页岩气成藏特点及勘探选区条件

中国页岩气勘探尚属于早期阶段,对页岩气成藏的认识还不够深入,页岩气的资源评价亦处于薄弱环节.通过北美与四川盆地页岩气的对比可知,与常规天然气相比,页岩气的成藏条件只需要物源条件、储集条件、初次运移条件及保存条件,没有二次运移和圈闭条件的要求.页岩气具有3个典型的成藏特征,即独特的成因特征、气源生产力特征和赋存特征.基于页岩气成藏条件和成藏特征的分析,综合考虑地质状况、经济效益和环境影响等多方面的因素,建立了页岩气勘探开发的选区指标,以此为页岩气资源评价服务.     

中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点综合评价技术——以昭通国家级页岩气示范区为例

针对中国南方海相页岩气勘探开发所面临的"强改造、过成熟、复杂山地人文"等地质与地理条件,以云南昭通国家级页岩气示范区6年来的页岩气勘探甜点评价及黄金坝产区5×10~8m~3页岩气产能建设实践为支撑,在调研总结国内外页岩气储层评价认识的基础上,明确提出南方海相山地页岩气储层甜点评价中应补充页岩气保存条件、孔隙压力条件这2项关键指标,并应强化地应力与天然微裂缝系统评价研究。以此为基础,融合页岩气多学科资料进行系统分析并开展地质工程一体化综合研究,由此建立了页岩气储层"地球物理、储层地质、裂缝系统、岩石地质力学"三维模型。应用实践结果表明:①地质工程一体化和储层三维建模是中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点评价的有效方法;②页岩气储层甜点评价体现了多属性、多项评价参数的三维空间叠合与叠加效应;③木桶短板原理决定了页岩气储层甜点区的分布格局和评选结果。结论认为:该页岩气储层甜点综合评价方法具有创新性,可有效规避复杂的地质风险和工程风险,对高效勘探开发南方海相页岩气具有指导意义。     

页岩气资源潜力评价方法

页岩气作为非常规资源,其烃源岩和储集特征均不同于常规天然气藏,因此,页岩气资源量计算方法应有别于传统常规气藏的资源评价方法。根据中国页岩气发育的地质条件和资料的完善程度,提出了适用于中国页岩气资源的评价方法,主要包括体积法和类比法。高勘探程度区主要采用体积法,低勘探程度区采用类比法。总结归纳了体积法中有效厚度、含气量、含气饱和度和孔隙度4个关键参数的确定方法;建立了类比法计算页岩气总地质资源量中类比参数的取值标准,将有机碳含量、干酪根类型、成熟度、泥页岩单层厚度、脆性指数、孔隙度和埋深7项指标作为页岩气地质条件类比的主要参数。体积法和类比法各有优缺点,在计算页岩气总地质资源量时,需要结合评价区的实际情况,选取合适的资源量评价方法。     

页岩气成藏条件与评价体系

为了更好地对我国页岩气进行勘探开发,完善页岩气评价各环节,有必要对页岩气成藏和评价进行研究。在已有的页岩气勘探开发基础上,结合国外开发技术资料,通过对比分析各评价指标与页岩气成藏特征之间的联系,弄清成藏规律以及评价指标量化大小,结果表明页岩气成藏应具备地层以泥/页岩为主,单层厚度≥30 m,泥质含量≥10%,TOC≥0.3%,Ro≥0.4%等条件,页岩气开发目标区地质条件更为苛刻;体积法是现阶段计算我国页岩气资源量的主要方法;对页岩气储层评价影响的因素有很多,利用综合评价方法建立评价模型,确定各因素对储层质量的影响权重,进而对储层进行等级划分,其中结构方程模型和层次分析法已有进行应用,评价结果准确度很高;我国南方地区页岩气勘探开发潜力巨大,上述评价体系在南方勘探开发中的应用,可为开发页岩气的决策者提供定量的指标,有助于页岩气的开发。     

页岩气是潜力巨大的非常规天然气资源

通过对北美页岩气藏的深入研究并系统总结其勘探开发历史与成功经验,指出页岩气藏是典型的非常规天然气藏。探讨了页岩气藏在地质特征、开发特征上与常规天然气藏的明显差异。北美油气生产商把页岩气藏作为重要天然气开发目标,其有效勘探开发的关键在于有政策引导和水平井、水力压裂等先进钻、完井技术的成功应用。借鉴其经验,认为我国对页岩气的研究与勘探开发尚处于探索阶段,存在古生界海相与中、新生界陆相两大页岩气勘探开发领域,页岩气资源潜力巨大,在地质理论和钻、完井等生产技术发展的推动下,将成为中国现实的天然气资源。建议加快我国页岩气资源战略调查,制定优惠政策,加强对外合作,推动我国页岩气勘探开发技术和产业化发展。     

页岩气及其聚集机理研究

页岩气是非常规天然气资源勘探的重要领域,掌握其地质理论是进行页岩气开采的基础。国内学者做了中美页岩气聚集机理条件及地质条件相似性对比研究,对国外页岩气地质理论进行了总结,发现我国页岩气聚集地质条件优越,形成了对页岩气的生成、运移、聚集和成藏等方面的初步认识：页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点,具有自生自储的成藏特征;控制页岩气成藏的主要因素有：总有机碳含量、有机质成熟度、岩石矿物成分、地层压力、温度、优质泥页岩厚度和分布面积等。分析研究页岩气成藏特征,形成聚集机理与富集规律,有助于更好地评价和开发我国的页岩气资源。     

页岩气是潜力巨大的非常规天然气资沥

通过对北美页岩气藏的深入研究并系统总结其勘探开发历史与成功经验,指出页岩气藏是典型的非常规天然气藏。探讨了页岩气藏在地质特征、开发特征上与常规天然气藏的明显差异。北美油气生产商把页岩气藏作为重要天然气开发目标,其有效勘探开发的关键在于有政策引导和水平井、水力压裂等先进钻、完井技术的成功应用。借鉴其经验,认为我国对页岩气的研究与勘探开发尚处于探索阶段,存在古生界海相与中、新生界陆相两大页岩气勘探开发领域,页岩气资源潜力巨大,在地质理论和钻、完井等生产技术发展的推动下,将成为中国现实的天然气资源。建议加快我国页岩气资源战略调查,制定优惠政策,加强对外合作,推动我国页岩气勘探开发技术和产业化发展。     

基于模糊综合评价法的四川盆地下侏罗统陆相页岩气地质选区

四川盆地是我国重要的油气共生盆地,其下侏罗统自流井组主要为一套深湖-半深水湖相沉积,黑色页岩非常发育,具有分布广、有机碳丰度高等特点,具备页岩气成藏的基本地质条件。由于我国页岩气工业尚处于初期阶段,还未建立完善的页岩气评价体系,在参考北美海相页岩气评价标准的基础上,结合下侏罗统陆相页岩气成藏特点,筛选有机碳含量、成熟度等7项指标作为地质选区评价因素,通过建立模糊综合评判模型对四川盆地下侏罗统陆相页岩气进行综合评价,结果表明阆中-平昌地区下侏罗统页岩气具有较好的勘探潜力。     

页岩气发展现状及勘探前景

随着北美地区页岩气勘探的巨大成功,页岩气资源勘探在全球范围内持续升温,现已有10多个国家开展了页岩气的勘探与开发试验工作。研究认为,中国页岩气资源丰富,许多盆地或地区具有页岩气大规模成藏的地质条件,中国的南方地区、华北-东北地区、西北和青藏地区都具有良好的页岩气勘探前景。通过分析比较上述地区页岩气成藏主控因素后认为,中国的南方、西北(包括鄂尔多斯盆地及其周缘)和青藏地区都是比较有利页岩气勘探区域,其中南方地区应作为中国实现页岩气勘探突破的首选地区。中国的页岩气勘探目前还处于起步阶段。     

宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件

利用露头、地质浅钻等资料,对宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件进行研究,认为区内震旦纪陡山沱期广泛发育陆棚相沉积,暗色泥页岩发育,厚度一般在50~120m之间。与焦石坝地区龙马溪组泥页岩的各项指标比较,该区具有厚度较大、有机质丰度相对较低、热成熟度适中、脆性矿物含量高、粘土矿物含量低、低孔特低渗、保存条件较好等特征,具备页岩气形成的基本地质条件,是中扬子地区海相页岩气勘探的有利层系之一。综合国内外页岩气勘探选区评价经验分析,认为长阳至五峰一带是宜昌及周缘地区震旦系陡山沱组页岩气勘探最有利区带。     

强改造区牛蹄塘组页岩气保存条件指数评价

中上扬子区下寒武统牛蹄塘组是我国页岩气最具勘探潜力的目的层位之一。恩施-利川地区的牛蹄塘组是页岩气主要富集区,该地区经历了多期次多旋回构造叠加作用,研究区内下古生界海相页岩受构造变形、断裂、剥蚀等强烈改造作用影响引起区域性能量场变化,致使页岩气吸附/解吸、渗流/扩散等成藏条件发生变化,从而导致研究区内下古生界页岩气保存产生重大调整。以恩施-利川地区下古生界下寒武统牛蹄塘组页岩层系为研究对象,从物质基础、构造作用和演化历史等几个方面对页岩气保存条件进行研究,并综合分析各项指数,提出页岩气保存条件综合评价指数体系,以期对研究区勘探提供进一步的参考资料。     

上扬子区页岩气甜点分布控制因素探讨——以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为例

上扬子区作为中国南方海相地层最稳定的地区,发育多套海相页岩。为研究控制该区页岩气甜点分布的主要因素,以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,依据上扬子区域地质事件及盆地结构特征,从构造控源控藏的角度对该区构造格局、高产井分布与气藏控制因素进行了分析,指出四川盆地东南及边缘发育的达州—利川、涪陵—彭水、南川—遵义、永川—习水、富顺—盐津、威远—犍为6大构造转换与调节带,其页岩具有弱变形与弱改造特征,是盆内最有利的页岩气赋存与保存区。结论认为:(1)受高热演化、强改造因素影响,上扬子区海相页岩以构造转换带与调节带变形最弱,具有页岩气多源汇聚与复合成藏的有利条件,且天然缝网与圈闭最为匹配,是盆内最有利的页岩气赋存与保存区,页岩气资源量最为丰富;(2)四川盆地东北部达州—利川及东南永川—习水构造转换带与调节带应引起下一步页岩气选区评价与勘探工作的高度重视。     

中国页岩气地质特征、资源评价方法及关键参数

基于中国页岩气形成、成藏与富集地质条件研究、勘探开发进展与发展前景分析,通过中国与北美页岩气地质特征、勘探开发阶段对比,充分剖析北美页岩气资源评价方法与技术,基本明确了中国页岩气资源评价的原则与评价流程,初步建立了中国页岩气资源评价方法体系,包括体积法、类比法、容积法、含气量法和单井EUR法5种资源量估算方法和特尔菲法一种资源评价结果汇总法,形成了有效厚度、含气量、含气饱和度、孔隙度等关键参数体系、参数取值方法和参数取值标准,估算了中国3类页岩气资源量,指出了有利页岩气勘探领域。     

四川盆地长宁——威远区块海相页岩气田成藏条件及勘探开发关键技术

中国页岩气资源丰富,开发前景广阔,但中国页岩气资源的品质与美国不同,必须发展自己的开发技术。为此,中国石油天然气集团有限公司立足自主创新,围绕四川盆地南部地区龙马溪组页岩气的地质和工程特点,开展了系统的理论研究和技术攻关。通过揭示"沉积-成岩作用控储、保存条件控藏、Ⅰ类储层连续厚度控产"的"三因素控制"海相页岩气富集高产理论,创建了适合中国南方多期构造演化海相页岩气勘探开发的6大关键技术——综合地质评价技术、开发优化技术、水平井优快钻井技术、水平井体积压裂技术、工厂化作业技术和高效清洁开采技术,实现了页岩气工业化大规模开采。截至2019年底,中国石油天然气集团有限公司在川南地区累积提交页岩气探明地质储量1.06×10¹²m³,已建成100×10⁸m³的产能,累积产气量为200×10⁸m³,建设成效显著,积累了宝贵的经验。这对大力发展页岩气产业、降低对外依存度、保障国家能源安全、实现"生态优先、绿色发展"战略具有重大意义。     

中国陆相页岩气的形成条件

虽然目前北美工业性开发的页岩气资源均在海相沉积地层中,但我国已在陆相泥页岩中获得了页岩气勘探开发的重要突破,陆相页岩气的资源潜力也正随着勘探实践的深入而被逐步揭示。为此,在研究我国陆相富有机质泥页岩分布特点的基础上,分析了主要盆地陆相富有机质泥页岩的基本地质条件和有机地球化学参数。结果认为,我国形成陆相页岩气富集具有6个方面的有利条件：累计厚度大、有机质类型多样、储集空间丰富、保存条件好、资源丰度高、地表条件好。结论指出：我国陆相富有机质泥页岩主要分布在华北及东北区、西北区及南方局部地区的中-新生界,形成陆相页岩气富集主要具有上述有利条件,而且我国陆相富有机质泥页岩发育区多与常规油气勘探开发成熟区重叠,具有资料和基础设施等方面的优势,因此具有更好的经济可采性;虽然我国陆相富有机质泥页岩具有相对较低的有机质热演化成熟度,目前多处于生油和湿气窗阶段,页岩气和页岩油在微观和宏观上呈共生伴生关系,但通过异同点对比分析后认为,我国陆相页岩气比页岩油具有更好的可采潜力。     

黔北地区海相页岩气保存条件——以贵州岑巩区块下寒武统牛蹄塘组为例

中国南方地区发育多套海相富有机质页岩,页岩气资源丰富,但与北美地区相比,具有形成时代老、热演化程度高、构造期次多、构造变形复杂、地应力状态与地表条件复杂及保存条件差异大等特点。与已获得突破的龙马溪组相比,下寒武统牛蹄塘组形成时代更老,储层特殊性与复杂性更大,对保存条件要求更高。为此,针对南方复杂构造区特殊地质条件,以贵州岑巩区块牛蹄塘组为例,通过地震资料精细解释与构造演化分析,结合物质基础、顶底板与区域盖层、天然气组分、地层水条件、地层压力等因素对页岩气保存条件进行了研究。结果表明,以断裂和剥蚀为主的后期改造是页岩气散失的根本原因。研究区构造演化具有“早期小幅抬升,长期相对稳定,后期强烈改造”的特点。区内北东-北北东向隔槽式褶皱、高角度逆冲与走滑断裂发育,中部宽缓构造部位断裂较少,埋深适中,保存条件较好。天然气组分与地层水特征表明,优良的顶、底板与区域盖层有效减缓了页岩气的散失与地层水的侵入。最后,提出了页岩气构造保存条件评价指标体系,并对研究区构造保存有利区进行了优选。     

页岩气高精度三维地震勘探技术的应用与探讨——以四川盆地焦石坝大型页岩气田勘探实践为例

中国南方海相页岩气成藏模式与北美地区存在着明显的差异,前者储层厚度普遍较薄且保存条件复杂,常规的二维、 三维地震勘探技术难以精细刻画泥页岩层的构造特征并准确反映优质泥页岩的分布规律,因而影响了页岩气水平井井位部署的成功 率。要想在中国南方海相沉积区获得页岩气商业产能,就必须实施面向岩性勘探的三维高精度地震勘探,准确描述页岩气“甜点” 的分布情况。因此,针对四川盆地东南部涪陵焦石坝地区复杂的地震、地质条件,三维高精度地震采集观测系统的设计应该具备宽 方位、小道距、高覆盖、纵横向覆盖均匀、适中排列的特点,以满足页岩气勘探对构造解释、岩性解释以及裂缝预测的需要。基于 该思路,2013 年在该区实施的首个高精度三维地震勘探项目对焦石坝大型页岩气田的发现起到了重要的促进作用。基于四川盆地海 相优质泥页岩从志留系到寒武系呈多层系发育的特点,可以实施页岩气立体勘探的策略,充分挖掘高精度三维地震资料中所包含的浅、 中、深地层的油气信息,全面扩大勘探成果,以平衡页岩气勘探开发高昂的上游成本,持续推动该区页岩气高效勘探开发进程。     

中美页岩气勘探开发历程、地质特征和开发利用条件对比及启示

分析美国"页岩气革命"的成功经验对促进中国页岩气产业发展具有重要意义。对比研究中美两国页岩气的勘探开发历程、成藏地质条件、开发利用条件以及资源开发现状,结果表明:中美两国均拥有丰富的页岩气资源,但中国的页岩气勘探开发起步晚,资源探明率低,开发程度低,产量远低于美国,尚处于早期快速发展阶段。美国拥有得天独厚的页岩气成藏地质条件,优越的开发地质条件,完备的开发基础设施;美国在页岩气勘探开发方面的技术创新能力强,工艺技术全球领先,加上产业政策扶持等多种因素,共同促成了其页岩气产量的飞跃。与美国相比,中国的地质构造演化期次多,沉积盆地类型多,发育海相、海陆过渡相和陆相3种类型页岩,不同类型页岩的品质差异大;加之受晚期构造改造强烈,不同构造单元的页岩气保存条件差异大。中国页岩气主要分布区的地形地貌、地下地质条件复杂,开发基础设施相对薄弱,目前在立体高效开发等关键技术和工艺方面与美国存在较大差距。页岩气是中美天然气未来产量增长的主体,也是中国天然气产量增长的重要力量。建议:①进一步加快四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气的勘探开发,实现增储上产;②进一步发挥公益性油气地质调查的引领作用,加强新区、新层系页岩气的地质调查和评价工作,开辟新的页岩气产能基地;③加强自主创新,强化成藏理论研究,攻关适合中国地表地质特点的关键技术工艺,促进深层、常压、陆相和海陆过渡相页岩气的低成本有效开发;④继续从政策方面给予扶持,促进页岩气产业快速发展。     

中国石化页岩气发展现状与趋势

中国页岩气地质资源丰富,但与北美相比具有地质年代老、埋深大、热演化程度高、构造和地表条件复杂的特点,很难实现商业开发。自2006年以来,中国石化页岩气勘探开发经历了调研及选区评价、勘探突破和勘探开发快速发展3个阶段。2012年,海相页岩气勘探获得重大突破,高效建成中国首个页岩气田——涪陵页岩气田,并实现威荣深层页岩气商业开发及其他勘探领域的不断拓展,页岩气探明储量、产量快速规模增长。经过十余年的科技攻关和重大装备研发,中国石化创新引领了页岩气藏精细描述及综合评价技术体系,发展了立体开发调整技术,形成了山地条件下优快钻井与长水平井分段压裂及气田绿色开发配套技术。中国石化未来将持续加强地质评价与探索,夯实可持续发展的资源基础,坚持地质工程一体化发展思路,加强技术装备升级,利用大数据、人工智能助推油气行业降本增效,加强项目全过程一体化管理,提升页岩气开发效益,从而实现中国石化页岩气探明储量、产量稳步增长。