川西南威远地区页岩气效益“甜点区”地震综合预测方法及其应用

川西南威远地区钻井少,仅靠运用岩心、测井资料评价预测w(TOC)、孔隙度和脆性等"甜点区"核心指标的平面分布难度较大。利用地震资料预测不但能弥补该区钻井资料少的不足,而且能评价无井地区页岩"甜点区"的核心指标。以研究区五峰组—龙马溪组龙一1亚段为研究对象,首先在页岩储层测井响应特征和岩石物理分析的基础上,明确页岩储层孔隙度和w(TOC)的敏感参数分别为纵波速度和密度,并建立定量关系和地震预测模型;然后依据定量关系开展地震数据全道集叠前同时反演,从而预测页岩储层的孔隙度、w(TOC)和脆性指数;最后对页岩储层孔隙度、w(TOC)、裂缝和脆性等核心参数的预测结果进行综合分析及评价。结果表明:地震预测的效益"甜点区"分布趋势与已钻井符合率较高,预测结果较为可靠;研究区中部和南部地区孔隙度、总有机碳含量整体较高,裂缝较发育,脆性指数高,为页岩气勘探开发的效益"甜点区"。页岩气效益"甜点区"地震预测方法能有效预测"甜点"的空间分布,对该区块乃至川西南地区页岩气的规模效益开发具有指导意义。     

叠前地质统计学反演在页岩甜点和薄夹层预测中的应用——以西加拿大盆地W区块为例

页岩气是一种非常规天然气。在少井地区,在井之间预测高TOC （总有机碳含量）、高脆性及裂缝发育的甜点一直是页岩气勘探与开发的重要环节。西加拿大盆地W区块页岩目的层段厚度较薄（地震反射时间最大为20ms）,层内发育多套灰岩薄夹层（厚度为0.5～3m）,脆性页岩和塑性泥岩纵波阻抗值存在重叠区间,利用地震资料预测页岩甜点和灰岩薄夹层困难。为此,从岩石物理弹性参数分析出发,建立页岩甜点的岩石物理评价模板,明确了页岩甜点和灰岩夹层的弹性参数特征;应用三维岩性约束叠前地质统计学反演方法预测高TOC、高脆性页岩及灰岩夹层。主要步骤有：①分析页岩储层岩石物理参数,页岩有利目标具低泊松比、中值杨氏模量、高TOC、高脆性,灰岩夹层具高泊松比、高杨氏模量、低TOC、高密度特征;②一维约束地质统计学反演预测页岩有利区和夹层的参数测试;③三维约束叠前地质统计学反演预测页岩有利区及夹层。预测结果表明,高TOC、高脆性页岩与裂缝发育的叠合区为甜点目标区,优选页岩甜点发育且灰岩夹层厚度小的区带为有利的井位部署区,确保了水平井段优质储层的钻遇率高,产气量大。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩脆性评价与“甜点层”预测

页岩气储层评价过程中,有机碳含量是表征富有机质页岩的主要指标,脆性指数则是反映压裂品质的重要参数,有机碳含量与脆性指数相结合可以更为精细地刻画"甜点层"的分布,从而为勘探开发工作提供有利依据。为此,依据岩矿资料,应用"石英+白云石+黄铁矿"三矿物脆性指数模型对四川盆地焦石坝、长宁和威远3个气田的上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩进行了脆性评价。基于脆性指数(BI)与有机碳含量(TOC)之间的显著相关性,综合有机质丰度和可压裂性,建立了储层品质的分级标准:TOC3%且BI50%为优质储层(甜点层);2%TOC3%且40%BI50%为次优储层;1%TOC2%且30%BI40%为差储层;TOC1%且BI30%为非储层。依据该标准,长宁地区优质页岩气储层厚度为32 m,焦石坝地区优质储层厚度为22 m,威远地区优质储层厚度为13 m。探索脆性指数与测井响应之间的相关性,并建立了富有机质、高脆性页岩的常规测井响应图版,以自然伽马大于160 API、钍铀比小于3且密度小于2.58 g/cm~3作为优质储层的测井识别标准,进而预测了四川盆地五峰组—龙马溪组页岩"甜点层"的平面展布特征。     

川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征

脆性是页岩气储层地质评价的重要内容。以露头和钻井资料为基础,提出基于“石英、白云石和黄铁矿”3种矿物的脆性指数计算方法,并结合弹性参数脆性指数法对川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征进行了定量评价;在此基础上着重分析了脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性;应用“矿物三端元+沉积微相”法,在有利岩相研究的基础上,综合页岩脆性特征对研究区“甜点层”进行了进一步的优选。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组底部厚度约30~40m的页岩段脆性最好,矿物脆性指数达50%~75%,杨氏模量平均为37.84GPa,泊松比平均为0.19,弹性参数脆性指数平均为61%,且自下而上脆性变差;脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性显著,反映了沉积环境对页岩脆性特征的重要影响;长宁地区的“甜点层”为深水陆棚发育的硅质页岩相和钙质硅质混合页岩相,平均脆性指数大于50%,平均有机碳含量大于3%,分布于五峰组至鲁丹阶中下部,累计厚度约为42m。     

四川盆地焦石坝地区页岩气储层地震定量预测方法

针对四川盆地东南部焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气储层,提出了一种地震定量预测方法。首先在分析页岩储层地震响应特征的基础上,以波阻抗反演技术实现页岩层段的精细预测;接着进行页岩的总有机碳(total organic carbon,TOC)敏感参数分析,发现研究区页岩储层的密度参数与测井解释的TOC含量(CTOC)具有很好的相关性,由两者的拟合关系得到基于密度的TOC计算模型;然后在波阻抗反演页岩层段的空间约束下,采用叠前同时反演方法获得叠前密度反演数据体;最后将密度反演数据体转换为TOC数据体,精确预测出研究区页岩气储层(CTOC≥1%)的空间展布。与测井解释结果的对比表明,地震定量预测的精度较高,研究区内多个井点处页岩气储层厚度预测结果的相对误差小于2%。     

基于时频电磁法的富有机质页岩层系勘探进一步研究

为了发挥非地震勘探技术成本低、效率高的优势,检验电法勘探技术在页岩气勘探中的有效性,分别于2011、2012年对分布于四川盆地南部的志留系龙马溪组-奥陶系五峰组、寒武系牛蹄塘组两套典型富有机质页岩层系进行了时频电磁法(Time-Frequency Electromagnetic Method,TFEM)页岩气勘探试验。岩石样本研究表明,这两套页岩层系具有较为明显的低密度、低磁化率、高极化率、高TOC、相对高电阻率,即"两低、两高、一相对高"的物性特征。2012年进行的面积时频电磁法勘探试验结果与2011年完成的二维时频电磁法勘探试验结果均表明,试验区分布的志留系龙马溪组-奥陶系五峰组层系具有高极化率与相对高电阻率异常分布特征。以时频电磁法勘探获取的高极化率异常为主,通过多参数评价,预测了试验区两套目标层系的TOC高值分布区。     

渝东南地区黔江凹陷五峰组——龙马溪组页岩储层特征及其对含气量的影响

渝东南地区黔江凹陷五峰组—龙马溪组页岩气的勘探仍处于初级阶段,储层特征与含气性关系仍不明确,开展五峰组—龙马溪组页岩的储层特征及含气性的研究,对评价研究区页岩气资源潜力具有重要意义。通过采集该套页岩岩心样品,完成详细的储层特征分析和含气性分析测试,包括岩石薄片鉴定、X-射线衍射、TOC分析、显微组分实验、氮气吸附实验、扫描电镜实验和现场解析等,结果表明,五峰组—龙马溪组页岩以黏土—粉砂级细粒沉积为主;页岩有机碳含量为0.22%~5.31%,成熟度为1.78%~2.93%,处于高—过成熟阶段,纳米级有机孔隙发育;矿物成分中脆性矿物含量为38.4%~86.7%,黏土矿物含量为12.1%~56.5%,其中微—纳米级无机孔隙较为发育,此外微裂缝的发育也对页岩气聚集和开发提供了有利条件。五峰组—龙马溪组页岩含气量为0.07~2.81m3/t,其底部富有机质页岩的含气量超过1m3/t。综合分析认为页岩TOC值和石英含量越高、长石和绿泥石含量越低时页岩中孔隙及比表面积越大,页岩含气量越大。     

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。     

涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组一段页岩气储层地球物理特征分析

开展了四川盆地东南部焦石坝区块奥陶系五峰组—志留系龙马溪组一段页岩气储层地球物理特征的系统性分析研究。测井资料统计分析表明,五峰组—龙马溪组一段页岩气储层具有"高自然伽马,高铀,相对高声波时差,相对高电阻率;低密度,相对低中子,低无铀伽马"的"四高三低"测井响应特征。通过井资料精细标定和地震正演模拟分析,明确了页岩气储层顶界面呈连续波谷,底界面呈连续波峰,储层内部呈中强-弱波峰的地震反射特征;波峰强弱与页岩气储层厚度及物性有关,当页岩气储层中优质页岩段(总有机碳(TOC)含量大于2%)发育时,储层底界和储层内部波峰能量变强,之间夹强波谷特征,波谷越宽,优质页岩发育厚度越大。经地震相分析,总结出表征五峰组—龙马溪组一段页岩气储层的两类地震相,其中I类地震相是物性相对较好、发育厚度较稳定的页岩气储层的地震响应,占研究区面积的63%,为最有利的页岩气勘探区。     

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。     

页岩气层有效厚度下限探讨——以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组为例

储层有效厚度是储量计算的重要参数之一,国内对页岩气储层有效厚度下限标准的研究尚处于探索完善阶段,为了评价国内首个页岩气田的探明储量,有必要深入研究页岩的有效厚度下限。文中以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组页岩气藏为例,首先对商业开发的页岩储层厚度开展研究,然后通过分析页岩气储层岩性、脆性矿物体积分数、总含气量、有机碳质量分数、镜质体反射率等,优选出适合研究区的页岩气层有效厚度下限表征参数,最后提出适合研究区储层特征的有效储层下限标准。该标准在四川盆地涪陵页岩气田页岩气储量计算中取得较好的应用效果。     

泸州区块深层页岩气富集高产主控因素

要实现深层页岩气的规模效益开发,明确其富集高产主控因素至关重要。为此,以四川盆地川南地区泸州区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,基于地震、钻井、测井及岩心分析化验资料,深入研究该页岩气区块的构造特征、沉积特征、储层特征及可压性,并结合气井生产动态分析页岩气井高产的主控因素。研究结果表明:①泸州区块龙一1亚段在纵向上存在着两套Ⅰ类储层,一套为储层厚度介于10～20 m的龙一_1~(1-3)小层,另一套为储层厚度介于3～10 m的龙一_1~4小层,且两套储层的含气饱和度、总含气量和脆性矿物含量都高;②Ⅰ类储层厚度越大、其水平井段钻遇的长度越长,气井初期产量就越高,在Ⅰ类储层钻遇长度相同的情况下,泸州区块气井的测试产量较长宁、威远区块高出10%～25%;③深水陆棚沉积中心控制了泸州区块优质页岩的展布,在低陡构造及异常高压背景下,高角度天然裂缝发育有利于游离气的聚集,且该区块脆性矿物含量高,人工压裂后易形成复杂缝网,从而使该区块页岩气井易获得高产。结论认为,位于深水陆棚沉积中心、在异常高压背景下发育高角度天然裂缝的低陡构造有利于页岩气的富集高产。     

叠前地震反演方法对比分析——焦石坝页岩气藏勘探实例

日益趋热的页岩气勘探与常规天然气勘探相比,其储层预测技术有显著差别。本文以四川盆地焦石坝地区为例开展页岩气层段的叠前弹性参数反演技术研究: 1充分考虑页岩气储层特性建立其弹性参数模型并进行AVO正演分析,可知页岩气表现出“弱AVO响应”特征; 2对比分析基于道集的反演与基于部分叠加的反演,认为前者更适合刻画五峰组-龙马溪组一段内高含气泥页岩层段储层特征,所得反演结果分辨率较高且与钻井资料吻合; 3应用基于道集叠前方法反演的弹性参数预测泥页岩层段的总有机碳含量(TOC),圈定优质泥页岩层段分布范围,并为页岩气开发井位设计提供可靠依据。     

四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统 龙马溪组页岩矿物组成与脆性特征

通过X射线全岩衍射、光学薄片鉴定及扫描电镜等技术手段,对四川盆地南缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩野外露头及新钻井岩心样品进行测试分析。结果表明,五峰组—龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物为主,其次为方解石和白云石,还有少量的钾长石、斜长石和黄铁矿。其中石英以陆源碎屑来源为主,部分为生物成因;伊利石与绿泥石组合是粘土矿物的特征组合类型;方解石和白云石多以亮晶胶结物和裂缝填充物的形式存在。以矿物组分为依据,将五峰组—龙马溪组页岩划分为富石英页岩、富粘土页岩及富碳酸盐页岩3类端元岩相,每类岩相在矿物组成、结构、构造及沉积背景等方面均表现出不同特征。经计算该页岩脆性指数为0.36~0.74,平均为0.51,表明该套页岩具备良好的脆性与可压裂性,有利于页岩气的开采。其中,底部页岩石英含量高,脆性指数大且富含有机质,有利于页岩气富集与储层压裂改造,是研究区页岩气勘探开发的重点层位。     

四川盆地南部深层页岩储层地质模型的建立

四川盆地南部上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组一段页岩纵、横向矿物组分差异大、储层非均质性强、有机质含量差异明显,造成测试产量差异较大,需要找准优质储层才能实现高效益的页岩气勘探开发。为此,以川南威荣地区、永川地区为例,基于精细小层划分的页岩岩石相标定,建立了川南可对比的7大类储层地质模型,明确了目前经济技术条件下“地质+工程”Ⅰ类甜点储层参数及宏观、微观特征。研究成果表明：①五峰组建立了钙-硅-黏土混合型储层和硅质-黏土质储层2类,龙马溪组建立了硅质储层、黏土质-硅质储层、硅质-黏土质储层、硅质类向黏土质过渡型（混合型）页岩储层和黏土质页岩储层等5类;②纵向上位于龙马溪组底部的富有机质生物硅质页岩储层,具有“五高两低”（高有机质含量、高有效孔隙度、高含气量、高脆性、高脆性指数、低黏土含量、低地应力差异系数）的特征,为“地质＋工程”Ⅰ类甜点储层,是目前经济技术条件下最有利的目标层系,被确定为最有利的水平井轨迹穿行位置。     

基于岩石物理分析的页岩气叠前预测方法在川南威远地区的应用

在页岩气勘探开发中,地球物理技术发挥着不可替代的重要作用。为了探索地震参数与页岩气储层评价参数之间的关系,对四川盆地长宁—威远地区五峰组—龙马溪组岩石物理实验的分析结果表明,岩心总有机碳(TOC)含量和岩心总含气量与纵横波速度比的相关性相对最好。当纵横波速度比逐渐增大时,岩心TOC含量和岩心总含气量整体呈逐渐减小的趋势,这一结果可以指导页岩气储层TOC含量和总含气量的预测。结合测井评价对多种岩石物理参数开展页岩气储层的敏感性分析认为,纵横波速度比是识别页岩气储层最有效的参数。基于岩石物理分析结果建立页岩气储层TOC含量、总含气量与纵横波速度比之间的对应关系,并利用叠前反演技术和岩石力学脆性评价方法对四川盆地南部威远地区W4井区五峰组—龙马溪组页岩气储层厚度、TOC含量、总含气量和脆性指数等评价参数进行定量预测,根据预测结果对研究区页岩气储层开展综合评价,可为确定页岩气核心建产区及其开发方案提供有力技术支撑。     

基于岩石物理分析的页岩气叠前预测方法在川南威远地区的应用

在页岩气勘探开发中，地球物理技术发挥着不可替代的重要作用。为了探索地震参数与页岩气储层评价参数之间的关系，对四川盆地长宁—威远地区五峰组—龙马溪组岩石物理实验的分析结果表明，岩心总有机碳（TOC）含量和岩心总含气量与纵横波速度比的相关性相对最好。当纵横波速度比逐渐增大时，岩心TOC含量和岩心总含气量整体呈逐渐减小的趋势，这一结果可以指导页岩气储层TOC含量和总含气量的预测。结合测井评价对多种岩石物理参数开展页岩气储层的敏感性分析认为，纵横波速度比是识别页岩气储层最有效的参数。基于岩石物理分析结果建立页岩气储层TOC含量、总含气量与纵横波速度比之间的对应关系，并利用叠前反演技术和岩石力学脆性评价方法对四川盆地南部威远地区W4井区五峰组—龙马溪组页岩气储层厚度、TOC含量、总含气量和脆性指数等评价参数进行定量预测，根据预测结果对研究区页岩气储层开展综合评价，可为确定页岩气核心建产区及其开发方案提供有力技术支撑。     

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。     

武隆地区五峰组—龙马溪组优质浅层常压页岩储层发育特征及含气性影响因素

武隆区块浅层常压页岩气藏已被证实为四川盆地渝东南地区重要的页岩气勘探开发潜力目标。通过X射线衍射、有机碳测试、物性测试、扫描电镜观测和薄片观测等测试手段,对武隆区块F-2井五峰组与龙马溪组页岩不同层段代表性样品的储层发育特征开展系统分析,探究储层含气性及其影响因素,并讨论优质浅层常压页岩气储层控制因素与机理的特殊性。结果表明：五峰组至龙马溪组底部、下部层段有机质含量较高(3.72%～5.70%),脆性矿物比例较高(>50%),孔隙度相对较高(2.90%～6.25%),含气性均显示较好(>4.0 cc/g),是优质浅层常压储层段。储层含气性影响因素复杂,有机质含量、脆性矿物比例和孔隙度均与含气性呈正相关关系,高黏土矿物含量导致含气性下降。优质储层可以分为五峰组、龙马溪组底部和龙马溪组下部3个层段,但3段优质储层的高含气性控制因素与机理存在差异。探究优质浅层常压页岩气储层含气性影响因素与特殊性,可以为进一步提高对浅层常压优质页岩储层地质特征认识、指导勘探开发提供科学依据。     

页岩脆性的综合评价方法——以四川盆地W区下志留统龙马溪组为例

页岩储层的脆性特性对页岩气的开发效果具有重要影响,脆性页岩有利于天然裂缝的发育和压裂后形成具有一定导流能力的网状复杂裂缝,从而提高页岩产气量。为了探寻页岩脆性特征,弥补单一学科技术评价页岩脆性存在的不足,提出了一种利用X射线衍射、计算弹性参数和室内岩石力学测试3种技术来综合评价页岩脆性的方法,即通过分析页岩矿物组分含量、泊松比、杨氏模量、横纵波比参数和岩石应力、应变性质,对页岩储层的脆性特征进行综合评价。将该方法应用于四川盆地W区下志留统龙马溪组黑色页岩的脆性评价,结果表明：该区龙马溪组二段脆性好于龙马溪组一段,龙马溪组二段在1 535~1 541 m层段时,具有高的石英含量,较低的泊松比、横纵波比和较高的杨氏模量值;深度在1 541 m时岩样的应力、应变曲线负坡较陡,页岩储层的脆性指数大于50%,有利于对页岩储层进行压裂改造。实践证明：该方法具有较高的有效性,与实际压裂测试结果吻合较好,可作为压裂选层的重要依据。