涪陵焦石坝五峰组—龙马溪组页岩气富集主控因素分析

在总结涪陵焦石坝页岩气田基本地质特征的基础上,对页岩气富集主控因素进行了分析。研究表明,五峰组—龙马溪组深水陆棚相优质页岩不仅有利于页岩气的生成,而且页岩的有机质丰度与含气量具有很好的正相关关系,为页岩气的富集提供了物质基础;页岩较高的有机质丰度和适中的热演化程度有利于有机质孔的发育,为页岩气的聚集提供了有利的储集空间;良好的顶底板条件和超压独立封存箱的形成,为页岩气富集提供了良好的保存条件,是页岩气富集高产的关键。     

涪陵焦石坝地区页岩气吸附规律研究

为研究礁石坝页岩气在产层超临界条件下的吸附规律,利用页岩气等温吸附仪,以礁石坝露头页岩及产层页岩为吸附剂,以甲烷气模拟页岩气作吸附质,测试了不同温度(60℃、70℃、80℃)时,甲烷气吸附量随其压力(2~30 MPa)的变化规律。以过剩吸附量修正亚临界吸附模型(Langmuir、Freundlich、Expand-Langmuir,Langmuir-Freundlich,Toth,B-BET,T-BET,D-R,D-A)为超临界吸附模型,并利用相关系数法优选甲烷气超临界等温吸附最佳模型,阐述了页岩气吸附特征及温度、页岩类型对超临界吸附量的影响。实验结果显示,超临界条件下(温度:60℃~80℃、压力2~30 MPa),产层及露头页岩对甲烷气吸附规律均可用超临界D-A方程进行描述,在实验温度范围60℃~80℃,甲烷气在页岩上的超临界饱和吸附量随温度增高而下降,随页岩中黏土、斜长石含量升高而增大。可知,采用超临界D-A模型描述涪陵礁石坝地区页岩气吸附规律具有较好的准确性。     

涪陵焦石坝页岩气层压力预测技术研究

压力系数是页岩气保存条件的综合判别指标。以涪陵焦石坝页岩气藏为例,基于压力偏低系数与高角度裂缝密度呈正相关关系,提出了复杂构造区基于裂缝修正的压力系数预测技术及实现流程。首先利用已知井建立封存型和逸散型压力系数预测模型,然后基于归一化的曲率属性定量表征裂缝密度,建立压力偏低系数预测模型,最后综合考虑地层速度和裂缝密度,实现复杂构造区的压力系数预测。焦石坝三维工区五峰组—龙马溪组页岩气层压力系数的预测结果表明,该技术适应性强,预测精度高,在中国南方多期构造运动影响下的勘探区块具有很好的推广应用价值。     

涪陵焦石坝构造页岩气富集条件解剖

基于对焦石坝构造特征、断层及裂缝发育特征、顶底板岩性及厚度、压力系数和页岩气组成等地质条件的系统揭示,结果表明该区页岩气富集主要有4点原因:游离气比例高、正向构造单元、网状缝发育、箱装封闭体系。     

涪陵焦石坝区块页岩气井弹性产率变化规律研究

为了准确的评价页岩气井各阶段的生产特征,探寻其生产动态变化规律,采用弹性产率作为描述页岩气井生产动态的主要技术指标。通过理论推导与现场实际相结合的方法,明确了涪陵焦石坝区块页岩气井的弹性产率变化规律及其主控因素。研究表明,页岩气井采用控压定产生产方式,弹性产率随地层压力的下降而逐渐增加,后期受气体偏差系数的影响,会出现拐点,略微下降,并且弹性产率的变化与气井本身能力、现场合理配产等因素密切相关。同时,该指标的合理应用,可在区块开发趋势预测、单井合理工作制度优选等方面提供有意义的借鉴。     

涪陵焦石坝页岩气水平井高效钻井集成技术

针对涪陵页岩气勘探开发商业化需求,在涪陵地区地质特点和钻井难点总结分析的基础,通过前期 钻井提速降本技术分析评价,优选清水＋ＰＤＣ钻头复合钻井技术、低密度钻井技术、复杂井眼轨迹降摩减阻技术、 个性化定向ＰＤＣ钻头以及井眼剖面优化设计与井眼轨迹控制等技术,形成了适合于涪陵页岩气特点的水平井高效 钻井集成技术系列。钻井集成技术体系现场应用表明,通过技术优选、优化与集成,显著提高了机械钻速,缩短了 钻井周期,为涪陵页岩气田钻井提速降本提供了强有力技术支持。     

涪陵焦石坝地区页岩气储层有机地化特征研究

页岩气储层的有机地化特征是控制页岩气成藏的关键内在因素之一,是决定页岩气开发方案的重要因素。通过对焦石坝地区页岩气开发的主要目的层进行取心室内分析,结合测井解释成果,从有机质丰度、类型和成熟度以及含气性分析结果表明:上奥陶统五峰组(①小层)-下志留统龙马溪组下部60~100m(②-⑨小层),有机质丰度自上而下逐渐增加;有机质以藻类体和棉絮状腐泥无定形体为主,无壳质组和镜质组,有机质类型以Ⅰ型干酪根为主;焦页1井镜质体反射率表明①-⑨小层泥页岩进入过成熟热演化时期,处于热裂解干气生成阶段;焦页1井单井含气量实测主力气层段(①-⑨小层)总合气量介于0.44~5.11m~3/t,平均值为1.97m~3/t。     

涪陵页岩气田焦石坝区海相页岩气层特征研究

国家级页岩气示范区涪陵页岩气田的勘探突破,给业界专家提供了丰富的研究实例资料。为深化认识涪陵页岩气田焦石坝区块龙马溪组下部-五峰组海相页岩气层特征,以参数井JY1井和探井JY2井、JY3井、JY4井为研究对象,结合岩心试验资料,系统研究了页岩气储层岩性、物性、地层压力、脆性、含气性等特征,建立了典型含气剖面。结果表明:页岩气层岩性主要为深水陆棚沉积环境形成的灰黑色页岩;气层厚度、孔隙度、总有机碳质量分数、脆性、游离气与吸附气体积分数等"甜点"参数均优于北美地区的典型页岩气层指标;天然气以甲烷为主,不含硫化氢;页岩气层存在明显异常高压,脆性矿物含量高,水平地应力差异系数小。     

涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术

针对涪陵焦石坝区块地质条件复杂、各向异性大,易导致发生井下故障、钻速慢、钻井周期长及成本居高不下的问题,在分析该区块页岩气钻井完井技术难点的基础上,进行了页岩气水平井钻井工程技术适应性评价,通过对丛式井布井方案、井身结构、井眼轨道设计、优快钻井技术、钻井液技术及页岩气层长水平段固井技术等进行优选及进一步优化,提出了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术方案。该技术方案在焦页 1-2HF 井等17口井进行了现场实践及应用,初步形成了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术。应用表明,该技术可显著提高机械钻速、缩短钻井周期,可为涪陵焦石坝区块页岩气规模开发提供技术支持。      

涪陵焦石坝区块页岩气井产量递减典型曲线应用研究

为研究涪陵焦石坝区块页岩气井产量递减规律和影响产量递减典型曲线的主要因素,依据该区块典型页岩气井生产数据,采用拟合方法,建立了归一化拟产量与物质平衡时间的递减典型曲线,分析了气井初始产能、生产时间、配产、产水量、地层压力和井底流压对产量递减典型曲线和可采储量评价的影响,并研究了产量递减典型曲线在页岩气井可采储量评价、合理配产、流动阶段划分等3个方面的应用问题。研究表明,采用产量递减典型曲线评价可采储量时,既考虑了研究井目前的生产特征又可反映后期变化特征,因此该方法较常规的物质平衡法、弹性二相法、经验类比法更为可靠;页岩气井产能和生产规律是一个动态变化的过程,因此应动态合理配产,注意分区、分井、分阶段的差异性;对产量递减典型曲线取归一化拟产量和物质平衡时间的双对数曲线后,在完整的生产周期内可根据斜率判别页岩气井所处的流动阶段。该研究结果可为涪陵焦石坝区块页岩气井可采储量评价、合理配产和区块开发方案的设计提供参考和指导。      

涪陵焦石坝区块页岩气井动态合理配产技术

涪陵页岩气田焦石坝区块页岩气井的渗流特征、产量递减特征和生产特征呈现分阶段变化和分区差异性,目前没有适用该类页岩气井的配产方法。借鉴国外页岩气生产经验,根据页岩储层应力敏感试验结果和实际生产情况,确定采用定产控压的生产方式。在此基础上,借鉴常规气藏配产方法,根据该区块页岩气井实际生产特征,选用采气指示曲线法和不稳定产量分析法确定不同产能页岩气井的合理配产系数。引进页岩气井分区、分阶段动态合理配产的理念,结合分区不同产能区间页岩气井产能的递减规律,按照页岩气井当前累计产气量对应产能的合理配产系数调整配产。按照此方法对涪陵焦石坝区块页岩气井的配产进行了调整,调整后既满足了该区块页岩气井稳产3年左右的需要,又使页岩气藏获得了较高的采收率和较好的经济效益。      

涪陵页岩气田焦石坝页岩气储层含气量测井评价

为深化焦石坝区块页岩气储层评价认识,以四川盆地首口参数井页岩岩心实验为基础,建立了基于常规测井资料的页岩气储层游离气、吸附气及总含气量计算模型与评价标准,并应用于工区内3口探井连续含气量剖面建立和综合评价。焦石坝页岩气田龙马溪组下部—五峰组页岩气以游离气为主,吸附气为辅,游离气含量达到了吸附气含量的2倍以上。其页岩气层含气量呈"上低下高"且随深度增加而增大特征,其中下段总含气量大,游离气含量高,为最优"甜点"段,是典型的Ⅰ类气层,具有非常好的商业开发价值。     

涪陵焦石坝地区页岩气水平井压裂改造实践与认识

水平井缝网压裂技术的应用大幅提高了涪陵焦石坝地区试验井组产量,促进了我国页岩气商业开发。在分析区块页岩储层构造及地质特征基础上,通过岩石力学参数测试和岩石矿物组分分析,评价了储层岩石脆性及其可压性。根据焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气泥页岩段页岩有机质类型好、含气量高、脆性指数高的特点,以“复杂缝网+支撑主缝”为改造主体思路,增大页岩储层的改造体积为目标,优选了压裂材料,优化了压裂设计及配套工艺,确定了试验井组压裂改造工艺技术方法,形成了适用于涪陵焦石坝地区的页岩气水平井分段压裂改造技术。经过26口井的现场实施,效果显著,压裂井均获得了较高产能,平均单井无阻流量10.1×10⁴~155.8×10⁴ m³/d,证实了以“复杂缝网+支撑主缝”为改造主体的页岩气水平井分段压裂技术的有效性,为我国页岩气压裂改造积累了经验。     

四川盆地焦石坝地区页岩裂缝发育主控因素及对产能的影响

以涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩为研究对象,通过岩心观察、FMI测井解释和氩离子抛光扫描电镜等手段,对页岩裂缝发育的主要控制因素及其对产能的影响进行分析。研究发现,焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩发育微观裂缝（解理缝、晶间缝和贴粒缝）和宏观裂缝（高角度缝——斜交缝和垂直缝、水平缝——页理缝和层间滑动缝）。这两类裂缝的发育程度明显受到岩层的力学性质、页岩气层异常高压、距主滑脱面的距离、斑脱岩的发育程度以及构造作用的控制,其中微观裂缝和水平裂缝在五峰组和龙马溪组底部最为发育,而高角度缝在远离断裂带的构造稳定区主要发育在五峰组,在靠近断裂带页岩气层均有发育。天然裂缝在纵横向上发育程度的差异控制了页岩气单井产量,主要体现在：①影响了页岩气富集,微裂缝和水平裂缝在远离焦石坝构造周边断裂的稳定区总体表现出积极的贡献,而开启性高角度缝,易于形成页岩气逸散通道,造成页岩气藏丰度降低、实测地层压力略有偏低;②影响了后期人工体积改造的有效性,开启性高角度缝的发育不仅会造成钻井液漏失量大,同时也不利于后期压裂改造形成缝网,使人工体积改造有效性降低。     

涪陵页岩气田焦石坝地区页岩气地球化学特征及成因

以涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组—龙马溪组海相天然气为研究对象,通过对页岩气样品组分和碳同位素等方面的分析发现,涪陵页岩气田焦石坝地区天然气为优质烃类气体,甲烷含量介于97.22%~98.41%之间,含有少量的乙烷、丙烷,湿度平均为0.74%,非烃气体中含有少量的CO_2、N_2和H_2等,不含H2S;甲烷、乙烷与丙烷的碳同位素值分布具有δ~13 C_1δ~13 C_2δ~13 C_3的完全"倒转"特征。涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组产出的天然气来自于五峰组—龙马溪组烃源岩自身,为典型的页岩气。同时天然气成因类型判别标志和图版表明,涪陵页岩气田焦石坝地区天然气属于有机高温裂解的油型气,为干酪根裂解气和原油二次裂解气的混合气,具有明显的原油二次裂解气的特征。δ~13 C_1δ~13 C_2δ~13 C_3完全"倒转"的主要因素为原油二次裂解气和干酪根裂解气混合造成的,燕山晚期以来页岩气的散失作用也有一定的影响。     

基于大数据PLS法的页岩气产能影响因素分析——以四川盆地涪陵气田焦石坝区块为例

至2018年底,四川盆地涪陵页岩气田已经建成超百亿方产能,累计生产页岩气超200×10~8m^3,成为了国内首个实现商业效益开发的页岩气田。以室内实验为基础,与现场生产相结合,对影响涪陵气田页岩气水平井产能的主要因素开展研究,得到各影响因素与页岩气产能之间的关系。研究表明,焦石坝区块不同开发分区页岩气井的影响因素不同,采用偏最小二乘法(PLS)模块大数据分析方法,计算特征变量的投影重要性(VIP值),确定产能影响因素与分区产能影响因素综合评价结果一致,证实了焦石坝一期产建区不同分区页岩气井产能的主要影响因素存在差异。研究成果对中国南方海相页岩气初期产能影响因素的研究具有一定的指导和借鉴意义。     

构造特征对页岩气井产能的影响——以涪陵页岩气田焦石坝区块为例

为了厘清不同构造特征对页岩气井产能的影响机理,从分析四川盆地涪陵页岩气田焦石坝区块的构造特征入手,结合190多口水平井的试气情况,系统解剖了构造对页岩气井产能的影响情况,明确了焦石坝区块不同构造单元影响页岩气井产能的主要构造因素。研究结果表明:①焦石坝区块不同构造单元之间,构造特征差异明显,构造变形强度也不尽相同;②构造特征对页岩气产能的影响直接表现在对含气性和压裂改造效果上,构造变形越强烈、大规模断裂及天然裂缝越发育,越易于页岩气的逸散、含气性越差,反之含气性则越好;③构造变形越强烈、裂缝越发育、埋深越大、负向构造压应力越大,压裂改造效果越差,反之改造效果则越好;④构造因素是控制焦石坝区块不同构造单元之间页岩气产能差异的主要原因,但不同构造单元之间控制产能的构造因素存在着差异。     

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%。     

焦石坝页岩气三维地震观测系统分析

在重庆涪陵地区实施的焦石坝三维地震勘探,采用宽方位、高覆盖的束状正交三维观测系统,三维叠加剖面质量显著提高,有力支持了勘探部署。对该观测系统实施后的实际资料进行分析,认为焦页4井附近志留系龙马溪组页岩存在地震方位各向异性;同时,该观测系统基本满足方位各向异性研究的要求,可以利用宽方位、高覆盖的三维数据进行方位各向异性裂缝检测研究。     

四川盆地焦石坝地区页岩气储层特征及控制因素

页岩气的生成和聚集具有不同于常规油气藏的独特规律,页岩气储层的研究是页岩气勘探与开发的核心问题。目前,对焦石坝地区页岩气储层的认识是相对有限的,需要对本区页岩气储层做进一步研究。基于大量实验室测试数据的统计分析显示:上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组目的层段总有机碳(TOC)含量介于0.55 % ~5.89 %,平均为2.54 %,且具有自上而下有机碳含量逐渐增加的趋势;基于全岩X-射线衍射分析方法,页岩中黏土矿物含量介于16.6 % ~62.8 %,平均为40.9 %,自上而下逐渐减少,脆性矿物含量自上而下逐渐增加,总量介于37.2 % ~83.4 %,平均为59.1 % ;基于氦气注入法检测了目的层段的孔隙度,实测氦气孔隙度介于1.17 % ~7.98 %,平均为4.61 %,目的层段孔隙度呈现出"两高夹一低"的三分性特征;稳态法水平渗透率介于0.002~335.209 mD,平均为23.785 mD;通过高压压汞法对储层孔隙结构进行了研究,大量的测试数据表明,介孔级别的孔隙发育,且介孔提供了主要的孔比表面积,而介孔和大孔对渗透率起主要的贡献;将氩离子剖光技术和扫描电镜(SEM)相结合对储层的孔隙类型进行了观察,总体表现为自上而下有机孔隙增加、无机孔隙减少;由解吸法测得总含气量介于0.44~5.19 m³/t,平均为1.97 m³/t,从上到下呈现出逐渐增大的趋势。研究表明,焦页1井海相页岩气储层发育的控制因素有矿物组成和有机质发育特征等。TOC是控制下部储层段的主要内在因素,也是提供页岩气储存空间的重要物质;成岩阶段晚期,黏土矿物组合发生变化,蒙脱石向伊利石转变,形成新的微孔隙,增加了储层的孔隙度,对上部储层段有较大影响;脆性矿物含量大于50 %,易于形成裂缝,可造成地层渗透性能的显著增强。总体来看,五峰组和龙马溪组的底部层段是优质储层,也是主要的产气层段。