鄂尔多斯盆地深部煤层气地震勘探关键技术进展与应用成效

鄂尔多斯盆地深部煤层气资源丰富，对其进行勘探开发面临着黄土塬资料信噪比低、煤层薄且横向变化快、“甜点”预测精度要求高3方面地震勘探技术难题。为实现深部煤层气的规模效益开发，近年来针对鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气目标的地震采集—处理—解释一体化技术和地震—地质—工程一体化技术有显著进步，黄土山地区“两宽一高”(宽频、宽方位、高密度)地震采集技术及“双高”(高保真、高分辨率)地震资料处理技术的应用为深部煤层气地震勘探构建了高品质的数据基础，使得地震勘探目的层的主频达到40 Hz,频带拓宽了10 Hz以上，成像精度稳步提高。精细构造解释及储层评价技术为落实煤层气“双甜点”奠定了坚实的基础，煤层预测厚度达到5 m,裂缝预测吻合率达到79%。地震—地质—工程一体化技术的应用实现了地震勘探向地质开发的有效延伸，鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块煤层钻遇率提高到97%以上，水平井的产气量达10×10⁴m³/d,有力支撑了煤层气的高效建产。     

岩石力学地层新方法在深部煤层气勘探开发“甜点”预测中的应用

“甜点”预测是深部煤层气勘探开发的重点和难点领域,制约深部煤层气能否实现规模效益开发。传统“甜点”预测方法是将地质“甜点”或工程“甜点”单独研究,基于地质—工程一体化理念的“甜点”预测/评价体系亟待建立,当务之急是找到有效的理论方法去实现深部煤层气地质“甜点”与工程“甜点”的有机统一。岩石力学地层(学)具有衔接煤层气地质与储层工程的固有属性与先天优势,为攻克深部煤层气“甜点”一体化预测的技术难题提供了新方法。笔者梳理分析了深部煤层气地质“甜点”与工程“甜点”的发育特征及其预测面临的难题与挑战,讨论提出了深部煤层气“甜点”一体化预测的岩石力学地层方法,探索开展了基于岩石力学地层的深部煤层气“甜点”预测的应用研究。研究结果表明：岩石力学地层控制下的深部煤储层的天然裂隙发育规律是深部煤层气地质“甜点”预测的关键制约条件,而在岩石力学地层控制下的压裂诱导的裂缝发育规律、储层岩石物理变化与储层可改造性则是深部煤层气工程“甜点”评价的核心因素;以岩石力学地层为桥梁纽带和方法机制,可实现深部煤储层沉积成岩作用—岩石力学特征—地质构造与地应力场特征—地质成藏响应—储层工程响应—深部煤层气“甜点”一体化...     

煤层气井组生产特征及产能差异控制因素

为揭示影响相邻煤层气井组以及同一井组间产能差异控制因素,基于SZB煤层气一体化区典型相邻煤层气井组生产动态变化特征,探讨了产能类型、平均产气量和平均产水量等参数的差异性,并从地质控制因素、工程工艺控制因素和排采管理因素出发,详实剖析了资源条件、有利煤储层发育程度、井身质量、固井质量、压裂工艺和不同阶段排采制度对煤层气产量控制作用。结果显示：在煤层气资源条件相近情况下,煤储层非均质性和有利煤储层发育程度是影响相邻井组产量差异的内在主控地质因素;在保障井身结构合理、固井质量合格基础上,压裂改造效果是相邻煤层气井组产量差异的主控工程因素;不同生产阶段排采管理的科学性是主要管理因素。该观点不仅对煤层气井产量控制因素分析提供了理论依据,对煤层气田快速提产增效也有参考价值。     

煤层气开发地质“甜点区”模糊模式识别模型

从煤层气开发地质选区的角度出发，优选涵盖影响煤层气开发的地质条件和开采条件的煤层气开发地质“甜点区”评价参数，构建煤层气开发地质“甜点区”评价指标体系，并在此基础上建立煤层气开发地质“甜点区”模糊模式识别模型。应用该模型对沁水盆地南部樊庄区块3号煤层的4个评价单元进行评价，评价结果与实际开发效果一致，并与现有研究成果吻合，验证了模糊模式识别模型的合理性和可靠性。研究表明：煤层气开发地质“甜点区”模糊模式识别模型不涉及参数赋权，克服了层次分析与多级模糊综合评判传统模型由于参数赋权而导致评价结果具有不确定性的缺点，同时无需构建多级判断矩阵，计算过程更加简单。模糊模式识别模型预测结果可靠，可为煤层气高效开发提供技术支撑。     

基于三维地震资料的煤层气富集区预测——以贵州大河边向斜大河区块为例#br#

为预测贵州省大河边向斜大河区块煤层气资源富集区，探索三维地震在贵州省煤层气勘查开发中的有效性，依托该区块4 km²三维地震工区勘探资料数据体，利用煤层气领域地震（勘探）资料处理的新技术、新方法开展预测。首先，采用煤层气递进式储层预测思路，利用CGG公司的Jason地学研究平台，开展地震反演预测，获得了煤层厚度、煤层含气量、煤体结构及地应力4个煤层气评价参数的平面分布图。然后，基于研究提出“多因子赋权逐级评价法”，对煤层厚度、含气量、煤体结构等每个评价参数单独形成赋权后，再采用累加的方法，形成了多参数联合的甜点评价权重因子参数。最后，依据计算的综合甜点评价参数（甜点评价参数取值在20~50之间），评分在40~50之间的划分为一类甜点，评分在30~40之间的划分为二类甜点，评分在20~30之间的划分为非甜点，绘制工区煤层气甜点区分布平面图。预测结果表明：一类甜点区主要位于工区中部，整体呈南北向展布，作为煤层气井位部署的规划区。研究成果对工区下一步煤层气勘探开发具有一定的指导意义。     

复杂山地页岩气藏“甜点”综合评价技术

随着国内页岩气勘探开发的不断深入,地面地下地质条件越来越复杂,为了更好地寻找适合页岩气赋存的“甜点”区,支撑钻井、压裂工程的高效实施,以昭通国家级页岩气示范区为例,系统梳理总结了“甜点”主控因素,明确了盆外复杂山地页岩气“甜点”受控于三大要素：①优越的储层指标,是页岩气富集高产的物质基础;②良好的保存条件,是页岩气“成藏控产”的关键;③有利的工程品质,是页岩气高效开发的核心。鉴于盆外特殊的地质背景,保存条件和工程品质分析显得格外重要。在地质工程一体化理念的指导下,针对南方复杂山地页岩气的地质工程特点,在钻测井等资料评价的基础上,充分发挥地球物理优势,紧紧围绕示范区三大“甜点”主控因素针对性开展复杂山地页岩气储层“甜点”综合评价,最终达到地质“甜点”和工程“甜点”兼顾统一,为井位高效部署实施奠定坚实基础。随着南方山地页岩气“双复杂”矛盾日益凸显,基于“甜点”主控因素的储层综合评价技术将会显得尤为重要,同时地质地球物理工程一体化将是非常规油气高效开发的必由之路。     

玛湖凹陷风城组页岩油地质工程甜点地震预测方法及应用

为了进一步加快准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组页岩油勘探开发进程,寻找页岩油赋存的甜点区。在明确地质甜点以岩性为主控因素,工程甜点以脆性指数和水平主应力差为主控因素的基础上,建立了基于叠前同时反演的地质工程甜点地震预测方法。在地质甜点方面,通过岩心、实验、钻井、测井等资料,明确了页岩油甜点优势岩性为白云质粉砂岩,优选出优势岩性敏感弹性参数,利用叠前同时反演和岩相概率分析技术,预测白云质粉砂岩的分布范围;在工程甜点方面,将叠前同时反演获得的杨氏模量和泊松比,通过Rickman脆性指数法和组合弹簧模型分别得到研究区脆性指数体和地应力体。预测结果与钻井实测结果相吻合,证实了地质工程甜点预测的准确性,可供其他地区页岩油气勘探参考。     

煤层气“甜点区”地震预测技术及其应用

煤层气"甜点区"系指煤层埋藏深度适中、厚度较大、热演化程度合适、含气量相对较高、孔渗性相对较好、单井产量高且稳产的煤层气富集区带。寻找和优选煤层气富集的"甜点"区带,对于煤层气开发井位的部署和优化、提高煤层气井产量、促进煤层气藏的有效开发都具有现实的经济价值。以往的研究成果表明,影响煤层气富集的7项关键地质要素为煤层厚度、煤层埋深、热演化程度、煤层含气量、断裂及裂缝、圈闭条件、煤层脆性。在试验分析的基础上,提出了一种利用地震资料来预测煤层气富集区的地球物理方法,即多种属性相结合的精细构造解释、AVO反演预测裂缝发育特征、多种反演方法相结合预测煤层厚度特征、叠前反演技术预测煤层含气性和脆性特征,然后进行综合评价,优选各要素均为有利的区域确定其为"甜点区"。应用这一技术思路预测出了HC地区煤层气的分布范围,"甜点区"面积达到21.64km2,在区内部署的2口开发井目前排采效果良好,产气量远高于"甜点区"外的井,预测结果与实钻结果相吻合,为类似"甜点区"的地震预测提供了技术参考。     

地质工程一体化理念在南海高温高压井的实践

中国南海西部高温高压区域油气资源丰富,该区块主要目的层埋深超过4000m,地层压力系数大于2.2,温度在200℃左右,勘探开发作业难度巨大,常规作业模式无法满足高温高压井作业要求。基于此,针对高温高压井地质及工程特征,从管理创新、技术优化和大数据等方面提出南海高温高压井地质工程一体化理念及技术体系。研究及实践表明:通过地质工程一体化管理与设计优化钻井流程和取资料方案,建立地质工程一体化大数据库实现多源信息共享,研究地质工程一体化预测、监测及有效控制技术,可有效解决南海高温高压井地质及工程问题。探索形成的"随钻声波、中途VSP和随钻前视组合技术""地震、钻井、随钻测井、录井、中途VSP、随钻前视组合技术六位一体预监测技术""地质工程智能监测、安全预警体系"等一体化特色作业体系在层位深度、异常高压、钻井情况等的精细预测、监测和控制方面取得了较好的应用效果。未来可通过进一步建设大数据平台和智能化勘探—开发—钻完井方案,深化地质工程一体化的应用,助力类似复杂油气资源的勘探与开发。     

四川盆地非常规气藏地质-工程一体化压裂实践与认识

地质-工程一体化理念和做法已广泛应用于非常规油气藏勘探开发,贯穿井位地质设计、钻井、完井、压裂投产全过程,但不同阶段和不同地质条件下侧重点有所差异。在涪陵页岩气田开发成功引进并完善了北美非常规地质-工程一体化压裂技术,但这一技术在新区探井压裂中的推广存在局限性。由于四川盆地沉积和构造类型具多样性和复杂性,盆地内非常规气探井的压裂测试无法获得工业气流现象突出,相邻或同一区块探井或评价井压裂产量差异大,主要原因是甜点的裂缝和地应力等地质-工程关键参数三维定量表征及建模精度不够,针对性的分段分簇、压裂优化设计及布缝控缝定量模拟技术手段欠缺。系统总结了地质-工程一体化团队在四川盆地复杂致密气和页岩气探井及评价井压裂方面的实践经验,通过开展地质、测井、地震、工程等多专业联合研究,定量表征非常规储层空间展布、物性、含气性、岩石力学及矿物含量、地层压力、应力场、天然裂缝等关键参数,建立了区域气藏三维地质-工程模型,利用模型进行压裂裂缝空间扩展模拟,优化射孔、暂堵、压裂液、支撑剂、排量等工艺参数,及时跟踪分析和调整必要的现场施工参数,从而增加有效改造体积、提高单井产能,探索并形成了地质-工程一体化压裂技术体系及方法流程,在普光千佛崖组致密气和林滩场页岩气等探区应用效果显著,为类似油气藏地质-工程一体化勘探与开发提供借鉴。     

基于主控因素的煤层气富集区地震预测技术应用研究

针对煤层气的特殊性及其地震预测的难点,研究并提出了基于影响煤层气富集的主控因素开展煤层气富集区地震多参数综合预测的思路与方法.选择SHS地区为试验靶区,通过地质分析总结出煤储层的构造形态、煤层厚度、盖层(顶板)岩性、沉积环境(煤质)、裂缝发育程度和煤储层物性(渗透性)等6项因素是控制本区煤层气富集的主要因素；针对不同的主控因素,选用地震构造解释、地震属性分析、地震波阻抗反演、地震相分析、ESP裂缝检测、地震弹性参数反演等技术分别进行预测分析；在相关性分析确定出各项地震技术预测成果权重系数的基础上,应用层次分析法(AHP)进行综合评价,实现了SHS地区煤层气富集区的综合预测.预测结果与煤层气钻井结果具有较好的一致性.     

三维地质建模在页岩气甜点定量表征中的应用

基于地震解释、钻井资料、测井数据、先验地质知识,以扬子地区昭通国家级页岩气示范区为研究对象,应用Petrel三维建模软件,建立了涵盖TOC、孔隙度、含气饱和度、含气量、脆性指数等多种属性的三维储层地质模型。采用Petrel自带模块计算游离气资源量,按照体积法运算公式计算吸附气资源量,计算页岩气资源量超过1 000×10⁸m³,与EUR预测较符合。应用中石油甜点评价标准对模型中所有网格进行筛选,实现对研究区甜点层的定量评价,以及甜点体的三维定量刻画,为气藏开发方案提供指导,是地质—工程一体化的重中之重。     

页岩气“双甜点”参数测井评价方法

页岩气储层的地质与工程“双甜点”评价常困于3点：① 含气饱和度计算精度低,定量评价方法还不成熟;② 可压裂性评价方法虽多,但操作困难,局限性大;③地质与工程评价弱关联,一体化融合不充分。针对上述难点,开展了3方面探索：① 根据含气原理,基于测井曲线与含气敏感关系的次序重构,建立了表征地质“甜点”的含气丰度曲线;② 根据脆性指数、岩石力学参数及地应力差异系数与压裂的相关性,提出表征工程“甜点”的综合可压指数;③ 根据生产数据,基于测试层产能分级,建立了表征地质-工程一体化的评价图版。本研究提高了页岩气层的定性判别和可压性评价精度,地质-工程一体化评价图版能准确区分高、中、低产气层及干层,并被生产测试及产出剖面所验证。实践表明,该技术在四川盆地及其周缘深、浅层具有良好通用性和可靠性,推广应用前景广阔。     

大庆探区煤层气资源综合利用策略

通过对比大庆探区含煤盆地与美国煤层气商业开发成功盆地异同,在深入分析煤层气资源特点基础上,提出了大庆探区煤层气资源综合利用对策:勘探目标优选突出新思路,推进5个转变,即"研究方向定位,由煤田地质向综合地质转变;目标优选方法,由地质成果向综合成果转变;资源类型选择,由煤层气向煤成气转变;布井方式确定,由单井向井组转变;综合效益评价,由工业气流向商业价值转变",不断追求煤层气资源"甜点"目标准确圈定和合理实施;相关工程实施突出新技术,强化5项应用,即"‘二宽一高’地震预测煤层技术、多方式钻完井技术、多方法气层综合评价技术、多参数实验室分析技术、简型高效压裂排采技术",切实满足煤层气资源客观评价和有效探采;生产经营管理突出新机制,探索5方面实践,即"低成本工程、一体化模式、油煤联合、对外合作、小公司运作",全面促进煤层气资源综合利用效益最大化。     

页岩气储层测井评价与产量“甜点”识别——以美国鹰潭页岩气储层为例

以美国鹰潭页岩气储层为例,探讨了页岩气储层测井评价方法,分析了影响产量的主控地质因素。该区测井资料以常规系列为主,岩心分析数据比较丰富,分别利用多元统计建模方法与多矿物最优化方法对研究区内关键井的测井资料进行处理解释,经对比分析认为,采用多元统计建模方法计算的储层参数与岩心分析数据符合更好,精度更高。鹰潭页岩气区不同分区的产量差异大,孔隙度是影响产量的主控地质因素,利用地震资料反演纵波阻抗可以预测页岩气产量"甜点区"。     

贵州煤层气高产主控因素及甜点区综合评价模型

煤层气高产甜点区的综合评价方法对于勘探选区、提高产能到位率具有重要意义。贵州过去采用的评价方法更多的侧重于资源富集条件,而对储层改造与排水采气的技术应用重视不够,导致选区失败。如何从资源富集区中优选高产甜点区是制约贵州煤层气产业发展的关键。以贵州各地区排采井的生产数据资料、各类分析化验、压裂施工资料等为依据,从气藏分析与产能预测入手,围绕资源富集、储层导流能力及地层能量3方面,深入剖析各相关因素对产能的影响机理和影响程度,并在此基础上提出了影响煤层气富集高产的综合评价指标体系,建立了基于产能分析的高产甜点区综合评价模型,选取贵州各个区块具有代表性的典型井对模型的可靠性进行验证,综合评价结果的相对排序与气井产能具有较好的吻合性。     

庆城夹层型页岩油地质工程一体化压裂技术

针对庆城夹层型页岩油储层物性致密、原始油藏压力系数低和湖相沉积非均质性强的特点，采用大型物理模拟试验、水平检查井取心观察和微地震频度与震级分析等方法，明确了裂缝系统以人工主裂缝为主、支/微裂缝为辅；根据细分切割裂缝思路，采用桥塞/球座分段多簇射孔联作工艺为主体技术；从地质工程甜点综合特征出发，优化布缝策略、段簇组合和簇间距；基于限流压裂原理，采用暂堵控制多簇裂缝扩展，以大量现场压裂资料为样本集，优化压裂关键参数；根据压裂对缝网导流能力的需求，优化压裂液和支撑剂的粒径组合。通过上述研究，形成了庆城夹层型页岩油地质工程一体化压裂技术。庆城页岩油区块的180口水平井应用页岩油地质工程一体化压裂技术完成4 590段压裂，压裂后单井初期产量达到了14.5 t/d，第1年产量递减率降低10百分点以上。研究和现场应用表明，页岩油地质工程一体化压裂技术可以实现油藏与裂缝的匹配，有效支撑了庆城页岩油百万吨级产能建设，为陆相页岩油资源高效动用和效益开发提供了技术支持。     

页岩气地质甜点评价方法——以四川盆地焦石坝页岩气田为例

"甜点"是页岩气评价的重要内容,以往对岩性、含气量、物性和应力分布等进行综合分析确定甜点的方法,没有对甜点类型和性质进行划分。通过对页岩气甜点参数的分析,将"甜点"划分为地质甜点和工程甜点。通过定性分析地质甜点参数对产气量的影响,利用相关系数法优选出页岩气的主要甜点参数,分别利用雷达面积模型和相关性权重模型定量地进行了页岩气地质甜点系数表征。通过研究焦石坝页岩气田的地质特征,提出总有机质含量、干酪根含量、含气饱和度、总孔隙度和孔隙压力梯度5个参数为主要地质甜点参数,运用两种模型评价其地质甜点系数在0.3~0.7,表明焦石坝页岩气田地质甜点较好、具有较高的产气能力。     

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王营子煤层气藏位于辽宁省西部阜新市王营子煤矿。该矿在建矿掘进北翼大巷时发生天然气涌出,因涌出量大而封闭并开发利用,产气量平均达5000m^3/d以上,至今已十多年。为了探明天然气藏的成因类型及资源前景,作对气藏气体的地球化学特征、产出特征及赋存地质条件进行了综合研究。通过研究认为,气藏气体主要来自阜新组煤层。从历年来气产量变化曲线形态分析,具有煤层气井生产曲线特征,但是也有区别。原因主要是受建矿早期的排水、降压作用、煤层气解吸并富集在裂隙中的结果。从王营子煤层气赋存地质条件分析,煤层厚度大、资源丰度及渗透率高等,反映该区煤层气有较好的勘探前景。     

基于大数据的页岩油区块产量差异分析方法研究

长庆油田页岩油A83区块和X233区块均为典型的低孔、低渗—特低渗储层,A83区块和X233区块采用相同的体积改造方式进行生产,但是X233区块产量明显优于A83区块。针对这个现象,在产量影响因素分析的基础上,综合了以测井解释数据为基础的地质参数、以岩石力学实验为基础的地质力学参数、钻完井和压裂施工的工程参数、以含水率为主的生产特征数据以及高压物性参数,创新运用了皮尔逊和斯皮尔曼大数据相关性分析方法,明确了两个区块的产量主控因素,并在此基础上完成了区块产量差异性研究。结果表明,A83区块和X233区块地质参数基本形同,但地质力学参数、含水率、溶解气油比有明显的区别,是区块产量差异的主要原因。该方法可用于长庆页岩油区块的产量差异性及产量主控因素分析,可推广应用于非常规油气的产量影响因素分析,从而优化施工设计,指导现场作业生产,具有一定的借鉴意义。