地球物理技术在页岩气勘探开发中的应用和前景

我国页岩气勘探开发技术还处于探索阶段,对页岩气的研究主要集中在页岩气的成藏模式、地质特征等方面。针对地球物理技术在页岩气勘探和开发中所能发挥的作用及页岩气勘探和开发对地球物理方法提出的新要求,简述了我国页岩气资源分布及美国页岩气的勘探开发情况;从页岩气资源评价参数出发,系统地阐述了地球物理方法在页岩气勘探和开发中能解决的一些问题;提出了针对页岩气的地球物理方法的发展建议。     

富县探区页岩气勘探开发的几点认识

鄂尔多斯盆地中南部“定边-华池-富县”L形页岩气有利发育区,发育大套黑色页岩,有机质含量高、成熟度适中、构造破坏小。特别是富县探区除具有良好的生油条件外,还具有页岩气成藏条件,但其储集层物性差,孔隙度和渗透率极低,自然产能较低,开采难度大,页岩气的经济开采还处于探索起步阶段。针对目前中石化华北分公司在富县区块的工艺试验,在分析国外页岩气开发技术现状的基础上,提出了富县探区页岩气勘探开发的认识和建议。     

川东南—鄂西渝东地区下古生界页岩气勘探前景

中上扬子地台发育2套重要的海相深灰色—黑色页岩,分别为下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组,主要由富含黄铁矿、有机质或生物化石的黑色炭质页岩组成,厚度大、分布广。牛蹄塘组页岩有机质演化程度高、埋藏相对较深、钻井无天然气显示; 龙马溪组页岩有机质演化程度相对中等、埋藏深度适度、钻井天然气显示丰度高,特别是志留系其它粉砂岩层段可产工业性气流。因此,下志留统页岩更有利于研究区页岩气的勘探和开发,更加适合作为中国南方页岩气战略先导区的重点目标勘探层位。总体上,两套页岩在川东南—鄂西渝东地区出露范围广,有利于针对页岩展开相关研究,特别是背斜和向斜的翼部区是页岩气勘探最为有利的地区。     

主成分分析法在页岩气有利区优选中的应用

在多因素叠合法优选页岩气发育有利区的基础上,构建了涵盖地质背景、页岩生烃、储集、保存、资源和开采条件6个方面17项指标的页岩气发育有利区综合评价原始指标体系,并运用主成分分析法对湘鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩气发育有利区进行了实例分析。结果表明,主要影响湘鄂西地区牛蹄塘组页岩气发育有利区分布的因子为页岩品质的优劣、资源规模的大小和保存条件的好坏,通过定量评价,综合得分排在前3位的有利区分别为中央复背斜有利区、桑植—石门复向斜南有利区和宜都—鹤峰复背斜有利区。     

鄂西宜昌地区寒武系常规、非常规天然气显示及勘探意义

鄂西寒武系具有良好的油气成藏条件,但由于地层时代早、经历构造运动次数多,勘探成果不理想。近期在宜昌地区寒武系水井沱组获得页岩气流,并在寒武系天河板组、石龙洞组等多套层系获得了天然气显示,表明鄂西宜昌地区是寒武系页岩气、天然气的有利勘探区。以储集层为核心划分出水井沱组页岩气、天河板组-石龙洞组常规天然气成藏组合。寒武系水井沱组页岩生烃潜力大、含气性高,以页岩中的有机质孔和微裂缝作为储集空间,构成自生自储的页岩气藏;水井沱组页岩气测试获工业气流,气体组分中甲烷含量超过90%。宜地2井天河板组发生井喷,气体成分以甲烷为主,储集空间主要为半充填状裂缝和溶孔,地层水为氯化镁型,保存条件中等。石龙洞组砂屑云岩储层具有累计厚度大、低孔中低渗并局部发育高孔渗段的特点。以水井沱组富有机质页岩为烃源岩,以天河板组灰岩裂缝和石龙洞组白云岩孔洞为储集空间,以覃家庙组含膏云岩和云质膏岩为盖层,组成垂向供烃的生储盖组合。油气成藏演化史分析表明,寒武系烃源岩在早志留世开始生油,早二叠世开始生气,晚三叠世达到生气高峰期,经历了多期次构造运动的改造,现全部转化为气态烃。宜昌地区为页岩气有利区,也是天河板组-石龙洞组常规天然气勘探的有利区。上述认识对鄂西地区寒武系天然气勘探领域的拓展具有重要指导意义。     

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。     

川南地区龙潭组页岩气成藏条件及有利区分析

基于钻井、岩心样品等分析资料,对川南地区上二叠统龙潭组页岩气成藏条件进行了系统分析,认为该区上二叠统龙潭组页岩主要形成于海陆过渡沉积相,页岩厚度较大(20~120m),富含有机质,有机质丰度高(TOC为0.85%~35.7%,平均7.51%),有机质类型主要为Ⅲ型,热演化程度达高一过成熟(Ro为1.95%~2.4%,平均2.22%),利于干气生成;页岩富含脆性矿物和黏土,微米级孔隙比较发育,利于吸附气赋存。与成功勘探开发页岩气的北美页岩相比,川南地区龙潭组页岩有利于干气的生成及赋存,综合分析提出了泸州—自贡—宜宾、女基井—潼南—高科井2个区块为页岩气富集有利区。     

湖南涟源凹陷下石炭统测水组泥页岩矿物组分与脆性特征研究

应用X射线衍射(XRD)分析技术对湖南涟源凹陷石炭系测水组泥页岩进行矿物组成与脆性特征研究.结果表明,涟源凹陷石炭系测水组泥页岩中矿物成分复杂,石英含量最高,平均72.61%,粘土矿物含量次之,平均19.46%,含有少量的长石、白云石、黄铁矿和方解石,平均质量分数分别为4.02%,4.75%,2.01%和1.66%.总体来说,该地区石炭系测水组页岩的矿物组成特征与北美woodforth页岩比较相似.涟源凹陷测水组页岩中脆性矿物丰富、含量高,脆性指数平均0.8.研究表明涟源凹陷测水组泥页岩整体上具有良好的脆性特征,有利于该区页岩气的压裂改造.     

叠前地震保真高分辨率处理技术在西南某地页岩气微幅裂缝中的应用实践

研究区页岩气地质条件复杂,具有非均质性很强,储层薄且横向分布不稳定等特征。常规地震处理方法得到的结果分辨率低,无法识别薄层、地层尖灭点、微幅裂缝。为了解决这些问题,这里利用保真高分辨率地震处理技术对研究区页岩气的地震资料进行处理,该技术将叠前谱蓝化校正、AVA振幅校准、道集剩余噪音衰减、剩余时差校正、叠前剩余多次波压制和高精度井震标定定量质控等方法有序结合,能够有效提高复杂地震资料的分辨率、信噪比和保真度。处理结果证明,该方法能够提高该地区地震资料的分辨率、井震相关系数。同时,增强了薄层的可解释性、同相轴的连续性、尖灭点的准确性、断层检测的可靠性。     

陆相页岩气富集主控因素——以鄂尔多斯盆地延安探区山西组为例

为揭示鄂尔多斯盆地东南部页岩及页岩气富集特征,选取延安探区页岩样品进行岩石热解、镜质体反射率、页岩解析气、等温吸附等实验分析,对研究区山西组页岩气的富集主控因素进行详细的探讨。结果表明：①有机碳总量变化范围较大,以Ⅲ型干酪根为主。镜质体反射率Ro平均值为2.39%~2.51%,处于高成熟—过成熟阶段。②有机碳含量、热解参数游离烃（S1）及热解烃（S2）均与解析气含量、等温吸附气含量呈现正相关性,镜质体反射率Ro与解析气、残余气及总含气量具正相关关系。③储层孔隙度较低,物性与页岩气含量成正比;粘土矿物含量较高,比表面积高,有利于提高页岩对气体的吸附能力,但是粘土矿物含量与页岩气产量成反比。④山1段早白垩世末期地层过剩压力较高,延川—张家滩—云岩—宜川一带的地层过剩压力基本在10 MPa以上,地层过剩压力对页岩气的保存具有决定作用。研究结果认为,页岩气的富集主控因素为高有机质丰度、高热演化程度,其次物性显示测试样品渗透率较高、早白垩世末期的地层过剩压力较大,为页岩气提供了重要的保存条件。