地质工程一体化实施过程中的页岩气藏地质建模

地质工程一体化强调地学研究与作业的互动,在中国地质条件复杂的非常规油气田,地质建模在数据基础和应用需求上体现出了独特的挑战。一方面,数据以水平井为主、数据量大且数据类型冗杂;另一方面,作业进程要求模型快速迭代甚至达到"适时"建模。因此如何充分利用多种数据快速建立高质量的地质模型至关重要,本文关注以页岩气藏为代表的非常规油气藏建模的独特性,并提出了具体流程和方法。其一,系统阐述了水平井地质建模流程,通过真厚度域旋回对比、二维导向剖面及井震数据融合从一维到三维解决水平井构造和属性建模难题。其二,以蚂蚁追踪为例介绍了天然裂缝预测与建模方法,非常规储层裂缝普遍发育,在理解裂缝发育背景的前提下通过成像测井、钻井、微地震等多学科资料的交叉验证有助于实现合理的裂缝建模。其三,不同应用需求下的地质建模流程与应用,如多学科集成的井位部署优化、适时建模支持地质导向以及压裂工程应用等。     

四川盆地页岩气成藏地质条件

与传统上的“泥页岩裂缝气”并不完全相同,页岩气是主体上以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及页岩地层中的天然气。四川盆地经历了克拉通和前陆盆地演化过程中复杂的构造变动,形成了与美国典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件,其中的古生界页岩不仅是盆地内常规气藏的烃源岩,而且还是页岩气成藏及勘探的主要对象,目前已发现了页岩气存在的大量证据。根据演化及勘探地质特点,四川盆地非常规天然气具有两分格局,东南部以页岩气为主而西北部以根缘气为主,古生界主体发育页岩气而中生界主体发育根缘气。川东和川南地区（包括川西南）古生界生气页岩发育厚度大、有机质含量高、埋藏深度小,下寒武统和下志留统具有良好的页岩气成藏及勘探地质条件;川中地区同时发育中、古生界烃源岩,上三叠统、下志留统和下寒武统可作为页岩气勘探的有利层位;川西中生界泥/页岩常与致密砂岩形成频繁互层并产生具有砂岩底部含气特点的根缘气,整体上存在着页岩气发育和勘探的远景条件,局部埋藏相对较浅的高碳泥/页岩是页岩气勘探的基本对象。     

页岩气藏裂缝表征与建模技术应用现状及发展趋势

页岩气藏的品质和产量高低直接取决于裂缝的发育程度,特别是在规模化压裂开发中,天然裂缝和水力压裂缝都起了相当大的作用,对页岩气藏裂缝定性、定量化表征和地质建模技术发展的需求愈发强烈.页岩气藏天然裂缝主要有构造缝与非构造缝两大成因类型,前者主要受构造应力等外因控制,后者多受岩矿组成等内因控制,不同尺度裂缝的主要表征参数和预...     

页岩气藏地质储量优化计算方法

精确评价地质储量是页岩气藏开发规划的重要一步,虽然理论方法不断完善,但仍存在不足。在页岩气藏中,吸附气不仅包含甲烷,还存在一定比例的乙烷等其他烃类气体,应采用多组分吸附模型计算吸附气储量。同时,天然裂缝中大量存在的天然气也不能忽略。此外,干酪根中也溶解了一定的气体,忽略会导致较大误差。采用多组分吸附模型,考虑了吸附相占据的孔隙度、裂缝游离气及干酪根中的溶解气,建立了一种优化的页岩气藏地质储量计算模型。实例分析发现,裂缝游离气和溶解气占总储量的比例分别为10.41%和7.05%,传统方法计算得到的吸附气储量偏小,基质游离气储量偏大,总储量偏小。为了合理评价页岩气藏地质储量,应采用多组分吸附模型,考虑吸附相孔隙度且不能忽略裂缝游离气及干酪根中的溶解气。     

页岩气藏改造技术及四川页岩气藏压裂先导性试验

在大量调研国内外页岩气资料的基础上,介绍了页岩气藏基本特征、影响页岩气藏产能的因素、压裂增产机理与技术关键、页岩气藏压裂改造技术现状等。重点介绍了国内第一口页岩气井现场加砂压裂改造先导性试验情况,为国内页岩气增产改造提供了技术参考资料。     

复杂山地页岩气藏“甜点”综合评价技术

随着国内页岩气勘探开发的不断深入,地面地下地质条件越来越复杂,为了更好地寻找适合页岩气赋存的“甜点”区,支撑钻井、压裂工程的高效实施,以昭通国家级页岩气示范区为例,系统梳理总结了“甜点”主控因素,明确了盆外复杂山地页岩气“甜点”受控于三大要素：①优越的储层指标,是页岩气富集高产的物质基础;②良好的保存条件,是页岩气“成藏控产”的关键;③有利的工程品质,是页岩气高效开发的核心。鉴于盆外特殊的地质背景,保存条件和工程品质分析显得格外重要。在地质工程一体化理念的指导下,针对南方复杂山地页岩气的地质工程特点,在钻测井等资料评价的基础上,充分发挥地球物理优势,紧紧围绕示范区三大“甜点”主控因素针对性开展复杂山地页岩气储层“甜点”综合评价,最终达到地质“甜点”和工程“甜点”兼顾统一,为井位高效部署实施奠定坚实基础。随着南方山地页岩气“双复杂”矛盾日益凸显,基于“甜点”主控因素的储层综合评价技术将会显得尤为重要,同时地质地球物理工程一体化将是非常规油气高效开发的必由之路。     

综合裂缝绘图技术优化Barnett页岩气藏增产措施

2001年夏季实施了一项大型水力压裂分析项目，其中综合包括了（地面和井下的）倾斜度测量和微地震测绘等裂缝诊断技术。根据采集的大量数据更清晰的认识了北得克萨斯Barnett页岩的极为复杂的裂缝特性。详细的裂缝测绘结果使得所建造经校准的三维裂缝模拟器能更好地反映裂缝性页岩储集层中所观测到的断裂机理。需要进一步的校准工作。事实上对裂缝发育的全面认识已有进展。 近年来，由于水力压裂或“低密度砂”处理技术的成功运用，Barnett储集层的钻探和压裂重新焕发出新的活力。这种渗透率极低的储集层得益于压裂处理技术，使之形成了又宽又长的裂缝富集带，以十分复杂的裂缝网络增大了地层连通的表面积。 了解所产生的裂缝的几何形状对于有效地进行增产措施和打加密井是十分关键的，特别是对于具有非常规裂缝网络的地区来讲更是如此。裂缝综合诊断技术提高了对新的压裂技术、再压裂以及加密钻井候选对象的识别能力。针对大型微地震数据集进行评价的方法已经开发成功。微地震分析与地面和井下倾斜裂缝测绘技术相结合，能够表征所产生裂缝网络。文中将介绍将一裂缝模型校正至观察裂缝特征的方法，还将讨论生产响应与各种裂缝参数之间的相关性。     

斯伦贝谢：利用综合勘探技术破解页岩气藏难题

水平钻井和多段压裂等工程技术是页岩气田成功开发的必要条件,但作为工程技术成功的前提,寻找较好的页岩气区块,从地质上页岩达到生气阶段,有机质的丰度较高,地质评价是页岩气勘探的充分条件。这就对研究工作提出了较高的要求,即在钻井等工程工作进行之前,首先通过区域地质研究,对地下页岩的基础地质情况进行分析与预测,为后期的工程施工提供依据,减少钻井和压裂的风险。     

鄂西宜昌地区页岩气成藏地质特征

通过分析鄂西宜昌地区页岩气的地质特征，探讨了页岩气成藏的控制因素。结合黄陵隆起的构造演化特征将鄂西宜昌地区的演化划分为刚性基底形成、盖层沉积、隆升改造3个阶段。鄂西宜昌地区受构造演化的控制，其震旦系陡山沱组、寒武系牛蹄塘组和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组3套页岩在沉积期主体处于相对深水的沉积环境，与四川盆地内部陡山沱组、筇竹寺组和龙马溪组3套页岩具有相同的沉积背景和组成特征，具备形成页岩气的物质条件。基于已发现气藏的解剖，从保存条件和热演化过程2个方面分析了黄陵隆起在鄂西宜昌地区3套页岩气成藏过程中的关键控制作用。鄂西宜昌地区古老刚性隐伏隆升基底的形成时间早、分布广、抗挤压能力强、隆升时间晚且持续时间长，其上覆寒武系、震旦系和上奥陶统-下志留统古老页岩层系的深埋时间短、热演化程度相对较低、构造稳定、保存条件好，为页岩气的成藏提供了良好的地质条件。     

鄂尔多斯盆地中生界页岩气成藏地质条件

为了寻找常规油气的接替能源,增加鄂尔多斯盆地油气资源的地质储量,促进国内非常规油气资源的勘探开发,根据国内外现有的页岩气勘探开发理论和实践,对中生界延长组长7段泥页岩层的沉积环境、经历的构造运动、分布范围、厚度、埋深、有机质的类型和丰度、成熟度及生烃强度等各项成藏地质、地化要素进行了分析。研究认为鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段泥页岩层具备良好的页岩气成藏地质条件,盆地南部吴起—永宁—下寺湾—直罗—线地区是中生界地层页岩气勘探开发的有利区块。     

深层页岩气水平井储层压裂改造技术

四川盆地南部深层页岩气资源量大,但由于埋藏深、构造复杂,适于3 500 m以浅页岩气储层的分段体积压裂主体工艺技术在3 500 m以深页岩气储层的压裂改造中出现了不适应性,难以形成复杂缝网。为此,借鉴埋深为3 500 m以浅的页岩气实现规模效益开发的压裂工艺技术,结合深层页岩的构造与储层特征,形成了一套适合于深层复杂构造页岩气水平井的储层改造技术,并在渝西地区深层页岩气井的压裂改造中进行了现场实践。研究结果表明:①天然裂缝综合预测技术实现了对天然裂缝带的精细刻画及天然裂缝发育强度的定量预测,为后续压裂施工优化提供了依据;②在页岩储层可压性评价参数中,脆性指数、缝网扩展能力指数及含气性指数越大,储层可改造潜力越大、气井增产效果越好;③采用大规模前置液工艺,"高强度注液、低孔数、低浓度段塞式加砂"工艺,以及实施暂堵转向的缝网复杂度提升工艺,单井储层增产改造体积(SRV)与产能得到了有效提升。结论认为,所形成的储层改造技术适用于深层页岩气储层的压裂改造作业,可以为同类型页岩气井的压裂施工提供借鉴。     

页岩气储层综合表征技术研究进展——以涪陵页岩气田为例

页岩气储层综合表征技术作为页岩气勘探开发的核心技术之一,既是勘探开发评价的基础,又是工程工艺方案制定的重要参考依据。但我国页岩气勘探开发起步较晚,大规模商业开发直至2012年底焦页1井试气获工业气流后方才正式启动,加之与北美页岩气成熟开发区相比,地质地表条件复杂,因而页岩气储层综合表征技术的研究无成熟可借鉴的经验。为此,以页岩气与常规天然气储层的差异化分析为基础,重点依托涪陵页岩气田四年多来的开发实践,从沉积环境、生烃潜力、储集性、可压性及含气性等多个方面系统建立了页岩气储层的精细描述参数体系,明确了页岩气储层综合表征方法和技术手段;并进一步阐述了涪陵页岩气田五峰组-龙马溪组下部优质页岩气层段典型地质特征,可为类似页岩气田的勘探开发提供技术指导和示范借鉴。     

页岩气储层高能气体压裂增产集成技术综述

通过介绍液体火药储层压裂集成技术、低渗油层层内深度爆炸集成技术、复合射孔及多脉冲压裂集成技术,这几项页岩气高能气体压裂增产集成技术,分析了我国页岩气储层特点与美国的差异并提出我国页岩气开发技术的发展前景,努力提高我国页岩气产量。     

塔里木盆地侏罗系泥页岩储层特征与页岩气成藏地质背景

页岩气作为重要的非常规能源之一,具有巨大的勘探和开发前景。中国塔里木盆地侏罗系泥页岩作为典型的陆相泥页岩,主要发育于沼泽化浅湖、半深湖、河漫沼泽、河漫湖泊以及滨湖沼泽相,有机质类型以Ⅲ型为主,有机碳含量多介于0.5% ~3%,镜质体反射率多为0.5% ~2%。塔里木盆地侏罗系泥页岩累计厚度20~400 m,埋深主要介于2 000~8 000 m,主要分布于库车坳陷、塔西南地区以及塔东北地区。塔里木盆地侏罗系泥页岩矿物组成以石英和黏土矿物为主,黏土矿物以伊利石为主。岩石孔隙度主要介于0.5% ~4%,渗透率主要为0.006~0.01 mD。晶间孔、溶蚀孔、有机质孔等纳米级孔隙以及微裂隙较发育,常见微裂隙多为1~3 μm宽。泥页岩的最大吸附气量介于1~2 m³/t,最大吸附气量与总有机碳含量及黏土矿物含量呈良好的正相关关系。塔里木盆地侏罗系泥页岩储集性能较好,其分布及地球化学特征与美国五大含气页岩及四川盆地下古生界页岩相似,具有较大的页岩气勘探潜力和开发前景,库车坳陷和塔西南地区是最为有利的页岩气发育区。     

应用核磁共振技术研究页岩气储层可动流体

国内对页岩气储层特征及评价的工作开展得相对较少,在调研大量国内外文献的基础上,从常规储层研究思路入手,应用核磁共振技术对不同区块的34块页岩气储层岩样进行可动流体测试。研究结果表明:页岩气储层可动流体含量低,具有非均质性;可动流体百分数与气测孔隙度和渗透率具有一定相关性,且孔渗越大相关性越好;分析了裂缝微裂缝含量对可动流体百分数的影响,裂缝微裂缝含量大于2%时,与可动流体百分数具有较好相关性;可动流体百分数和裂缝微裂缝百分数可以表征页岩气储层物性特征,是评价页岩气储层渗流能力及开发潜力的一个重要物性参数。     

页岩油气水平井压裂技术进展与展望

通过对"十三五"以来国外页岩油气储集层水平井压裂技术进展的系统总结,阐述了水平井压裂技术在页岩油气储集层多层叠置立体开发、小井距密井网布井、水平井重复压裂、施工参数优化与降低成本方面的新特征;结合中国页岩油气水平井压裂技术需求,论述了水平井压裂技术在多裂缝扩展模拟、水平井压裂设计、电驱压裂装备、可溶化系列工具、低成本入井材料与工厂化作业方面的新进展。在此基础上,结合非常规页岩油气"十四五"规划对水平井压裂改造技术的需求分析,提出了7个方面的发展建议:(1)强化地质工程一体化联合研究;(2)深化页岩储集层改造基础理论及优化设计技术研究;(3)完善大功率电驱压裂装备;(4)研发长井段水平井压裂工具及配套作业装备;(5)加强水平井柔性开窗侧钻剩余油挖潜技术攻关;(6)发展长井段水平井压裂后修井作业技术;(7)超前储备智能化压裂技术。     

VSP测井技术在页岩气储层预测中的应用

垂直地震剖面法勘探技术(以下简称VSP测井)是一项成熟的井中物探技术,该技术利用地面放炮、井中置放检波器接收地震波,有效避免了近地表低速层的影响,得到的地震信息更接近目的层,具有独特的勘探优势。我国页岩气勘探潜力巨大,页岩气储层具有高电阻率、高伽马、高声波时差、低密度的测井响应特征,具有较为明显的岩石物理弹性参数规律,非常适用于VSP测井技术进行页岩气勘探。利用常规VSP测井技术在贵州地区某井进行页岩气勘探,零井源距VSP测井获得地层的纵波、横波速度,计算得到岩石地球物理参数,并通过交会分析识别储层物性规律以用于储层预测;利用非零井源距VSP测井,进行VSP-CDP剖面叠加,获得了高分辨率的井旁地层结构,为储层精细地震响应特征分析奠定基础,对水平井轨迹设计具有参考作用。     

“虚拟井”技术在复杂气藏建模中的应用

在气藏开发早期,普遍存在钻井少且分布不均,地质资料缺乏,动态资料有限等问题,难以为气藏数值模拟提供高精度的数据体。为此,针对气藏开发早期储层的不确定性因素,提出采用“虚拟井”技术进行定量化表征的解决方案,即：充分利用测井资料纵向分辨率高、地震储层横向预测的优势以及地质认识上的空间整体性控制,在边部井网稀疏的地方合理构建虚拟井作为插值控制,采用确定性建模与随机建模相结合、静态与动态相结合的原则,以先进的建模软件为依托,优选合理的建模方法,最终建立了薄差储层与优质储层、边部区域与中心区域、勘探与开发一体化的气田精细三维地质模型。实例验证结果表明：合理构建虚拟井能够有效降低地质模型的不确定性,提高储层地质建模的精度。