的吸附特征是评价页岩气是否具有开采价值的一个重要标准,是研究页岩气富集规律的一个核心内容。为此,以四川盆地南部地区下志留统龙马溪组取心页岩为研究对象,开展页岩等温吸附实验研究。实验发现龙马溪组泥页岩的Langmuir体积较大,平均为1.33m3/t,Langmuir压力平均为1.66 MPa,反映了龙马溪组页岩的吸附能力较强,具有良好的储气能力,但不利于解吸。结合页岩矿物特征及孔隙结构特征,研究发现温度、有机碳含量、湿度、比表面积等是影响龙马溪组页岩吸附能力的主要因素;页岩气的吸附过程属于放热反应,随温度升高吸附气量减少;由于水分占据了一定原本被气体吸附的孔隙表面,因而湿度越大,吸附气量越小;中孔和宏孔体积与页岩饱和吸附气量具有较好的正相关性;有机碳含量越高,饱和吸附气气量就越大;比表面积更是饱和吸附气量的控制因素,二者具有极高的相关性。     

中美海相页岩气地质特征对比研究

通过中国海相页岩气详细研究和美国典型页岩气区带解剖,对比研究了中美页岩气地质特征的异同,这些研究对指导我国四川盆地海相页岩气的研究具有重要理论和实践意义。 ①美国Barnett页岩、Marcellus页岩和Haynesville页岩气区带的盆地类型为前陆盆地,中国四川早古生代盆地为克拉通。沉积环境均为深水陆棚,岩石类型以硅质和硅质钙质页岩为主,脆性矿物含量高。②Barnett页岩TOC值为3%~13%,平均为4.5%,Marcellus页岩TOC值为3%~12%,平均为4.0%,Haynesville页岩TOC值为0.5%~4%。四川盆地五峰组-龙马溪组和筇竹寺组页岩TOC值分别为1.5%~3%和2.5%~4.5%。③美国三大页岩成熟度适中,四川盆地海相页岩处于过成熟阶段。Barnett页岩、Marcellus页岩和Haynesville页岩R_O值分别为0.5%~2.1%、1.2%～3.5%和1.2%~3%。四川盆地筇竹寺组页岩R_O值一般为2.5%~4.5%,平均为3.5%,龙马溪组页岩R_O值为1.5%~3%。 ④Barnett页岩核心区厚度为30~180m,总孔隙度为4%~5%,基质渗透率小于1×10^-3μm²,Marcellus页岩厚度为 15～60m,孔隙度平均为10%,渗透率小于1×10^-3μm², Haynesville页岩厚度为70~100m,孔隙度为8%~9%,渗透率小于5×10^-3μm²,四川盆地五峰组-龙马溪组页岩厚度为25~120m,孔隙度为3%~10%,渗透率为(0.01~)×10^-3μm²,筇竹寺组页岩厚度为40~100m,孔隙度为0.1%~3%,渗透率为(0.01~42)×10^-3μm²。⑤Barnett页岩、Marcellus页岩和Haynesville页岩含气量分别为4.2~9.9m³/t、1.70～2.83m³/t和2.5~9m³/t。四川盆地五峰组-龙马溪组和筇竹寺组页岩含气量分别为1.7~4.5m³/t和0.55~1.2m³/t。中国海相页岩吸附气含量大于美国。⑥美国海相页岩埋深为1 220~3 990m,中国海相页岩埋深可高达5 000m,一般为1 500~4 000m;Barnett页岩和筇竹寺组页岩为正常地层压力,压力系数分别为0.99~1.01和1,Marcellus页岩,Haynesville页岩和五峰组-龙马溪组为异常高压,地层压力系数分别为0.9~1.4、1.61~2.07和1~2.3。⑦除四川盆地筇竹寺组页岩外,其他4套页岩均具有良好封盖层,有利于天然气保存。⑧美国地表条件更有利,多以平原为主,而四川多为丘陵。 ⑨四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气地质资源量为17.5×10¹²m³,技术可采资源量为1.77×10¹²m³,筇竹寺组页岩气地质资源量为8.86×10¹²m³,技术可采资源量为0.886×10¹²m³。     

页岩气体积压裂缝网模型分析及应用

对低渗透页岩储层进行体积压裂改造以形成复杂裂缝网络是获得页岩气经济产能的关键,压裂改造体积和缝网导流能力是评价体积压裂施工效果的关键指标,同时对压裂优化设计、压后产能预测及经济评价也具有重要意义。为此,在分析页岩气体积压裂特点的基础上,对两种主要页岩气体积压裂缝网模型的假设、数学方程及参数优化方法进行了比较分析,并结合美国Marcellus页岩区块现场参数对页岩储层压裂方案进行了优选。结果表明：离散化缝网模型及线网模型均能有效表征复杂缝网几何特征,模拟缝网的扩展规律和缝网中压裂液流动及支撑剂运移,获得缝网几何形态参数,可优选压裂施工方案;天然裂缝发育的页岩层是体积压裂改造的重点,水平地应力差越小则越易形成复杂缝网,施工排量越大,压裂液泵入总量越大,则储层改造体积范围越大,缝网导流能力越高,页岩气产能就越高。     

中国页岩气勘探评价若干问题评述

页岩油气开采被认为是自石油发现以来最重要的能源开发，是过去半个世纪以来油气工业界在油气地质与工程方面所取得的最激动人心的技术成就。页岩油气的商业开采带来了一场世界性的革命，并已迅速波及国内，形成一股全民热潮。然而，无论从哪个角度来分析，要取得北美地区页岩气的成功都还有很长的艰难道路要走。自2009年开始页岩气钻探以来，中石油、中石化和壳牌中国在四川盆地下古生界海相页岩气勘探方面取得了重要进展，中国也由此成为除北美地区之外唯一一个接入管网开始页岩气商业生产的国家。尽管目前国内的页岩气产量对整个天然气生产的贡献尚微不足道，但这毕竟是一个良好的开端。通过对国内近年来页岩气勘探现状的分析，以及对页岩气热潮的冷静思考，揭示了目前页岩气勘探与评价认识中存在的种种问题，指出在陆相页岩气和南方构造复杂区海相页岩气的勘探方面，以及在页岩气资源的评价认识与发展规划的制定方面，需要做更潜心、认真的研究与科学思考，既要重视页岩气发展的机遇，更要防范页岩气开采中的巨大风险。     

页岩之气

纵观国内外石油石化行业的发展历程,每次重大的理论和技术突破,都会在生产实践中引发一系列深刻变革,甚至改变一个国家的能源格局,影响世界历史的进程。世界石油工业正是靠着一次次的观念创新、理论突破、技术革命,实现了一     

我国页岩气资源现状及勘探前景

非常规天然气资源—页岩气是可接替能源。因此,其资源勘探开发备受世界瞩目。目前,美国和加拿大率先进入到页岩气的勘探开发阶段,而中国页岩气的勘探还处于起步阶段。在调研了国内外页岩气研究成果的基础上,分析了页岩气储层的特征以及储层空间类型。页岩本身既是烃源岩又是储层,页岩气主要以吸附和游离状态存在于页岩之中,因此与常规的天然气有很大的区别。中国页岩气广泛分布于海相、陆相盆地,资源丰富,预计资源量约为(15～30)×1012m3,勘探潜力大。但由于我国起步晚,还需要加速对页岩气的勘探开发以缓解中国对油气能源的需求压力。     

中国页岩气勘探开发进展与发展前景

全球掀起了轰轰烈烈的"页岩气绿色革命",北美以外地区有20余个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验,页岩气资源成为潜力较大、较重要的天然气开发目标。中国发育海相、海陆过渡相—陆相煤系和湖相3类富含有机质页岩,都具备页岩气形成与富集条件,页岩气资源丰富。中国在页岩气资源潜力评价和勘探开发先导性试验上取得了重要进展,正在寻求实现页岩气资源有效开发。本文系统总结了中国页岩气勘探开发实践,分析了中国页岩气资源前景,指出中国页岩气资源丰富。目前已在中国多处发现了页岩气资源,发展前景良好。与北美相比,中国页岩气形成与发展具明显的特殊性,许多地质与开发难题亟待解决。随着页岩气地质评价与开发理论创新及相关关键技术突破、经济条件改善和国家政策支持,未来中国页岩气资源发展前景广阔,有望改变中国天然气发展乃至整个能源发展格局。     

页岩气资源勘探开发历史及现状

在化石能源为世界主体能源,全球进入难动用储量开发时代的背景下,页岩气的成功开发对于北美的能源供给有着举足轻重的影响,美国的天然气供给实现了自给自足,并在世界范围内掀起了天然气革命。页岩气是21世纪的巨大资源,具有储量丰富、清洁廉价和能够长期供给的优点。但在中国乃至世界范围内,针对其进行的勘探和开发工作并不足,对页岩气的利用也只是冰川一角。中国页岩气资源潜力巨大,如能成功开发,不仅可以缓解当前的油气资源短缺现状,甚至可以改变油气资源格局和能源结构,对国家能源安全和经济发展具有重要的意义。页岩气的经济开发是必须且亟需解决的问题;页岩气储量巨大,如能成功开发,其产量也将是巨大的,并会随着开发的进行逐年大幅增长;中国页岩气资源丰富,政策支持良好,勘探开发前景广阔,但同时存在着地质条件复杂、关键技术难突破的问题,需在借鉴北美成功经验的同时,结合中国页岩储集层实际,开创出独具中国特色的页岩气勘探开发之路。