页岩气水平井含气性定量评价方法研究 ——以涪陵页岩气田为例

页岩气水平井含气性评价是页岩气开发评价的难点之一。以四川盆地涪陵页岩气田奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩为主要研究对象,依据大量页岩气水平井钻井及生产数据,结合研究区探井含气性主控因素的分析结果,优选出4项有效评价页岩气水平井含气性的参数:全烃校正值、孔隙压力系数、测井解释孔隙度及测井解释含气量。选取涪陵页岩气田焦石坝区块的压裂施工参数相当的53口水平井作为样本井,采用赋值法和极大值法对各项参数值统一量纲,再通过灰色关联系数方法计算各项参数的权重,最终建立水平井含气性计算方程。基于计算结果的概率累积曲线,建立了页岩气水平井含气性分级模型。整体上形成了一套能够定量评价页岩气水平井含气性的方法体系。对研究区样本井之外的页岩气水平井进行含气性定量评价,结果与实际生产数据吻合度较高,证实该方法能较好地反映页岩气水平井的含气能力,可以有效预测气井测试产量。     

页岩气含气量和页岩气地质评价综述

页岩气为源岩区油气聚集,属于源岩滞留气,以游离和吸附状态为主存在。富有机质页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数。页岩有机质含量和地层的压力、温度、湿度等因素影响页岩的含气量。含气量的确定方法主要有解吸和测井方法。开展页岩气地质评价,除含气量参数外,还要研究地层和构造特征、岩石和矿物成分、储层厚度和埋深、储集空间类型、储集物性、岩石力学参数、有机地球化学参数、区域现今应力场特征、流体压力、储层温度、流体饱和度、流体性质等其它参数。发展有效的系统集成方法,综合分析、评价页岩气资源潜力和预测有利区,目前也在不断探索之中。     

页岩气含气量和页岩气地质评价综述

页岩气为源岩区油气聚集,属于源岩滞留气.以游离和吸附状态为主存在.富有机质页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数.页岩有机质含量和地层的压力、温度、湿度等因素影响页岩的含气量.含气量的确定方法主要有解吸和测井方法.开展页岩气地质评价,除舍气量参数外,还要研究地层和构造特征、岩石和矿物成分、储层厚度争埋深、储集空间类型、储集物性、岩石力学参数、有机地球化学参数、区域现今应力场特征、流体压力、储层温度、流体饱和度、流体性质等其它参数.发展有效的系统集成方法,综合分析、评价页岩气资源潜力和预测有利区,目前也在不断探索之中.     

页岩气含气量和页岩气地质评价综述

页岩气为源岩区油气聚集,属于源岩滞留气,以游离和吸附状态为主存在。富有机质页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数。页岩有机质含量和地层的压力、温度、湿度等因素影响页岩的含气量。含气量的确定方法主要有解吸和测井方法。开展页岩气地质评价,除含气量参数外,还要研究地层和构造特征、岩石和矿物成分、储层厚度和埋深、储集空间类型、储集物性、岩石力学参数、有机地球化学参数、区域现今应力场特征、流体压力、储层温度、流体饱和度、流体性质等其它参数。发展有效的系统集成方法,综合分析、评价页岩气资源潜力和预测有利区,目前也在不断探索之中。     

黔西地区下石炭统旧司组页岩气聚集条件及含气性分析

为研究旧司组页岩气聚集条件和含气性特征,以黔西地区下石炭统旧司组页岩为研究对象,采用薄片鉴定、X-射线衍射分析、覆压孔渗、扫描电镜、低温氮吸附、有机地球化学、含气量现场解析、等温吸附等测试方法开展研究。结果表明:黔西地区旧司组富有机质页岩广泛发育,厚度主体上介于30~100 m之间,有机碳含量高,有机质类型主要为Ⅱ型,处于过成熟生干气阶段;矿物成分主要为石英和黏土矿物,脆性指数均大于50%,为超低孔、超低渗,孔隙类型多样,孔径介于2~4 nm之间,以中孔为主,比表面积和总孔体积较大,具备良好的页岩气聚集条件;页岩微观孔隙的分形维数(D₁、D₂)较大,平均值分别为2.804 1、2.753 8,页岩孔隙结构较为复杂、非均质性较强;现场解析总含气量主体介于1.5~3.0 m³/t之间,等温吸附气量介于1.58~4.52 m³/t之间,含气性能较好,旧司组显示出具有良好的页岩气勘探潜力。     

鄂西建始地区页岩储层特征及含气性研究

通过对鄂西建始地区页岩储层特征、有机地球化学特征及含气性分析,初步探讨了含气性的相关影响因素。结果表明,储层矿物以石英和粘土矿物为主,孔隙类型主要为有机质孔、矿物溶蚀孔、矿物粒间孔,岩石孔隙度为0. 2%～4. 5%,渗透率平均值为0. 081 0×10~(-3)μm~2,属低孔、特低渗储层;储层具有高有机质丰度、高热演化程度特征,TOC含量平均值为7. 63%,R_o平均值为3. 29%,有机质类型以Ⅱ型干酪根为主;现场解析法测得X井大隆组、龙潭组、孤峰组页岩具有较高的含气量,平均值为1. 32 m~3/t,含气量与有机质丰度、有机质成熟度、孔隙度呈正相关关系,与粘土矿物含量呈弱的正相关关系。该研究可以为鄂西建始地区页岩气的后续勘探开发提供依据。     

页岩气的赋存形式研究及其石油地质意义

页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,但以游离态和吸附态为主,溶解态仅少量存在。综述了页岩气的赋存形式及其影响因素,包括页岩气成因、页岩的物质组成(有机碳含量、矿物成分、岩石含水量)、岩石结构(孔隙度、渗透率)和温度、压力等。认识影响不同形式页岩气赋存量的地质因素,有助于利用容积法评估页岩气地质储量的水平,因为游离态页岩气的含量取决于页岩的有效孔隙度和含气饱和度,而吸附态页岩气的含量则受页岩的气体吸附能力影响。认为发展页岩孔隙结构表征技术,研究页岩气在粘土矿物表面和纳米孔隙中的吸附行为,可以进一步了解不同地质条件下页岩气的赋存形式,并为页岩气的资源评价提供更为准确的参数,因此它们将是页岩气下一步研究的重点之一。     

页岩气解析规律及赋存方式探讨

以四川盆地南部(川南地区)三口页岩气井自然解析数据为基础,对页岩气的解析规律及其赋存方式进行了系统的分析。结果表明,页岩气以微雨状、串珠状及线状从页岩层理、孔裂缝及岩性变化处持续稳定解析;解析曲线出现了急剧升高后缓慢降低的趋势,即出现了所谓的拐点;页岩气甲烷组分及碳同位素的变化亦表现了类似的规律。分析认为,第一拐点与页岩本身的岩性结构有关,是气体状态变化的界线,在该点之前,页岩气的解析气量大,解析速率曲线波动剧烈,页岩解析以游离气为主,此点之后,解析稳定而持久,吸附气占据主要部分。含气量相关性程度分析、理论推导及页岩气井实际产能曲线均印证了该规律的存在。最后,对海、陆相页岩吸附气所占比重进行了计算,其含量在26.55%~87.47%,平均46.29%,沉积构造及保存条件是决定页岩气赋存状态的主要因素。     

桂中—南盘江地区黔水地1井打屋坝组页岩储层含气性及可压性评价

桂中—南盘江地区的黔水地1井在直井钻探过程中获得了稳定的页岩气流,取得了石炭系打屋坝组良好的海相页岩气发现。基于钻井、录井、测井、测试资料分析,通过对打屋坝组页岩储层岩相、有机地球化学、物性、裂缝发育程度和含气性等开展综合研究,解释了研究区页岩储层的含气性及可压性。研究发现：(1)打屋坝组为一套从碳酸盐斜坡相的下斜坡亚相过渡至台盆相的巨厚泥页岩层系,其中打屋坝组一段上部—三段中下部发育好—优质烃源岩,天然裂缝发育,气测全烃最大值63.41%,解吸气量平均值1.08 m³/t,具备良好的页岩气生成条件和资源潜力;(2)主要含气层段的脆性矿物含量为31%～94%,泊松比平均值为0.31,体积弹性模量平均值为27.2 GPa,破裂压力为29.7～48.5 MPa。综合评价显示该套地层具备较好的破裂潜力和裂缝保持能力,大规模体积压裂容易形成复杂裂缝网络,该套地层压力较高,具备压裂形成工业产能的条件,可作为下一步勘探开发的目标层段。     

涪陵焦石坝地区页岩气赋存特征定量表征及其主控因素

为解决页岩气开发过程中,单井实测含气量与测试产量存在明显矛盾的问题,系统开展了测井解释含气量和实测含气量的对比研究,认为在焦石坝地区使用测井解释含气量来代替实测含气量是可行的.在详细对比有机质丰度、有机质成熟度、孔隙结构、地层温度和压力等对页岩含气量影响的基础上,明确孔隙结构是控制页岩气赋存特征的主要因素.对涪陵焦石坝地区而言,由于纵向有机质丰度差异而带来的孔径和孔隙度等孔隙结构的不同是导致上、下部气层赋存状态变化的主要原因.对中国南方海相页岩开发选区评价而言,在今后的开发选区过程中,应更加注重开展页岩孔隙结构对赋存状态的影响研究.      

页岩气储层的特殊性及其评价思路和内容

为了有效地开展页岩气储层的评价,文中首先总结了页岩气储层相对于常规油气储层的特殊性。指出这些特殊性体现在富含有机质、富含粘土矿物、细小的矿物粒度、极低的孔隙度和渗透率、纳米级孔喉结构、巨大的矿物表面积、复杂的成岩改造、大比例的天然气吸附赋存。在此基础上,从页岩储层性质的特殊性入手,梳理了页岩储层的评价思路和方法。强调了评价过程应遵循评价参数的直接测定与间接计算相结合、分析测试的常规手段与特殊方法相结合、评价对象的孔隙特征与吸附能力相结合。最后,探讨了页岩气储层的评价内容,认为其除了与常规储层相同的储层岩石学特征和物性特征外,还应考虑其吸附天然气的能力及其压裂改造的难易程度,即应包括储层岩石组成特征与空间分布、储层孔渗特征、储集空间特征、储层含气性和储层岩石力学性质等。     

页岩孔隙空间的形成与演化及孔隙对含气性的影响

虽然页岩气的勘探已经在北美以及中国取得了突破,但是对页岩中孔隙空间的形成与发育仍然存在较大的争议,页岩中是否存在有效的孔隙,这些孔隙与气体的赋存有何联系都需要解答。本文对不同地区、不同岩石类型以及不同热成熟度的页岩进行微观分析,对比前人的研究,同时结合四川盆地龙马溪组页岩的实际分析数据,将页岩划分为富有机质页岩和含粉砂质泥页岩。富有机质页岩中有机质纳米孔是主要的孔隙类型,同时也是气体聚集与吸附的主要空间,有机质孔隙度与有机质含量、热成熟度密切相关;含粉砂质泥页岩中以粒间、粒内溶蚀孔为主,由于有机质含量较少,因而受热成熟影响很小。对页岩的孔隙形成机理分析发现,富有机质页岩孔隙度与有机质含量呈正相关,特别是与初始有机碳含量密切相关,因此恢复初始有机碳的含量是评价页岩含气量与含气性的关键。在热演化程度较低时（Ro < 0.6%）,页岩中有机质孔隙不发育,页岩几乎不含气;随着热演化程度升高（Ro = 0.8%）,页岩微孔隙发育,此时页岩以吸附气为主;随着热演化程度增大（Ro > 1.2%）,微孔逐渐向中孔和宏观孔转化,总的比表面积减小,页岩中游离气含量开始增加,吸附气含量减少。     

页岩气地质综合评价和目标优选

页岩气为烃源岩层系的油气聚集,属于源岩滞留气,以游离和吸附状态为主存在。中国页岩气资源调查和勘探开发刚刚起步,工作基础差别较大。在含油气盆地,由于有以往油气勘探开发资料,对含气页岩发育层系、有机质热演化程度、气显示等基本资料,具有一定的工作基础;在含油气盆地外以及油气勘探程度很低的沉积区,以上基础资料缺乏,仅有地表和部分固体矿产探井资料可供参照,工作基础薄弱。在不同工作基础的地区,页岩气地质综合评价所处阶段不同,主要评价指标也不同;随着工作程度的提高,资料的不断丰富,评价指标也逐步增加。页岩气地质评价以区域地质演化分析为基础,主要涉及以下几方面内容：（1）含气页岩评价。主要研究划定含气页岩层段,页岩的TOC、Ro、岩石和矿物成分,页岩分布、厚度、埋深、纵向和横向变化规律等,优选页岩气富集远景区。（2）页岩含气性和资源潜力评价。主要研究页岩的含气量、吸附能力、储集空间类型、储层物性、储层裂缝及其变化规律,预测页岩气资源潜力等。（3）页岩气开发条件和开发经济性评价。研究储层温度、流体压力、流体饱和度及流体性质,研究页岩的敏感性,页岩的岩石力学参数、区域现今应力场特征,地表条件和开发保障条件,通过试验井产量数据分析开发经济条件。综合各方面因素,优选有利开发区。     

页岩气测井地层评价的方法与进展

页岩气测井地层评价主要围绕3个方面展开：①页岩气地层的岩性和储集参数评价,包括孔隙度、饱和度、渗透率等;②页岩的生烃潜力评价,主要包括干酪根的识别与类型划分、有机质含量、热成熟度等一系列指标的定性或定量解释;③岩石力学参数和裂缝发育指标的评价。特别是在资源调查和勘探的初期,如何从烃源岩中寻找最有利的页岩气藏富集,是地球物理测井的首要任务。近几年,国外在页岩气测井评价方面的工作主要体现在对ECS测井和高分辨率成像测井的应用。另外有研究表明,感应测井与岩石介电常数有关的X分量负异常与干酪根的存在及其类型之间有一定的相关性。     

页岩气测井地层评价的方法与进展

页岩气测井地层评价主要围绕3个方面展开：①页岩气地层的岩性和储集参数评价,包括孔隙度、饱和度、渗透率等;②页岩的生烃潜力评价,主要包括干酪根的识别与类型划分、有机质含量、热成熟度等一系列指标的定性或定量解释;③岩石力学参数和裂缝发育指标的评价。特别是在资源调查和勘探的初期,如何从烃源岩中寻找最有利的页岩气藏富集,是地球物理测井的首要任务。近几年,国外在页岩气测井评价方面的工作主要体现在对ECS测井和高分辨率成像测井的应用。另外有研究表明,感应测井与岩石介电常数有关的X分量负异常与干酪根的存在及其类型之间有一定的相关性。     

盆缘构造复杂区页岩气保存条件分析与量化评价——以黔北地区海相页岩为例

保存条件是我国南方构造复杂区页岩气地质评价中的关键,本文通过对四川盆地周缘断裂展布、地层产状、目的层埋深以及地层接触情况等多项参数进行分析,评价构造复杂区海相页岩气保存条件影响因素,建立保存条件参数体系,并通过模糊识别数学方法对各项参数赋予权重并进行排序,确定保存条件主控因素的重要性。其中,断裂分布、埋藏深度、压力系数及地层产状是最重要控制因素,上覆泥岩厚度、目的层地层接触关系及底部古岩溶等也具有一定影响。最后,本文以黔北长顺区域作为研究对象,对其保存条件参数指标的平面分布图进行量化叠加,获得保存条件有利区域量化评价图。通过对比,认为该方法与常规方法评价保存条件具有一定的一致性,但在清晰直观性方面以及有利区内的量化可对比性上具有更明显的优势。     

济阳坳陷石炭–二叠系煤系页岩气生烃潜力评价

为了研究济阳坳陷石炭–二叠纪煤系泥页岩生烃潜力,应用地球化学、石油地质学及煤地质学等方法,从济阳坳陷石炭–二叠系残留地层分布、泥页岩有机地球化学特征和泥页岩生烃潜力对比等方面进行研究。研究结果表明:济阳坳陷石炭–二叠系残余地层厚度一般在200~800 m,最厚可达900 m;煤系泥页岩有机质丰度较好,为Ⅲ型干酪根,有利于生气,有机质成熟度达到成熟–较高成熟阶段;本溪组和太原组生烃潜力较好;山西组烃源岩各凹陷均可见中–好油气源岩,但范围局限,整体评价仍为中等。与我国其他地区对比发现,济阳坳陷石炭–二叠系煤系泥页岩生烃能力总体处于中等水平,具有一定的页岩气勘探潜力。     

淮北杨柳矿区煤系构造热演化对页岩气生成与保存的影响

在“双碳”目标背景下,大力发展以页岩气为代表的低碳清洁能源是实现“碳减排”的重要途径。华北南部淮北地区蕴藏着丰富的煤系页岩气资源,但受复杂构造热演化影响,区域内页岩气生成与保存机理尚不清晰。因此,本文采用镜质组反射率、岩石热解、裂变径迹和盆地模拟技术研究了华北南部淮北地区晚古生代以来的构造热演化与生烃过程,讨论了复杂构造热作用下煤系页岩气的生成和保存机理。结果表明,淮北地区煤系页岩气生成过程受到燕山期构造热事件的显著控制,晚侏罗世基性岩浆侵入煤系使得下石盒子组和山西组页岩经历最高古温度达~172℃,对应热流峰值124 mW/m2。煤系页岩Ro值在0. 87%~1. 74%,最高热解温度（Tmax）在437~563 ℃,表明有机质进入轻质油—湿气生成阶段。研究区二叠系山西组砂岩磷灰石裂变径迹年龄（60~42 Ma）明显小于所在地层年龄（298~272 Ma）,部分锆石裂变径迹年龄略低于地层年龄,证实了研究区发生了强烈的岩浆热活动,导致地温梯度达到峰值~65 ℃/km。燕山期岩浆热效应促使区域煤系页岩高效生烃成藏,太平洋板块俯冲后撤引起的伸展断裂使得强构造变形区页岩气藏破坏逸散。因此,在淮北地区,弱构造变形区并伴有适度岩浆活动的区域具备页岩气保存的良好条件,具有良好的油气勘探前景。     

页岩气储层脆性评价方法研究现状

随着常规油气资源的不断开发,其存量资源越来越少。美国非常规油气资源的开发成功,为页岩气勘探开发奠定了技术基础。储层改造技术是决定页岩气开发成败的两大关键技术之一。而页岩气储层的脆性指数是评价页岩气储层可改造（可压裂）的关键指标。本文对国内外的页岩气储层脆性评价方法进行了广泛深入的研究,总结了岩石脆性的各种力学表征方法以及矿物成分对岩石脆性的影响,为我国页岩气储层脆性评价方法的研究提供了基础性参考资料。     

汉中地区构造演化及寒武系页岩气形成地质条件研究

近年来陕南地区页岩气勘探取得了一定的成果,与其同属扬子板块北缘的汉中地区也被认为具有较好的页岩气资源前景。本文利用野外地质调查、二维地震、岩石学及有机地球化学等资料,对汉中地区构造演化及寒武系页岩气地质条件开展研究。结果表明,汉中地区经历了南华纪—三叠纪海相演化、三叠纪末—白垩纪陆内演化和新生代断陷盆地三个演化阶段,寒武系牛蹄塘组和石牌组为海陆过渡相沉积,其中暗色泥岩有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主,TOC含量0. 45%~2. 79%,Ro为0. 61%~1. 21%,整体属于中等—好的成熟烃源岩,具备良好的生烃潜力;且牛蹄塘组灰黑色粉砂质泥岩中有机质较为丰富,石英等脆性矿物及黏土矿物含量较高,微裂缝及孔隙发育,有利于页岩气生成、赋存以及后期开发。综合分析认为汉中地区寒武系具备良好的页岩气资源前景,且东部地质条件优于西部。