川渝地区页岩气藏勘探新选向研讨

四川盆地暗色页岩分布广、层系多，页岩气资源丰富、利用价值很高。页岩气藏勘探技术属于世界级难题，技术创新潜力也很大。地质理论认识不断深化，促页岩气资源调查全面展开。勘探原则和勘探技术选向超前探讨，对于川南地区页岩气藏勘探示范工程项目启动有着重要的现实意义。     

四川盆地南部深层海相页岩气勘探开发前景

四川盆地页岩气已实现勘探开发重大突破,但规模商业开发仅集中在3 500m以浅地区的五峰组—龙马溪组海相页岩气。近期四川盆地页岩气产量能否实现快速增长,关键在于五峰组—龙马溪组深部地区的页岩气能否实现规模商业开发。笔者对比浅层区分析了川南深层区五峰组—龙马溪组深层页岩气地质特征,研究认为:五峰组—龙马溪组虽然为广阔的深水陆棚相沉积,但川南深层区富有机质页岩厚度达120m以上,而涪陵浅层区富有机质页岩厚度在100m左右;2个地区TOC含量及其变化规律相似,优质页岩厚度均在40m左右,但演化程度向川南深层区增加;从涪陵浅层区往西至威远—荣县地区,富有机质页岩硅质含量降低、钙质含量增加;由于溶蚀孔的存在,川南深层孔隙度略大于涪陵浅层;深层页岩气保存条件整体好于浅层,含气性好于浅层,但在盆地边界断层附近和盆地内部变形较强烈局部构造上深层页岩气保存条件变差,含气性变差。四川盆地南部深层页岩气资源潜力大,勘探开发前景广阔。针对川南深层区页岩气有效开发面临的地质、工程技术挑战,提出了加强小层对比评价和构造精细解释、裂缝预测、加强深层页岩气钻完井和压裂技术攻关、加强深层页岩气井高效生产管柱和配套工艺攻关等建议。     

中国页岩气开发进展、潜力及前景

中国作为北美之外最大的页岩气生产国,随着页岩气勘探开发的持续快速推进,在埋深3 500 m以浅的海相页岩区已经建成200×10~8 m~3的页岩气年产规模。未来全国埋深3 500 m以浅页岩气能否继续稳产上产、埋深超过3 500 m的深层页岩气的开发潜力如何,既是评价和判断未来中国页岩气资源开发潜力和发展前景等的前提,也是决定能否在川渝地区建成"天然气大庆"的关键。为此,通过总结中国页岩气理论认识和工程技术发展成果,分析页岩气资源的开发潜力,预判了未来的发展前景。研究结果表明:①在页岩气理论体系方面,明确了海相深水陆棚笔石黑色页岩形成条件及页岩气富集机理,建立了"甜点区"和"甜点段"地质理论,初步构建基于"人造气藏"的页岩气开发理论,建立了四川盆地南部地区深层优质页岩厚度大、保存条件好、发育微裂缝与超压的页岩气富集高产模式;②在页岩气工程技术方面,水平井多段压裂等关键工程技术实现了跨代发展,支撑了中国仅用6年时间就实现了页岩气年产100×10~8 m~3、其后又用2年时间实现了年产200×10~8 m~3的历史性跨越;③在页岩气资源方面,明确了四川盆地中浅层海相页岩气是产业发展的"压舱石",而深层海相页岩气则是未来产量增长的主体,以川南海相页岩为重点具备还可探明页岩气地质储量超6×10~(12) m~3的资源条件,可以支持页岩气产量持续快速增长。结论认为,通过加快对于埋深3 500～4 000 m页岩气资源的开发,2025年全国页岩气年产量可以达到300×10~8 m~3;考虑到埋深4 000～4 500 m页岩气资源开发突破难度较大,2030年页岩气有望落实的年产量为350×10~8～400×10~8 m~3。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探进展、挑战与前景

四川盆地黑色页岩层系多、页岩气资源丰富,是迄今为止中国主要的页岩气勘探开发盆地。为了给今后四川盆地乃至整个中国南方地区页岩气勘探开发提供指导和参考,以该盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气勘探开发实践为对象,总结了其发展阶段与进展,明确了页岩气富集成藏的有利条件,梳理了制约页岩气发展的理论与技术挑战,进而探讨了未来的勘探开发前景。研究结果表明:(1)深水陆棚相形成高富含有机质页岩且连续段厚度大、品质好,复背(向)斜宽缓区构造相对稳定是该盆地五峰组—龙马溪组页岩气持续聚集的有利条件,保存条件是页岩气富集的关键因素,页理(纹理)、微裂缝发育是页岩气高产的重要因素,超压是页岩气高产的重要条件;(2)制约该盆地五峰组—龙马溪组页岩气工业化发展的技术瓶颈,主要包括富有机质页岩沉积相与沉积模式,页岩储层成岩过程与评价体系,页岩气形成与聚集机理,页岩气层地球物理识别与预测,资源动用率低、不确定性大,3500 m以深页岩气勘探开发技术尚未突破。结论认为,四川盆地五峰组—龙马溪组仍是今后相当长一段时间内中国页岩气勘探开发的重点层系。     

动载作用下页岩动态破碎力学特性及能耗规律

四川盆地页岩气已成为规模效益开发的重要领域和对象，其中四川盆地南部地区(以下简称川南地区)已成为我国页岩气勘探开发的主战场，2022年产量达223.23×10⁸ m³，展示了川南地区页岩气良好的勘探开发潜力。但川南地区页岩气长水平井面临机械钻速慢、钻井周期长等严峻挑战。为了解决页岩气水平井钻井破岩过程中页岩动态破碎特征和能耗规律不清的难题，基于霍普金森压杆测试技术测试了动态破岩的应力波传播过程；采用应力波平衡法，评价了动载荷作用下页岩动力学强度演化特征、破碎能耗响应规律、岩石裂纹动态扩展特性。研究结果表明：(1)页岩破碎过程中，动态强度和能耗直接影响破碎和提速效果，不同加载应变率和加载模式下页岩强度是动态变化的，动态加载会激活页岩内部更多的微裂纹和穿透裂纹；(2)随着加载应变率增加，页岩压缩强度和拉伸强度均是先缓慢增加，超过临界应变率时，强度快速增长；(3)页岩压缩破碎能耗存在临界应变率区间，随着应变率增加，破岩能耗增长缓慢，当超过临界区间，能耗快速增长，页岩拉伸破碎能耗呈对数型增加规律，也存在临界应变率区间；(4)钻头—岩石互作用过程中过高...     

川南页岩气体积压裂技术发展与应用

我国四川盆地页岩气资源丰富,经过10余年探索,中国石油在川南地区实现页岩气的规模效益开发,掌握了页岩气勘探开发核心技术,页岩气压裂理论、技术和方法从无到有,从单一到配套,实现了从跟跑到部分领跑的全面进步。2010年至今,川南地区页岩气压裂经历了先导试验、自主研发、系统完善、技术升级4个发展阶段,形成了以体积压裂工艺技术、体积压裂配套技术、压裂裂缝监测与压裂后效果评价技术、工厂化压裂技术为核心的3500m以浅页岩气水平井体积压裂技术体系。研究总结了现阶段页岩气压裂技术进展和应用成效,分析了已有技术的局限性、川南地区压裂难点,提出需要针对不同埋深的页岩储层地质特征开展针对性的压裂理论深化研究与技术攻关,需攻关3500m以浅老区提高采收率、3500m以浅新井提高产量和储量动用程度、3500m以深页岩气提高单井产量及复杂防控等领域,以支撑未来页岩气高效开发。     

四川盆地及其周缘页岩气勘探开发现状、潜力与展望

历经10余年的探索与发展,中国南方地区已全面进入中浅层海相页岩气规模效益开发阶段,综合评价四川盆地及其周缘页岩气勘探开发潜力和发展前景,是关乎四川盆地能否建成"天然气大庆"的关键。为了给下一步的页岩气勘探开发提供理论支持,通过系统总结四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气勘探开发理论和成效,分析了中国南方页岩气勘探开发现状与潜力,预判了未来的发展前景。研究结果表明:①川南地区4 500 m以浅五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源量为3.7×10~(12)m~3,其中可采储量超过2×10~(12)m~3,具备建成1 000×10~8m~3页岩气年产规模并稳产10年以上的开发潜力,中国石油天然气股份有限公司迄今已累计提交页岩气探明地质储量1.061×10~(12)m~3,并建成百亿立方米年产量页岩气大气区;②渝东北—鄂西地区、川西南—滇东北复杂构造区五峰组—龙马溪组海相页岩的页岩气资源潜力较好,亦具有良好的勘探开发前景;③四川盆地及其周缘具有三套后备页岩气层系,即下寒武统筇竹寺组海相页岩、上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩和下侏罗统自流井组陆相页岩,其中筇竹寺组海相页岩在绵阳—长宁拉张槽内优质页岩厚度较大、压力较高、孔隙较发育,是下一步页岩气勘探开发的重点,而川中—川东北地区自流井组大安寨段陆相页岩也具有一定的页岩油气勘探开发潜力。     

长宁——威远国家级页岩气示范区建设实践与成效

四川盆地南部长宁—威远地区下志留统龙马溪组页岩气资源丰富、页岩储层品质较优,2012年被确定为国家级页岩气示范区。为了给中国的页岩气勘探开发提供可资借鉴的经验,在对该示范区勘探开发历程进行划分的基础上,总结了各阶段所形成的主体技术和取得的成果认识,以期为四川盆地页岩气勘探开发迈上新台阶夯实基础。研究结果表明:(1)通过10余年的不断探索,川南地区页岩气勘探开发历经了评层选区、先导试验、示范区建设3个阶段,当前已迈入新的发展时期;(2)该示范区建设经历了3轮优化调整:第一轮建产井严格执行开发方案设计的主体技术、第二轮对设计和工程技术方案进行了全面优化、第三轮全面推广地质工程一体化技术,3轮持续调整优化了设计、完善了主体技术、提高了页岩气单井产量;(3)目前,该示范区已建成25×108 m3的页岩气年产能力,掌握了3 500 m以浅页岩气有效开发的方法和手段,得益于技术的不断进步,已初步实现了页岩气规模效益开发。结论认为,该页岩气示范区建设过程中,持续深化评价了页岩气资源、落实了可工作有利区资源及分布、完成了体系建设,川南地区页岩气快速上产的时机已经成熟。     

四川盆地页岩气勘探开发进展、挑战及对策

2020年中国页岩气年产量已经超过200×10~8 m~3,创造了我国天然气发展史上的一个奇迹。四川盆地已经并将继续成为我国页岩气勘探开发的主战场。为了进一步推动我国页岩气大规模高效益开发,在全球新冠肺炎疫情蔓延和国内提出"碳达峰碳中和"目标的新形势下,从资源勘探、气藏工程、钻采工程和产业规制4个方面梳理了四川盆地页岩气勘探开发的进展和挑战,提出了实现页岩气大规模高效开发的对策建议。研究结果表明:(1)四川盆地页岩气大规模高效开发必须以中浅层页岩气持续稳产和深层页岩气规模建产为基础;(2)较之于北美地区,四川盆地页岩气勘探开发在地理环境、地质条件、钻采技术、产业规制等方面具有自身的特点,很难复制北美大规模、高密度、连片化布井的开发模式,因此需要立足于"少井高产"的策略,一方面在页岩气井全生命周期,继续坚持采用地质工程一体化技术,开展"一体化研究、一体化设计、一体化实施和一体化迭代",另一方面以问题为导向,从地质评价、开发政策、工程技术、产业规制等方面开展持续攻关,完善地质评价理论与技术、创新气藏工程理论与方法、研发降本增效工程技术、健全页岩气产业规制,形成技术要素与非技术要素协同促进的新格局。结论认为,该研究成果对于四川盆地乃至全国页岩气大规模高效益开发具有重要的借鉴指导意义。     

关键技术进步促进页岩气产业快速发展——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

四川盆地南部地区下志留统龙马溪组页岩气资源量巨大,但较之于北美地区的页岩气田,前者的地质条件复杂、地面条件较差,因而对川南地区页岩气勘探开发技术的要求就更高。为了实现页岩气工业化大规模开采,必须形成适应于川南地区的页岩气勘探开发关键技术。为此,在长宁—威远国家级页岩气示范区建设过程中,通过不懈探索和持续攻关,从无到有,创新建立了适合我国南方多期构造演化海相页岩气勘探开发的6项关键技术——综合地质评价技术、开发优化技术、水平井优快钻井技术、水平井体积压裂技术、丛式井工厂化作业技术以及高效清洁开采技术。该系列技术在上述页岩气示范区产能建设过程中,历经三轮优化调整,产能建设效果一轮比一轮好,平均单井评估最终可采页岩气储量(EUR)逐步提高,第三轮井均EUR比第一轮提升了128%。生产实践表明,上述页岩气示范区建设过程中持续优化完善了6项关键技术,使其技术适应性和可复制性不断增强,为川南页岩气快速上产提供了有力的技术支撑。     

影响页岩气高产的地质因素分析

页岩气是目前天然气储量增长的最主要因素,我国蕴含丰富的页岩气资源,页岩气的成功开发将对能源结构、环境政策及能源安全产生重要影响。为了查明影响页岩气高产的地质因素,本文将页岩气藏与常规油藏对比总结得出页岩气藏的特征;分析了页岩气生烃机理、赋存机理与运聚机理;探讨了各地质因素对页岩气开发的影响能力与作用方式。研究认为,各种错综复杂的地质因素主要通过含气量、含气页岩厚度与面积、脆度及孔隙—裂隙网络4个方面影响页岩气的开发难度与商业价值。     

页岩气“体积开发”理论认识、核心技术与实践

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩气勘探开发的突破和发展,对中国天然气理论创新和技术进步具有重大的战略意义,连续型油气聚集、水平井体积压裂开发等一批关键理论技术,支撑了四川盆地南部(蜀南)、涪陵等页岩气田的大发展。为了提高中国页岩气区储量动用率和采收率,基于中国页岩气的地质条件和工业实践,梳理了中国页岩气勘探开发进展及取得的主要地质认识,深化了对五峰组—龙马溪组页岩储层主要地质特征的认识和页岩气"甜点区(段)"分级评价标准,从人工干预提高页岩气有效流动性和开发整体性出发,提出了页岩气甜点区"体积开发"的理论内涵和核心技术,进而评价展望了中国页岩气资源"体积开发"的发展前景。研究结果表明:①页岩气"体积开发"指在不同级别含气页岩储层"甜点区""甜点段"范围内,通过多水平层段分段压裂构建人工缝网系统,利用水平方向流动叠加垂向导流缝流动形成复合流动方式,促使波及范围内的页岩气资源成为可开发的商业储量,实现更多页岩气资源的有效动用;②"体积开发"包括"甜点区"综合评价、体积开发井网优化设计、水平井钻井和靶窗优选及轨迹设计、水平井段体积压裂改造技术、生产制度设计与平台式工厂化管理等5项核心技术。结论认为,"体积开发"理论技术不仅为目前长宁、涪陵等页岩气储量区立体开发,而且也为陆相、海陆过渡相页岩气等非常规油气资源的整体利用,提供了重要的理论依据和技术支持,具有广阔的应用前景。     

川南页岩气采出水伴生锂资源评价与开发利用前景北大核心CSCD

随着中国页岩气开采量连年攀升,伴生的采出水量也在增加,采出水为压裂注入液与页岩地层滞留的地层卤水的混合产物,而采出水中富含锂钾溴硼等有价元素,尤其是采出水中的锂资源,具有广阔的开发利用前景,开发利用该锂资源可缓解国内锂的供需矛盾。总结了四川盆地页岩气资源的开发现状,列出了川南威远和长宁等地区页岩气采出水中部分离子浓度,目前,川南威远和长宁地区的每个井年采出水量分别是19800 m^(3)和15293 m^(3),大部分页岩气采出水中的锂质量浓度为10.62~58.96 mg/L,具有很高的经济利用价值,并预测了川南页岩气采出水中锂的资源储量和前景,总结了萃取法、膜分离法和吸附法对于从页岩气采出水中提取锂的适用性,为后期川南页岩气锂资源的综合利用提供参考。     

地质工程一体化在涪陵页岩气示范区立体勘探开发中的应用

四川盆地涪陵海相页岩气区具有不同于北美页岩气区的地质条件,很难直接采用北美大规模、高密度、连片化布井的开发模式.针对四川盆地涪陵页岩气田下部气层一次井网开发后剩余资源精细刻画难度大、剩余资源动用率低和提高老井最终技术可采储量(EUR)技术不完善等难题,提出了适用于涪陵海相页岩气立体开发特点的地质工程一体化思路.在页岩气...     

川南地区五峰组—龙马溪组深层页岩储层特征和含气性

页岩储层特征是影响页岩气资源评价的基本因素,页岩储集物性对页岩气赋存具有重要意义.通过井下岩心样品的X射线衍射、场发射扫描电镜、孔隙度等实验分析测试,对川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层页岩的储层特征和含气性进行了研究,并对比了长宁地区龙马溪组中浅层页岩.结果表明:川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层页岩有机质丰度较高(TO...     

四川盆地页岩气藏勘探开发与技术探讨

四川盆地暗色页岩分布广、层系多,页岩气资源丰富、利用价值很高。页岩气藏勘探技术属于世界级难题,技术创新潜力也很大。地质理论认识不断深化,促使页岩气资源调查全面展开。为此,提出页岩气藏勘探是世界范围内新兴的边缘专业学科领域,勘探的原则在于将地质理论认识与四川盆地的具体地质状况结合起来,发挥有针对性的指导作用。钻井、开采工程技术在于提高自主创新和集成创新的针对性和实用性,强化基础研究,提高科研项目级别。钻井、开采工程技术述评及提示,有助于扩大技术攻关的新思路。勘探原则和勘探技术选向超前探讨,对于川南、川西南地区页岩气藏勘探示范工程项目启动有着重要的现实意义。     

中国石化页岩气“十三五”发展成果与展望

“十三五”期间,中国石化以大力提升油气勘探开发力度、保障国家能源安全为己任,按照“加快开发志留系、攻关突破新类型、积极准备新区新层系”发展思路,加强勘探开发一体化、地质工程一体化,加大关键技术攻关,高效开发了北美以外最大的页岩气田——涪陵页岩气田,探明了中国首个深层页岩气田——威荣页岩气田,实现了中国首个常压页岩气田规模商业发现,落实了深层、常压5个千亿方资源规模新阵地,侏罗系陆相页岩油气、二叠系海相页岩气以及中扬子新区新层系勘探取得新发现。页岩气地质理论认识不断深化,深层页岩气富集机理、常压页岩气富集规律研究取得新认识,创新形成了海相页岩气提高采收率技术、3 800 m深层页岩气开发技术和常压页岩气低成本技术体系,助推页岩气储、产量快速增长,实现页岩气跨越式发展,持续引领中国页岩气发展。未来页岩气攻关方向将以四川盆地及周缘深层、常压、新区新层系为重点领域,加强不同类型页岩气富集机理、开发基础理论研究和关键技术攻关,在“十四五”期间形成涪陵万亿方规模大气田,深层、常压、新区新层系战略领域取得新突破,实现多类型页岩气商业发现和储、产量规模增长。     

中国页岩气勘探开发进展及发展展望

中国页岩气进入了快速发展的黄金时期,随着天然气在能源消费结构中的比重不断攀升,以及在川南地区页岩气商业化开发的成功,页岩气成为中国未来最可靠的能源接替类型。文章系统梳理了近10年来中国页岩气在勘探开发实践中的理论认识和开发技术进展,总结了中国页岩气商业开发的成功经验,明确了页岩气在中国未来天然气发展中的前景与地位。中国页岩气资源潜力巨大,是未来天然气产量增长的现实领域;获得工业性页岩气资源的条件包括“两高”(含气量高、孔隙度高)、“两大”(高TOC集中段厚度大、分布面积大)、“两适中”(热演化程度适中、埋藏深度适中)和“两好”(保存条件好、可压裂性好);中国海相页岩气最具勘探开发潜力,是目前页岩气上产的主体,已形成适用于四川盆地及周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气开发的六大主体技术系列(地质综合评价技术、开发优化技术、水平井优快钻井技术、水平井体积压裂技术、工厂化作业技术、高效清洁开采技术)。中国页岩气商业开发的成功经验可总结为四点:①选准最佳水平井靶体层位;②配套优快钻进和高效体积改造技术;③促进地质工程一体化数据融合;④探索先进组织管理模式。对中国页岩气未来发展的三点建议:①加强非海相及深层海相页岩气低成本开发关键技术与装备攻关;②重视提高区块页岩气采收率问题,实现整体规模效益开发;③重视非资源因素对页岩气上产节奏的影响。     

页岩油气高效开发的关键基础理论与挑战

为更好地指导我国页岩气资源高效开发,在概述我国页岩气资源和开采现状的基础上,从地质特征预测、安全快速钻井、环保高效开采等方面系统总结了我国页岩气开采面临的工程地质难题,指出页岩非线性工程地质力学特征与预测理论、多重耦合下的页岩油气安全优质钻井理论、页岩地层动态随机裂缝控制机理与无水压裂技术、页岩油气多尺度渗流特征与开采理论等是需要重点解决的关键理论问题,钻采过程中页岩储层物理力学化学特征演化规律与数学表征,多场耦合条件下非连续页岩与钻井完井流体作用机理,页岩地层动态随机裂缝控制、长效导流机制与无水压裂技术,页岩微纳尺度吸附/解吸机制、尺度升级及多场耦合的多相渗流理论等是亟需解决的关键前沿理论问题,并针对各前沿关键力学问题综述了研究进展和发展趋势,对促进我国页岩油气的科学、有效开发具有一定的借鉴作用。      

渝东南常压与高压页岩气典型差异性分析及效益开发对策

渝东南地区处于四川盆地东南缘的盆缘转换带，发育常压、高压两种类型页岩气藏。为提高常压页岩气开发效益，从常压与高压页岩气典型差异性分析入手，通过开展钻井、岩心观察、实验分析、成藏条件及生产动态等研究，结合渝东南地区页岩气勘探开发实践，明确了常压页岩气具有优质页岩厚度较薄、孔隙度较低、保存条件较差、含气量中等的典型地质特点。常压页岩气富集受沉积相带、保存条件及地应力场控制，受多期构造改造及差异性抬升影响，形成机理复杂，具有初产较低、稳产期短、递减较慢、返排率高的生产特征。与高压页岩气在地质特点、富集规律、形成机理及生产规律等方面具有明显的地质特征差异性。针对渝东南地区常压页岩气资源品位较差的问题，提出了常压页岩气效益开发的4个关键对策：(1)深化基础地质研究，明确富集规律和甜点目标；(2)建立变井距、长水平段、小夹角、强改造、低高差、控压差的开发技术政策，提高单井产量；(3)加大低成本钻井和高效压裂等工程工艺创新，实现提速提效降本；(4)创新体制机制建设，打造高效组织运行模式。4个关键对策有效促进了常压页岩气由资源向储量、从储量向效益的转变，助力渝东南常压页岩气实现规模效益开发。