中国页岩气勘探开发理论认识与实践

基于四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩分布规律、优质页岩表观特征、页岩储集层微观特征、保存条件与页岩气富集、可压裂性等方面的分析,对中国页岩气勘探开发理论认识进行总结,并对未来中国页岩气勘探开发提出针对性建议。四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气重要的地质认识可总结为以下几个方面:沉积环境和沉积过程控制了富有机质页岩分布;"甜点段"优质页岩具备高有机碳含量、高脆性、高孔隙度、高含气性的特征;有机质孔隙是页岩气富集的重要储集空间;保存条件是复杂构造区页岩气地质评价的关键因素;页岩气属"人工气藏",可压裂性评价是获得高产的核心;纳米级储集空间与赋存状态决定了页岩气具有特殊的渗流特征。对中国页岩气产业的发展建议:(1)加大基础研究,实现页岩气地质理论体系的新突破;(2)强化勘探实践,形成多层系全方位新发现;(3)研究开发生产规律,建立页岩气开发新模式;(4)创新思维,攻关新技术;(5)探索管理创新,形成页岩气发展新机制。     

陆相页岩气的地质研究进展及亟待解决的问题——以延长探区上三叠统延长组长7段页岩为例

中国陆相页岩气的开发还处在探索阶段,究其根本原因在于地质理论尚未取得突破,由此导致其开发缺乏理论指导。为此,基于陆相页岩气的地球化学特征、地质条件及勘探工程生产实践,以延长探区上三叠统延长组长7段页岩为例,归纳总结了目前在该研究领域已取得的主要地质认识:成因类型多样;地球化学参数综合决定页岩含气量;砂质纹层对改善页岩储集物性具有重大贡献;页岩气的赋存需要"盖层条件",其赋存形式多样并存在先后顺序。同时指出了当前陆相页岩气在地质特征及成藏机理方面亟待解决的问题:陆相页岩的生油气机理,对储层赋存空间的认识,对页岩气赋存相态进行精确定量,温压系统的演变对地层压力、气体赋存作用的影响等。地质评价方面有待解决的问题包括页岩气定义对资源结构的影响,资源评价中关键参数的取值,勘探靶区的优选等。上述问题的解决,将有助于突破制约陆相页岩气地质研究理论的瓶颈,推动陆相页岩气的勘探开发。     

浅层页岩气高效勘探开发关键技术——以昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区为例

昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区浅层页岩气赋存与产能潜力受控于富有机质页岩储层厚度、物性、顶/底板封闭性、含气性及可压性五大地质要素,气藏显现出吸附气含量偏高、地层弱超压、初期产量相对偏低、气井产量稳定、递减率低等特征。通过创新集成,形成了浅层页岩气甜点选区评价技术、产能目标导向高效布井技术、国产近钻头地质导向技术、安全高效优快钻井技术、浅层页岩气体积压裂与精细控压排采等高效勘探开发关键技术,建立了太阳背斜区浅层页岩气开发示范基地,推动了昭通国家级页岩气示范区浅层页岩气勘探开发进程,引领了四川盆地以外中国南方复杂构造区海相山地浅层页岩气勘探开发进程。     

海相页岩储层水岩作用及其对开发效果的影响研究进展

水平钻井、水力压裂过程中伴随工作液滞留，水岩作用改变海相页岩储层特征与页岩气井开发效果，明确水岩作用机理及其对页岩气赋存和运移的影响，是指导页岩气生产开发的基础。现有研究表明，矿物组成、孔隙结构、流体性质和彼此之间的相互作用是影响页岩吸水的主要因素，水分子侵占孔隙表面的甲烷吸附位，引发气水置换作用，提高孔隙流体压力并降低储层含气性。水岩作用导致矿物膨胀、脱落，储层力学特征和物性参数改变，产生大量次生孔缝，这些次生改造为流体运移提供了更多的渗流通道，改善了储层的渗流能力，但是孔隙水和矿物颗粒堵塞部分孔缝，导致储层气相渗透率降低。针对现有研究认识与不足，建议对以下方面开展进一步研究：1)精细划分并定量分析页岩孔隙中的水；2)明确气水竞争吸附机理及其对页岩含气性的影响；3)分析水岩作用对页岩孔缝特征与矿物组分的影响；4)探究水岩作用对储层含水特征及开发效果的影响规律。     

延安地区二叠系山西组1段页岩气储层特征及勘探开发关键技术

延安地区二叠系山西组 1 段(山 1 段)陆相页岩气资源丰富,但泥页岩储层非均质性强,成藏条件复杂。为明确该区页岩气勘探潜力,应用钻井、测井、压裂、岩心及分析测试等资料,围绕山 1 段页岩气地质和工程特点,开展系统研究和技术攻关,创建陆相页岩气勘探开发关键技术。研究表明：山 1 段砂泥岩互层发育,横向相变频繁,泥页岩普遍含气,相邻的砂岩也含气,具有砂岩、泥岩混合,复合成藏的特征;山 1 段泥页岩累计厚度平均为 25m,地层压力系数为 0.82;泥页岩中有机质类型以Ⅲ型干酪根为主,R_o在 2.33%～2.85% 之间,泥页岩中主要发育 4 种孔隙、两种裂缝,泥页岩解析气含量平均为 1.2m³/t;相邻的砂岩含气饱和度平均为 45%,孔隙度平均值为 7.2%。通过集成创新,初步形成了陆相页岩气“三品质”测井评价技术、页岩气储层识别及随钻地质导向技术、低成本水平井优快钻井技术、水平井 CO₂混合体积压裂工艺技术等勘探开发关键技术,有力支撑了延安地区页岩气勘探开发工作。现场实施的 3 口水平井钻井周期降低 11.3%,薄层砂岩钻...     

页岩含气量评价方法

作为页岩气资源勘探评价的核心基础,含气量的评价一直作为关键研究内容而受到高度关注.页岩气的成藏和富集是一个动态地质过程,游离和吸附状态天然气的同时存在及比例变化,导致了页岩中天然气赋存状态的复杂性.页岩含气机理与煤层气差异较大,直接和间接成因的页岩气类型各具不同的页岩油气形成条件和含气特点.垂向上的页岩含气相关指征曲线...     

深层页岩气分段压裂技术现状及发展建议

中国深层页岩气资源潜力巨大,近年来少数探井产气量取得了突破,但大多数探井页岩储层压后产气量低且递减快,达不到经济开发要求,总体上还未形成深层页岩气商业开发的格局。在总结分析Haynesville区块和Cana Woodford区块深层页岩地质特征、压裂工艺技术特点、压裂材料及工程成本的基础上,分析了国内外深层页岩可压性的差异,指出国外深层页岩气地层的孔隙度、含气量、脆性指数和地应力差等参数要远优于目前国内深层页岩气地层,认为良好的储层地质与工程条件、量身定制的压裂工艺技术以及较低的单井综合成本是实现深层页岩气经济开发的关键,提出了开展深层页岩网络裂缝形成机制研究,高应力条件下大规模、高导流、体积压裂技术研究以及耐高温、低摩阻压裂流体体系研究等技术攻关的建议,以尽快形成适合中国深层页岩气开发要求的配套压裂技术,促进中国各个深层页岩气区块实现商业化开发。      

压裂改造技术在页岩气储层中的应用

目前水平井完井、大规模分段压裂改造已经成为实现页岩气商业化开发的主体技术措施.页岩储层根据其岩石矿物类型和天然裂缝发育程度不同可以定性地分为脆性页岩和塑性页岩,在脆性页岩地层中压裂液主要有减阻水或减阻水+线性胶体系,塑性地层中一般采用高黏度交联冻胶、泡沫压裂液体系等.经过30年的发展,北美页岩气已经实现了效益开发,而国内页岩气勘探开发则刚刚起步,尚处于勘探评价阶段.W201井是国内第1口为勘探页岩气钻的井,其基质渗透率极低(0.00018×10-3μm2),脆性矿物含量较高,裂缝较发育,吸附气含量较高.结合国外页岩气开发经验,通过对W201井储层评价、液体优选、工艺措施优化,成功实现了页岩储层大规模减阻水压裂施工,标志着国内在页岩气压裂施工工艺、液体体系、裂缝监测等方面实现突破.     

页岩气储层表征评价技术进展与思考

油气勘探理论与技术的进步使非常规油气勘探开发不断取得新的突破。复杂的微-纳米级孔隙体系与特殊的流体赋存方式是页岩有别于常规储层的显著特征,并对储层表征评价内容、方法与技术手段的针对性、准确性和适用性提出了更高要求。在充分调研国内外页岩气储层表征评价技术的基础上,重点介绍了页岩气储层岩相划分与预测、矿物组分、孔隙结构、可压裂性及多尺度/手段联合方法等储层表征评价技术进展。同时,提出未来发展趋势应聚焦于以下几个方面:(1)精度与针对性的进一步提高;(2)多技术、多尺度深度融合;(3)原地/原位条件储层评价;(4)储层动态监测评价;(5)大数据油气储层评价。最后,针对中国页岩气地质条件与勘探开发现状,提出未来页岩气储层表征技术与研究发展方向应重点聚焦于以下4个方面:(1)细粒沉积特征;(2)储层时空演化特征;(3)可压裂性评价;(4)储层评价技术的融合、引进与创新。     

页岩气储层测井精细评价

四川盆地页岩气勘探评价初期通常采用总有机碳含量、孔隙度、脆性矿物含量及含气量这4个测井计算参数对页岩气储层进行分类。随着油田高效勘探开发,特别是靶体优选及水平井压裂分段优化方面的需求不断提高,传统的储层评价标准难以满足页岩气开发区块薄靶体的设计精度以及页岩气藏立体开发的要求。从页岩气储层测井响应入手,综合考虑地质、储层、气藏等多方面因素,结合岩心分析资料,建立了基于沉积环境、岩性岩相、总有机碳含量、物性、含气性、裂缝及层理发育程度、应力状态、孔隙压力系数等参数的页岩气储层精细评价方法。依托该方法构建了浙江油田太阳浅层页岩气田页岩气储层测井精细评价标准,该标准在水平井靶体优选及压裂分段优化方面发挥了重要作用,有助于浙江油田太阳浅层页岩气田实现高质量立体勘探开发。     

国外天然气地球科学研究成果介绍与分析————-以索科洛夫的著作为主线

考虑到前人对生物成因天然气来源和泥质岩、碳酸盐岩、煤等作为气源岩问题已有相当深入的研究，文中不再涉及。文中将从更深的气源(例如中、下地壳火成岩、变质岩甚至地幔岩)角度对国外有关科研成果和资料加以搜集和整理(以前苏联学者В А 索科洛夫的著作为主线)①，做出了以下分类并进行了力所能及的分析：①火山气；②热泉气、气泉气和冷泉气；③火成岩气;④金属矿床气;⑤盐层气;⑥石油伴生气;⑦煤层气;⑧泥火山气;⑨地下水中气;10断层气和地震气;11韧性剪切带气;12地幔气。有关资料年代尽管有些久远，但仍希望对现代研究有所启示。     

生物气的生成演化模式

生物化学作用具有分带性,可分为好氧带、硫酸盐还原带和碳酸盐还原带(产甲烷带),带与带之间有时并不是可以截然分开的,各带中具有优势的细菌种群,地质条件及营养类型决定细菌的种类及其活性.生物气的产率随温度升高由小到大,达到一个峰值后又变小,这是有机质演化过程中出现的第一个生烃高峰;生物气产率范围值应为40～100m³/t有机质;生物气的成气带在温度小于80～85℃范围内,主生气带在25～65℃之间.     

塔里木盆地和田河气田水溶气成藏过程

塔里木盆地和田河气田的天然气具备水溶气成藏地球化学特征和理想的水溶气成藏条件。喜马拉雅运动晚期和田河气田圈闭形成，巴楚断隆以南的西南坳陷寒武系高一过成熟烃源岩生成的天然气在深部高温、高压条件下大量溶解于水中。随着断裂的开启，在异常压力驱使下，水溶气沿断裂从深部寒武系运移至气田东部的奥陶系和石炭系圈闭中，由于压力和温度降低，水溶气释放形成游离气气顶，气水界面下部的水体继续自气田东部高压区向西部低压区沿不整合面长距离运移，运移过程中压力不断降低。导致水溶气不断释放，变成游离相天然气，在运移路径上成藏，形成条带状、串珠状分布的和田河气田。由此造成气田西部井区天然气偏干、甲烷碳同位素组成偏重、CO2含量明显偏高，一系列的水溶气运移参数自东部井区向西部明显增大。图6参27     

2010年全球天然气供需动向

2010年是世界天然气工业具有历史意义的一年。分析了2010年世界天然气储量、产量、国际贸易、天然气消费和天然气价格的动向和趋势。分析表明:天然气商品产量的净增量和增幅创历史纪录;国际天然气贸易量突破万亿大关,LNG贸易量增幅超过20%;工业和电力行业引领工业化国家天然气需求回升;发展中国家的天然气工业蓬勃发展,市场需求旺盛;美国非常规气的大规模开发极大地提高了天然气的价格竞争力。唯一不尽完美的是,一直稳步向上的全球天然气探明储量出现滞涨。     

准噶尔盆地凝析气藏成因与分布规律

准噶尔盆地凝析气资源丰富,但探明程度不高,为了拓展勘探领域,对盆地凝析油气的地质地球化学特征和成因进行了系统分析,在此基础上阐述了油气藏的分布规律,提出了勘探方向.研究结果表明,准噶尔盆地凝析油气主要来源于石炭系、二叠系、侏罗系气源岩,具有多层组含油气的特点.气藏类型主要为构造-岩性气藏,储层物性以低孔、低渗储层为主....     

人工燃气组份的色谱分析法

介绍用改进的色谱分析法，分析人工燃气全组份。用一台色谱仪，一个ＴＣＤ检测器，一个ＦＩＤ检测器，两根填充柱及一根毛细管柱，以氩气为载气，采用标准样品对照法进行定性分析，峰面积外标法进行定量分析。利用本法可在一次进样时很好地分离检测并计算出１９种组份的体积分数，缩短分析时间。该法操作简便、稳定、可靠、精确度高、重复性好。     

碳同位素组成异常的天然气成因探讨——以辽河坳陷东部凹陷为例

天然气碳、氢同位素组成特征是判识天然气成因类型、进行气源对比、确定天然气成熟度等的有效地球化学手段.研究认为,甲烷的碳同位素组成主要受源岩母质类型和热演化的影响,乙烷、丙烷等重烃的碳同位素组成主要取决于源岩有机质的碳同位素组成,同时也明显受热演化程度的影响.在辽河坳陷发现一类碳同位素组成异常的天然气,分布于辽河坳陷东部凹陷南部地区,其甲烷的碳同位素δ13C₁值为-44‰～-40‰,乙烷δ13C₂值为-13‰～-6.6‰,丙烷δ13C₃值为-6.1‰～+3.3‰.该类天然气的乙、丙烷异常富集重碳同位素,到目前为止,在天然气藏中还是首次发现.根据地球化学资料和地质背景分析认为,该天然气应该属于无机气和有机气的混合气体.      

柴达木盆地YS1井岩屑气组成特征及天然气来源

钻进中岩屑气中无机和有机气体组成的快速测定及评价,对油气勘探有重要意义,目前仅有岩屑气中烃类检测方法。利用气相色谱技术,采用2根填充柱（5A型分子筛和Porapak Q）、2种载气（He、N2）、3次进样（分析O2、N2、CH4组分;分析H2、He组分;分析烃气、CO2组分）、外标法和面积归一化法测定岩屑气组成。实验分析和现场应用研究结果表明,岩屑气中无机和烃类气体组分都得到了很好的分离,岩屑气组成测定方法的准确度高、重复性好;柴达木盆地北缘YS1井岩屑气及天然气主要组成为氮气和甲烷,属于富氮或高氮天然气,为过成熟煤型气,来源于深部侏罗系烃源岩。     

不同压力气藏的天然气扩散特征

方法在研究不同压力气藏含气浓度及盖层生烃能力封闭特征的基础上,分析了不同压力气藏的天然气扩散作用的特征。目的评价气藏中天然气扩散损失量及其保存条件。结果高压气藏中的天然气扩散散失作用强,只有上覆盖层具更高的含气浓度时,方可阻止其天然气的向上扩散散失;常压气藏在通常情况下,其天然气向上扩散散失,但在上覆盖层具较高含气浓度时,也可阻止其天然气的向上扩散散失;低压气藏中天然气的向上扩散散失已被抑制,保存条件好。结论不同压力气藏具有不同的天然气扩散特征,其扩散损失量和保存条件也就不同。     

东濮凹陷天然气成藏及富集规律

东濮凹陷是中国少有的几个既富含油又富含气的盆地(凹陷)之一。由于发育古生界和新生界两套烃源岩,今埋深大、热演化程度高;经历了复杂的埋藏史、热史和生烃史;发育以盐岩为代表的好的盖层;有多种类型砂体,具备良好的储集条件;圈闭类型多、圈闭形成与生烃时间配置好;部分地区发育异常高压;以及“两洼一隆一斜坡”的构造格局有利于天然气的运移聚集。发育煤成气、凝析气和混合气3种气藏类型。区内天然气资源丰富。煤成气藏主要聚集于中央隆起带顶部,凝析气藏主要富集在环洼地区,混合气藏分布于煤成气藏和凝析气藏之间。