北美页岩气勘探经验对建立中国南方海相 页岩气选区评价体系的启示

近年来,非常规天然气受到各个国家和石油公司的高度重视,页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点。中国南方海相页岩形成时代老、热演化程度高、保存条件差、地下构造及地表条件较差,目前缺乏针对中国南方海相页岩气特点的选区评价方法和标准。为此,从中国南方海相页岩气成藏的区域地质背景入手,总结分析北美页岩气成功的勘探经验,类比分析中美页岩气成藏条件差异性,通过页岩气成藏关键控制因素剖析,探索性地提出了中国南方页岩气有利目标的评价思路和技术方法,认为中国南方页岩气选区评价体系和标准应以保存条件为核心、地质评价与经济评价兼顾。按照评价体系选区部署的彭页HF-1井产气量达2.5×104m3/d,实现了中国石化南方页岩气勘探战略的突破。     

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。     

鄂尔多斯盆地富县区块中生界页岩气成藏条件与勘探方向

鄂尔多斯盆地富县区块靠近盆地中心,发育大套黑色页岩,是页岩气成藏的有利区,分析其成藏条件对于明确该区页岩气下一步勘探方向具有重要意义。为此,根据页岩气成藏类型及成藏要素,对该区页岩分布、页岩埋藏深度、有机质丰度及类型、有机质热演化程度、孔隙度和渗透率、微裂缝、等温吸附特征与含气性等成藏条件进行了分析。结论认为：该区中生界延长组“张家滩页岩”具备页岩气富集成藏的条件;页岩厚度、有机碳含量、干酪根类型、成熟度、埋深和裂缝发育程度是该区页岩气勘探选区评价的关键地质参数。结合勘探过程中钻井气测异常的分布情况,指出该区块西南部和中部为下一步应关注的2个有利勘探目标。     

辽河油田页岩气课题通过国家验收

“辽河坳陷及外围页岩气资源潜力调查评价与选区”课题顺利通过国土资源部阶段验收,标志着页岩气研究在辽河油田取得重要进展。在国家页岩气“十二五”规划中,辽河油田人选全国19个页岩气勘探开发示范区。辽河油田页岩气研究始于2008年。2011年,为摸清页岩气家底,辽河油田启动“辽河坳陷及外围页岩气资源潜力调查评价与选区”研究课题。     

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<...     

页岩气勘探开发中区域条件的分析

本文主要在对页岩气成藏条件和特征基础进行科学评价分析的基础上,综合考虑建立勘探开发页岩气选区的各项指标和参数,从而作为页岩气开采的有效依据。     

黔中隆起及邻区下寒武统页岩气成藏特殊性分析

黔中隆起及邻区下寒武统牛蹄塘组页岩厚度大、有机碳含量高、热演化程度高、脆性矿物含量高,具备页岩气成藏的基本地质条件,但经过多年页岩气勘探实践,至今未取得实质性突破,主要受页岩气成藏条件的特殊性控制。在系统分析野外剖面以及黄页1井、龙页1井、丁山1井等资料的基础上,重点开展沉积相、页岩分布、有机碳含量、热演化程度等页岩基本地质特征和储集类型、储集物性及页岩含气性等页岩储层特征的研究,认为页岩气成藏条件特殊性主要表现在2个方面:（1）页岩热演化程度的特殊性,生烃、排烃历史复杂,热演化程度高,不利于页岩气的赋存和富集;（2）储层特殊性,热演化史复杂、成岩作用强导致页岩孔隙度较低,尤其有机孔发育少且孔径较小,页岩储集性差。在此基础上,制定了页岩气选区评价参数标准,评价了页岩气富集有利区。初步明确了黔南坳陷黄平地区具有构造相对稳定、页岩埋深适中、有机质热演化程度相对较低、保存条件较好及含气性好等特征,勘探风险程度相对较低,是黔中隆起及邻区页岩气勘探突破的Ⅰ类有利地区;黔西地区由于成熟度较高,是探索高热演化条件下页岩气藏的Ⅱ类有利区。      

海陆过渡相岩性频繁互层型页岩气潜力评价方法——以鄂尔多斯盆地临兴区块下二叠统山西组为例

海陆过渡相页岩气高效勘探亟需建立有利区评价流程及选区参数体系。为此,以鄂尔多斯盆地东缘临兴区块下二叠统山西组2段（以下简称山2段）页岩气为例,在对区内4口页岩气探井的泥页岩层段岩心观察和含气量、地球化学、岩矿、储层物性、岩石力学等实验测试参数分析的基础上,建立了海陆过渡相页岩气勘探评价流程和参数指标,评价了山2段页岩气有利区及勘探潜力。研究结果表明：(1)相比于海相页岩,该区海陆过渡相煤系泥页岩层段中相对富气的泥页岩层段中—薄层泥页岩与煤层（线）、致密粉砂岩（砂岩）频繁互层,具有“含气泥页岩层段岩性复杂多样、砂质夹层发育”的特点;(2)该区海陆过渡相泥页岩有机质类型以混合型、腐殖型干酪根为主,有机质丰度和成熟度较高,生气能力强;储集层具备高储集能力,介孔和微裂缝发育;富有机质夹薄层砂岩条带的岩性组合相对有利富气,且脆性矿物含量高,有利于改造;(3)结合页岩气富集性与可压性地质参数测井解释、地质综合相类比等方法,建立了“五步四关键三原则”的海陆过渡相页岩气评价流程,形成了海陆过渡相页岩气的有利区评价方法。结论认为,该区山2段海陆过渡相页岩气勘探前景中等偏上,并落实区内山2段3类页岩气勘探...     

川东南焦石坝地区海相泥页岩含气量预测方法探讨

泥页岩的含气量反映了页岩气是否高产富集,是页岩气勘探选区及评价的关键参数之一。国内外学者在单井页岩含气量的测定和预测方面进行了大量的研究,但是综合利用地球物理技术进行页岩气含气量纵向及平面预测及评价的研究较少。以四川盆地东南缘志留系海相页岩气勘探井为基础,统计分析认为有机碳含量(CTOC)及压力系数是影响页岩含气量的关键指标,建立了页岩含气量多元计算模型。首先基于岩性密度与总有机碳预测模型,采用高精度叠前密度反演技术,实现CTOC的地震定量预测;其次通过叠前速度反演技术,利用改进的Fillippone地层压力系数计算公式进行压力系数的预测;最后综合CTOC及压力系数进行页岩总含气量的预测。该方法较CTOC单参数模型预测精度明显提高,且在构造复杂、压力系数差异明显的地区具有很好的推广应用前景。     

中国石油创新勘探开发工程技术实现页岩气规模有效开发

<正>面对页岩气勘探开发一系列难题,中国石油通过十年科技攻关,创新勘探开发工程技术,单井综合成本大幅下降,加快了页岩气规模开发。主要技术创新:(1)建立了海相页岩气选区参数体系和储层分类评价标准,形成页岩气地质综合分析与产能概率性评价技术;(2)积极探索了"一趟钻"钻井新技术,优质储层钻遇率提高至90%以上,钻井周期缩短50%以上。(3)形成了长水平井分段分簇体积压裂改造技术及"工厂化"作业模式,单井测试产量达到     

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。     

中国页岩气地质特征、资源评价方法及关键参数

基于中国页岩气形成、成藏与富集地质条件研究、勘探开发进展与发展前景分析,通过中国与北美页岩气地质特征、勘探开发阶段对比,充分剖析北美页岩气资源评价方法与技术,基本明确了中国页岩气资源评价的原则与评价流程,初步建立了中国页岩气资源评价方法体系,包括体积法、类比法、容积法、含气量法和单井EUR法5种资源量估算方法和特尔菲法一种资源评价结果汇总法,形成了有效厚度、含气量、含气饱和度、孔隙度等关键参数体系、参数取值方法和参数取值标准,估算了中国3类页岩气资源量,指出了有利页岩气勘探领域。     

常压页岩气形成机制、分布规律及勘探前景——以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

常压页岩气藏的压力系数和含气量较低,地层能量较弱,具有中-低丰度、中-低品位、资源总量大和储量规模大等特征。中国南方常压页岩气藏分布广泛,具有良好的地质背景与富集条件,但其类型、形成机制和富集规律不明。基于页岩气勘探开发实践和地质解剖,探讨了四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组常压页岩气藏的类型、形成机制、分布特征和富集规律,提出了常压页岩气藏勘探开发的前景与技术对策。研究认为,常压页岩气藏主要包括优质页岩缺失/减薄型、早期逸散型、断裂破坏型和残留向斜型4种类型。常压页岩气藏的分布与富集明显受构造作用控制。通过对常压页岩气藏的类型、特征和形成机制等综合分析,认为残留向斜型常压页岩气藏为目前最有利的勘探开发类型。地质评价中应聚焦在靠近盆地、抬升时间晚、残留向斜面积大、远离深-大断裂且裂缝封闭时间早的地区开展研究,优选靠近向斜核部、构造稳定、相对高压力系数和埋深适中的区域开展页岩气勘探开发。技术对策上,建议钻井上采用低泥浆密度钻井液,压裂上采取少段多簇、大排量、中等液量和高砂量,以此来实现经济有效的体积改造。该研究成果将为常压页岩气的地质评价和勘探实践提供参考。     

渝东南盆缘转换带金佛斜坡常压页岩气富集模式

近期,渝东南盆缘转换带金佛斜坡新完钻的页岩气井在上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组获得高产气流,地层压力系数为1.18,实现了该地区常压页岩气勘探的重大突破。为了评价该类型页岩气藏的勘探开发潜力,以钻井、物探和试气等资料为基础,解剖金佛斜坡页岩气藏基本地质特征和页岩气富集规律,总结常压页岩气富集高产主控因素,建立页岩气富集模式,并预测该区常压页岩气勘探开发有利目标区。研究结果表明:①该区优质页岩具有生气条件好、硅质矿物含量高、储层物性好、含气量高等特征,具有较大的页岩气勘探开发潜力;②常压页岩气富集高产具有"沉积相供烃控储、构造运动控保定富、地应力场控缝控产"的"三元控气"规律;③斜坡型目的层上倾方向发育封闭性反向逆断层遮挡有利于在断下盘形成较好的保存单元,随着埋深和离剥蚀边界距离的增大,页岩气富集程度和单井产量增高。结论认为,该研究成果丰富了常压页岩气地质理论,为中国南方复杂构造区尤其是斜坡型常压页岩气勘探开发提供了支撑。     

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     

四川盆地东部页岩气甜点评价体系与富集高产影响因素

四川盆地东部南川地区处于高压—常压过渡带,页岩气储层埋藏以深层、中深层为主,地质条件复杂,单井产气量差异大。为了揭示该区页岩气富集高产的影响因素,基于典型井钻井资料及试气成果,分析了该区页岩气地质特点,建立了页岩气甜点目标评价体系,划分了甜点区,明确了不同甜点区页岩气生产特征,探讨了页岩气富集高产的影响因素。研究结果表明:①南川地区沉积及地球化学特征基本一致,但受多期构造改造作用的影响,由北向南、自西向东,具有孔隙度增加、压力系数变小、含气性变差、地应力变小的特征;②基于分形理论,建立了包含总有机碳含量在内共计6项参数的储层分级评价标准,明确①—③小层为Ⅰ类储层,是页岩气勘探甜点段;③建立了以"物质基础、保存条件和体积改造"3大类13项为评价参数的定量化页岩气甜点目标评价体系及标准,优选出平桥背斜为Ⅰ类甜点区,东胜南斜坡、东胜背斜、平桥南斜坡为Ⅱ类甜点区;④页岩气生产特征具有分区性,Ⅰ类区具有高产气、低产液、稳产期长且产量递减慢的特征,单井测试页岩气产量和估算最终可采储量较高;⑤页岩气水平井产能主要受控于沉积相带、保存条件和体积改造程度。结论认为,该研究成果可以为四川盆地盆缘区页岩气高质量勘探和规模效益开发提供指导和参考。     

中国页岩气资源前景与战略地位

随着页岩气开采技术进步和勘探投入条件的改善,页岩气的开采活动将进一步繁荣和快速扩展。在介绍国内外页岩气资源量的基础上,分析了中国页岩气资源勘探开发前景以及页岩气资源的战略地位。研究表明：从我国油气总体发展的战略角度,积极寻找天然气后备资源已是当务之急;我国地质历史时期广泛发育的富含有机质的页岩地层具有优越的页岩气形成与富集条件,资源潜力巨大,勘探开发前景广阔,必将成为新的天然气勘探开发重要领域。建议加大页岩气资源的研究力度和勘探投入,形成我国的页岩气资源储备和勘探开发特色技术;我国南方的古生界下组合泥页岩、北方中生界泥页岩等层系具有较好的页岩气勘探前景,建议通过老井复查优选有利井段进行试气和试采,以点带面,开创页岩气勘探开发新局面     

中扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏关键地质因素

中国南方中扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组具有较好的页岩气勘探前景,但目前对于该区复杂的地质条件及页岩气勘探开发潜力的认识尚不够全面,制约了其勘探成效。为了揭示该区五峰组—龙马溪组页岩气富集的主控因素,以单井储层综合评价为基础,结合钻井、测井、岩心、露头及分析测试数据,对五峰组—龙马溪组黑色页岩的沉积环境、储层发育特征及保存条件等页岩气关键富集条件进行研究,并与四川盆地焦石坝和长宁等页岩气主产区块进行对比。研究结果表明:①该区富有机质页岩段形成于五峰组—龙一3亚段沉积期,为深水陆棚沉积,厚度介于15～39 m,由南至北逐渐增厚;②优质页岩段储层岩石相类型以硅质页岩相为主,孔隙度介于1.60%～7.44%,储集空间以有机孔为主、连通性较好,总有机碳含量高,有机质类型为腐泥型—偏腐泥混合型,热演化程度高,含气性较好,可压裂性好;③当阳复向斜内地层保存较好、产状平缓、断裂发育少、顶底板厚度大且分布稳定,页岩气保存条件较好;④较之于长宁、焦石坝等区块,中扬子地区具有埋藏深、两向应力差较大和地层压力系数较低的特点。结论认为,该区五峰组—龙马溪组具有较好的页岩气富集条件,具备进一步开展勘探工作的潜力;但其高应力差、大埋深和相对较低的压力系数也给后期的页岩气经济开发和规模上产带来了挑战。     

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。