深层页岩气储层孔隙特征研究进展——以四川盆地下古生界海相页岩层系为例

孔隙结构对于深层页岩气储层中异常高压的保持乃至页岩气的保存与富集均具有一定的指示作用,是事关深层页岩气能否保存与富集的重要研究内容。为此,通过调研和分析国外深层页岩气储层孔隙特征,对比四川盆地深层、超深层页岩孔隙的最新研究成果,系统分析了深层页岩气储层孔隙的非均质性和连通性,进一步明确了超压对深层页岩油气储层孔隙结构的影响,总结了近年来深层页岩气储层孔隙特征研究成果。研究结果表明:①典型深层、超深层页岩中的微孔段、介孔—大孔段孔隙具有多重分形的特征,多重分形谱相关参数α_(5-)-α_(5+)值与多重分形维数相关参数H指数分别对深层页岩储层孔隙的非均质性及连通性具有较好的指示作用;②四川盆地下古生界页岩储层孔隙的连通性、非均质性与埋藏深度不具有明显的相关性,但受页岩总有机碳含量、矿物含量、有机质成熟度等因素的影响则较大;③高上覆地层压力所带来的机械压实作用对超深层页岩的影响显著,但其对深层页岩的孔径、孔隙形态等参数以及介孔体积/微孔体积、介孔比表面积/微孔比表面积等特征比值的影响则较为有限;④页岩层系超压能够在一定程度上抵消上覆地层压力对孔隙(特别是微孔)的机械压实作用,可以延缓甚至改变孔隙度随埋藏深度加深而下降以及孔隙形状系数随埋藏深度加深而减小的趋势,对于页岩气的保存与富集具有积极意义;⑤深层页岩中固体沥青孔隙形状系数与其所处封闭流体系统超压特征具有中度相关性。     

四川盆地深层海相碳酸盐岩缝洞型储层预测关键技术——以SN地区茅口组为例

下二叠统茅口组是四川盆地天然气勘探开发的重要层系之一。缝洞型储层埋藏深且存在着较强的非均质性,测井评价、叠前处理、储层预测难度大。为此,开展地球物理技术攻关研究并形成了配套技术,主要包括:①通过对录井、常规测井、电成像和斯通利波测井资料进行深入地分析,建立储层测井响应特征,掌握缝洞纵向分布规律;②据此,在静校正、信噪比、一致性和提高分辨率等方面提出保幅处理技术,获得了高精度的地震资料;③通过模型正演建立了茅口组储层地震响应模式,指导优选地震属性开展缝洞定性预测;④通过叠前随机反演来进行储层的定量预测,采用三维可视化雕刻技术实现碳酸盐岩缝洞单元的空间刻画;⑤在进行缝洞自动追踪基础上,建立离散模型,实现缝洞连通性分析。预测结果经验证与实钻吻合较好,可以为下一步井位部署提供依据,提出“走出构造找岩溶”、“走出浅层找深层”的新思路,对茅口组复杂碳酸盐岩气藏的深化勘探开发和扩展勘探新领域都具有重要的指导意义。     

丁山地区页岩储层裂缝分布预测及页岩气保存条件评价

针对丁山地区龙马溪组裂缝发育分布及页岩气保存条件影响认识不清的问题,通过三轴岩石力学实验,对研究区进行古构造应力场模拟,并通过莫尔-库伦准则计算岩体破裂系数,对研究区裂缝分布规律进行预测,并优选页岩气勘探目标有利区.结果表明:差应力较小的区域以及二级或三级裂缝发育区为页岩气储层裂缝优势发育区,具有良好的保存效果;在裂缝...     

四川盆地深层海相页岩气赋存机理与勘探潜力

深层—超深层页岩气是四川盆地天然气增储上产的战略接替领域。基于志留系页岩气的大量勘探开发实践、实验测试资料和前瞻性研究成果,探讨了深层海相页岩气的赋存状态与聚集机制,指出了四川盆地深层页岩气的有利勘探区。页岩的纳米孔喉系统决定了其内部聚集的天然气呈现吸附态,主要以单分子层在微孔—介孔中吸附聚集。页岩吸附气量除受控于孔、缝的比表面积,还受TOC含量、温度、压力和含水性的影响。深层高温条件下,页岩储层的最大吸附气量较低,随着温度降低页岩的吸附能力增强,最大吸附气量也逐渐增加。页岩气在深层超压条件下主要以游离气赋存,呈超临界状态高密度聚集,游离气含量受储集空间及孔喉结构、埋藏深度、地层温度和压力、超临界流体性质以及页岩含水性等诸多因素综合影响。在抬升过程中,因构造改造的强度、时间和方式不同,页岩气的赋存相态转化及散失机制不同。其中,抬升幅度小且改造强度弱时,页岩气层仍保持深层"游离气为主,超压富气"的特性;抬升至中—浅层时,受断裂开启、剥蚀露头和页岩自封闭性降低等游离气散失机制影响,页岩气层的含气量和游离气量降低、吸附气占比增加,因此,远离剥蚀区、大断裂带的深埋藏区是深层页岩气的最有利富集区。四川盆地内部构造相对稳定,深层海相页岩气普遍保持着"早期滞留,超压富气"的成藏特征,优选宜宾—泸州地区、綦江—涪陵地区、永川—大足地区和垫江—梁平地区为有利勘探区。     

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。     

深层页岩储层“工程甜点”评价与优选——以川南永川、丁山地区为例

四川盆地深层地质条件复杂,页岩储层埋藏深度大,气井产能普遍偏低,压裂施工面临极大挑战。为寻找深层页岩气“工程甜点”,以永川、丁山地区为例,利用钻井、岩心、成像测井、地震等资料,基于实测岩石力学参数、天然裂缝发育程度、天然裂缝有效性、水平应力差以及水平井轨迹与最小水平主应力夹角,对永川、丁山地区深层页岩储层水力压裂效果影响因素进行深入探讨。研究结果表明,川南永川、丁山地区龙一段3¹小层脆性最好,为压裂首选目的层;离断层越近,泵压和施工压力越升高,改造体积下降;水力裂缝与天然裂缝夹角在55°左右时,可以保证裂缝具有较好的延伸与转向能力;在高硅质页岩段和断层带内,最小水平主应力越小,水力裂缝越易扩散;水平井轨迹与最大水平主应力方位夹角越大,压裂效果越好。最终建立了永川、丁山复杂构造区海相页岩气“工程甜点”的评价指标体系,优选出永川、丁山Ⅰ类地质工程“甜点”区。     

页岩气储层总孔隙度与有效孔隙度测量及测井评价——以四川盆地龙马溪组页岩气储层为例

在地层束缚水条件下,对页岩气储层有效孔隙度理解及测量方法尚无统一标准,由此造成同一样品的孔隙度测量结果显著差异,给储层评价带来困难。对来自四川盆地龙马溪组页岩气储层的平行岩心样品分别依据GRI和SY/T 5336—2006标准进行总孔隙度和有效孔隙度测量,并配套进行岩矿组分、粘土组分和有机碳含量（TOC）测量。通过实验数据分析认为,页岩气储层总孔隙度和有效孔隙度测量结果两者相差1～3倍,造成差异的根本原因是对与粘土有关的束缚水体积不同的处理方式;页岩气储层中充气孔隙度与TOC呈高度正相关关系,相关系数达到0.9以上,表明有机孔隙是页岩气储层中有效孔隙的主要贡献者;束缚水孔隙与粘土矿物含量呈现良好正相关关系,表明与粘土有关的微细孔隙被束缚水占据,为无效孔隙。基于上述认识,构建了有效孔隙定量关系。同时,基于干粘土体积模型建立了总孔隙度评价方法,利用测井资料确定了实际地层的总孔隙度和有效孔隙度。应用表明,测井评价结果与不同实验室测定的总孔隙度和有效孔隙度吻合较好。     

深层海相碳酸盐岩储层地震预测关键技术与效果 ——以四川盆地震旦系-寒武系与塔里木盆地奥陶系油气藏为例

以储层定量化预测为核心的碳酸盐岩油气藏地震表征技术是实现该领域增储上产的重要手段.中国的油气勘探开发在早期阶段主要集中于中-浅层陆相碎屑岩领域,近二十年来,随着塔河、普光和安岳等西部大气田的发现,深层海相碳酸盐岩的开发前景才逐步明朗.与国外相比,中国的深层海相碳酸盐岩年代更加古老、地表条件更加复杂、非均质性更强,这些都...     

深层页岩气储层孔隙特征研究进展——以四川盆地下古生界海相页岩层系为例

孔隙结构对于深层页岩气储层中异常高压的保持乃至页岩气的保存与富集均具有一定的指示作用,是事关深层页岩气能否保存与富集的重要研究内容。为此,通过调研和分析国外深层页岩气储层孔隙特征,对比四川盆地深层、超深层页岩孔隙的最新研究成果,系统分析了深层页岩气储层孔隙的非均质性和连通性,进一步明确了超压对深层页岩油气储层孔隙结构的影响,总结了近年来深层页岩气储层孔隙特征研究成果。研究结果表明：①典型深层、超深层页岩中的微孔段、介孔—大孔段孔隙具有多重分形的特征,多重分形谱相关参数α_5––α₅₊值与多重分形维数相关参数H指数分别对深层页岩储层孔隙的非均质性及连通性具有较好的指示作用;②四川盆地下古生界页岩储层孔隙的连通性、非均质性与埋藏深度不具有明显的相关性,但受页岩总有机碳含量、矿物含量、有机质成熟度等因素的影响则较大;③高上覆地层压力所带来的机械压实作用对超深层页岩的影响显著,但其对深层页岩的孔径、孔隙形态等参数以及介孔体积/微孔体积、介孔比表面积/微孔比表面积等特征比值的影响则较为有限;④页岩层系超压能够在一定程度上抵消上覆地层压力对孔隙（特别是微孔）的机械压实作用,可以延缓甚至改变孔隙度随埋藏深度加深而下降以及孔隙形状系数随埋藏深度加深而减小的趋势,对于页岩气的保存与富集具有积极意义;⑤深层页岩中固体沥青孔隙形状系数与其所处封闭流体系统超压特征具有中度相关性。     

页岩气选区评价指标筛选及其权重确定方法——以四川盆地海相页岩为例

选择页岩气勘探有利区是一个多指标综合评价的过程,其中,评价指标权重的确定至关重要。针对四川盆地海相页岩具有埋藏生烃史复杂、热演化程度高、经历多期构造运动等特征,筛选出了页岩含气量、页岩有效厚度、有机碳含量等12项海相页岩气选区关键评价指标。鉴于该区海相页岩气选区评价指标多且相互之间关系复杂,不易分组分类,再加上评价指标间两两比较相对重要性的9等级判断矩阵缺乏一致性,导致评价指标权重难以精确确定。为此,根据改进层次分析法原理,在3等级的比较判断调查基础上,构造出评价指标两两比较相对重要性的一致性判断矩阵,同时提出了评价指标主观权重确定改进特征向量法;鉴于主、客观赋权法的不足,进一步提出了综合页岩气选区评价指标主、客观权重的综合权重确定法,并以四川盆地5个海相页岩气区块为例,分析了该方法的可行性与合理性。结论认为:改进的特征向量法克服了层次分析法、特征向量法中判断矩阵的不足,而采用综合权重确定法获得的评价指标权重更能准确体现各评价指标对页岩气选区的重要程度。     

地质工程一体化钻井技术研究进展及攻关方向——以四川盆地深层页岩气储层为例

为了安全高效地开发我国深层页岩气资源,迫切需要开展地质工程一体化钻井技术研究。为此,在阐述地质工程一体化钻井的思想和研究思路的基础上,系统总结了该研究领域的最新进展,然后针对四川盆地深层页岩气储层特征,指出了下一步的攻关研究方向。研究结果表明:①地质工程一体化钻井是指以地质研究为基础,有针对性地调整、优化钻井方案,实现安全高效钻井,同时,运用实钻井的数据资料及时修正地质模型,最终形成地质工程一体化安全高效钻井方案;②现有的地质建模技术难以精细描述四川盆地深层页岩气储层的空间展布特征;③储层非均质性强,应建立考虑页岩储层各向异性特征的钻柱系统动力学模型;④提升钻井液润滑性能和精准控制井眼轨迹是水平段钻柱降摩减阻的关键;⑤为了满足高效破岩的需求,需要开展非平面齿破岩机理系统研究;⑥井下机器人可以实现对钻压、钻速的智能控制,有望成为智能钻井的新方法 ;⑦井周岩体力学—化学破坏、页岩微裂缝面摩擦行为的研究,将是深层页岩井壁失稳机理研究的主要内容;⑧人工智能辅助地质导向技术与新型随钻测量工具的研发将是主要攻关方向。结论认为,我国地质工程一体化钻井技术研究已经取得了阶段性进展,但是针对四川盆地深层页岩气储层,还需要在精细地质建模、高效个性化钻头、智能钻井控制、高精度导向及绿色降阻防塌钻井液等方面加强技术攻关,才能最终形成适用于深层页岩气储层的地质—工程—生态一体化安全高效钻井技术。     

海相页岩气储层评价发展趋势与综合评价体系

目前,我国页岩气勘探开发中还存在着储层有效性评价体系不完善、储层评价体系不能满足页岩气高效开发需要等问题。为了完善储层评价内容与标准,基于现有的页岩气储层评价方法,分析页岩气储层静态评价的不足及其面临的挑战,建立了页岩气储层有效性评价方法和孔隙系统划分方案;在此基础上,探讨了页岩压后动态评价参数及其对排采措施的影响,研究了"自动缓解水锁"潜力评价参数,建立了"静—动"结合的储层综合评价体系。研究结果表明:①页岩气储层评价的新挑战表现为"储层有效性、压后动态评价参数体系、压后排采措施"研究不够深入,导致现有的页岩气储层评价体系相对于生产具有严重的滞后性;②储层有效性评价主要表现为有效孔隙度下限评价,体现在黏土矿物束缚水和不连通孔隙对页岩气开发的影响;③页岩气储层评价发展趋势表现为细化储层静态评价参数、建立"自动缓解水锁"潜力评价指标和"静—动"结合的储层综合评价体系;④确定了"润湿性、吸水滞留能力、吸水膨胀方式、膨胀率和吸水产生裂缝能力"等"自动缓解水锁"潜力评价指标的压后动态评价体系;⑤提出了"页岩气储层静态评价是基础,压后动态评价是补充"的储层评价思路,并建立了一套适合我国海相页岩气储层评价的"静—动"结合的储层综合评价体系。     

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“甜点”评价与预测——以四川盆地建南地区侏罗系为例

该文提出了页岩气"甜点"评价体系、关键步骤及核心参数评价法和标准,并以四川盆地建南地区侏罗系为例,应用该评价体系,研究了页岩气储层"甜点"基本地质特征,预测了"甜点"分布规律,提出了勘探评价井部署井位,并取得了良好的效果.研究表明:1)与常规油气评价不同,非常规页岩气评价及勘探开发需要采用地质与工程一体化评价方法,综合集成地质、地球化学、石油工程、岩石力学和油层物理等多学科的成果,综合评价;2)建页HF-1井长水平段压裂成功显示建南地区侏罗系页岩气具有良好的开发前景;3)制作页岩厚度、ω(TOC)等值线、R_o等值线、页岩埋深等多因素叠合综合分析图件,对页岩气有利"甜点"预测和勘探开发部署具有很好的指导作用.      

深层页岩气水平井“增净压、促缝网、保充填”压裂改造模式——以四川盆地东南部丁山地区为例

由于埋藏深、地质特征复杂,致使针对中浅层页岩气藏的压裂工艺不能完全满足四川盆地东南部丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层改造的需要。为此,将地质与工程研究紧密结合,优选页岩气"地质与工程双甜点"区,开展深层页岩气水平井压裂技术攻关研究,对以往仅适用于中浅层页岩气储层的压裂模式进行改进,并将改进后的压裂模式与工艺应用于丁山地区3口深层页岩气井。研究结果表明:①该区西北部深层页岩气储层具备地质、工程"双甜点"特性,天然裂缝、层理缝发育为压裂后复杂缝网的形成创造了有利条件;②基于"双甜点"区域,研究形成了"前置酸+胶液+滑溜水+胶液"混合压裂模式,采用高黏滑溜水以提高液体携砂能力及造缝效果、"控近扩远"压裂工艺以提高远井地带有效改造体积、超高压装置以提高施工排量和缝内净压力;③3口深层页岩气井经过储层改造后,增产效果显著,测试页岩气产量介于10.50×10~4～20.56×10~4 m~3/d。结论认为,改进后的压裂模式与工艺可以为该区深层页岩气储层改造提供技术途径,为深层页岩气勘探开发取得突破提供支持。     

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。     

四川盆地二叠统海相碳酸盐岩储层测井评价

四川盆地下二叠统碳酸盐岩是目前重点勘探目标。与上二叠统礁滩相碳酸盐岩、下二叠统茅口组不整合面岩溶缝洞、热液白云岩不同,茅口组高能滩储层类型更加复杂化。对比分析几类储层特征基础上,针对礁滩相储层不同储集类型、不同孔隙区间以及不同储渗条件,建立了孔隙度和饱和度计算方法;针对茅口组高能滩相储层,剖析沉积微相变化、岩石矿物组分与灰泥储层构造对应关系,利用测井信息描述储集空间类型和分布特征,构建多元矿物体积模型逐点求取岩石混合骨架值,进而计算储层矿物组分和孔隙度,提高了灰泥储层参数计算精度。经岩心实验及试气验证,应用效果较好,具有良好的应用前景。     

四川盆地海相页岩气选区评价方法建立及应用

四川盆地寒武系底部和志留系底部各存在一套良好的高成熟度、高有机质丰度、类型好的优质页岩,是页岩气勘探开发的有利目标层系,通过页岩的岩石矿物学、有机地球化学、含气性、物性等特征参数的研究,确定了龙马溪组为现阶段页岩气勘探的重点层系,结合勘探生产实际,提出了页岩气的有利区、建产区和核心建产区的优选方法,经勘探实践证明,方法有效可行。     

页岩气测井评价方法研究——以四川盆地蜀南地区为例

页岩气是一种重要的非常规天然气资源,目前国内对页岩气储层测井评价方法的研究还处于起步阶段。在对国内外页岩气储层测井评价方法调研的基础上,根据岩心分析资料,建立了四川盆地蜀南地区页岩气测井评价岩石物理模型。通过开展总有机碳含量、吸附气含量及游离气含量等计算方法的研究,形成了针对四川盆地蜀南地区页岩气储层关键参数的计算方法,并开发了相应的测井解释模块,建立了一套系统的页岩气储层测井评价方法。该方法支撑了页岩气试油层段及储层改造措施优选,为四川盆地页岩气藏的勘探开发提供了技术保障。     

页岩气储层测井评价与产量“甜点”识别——以美国鹰潭页岩气储层为例

以美国鹰潭页岩气储层为例,探讨了页岩气储层测井评价方法,分析了影响产量的主控地质因素。该区测井资料以常规系列为主,岩心分析数据比较丰富,分别利用多元统计建模方法与多矿物最优化方法对研究区内关键井的测井资料进行处理解释,经对比分析认为,采用多元统计建模方法计算的储层参数与岩心分析数据符合更好,精度更高。鹰潭页岩气区不同分区的产量差异大,孔隙度是影响产量的主控地质因素,利用地震资料反演纵波阻抗可以预测页岩气产量甜点区。