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。     

北美Marcellus页岩气藏多波勘探天然微裂缝检测

近年来,应用于复杂油气藏勘探的3C-3D、9C-3D等多分量地震勘探技术在裂缝性储层预测中的优势日益受到业界关注。相比于传统的纵波(PP)勘探技术,多波多分量地震勘探技术可以直接引入对岩性、裂缝等敏感的横波(PSV)信息。基于美国Marcellus页岩区3C-3D纵波-转换横波勘探地震资料,在简述快/慢转换横波(PSV-1/PSV-2)法微裂缝探测的基础上,重点论述了纵波-转换横波(PP-PSV)联合反演天然张性微裂缝识别及含气性检测过程,指出基于纵波-转换横波联合反演出的密度、纵横波速度比等组合属性参数能有效地识别天然微裂缝的开闭性,预测有利含气区带。     

鄂尔多斯盆地L区块页岩气地质特征及勘探前景

以鄂尔多斯盆地东缘L区块二叠系山西组和太原组泥页岩为研究对象,通过野外调查和实验测试,分析两个层位泥页岩的厚度、分布、地球化学特征,指出页岩气发育的有利层位。研究认为,该区块泥页岩具有厚度较大、分布稳定,泥页岩有机碳含量较高,68%的样品有机碳含量大于2.0%,热演化程度适中,镜质体反射率一般为1.25%~1.84%,有机质处于成熟生气阶段。与美国主要的页岩气盆地进行对比分析,L区块二叠系太原组及山西组发育的泥页岩层为该区块页岩气勘探开发的有利层位,具有良好的页岩气勘探前景。     

鄂尔斯盆地L区块页岩气地质特征及勘探前景

以鄂尔多斯盆地东缘L区块二叠系山西组和太原组泥页岩为研究对象,通过野外调查和实验测试,分析两个层位泥页岩的厚度、分布、地球化学特征,指出页岩气发育的有利层位.研究认为,该区块泥页岩具有厚度较大、分布稳定,泥页岩有机碳含量较高,68％的样品有机碳含量大于2.0％,热演化程度适中,镜质体反射率一般为1.25％～1.84％,有机质处于成熟生气阶段.与美国主要的页岩气盆地进行对比分析,L区块二叠系太原组及山西组发育的泥页岩层为该区块页岩气勘探开发的有利层位,具有良好的页岩气勘探前景.     

页岩气成藏的四性特征及对下扬子地区页岩气勘探的启示

页岩气藏是连续型天然气藏,是生储盖为一体的封闭天然气系统,其成藏具有生气的唯一性、储气的多样性、富气的变化性和供气的改造性。生气的唯一性是指页岩气藏的烃源岩来源为富有机质页岩,且唯一来源于成熟的有机质生烃作用;而储气的多样性则揭示了页岩气藏中天然气的主要赋存形态:游离态和吸附态,两种状态的天然气含量变化较大,天然气分子主要富集在有机质的微孔隙、微裂缝及页岩的孔隙、裂缝内;富气的变化性是指多种地质指标,即"五度"指标影响页岩气藏的形成,"五度"包括深度、厚度、有机质丰度、热演化程度和脆性度,合适的"五度"指标才能形成商业开采的页岩气藏;供气的改造性凸显了页岩储层的最大特点,纳米级孔隙的非达西流渗流定律,该特点影响单井产量,造成产量低、递减慢、生产周期长,只有经过后期压裂改造才能获得工业气流。以上页岩气藏的四性变化为指导下扬子地区下寒武统黄柏岭组页岩气勘探提供主要技术依据,结合区域地质、地化特征,认为下扬子东南缘、东北部地区下寒武统黄柏岭组最有利于页岩气藏形成,并可进行必要的商业开采。     

鄂尔多斯盆地中生界页岩气成藏地质条件

为了寻找常规油气的接替能源,增加鄂尔多斯盆地油气资源的地质储量,促进国内非常规油气资源的勘探开发,根据国内外现有的页岩气勘探开发理论和实践,对中生界延长组长7段泥页岩层的沉积环境、经历的构造运动、分布范围、厚度、埋深、有机质的类型和丰度、成熟度及生烃强度等各项成藏地质、地化要素进行了分析。研究认为鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段泥页岩层具备良好的页岩气成藏地质条件,盆地南部吴起—永宁—下寺湾—直罗—线地区是中生界地层页岩气勘探开发的有利区块。     

鄂尔多斯盆地中生界页岩气成藏地质条件

为了寻找常规油气的接替能源,增加鄂尔多斯盆地油气资源的地质储量,促进国内非常规油气资源的勘探开发,根据国内外现有的页岩气勘探开发理论和实践,对中生界延长组长7段泥页岩层的沉积环境、经历的构造运动、分布范围、厚度、埋深、有机质的类型和丰度、成熟度及生烃强度等各项成藏地质、地化要素进行了分析。研究认为鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段泥页岩层具备良好的页岩气成藏地质条件,盆地南部吴起一永宁一下寺湾一直罗一线地区是中生界地层页岩气勘探开发的有利区块。     

上扬子地区早古生代页岩气与北美Barnett页岩气潜力对比

上扬子地区早古生代牛蹄塘组和龙马溪组发育两套分布广、厚度大、有机质含量高的页岩,目前相关的试验性页岩气开采较少,对其潜力缺少定量或相对定量方面的评估。北美地区Barnett页岩是页岩气开采历史最长,产量最高的页岩,建立了可靠的页岩气潜力的评价标准,对比评价上扬子地区早古生代页岩气潜力不失为经济有效的方法。通过比较发现,上扬子地区早古生代页岩与Barnett页岩具有相似的构造沉积背景和发育规模,二者之间具有很强的可比性。地球化学特征对比发现,上扬子地区早古生代页岩的有机质丰度、类型、成熟度、页岩气类型和有机质转化率等相关参数与Barnett页岩类似或更有利,认为其资源潜力不低于Barnett页岩,具有进行较大规模试验性开采的条件。     

渝东南地区下志留统龙马溪组页岩气成藏地质特征

近年来,渝东南地区页岩气勘探开发成为油气勘探领域的焦点。基于野外实测地层剖面和钻井资料,从页岩地层特征、地球化学特征、储层特征及成藏模式等方面系统分析了渝东南地区龙马溪组页岩气成藏地质特征。结果表明:渝东南地区龙马溪组页岩沉积厚度大,为30~130 m,在石柱—彭水地区形成沉积中心;页岩有机碳含量高,为0.05%~17.4%,在彭水地区形成有机碳含量高值区,有机质类型主要以腐泥质无定性体为主,热演化程度处于高—过成熟阶段。储层矿物成分复杂,粘土矿物包括伊利石、伊/蒙混层和绿泥石,脆性矿物以石英、长石和碳酸盐矿物为主,脆性指数高。储集空间以有机质孔、粒间孔、粒内孔、粘土矿物层间孔及裂缝为主。页岩气成藏方式为原地聚集成藏,生气方式主要为原油裂解生气和有机质热解生气。     

页岩气藏改造技术及四川页岩气藏压裂先导性试验

在大量调研国内外页岩气资料的基础上,介绍了页岩气藏基本特征、影响页岩气藏产能的因素、压裂增产机理与技术关键、页岩气藏压裂改造技术现状等。重点介绍了国内第一口页岩气井现场加砂压裂改造先导性试验情况,为国内页岩气增产改造提供了技术参考资料。     

Significance of Shale Gas Development

Natural gas production from shale formations is growing exponentially in the United States. This paper introduces the five major shale formations in the United States and the technologies used to produce them. The Barnett, Haynesville, Fayetteville, Woodford, and Marcellus combined hold an estimated 978 trillion cubic feet of total gas reserves. These findings along with recent technological advances in horizontal drilling and completion methods have transformed the natural gas exploration and production industry in the U.S. and have fundamentally changed the U.S. energy picture. Specifically this paper states that the United States through the utilization of natural gas from shale can reduce its carbon emissions and can become more energy self-sufficient. Finally, the Harding ＆ Shelton Group states in this paper that the opportunity to locate and produce shale gas in China is very similar to that which has taken place in the United States.     

陆相页岩气储层特征与潜力评价

在日益剧增的能源需求与北美页岩气成功开发的推动下,近年来我国页岩气勘查与潜力评价取得了一系列成果。我国广泛发育中生代以来的陆相沉积,各主要含油气盆地内陆相富有机质页岩极为丰富,评价其页岩气成藏潜力具有特殊的理论与现实意义。与海相页岩气储层不同,陆相富有机质页岩的热演化程度较低,有机质含量高;石英含量相对较低,而长石、碳酸盐矿物含量较高,总体脆性条件好;黏土矿物含量高,后期构造活动改造弱。这些特点决定了陆相气页岩储层评价的标准不能简单照搬海相储层的评价标准。在总结了目前我国主要陆相页岩气勘查评价成果的基础上,参照北美海相页岩气储层评价标准,认为陆相页岩气储层评价标准可定为：TOC＞2.0%,热成熟度RO＞0.9%,脆性矿物含量＞40%,黏土矿物含量＜40%,含气量＞1.0m³/t,孔隙度＞2%,有效厚度＞30m。     

页岩气储集层的地球物理特征及识别方法

页岩气储集层具有高自然伽马、低声波速度、低密度、高电阻率等地球物理特性,这些特性都可以作为页岩气储集层识别的依据。但由于其有效孔隙度较低,成藏主要受控于裂缝发育程度,页岩气的地球物理勘探主要是通过检测页岩裂缝的发育程度及方向来确定页岩储集层的有利发育区带。讨论了利用因岩性各向异性而产生的地震波的各向异性、快慢横波分裂、曲率相干属性、频变AVO 等几种裂缝检测识别页岩气储集层的方法,为页岩气的地球物理勘探提供了思路。     

页岩气藏吸附特征及其对产能的影响

页岩气藏中部分气体以吸附态存在,且受页岩性质和储集层条件的影响,吸附气约占总含气量的20%~85%.页岩吸附能力与有机质含量、矿物成分、储集层温度、压力和孔隙结构等因素有关。针对页岩气等温吸附特征（吸附曲线形状、Langmuir体积、Langmuir压力）,采用数值模拟方法,分析了吸附气对页岩气井产能的影响。结果表明,等温吸附曲线越接近于线性,Langmuir压力越高,吸附气解吸越容易,气井产出量越高;Langmuir体积越大,或者气藏中吸附气含量占气体储量的比例越高,页岩气井产能相对降低。     

准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力

准噶尔盆地页岩气尚属于研究起步阶段,勘探程度低,还未发现页岩气藏。通过对准噶尔盆地东南缘雅玛里克山、水磨沟、三工河等地区上二叠统芦草沟组油页岩样品进行有机地球化学特征系统分析,认为：芦草沟组油页岩有机碳平均含量为9.71%,油页岩氢指数(I_H)平均值为471.56mgHC/g_TOC,有机质类型主要为Ⅱ型,处于低熟—成熟热演化阶段。通过与北美五大页岩气系统地球化学参数和地质参数对比,初步确定准噶尔盆地东南缘存在发育热成因页岩气藏的条件,部分区域可能有生物成因气生成。3个地区中,以三工河地区油页岩有机质丰度最高,有可能成为研究区页岩气勘探开发的有利区域。     

页岩气的主要成藏要素与气储改造

含气页岩通常既可以作为烃源岩,又可以作为储层和盖层。页岩作为烃源岩,页岩气的产量与其总有机碳含量（TOC）、有机质的成熟度（Ro）、有效厚度密切相关;页岩作为储层,它有着低的孔隙度和渗透率,这也是它能作为盖层的原因。在页岩气藏中,气体主要是以吸附方式吸附在有机质和黏土颗粒的表面,或者以游离方式聚集在裂缝和孔隙中的。通过研究煤层气解吸机理,研究了页岩气的解吸机理及页岩中裂缝的检测方法。分析四川盆地烃源岩的地球化学特征、展布特征等,并探讨了四川盆地页岩气藏的分布。     

黔北地区构造特征与下寒武统页岩气储层裂缝研究

裂缝发育程度是页岩气储层的主控因素之一,而裂缝的形成与构造特征密切相关。在对黔北地区构造特征分析的基础上,对该区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩地层的裂缝特征及分布进行了研究。认为黔北地区褶皱、断裂发育复杂,褶皱整体以隔槽式为主,断裂是在多个走向断裂体系相互切割、联合下形成的,各断裂体系的主形成期具有差异性;构造裂缝是下寒武统黑色页岩层段的主要裂缝类型,而且以水平缝与低角度缝所占比例大。裂缝发育区的分布主要受到断裂带的控制,其中以北东向和北北东向断裂体系的控制作用最为显著,裂缝发育区多位于断裂带的末端、拐点处、不同走向断裂带相交处和相同走向的断层夹持带等应力集中部位。其次,在背斜的高陡部位,也有利于裂缝的形成。     

涪陵页岩气田焦石坝页岩气储层含气量测井评价

为深化焦石坝区块页岩气储层评价认识,以四川盆地首口参数井页岩岩心实验为基础,建立了基于常规测井资料的页岩气储层游离气、吸附气及总含气量计算模型与评价标准,并应用于工区内3口探井连续含气量剖面建立和综合评价。焦石坝页岩气田龙马溪组下部—五峰组页岩气以游离气为主,吸附气为辅,游离气含量达到了吸附气含量的2倍以上。其页岩气层含气量呈"上低下高"且随深度增加而增大特征,其中下段总含气量大,游离气含量高,为最优"甜点"段,是典型的Ⅰ类气层,具有非常好的商业开发价值。     

异常高压对四川盆地龙马溪组页岩气藏的影响

四川盆地下志留统龙马溪组黑色页岩主要为浅海—深水陆棚相沉积,分布面积广,厚度大。龙马溪组页岩气高产层段地层压力均为异常高压,研究认为,欠压实增压、矿物成岩作用、构造挤压和有机质热演化增压,是造成该层异常高压的主要因素。异常高压对页岩气藏的影响,一方面,能够全面抑制烃源岩热演化,使生气镜质体反射率下限上移;另一方面,能减缓压实等成岩作用,使储集层保存相对较高的孔隙度和渗透率,并通过诱导有机酸的溶蚀和岩石有效应力的减小,形成次生孔隙和微裂缝,提高了储集层的渗流能力,但对压裂改造提出了更高的要求。此外,随着地层压力的增高,吸附气的含量也会随之增加,使得页岩气藏含气性更佳。总体来说,异常高压有利于页岩气的富集。