渝东南盆缘转换带常压页岩气勘探实践

四川盆地东南部及其盆缘转换带五峰组—龙马溪组常压页岩气资源丰富,同时面临页岩品质变差、地层压力系数低、最大水平主应力和最小水平主应力差异大等地质难点。为了实现常压页岩气高产稳产和效益开发,从基础地质研究、低成本工程工艺技术攻关、组织生产管理等方面入手,在南川—武隆地区持续开展常压页岩气勘探实践,探索形成了布好井、穿好层、压好缝、降好本、管好井的“五好工程”实践认识与做法。“五好工程”实践表明:深化保存条件、沉积微相、构造应力等关键要素研究,是选准甜点目标、优化甜点层位、完善压裂设计的基础,创新低成本优快钻完井、高效压裂工程工艺技术是实现效益开发的关键,创新“2+3”管理运行新模式是提质增效的保障。     

渝东南南川地区东胜构造带常压页岩气勘探开发实践

渝东南南川地区东胜构造带位于四川盆地东南缘的盆缘过渡带,经历多期构造改造,具有构造复杂、保存条件复杂、地应力场复杂的典型地质特征,导致常压页岩气单井产量差异较大。为提高东胜复杂构造带常压页岩气单井产量、实现效益开发,通过开展地震资料目标处理、构造特征分析、成藏富集规律研究及生产动态分析等,以及加强基础研究和勘探开发实践,明确了东胜复杂构造带实现常压页岩气效益开发的四项关键技术对策：①提高浅层速度模型精度,提升构造解释准确度;②优化井网部署,提高井控储量;③地质工程一体化,钻定导协同导向提高甜点钻遇率;④建立分区差异化压裂方案,提高裂缝复杂度。东胜常压页岩气效益开发关键技术对策为复杂构造带常压页岩气的效益开发提供了技术支撑,同时也可为盆缘其他类似地区的勘探开发提供借鉴。     

渝东南构造复杂区常压页岩气生产特征及开发技术政策

针对渝东南构造复杂区常压页岩气压力系数低、吸附气占比高、地应力复杂及压裂形成复杂缝网难度大等地质特点,在60余口页岩气水平井钻探成果和生产特征分析基础上,总结了常压页岩气生产规律,划分了生产阶段,明确了产能主控因素,提出了开发技术政策。结果表明:常压页岩气生产具有初期以排液为主,产气量较低,随着返排率增大,产气量不断增大,后期产量逐渐稳定,产量递减慢,单位压降产气量较高,单井可采储量较小的特点。可划分为纯液、过渡、稳定生产和低压排采等4个阶段,不同阶段生产特征受地层压力系数影响明显:压力系数越高,纯液生产时间越短,见气返排率降低;在过渡阶段,返排率越低,气液平衡时间越长;在稳定生产阶段,产气能力越强,单位压降产量和单井可采储量越高。产能主要受地层压力系数和有效改造体积控制,其中有效改造体积主要受控于最优靶窗钻遇率、水平段长、水平段方位以及压裂改造规模等,压力系数越高,最优靶窗钻遇率越高,水平段长越长,压裂改造规模越大,越利于提高单井产量和最终经济可采储量。在上述认识基础上,提出了渝东南构造复杂区页岩气开发技术优化政策和配套的压裂工艺参数,以指导常压页岩气效益开发。     

鄂西渝东地区东岳庙段陆相页岩气富集主控因素分析

鄂西渝东地区东岳庙段以浅湖-半深湖沉积为主,发育厚层灰黑色页岩,横向分布稳定。页岩具有机碳含量高、热演化程度适中、储集空间类型丰富、物性较好、测录井响应明显等特征。综合研究认为,区内页岩气富集主要受有机质丰度、热演化程度及储层物性等关键因素控制,西北部乐福店-临溪场为陆相页岩气勘探的有利区域。     

渝东南盆缘转换带常压页岩气地质特征及富集高产规律

四川盆地东南部及其盆缘转换带(以下简称渝东南盆缘转换带)是中国常压页岩气勘探的热点地区。为了总结该区页岩气地质特征及其富集高产规律,利用物探、钻井、测井及分析测试等资料,从沉积建造、构造改造、生产特征等方面分析了该转换带南川—武隆地区的页岩气地质特征,并与焦石坝区块的超压页岩气进行对比,探讨了该转换带常压页岩气的富集高产主控因素和成藏模式。研究结果表明:(1)相对于焦石坝区块,该转换带页岩孔隙度偏低、微裂缝更发育、吸附气占比高、两向应力差异大、地温梯度较低、地层压力系数低、初期产液量大、返排率高;(2)该区常压页岩气富集高产主要受富碳富硅富笔石页岩、有机孔隙和构造应力场"三因素"的控制——受深水陆棚相控制的富碳富硅富笔石页岩是页岩气富集的基础,有机孔隙是页岩气富集的主要控制因素,构造应力场是页岩气高产的关键因素;(3)该转换带常压页岩气可分为背斜型、向斜型、斜坡型、逆断层断下盘型等4种成藏模式,并明确了不同模式页岩气富集高产特征。结论认为,该研究成果丰富了常压页岩气富集高产地质理论,为复杂构造区常压页岩气的勘探开发提供了支撑。     

渝东南盆缘转换带常压页岩气储层非均质性特征及主控因素

四川盆地东南部及其盆缘转换带(以下简称渝东南盆缘转换带)页岩气资源量较大,但其地质条件复杂、地层呈常压特征,给页岩气的经济开发带来了困难。为了深入认识该区页岩气储层的非均质性,借助X射线衍射、氩离子抛光扫描电镜、低温氮气吸附等手段,从岩石骨架、储集空间的角度研究了该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气储层的非均质性及其主控因素。研究结果表明:(1)该转换带五峰组—龙马溪组页岩气储层非均质性主要表现在骨架非均质性和孔隙非均质性两个方面,优质页岩层段与上覆页岩段在脆性矿物含量、黏土矿物含量、有机质丰度、孔隙度等方面差异较大,具有较强的纵向非均质性;(2)储层发育有机质孔、脆性矿物孔、裂缝等多种储集空间类型,并且孔隙在形态、分布、孔径、结构特征方面的差异明显,具有较强的微观非均质性;(3)页岩岩石物理参数泊松比、杨氏模量也相应表现出较大的差异;(4)页岩气储层非均质性的主控因素是沉积环境差异导致的岩石骨架变化,构造缝及其多向性增强了储层的非均质性,成岩作用进一步改变了骨架矿物和有机质的含量,对孔隙类型及结构产生影响,进一步加剧了页岩储层的非均质性。结论认为,龙一下亚段应为该区下一步页岩气开发的首选目的层系,平面上以远离构造相对活动带和深大断裂为宜,区块上优选南川区块。     

渝东南盆缘转换带五峰组——龙马溪组页岩气储层孔隙特征与演化

目前关于页岩气储层孔隙演化及其机理的研究仍处于探索阶段,研究成果尚未达成共识。为此,基于岩心分析和样品热模拟实验,采用氩离子抛光扫描电镜、原子力显微镜等实验分析技术,对四川盆地东南部及其转换带(以下简称渝东南盆缘转换带)上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气储层的孔隙类型、孔隙结构、孔径变化规律等进行研究,探讨有机孔隙演化特征,分析伴生矿物对孔隙演化的影响,建立该区页岩孔隙演化模式。研究结果表明:(1)该区五峰组—龙马溪组优质页岩储层主要发育裂缝、无机孔隙、有机孔隙等3种储集空间类型,其中后者是页岩气赋存的主要储集空间,其又可细分为无定形干酪根孔、结构型干酪根孔、沥青质孔及生物化石孔等4类;(2)有机质收缩缝先在有机质颗粒一侧出现,随温度升高缝宽变大,与有机质颗粒的收缩有关;(3)有机孔隙以密集分布于有机质内部的"海绵状"孔为主,当R_o介于1.56%～3.50%时以大孔—介孔为主,R_o 3.50%时大孔减少,介孔和微孔增加;(4)有机质类型及黏土、硅质颗粒、黄铁矿等伴生矿物的含量对孔隙发育有着重要的影响。结论认为,该区五峰组—龙马溪组页岩的孔隙演化模式为:无机孔隙度随埋深增加大幅度减小、有机孔隙度先增大后减小,总孔隙度呈现出先降低、再增加、再持续减小的变化趋势。     

渝东南盆缘转换带龙马溪组页岩气散失过程、能力及其主控因素

研究页岩气的散失过程、散失能力及其控制因素对于揭示页岩气的成藏机理、指导页岩气的勘探选区等都具有重要的现实意义。为此,以四川盆地东南部及其盆缘转换带(以下简称渝东南盆缘转换带)下志留统龙马溪组页岩为例,通过现场解吸实验模拟页岩气散失过程,并借助X射线衍射分析、有机碳含量测试、低温氮气吸附实验、等温吸附实验、扫描电镜观察等室内研究手段,定性分析页岩气的散失过程,定量评价页岩气的散失能力,并在此基础上探讨影响页岩气散失能力的主控因素。研究结果表明:(1)该转换带龙马溪组上、下段页岩的页岩气散失过程存在着明显的差异,后者的散失能力明显低于前者;(2)页岩气散失能力主要由温度、压力及岩石属性等决定,其中温度、压力是最主要的外在因素;(3)有机质含量是决定页岩气散失能力的最主要内在控制因素,随有机质含量的增加,页岩比表面积增大、吸附能力增强,页岩气散失能力降低;(4)页岩气散失能力在一定程度上受到岩石矿物成分和孔隙结构的影响,石英含量、黄铁矿含量与散失能力呈负相关关系,长石含量与散失能力呈正相关关系,碳酸盐矿物含量和黏土矿物含量与散失能力之间的相关性不明显。     

渝东南渝科1井下寒武统富有机质页岩发育特征与含气量

渝东南地区广泛发育下古生界海相页岩,具有发育范围广、厚度大、埋藏深度较浅、有机质丰度高等特点。渝科1井位于四川盆地东南部外缘,揭示了渝东南地区富有机质页岩的发育特征和含气特点。该井钻揭下寒武统牛蹄塘组页岩层总厚50.2 m。研究表明:牛蹄塘组页岩具有有利的页岩气成藏条件,有机碳含量平均值为5.63%,成熟度(R_o)主体分布在3%左右。利用测井数据、等温吸附实验、线性回归等多种方法对页岩含气量进行分析和计算,得到牛蹄塘组页岩总含气量在1.0～3.5 m³/t。渝科1井揭示了渝东南地区发育的牛蹄塘组富有机质页岩具有高有机碳含量、高成熟度、高含气量的特点,该地区具有较大的页岩气资源潜力。     

泥页岩脆-延转化带及其在页岩气勘探中的意义

泥页岩的脆-延性在页岩气勘探开发中备受关注,如何确定泥页岩脆-延转化深度是页岩气保存条件和水力压裂评价的关键问题。基于岩石力学试验,建立了一套泥页岩脆-延转化带确定方法。通过单轴应变试验确定名义固结压力、三轴压缩试验确定泥页岩超固结比（OCR）门限值和脆-延转化临界围压。依据最大古埋深和OCR门限值确定脆性带底界深度。由脆-延转化临界围压确定延性带顶界深度。脆-延转化带即脆性带底界和延性带顶界之间的深度带。按照以上方法确定的泥页岩脆性带、延性带和脆-延转化带,可用于页岩气保存条件和水力压裂评价。在脆性带内,页岩气保存条件不好,构造作用下易于发生脆性破裂。在延性带内,水力压裂效果不好,压裂裂缝容易闭合。在脆-延转化带内,不仅页岩气保存环境较好,而且泥页岩又具有较好的可压性。脆-延转化带是中国南方海相页岩气勘探开发的最佳深度带。勘探实践表明,志留系龙马溪组页岩气高产稳产探井产层的埋深位于按此方法所确定的脆-延转化带之内。     

渝东南武隆向斜常压页岩气形成与演化

为了研究渝东南武隆地区常压页岩气的形成与演化,利用研究区页岩气钻井数据,综合运用岩石薄片观察、氩离子抛光扫描电镜分析、构造平衡剖面及埋藏史分析等多种实验方法与分析技术,并基于“动态保存”四要素（沉积-埋藏-生烃-抬升）对常压页岩气富集主控因素进行了分析。研究表明：武隆地区常压页岩气形成与演化受控于3个关键因素。①五峰组-龙马溪组沉积岩性组合为页岩气形成供烃供储供保,深水陆棚相形成区域上分布稳定的优质页岩,是良好的烃源基础,上部厚层页岩封盖使生成的烃类有效保存。②有机质孔为页岩气提供了储集空间,内部复杂的孔隙形态改善了页岩的渗透性,与有机质伴生的脆性矿物一定程度上减弱了压实作用对有机质孔的影响。③构造作用直接影响页岩气规模。构造作用导致页岩中气体运移散失,武隆向斜五峰-龙马溪组沉积后经历了持续深埋并达到生烃高峰,之后发生了大规模的抬升,生成的烃类部分散失,使储层压力降低,形成常压（地层压力系数0.8~1.2）页岩气。     

四川盆地东南地区龙马溪组页岩气有效保存区综合评价

受差异构造边界的制约,四川盆地东南地区(简称川东南)中新生代发生差异构造变形,使得保存条件成为控制该区下古生界页岩气富集的主要因素。为此,从制约保存条件的直接原因——构造作用出发,对该区页岩气保存条件进行了综合评价。首先以构造研究为先导,立足于中新生代差异构造变形方式和强度,将评价区划分为7个构造形变带,并对各构造形变带的断裂规模、断裂密度、顶底板岩性和厚度、目的层埋深、构造形态和裂缝间距指数等影响因素进行系统揭示,确立页岩气有效保存区的评价指标和标准,建立页岩气保存条件综合评价体系。在此基础上,依据该区页岩气保存条件最优评价参数标准,对7个构造形变带下志留统龙马溪组页岩气的保存条件进行了宏观评价。结果表明:齐岳山断裂以西地区的保存条件整体上好于东侧;齐岳山断裂以东地区,以武隆断褶带的保存条件为最好,其次为彭水断褶带和黔江断褶带,道真叠加断褶带、务川叠加断褶带和沿河叠加断褶带相对较差。