涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组含气页岩段裂缝发育特征及其影响

以涪陵页岩气田五峰组—龙马溪组含气页岩段为研究对象,在岩心观察和成像测井的基础上,对裂缝进行系统描述与统计,得出该区页岩的裂缝发育以构造缝、层间页理缝、层面滑移缝为主,五峰组裂缝最为发育,其余层段以页理缝为主。控制页岩裂缝形成的因素主要有非构造因素和构造因素,脆性矿物含量高、低泊松比、高杨氏模量的页岩容易形成裂缝;异常高压是影响非构造裂缝形成的重要因素;构造作用对裂缝的形成起关键作用。页岩天然裂缝增大了页岩内部的孔隙空间,有利于页岩气的运移,并且促使吸附气向游离气转化,提高页岩气产量;与断层伴生的裂缝会形成断-缝连通的逸散通道,对页岩气保存不利。裂缝对水力压裂效果也有一定影响,小尺度的裂缝容易造成压裂液的滤失,形成砂堵;尺度较大的裂缝会吸收压裂能量,阻碍新裂缝的生成,降低压裂改造效果。     

不同成因类型页岩气藏特征分析

页岩气具有储层致密低渗,自生自储式成藏的特点,美国页岩气的成功开发是油气领域的新突破。2011年,美国页岩气产量超过1700×108m3,天然气基本实现自给,在一定程度上改变了世界天然气的供应格局。按照天然气的成因类型,页岩气可划分为热成因和生物成因两类。重点分析Barnett热成因页岩气藏和Antrim生物成因页岩气藏的地质特征和开发特征。我国已完钻页岩气井51口,其中直井37口,水平井14口;直井压裂试气15口,水平井压裂试气4口,14口见气;南方海相页岩气、四川盆地和鄂尔多斯盆地陆相页岩气勘探取得突破。通过我国南方海相热成因页岩气地质特征的对比分析,认为我国页岩气藏具有特殊性,储层条件更为复杂,美国页岩气开发技术不能完全适应我国页岩气的开发需求。另外,我国松辽和鄂尔多斯等盆地广泛发育富有机质页岩,但成熟度普遍偏低,热成因页岩气前景有限,但生物成因页岩气具有良好的成藏条件,是页岩气勘探的重点方向。     

中上扬子地区五峰-龙马溪组页岩气开发评价关键问题

北美页岩气田以海相沉积储层、热成因气为主,其页岩气的有效开发改变了全球天然气供给格局。通过十余年的勘探开发攻关,我国页岩气资源也实现了有效开发,2016年产量达到78×10~8m~3,中上扬子地区五峰-龙马溪组底部富有机质页岩是当前我国页岩气开发的主力层系。与北美相比,中上扬子地区构造条件相对复杂,页岩气储层具特殊性,在有效开发探索实践过程中仍存在多项难题亟待解决:静态储量和动态储量的匹配问题、地质和工程因素对气井产量影响的问题、现有技术对全区域页岩气开发有效性的问题、浅层常压储层页岩气开发潜力的问题以及页岩气井网加密可行性问题。针对页岩气开发评价存在的问题,提出了通过页岩储集机理研究准确评价页岩气储量,落实影响页岩气开发效果的地质和工程因素,通过地质-开发-经济一体化评价落实资源的开发有效性,加强成本管控实现浅层常压页岩气资源有效开发,开展井网加密现场试验储备页岩气田稳产接替技术等建议。     

涪陵页岩气田平桥区块五峰—龙马溪组地质特征及资源潜力

截至2017年底,涪陵页岩气田探明储量6008×108m3,年产气超过60×108m3,成为中国石化"气化长江经济带"行动的重要资源基础。平桥区块位于涪陵页岩气田西南部,以区块内重点评价井JY18A-6井岩心观察结果为基础,开展岩心描述工作,分析研究区地层沉积特征和裂缝发育特征;以岩心取样分析测试资料为基础,开展有机质丰度、储集特征、岩石力学特征和含气性特征分析。结果表明,平桥区块五峰—龙马溪组含气页岩段有机碳含量平均为2.02%,孔隙度平均值4.52%,脆性矿物含量平均值56.65%,含气量平均值2.37m~3/t;主力气层有机碳含量平均为3%,孔隙度平均值5.06%,脆性矿物含量平均值66.33%,含气量平均值3.17m~3/t;具备较好的地化、储集和后期压裂改造条件,含气性较好。2017年平桥区块新增探明地质储量1389.17×108m~3,是涪陵页岩气田后续开发的有利接替区块。     

中国页岩气资源储量高产量低

正我国页岩气资源丰富,探明地质储量7643×10~8m~3,其中,中国石化涪陵气田6008×10~8m~3,为北美之外最大的页岩气田;中国石油长宁-威远气田1635×10~8m~3。技术可采资源量为36.1×10~(12)m~3,是常规天然气的1.6倍。在开采技术成熟、经济性适当时,将会产生巨大的商业价值。涪陵页岩气田规模的扩大、中国石油长宁页岩气双向外输通道全线贯通以及勘探开发     

我国页岩气勘探开发取得重大进展

从2013年11月22日国家级页岩气专题座谈会获悉,中石化公司重庆涪陵国家级示范区页岩气井已开钻27口,完钻21口,已投入试采水平井10口,平均单井产量15万m3／d,累计实现商品气量近7300万m3。所产气烃类含量高达98％,不合硫化氢等有害气体,开采现场未见环境污染。“     

中国石化逆势而为,大举开发页岩气

正就在国内外市场纷纷对页岩气业务避之唯恐不及的情况下,中国石化却逆势而为,大举开发涪陵页岩气田。中国石化认为,这不仅是因为涪陵页岩气的资源储量远好于预期,而且通过技术创新大大降低了成本。更重要的是,中国石化上游资源匮乏,页岩气作为资源战略的重要增长点,是中国石化未来的发展方向。美国与中国的页岩气发展无论在发展阶段还是特点上都不尽相同,2014年美国页岩气的产值是3000亿美元(约合18626.10亿元人民币),中国2015年才不到60亿元,     

ZXY1井太原—山西组泥页岩压裂层段优选

压裂层段优选是钻井完成后压裂排采之前的重要工作。为解决河南温县页岩气勘查区ZXY1井太原—山西组泥页岩压裂层段优选问题,在其小层划分的基础上,以划分的7层泥页岩层为主要研究对象,对其物性、含气性和可压性进行系统评价;在泥页岩层段优选原则的指导下,结合ZXY1井地质情况,拟定压裂层段优选指标,综合物性、含气性和可压性指标,优选出较好的泥页岩小层。结果表明,2层泥页岩层物性、含气性和可压性各参数均满足层段优选指标,是最好的一层;4层泥页岩层除泊松比稍差于层段优选指标,其余参数均满足层段优选指标,是次好的一层。考虑到泥页岩压裂层段需要有较大的厚度,以满足较大资源量的要求,将最好的2层泥页岩层和次好的4层泥页岩层以及二者之间的灰岩层合并,作为最终优选的压裂层段,深度为3337.5~3365.2m,厚度为27.7m。     

页岩气产量递减典型曲线应用分析

在页岩气井生产数据基础上,对典型曲线进行研究,分析了拟合方法、初始产量确定方法、生产历史长短以及压裂级数等对典型曲线的影响。结果表明,以日产量为基础计算典型曲线应采用自动拟合法确定初始产量。生产历史长短对最终可采储量(EUR)具有很大影响,因此,应尽量选择生产历史长的井作为研究对象。要充分考虑压裂级数影响,在一个井场(Pad)中各井压裂级数相差不大时,采用单井生产数据和单级压裂生产数据所得结果是一致的。但当一个pad内各井压裂级数相差较大时,应采用单级压裂生产数据作为产量递减典型曲线分析数据,所得结果更能反映典型井生产特征。     

四川威远地区页岩气藏储层纵向可动用程度分析

四川威远地区页岩气近8年的开发实践表明,页岩气井产量与龙一1¹小层钻遇率呈正相关关系,因此目前威远地区水平井目标靶体位置均优选在龙一1¹小层。但由于龙一1¹小层厚度较薄,仅动用该小层储量无法实现效益开发。因此,如何准确获取体积压裂后压裂缝高度,对进一步评价该地区页岩储层纵向可动用程度以及剩余气分布至关重要,而目前获取压裂缝高度尚无直接有效的手段。通过岩心分析和微地震监测等直接观察和预测手段,通过平台动用储量情况分析和压裂施工过程分析等生产、监测数据分析手段,通过数值模拟和压裂模拟等模拟手段,多种方法相互结合、相互验证,综合分析预测威远地区页岩储层压裂缝高度约15m左右,纵向可动用层位为龙一1¹～龙一1³小层。而龙一1⁴小层几乎未动用,是目前剩余气分布的主要层位,可优选为下步立体开发的目标层位。     

对美国和中国页岩油气资源的对比分析与思考

近年来,美国在页岩油气开采技术方面取得突破,使其页岩油气产量得到快速增长,这是很正常的一种增长规律。然而,美国大肆鼓吹所谓的"页岩气革命"改变了自身能源结构,将使其成为全球最大的天然气生产国,甚至还宣称中国页岩气技术可采资源量排名全球第一,页岩油技术可采资源量位居全球第三。很显然,这是一种别有用心的炒作。为了清晰了解中国页岩油气资源的状况,选择美国19个面积大于2×104km2的含页岩油气盆地,与中国17个主要含油气盆地进行对比分析。结果表明,不论是烃源岩形成的石油地质条件,还是赋存页岩油气的大地构造环境,中国与美国相比都有较大差距。中国的页岩油气资源并不丰富,页岩气仅在四川盆地有一定的开发前景,页岩油也只有鄂尔多斯盆地具有商业开采价值。不仅中国,世界各国均不可能复制美国的"页岩气革命"。尽管美国暂时在页岩气开发上取得了突破,但在低油价、高成本、耗水大和环境污染面前,美国还能坚持多久仍是未知数。     

修武盆地页岩气成藏条件分析

通过分析修武盆地大地构造特征、泥页岩厚度、有机质丰度、有机质成熟度、有机质类型及泥页岩裂隙发育特征等,得出修武盆地泥页岩厚度大、有机质丰度高、有机质类型为I型,有机质成熟度高、泥岩裂隙发育,具有较好的页岩气成藏条件。     

基于多段压裂的页岩气藏不稳定压力分析

页岩气藏是一种具有吸附解吸作用过程,且储层物性为特低孔渗性的特殊气藏,国内外很多学者从不同的角度出发,对页岩气渗流规律展开了研究,得到了较符合页岩气藏渗流规律的成果。通过考虑页岩气藏的纳米级孔隙特征,页岩气的吸附解吸、扩散渗流特征,结合多段压裂水平井的流体渗流模型,建立了一个新的更适用于页岩气藏的多段压裂水平井的渗流数学模型。通过引入表观渗透率函数、点源函数理论、叠加原理,Laplace变换和Stehfest数值反演等数学方法 ,得到页岩气藏多段压裂水平井井底压力的连续点源解,绘制不同条件下的压力动态曲线,将储层中流体的渗流阶段分为6个阶段,并对相关参数进行了敏感性分析,得出吸附指数、窜流系数和弹性储容比在吸附解吸阶段影响明显。将该渗流数学模型应用于国内某页岩气藏压裂水平井,模型拟合参数和实际储层测井参数误差在3%~5%,说明该模型可为页岩气藏的不稳定产能预测和评价提供理论依据。     

涪陵地区五峰-龙马溪组页岩有机质成熟度研究

有机质成熟度作为衡量烃源岩生烃能力的重要指标,是评价某一个地区或某套层系资源前景的重要依据。以涪陵地区五峰-龙马溪组龙一段页岩为研究对象,通过页岩沥青反射率测定、页岩干酪根红外光谱特征分析等方法,开展页岩有机质成熟度研究。结果表明,涪陵地区五峰-龙马溪组龙一段页岩有机质成熟度高,换算的镜质体反射率为2.38%～3.13%,平均达到2.73%,处于热裂解干气生成阶段;五峰-龙马溪组龙一段优质页岩段以有机质孔隙为主,丰富的有机质含量为涪陵地区页岩气提供了物质基础,而适中的热成熟度促进了有机质孔隙的发育,为页岩气的富集提供了储集空间;五峰-龙马溪组页岩甲烷吸附量高,页岩成熟度与甲烷吸附量存在一定的正相关关系,适中的热成熟度增加了页岩中的吸附气量,有利于页岩气的形成和富集。     

页岩气

正页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,成分以甲烷为主,是重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有自身独特的特点,分布在盆地内厚度大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气藏具有自生自储特点,页岩既是烃源岩,又是储层,不受构造控制,无圈闭、无清晰的气水界面。页岩气埋藏深度范围大,埋深从200m到深于3000m。大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,这使得页岩气井能长期稳定地产气,开采寿命长,生产周期长。     

梨树断陷页岩气水平井油基钻井液技术

梨页1HF井是部署在梨树断陷苏家屯次洼构造的首口页岩气水平井,其钻探目的为探索梨树断陷苏家屯次洼营城组营一段泥页岩含气性。根据导眼井梨页1井岩心矿物组分分析可知,营城组泥页岩的黏土矿物含量高达45.1%,黏土矿物中伊蒙混层含量高达73.4%,伊利石含量为23.6%;黑色泥页岩局部纹层发育,水平裂缝及高角度缝均较为发育,如页岩气水平井采用水基钻井液体系施工井壁失稳风险较高。为确保首口水平探井井眼稳定,选用具有良好防塌护壁能力、强的抑制性、优良的流变性和稳定性、良好的润滑性能的油基钻井液体系。施工中,通过合理控制钻井液密度、强化钻井液封堵性能,井眼稳定;所用油基钻井液具有良好的乳化稳定性、流变性,井眼稳定,井眼清洁,整体施工顺利,满足了梨树断陷首口页岩气水平井安全钻进的需求。与设计相比,梨页1HF井钻井周期缩短了14.94d,平均机械钻速提高了82.19%,提速提效效果显著,为该区块后续页岩气水平井施工奠定了基础。     

美国页岩革命动向与趋势

最近,在部分能源专家中流传着“页岩革命结束”的说法。页岩革命是美国引发的能源革命。指渗入坚硬岩盘层（页岩）的天然气或原油,以经济的方式开发生产,致使化石燃料储量大幅增长,天然气储量延长到可开采250年。页岩革命结束的理由为：①美国国内生产条件好的页岩气、页岩油开发采尽,今后只剩下生产成本高的矿区。②页岩气的生产曲线与常规气田比较．在短短的2年时间内就将迎来高峰期。③美国天然气价格下降过度,今后不会再有企业参与勘探开发等。但是,美国天然气产量至今仍以增加为基调。对页岩气、页岩油悲观论的背后有埃克森莫比尔、壳牌等跨国石油公司的动向。在美国生产页岩气的跨国石油公司利润没有增加,正在从勘探开发中撤退。开发的扩大致使人工成本、原材料、设备等费用上升,缺乏经济性的项目增加也是事实。然而这些仅是问题的一方面。     

页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则

我国页岩气资源勘探开发已全面铺开。针对页岩气的成藏特征,页岩气开发以浅层大位移井、丛式水平井布井为主。由于页岩地层裂缝发育、水敏性强,长水平段钻井中不仅易发生井漏、垮塌、缩径等问题,且由于水平段较长,还会带来摩阻、携岩及地层污染问题,从而增大了产生井下复杂情况的几率。解决井壁稳定、降阻减摩和岩屑床清除等问题是目前页岩气水平井钻井液选择和设计的关键。选择页岩气水平井钻井液的原则是确保井壁稳定、润滑、防卡和井眼清洗。油基钻井液可提高水润湿性页岩的毛细管压力,防止钻井液对页岩的侵入,从而有效保持井壁稳定,同时还具有良好的润滑、防卡和降阻作用,是国内外目前采用最多的钻井液体系。当采用水基钻井液的时,利用低活性高矿化度聚合物钻井液或CaCl2钻井液以降低页岩和钻井液相互作用的总压力;采用浓甲酸钾、Al3+盐,可以通过脱水、孔隙压力降低和影响近井壁区域化学变化的协同作用产生良好的井眼稳定作用;对于有裂隙、裂缝或层理发育的高渗透性页岩应使用有效的封堵剂进行封堵;但对于强水敏性页岩地层,水基钻井液在抑制性方面仍然存在局限性。从环境保护的角度出发,甲基葡糖苷钻井液在井壁稳定机理方面与油基钻井液相似,未来可望作为有效的钻井液体系之一。随着以页岩气为代表的非常规油气资源的不断开发,为了满足安全钻井和环境保护的需要,未来页岩气水平井钻井液技术的研究应围绕高效、低成本水基钻井液和低毒油基钻井液来展开。     

页岩气钻采技术综述

页岩气开采已成为全球资源开发的一个热点。页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率,开采寿命长,生产周期长,采收率变化较大,且低于常规天然气采收率。不同于常规天然气的开采特点决定了页岩气开发具有其独特的方式。水平井技术对于扩大页岩气开发具有重大意义,水平井的成本一般是垂直井的1～1．5倍,而产量是垂直井的3倍左右。水平井技术结合geoVISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术可进行更高效、更合理的开采。压裂增产技术是页岩气开采的另一种方式。清水压裂技术用于产生更密集的裂缝网络,形成额外的渗透率,使气体能更容易流向井中,从而生产出大量地层天然气;多层压裂技术常常用于垂直堆叠的致密地层的增产：重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的裂缝,从而增加裂缝网络,提高生产能力;还有最新的同步压裂技术。即同时对两口或两口以上的井进行压裂。这些压裂技术结合室内实验和测井技术,使得页岩气具有更大的发展潜力。     

国内外页岩气井水力压裂技术的发展及探讨

在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术的特点和适用性,得出,清水压裂是现阶段中国页岩气开发储层改造的适用技术,开采厚度大的页岩气井,可以使用多级分段清水压裂技术.