四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气优质储层成因机制

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是四川盆地页岩气勘探开发的重点层系,但对其储层成因机制、演化历史以及矿物成岩演化对页岩气储层形成控制作用等的认识目前尚不明晰。为此,通过岩石学、矿物学和有机地球化学等分析,结合盆地模拟和页岩气勘探开发实践,分析了四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组有机质孔隙演化历史和矿物成岩演化过程,探讨了页岩气优质储层的类型和成因机制,明确了页岩气优质储层的发育层段。研究结果表明:①该盆地五峰组—龙马溪组页岩气开发层段的岩石类型主要包括硅质页岩、含灰硅质页岩和黏土质页岩,岩石类型对页岩储集空间类型和特征具有重要的控制作用,其中硅质页岩、含灰硅质页岩的有机质孔隙最为发育,储集能力最强;②矿物成岩演化对页岩气储层的形成具有重要的控制作用,生物成因硅在早成岩阶段形成,并以微晶聚集体的形式与陆源碎屑硅、黄铁矿一起形成颗粒支撑格架,有效抑制了压实作用,保存了大量残留粒间孔隙,有利于页岩气优质储层的形成;③WF2—LM4笔石带(五峰组—龙马溪组底部)硅质页岩具有"多藻控烃源、生硅控格架、协同演化控储层"的优质储层成因机制。结论认为,WF2—LM4笔石带硅质页岩、含灰硅质页岩为页岩气优...     

威远地区页岩气水平井压裂工艺技术研究

威远地区页岩气是近年来开发的非常规能源,在研究国内外页岩气压裂理论与技术的基础上,优选压裂材料、优化压裂设计及配套工艺,针对页岩储层非均质性、低孔低渗、裂缝发育和脆性易形成网缝的特点,采用"复杂缝网+段塞加砂支撑主缝"的压裂方法,增大页岩储层的改造体积,有效地提高了储层的整体渗透率。现阶段的研究成果,对进一步了解该地区页岩气储层特性,促进页岩气的商业开发具有重要意义。     

北美页岩气开发的关键技术

为了解决中国页岩气资源经济有效开发问题,依据北美地区页岩油气藏开发案例进行了类比分析,总结了成功开发页岩气的关键技术和油藏管理方法。研究结果表明:页岩油气富集的"甜点区"识别、长水平段水平井钻井、分段清水压裂以及微地震监测是页岩气藏开发的支撑技术;重视压裂液水资源管理和采用同井场多井的水平井钻井技术有利于降低开发成本;中国页岩气储层具有非均质性强的特点,应有针对性地进行储层表征研究。     

昭通国家级示范区龙马溪组页岩气储层超压成因浅析

与北美页岩气区块页岩储层相比,昭通国家级页岩气示范区下志留统龙马溪组页岩表现埋藏深、成熟度高、孔渗低、地层压力系数高的特点。以页岩气钻井、测井资料解释及试井、试气数据为依据,着重对龙马溪组页岩气储层超压的分布规律和形成机制进行分析,以探索储层超压与页岩气高产的关系。研究表明,页岩储层超压与保存条件关系密切,随储层埋深与向斜宽度的增大、离通天断层与剥蚀区的距离增加,储层压力系数增大;而有机质生烃、剥蚀卸载、地应力挤压以及致密封隔层,是页岩储层超压形成的主要原因。分析认为,页岩储层超压是页岩气高产的重要因素,反映出处于有机质过成熟演化阶段的昭通示范区页岩储层,天然微裂缝发育,游离气所占比例较高。总体认为,昭通示范区龙马溪组页岩储层具有典型超压特征,是页岩气开发的甜点区,同时加强页岩储层超压预测研究有利于指导页岩气勘探。     

桂中坳陷南丹地区中—下泥盆统塘丁组富有机质页岩储层特征

滇黔桂盆地桂中坳陷南丹地区泥盆系页岩特征研究较少。为了进一步评价该地区下—中泥盆统塘丁组页岩气勘探前景,以野外露头剖面观察和钻井资料为基础,结合薄片鉴定,对该地区泥盆系页岩特征进行了研究。结果表明:(1)桂中坳陷泥盆纪广泛海侵和陆内裂陷使该地区发展成为"台—盆相间"格局,台盆环境发育大量页岩和碳质泥岩,其中塘丁组为一套黑色、深灰色、灰黑色泥页岩沉积,具有页岩气开发潜力;(2)塘丁组泥页岩厚度大,有机质丰度高(有机碳含量介于0.38%~4.21%),成熟度介于1.5%~3.6%,储层微孔隙发育,脆性矿物含量适中(介于44%~76%),具备形成页岩气的资源基础和成藏条件;(3)南丹地区塘丁组发育有连续且具一定厚度的页岩地层,其地化特征、物性特征及沉积厚度可与北美及四川页岩气储层对比。结论认为该区塘丁组页岩具有较好的页岩气勘探潜力,塘丁组上段页岩气开发潜力好于下段。     

页岩气研究中应注意的问题

中国页岩气研究起步较晚,各沉积盆地中含气页岩层段经历了复杂的构造运动和沉积演化,其地质特征、赋存状态、含气性与北美成熟页岩气相比具有明显的差异;因此,须解决页岩气勘探开发中的诸多地质及工程问题,建立适用于中国页岩气的资源评价体系。在明确页岩气概念的基础上,对中外页岩气特征差异性对比、页岩气勘探开发中地层水的赋存及渗流机理、页岩气成因类型与压裂效果的关系以及含气页岩储层评价等问题进行探讨;指出中国页岩气地质特征较北美地区复杂,页岩孔喉中地层水渗流机理尚不明确,页岩压裂效果与天然气成因密切相关;建议借鉴常规（致密）砂岩气藏储层分类评价方法,对不同沉积体系下的页岩储层进行分类评价,以寻找页岩气“甜点”,从而实现对中国页岩气资源合理、有序地开发和利用。     

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。     

测井新技术在页岩储层中的评价与应用

测井新技术对于页岩气勘探开发具有很好的应用前景,可用于页岩储层的识别和评价。为了更好地总结测井新技术在页岩储层识别与评价中的应用,通过文献调研,归纳了页岩储层测井识别新技术,梳理了测井新技术在页岩储层识别与评价中解决的主要地质问题,列举了部分测井新技术的应用效果,对此后页岩气勘探开发具有一定的指导意义。     

页岩中基于孔隙度和有机碳含量的甲烷吸附量计算

根据四川盆地页岩气勘探开发经验,页岩气在地下的赋存状态为吸附态和游离态,以及少量溶解态,其中游离态的含量可达20％～85％.因此,研究地层高压条件下页岩中甲烷吸附特征对页岩储层的准确评价以及储量预测具有重要意义.以四川地区页岩气储层为对象进行等温吸附实验,分析实验结果后发现,甲烷在页岩孔隙中随压力增加其吸附量逐渐增加,...     

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。     

非常规天然气成藏特征

随着油气资源的日趋紧缺和对于能源安全的考虑,世界各国都在加强对非常规油气藏的研究。本文从成藏要素、成藏机理方面介绍了页岩气、煤层气及深盆气藏的基本特征和研究现状。页岩气和煤层气属于自生自储的天然气藏,而深盆气藏是近源岩型天然气藏,与常规气藏相比三者都具有低孔、低渗、压力异常、勘探开发难度较大的特点。对页岩气、煤层气及深盆气藏的成藏要素和成藏机理的深入研究,旨在为我国非常规气藏的勘探开发提供理论依据。     

滦平盆地白垩系陆相页岩油储层特征

滦探1井首次在滦平盆地白垩系发现页岩油,填补了燕山构造带中生界油气发现的空白。综合岩心、镜下薄片、测井资料、录井资料和X射线衍射等分析化验资料,对滦平盆地白垩系西瓜园组页岩油储层特征展开研究。研究区西瓜园组页岩油储层主要包括泥页岩、粉砂岩、白云岩、长英质混合细粒岩、碳酸盐型混合细粒岩和黏土型混合细粒岩6种岩石类型。储集空间类型以孔隙和裂缝为主,裂缝包括构造缝、异常高压裂缝和层间缝,孔隙以晶间孔和溶蚀孔为主。页岩油储层孔隙度平均为1.6%,渗透率平均为0.265 mD,整体为低孔超低渗储层。根据岩性组合和录井显示,垂向上识别出2套页岩油储层。下部页岩油储层为火山—湖泊沉积,主要包括泥页岩、粉砂岩、白云岩、长英质混合细粒岩和碳酸盐型混合细粒岩等岩石类型,储集空间以孔隙为主,油气显示以黄绿色轻质油为主,见天然气产出;上部页岩油储层属于正常湖泊沉积,岩石类型以泥页岩、粉砂岩、碳酸盐型混合细粒岩、黏土型混合细粒岩和长英质混合细粒岩为主,储集空间以裂缝为主,见黑色重质油和天然气析出。分析认为,沉积环境、成岩作用、构造背景和总有机碳含量是西瓜园组页岩油储层发育的主要控制因素。     

滦平盆地白垩系陆相页岩油储层特征

滦探1井首次在滦平盆地白垩系发现页岩油,填补了燕山构造带中生界油气发现的空白。综合岩心、镜下薄片、测井资料、录井资料和X射线衍射等分析化验资料,对滦平盆地白垩系西瓜园组页岩油储层特征展开研究。研究区西瓜园组页岩油储层主要包括泥页岩、粉砂岩、白云岩、长英质混合细粒岩、碳酸盐型混合细粒岩和黏土型混合细粒岩6种岩石类型。储集空间类型以孔隙和裂缝为主,裂缝包括构造缝、异常高压裂缝和层间缝,孔隙以晶间孔和溶蚀孔为主。页岩油储层孔隙度平均为1.6%,渗透率平均为0.265 mD,整体为低孔超低渗储层。根据岩性组合和录井显示,垂向上识别出2套页岩油储层。下部页岩油储层为火山—湖泊沉积,主要包括泥页岩、粉砂岩、白云岩、长英质混合细粒岩和碳酸盐型混合细粒岩等岩石类型,储集空间以孔隙为主,油气显示以黄绿色轻质油为主,见天然气产出;上部页岩油储层属于正常湖泊沉积,岩石类型以泥页岩、粉砂岩、碳酸盐型混合细粒岩、黏土型混合细粒岩和长英质混合细粒岩为主,储集空间以裂缝为主,见黑色重质油和天然气析出。分析认为,沉积环境、成岩作用、构造背景和总有机碳含量是西瓜园组页岩油储层发育的主要控制因素。     

中国东部中小型断陷盆地陆相页岩气成藏潜力分析——以阜新盆地为例

中国东部地区发育大量的中生代中小型断陷盆地,盆地内陆相富有机质泥页岩沉积厚度大,白垩纪的火山活动加快了区内页岩中所含有机质的成熟,为页岩气成藏提供了有利的先决条件。为了分析上述断陷盆地陆相页岩气的成藏潜力,以阜新盆地为例,根据最新的钻井资料、岩心和岩屑测试数据,重点分析并评价了该区富有机质页岩厚度、展布、总有机碳含量(TOC)、烃源岩有机质热演化成熟度(Ro)、储集能力和可压性等6项成藏要素,进一步结合页岩储层的特征,研究了该区陆相页岩气的成藏潜力并提出了下一步勘探开发的建议。研究结果表明:?我国东部中小型断陷盆地陆相页岩具有储层总厚度大、TOC高和热成熟度适中等3项页岩气成藏的有利条件,以及页岩储层厚度横向变化大、储集能力偏低和可改造性偏差等3项不利条件;?陆相页岩TOC高(平均值为5.4%),在中生代火山活动的作用下有机质热演化程度较高(Ro1.2%),位于生气窗内,页岩气成藏具备优越的物质基础;?海相页岩气开发所采用的水平井多段压裂技术在陆相页岩气开发中的效果值得商榷,应积极探索陆相页岩气直井纵向多层立体开发技术;(4)较之于海相页岩气,陆相页岩气单井产量更低,故需要加强断陷盆地陆相页岩气单井经济产能评价工作。结论认为,我国东部断陷盆地多与阜新盆地类似,具备页岩气成藏的物质基础,是陆相页岩气勘探突破的新方向;下一步勘探的重点是找到高储集能力区、落实易改造层段。     

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。     

我国页岩气资源现状及勘探前景

非常规天然气资源—页岩气是可接替能源。因此,其资源勘探开发备受世界瞩目。目前,美国和加拿大率先进入到页岩气的勘探开发阶段,而中国页岩气的勘探还处于起步阶段。在调研了国内外页岩气研究成果的基础上,分析了页岩气储层的特征以及储层空间类型。页岩本身既是烃源岩又是储层,页岩气主要以吸附和游离状态存在于页岩之中,因此与常规的天然气有很大的区别。中国页岩气广泛分布于海相、陆相盆地,资源丰富,预计资源量约为(15～30)×1012m3,勘探潜力大。但由于我国起步晚,还需要加速对页岩气的勘探开发以缓解中国对油气能源的需求压力。     

阜新盆地低演化陆相页岩气勘探开发潜力

为了进一步推进我国陆相页岩气的勘探开发,在系统总结鄂尔多斯盆地等典型陆相页岩地质特征的基础上,以阜新盆地下白垩统沙海组为例,利用总有机碳含量、岩石比表面积和孔径分布、全岩X射线衍射分析等资料,分析其页岩气储层特征、地球化学特征及可压裂性,并在此基础上与海/陆相页岩气地质特征进行对比,进而对沙海组页岩气储层与页岩气资源潜力进行了评价。研究结果表明:①我国陆相页岩形成时代较晚,总有机碳含量变化范围大,有机质类型以混合型—腐殖型为主,热演化程度低,石英含量低,长石和碳酸盐矿物含量高,总脆性矿物含量与海相页岩相当;②沙海组页岩埋藏深度浅,矿物成分以石英、长石和碳酸盐矿物为主,以介孔为主,孔隙度平均值为3.47%,储集空间类型多样,有利于页岩气的聚集;③沙海组页岩总有机碳含量多大于2%,有机质热演化程度适中,含气量高;④沙海组页岩总脆性矿物含量超过60%,具备良好的可压裂性;⑤沙海组页岩储层分可为3类,其中Ⅰ类储层为页岩气勘探开发目标储层,Ⅱ类储层为有利储层,估算其页岩气资源量介于2 322×108~2 862×108 m3。结论认为,阜新盆地沙海组页岩兼具地质上的页岩气资源潜力与工程上的可压裂性,勘探开发前景较好,在甜点区域具有较大的页岩气商业化开发潜力。     

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。     

中国天然气勘探的两个重要领域

依据成藏过程和原理，天然气藏可被划分为常规圈闭气、根缘气、煤层气、页岩气、溶解气（含水溶气）以及天然气水合物等类型。除水溶气和天然气水合物以外，上述其他四种类型气藏均已在北美实现了工业化勘探开发。为此分析了中国相关盆地的地质特点以及油气成藏条件，结果认为：①上述前四种类型气藏也是中国天然气勘探所面对的基本对象，尤其是其中的根缘气和页岩气具有重要的现实意义，是中国天然气勘探值得重视的两个基本领域；②根据储层致密、源储接触以及砂岩底部含气等特点，可对根缘气发育进行早期判识，中国的根缘气分布可划分为三区四块，以致密砂岩底部含气作为识别标志，简化了识别方法并有可能发现更多的根缘气藏；③页岩气具有典型的无或短距离运移、自生自储、隐蔽成藏以及较强的抗构造破坏能力等特点，中国南方碳酸盐岩地区、西北地区及华北地区中、古生界等均是页岩气勘探的重要领域，其中尤以南方地区，四川、鄂尔多斯、吐哈等盆地最值得关注。     

基于疲劳累积损伤理论的页岩气压裂泵注程序设计

水平井分段压裂技术是以页岩气为代表的非常规能源经济有效开发的关键技术之一。文中采用理论研究和软件数值模拟相结合的方法,将岩石疲劳累积损伤理论应用到水力压裂设计研究中,提出了以最大限度提高页岩气储层改造缝网体积为目标的水力压裂设计思想。基于Corten.Dolan等人的周期载荷疲劳累积损伤研究,建立了岩石疲劳累积损伤方程,定量研究岩石剩余强度与各影响因素间的函数关系。通过页岩气压裂设计Meyer软件和室内岩石力学实验进行了验证,对于通过泵注程序的设计来优化水力裂缝参数有重要的指导作用。