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。     

四川盆地南部深层海相页岩气勘探开发前景

四川盆地页岩气已实现勘探开发重大突破,但规模商业开发仅集中在3 500m以浅地区的五峰组—龙马溪组海相页岩气。近期四川盆地页岩气产量能否实现快速增长,关键在于五峰组—龙马溪组深部地区的页岩气能否实现规模商业开发。笔者对比浅层区分析了川南深层区五峰组—龙马溪组深层页岩气地质特征,研究认为:五峰组—龙马溪组虽然为广阔的深水陆棚相沉积,但川南深层区富有机质页岩厚度达120m以上,而涪陵浅层区富有机质页岩厚度在100m左右;2个地区TOC含量及其变化规律相似,优质页岩厚度均在40m左右,但演化程度向川南深层区增加;从涪陵浅层区往西至威远—荣县地区,富有机质页岩硅质含量降低、钙质含量增加;由于溶蚀孔的存在,川南深层孔隙度略大于涪陵浅层;深层页岩气保存条件整体好于浅层,含气性好于浅层,但在盆地边界断层附近和盆地内部变形较强烈局部构造上深层页岩气保存条件变差,含气性变差。四川盆地南部深层页岩气资源潜力大,勘探开发前景广阔。针对川南深层区页岩气有效开发面临的地质、工程技术挑战,提出了加强小层对比评价和构造精细解释、裂缝预测、加强深层页岩气钻完井和压裂技术攻关、加强深层页岩气井高效生产管柱和配套工艺攻关等建议。     

四川盆地涪陵页岩气田3种典型页岩气保存类型

四川盆地涪陵页岩气田页岩原生品质平面差异性小,但开发井的产气量却差异较大,有分析认为这是页岩气保存条件平面差异变化所致。为了定量评价该区页岩气的保存条件,以构造精细解释成果为基础,综合地质、测井、气井测试等资料,对该页岩气田构造受力强弱、构造形态、断裂发育程度等构造特征进行了综合分析和构造类型划分;结合页岩气单井测试产量,从宏观—微观两个方面对影响该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩气保存条件的主要指标进行了研究,并据所确定的评价指标划分了页岩气保存类型。结果表明:(1)该页岩气田构造类型可划分为稳定型、弱变形型和复杂型3种;(2)优选构造形态、裂缝特征、顶底板条件、地层压力、孔隙度、孔径大小等6项参数作为该区页岩气保存条件的评价指标;(3)构造形态平缓、远离边界主控断裂是页岩气得以保存的基础,顶底板有效的隔挡封闭条件可显著降低构造改造对气藏的破坏作用,超压环境、孔隙度和孔径大小是保存条件的综合表象;(4)3种构造类型分别对应于3种典型的页岩气保存类型,其中构造稳定型为最有利的保存类型。     

复杂构造区页岩气富集特征——以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例

川东南丁山地区是四川盆地页岩气主要勘探开发区,尽管已有多口井获得高产页岩气试气产量,但由于递减速率快和估算的最终可采储量(EUR)低,导致该区尚未获得商业开发。为了明确复杂构造区页岩气成藏富集特征,预测有利目标区,通过岩心观察、笔石带识别与对比以及扫描电镜观察等手段,对川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型、展布特征、储集类型和含气量等进行了分析。研究结果表明:川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型主要包括硅质页岩、含灰-灰质页岩、粘土质页岩和粉砂质页岩4种,其中优质页岩为WF2—LM4笔石带的硅质页岩,厚度介于6～10 m。储集空间主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝,靠近盆地边缘无沥青充填的溶蚀孔相对发育,反映了较差的页岩气保存条件。与涪陵页岩气田的对比分析表明,丁山地区五峰组-龙马溪组WF2—LM4笔石带硅质页岩厚度较薄,在靠近盆缘断裂带的地区埋藏较浅,页岩气藏压力系数低,为浅层常压页岩气藏;向盆内方向压力系数增加,埋深较大,属于深层超压页岩气藏。建议在川东南地区WF2—LM4笔石带硅质页岩厚度大、埋藏适中和保存条件较好的地区开展页岩气的勘探工作。     

中扬子地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏关键地质因素

中国南方中扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组具有较好的页岩气勘探前景,但目前对于该区复杂的地质条件及页岩气勘探开发潜力的认识尚不够全面,制约了其勘探成效。为了揭示该区五峰组—龙马溪组页岩气富集的主控因素,以单井储层综合评价为基础,结合钻井、测井、岩心、露头及分析测试数据,对五峰组—龙马溪组黑色页岩的沉积环境、储层发育特征及保存条件等页岩气关键富集条件进行研究,并与四川盆地焦石坝和长宁等页岩气主产区块进行对比。研究结果表明:①该区富有机质页岩段形成于五峰组—龙一3亚段沉积期,为深水陆棚沉积,厚度介于15～39 m,由南至北逐渐增厚;②优质页岩段储层岩石相类型以硅质页岩相为主,孔隙度介于1.60%～7.44%,储集空间以有机孔为主、连通性较好,总有机碳含量高,有机质类型为腐泥型—偏腐泥混合型,热演化程度高,含气性较好,可压裂性好;③当阳复向斜内地层保存较好、产状平缓、断裂发育少、顶底板厚度大且分布稳定,页岩气保存条件较好;④较之于长宁、焦石坝等区块,中扬子地区具有埋藏深、两向应力差较大和地层压力系数较低的特点。结论认为,该区五峰组—龙马溪组具有较好的页岩气富集条件,具备进一步开展勘探...     

川东南涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气藏中的超压作用

中国南方海相上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组高产页岩气藏普遍发育超压，为分析超压对于页岩气藏的作用，选取川东南涪陵页岩气田典型钻井进行了系统解剖研究。超压是页岩气藏良好保存条件的直接表征，其中，有机质热演化生烃增压是造成该地区异常高压的主要因素；涪陵焦石坝主体龙马溪组页岩气高产层段地层均发育超压，页岩储层孔隙度高、含气量高。超压对页岩气藏的影响:一方面，超压能减缓作用在岩石骨架上的有效应力，使页岩储层保存相对较高的孔隙度，超压可形成页岩超压微裂缝，提高页岩储集层的渗流能力，同时超压意味着地层能量高，游离气含量高，页岩气藏含气性更好；另一方面，超压降低了作用在页岩储层的有效应力，同时超压微裂缝的发育有利于页岩压裂改造。      

四川盆地涪陵页岩气田江东区块下古生界深层页岩气勘探开发实践与启示

目前埋深大于3 500 m的深层页岩气已逐渐成为中国页岩气勘探开发的重要接替领域,开发过程主要面临地层压力增大、储集物性变差、压裂改造形成复杂缝网困难等问题,开发选区及井位优化部署难度大。江东区块是四川盆地涪陵页岩气田二期产能建设的主要区块,埋深大于3 500 m的深层页岩气面积为57.8 km²,约占区块面积的1/2,目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组(1)—(5)小层优质页岩,是一套富碳、富硅、富页理和富黄铁矿的黑色页岩。采用深层页岩气开发评价选区指标体系及水平井井位优化评价技术研究结果表明,影响深层页岩气井开发效果的主要地质因素包括地层埋深、地应力、裂缝发育特征及页岩地层倾角。深层页岩气水平井与最小主应力夹角不超过40°,A与B靶点高差尽量小于300 m。通过江东区块深层页岩气勘探开发实践,单井获得较高的测试产量和可采储量,勘探开发效果较好,研究成果对四川盆地深层页岩气开发具有重要借鉴意义。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探进展、挑战与前景

四川盆地黑色页岩层系多、页岩气资源丰富,是迄今为止中国主要的页岩气勘探开发盆地。为了给今后四川盆地乃至整个中国南方地区页岩气勘探开发提供指导和参考,以该盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气勘探开发实践为对象,总结了其发展阶段与进展,明确了页岩气富集成藏的有利条件,梳理了制约页岩气发展的理论与技术挑战,进而探讨了未来的勘探开发前景。研究结果表明:(1)深水陆棚相形成高富含有机质页岩且连续段厚度大、品质好,复背(向)斜宽缓区构造相对稳定是该盆地五峰组—龙马溪组页岩气持续聚集的有利条件,保存条件是页岩气富集的关键因素,页理(纹理)、微裂缝发育是页岩气高产的重要因素,超压是页岩气高产的重要条件;(2)制约该盆地五峰组—龙马溪组页岩气工业化发展的技术瓶颈,主要包括富有机质页岩沉积相与沉积模式,页岩储层成岩过程与评价体系,页岩气形成与聚集机理,页岩气层地球物理识别与预测,资源动用率低、不确定性大,3500 m以深页岩气勘探开发技术尚未突破。结论认为,四川盆地五峰组—龙马溪组仍是今后相当长一段时间内中国页岩气勘探开发的重点层系。     

四川盆地海相页岩气富集条件及勘探开发有利区

历经十余年探索实践,四川盆地海相页岩气勘探取得了一系列进展,锁定五峰组—龙马溪组为最有利产层,提出了一批页岩气富集高产理论,形成了集地质评价、开发优化、优快钻井、体积压裂、工厂化作业、清洁开发等为一体的勘探开发技术,探明了万亿立方米级储量的页岩气大气田。时值中国页岩气勘探发展的重要节点,回顾四川盆地海相页岩气勘探开发历程、梳理五峰组—龙马溪组页岩气在地质条件与富集规律上的成果认识、展望四川盆地海相页岩气勘探的重点接替领域,对推进盆地海相页岩气的勘探开发有积极意义。(1)四川盆地海相页岩气勘探开发经历了4个阶段：评层选区找目标阶段;浅层至中—深层先导试验阶段;浅层至中—深层示范区建设阶段;浅层至中—深层上产、深层评价、常压页岩气评价、立体开发评价、超深层和新层系探索阶段。(2)四川盆地五峰组—龙马溪组的沉积条件优越,深水陆棚相高有机质含量页岩呈连续稳定分布;页岩气主要赋存在有机孔隙中,页岩储层在纵向上集中发育,连续厚度大;川南地区和川东南涪陵区块的构造相对简单,气源持续补给、远离古/今剥蚀区和大型断裂逸散区是页岩气富集保存的有利区;目前,五峰组—龙马溪组的页岩气资源量为33.19×10<...     

四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气高产地质原因及启示——以涪陵页岩气田JY6-2HF为例

涪陵页岩气田开发的巨大成功(JY6-2HF井累产超过3×10⁸ m³)为五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发提供了新的启示,这一成功的关键在于①焦石坝地区位于鄂西-渝东五峰组-龙马溪组深水沉积区,WF2—LM4笔石带页岩厚度较大,具有较好的页岩气富集的物质基础;②JY6-2HF井主要穿行在WF2—LM4笔石带页岩层位中,该套优质页岩与中东-北非的"Lower Hot Shale"具有全球可对比性。涪陵、威远和长宁等页岩气田开发井的主要水平段也都在这段笔石带之中,该笔石带页岩具有有机碳含量高(TOC>3%)、有机质孔最发育(有机质孔隙度>4%)和含气量高(6.87～9.02 m³/t)等特点。综合分析认为,在类似的地质和工程条件下,页岩气井水平轨迹在WF2—LM4笔石带页岩中穿行比例决定了页岩气单井产量和最终可采储量(EUR)。研究成果将为四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气和世界其他地区志留系页岩气勘探开发提供参考。     

四川盆地南缘昭通页岩气示范区构造变形特征及页岩气保存条件

四川盆地南缘昭通国家级页岩气示范区地处我国南方海相构造复杂区,页岩变形改造强烈、甜点控制因素复杂,保存条件对页岩气富集具有重要的影响。为了支撑该区页岩气甜点区的优选评价工作、提高钻探成功率,通过对野外露头的地质调查,利用钻井、录井和物性测试资料,分析了该示范区构造变形样式及区域变形特征,研究了地层节理及裂缝发育特点、页岩围岩封盖能力、气藏展布特征,探讨了上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气的保存条件。研究结果表明:①该区由南向北依次发育隔槽式、等幅式与隔档式等3种构造变形样式,依次分布黔中隆起剪切变形区、滇黔北坳陷压扭变形区与蜀南坳陷挤压变形区等3大区域;②五峰组—龙马溪组及其上覆地层发育与地层走向呈高角度、中—低角度及顺层相交关系的3类节理与裂缝,其产状特征与3大变形区基本一致;③五峰组—龙马溪组页岩北厚南薄,具备源储一体、自身封盖成藏的保存条件,外加上覆地层与顶底板的封盖能力,保存条件总体较好;④该区页岩气组分自北向南可划分为甲烷、甲烷+氮气混合、氮气等3个带,页岩气保存条件总体呈北好南差的格局。结论认为,该区中—北部(挤压变形区及其南缘)页岩厚度大、改造与变形弱、节理及裂缝顺层发育、封盖性能好、保存条件优越,为最有利区;中部滇黔北坳陷压扭变形区保存条件中等,为较有利区;南部黔中隆起剪切变形区保存条件差,为远景区。     

四川盆地页岩气地球化学特征及资源潜力

页岩气是绿色低碳清洁的非常规天然气资源。我国页岩气资源丰富,加快页岩气勘探开发,对于改善中国能源结构、实现中国“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标具有重要现实意义。四川盆地奥陶系五峰组—志留系龙马溪组是当前中国页岩气勘探开发的重点层系。通过对四川盆地威远、长宁、昭通、涪陵及威荣等地区五峰组—龙马溪组页岩气实验分析,系统分析了五峰组—龙马溪组页岩气地球化学特征,探讨了页岩气成因、碳氢同位素倒转原因及页岩气来源,展望了盆地页岩气资源勘探前景。结果表明：①五峰组—龙马溪组页岩气为典型干气,碳氢同位素均呈负序列分布,长宁、昭通与涪陵地区烷烃气碳同位素组成相对威远、威荣地区更重、具有更高热演化程度,稀有气体为典型壳源成因。②五峰组—龙马溪组页岩气为高—过成熟阶段热成因油型气,主要为原油裂解气和干酪根裂解气的混合气,烷烃气碳氢同位素倒转主要由高—过成熟阶段原油裂解气与干酪根裂解气的混合、高演化阶段地层水与甲烷交换作用等原因造成。③五峰组—龙马溪组页岩气的甲烷碳同位素值与下志留统龙马溪组泥岩干酪根碳同位素值较为匹配,符合碳同位素分馏规律δ¹³C_干酪根>δ¹³C_油>δ¹³C_烷烃气。④四川盆地海相、海陆过渡相和陆相页岩气资源总量约为41. 5×10¹² m³,资源前景广阔。     

涪陵页岩气田井地联合微地震监测气藏实例及认识

四川盆地涪陵页岩气田属国家级页岩气示范区,是全球除北美以外最大的商业开发页岩气田,基于"井工厂"模式下的压裂工艺已得到了广泛应用,但如何有效评价同平台多井次间的"井工厂"压裂效果及此模式下的缝网展布规律仍需进一步研究。为此,通过利用地面及井中微地震联合监测技术,对焦页4X平台"井工厂"压裂裂缝进行实时监测,初步了解了涪陵页岩气田焦石坝区块"井工厂"压裂模式下的人工裂缝几何尺寸、展布方向;同时利用联合微地震技术的综合解释成果,结合压裂SRV预测图版,对井工厂压裂工况下的压裂参数进行了重新认识,准确了解到涪陵气田页岩气"井工厂拉链式"压裂过程中的人工裂缝展布情况。该项研究成果对后期压裂参数的优化具有重要的指导意义。     

页岩气水平井地质导向钻进中的储层“甜点”评价技术

随钻自然伽马探测手段在四川盆地涪陵国家级页岩气产能示范区水平井导向实践中暴露出储层特征显示不明确、"甜点"层钻遇率低的问题。为此,通过研究该区页岩标志层、"甜点"层的岩性、物性及含气性特征,建立其与已测量的自然伽马值的对应关系,总结得出了该区页岩储层"甜点"判别方法,以此作为LWD随钻地质导向轨迹实时控制的依据。焦页14-3HF井的现场试验结果表明,实钻水平段1 540 m,"甜点"钻遇率和储层钻遇率均为100%,优质"甜点"钻遇率达93.6%,单井完井测试平均无阻流量达到103.24×10~4 m~3/d,取得了非常好的效果。结论认为,该储层"甜点"层判别和识别技术能够更好地指示钻头在"甜点"层中钻进,有利于全面发挥地质导向技术在页岩气水平井钻井中的技术优势。     

Study of the relationship between fractures and highly productive shale gas zones, Longmaxi Formation, Jiaoshiba area in eastern Sichuan

Shale fractures are an important factor controlling shale gas enrichment and high-productivity zones in the Longmaxi Formation, Jiaoshiba area in eastern Sichuan. Drilling results have, however, shown that the shale fracture density does not have a straightforward correlation with shale gas productivity. Based on logging data, drilling and seismic data, the relationship between shale fracture and shale gas accumulation is investigated by integrating the results of experiments and geophysical methods. The following conclusions have been drawn: (1) Tracer diffusion tests indicate that zones of fracture act as favorable channels for shale gas migration and high-angle fractures promote gas accumulation. (2) Based on the result of azimuthal anisotropy prediction, a fracture system with anisotropy strength values between 1 and 1.15 represents a moderate development of high-angle fractures, which is considered to be favorable for shale gas accumulation and high productivity, while fracture systems with anisotropy strength values larger than 1.15 indicate over-development of shale fracture, which may result in the destruction of the shale reservoir preservation conditions.     

涪陵页岩气勘探开发重大突破与启示

中国海相页岩气分布领域广,资源丰富,但与北美相比,具有页岩时代老、热演化程度高的特点;同时由于经历多期次的构造改造,具有保存条件和埋深差异大的特殊性。针对这些特点和特殊性,提出了生烃条件、储集条件和保存条件为核心的页岩气“三元富集”理论。以此为指导,中国石化集团公司的页岩气勘探向四川盆地及其近缘聚焦,确定川东南地区下志留统是首选的页岩气勘探突破领域。建立了海相页岩气区带和目标评价方法,优选涪陵焦石坝构造为页岩气突破目标,2012年部署钻探焦页1井,一举发现了中国首个大型页岩气田--焦石坝龙马溪组海相页岩气田。同时,借鉴、集成和研发关键技术,形成了中、浅层海相页岩气钻井技术和大井段分段压裂的海相页岩储层改造技术。在勘探开发一体化的工作思路指导下,通过精细高效的组织管理实现焦石坝大型页岩气田的快速高效开发。     

压力演化对页岩气储层的控制作用——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

中国南方海相页岩气勘探开发的实践表明，地层压力对于页岩气的保存及勘探开发具有重要的影响。为了进一步明确压力演化对页岩气储层演化的影响，以四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例，依据岩相、物性、孔隙结构、包裹体分析与页岩微观特征等资料，研究了压力演化对页岩气储层的控制作用。研究结果表明：①页岩气储层物性与孔隙结构受岩相、埋深与压力演化的共同控制，孔隙压力超压对埋藏压实具有抑制作用，总体上有利于页岩有机孔的保持和物性向好；②泄压期次与泄压强度影响了五峰组—龙马溪组不同岩相页岩的差异演化对高应力敏感性黏土质页岩的影响尤为显著，而对硅质页岩的影响则较低；③区域抬升与泄压时期晚、泄压时期短和泄压强度低最有利于有机孔的保持和页岩气储层物性向好；④盆内深层页岩气泄压程度低，保存条件优越，储层物性普遍优于盆缘常压—超压区，富有机质硅质页岩与黏土质页岩均具有较好的储集性能；⑤盆缘常压区泄压程度较高，富黏土质页岩储集性能降低，封盖性增强，并逐渐演化为直接盖层。     

中国南方海相浅层页岩气富集条件及勘探开发前景

中国南方浅层—超浅层页岩气分布广泛,资源量丰富。昭通页岩气示范区太阳页岩气田是率先突破且成功进行商业开发的整装规模浅层页岩气田。基于太阳气田的沉积地层条件、源-储条件、构造保存条件对其页岩气的富集成藏条件进行分析,总结了太阳地区浅层山地页岩气田的"四元"富集成藏规律,即沉积烃源条件好、优质页岩气储层条件好、储层体积压裂工程条件好、封存赋存条件好,其中,优质页岩气产层的主体岩相为深水滞留陆棚相沉积的富有机质生物硅质页岩。通过对太阳页岩气田的构造地质与成藏地质条件进行深入分析,结合气藏工程的认识,针对太阳背斜和海坝背斜建立了二者整体受"岩性岩相、储集孔隙、天然裂缝、构造应力、晚期泄聚"耦合机制控制的浅层—超浅层页岩气"自生自储+外源补给"复合型成藏模式,该模式是对太阳背斜工区"三维封存体系"浅层页岩气成藏模式的继承和发展。进一步地,通过优选有利区并明确资源情况,展望了中国南方浅层页岩气的资源前景。在昭通页岩气示范区,五峰组—龙马溪组一段1亚段Ⅰ+Ⅱ类储层整体较厚(平均厚度达30.1 m),在落实优质页岩储层分布的基础上,优选有利区面积超过550 km²,探明页岩气地质储量超过2 500×10⁸m³。此外,在四川盆地外围的东缘、南缘其他残留构造坳陷区,有20余口钻井展示出较好的浅层页岩气潜力,总资源量预计可达10×10¹²m³,这预示着在中国南方四川盆地外缘复杂构造残留坳陷区,浅层页岩气具有非常好的勘探开发前景。