页岩气开发目标区优选体系与评价方法

中国对页岩气的研究已经起步,但至今尚未建立完善的页岩气目标区优选体系,这制约了我国页岩气大规模工业化开发的步伐。在收集大量的页岩气基础资料和借鉴前人的研究成果的基础上,详细分析了页岩储层地质因素对页岩气富集丰度和开发效果的影响,建立了相应的页岩气目标区评价指标体系。通过层次分析法确定权重,利用无量纲化指标处理方法对所确定的指标进行标准化处理,采用加权平均模型对目标区进行模糊综合评价。最后以中国部分页岩气试验区为例进行了综合评价、排序。其成果实际应用效果良好,能够有效地指导我国页岩气的勘探开发工作。     

页岩气成藏条件与评价体系

为了更好地对我国页岩气进行勘探开发,完善页岩气评价各环节,有必要对页岩气成藏和评价进行研究。在已有的页岩气勘探开发基础上,结合国外开发技术资料,通过对比分析各评价指标与页岩气成藏特征之间的联系,弄清成藏规律以及评价指标量化大小,结果表明页岩气成藏应具备地层以泥/页岩为主,单层厚度≥30 m,泥质含量≥10%,TOC≥0.3%,Ro≥0.4%等条件,页岩气开发目标区地质条件更为苛刻;体积法是现阶段计算我国页岩气资源量的主要方法;对页岩气储层评价影响的因素有很多,利用综合评价方法建立评价模型,确定各因素对储层质量的影响权重,进而对储层进行等级划分,其中结构方程模型和层次分析法已有进行应用,评价结果准确度很高;我国南方地区页岩气勘探开发潜力巨大,上述评价体系在南方勘探开发中的应用,可为开发页岩气的决策者提供定量的指标,有助于页岩气的开发。     

基于结构方程的非常规有利区优选方法与体系研究

针对中国非常规油气田勘探开发目前尚未建立完善的目标区优化体系的现状，在现有非常规油气田开发评价理论的基础上，借鉴国外非常规油气田开发评价体系的经验和合理方法，结合鄂尔多斯盆地非常规油气田地质特征，选取实际区块页岩资源丰度、页岩有效厚度、成熟度等10种影响因素，建立了结构方程模型与模糊积分评价相结合的优化体系，开展非常规油气田不同指标体系选区优化研究，应用效果较好。研究表明，基于结构方程模型评价方法能够客观、全面地识别目标区域优化系统的影响因素，并计算出各影响因素的权重，使评价结果更加客观准确，为决策者提供一定的理论依据。研究成果对非常规油气藏的勘探、井位部署及提高采收率具有一定借鉴意义。     

投资和市场在页岩气区块优选中的影响分析

页岩气区块的评价选择涉及技术、经济和市场开发等多种因素,目前尚无一套科学全面而又简便易行的评价模型供相关企业在投标阶段参考使用。为此,采用CRITIC客观权重赋权方法量化分析了投资规模和燃气市场条件等指标对目标区块选择结果的影响,同时结合6个主要的地质资源禀赋条件指标进行了综合分析评价,并构建了涵盖资源禀赋条件、投资规模和燃气市场条件等因素12个主要指标的综合量化优选决策模型。分析发现,与单纯进行资源禀赋条件相比,引入投资规模和燃气市场条件等指标后,选择结果发生了较大变化,同时由于将投资和市场等定性因素采用了定量分析,提高了评价的科学性和客观性,所构建的综合优选决策模型对于非油气勘探开发企业简便易行。以国土资源部第二轮页岩气招标区块为例,所提出的综合优选模型与实际投标竞争热度结果有着很好的符合度,具有较强的适用性,可为相关企业进行后续的页岩气投标区块选择提供参考。     

基于综合权重法的页岩气储量评价方法探讨

针对页岩气地质特征和开采技术的特殊性,提出一种基于综合权重法的评价方法。通过综合考虑影响页岩气开发效果的各种因素,构建了页岩气储量综合评价指标体系;分别利用层次分析法和最大熵值法,求取主观权重和客观权重系数,综合主/客观权重的影响确定综合指标权重系数,结合储量级别与所掌握资料的可靠性分析,进而确定考虑风险的储量综合评价值。利用该方法对7个页岩气储量区块进行综合评价,给出储量品质的差异以及储量的升级动用排序。研究结果表明,对页岩气储量进行评价时,应综合考虑影响页岩气地质、开发、经济等多种因素,并且通过引入风险系数,确保评估结果更为合理,可为页岩气储量区块优选提供决策建议。      

油页岩矿地面干馏目标区优选

油页岩开采分为地面干馏和原位开采2 种主要方式,地面干馏是开发油页岩资源的传统方式。在油页岩资源开发目标优选中,不同的开采方式应有不同的评价体系。为了更加合理、有序地开发油页岩资源,以层次分析法为基础,建立了针对地面干馏的优选体系。首先优选油页岩评价的相关参数,用层次分析法对所选参数赋权重值,然后对参数值评分,参数评分值加权各参数权重得到各矿区分值,根据得分对中国油页岩含矿区进行了评价优选。优选结果表明,博格达山北麓含矿区、抚顺含矿区、儋州含矿区等28 个矿区为最有利的油页岩地面干馏开采目标区。     

页岩油气勘探开发现状及关键技术

综述了各国页岩气的勘探开发现状,探讨了页岩油气勘探开发过程中的关键技术,主要有以下几方面的认识:①综合多参数、多信息,建立不同相带的评价标准及有利区带预测方法是页岩气勘探开发的前提。②页岩气的渗流模型呈现多尺度的特点,开采过程涉及到解吸、扩散和渗流3个阶段,建立渗流方程时需考虑解吸吸附模型、扩散模型、压裂裂缝模型等影响因素。③多分支井、丛式井、羽状井等水平钻井技术,体积压裂技术等新技术是提高页岩气产能及收益的关键。④井中地震技术能实时提供施工过程中所产生的裂缝的方位、密度、尺寸、间距等参数,描述裂缝复杂程度,评价增产实施方案的有效性。     

涪陵地区页岩气层地震预测技术在水平井压裂评价中的应用

近年来涪陵地区页岩气的开发实践表明,页岩气水平井压裂改造的好坏是影响压后产能的重要因素。因此,为提高产能,压前或开发方案编制时对目标区进行压裂评价,压后对目标区各井压裂参数的差异进行压裂对比显得尤为必要。利用构造研究及地球物理预测成果,从构造特征、裂缝预测特征、地应力特征及地层脆性特征四个方面对水平井压裂目标区进行评价分析,其中构造特征和裂缝预测特征主要是对水平段区域目的层的原生裂缝进行预测,包括裂缝的尺度、数量及规模等,地应力特征及地层脆性特征主要是对地层压裂改造后次生裂缝发育的难易程度进行预测。该评价分析方法在涪陵地区页岩气层压裂开发过程中取得了较好效果。     

四川盆地页岩气储层含气量的测井评价方法

含气量是页岩气储层评价的一项重要参数指标,其值的高低直接影响着页岩气区块是否具有工业开采价值。而页岩气含气量主要由吸附气和游离气组成,其影响因素较多,包括孔隙度、含气饱和度、地层压力、地层温度、总有机碳含量等。为此,针对四川盆地蜀南地区下志留统龙马溪组页岩气储层开展综合研究,形成了一套系统的页岩气储层含气量测井评价方法 :(1)通过页岩岩心等温吸附实验,建立了兰格缪尔方程关键参数计算模型,并对吸附气含量主要影响因素地层温度、地层压力、有机碳含量进行分析及校正,提高了吸附气含量计算精度;(2)开展页岩储层孔隙度和含水饱和度精细评价,为精确计算游离气含量奠定了基础;(3)由于吸附态甲烷占据一定孔隙空间,扣除吸附气体积影响后,总含气量计算精度较高,与岩心分析数据具有较好的一致性。通过实验与理论的结合,所形成的四川盆地页岩气储层含气量评价方法在该区块具有较好的适应性,为现场试油层位的优选和区块资源潜力评价提供有效的技术支撑。     

四川盆地涪陵地区页岩气层构造特征与保存评价

四川盆地涪陵页岩气田五峰组-龙马溪组含有丰富的页岩气资源,但该区经历了多期构造叠加作用,对页岩气保存条件造成了重要影响。系统研究了涪陵地区的构造特征和保存条件。该区发育北东向、北西向2组构造体系,主要形成于晚燕山期,受3套滑脱层系影响,纵向上变形特征存在差异性,可划分出3个构造形变层,中构造层变形相对强烈。将构造样式、断裂规模、剥蚀程度、裂缝密度作为构造变形的主要评价指标,可将涪陵地区平面上按构造变形分为东、西2带,西带构造变形较弱,保存条件较好。为进一步落实页岩气开发有利区,在"东西分带"认识的基础上,通过构造变形定量表征和地震预测,建立了一种涪陵地区保存条件量化评价方法。根据评价结果,在西带优选出3个有利目标区,在东带优选出2个有利目标区。      

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<...     

川渝地区页岩气勘探开发工程技术集成与规模化应用

自2009年四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区第1口井开钻以来,经过8年的探索和实践,中国的页岩气勘探开发工程技术取得了长足的进步和全面的发展。及时总结所优化集成的页岩气勘探开发工程配套技术,对于"高效益、高效率"推进川渝地区页岩气规模开发具有重要的意义。研究结果表明:(1)形成并完善了10项页岩气钻完井工程主体技术系列,整体处于国内领先水平,为页岩气规模上产提供了技术支撑;(2)形成了从设计到室内实验评价、井中地震压裂缝网实时监测的体积压裂配套技术,保证了页岩气增产方案的实施效果;(3)创新形成了钻井—压裂、钻井—采输、压裂—采输等同步作业模板,优化平台布置,实现"批量化、模块化、程序化、一体化"作业,大幅度加快了页岩气井的投产进度;(4)形成6项页岩气开发环保节能技术,实现了页岩气清洁节能生产;(5)形成了以高精度三维地震勘探技术为基础的技术体系,为打造"透明"气藏奠定了基础;(6)优化地面集输工艺,实现了气藏采输智能化、数字化管理。结论认为,所形成的页岩气勘探开发配套工程技术有效支撑了长宁—威远国家级页岩气示范区的页岩气上产,在技术进步和管理创新等方面都具有引领示范作用。     

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探开发进展、挑战与展望

鄂尔多斯盆地为大型富油气叠合盆地,发育二叠系和三叠系多套页岩层系,陆相页岩气资源丰富。相比较于海相页岩,陆相页岩存在较多特殊性,其勘探开发面临诸多挑战,制约陆相页岩气难以实现经济开采,在地质特征、资源背景及勘探开发技术等方面对鄂尔多斯盆地页岩气勘探开发实践中取得的成果进行归纳,对目前的技术难点进行分析,以期在陆相页岩气发展进程中,有效利用机遇及时应对挑战。综合分析认为:延长探区陆相页岩厚度、有机碳含量、成熟度、含气量等参数达到国家标准规定的页岩气有利层段参数下限标准,具备页岩气成藏地质条件;陆相页岩气在宏观和微观非均质条件控制下,相态和规模上具有差异性富集特征,存在吸附成藏和吸附+游离复合成藏两类成藏模式,不同成藏机理指导陆相页岩气有利区优选及页岩气井生产。陆相页岩气勘探实践中形成多项关键配套工艺技术,建立起适用于强非均质性陆相页岩的测井评价方法,研发出适用于陆相页岩的水基钻井液体系和系列钻完井配套技术装备,形成CO_2压裂技术体系和井场废液回收处理—利用技术。同时,面临精细"甜点"预测、钻井提速提效、压裂环保增效、降低成本等诸多挑战。目前中国陆相页岩气仍处于勘探开发初期,成本高,初期产量低,还需通过开展陆相页岩气勘探开发先导性试验,实现科技突破,形成资源接替,促进陆相页岩气产业取得经济效益。     

泥页岩脆-延转化带及其在页岩气勘探中的意义

泥页岩的脆-延性在页岩气勘探开发中备受关注,如何确定泥页岩脆-延转化深度是页岩气保存条件和水力压裂评价的关键问题。基于岩石力学试验,建立了一套泥页岩脆-延转化带确定方法。通过单轴应变试验确定名义固结压力、三轴压缩试验确定泥页岩超固结比（OCR）门限值和脆-延转化临界围压。依据最大古埋深和OCR门限值确定脆性带底界深度。由脆-延转化临界围压确定延性带顶界深度。脆-延转化带即脆性带底界和延性带顶界之间的深度带。按照以上方法确定的泥页岩脆性带、延性带和脆-延转化带,可用于页岩气保存条件和水力压裂评价。在脆性带内,页岩气保存条件不好,构造作用下易于发生脆性破裂。在延性带内,水力压裂效果不好,压裂裂缝容易闭合。在脆-延转化带内,不仅页岩气保存环境较好,而且泥页岩又具有较好的可压性。脆-延转化带是中国南方海相页岩气勘探开发的最佳深度带。勘探实践表明,志留系龙马溪组页岩气高产稳产探井产层的埋深位于按此方法所确定的脆-延转化带之内。     

中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点综合评价技术——以昭通国家级页岩气示范区为例

针对中国南方海相页岩气勘探开发所面临的"强改造、过成熟、复杂山地人文"等地质与地理条件,以云南昭通国家级页岩气示范区6年来的页岩气勘探甜点评价及黄金坝产区5×10~8m~3页岩气产能建设实践为支撑,在调研总结国内外页岩气储层评价认识的基础上,明确提出南方海相山地页岩气储层甜点评价中应补充页岩气保存条件、孔隙压力条件这2项关键指标,并应强化地应力与天然微裂缝系统评价研究。以此为基础,融合页岩气多学科资料进行系统分析并开展地质工程一体化综合研究,由此建立了页岩气储层"地球物理、储层地质、裂缝系统、岩石地质力学"三维模型。应用实践结果表明:①地质工程一体化和储层三维建模是中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点评价的有效方法;②页岩气储层甜点评价体现了多属性、多项评价参数的三维空间叠合与叠加效应;③木桶短板原理决定了页岩气储层甜点区的分布格局和评选结果。结论认为:该页岩气储层甜点综合评价方法具有创新性,可有效规避复杂的地质风险和工程风险,对高效勘探开发南方海相页岩气具有指导意义。     

页岩气选区评价关键参数及上下限

四川盆地及其周缘页岩气资源丰富,选区评价是获取页岩气区块并实现勘探开发的前提,然而目前页岩气选区评价关键参数并不统一,关键参数标准及上下限仍存在争议并缺乏系统性研究,因此亟需建立一套适用于高热演化海相页岩气的选区评价体系。充分调研了国内外页岩气选区评价方法、行业和企业标准及公开文献,开展了各类选区评价参数统计,优选了选区评价关键参数,探究了每个关键参数的上下限,建立了页岩气选区评价关键参数取值范围标准。研究优选出7个页岩气选区评价关键参数,主要包括有机碳含量（TOC）、成熟度（R_O）、孔隙度、压力系数、埋藏深度、脆性矿物含量和页岩有效厚度。有机碳含量作为页岩气选区评价的首要关键参数,其下限可降到1.0%;成熟度R_O是页岩气聚集形成的重要指标,其下限仍为1.3%,上限可提高至4.0%;孔隙度作为页岩储层评价的重要参数,其下限仍为2.0%;压力系数作为页岩气的保存参数,其下限可降至1.0;页岩埋藏深度的上下限分别为1 000 m和5 000 m;脆性矿物含量作为压裂参数,其下限仍为40%;页岩有效厚度应选取TOC>2.0%、1.3%<R_O<3.5%、孔隙度>2.0%和脆性矿物含量>40%的页岩层段,其下限为20 m。优选的选区评价关键参数及建立的上下限标准,对中国复杂构造背景下的高过成熟海相页岩气的选区评价和高效勘探开发具有重要指导意义。     

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。     

海相页岩气储层评价发展趋势与综合评价体系

目前,我国页岩气勘探开发中还存在着储层有效性评价体系不完善、储层评价体系不能满足页岩气高效开发需要等问题。为了完善储层评价内容与标准,基于现有的页岩气储层评价方法,分析页岩气储层静态评价的不足及其面临的挑战,建立了页岩气储层有效性评价方法和孔隙系统划分方案;在此基础上,探讨了页岩压后动态评价参数及其对排采措施的影响,研究了"自动缓解水锁"潜力评价参数,建立了"静—动"结合的储层综合评价体系。研究结果表明:①页岩气储层评价的新挑战表现为"储层有效性、压后动态评价参数体系、压后排采措施"研究不够深入,导致现有的页岩气储层评价体系相对于生产具有严重的滞后性;②储层有效性评价主要表现为有效孔隙度下限评价,体现在黏土矿物束缚水和不连通孔隙对页岩气开发的影响;③页岩气储层评价发展趋势表现为细化储层静态评价参数、建立"自动缓解水锁"潜力评价指标和"静—动"结合的储层综合评价体系;④确定了"润湿性、吸水滞留能力、吸水膨胀方式、膨胀率和吸水产生裂缝能力"等"自动缓解水锁"潜力评价指标的压后动态评价体系;⑤提出了"页岩气储层静态评价是基础,压后动态评价是补充"的储层评价思路,并建立了一套适合我国海相页岩气储层评价的"静—动"结合的储层综合评价体系。     

延长油气区页岩气可采系数标定研究

在勘探开发程度较低的页岩气区块,可采系数标定成为区块开展页岩气可采资源量评价工作的重要方法,然而国内目前尚未对页岩气可采系数标定进行系统研究。为填补国内页岩气可采系数标定研究的技术缺失,以延长油气区页岩气区块作为研究对象,结合研究区当前勘探特征,综合选取出3种适用于当前页岩气勘探程度的页岩气标定方法（类比法、参数加权法和等温吸附法）,根据3种方法在实际区块的可靠度分析进行特尔菲加权,获取区块准确的页岩气可采系数,最终探究出适合页岩气低勘探程度条件的区块可采系数标定方法。应用延长油气区页岩气勘探成果和认识对页岩气可采系数标定方法进行了实际应用,最终得到延长油气区页岩气中生界可采系数为0.132,上古生界可采系数为0.201。该方法对延长油气区页岩气的深入勘探开发具有指导作用,同时可为国内类似页岩气区块的可采资源量评价研究提供技术借鉴。