页岩气钻完井配套技术集成研究与应用

随着涪陵页岩气田100×108 m3/a产能建设、长宁-威远国家级页岩气产业示范区等区块页岩气的高效勘探开发,我国的能源结构也在不断地改变。页岩气的商业化开发有赖于丛式水平井钻井技术及大型分段压裂技术的不断发展和进步,高效的钻完井配套技术是提高页岩气勘探开发效果的有力保障。中原石油工程公司通过自主攻关和集成配套相关钻井新工艺、新工具,在钻井实践中取得了一系列技术突破,形成了三维大偏移距长水平段水平井轨迹控制技术、油基乳化/无土相油基钻井液技术、防漏堵漏技术、页岩气随钻解释评价技术、油基钻井液高效冲洗技术、“井工厂拉链式”压裂技术、高压网电配套工程技术等关键技术。上述技术在川渝的涪陵、长宁-威远、永川等工区140余口井的成功应用,有效支撑了我国页岩气产能建设。本文基于中原工程页岩气钻完井配套技术的攻关及实钻经验总结,对其他页岩气勘探开发区块的钻完井工程具有较强的指导意义。     

松辽盆地页岩油勘探大口径取心技术

大口径取心技术为页岩油勘探提供了准确可靠的岩心地质资料,本文主要介绍了川7-4型、KT-194型大口径常规取心钻具和ZYVC型大口径密闭取心钻具的技术参数以及这3种取心钻具在松页油2井大口径取心中的应用情况,通过对取心钻具、取心钻头、取心钻进参数的调整和改进,机械钻速大幅度提高,岩心质量优良,提高了钻进效率,为页岩油勘探取心提供了丰富经验和技术方法。     

四川盆地五峰组—龙马溪组笔石与页岩气关系探讨

前人对笔石的研究主要用于地层划分和沉积环境分析,对笔石与页岩气之间的关系研究甚少。充分利用取心井岩心分析资料、钻井地质资料、实验分析资料和测录井资料,结合不同沉积环境的笔石类型,将JYDA-E井奥陶系五峰组分成4个笔石带(WF1-WF4)、志留系龙马溪组划成6个笔石带(LM1-LM7,LM2缺失),其中WF2-LM4的TOC含量高、有机孔隙发育,属于页岩气有利开发层段。研究发现:笔石的演化和有机质的富集具有相同的沉积环境;笔石的丰度和TOC、有机孔隙度以及气测全烃含量具有正相关关系,笔石的演化对页岩有机质丰度、有机孔的形成具有一定贡献,并在一定程度上影响其含气性,属于页岩气储层评价的一项重要指标。四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气形成和笔石的形成演化存在成因上的关联,这对页岩气储层研究具有借鉴意义。     

焦石坝地区页岩各向异性及其影响的分析研究

黑色富含有机质页岩由于沉积方式的特殊性,一般具有较强的各向异性。但现有大部分研究是基于各向同性理论开展页岩储层预测工作,这与页岩的实际地质特点不符。文中联合利用实验室岩石力学测试数据以及各向异性参数经验公式计算焦石坝地区页岩的各向异性参数,并进一步探讨了各向异性对页岩岩石速度、储层AVO响应特征以及岩石力学参数计算的影响。结果表明,各向异性对页岩速度、脆性指数预测结果影响较大,在地层倾角较大时进行速度分析及页岩可压性预测时应考虑各向异性参数的影响;同时,AVO正演结果表明地震反射入射角小于40°时,各向异性算法与各向同性算法计算的页岩AVO响应差异较小,利用各向同性叠前反演方法进行页岩储层预测具有可行性。     

中牟区块太原组-山西组页岩气勘探井位优选

页岩气井位优选在于选准最佳的勘探层段、缩小目标范围,部署最有利页岩气区域,减少钻探风险,减低勘查成本,加速成果突破的目的。本文在中牟区块现有油气地质资料、钻井样品测试地化成果、三维地震勘探成果的基础上,综合研究后确定太原组-山西组泥页岩在2806m—2979m段为页岩气勘探井位最有利层位;依据沉积、构造、TOC、有机质成熟度、含气量、脆性、裂缝、可压性等成果数据要素,通过软件优选多要素叠加成图,圈定各项特征相对好的区域作为页岩气勘探目标区,圈定区块内四个页岩气勘探范围。已在优选范围部署一口探井现已排采试气,得了较好的页岩气显示。     

航空高光谱遥感油气探测技术研究及应用效果

利用航空高光谱遥感技术探测油气已是一项近年来逐渐推广的新技术,也是当前遥感地质领域研究的前缘和热点。由于地表干扰因素复杂,信息真假识别困难,遥感探测油气的效果不甚理想。本文依托中国地质调查局油气资源调查中心的"油气资源选区调查"项目,利用CASI/SAAI/TASI航空成像系统,在新疆准噶尔盆地和伊犁盆地示范区获得的高空间分辨率高光谱遥感数据,开展了航空高光谱遥感的油气探测示范研究。笔者通过构建油气渗漏异常的光谱识别模型,借助油气渗漏异常的光谱曲线与干扰因素光谱曲线的对比和烃与蚀变矿物丰度值的消长关系,解决了油气渗漏异常信息提取中干扰因素的排除难题。同时,开发了适合油气信息提取的波段分类方法,并强调将油气地质知识,贯穿于信息提取的全过程,改变了以往只按已有程序处理,结合野外实际不够的倾向,从而有效地提升了航空高光谱油气探测的效果。经示范应用表明,航空高光谱遥感在油气探测中可以快速、大面积地提取油气信息,区分含油地层和非含油地层;提取油页岩和含油煤层,直观其展布特征和控制要素,分析其不同地段的含油丰度;提取油气渗漏异常,尤其是第四系覆盖区地质人员不易发现,而对油气勘查有重要价值的弱渗漏异常信息,圈定油气渗漏异常区。上述这些探测效果,正是油气资源调查、选区和评价需要掌握的重要信息。高光谱遥感探测油气的技术优势,是其它油气勘查手段无法替代的。因此,在油气资源调查和勘查中应充分发挥高光谱遥感的重要作用。     

基于贝叶斯正则化改进BP神经网络的页岩气有机碳含量预测模型

页岩气总有机碳(TOC)含量是评价岩性气藏的关键指标,受复杂地质及岩芯采集等多种因素的影响,常规室内测试分析获得的TOC含量的数据有限且结果有失准确。为合理准确预测页岩气TOC含量,本文首先通过对页岩气储层TOC含量测井资料综合分析选取8条测井曲线,并结合主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)提取四个主成分;其次基于贝叶斯正则化(Bayesian Regularization)改进的BP神经网络方法建立页岩气TOC含量预测的BR-BP模型;最后利用该模型对研究区A区页岩气TOC含量进行预测,并与常规的LM-BP神经网络模型的预测结果进行对比。结果表明：BR-BP模型有较强的非线性拟合能力,能够真实地反映出页岩气TOC含量与各测井参数之间的非线性关系,其模型预测结果与实际值基本吻合,与常规的LM-BP神经网络模型相比,其数据敏感性增强,预测精度有所提高,该研究方法具有一定的理论意义和参考价值,为我国TOC含量预测提供了一种新的技术方法和手段。     

尼日尔三角洲的重力滑动构造

位于南大西洋东岸被动大陆边缘之上的尼日尔三角洲发育一大型重力滑动构造。自非洲大陆向南大西洋方向,该重力滑动构造可以划分出前缘挤压构造变形区和后缘拉张构造变形区。前缘挤压构造变形,形成褶皱冲断带;后缘拉张构造变形,形成堑垒构造;两者之间的过渡带发育滑脱褶皱。三角洲沉积的时代为始新世—第四纪,地层剖面自下而上依次是海相页岩(Akata组)、近海三角洲相砂岩—页岩互层(Agbada组)和陆相冲积砂岩(Benin组)。3个岩石地层单元都是穿时的,向大洋方向变新。重力滑动构造的主滑脱面位于Akata海相页岩中。根据生长地层、不整合以及卷入变形的地层时代,重力滑动构造起始于约12 Ma,伴生有广泛发育的泥构造。重力滑动构造的形成可能与新生代喀麦隆火山带(Cameroon volcanic line)的火山活动有一定的关系。     

Quantitative Gas-in-place Comparison of Original and Bitumen-free Lacustrine Shale

Residual bitumen in organic-rich shale of oil windows exists widely, and its effect on the gas storage capacity of shale could be two-fold. Bitumen could occupy and block the nanopores of shale, thereby reducing the gas storage capacity. On the other hand, gas could be dissolved in bitumen in shale gas reservoirs, leading to enhanced gas storage capacity. To quantify the effect of bitumen on the gas-in-place (GIP) estimation of lacustrine organic-rich shale, the micropore characteristics and methane sorption capacity of original and bitumen-free shale from the Triassic Yangchang Formation of the Ordos Basin, combined with the methane dissolution capacity for the isolated bitumen, were analyzed and compared. GIP for the original and bitumen-free shale in the depth range of 500–2500 m was evaluated. The results show that micropores in the shale samples were mainly related to organic matter. Clay mineral-hosted pores contributed slightly to microporosity. Bitumen significantly reduced the micropore surface area and volume of the original shale, with average percentages of 28.09% and 51.26%, respectively. The methane sorption capacity decreased after bitumen removal. When normalized to the original shale mass, the sum of the methane sorption capacity for bitumen-free shale and the methane dissolution capacity for isolated bitumen was similar to the methane sorption capacity of the original shale, indicating that the lack of methane absorbed on bitumen is the main reason for the decrease in methane sorption capacity after bitumen removal. The contribution of absorbed methane on bitumen to sorbed methane in shale could be higher than 36.23%. Dual effects of bitumen on shale GIP were observed. A high content of bitumen (1.12%) increased the GIP of the shale samples, with an average percentage of 23.5% in the depth range of 500–2500 m, while a low content of bitumen (0.06%) decreased the GIP, with an average percentage of 13.6%.     

页岩单轴压缩应力-应变特征及能量各向异性

层理对页岩力学性质和应变能的积聚和耗散具有重要影响,以不同层理面角度下龙马溪组页岩为研究对象,开展电镜扫描试验和单轴压缩试验,研究起裂、扩容和峰值特征点的应力-应变、弹性模量和泊松比的各向异性特征,分析其页岩变形破坏过程中输入应变能、可释放弹性应变能和耗散应变能的变化规律,揭示输入应变能与层理面角度和抗压强度的关系。结果表明：龙马溪组页岩脆性矿物含量达到72.58%,微观结构各向异性明显;随层理面角度增加,起裂、扩容和峰值特征点的应力和应变都先减少后增大,在 30°时均达到一个最低值,总体上呈现两边高、中间低的U型变化规律;随层理面角度增加,起裂、扩容和峰值特征点的输入应变能、可释放弹性应变能和耗散应变能也先减少后增大,在 30°时均达到一个最低值;各特征点的应力、应变和应变能各向异性敏感性明显,0°≤ ≤30°和30°≤ ≤60°内各向异性的敏感性大于60°≤ ≤90°;起裂应力和扩容应力均与峰值应力呈线性相关,同时峰值应变能与抗压强度存在相应的二次非线性关系,这为页岩气钻井、储层压裂改造和井壁稳定性预测预警提供了根据和参考。