叠前弹性参数反演在龙马溪组页岩脆性预测中的应用

页岩气储层的可压裂性对其研究开发影响很大,脆性是评价可压裂性的重要指标,进行页岩气储层脆性预测,可以为水平井设计和压裂工艺提供技术方案。目前页岩气储层脆性评价的主要方法是取心矿物分析法、测井解释脆性评价法、叠前地震资料反演法等方法。前两种方法只能够根据测井解释资料获取纵向上的脆性信息,而横向展布规律难以评价,叠前地震资料反演技术可以获得页岩气储层横向上的脆性展布规律,有利于设计良好的水平井。这里以川南地区龙马溪组页岩气储层为载体,通过分析测井取心脆性矿物含量和岩石物理参数优选,确定了脆性的评价标准及地震评价参数,通过叠前弹性参数反演获得龙马溪组页岩储层的弹性参数体,按照评价标准和评价参数得到龙马溪组页岩脆性的空间分布特征,从而为水平钻井提供技术保障,有助于页岩气储层的"甜点"评价。通过与已知区的对比,说明预测效果较好,所提出的方法和流程具有较强的应用价值和推广价值。     

地应力地震预测及其在南川页岩气开发中的应用

页岩气藏具有低孔隙度、低渗透率的特点,大规模开采页岩气需通过水平井压裂技术实现页岩储层的改造。有数据表明:页岩气水平井方位与最大水平主应力近垂直,且水平地应力差异比较小时,有利于压裂形成网状裂缝,提高储层改造效果。针对南川工区建立地应力预测模型,在精细的三维地震解释、三维地震叠前反演的基础上,利用井点数据模拟选取应力计算的区域适应性参数,开展地应力场的三维模拟,预测最大水平主应力方向、最小水平主应力方向以及水平应力差异系数;通过区域应力机制分析以及钻井实测诱导缝解释结果和应用情况对比分析,验证了地应力地震预测结果的可靠性,证实了地应力研究在页岩气开发中的重要作用。     

页岩储层体积压裂缝网形成的主控因素及评价方法

页岩储层的体积压裂能有效沟通天然裂缝使其形成缝网系统,极大地提高了页岩气的产能,让页岩气的开采尽快获得经济效益,因此对体积压裂缝网形成研究显得尤为重要,在对国内外大量页岩储层测试数据和体积压裂缝网形成研究成果全面系统调研和深入分析总结的基础之上,认为页岩储层体积压裂缝网的形成主要受控于3个方面的因素:1储层本身质量好,高的脆性矿物含量、杨氏模量,低的断裂韧度、泊松比、应力衰减速率和储层敏感性等,即储层的可压裂性越高,越易形成缝网;2地质背景条件优越,低的应力各向异性、天然裂缝发育、小的逼近角等,利于压裂裂缝延伸并扩展成缝网;3压裂工程措施适当,包括起裂方位和压力、支撑剂及压裂液性能、施工液量及排量等施工参数设计合理,有利于水力裂缝的充分扩展;另外,对以上控制因素的评价方法主要有室内实验、软件数值模拟及现场监测等,这些认识对体积压裂缝网形成机理研究及压裂优化设计具有重要的理论价值和实践意义。     

基于模拟退火粒子群优化算法的裂缝型储层各向异性参数地震反演

发育垂直定向排列裂缝的地下岩石可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（horizontal transverse isotropic,HTI）介质。针对HTI介质模型,本文研究了裂缝型储层的各向异性参数地震振幅随方位角变化（amplitude variations with azimuth,AVAZ）的反演方法。首先,在地震AVAZ反演流程中,提出采用模拟退火粒子群优化算法实现裂缝型储层各向异性参数反演。之后,通过理论模型测试,验证了基于模拟退火粒子群优化算法的地震AVAZ反演的有效性。最后,将反演方法应用于四川盆地龙马溪组页岩气储层实际方位地震数据;在反演之前先利用傅里叶级数方法估计裂缝方位并对实际数据进行方位校正,以提供更准确的输入数据;通过计算得到的P波、S波各向异性参数可用于评价裂缝发育程度。反演结果表明,研究区域构造顶部裂缝较发育,与地质基本理论一致,验证了反演方法的合理性。     

微地震技术评价中牟区块体积压裂的效果

微地震监测技术是页岩气开采过程中对页岩气储层压裂效果评价和指导压裂过程的重要手段,可通过观察、分析压裂过程中诱发微地震事件,获取压裂裂缝参数、导流能力、裂缝展布发育方向等信息。中牟区块牟页1井具有低孔、低渗储层特征,对含气层段的三层储层,采用大排量水力压裂施工,进行地面微地震监测、井中微破裂成像技术压裂监测及微地震监测;牟页1井监测压裂结果显示为缝长251～496m,缝宽120～252m,改造体积约为237.5×104～387.7×104 m3,方位角64°～80°。压裂实施使储层裂缝开启含气层段得到改造,指导了实时压裂和压裂效果评价。     

元坝地区陆相页岩气勘探潜力再评价

以钻井岩心描述、薄片鉴定为基础,结合岩相古地理、测井和地化参数分析等实验方法,对元坝地区四套陆相页岩地层地质特征的详细对比并结合最新的勘探开发进展,认为四川盆地元坝地区侏罗系自流井组大安寨段、千佛崖段湖相页岩具有具有厚度大、有机质丰度高、有机质类型好、热演化程度适中、储集物性及含气性好,以及可压裂性好等特点,具备陆相页岩气形成的有利地质条件;其中,沉积相带控制了富有机质泥页岩的空间展布,岩相控制了物性特征及可压裂性,裂缝和超压控制了页岩气的高产。综合分析认为大安寨段、千佛崖段湖相页岩在页岩油与页岩气两大领域具有广阔的勘探开发前景。     

页岩气藏体积压裂有效改造体积计算方法

页岩气藏矿场压裂实践表明,储层有效改造体积（effective stimulated reservoir volume,简称ESRV）是影响页岩气藏体积压裂水平井生产效果的关键因素,ESRV的准确计算对页岩气藏压裂方案评价与体积压裂水平井产量预测具有重要作用.基于页岩储层改造体积（stimulated reservoir volume,简称SRV）多尺度介质气体运移机制,建立了SRV区域正交离散裂缝耦合双重介质基质团块来表征单元体渗流模型（representation elementary volume,简称REV）,并结合北美页岩储层实例研究了次生裂缝间距、宽度等缝网参数对页岩气藏气体运移规律的影响.在此基础上根据SRV区域次生裂缝分布特征,采用分形质量维数定量表征裂缝间距分布规律,结合页岩气藏次生裂缝间距对基质团块内流体动用程度的影响规律,得到了页岩气藏体积压裂ESRV计算方法.结果表明SRV区域次生裂缝间距对基质团块内吸附及自由气影响较大,次生裂缝间距小于0.20 m时可以实现SRV区域基质团块内流体向各方向裂缝的"最短距离"渗流.选取北美典型页岩储层生产井体积压裂数据进行ESRV计算,页岩气藏目标井ESRV占体积压裂SRV的37.78%.因此ESRV受改造区域次裂缝分布规律及SRV有效裂缝间距界限的影响,是储层固有性质及人工压裂因素综合作用的结果.      

四川盆地南部构造页岩气储层压裂改造技术

在调研和学习国内外相关页岩气压裂改造技术的基础上,通过室内实验和研究,对四川盆地南部构造S2井页岩储层岩性特征、孔渗特征、天然裂缝发育特征进行了评价。针对S2井极低渗透率(0.000 18×10-3μm2)、天然裂缝和水平层理较发育,天然裂缝内充填有碳酸盐岩,同时吸附气含量较高、脆性程度高,压裂容易形成网络裂缝的特点,进行了压裂工作液体体系优选和压裂工艺优化,采取了大规模、大排量、大砂量、低砂比、减阻水压裂施工工艺,成功实现了页岩气储层大规模减阻水压裂施工;根据微地震显示,压裂改造体积达到了480×104 m3,具有明显的体积改造特征,获得较好的效果,日产10 000 m3。压后分析数据显示,在页岩气储层中,过长的关井时间有可能影响有限支撑剂铺置的裂缝整体导流能力,最终影响到产量。S2井压裂施工成功标志着国内在页岩气压裂施工工艺、压裂工作液体体系、裂缝监测等方面实现突破。     

叠后地震属性识别页岩气储层裂缝研究及应用

页岩气储层具有低孔隙度、超低渗透率等特点,以游离或吸附状态赋存于泥页岩及其砂岩夹层的裂缝、孔隙、有机质中,且裂缝的发育在一定程度上决定着页岩气藏的品质和产量。储层裂缝发育的复杂性决定了裂缝识别与预测的难度,且受限于地震资料分辨率的影响。以重庆渝东南地区为例,利用三维地震勘探资料的波形相似性、倾角、方位角、曲率等信息,采用叠后三维地震属性分析技术,如相干体技术、蚂蚁自动追踪技术、最大曲率等属性综合识别与预测页岩气储层天然裂缝,并对比区域断裂特征、岩心识别、FMI测井解释的结果,认为叠后地震属性在页岩气储层裂缝识别上具有一定的优势。      

鄂尔多斯盆地延长组页岩裂缝特征与地应力研究

鄂尔多斯盆地延长组是我国近些年陆相页岩气的重点勘探区之一。本文从页岩的露头观测、岩石学特征、成像测井分析、地应力特征及可压裂性等方面,研究了鄂尔多斯盆地延长组泥页岩层段的裂缝发育特征,以及地应力对人工压裂诱导缝的影响。基于岩石学分析,延长组长7和长9段的泥页岩脆性矿物平均含量较高,分别为57.2%和44%。根据泥页岩露头观测和成像测井分析,长7段泥页岩发育有北东东向为主的垂直裂缝组,同时可见北北东向和南北向的垂直裂缝组。此外,压裂诱导缝的优势方位和成像测井分析结果表明,现今最大水平主应力方向为70°左右（即北东东向）。裂缝开启性分析表明,北东东向至近东西向裂缝组与现今最大水平地应力方向一致,开启性较好;而北北东裂缝组与现今最大水平地应力交角相对较大,开启性相对较差。因为现今地应力的水平应力比值（σH/σh = 1.54）相对较小,在后期人工压裂中延长组泥页岩中的诱导裂缝更倾向形成复杂的裂缝网格系统,这样会使裂缝与储层之间获得最大的接触,从而更有利于提高产能。     

页岩储层压裂工艺技术在渝东地区应用

页岩气的工业化开发要求对致密储层进行体积压裂改造,水平井多级分段压裂技术是成功开发页岩气藏的关键技术之一。页岩储层在地应力与致裂压力联合作用下突破页岩基质,沟通天然裂隙等弱结构面,形成高导流能力缝网系统,页岩储层中赋存的游离气和吸附气得以释放,提高了页岩气井的初始产量和最终采收率。根据渝东地区页岩储层工程地质特征,结合渝页A-2HF井、渝页B-2HF井矿场压裂施工数据,探索适用于渝东地区的页岩储层压裂工艺技术,结果表明,采用前置盐酸处理储层保持近井带导流能力,能够保障后续大排量施工压力窗口;低砂比粉砂段塞多级降滤实现“控近扩远”,增加储层改造体积;压力异常层段胶液前置充分造缝,可为后续滑溜水携带支撑剂进入地层创造有利条件。     

页岩气地震勘探数据采集参数选择的研究

我国页岩气重点开展区域为南方海相沉积地层,地震地质条件相对复杂,数据采集难度较大。贵州凤冈某页岩气勘查区块,属典型的喀斯特低山地貌,地形起伏大,地震施工困难,同时寒武系下统牛蹄塘组页岩层埋藏较深,反射波能量较弱,原始资料信噪比偏低。参考邻区地震勘探经验,采用二种方法论证野外施工参数:一是在勘探区选取论证点设计物理模型进行理论计算;二是以勘查区内向斜部位设计地质模型进行正演模拟求取。在此基础上通过进行不同岩性、井深、药量等激发接收参数的试验,确定了该区块的野外施工方案。该区页岩气地震勘探野外施工参数的选择方法,有效保障了其页岩气地震勘探效果。     

断层影响下的页岩气储层水力压裂模拟研究

断层对页岩气储层压裂改造有重要影响,甚至诱发深部地震事件和近地表环境问题。本文采用多物理场耦合方法,基于渗流和应力耦合理论,研究储层水力压裂过程中断层以及封闭顶板中水力破坏区域的产生与演化机理,并分析讨论流体沿高渗通道运移扩散机理,研究结果表明:(1)断层改变储层水力破坏区域形态并且扩展了水力压裂破坏空间。较高注水压力使储层水力破坏区域扩大到封闭顶板和底板,水力破坏区域受断层影响而沿着断层带快速发育延伸。高注水压力导致断层水力压裂破坏高度急剧增加,储层封闭性发生改变。(2)在页岩储层高风险地质构造和较高注水压力条件下,水力压裂作业产生岩石破裂和裂缝局部活化诱发的微地震事件,但难以导致破坏性地震事件,多属于断层或较大断裂局部区域产生的水力耦合破坏及可能诱发的较小地震事件。(3)水力破坏区域贯通到断层带内诱发流体沿断层带迁移,断层带的渗透率较高,水力破坏区域与上部高渗透岩层贯通会加快流体的逃逸速度,增大压裂液污染上部地层的风险,导致压裂效率降低,影响储层压裂改造,降低了页岩气开发价值。     

中国页岩气地质调查评价研究现状与存在问题

美国页岩气大规模商业性开发促进了中国页岩气地质调查评价和研究工作的开展.经过近10年的探索实践,认识到中国页岩气地质条件复杂,地质理论和开发技术有待突破.从中国富有机质页岩特征及分布规律、生气机理与富集规律、页岩气储层物性及微结构、保存条件、资源评价与选区评价等方面对目前中国页岩气地质理论研究进展进行了综述分析,讨论了中国在页岩气地质理论研究中存在的问题,并对今后中国页岩气地质研究工作进行了展望.认为沉积、构造对页岩层段分布规律的控制作用研究需加强,页岩气吸附机理的理论认识需深入,微结构定性定量测试分析技术需提高,评价现今页岩气保存条件的指标体系需建立,选区参数体系和标准需进一步完善.     

松辽盆地北部页岩油水力压裂微地震监测技术及应用

松辽盆地页岩油储量丰富,是重要的油气资源接替领域.页岩油是一种重要的非常规油气类型,但是其形成和埋藏的地质条件复杂,储层物性差.页岩油的勘探、开发都需要进行水力压裂,微地震监测是压裂效果需要评价的重要技术.根据松页油1HF井的地表、地下的地震地质条件和水平段展布特征,设计较为规则的矩形观测系统实施地面微地震监测,保证全方位均匀地覆盖目标区.通过保证检波器和地表良好耦合的系列措施,对埋深2 000 m以下的页岩油目标,采集到肉眼可识别的压裂微地震信号,采用层析成像技术进行压裂破裂范围计算和微地震事件反演定位.成像结果表明,各段压裂后造缝效果较为明显,有效沟通了储层与井眼的流体通道.微地震监测的实践初步证明,合理的压裂参数设计和工程施工,可获得页岩油压裂的良好效果,形成的微地震监测技术是评价压裂效果的重要而有效的手段,为页岩油的勘探开发提供技术支撑.     

对页岩气成因及工业前景的思考

页岩本身并不生气。以页岩为储层的油气藏,以裂缝为主要储集空间,即传统的裂缝性泥页岩油气藏。北美页岩气在以硅质胶结和以硅岩为主的储层中,产量偏高。这一现象从硅质的来源上,指出页岩气与碱性地幔流体的必然联系。阿巴拉契亚盆地深度3000m以下的页岩气,甲烷同系物碳同位素值完全反序排列,从地球化学角度证明页岩气来自地幔。如果页岩仅仅是储层而非气源岩,我国"页岩气十二五规划"探明页岩气储量6000×108m3和2015年产量65×108m3的目标将失去地质依据。因巨大的环境隐患,页岩气开发所必需的水力压裂法已在英、美、法、德、瑞士、保加利亚、澳大利亚等国立法禁止,在南非推迟发放所有的水力压裂法开采许可证。页岩气开采带来的环保问题不仅仅是有害气体向大气泄露,还有超过260种有害化学物质随着每次10000m3压裂液返排到地表,不断重复地向页岩气开采地区排放,将造成空前的污染。同时造成工业和民用供水短缺。美国页岩气被市场分析师称为"伪商业产品",价格在成本区间内。我国计划到2020年页岩气产量达600 108～1000 108m3,根据美国的经验,起码需要2万口页岩气井,10年内所需投资将达到4000亿～6000亿元。显然,页岩气即将成为吞噬中国几十年经济发展成果的黑洞,即将成为破坏我们生息环境的"切尔诺贝利"。     

Analytical investigation of hydraulic fracture-induced seismicity and fault activation

More recent public discourse has taken place regarding the potential correlation between seismic activity and hydraulic fracturing in shale gas reservoirs. Public fears about the risk of seismicity stem mainly from past earthquakes induced by conventional deep injections because the two types of projects share similar mechanisms of rock failure and fault activation. Although previous earthquake risks associated with fluid injection were not serious, the situation would be far more problematic if hydraulic fracturing in a shale gas reservoir triggered a similar-sized earthquake due to potential environmental issues. In fact, almost all documented injection-induced earthquakes have been associated with long-duration and high-volume injection rather than short-term (hours) pressurization (e.g., hydraulic fracturing). In general, hydraulic fracturing operations mostly induce microseismic events through rock failure and activation of small fractures. Although shale reservoirs in tectonically active zones pose a high risk of inducing large-magnitude seismic activities, the internal geological conditions and external stimulation conditions are impossible to be satisfied simultaneously to trigger activation of an entire fault and to result in a destructive earthquake during hydraulic fracturing operations.     

非常规油气藏地质建模与数值模拟一体化技术研究

非常规油气藏地质建模与数值模拟是通过对地质、地震、油藏综合研究,建立储层精细地质模型。首先建立构造模型,同时运用地震反演的成果结合单井岩相数据建立岩相模型,利用钻井泥浆漏失、油气田和单井的实际生产情况和微地震监测,描述油气藏内发育的天然裂缝和人工压裂裂缝,最终利用岩相模型控制建立孔隙度和饱和度等属性模型,为数值模拟提供能够反映与实际地质情况相符的三维油气藏粗化地质模型。在此模型的基础上,进行生产历史拟合、产量预测,并制定合理的开发方案。     

川东南地区志留系龙马溪组页岩气有利区评价优选

通过对川东南地区志留系龙马溪组页岩有机质丰度、热成熟度、有机质类型、脆性矿物含量、页岩层厚度、埋藏深度、构造形态等七大地质因素的综合分析,认定该区分布广泛的页岩有机质含量较高,有机质类型较好,热演化程度高,生烃潜力大,具备形成页岩气藏的气源条件。页岩厚度较大,埋深较浅,脆性矿物含量较大,页岩气的保存条件良好,有利于页岩气的压裂与开采。     

鄂尔多斯盆地北部太原组海陆过渡相页岩孔缝特征及油气地质意义

鄂尔多斯盆地太原组海陆过渡相泥页岩是非常规天然气的储集层.通过采集太原组泥页岩样品,利用氩离子抛光-扫描电镜技术,观察抛光后泥页岩样品微孔隙、微裂缝的微观结构特征,分析其成因,认为沉积作用、成岩作用、有机质变质作用、干酪根生烃作用、溶蚀作用、构造应力作用是太原组页岩孔隙、裂缝发育的主控地质因素.同时参考国内外学术界对海相和陆相页岩的孔隙、裂缝类型的划分方案,将太原组海陆过渡相泥页岩孔隙、裂缝初步划分为有机孔、无机孔和微裂缝三大类.有机孔细分为化石孔、生烃孔;无机孔细分为粒间孔、晶间孔和溶蚀孔;微裂缝细分为收缩缝、应力缝和黏土矿物层间缝.太原组页岩中发育的微孔隙、微裂缝,为页岩气（尤其是游离气）提供了良好的储集空间和渗流通道,有利于页岩气的成藏.为页岩气的压裂开采及高产稳产提供了有利条件.