深层页岩气双“甜点”参数地震预测技术

要实现页岩气有效建产,首先要存在页岩气的富集区,其次要能对页岩储层进行有效的压裂改造,前者表现为页岩的地质“甜点”,后者则表现为页岩的工程“甜点”,地质工程双“甜点”的预测与评价是页岩气效益开发的基础。为此以四川盆地南部某地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为例,根据岩性、电性、生物化石分布规律、TOC变化以及含气性等,将该储层底部优质页岩层划分为9个小层,从下到上编号①～⑨,以三维地震为依托,对该段页岩储层开展地质工程双“甜点”参数地震预测,以评价其勘探开发潜力,以期为页岩气水平井的部署论证及压裂设计提供依据。预测结果表明：①在该区页岩气勘探的初始阶段,地震主要预测页岩气的地质“甜点”,即通过平面上预测的优质页岩厚度、TOC、孔隙度及含气量等参数,结合埋深、构造样式、断裂发育情况等,进行页岩气的分区选带,以明确页岩气富集有利区;②页岩气工程“甜点”参数的运用较为微观,其在地质甜点区的基础上,结合工程施工能力,利用脆性、水平应力差异、裂缝发育情况等因素优选出压裂能产生最好效果的区域和小层,并进一步指导页岩气水平井轨设计以及水力压裂的分段分簇设计。     

深层页岩储层“工程甜点”评价与优选——以川南永川、丁山地区为例

四川盆地深层地质条件复杂,页岩储层埋藏深度大,气井产能普遍偏低,压裂施工面临极大挑战。为寻找深层页岩气“工程甜点”,以永川、丁山地区为例,利用钻井、岩心、成像测井、地震等资料,基于实测岩石力学参数、天然裂缝发育程度、天然裂缝有效性、水平应力差以及水平井轨迹与最小水平主应力夹角,对永川、丁山地区深层页岩储层水力压裂效果影响因素进行深入探讨。研究结果表明,川南永川、丁山地区龙一段3¹小层脆性最好,为压裂首选目的层;离断层越近,泵压和施工压力越升高,改造体积下降;水力裂缝与天然裂缝夹角在55°左右时,可以保证裂缝具有较好的延伸与转向能力;在高硅质页岩段和断层带内,最小水平主应力越小,水力裂缝越易扩散;水平井轨迹与最大水平主应力方位夹角越大,压裂效果越好。最终建立了永川、丁山复杂构造区海相页岩气“工程甜点”的评价指标体系,优选出永川、丁山Ⅰ类地质工程“甜点”区。     

涪陵页岩气水平井工程甜点评价与应用

针对涪陵页岩气水平井多段分簇射孔压裂时加砂量符合率低、产气量低的问题,提出了寻找水平段工程甜点、并结合地质甜点进行压裂优化设计的方法。首先利用声波时差和密度测井资料,拟合得到涪陵页岩气藏横波时差计算模型,再结合密度、自然伽马等测井资料,利用地应力剖面计算软件求取涪陵页岩气藏水平井水平段的岩石力学参数,然后通过分析已压裂井段产气剖面测试结果与岩石力学参数的相关性,得到涪陵页岩气藏工程甜点参数为:水平应力差小于8 MPa、脆性指数0.45~0.50。焦页30-1HF井采用了工程甜点与地质甜点相结合的压裂设计方法,其压裂施工压力平稳,总液量和总砂量符合率较好,压后无阻流量88.54×104 m3/d,取得了较好的增产效果。现场试验表明,工程甜点与地质甜点相结合的压裂设计方法,能够提高涪陵页岩气水平井压裂的加砂量符合率和产气量,有助于实现页岩气的高效开发。      

页岩气储层品质测井综合评价

页岩气储层品质对压裂改造至关重要,直接影响到试油层位的优选和压裂施工的效果,进而影响页岩气产能的高低。为此,针对四川盆地南部地区海相页岩储层开展综合评价研究:首先,通过岩心实验数据与测井曲线相关性分析,优选铀含量、密度计算有机碳含量,优选声波、密度、铀含量计算储层孔隙度和有机孔隙度,建立多参数计算页岩储层参数模型,参数精度高;其次,利用页岩气水平井单段测试产量与储层参数开展主成分方法分析,优选页岩孔隙度、有机碳含量、脆性指数、总含气量,建立页岩气水平井储层品质综合评价模型,形成了页岩气水平井储层品质测井综合评价方法,评价结果与生产测井测试成果有着较好的对应性。研究结果表明:①声波能较好地表征无机孔隙度,铀含量能较好地表征页岩有机孔隙度;②水平井靶体应尽量控制在页岩储层品质好、脆性矿物含量高、脆性指数高的小层内,易于被压裂,形成的压裂缝网复杂,测试产气量贡献大。结论认为,页岩气水平井储层品质测井评价方法对水平井储层品质级别具有较好的指示性,为现场水平井靶体优化和优质页岩储层压裂分段优选提供了技术支撑,可以有效地指导现场生产。     

威远区块页岩气水平井基于灰色关联分析的产能评价方法

四川威远页岩气区块隶属国家级页岩气示范区,开发潜力大,页岩气水平井产能受多因素控制呈现出差异性,为快速准确开展压后产能评价,实现威远区块页岩气的高效开发,本文依托威远页岩气区块地质、压裂及生产资料,运用灰色关联分析方法明确水平井产能的主控因素,依此建立多元线性回归产能预测模型进行产能评价。研究结果表明,影响压裂水平井页岩气产能因素主要包括地质因素和工程因素两个方面,地质因素按影响程度大小排序依次为目标甜点钻遇率、含气量、脆性指数等,工程因素则依次为改造长度、加砂强度、加砂量等;产能评价方法综合威远区块地质开发特征和压裂改造效果,无需产能试井资料,仅需目标甜点钻遇率,改造长度和加砂强度三个主控因素作为产能预测模型参数即可快速计算测试产量,计算结果与实际测试产量误差在10%以内,该方法能够快速准确评价产能,为研究区后续水平井优化设计和合理配产提供可靠依据。     

基于权重分配的页岩气储层可压性评价新方法

为了解决现有页岩气储层可压性评价方法无法连续评价页岩气储层可压性的问题,考虑地质甜点和工程甜点双重因素,通过定量评价地质甜点参数,综合矿物组分含量、细观力学参数计算工程甜点参数,运用标准化、归一化、调和平均和算数平均方法建立了基于权重分配的页岩气储层可压性评价模型。该评价模型充分考虑了页岩储层含气性和易改造性的潜力,确定总有机碳含量、镜质体反射率、剪切模量和断裂韧度4个参数作为评价可压性的关键参数:当总有机碳含量大于2%、镜质体反射率大于1.3%、硅质矿物含量为20%~60%、碳酸盐岩矿物含量为10%~30%、黏土矿物含量为30%~50%时,页岩气储层最适合进行压裂改造。利用建立的评价模型评价了四川盆地威远地区某页岩气井W井储层段的可压性,并根据评价结果指导了该井的压裂设计与施工,压后微地震监测显示,产生了较多裂缝,实现了体积压裂。这表明,利用该评价模型可以连续评价储层的可压性,根据计算结果可以更加准确地划分有效压裂层段和遮挡层段,可操作性强,具有工程应用价值。      

页岩气储层评价新技术——甜度评价方法

在应用地质甜点与工程甜点对页岩气层产气能力进行评价时,只能表明页岩气层压后产气可能性的大小,而压后产气量的高低与该甜点指标的正相关性并不明显。为此,提出了地质甜度及工程甜度的概念,对地质甜点与工程甜点的“甜度”进行精确表征和量化,并给出了其计算方法:设置待评价区地质甜度及工程甜度最甜的标杆,即涵盖一系列最佳地质参数与工程参数的集合体,然后计算欧氏贴近度来表征待评价区参数集合与该标杆的相似度,并将其作为地质甜度与工程甜度,应用灰色关联方法确定地质甜度和工程甜度的权重分配后,可计算得到综合的甜度指标。涪陵页岩气田焦石坝区块7口井的验证结果表明,与地质甜点与工程甜点相比,地质甜度与工程甜度与各段簇产气量的正相关性更强。研究与应用表明,应用地质甜度与工程甜度可以实现页岩气层产气能力的定量评价,增强了页岩气水平井分段压裂段簇位置优选的科学性与可靠性,对页岩气开发的降本增效具有重要的现实意义。      

基于综合可压性的深层页岩气压裂经济效益预测方法

水力压裂是实现深层页岩气藏经济有效开发的关键技术，但深层页岩气储层构造复杂、甜点识别困难、地质条件差，中浅层页岩综合可压性评价方法不再适用；此外，深层页岩气建井及压裂等工程成本高，试采产量低，经济开发矛盾尖锐。为此，通过研究不同地质工程参数对水平井页岩气开采产量影响规律，确定影响页岩气产量因素，通过突变理论综合页岩储层地质、缝网发育程度、岩石基质、流体用量、施工参数等特性，建立了地质-工程综合可压性预测压裂经济效益方法，利用互补准则，降低主观因素干扰，并根据可压性模型评价类型构建经济效益预测模型。以X区块DS2井为例，结合试气产量验证了模型的可靠性，该模型能客观评价页岩气开发和预测工程经济效益。实例计算表明，压裂经济效益预测方法可预测经济回报周期、净现值、内部收益率等，并可通过优化调整工程参数提升经济预测结果。研究结果对于矿场进行预期开采规划，提高深层页岩气可压性评价预测及效益预测具有重要的理论指导意义和矿场应用价值，可实现“降本增效”目标。     

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。     

页岩气层“双甜点”评价方法及工程应用展望

页岩气层“双甜点”（地质甜点和工程甜点）评价是衡量页岩地层是否具有开采价值的有效方法,定量化评价“双甜点”有利于优化钻井和压裂施工,提高页岩气开发效率。针对甜点参数众多及甜点评价精度低的问题,利用相关系数法优选了主要甜点参数,采用独立性权系数法对地质甜点和工程甜点进行了定量表征。以涪陵页岩气田焦石坝区块地层为研究对象,优选出了5个地质甜点参数和4个工程甜点参数,地质甜点表征的相关系数为0.89,工程甜点表征的相关系数为0.85。研究结果表明,页岩气层“双甜点”及可压裂性可以用于钻井和压裂层位优选、水平钻进方位优化及套管工程安全管理方面。在此基础上,分析并展望了页岩气层的可压裂性、水平钻进方位优化技术对套管安全和大体积压裂的积极作用和优势。      

四川盆地威远地区页岩气优质储层精细刻画与靶窗优选

中国石油化工股份有限公司威远页岩气勘查区块的构造位置位于四川盆地威远古隆起与自流井背斜所夹持的白马镇向斜,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段为深水陆棚相暗色富有机质页岩沉积,地球物理测井岩电特征纵向差异明显,储层非均质性较强。为了指导该区页岩气水平井靶窗优选及钻井轨迹跟踪调整,基于测井小层划分、岩心纹层精细刻画、高精度地球物理预测以及沉积微相成因分析等方法,通过细化储层分类评价其参数指标,预测页岩气储层"甜点",在此基础上进行水平井靶窗优选及轨迹设计,进而评价水平井靶窗对页岩气产能的影响。研究结果表明:①该区五峰组—龙一段底部优质页岩段发育3种类型的纹层,纵向上交错叠置,反映了沉积环境和储层品质的微观差异;②可以将该区的页岩气储层划分为优质储层、较好储层、一般储层和差储层;③龙马溪组底部2—31小层为生物成因沉积微相,储层具有高有机碳含量、高孔隙度、高脆性指数、高含气性、低地应力差值等"地质+工程"甜点的特征,确定其为优质储层段;④实钻结果表明,水平井靶窗位置的选择对于单井页岩气产能的影响较大,优质储层钻遇率是获得页岩气高产的关键地质因素。该研究成果支撑了页岩气产能评价工作,为该区块实现页岩气商业开发奠定了基础。     

四川盆地龙马溪组页岩气缝网压裂改造甜点识别新方法

压裂改造甜点的准确识别是页岩气储层水力压裂实现经济产能的关键之一。以四川盆地奥陶系五峰组—志留系龙马溪组一段页岩为研究对象,考虑储层成层性、脆性矿物和天然弱面发育特征等压裂改造关键影响因素,引入综合脆性指数、储层层理与裂缝指数和缝网扩展指数,整合为缝网压裂甜点指数,建立四川盆地龙马溪组页岩气缝网压裂改造甜点识别方法。研究表明：储层层理与裂缝指数介于0.5~0.6之间,综合脆性指数介于0.55~0.6之间,缝网扩展指数大于0.6,缝网压裂甜点指数大于0.55的储层,层理发育明显、基质碳酸盐矿物较多、天然裂缝发育适度且充填程度高的页岩可获得较好压裂改造效果,最具改造潜力,能有效改造储层实现缝网压裂,是体积压裂改造的甜点。研究成果与矿场微地震监测和产气剖面解释结果较为一致,对储层压裂改造的选层选段和压裂方案设计具有理论支撑和现场指导意义。     

大庆油田致密油水平井录井关键评价技术

致密油作为重要的非常规油气资源,近年来随着水平井数量逐年增加,迫切需要利用致密油水平井录井技术对压裂层段进行压裂方案设计。通过对脆性指数与压裂工程参数和压裂效果相关关系及井眼轨迹与油藏相关关系的研究,建立了脆性评价和水平井轨迹解释2项关键评价技术,为致密油水平井甜点识别、压裂设计和压裂改造提供了技术支撑。该技术在大庆油田探井应用了7口井,其中6口试油井100个层均获得工业油流,解释评价符合率为100%。致密油水平井录井关键评价技术进一步完善了致密油评价体系,为致密砂岩油藏的大规模开发奠定了基础。     

随钻地质与地球化学分析在四川威远页岩气开发中的应用

四川威远是国家级长宁—威远页岩气开发示范工程的重点开发地区,页岩气目的层为下志留统龙马溪组优质页岩发育层段。页岩气水平井钻进过程中,传统的地质录井及随钻测井方法难以对优质页岩气储层进行实时有效的分析与评价,降低了优质储层的钻遇率,增加了钻井施工的风险。通过研究区水平井随钻过程中大量岩屑样品的地质与地球化学录井分析,结合相应取心井分析资料,建立了水平井储层地质评价方法,应用TOC辅助地层界面卡取,应用TOC、吸附气含量、气测全烃参数评价储层含气性,再结合储层脆性矿物含量进行有利页岩气开发层段评级和优选;同时建立了水平井地质导向辅助方法,通过TOC、Ca含量、气测全烃等关键参数的相对区间变化,指导工程人员进行水平井着陆入靶调整和水平井窗体控制。现场应用表明,该套技术方法提高了威远地区页岩气水平井开发效率,同时可为同类页岩气储层的有效开发提供技术参考。     

致密储层水平井裸眼压裂技术与压后评价

LM区块储层脆性指数差异大、天然裂缝不发育、不易形成复杂缝网,进行分段压裂时,受储层物性、地应力、各向异性等因素影响,段间实际压裂液进入量不均匀,达不到储层均匀改造的目的。针对该问题,依据经济效益最大化原则,在建立精细化地质模型的基础上,开展了完井方式、压裂液及支撑剂体系优选,并基于地质甜点、工程甜点和地质工程综合甜点的水平井精细化压裂设计方法研究,优化了压裂施工参数,预测了压后无阻流量并与常规压裂方法进行了对比分析,形成了水平井分段精细化压裂设计技术。2022年,该技术在LM区块中第五开发区一口新部署裸眼水平井进行了现场应用,取得了很好的压裂效果,压后无阻流量37.9×104m3/d,投产半年后日产气量（5.0～6.5）×104m3。LM区块致密气精细化压裂设计的成功应用,为类似致密气储层改造提供了新的技术思路。     

页岩气水平井产量主控因素分析及产能预测

通过W地区国家级页岩气产业示范区2个平台的水平井开发实例,从页岩气储层测井评价入手,结合W地区页岩气水平井的测试、生产数据,研究分析页岩储层总有机碳含量、矿物组份、孔隙度、饱和度、含气量、脆性指数等储层参数,以及井眼轨迹、压裂效果等因素与水平井产量的关系,评估这些因素对水平井产量的影响程度。综合考虑上述参数,定义用于评价页岩气水平井产能的表征参数,建立W地区页岩气水平井产能预测的数理统计和神经网络模型。2个模型在W地区页岩气水平井产能预测应用结果表明,数理统计模型预测产能平均相对误差为18.10%,神经网络模型预测产能平均相对误差为0.54%。     

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。     

页岩气工程甜点评价方法——以四川盆地焦石坝页岩气田为例

页岩气工程甜点的定量评价对于评判页岩气的开发难易程度及开发成本高低都具有重要的参考价值。为了寻求一种高精度的页岩气工程甜点定量评价方法,以四川盆地焦石坝页岩气田为例,结合国内外的研究成果,首先定性分析了脆性指数、应力差异系数、泥质含量和破裂压力等工程甜点参数对压裂加砂量及加液量的影响;在此基础上,采用相关系数法进行定量分析,确定主要工程甜点参数和表征页岩气工程甜点的目标评价参数;然后,采用单一参数评价、雷达面积模型和独立性权重系数模型等3种方法来评价页岩气工程甜点,并对比其结果。研究结果表明:(1)泥质含量、脆性指数、钙质含量和应力差异系数等4个参数为主要的工程甜点参数;(2)采用携砂比来表征页岩气工程甜点可以有效回避用加砂量和加液量来表征时所存在的多目标评价问题;(3)独立性权重系数模型评价工程甜点精度最高,其次是雷达面积模型,单一参数评价的精度较低。现场3口压裂井的应用效果也表明,利用独立性权重系数模型定量评价页岩气工程甜点所得到的评价结果可靠。结论认为,宜采用独立性权重系数模型对页岩气工程甜点进行定量评价。     

页岩气水平井大型体积压裂套损预测和控制方法

大规模体积压裂导致的页岩气水平井套管损坏(简称套损)或套管变形(简称套变)在现场施工过程中一直都存在,极大地影响了现场施工效率和开发项目的经济效益。为了解决上述问题,通过分析四川盆地威远页岩气区块100余口水平井的压裂资料,探讨了该区页岩气水平井套损或套变的原因和规律,并据分析结果提出了预测和控制的方法。研究结果表明:①发生套变的主要地质因素为储层地质特点、地应力和压裂规模;②对于岩石物性非均质性特别强、甜点区厚度小、压裂时储层难以吸收大规模体积压裂的"能量"的上奥陶统五峰组水平井段、A靶点附近井段、钻遇井漏的天然裂缝带井段等容易套损井段可依据录井和测井解释来预测套变;③产量受水平段轨迹所控制的页岩气水平井应提高水平井段钻进时的导向水平,让水平井段的轨迹都落在地质气藏工程精确刻画的甜点区;④对于水平井段非均质性强的储层,宜采用"分段完井、分段固井"、优化井网井距、适当降低压裂规模等工程技术措施。     

涪陵页岩气优质储层测井综合评价方法

为了准确评价涪陵页岩气田地质与工程“双优”储层,首先定性分析了气田试气资料与地质、工程评价参数的关系,并采用欧式距离方法聚类分析了各评价参数的重要程度,优选出评价优质储层的地质和工程参数;然后,选择岩心化验分析资料和测井资料,采用“岩心刻度测井技术”建立了地质与工程“双优”储层的测井评价模型;最后,利用产气剖面测试资料,运用灰度关联理论确定“双优”储层评价参数的权重,计算页岩气储层地质和工程指数,进而建立“双优”储层综合评价图版,形成了页岩气地质与工程“双优”储层测井综合评价方法。利用该方法计算了涪陵页岩气田平桥区块28口井储层的综合评价指数,结果表明,页岩气储层单段和单井产量与综合评价指数、双优储层穿行长度具有明显的正相关关系。这表明,可以用构建的页岩气地质与工程“双优”储层综合测井评价方法评价页岩气储层,为页岩气水平井设计和分段压裂提供依据。