层次分析法在四川盆地页岩气勘探区评价中的应用

为了对四川盆地页岩气勘探区进行优选分析,研究了影响页岩气有利区带勘探开发的关键因素,采用层次分析法的原理,通过建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次单排序及一致性检验、层次总排序及一致性检验4个基本步骤,建立了页岩气勘探区评价优选层次结构模型:目标层,准则层,子准则层和方案层,并且计算了各个评价指标的权重大小。研究结果表明,影响页岩气勘探区勘探开发的因素主要分为地质条件、开发条件和支持条件三大类(准则层),其中地质条件是页岩气有利区带优选的首要因素,权重高达0.637 0。子准则层主要由富有机质页岩厚度、w(TOC)、R_o、有利面积、埋深、天然裂缝发育程度、市场需求等12个评价指标组成,其中含气量、天然裂缝发育程度、压力系数以及市场需求是页岩气有利区带优选的关键指标。通过评价指标赋值和加权求和法计算了四川盆地页岩气勘探区的综合得分,其中焦石坝和长宁页岩气区块得分最高,是页岩气最有利地区。最后建议在页岩气勘探区运用“分层次,分重点,分先后”的评价方法来优选“甜点”区,以规避不必要的损失。      

页岩气储层孔隙系统表征方法研究进展

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,页岩的孔隙特征是决定页岩储层含气性的关键因 素。页岩孔隙结构复杂,一般以纳米孔隙占优势,用常规储层孔隙的表征方法难以解释美国的高产页岩气系统。因此,页 岩纳米孔隙的表征成为制约页岩气资源评价的关键因素。在综述目前国际上对页岩气储层孔隙表征方法的基础上,对比分 析其各自的适用范围和应用前景。页岩储层孔隙的主要表征方法有3种:(1)以微区分析为主的图像分析技术;(2)以压 汞法和气体等温吸附为主的流体注入技术;(3)以核磁共振、中子小角散射 计算机断层成像技术为代表的非流体注入技术。 图像分析能够直观、方便、快捷地获取孔隙形态等方面的特征;流体注入法在表征微孔隙的孔径分布、比表面积等方面具 有独到优势;非流体注入技术由于其原位、无损分析及粒子高穿透力的特点,使研究多种地质条件下的孔隙特性成为可能。 在目前的技术条件下,应明确各种表征技术的优势与限制,根据实际情况合理建立孔隙研究流程,综合利用多种技术手段 能在不同的尺度下有效表征页岩气储层孔隙。     

页岩气储层纵横波叠前联合反演方法

杨氏模量与密度乘积(Eρ)能够突显页岩气储层的异常特征,泊松比能够指示储层的含流体性.与常规叠前弹性参数反演相比,基于Eρ、泊松比和密度的叠前纵横波联合反演可以获得更加精确的弹性参数,为页岩气储层识别和流体预测提供可靠的依据.首先,推导了基于Eρ、泊松比和密度的纵波和转换波反射系数近似方程,利用典型模型对新推导的反射系数方程做精度分析,当入射角小于30°时,新推导的反射系数公式具有较高的精度;其次,充分利用纵波和转换波的信息,在贝叶斯的框架下,建立叠前纵横波联合反演流程,进行Eρ、泊松比和密度的直接反演,避免了间接反演带来的累积误差;最后,利用实际工区井模型数据进行算法测试,结果表明,该反演方法所获得的Eρ、泊松比和密度的估计值与真实值吻合较好,满足精细地震反演的精度要求.     

位场方法在非常规油气勘探中的应用

在常规油气勘探领域,高精度的重磁资料能够非常好的完成油气资源的远景评价,为地震勘探和钻井提供指导.在非常规油气勘探领域,重磁勘探方法显得尤为重要.因为非常规油气资源的地质结构、圈闭条件、储层评价、成藏机理、渗流特征等方面更加复杂和未知,地震勘探和钻井难以直接开展,亟需非地震方法的优选规划.由于重磁位场方法并不能"特异性"的揭示地下页岩分布和页岩气的资源潜力,从某种程度上说,重磁位场方法在常规油气和非常规油气的勘探技术是没有多大区分的,核心都是"综合"二字.其中,对重磁资料的处理要经过常规的延拓、剩余重力异常提取和磁异常化极等,以及重力异常剥皮、park反演、梯度反演等关键处理,能够获取特定地层的厚度与埋深和断裂信息.本文以页岩气资源的重磁位场勘探技术为中心,通过调研国内外重磁方法在非常规油气勘探阶段的应用实例,总结规律,构建利用位场方法开展页岩气等资源勘探的技术体系与流程.     

川南地区下古生界页岩气储层矿物组成与脆性特征研究

应用X射线衍射(XRD)分析技术,对川南地区下古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套海相页岩气储层岩心样品进行了矿物组成与脆性特征研究。结果表明,川南地区筇竹寺组和龙马溪组海相页岩具有差异的矿物组成和含量特征。筇竹寺组页岩中,石英含量最高(28.4%~42.8%,平均35.7%),黏土矿物含量次之(25%~35.3%,平均28.7%),碳酸盐矿物含量较低(1.4%~21.7%,平均11.2%)。龙马溪组页岩中,黏土矿物和碳酸盐矿物含量高,前者为13.4%~66.1%(平均34.7%),后者为14.6%~80.0%(平均35.9%),石英含量相对较低(5.2%~41.4%,平均21.0%)。另外,这些页岩中还含有少量黄铁矿、长石、白云石等其他矿物。总的来说,该区下古生界海相页岩的矿物组成特征与北美海相页岩比较相似。川南地区筇竹寺组和龙马溪组页岩中脆性矿物丰富、含量高,前者为55.6%~73.9%(平均64.1%),后者为26.9%~86.6%(平均62.5%),整体上具有良好的脆性和可压性,有利于该区海相页岩气的压裂改造。     

页岩气开采的相关实验、模型和环境效应

页岩气是一种重要的非常规天然气资源,正在改变世界能源、经济和政治格局。渗透率是评价页岩气藏商业开采可行性的重要参数之一,由于页岩的致密性,页岩气的流动机理不同于常规气藏,因此,页岩储层渗透率测试和页岩气流动模型已成为当前国际研究的热点课题之一。在对页岩气开采技术简单介绍的基础上,综述了页岩储层渗透率测试的试验和理论研究现状,分析了气体吸附对页岩渗透率的影响。阐述了页岩气流动模型的最新进展,分析了双重孔隙模型描述气体迁移的准确性,提出了描述均匀储层中页岩气解吸-扩散-渗流多级运移模型。评述了页岩气开采的温室效应和对地下水的影响,并简单介绍了适合页岩气开采的新技术即无水压裂开采技术,即采用CO2对页岩气藏分段压裂,同时将CO2埋存于废弃井中。最后,对页岩储层渗透率测试和页岩气流动模型研究的新发展以及无水压裂技术进行了展望。     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质特征及控制因素

柴达木盆地侏罗系赋存着丰富的煤炭和油气资源,已有钻井和近年施工的页岩气参数井多次证实有页岩气存在。文中在柴达木盆地北缘侏罗系共识别出9个富有机质泥页岩段,对这些泥页岩的岩性、厚度、分布、有机质组成和热演化程度等特征进行研究,分析了柴北缘侏罗系页岩气地质特征。富有机质泥页岩层发育5种岩相类型,包括油页岩、黑色页岩、碳质泥岩、灰黑色泥岩和黑灰色粉砂岩,主要形成于冲积扇辫状河、辫状河三角洲泥炭沼泽、扇三角洲和湖泊沉积体系,而最有利的富有机质泥页岩成因环境是湖泊、辫状河三角洲泥炭沼泽。柴北缘侏罗系富有机质泥页岩层厚度大(平均累计厚度10～916 m);TOC含量为1.24％～8.6％,总体大于4％;有机质类型较好（H1-H4段和H6-H8段为Ⅱ2 Ⅲ型,H5和H9段为Ⅰ Ⅱ1型）,热演化程度整体处于未成熟成熟阶段。从古气候、盆地构造演化和沉积古环境3个方面探讨了柴北缘侏罗系页岩气层的控制作用。研究表明,富有机质泥页岩主体形成于古气候潮湿温暖的早、中侏罗世,早侏罗世末和晚侏罗世气候干热化阻断富有机质泥页岩的发育;侏罗纪5个阶段的断陷盆地演化控制着泥页岩层的形成发育,湖西山组沉积期为形成于潜西-冷湖-南八仙地区的快速断陷盆地,沉积了H1-H3富有机质泥页岩段,有机质丰度高,厚度大,结构稳定性较好;小煤沟组沉积期主要为局限发育在潜西和大煤沟地区的断陷速率快慢周期变化盆地,形成了局限分布的H4-H6泥页岩;大煤沟组沉积期为以鱼卡和大煤沟地区为沉积中心的缓慢断陷盆地,形成了与煤层共生的H7泥页岩,有机碳含量高,厚度大,分布稳定;石门沟组沉积期为向东不断迁移的缓慢快速断陷盆地,沉积了分布不稳定厚度中等的H8泥岩和厚度大,有机质丰度高,区域连续分布的H9泥页岩;采石岭组和红水沟组沉积期为干旱气候条件下的前陆挠曲盆地,没有富有机质泥页岩形成。因此,下侏罗统H1-H3泥页岩,中侏罗统H7、H9泥页岩是柴达木盆地北缘侏罗系页岩气勘探开发的重点层位。     

川东南地区下古生界页岩储层微观类型与特征及其对含气量的影响

通过氩离子抛光+扫描电镜、压汞和气体吸附等方法,对川东南地区下古生界页岩储层微观类型和特征进行了研究,认为页岩储层微观类型主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝3类,有机质孔主要指各种有机质内孔隙,孔隙形态主要有圆孔形、椭圆形和不规则形等,在一定成熟度范围内,孔隙度随页岩有机质含量和热演化程度的升高而升高;矿物质孔主要包括颗粒间孔、颗粒内孔、各种溶蚀孔和矿物比表面等,孔隙形态主要有层形、圆孔形、椭圆形、三角形和不规则形等,孔隙结构和大小主要受颗粒的大小、压实程度、成岩作用阶段和胶结类型等控制,孔隙大小随页岩脆性矿物含量的升高而增加,随演化程度和压实程度的增加而降低,随溶蚀作用增强而增加;微裂缝主要发育在脆性矿物颗粒间和颗粒内、黏土矿物颗粒内,宽度一般为几十nm,长度为数μm。页岩微观孔隙具有nm级孔隙发育多,μm级微孔发育少的特点,以孔隙直径小于100 nm为主,占50%以上,个别样品超过90%,μm级孔隙直径含量一般小于5%。在剖面上,页岩层段下部具有较高的有机碳含量,微观孔隙以有机质孔为主,向上有机质孔减少,矿物质孔增加;在平面上,靠近沉积中心区域的深水陆棚、深海等沉积相带的页岩以有机质孔为主,向陆缘方向的浅水陆棚、滨海等沉积相带的页岩有机质孔减少、矿物质孔增加。研究区下志留统龙马溪组页岩以有机质孔为主,局部地区溶蚀孔隙比较发育,下寒武统牛蹄塘组页岩以残留粒间孔和有机质孔为主,局部地区溶蚀孔隙比较发育,决定了页岩气以吸附态赋存为主,生产曲线上表现为与美国页岩气井区别较大的平稳形态。     

四川盆地上三叠统须五段页岩微观孔隙结构及其控制因素

为了深入研究四川盆地上三叠统须五段陆相页岩储层微观孔隙结构,运用氩离子抛光扫描电镜(SEM)、低温氮气吸脱附以及相关地球化学分析实验等技术对该地区页岩储层的微观孔隙结构进行了研究,并对控制其纳米孔隙发育的主要因素进行了探讨。结果表明：四川盆地须五段页岩微观孔隙可分为有机孔和无机孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔),微裂缝可分为构造微裂缝、有机质生排烃缝和成岩收缩缝等;孔隙结构类型以两端连通的圆柱孔、平行平面间的缝状孔和呈锥形的管孔为主;微观孔隙孔径分布区间大(1~80 nm),峰值主要集中于2~8 nm之间;以中孔(2~50 nm)为主,所占比例为6021%(或以黏土矿物孔为主,所占比例为4462%);页岩的有机质丰度和黏土矿物含量是控制纳米孔隙发育的主要因素。     

阿尔金山前中、下侏罗统页岩气成藏地质条件

柴西阿尔金山前经历了早期断陷、中期拗陷和晚期隆升的多期改造叠合,其中早、侏罗世断陷期发育陆相湖盆泥页岩。地堑半地堑同沉积断裂控制沉积格局,断陷湖盆长轴为北东向,在小梁山凹陷、七个泉断鼻带和铁木里克凸起构造带沉积半深湖深湖相的泥页岩夹薄层砂岩、粉砂岩。泥页岩空间展布受沉积相控制,因此呈北东向带状连续稳定分布,由阿尔金山前七个泉-红沟子-小梁山构造带向盆地内部厚度逐渐减薄,累积厚度超过300 m,有效厚度在50～70 m,是阿尔金山前中、下侏罗统工业性页岩气聚集成藏必备的物质保障。研究证实,阿尔金山前中、下侏罗统泥页岩干酪根显微组分腐泥组、镜质组、惰性组的平均含量分别为60.7％、33.1%和6.2%,依据Tissot和Welte分类标准,有机质干酪根类型以Ⅱ型为主。 对25个野外样品进行岩石热解测试,TOC含量稳定分布在1%～4%,Ro在0.8%～2.5%,泥页岩有机质含量高,处于成熟过成熟阶段,生气条件优越。与北美和四川盆地海相页岩相比,阿尔金山前中、下侏罗统陆相泥页岩的黏土矿物含量相对较高,平均含量为52.51%;含硅质脆性矿物含量相对较低,平均含量为37.42%。泥页岩中发育大量裂缝、微裂缝、粒间孔、粒内孔和有机质孔,有利于页岩气富集和吸附。泥页岩比表面积在9.13～18.14 m2/g,平均值为13.43 m2/g;孔体积在0.026 6～0.088 7 cm3/g,平均值0.065 41cm3/g,平均孔径在25.76～72.48 nm,平均值为47.87 nm。比表面积和孔径呈负相关,孔体积和孔径呈正相关;孔径越小,泥页岩的比表面积越大。TOC和Ro与泥页岩表面积呈正相关,表明随着有机质成熟生烃形成的有机质孔对比表面有重大影响,比表面越大为页岩气吸附提供的吸附位越多,储集性能优越。上覆灰泥岩、泥灰岩和膏盐岩盖层区域广泛分布,早期浅埋-中期深埋、多次排烃-晚期抬升有利于页岩气藏的保存。综合页岩气成藏实际地质参数,优选出小梁山凹陷、七个泉断鼻带、洪水沟断鼻带和铁木里克凸起4个有利区带。