中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点综合评价技术——以昭通国家级页岩气示范区为例

针对中国南方海相页岩气勘探开发所面临的"强改造、过成熟、复杂山地人文"等地质与地理条件,以云南昭通国家级页岩气示范区6年来的页岩气勘探甜点评价及黄金坝产区5×10~8m~3页岩气产能建设实践为支撑,在调研总结国内外页岩气储层评价认识的基础上,明确提出南方海相山地页岩气储层甜点评价中应补充页岩气保存条件、孔隙压力条件这2项关键指标,并应强化地应力与天然微裂缝系统评价研究。以此为基础,融合页岩气多学科资料进行系统分析并开展地质工程一体化综合研究,由此建立了页岩气储层"地球物理、储层地质、裂缝系统、岩石地质力学"三维模型。应用实践结果表明:①地质工程一体化和储层三维建模是中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点评价的有效方法;②页岩气储层甜点评价体现了多属性、多项评价参数的三维空间叠合与叠加效应;③木桶短板原理决定了页岩气储层甜点区的分布格局和评选结果。结论认为:该页岩气储层甜点综合评价方法具有创新性,可有效规避复杂的地质风险和工程风险,对高效勘探开发南方海相页岩气具有指导意义。     

昭通国家级页岩气示范区五峰组——龙马溪组页岩气富集地质主控因素

昭通国家级页岩气示范区（以下简称示范区）地处四川盆地边缘，由于其具有典型“强改造、过成熟、复杂应力”的盆外山地页岩气特征，进而导致示范区页岩气富集具有复杂性。为了明确示范区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集主控地质因素，从沉积古地貌、岩性岩相、水文环境、储集空间以及保存条件等方面对页岩气的富集控制因素进行分析。研究结果表明：(1)示范区龙马溪组沉积时期古地貌具有分区分带特征，直接控制了页岩气储层在不同地貌单元内具有不同的储层品质，其中斜坡带和水下隆起区页岩储层品质相对较好；(2)五峰组—龙马溪组页岩岩相具有“控储控气”的特征,含黏土/灰混合质页岩（M-3）和混合质页岩（M-2）为示范区优势岩相；(3)五峰组—龙马溪组页岩有机质富集的关键在于水体的氧化还原保存条件；(4)纳米孔隙的大量发育为页岩气的富集提供了充足的储集空间；(5)良好的顶底板封盖是示范区页岩气富集的关键地质因素。结论认为，“水下古地貌是基础、有机质保存是关键、优势岩相控储控气、纳米孔隙系统发育、顶底板封盖”是示范区五峰组—龙马溪组页岩气富集的关键地质构成要素，该认识可以为我国具有类似地质条件的页岩气新区勘探提供理...     

浅层页岩气高效勘探开发关键技术——以昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区为例

昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区浅层页岩气赋存与产能潜力受控于富有机质页岩储层厚度、物性、顶/底板封闭性、含气性及可压性五大地质要素,气藏显现出吸附气含量偏高、地层弱超压、初期产量相对偏低、气井产量稳定、递减率低等特征。通过创新集成,形成了浅层页岩气甜点选区评价技术、产能目标导向高效布井技术、国产近钻头地质导向技术、安全高效优快钻井技术、浅层页岩气体积压裂与精细控压排采等高效勘探开发关键技术,建立了太阳背斜区浅层页岩气开发示范基地,推动了昭通国家级页岩气示范区浅层页岩气勘探开发进程,引领了四川盆地以外中国南方复杂构造区海相山地浅层页岩气勘探开发进程。     

复杂山地页岩气勘探开发技术创新与成效——以昭通国家级页岩气示范区为例

中国海相页岩气主要分布于包括四川盆地、长江流域及其周缘地区在内的扬子地块,是目前国内页岩气勘探开发最为现实的区域之一。昭通国家级页岩气示范区(以下简称昭通示范区)位于滇黔北坳陷威信凹陷的中西部区域——川南低陡褶皱带南缘带,是典型的中国南方山地地块,受地形复杂、构造变动强烈、断裂发育、热演化程度高等特点的影响,该区页岩气勘探开发颇具难度。为了实现复杂山地页岩气的规模效益开发,近年来中国石油浙江油田公司持续在滇黔北构造复杂带开展页岩气勘探开发实践,以昭通示范区页岩气产能建设为依托,在复杂山地页岩气基础地质理论研究、低成本工程工艺技术攻关等方面创新突破,建立了复杂山地页岩气"三元控藏"富集赋存理论、页岩储层分类评价标准和目标评价体系,创新形成了地震各向异性处理及甜点预测技术、地震地质工程一体化综合评价技术,研发了环保型高性能水平井水基钻井液,优化了页岩气水平井钻井提速技术,建立了"长段转向+多簇密切割+石英砂"高杂应力页岩复杂缝网压裂技术,初步形成了复杂山地页岩气勘探开发技术策略,实现了复杂山地页岩气勘探多点突破和高效开发。结论认为,昭通示范区已提交了探明页岩气储量超过1 000×108 m3,建成了18×108m3/a页岩气产能规模,展现出良好的山地页岩气勘探开发前景。     

渝东南盆缘转换带常压页岩气勘探实践

四川盆地东南部及其盆缘转换带五峰组—龙马溪组常压页岩气资源丰富,同时面临页岩品质变差、地层压力系数低、最大水平主应力和最小水平主应力差异大等地质难点。为了实现常压页岩气高产稳产和效益开发,从基础地质研究、低成本工程工艺技术攻关、组织生产管理等方面入手,在南川—武隆地区持续开展常压页岩气勘探实践,探索形成了布好井、穿好层、压好缝、降好本、管好井的“五好工程”实践认识与做法。“五好工程”实践表明:深化保存条件、沉积微相、构造应力等关键要素研究,是选准甜点目标、优化甜点层位、完善压裂设计的基础,创新低成本优快钻完井、高效压裂工程工艺技术是实现效益开发的关键,创新“2+3”管理运行新模式是提质增效的保障。     

昭通示范区页岩气富集高产的地质主控因素

昭通页岩气示范区具有"强改造、过成熟、杂应力"特征,页岩气富集高产控制因素复杂。为实现页岩气规模高效勘探开发,应用昭通页岩气示范区实际勘探开发资料,系统总结了昭通页岩气田富集高产的地质主控因素,认为：①海侵体系域富碳高硅页岩为页岩气的富集提供物质基础。海侵体系域的贫氧-厌氧的深水环境,沉积速率慢,硅质生物繁盛,有利于富有机质页岩的形成与保存。海侵体系域（五峰组-龙马溪组一段1亚段3小层）富碳高硅页岩,有机质孔和微裂缝发育,吸附能力和含气性强,且可压性好。②适当的后期构造改造与高压封存箱的有效保存是富集高产的关键。昭通示范区北部中生界复向斜位列构造转换带,改造强度适中,3组方向最大主应力汇聚的复向斜槽部,网状缝发育,具有多元汇聚成藏优势。前期良好的顶底板封盖所形成的高压封存箱,在晚期适度抬升中得以有效保存。以昭通示范区页岩气富集主控因素为指导,优选龙马溪组一段1亚段1小层-2小层为甜点层段,其北部的黄金坝、紫金坝、云山坝及大寨区块为页岩气富集区,后期构造改造强度不同则导致了不同构造部位甜点区页岩气富集高产的差异性。     

地质工程一体化技术在威远页岩气高效开发中的实践与展望

针对威远页岩气地表条件复杂、储层埋藏深度大、构造复杂、非均质性强、压裂改造难度大等特点,坚持"一体化、工厂化、效益化"的开发理念,应用地质工程一体化技术,厘定平面甜点和纵向甜点,优化井位设计;实现精准地质导向,大幅提升甜点钻遇率;提高钻井工程质量,有效缩短钻井周期和降低井下复杂状况的发生率;优化压裂工艺设计,实现压裂改造体积的最大化。基于此,形成了较为完善、复杂海相条件下对页岩气勘探开发有较强借鉴意义的项目管理、研究设计、科研现场、地质钻井和地质压裂5个一体化模式,单井产量不断提升,单井成本持续降低,实现了威远页岩气规模有效开发;不断践行与完善地质工程一体化技术,深化地质认识和加强工程技术配套,实现威远3500m以浅页岩气高效开发以及深层页岩气效益开发。     

川南深层页岩气开发实践与面临的挑战

深层页岩气资源量丰富，开发潜力巨大，但工程地质条件相对略差，效益开发难度较大。为支撑深层页岩气的效益开发，以四川盆地南部地区威荣和永川气田的开发实践为例，针对深层页岩气构造复杂、断缝发育、优质储层薄、产量递减快、最终可采储量低等难点，以“布好井、打好井、管好井”为目标，在气藏精细描述、渗流实验等研究基础上，采用地球物理—地质建模—压裂模拟—数值模拟一体化方法，形成了以地质甜点评价与预测技术、复杂构造区井网优化设计技术、“四位一体”钻井跟踪保障技术和全生命周期生产精细管控技术为核心的开发关键技术体系。同时，根据开发中暴露出的问题，梳理总结了在“构造—断裂—应力场”耦合机理、小—微尺度裂缝精细刻画、开发技术政策优化等方面的难点，提出了持续攻关的方向。研究认为：(1)深层页岩孔隙度、含气量等地质参数与中深层基本相当，但工程参数更复杂，具有地应力高、水平应力差高和破裂压力高的特征，改造难度大；(2)深层页岩气已在甜点评价与预测、建模—数模一体化技术和精细生产管理等方面形成了关键配套技术，取得了较好的开发效果；(3)目前深层页岩气主要面临套变、压窜、最终可采储量不达标等方面的难题，需要持续深化地...     

三维地质建模在页岩气甜点定量表征中的应用

基于地震解释、钻井资料、测井数据、先验地质知识,以扬子地区昭通国家级页岩气示范区为研究对象,应用Petrel三维建模软件,建立了涵盖TOC、孔隙度、含气饱和度、含气量、脆性指数等多种属性的三维储层地质模型。采用Petrel自带模块计算游离气资源量,按照体积法运算公式计算吸附气资源量,计算页岩气资源量超过1 000×10⁸m³,与EUR预测较符合。应用中石油甜点评价标准对模型中所有网格进行筛选,实现对研究区甜点层的定量评价,以及甜点体的三维定量刻画,为气藏开发方案提供指导,是地质—工程一体化的重中之重。     

页岩气“甜点”评价与预测——以四川盆地建南地区侏罗系为例

该文提出了页岩气"甜点"评价体系、关键步骤及核心参数评价法和标准,并以四川盆地建南地区侏罗系为例,应用该评价体系,研究了页岩气储层"甜点"基本地质特征,预测了"甜点"分布规律,提出了勘探评价井部署井位,并取得了良好的效果.研究表明:1)与常规油气评价不同,非常规页岩气评价及勘探开发需要采用地质与工程一体化评价方法,综合集成地质、地球化学、石油工程、岩石力学和油层物理等多学科的成果,综合评价;2)建页HF-1井长水平段压裂成功显示建南地区侏罗系页岩气具有良好的开发前景;3)制作页岩厚度、ω(TOC)等值线、R_o等值线、页岩埋深等多因素叠合综合分析图件,对页岩气有利"甜点"预测和勘探开发部署具有很好的指导作用.      

渝东南南川地区东胜构造带常压页岩气勘探开发实践

渝东南南川地区东胜构造带位于四川盆地东南缘的盆缘过渡带，经历多期构造改造，具有构造复杂、保存条件复杂、地应力场复杂的典型地质特征，导致常压页岩气单井产量差异较大。为提高东胜复杂构造带常压页岩气单井产量、实现效益开发，通过开展地震资料目标处理、构造特征分析、成藏富集规律研究及生产动态分析等，以及加强基础研究和勘探开发实践，明确了东胜复杂构造带实现常压页岩气效益开发的四项关键技术对策：(1)提高浅层速度模型精度，提升构造解释准确度；(2)优化井网部署，提高井控储量；(3)地质工程一体化，钻定导协同导向提高甜点钻遇率；(4)建立分区差异化压裂方案，提高裂缝复杂度。东胜常压页岩气效益开发关键技术对策为复杂构造带常压页岩气的效益开发提供了技术支撑，同时也可为盆缘其他类似地区的勘探开发提供借鉴。     

川南地区深层页岩气地球物理勘探技术新进展与攻关方向

四川盆地川南地区龙马溪组深层页岩气资源丰富,但地质、工程条件复杂,如何发挥地球物理技术在页岩气高效勘探开发中的作用显得尤为重要。为了解决复杂山地地震资料采集效率及其品质、分辨率不高,“甜点”和微断裂难以准确预测,以及压裂改造精准监测难等问题,系统总结了适用于该区的深层页岩气地球物理勘探技术最新进展,同时提出了下一步的攻关方向。研究结果表明：(1)节点仪与智能化地震队可以有效提升地震资料采集效率,动态井深泥岩追踪和井炮可控震源联合激发可以提高原始单炮和地震资料品质;(2)井驱高分辨处理和真地表TTI各向异性叠前深度偏移提高了地震资料成像精度;(3)地质统计学反演、GeoEast智能裂缝预测、地震地应力预测等技术分别提高了薄储层、裂缝和地应力等的预测精度;(4)爬行器带动检波器实现了全水平段的微地震监测,激发电磁法压裂监测技术为压裂监测及效果评估提供了新的技术手段,而基于DAS光纤传感技术可以实现对储层改造更为精准的监测;(5)深层页岩气地球物理勘探技术已经取得了阶段性进展,但是针对四川盆地川南地区深层页岩气储层,还需要在DAS联合立体勘探、高保真偏移成像、基于DAS的全生命周期一体化服务...     

昭通太阳背斜区浅层页岩气勘探突破及其资源开发意义

综合中国南方海相页岩气10年勘探开发成果与评价认识,针对云贵高原昭通探区山地页岩"高演化、强改造、剪应力"的特点及浅层页岩气扩散与渗漏时间长、保存条件最为关键等现实问题,对浅层页岩气甜点控制因素及其选区评价关键技术进行研究。2017—2018年,昭通国家级页岩气示范区率先在埋深700～2 000 m的太阳背斜上获得了浅层页岩气的勘探突破和规模探明地质储量,通过太阳背斜区浅层页岩气成藏条件分析及甜点控制因素研究,明确盆地外复杂构造区山地浅层页岩气成藏与产能潜力受控于5大要素:①富气区构造改造弱,整体保存条件良好,呈现典型压扭性改造圈闭赋存模式;②富气区处于超压状态,页岩含气量高;③富气区发育优质页岩,烃源条件优越;④富气区页岩储集层品质优良,Ⅰ类储集层占主导;⑤富气区页岩脆性矿物含量高,水平应力差小,易于体积压裂改造。昭通示范区太阳背斜区浅层页岩气的勘探突破和产能规模建设的创新实践及其形成的核心技术,具有重要的示范与引领作用。图23表5参42     

四川盆地东部页岩气甜点评价体系与富集高产影响因素

四川盆地东部南川地区处于高压—常压过渡带,页岩气储层埋藏以深层、中深层为主,地质条件复杂,单井产气量差异大。为了揭示该区页岩气富集高产的影响因素,基于典型井钻井资料及试气成果,分析了该区页岩气地质特点,建立了页岩气甜点目标评价体系,划分了甜点区,明确了不同甜点区页岩气生产特征,探讨了页岩气富集高产的影响因素。研究结果表明:①南川地区沉积及地球化学特征基本一致,但受多期构造改造作用的影响,由北向南、自西向东,具有孔隙度增加、压力系数变小、含气性变差、地应力变小的特征;②基于分形理论,建立了包含总有机碳含量在内共计6项参数的储层分级评价标准,明确①—③小层为Ⅰ类储层,是页岩气勘探甜点段;③建立了以"物质基础、保存条件和体积改造"3大类13项为评价参数的定量化页岩气甜点目标评价体系及标准,优选出平桥背斜为Ⅰ类甜点区,东胜南斜坡、东胜背斜、平桥南斜坡为Ⅱ类甜点区;④页岩气生产特征具有分区性,Ⅰ类区具有高产气、低产液、稳产期长且产量递减慢的特征,单井测试页岩气产量和估算最终可采储量较高;⑤页岩气水平井产能主要受控于沉积相带、保存条件和体积改造程度。结论认为,该研究成果可以为四川盆地盆缘区页岩气高质量勘探和规模效益开发提供指导和参考。     

威远区块页岩气水平井基于灰色关联分析的产能评价方法

四川威远页岩气区块隶属国家级页岩气示范区,开发潜力大,页岩气水平井产能受多因素控制呈现出差异性,为快速准确开展压后产能评价,实现威远区块页岩气的高效开发,本文依托威远页岩气区块地质、压裂及生产资料,运用灰色关联分析方法明确水平井产能的主控因素,依此建立多元线性回归产能预测模型进行产能评价。研究结果表明,影响压裂水平井页岩气产能因素主要包括地质因素和工程因素两个方面,地质因素按影响程度大小排序依次为目标甜点钻遇率、含气量、脆性指数等,工程因素则依次为改造长度、加砂强度、加砂量等;产能评价方法综合威远区块地质开发特征和压裂改造效果,无需产能试井资料,仅需目标甜点钻遇率,改造长度和加砂强度三个主控因素作为产能预测模型参数即可快速计算测试产量,计算结果与实际测试产量误差在10%以内,该方法能够快速准确评价产能,为研究区后续水平井优化设计和合理配产提供可靠依据。     

昭通国家级示范区页岩气一体化高效开发模式及实践启示

与已成功开发页岩气的北美地区及四川盆地内勘探开发区块不同,昭通国家级页岩气示范区地质条件复杂、山地地形地貌、钻采工程实施难度大、作业成本高、安全环保管理要求高、页岩气开发风险大。通过"一体化技术手段保质量、促产量,创新管理模式提效率、要效益"的开发思路,探索了适用于南方海相山地页岩气条件的产建一体化IPDP(Integrated Project Development by Production)高效开发模式。IPDP模式以勘探与开发、地质与工程、科研与生产一体化为基础,以一体化项目运作IPMP(Integrated Project Management by Production)模式和地质与工程技术支撑团队为保障,采用"效益产量为目标导向、工程技术保障、逆向思维设计、正向组织实施、工厂化作业"的工作机制,全方位推行全生命周期一体化项目组织实施做法,从而实现由研究评价、现场生产实施到项目组织管理全过程把控的山地页岩气钻采工程品质和气井产量。通过采用与单井产气量挂钩的一体化风险项目总包模式,增强效益产量责任意识,优化生产组织,确保各环节无缝衔接,有效提高作业效率,实现降本增效,规避了开发风险,实施效果显著,为南方海相山地页岩气高效开发作出了有益探索。     

页岩气研究中应注意的问题

中国页岩气研究起步较晚,各沉积盆地中含气页岩层段经历了复杂的构造运动和沉积演化,其地质特征、赋存状态、含气性与北美成熟页岩气相比具有明显的差异;因此,须解决页岩气勘探开发中的诸多地质及工程问题,建立适用于中国页岩气的资源评价体系。在明确页岩气概念的基础上,对中外页岩气特征差异性对比、页岩气勘探开发中地层水的赋存及渗流机理、页岩气成因类型与压裂效果的关系以及含气页岩储层评价等问题进行探讨;指出中国页岩气地质特征较北美地区复杂,页岩孔喉中地层水渗流机理尚不明确,页岩压裂效果与天然气成因密切相关;建议借鉴常规（致密）砂岩气藏储层分类评价方法,对不同沉积体系下的页岩储层进行分类评价,以寻找页岩气“甜点”,从而实现对中国页岩气资源合理、有序地开发和利用。     

页岩气开发的地质与工程一体化技术

页岩气储层非均质性强,实现工程技术与储层条件的最佳匹配,是实现页岩气经济有效开发的关键。分析了我国页岩气开发中存在的主要问题,阐述了页岩气储层特征分析方法及关键技术,从地质与工程一体化的角度,系统论述了针对于页岩气储层特征的工程技术思路和方法,建立了页岩气地质与工程一体化的技术体系。      

岩石力学地层新方法在深部煤层气勘探开发“甜点”预测中的应用

“甜点”预测是深部煤层气勘探开发的重点和难点领域,制约深部煤层气能否实现规模效益开发。传统“甜点”预测方法是将地质“甜点”或工程“甜点”单独研究,基于地质—工程一体化理念的“甜点”预测/评价体系亟待建立,当务之急是找到有效的理论方法去实现深部煤层气地质“甜点”与工程“甜点”的有机统一。岩石力学地层(学)具有衔接煤层气地质与储层工程的固有属性与先天优势,为攻克深部煤层气“甜点”一体化预测的技术难题提供了新方法。笔者梳理分析了深部煤层气地质“甜点”与工程“甜点”的发育特征及其预测面临的难题与挑战,讨论提出了深部煤层气“甜点”一体化预测的岩石力学地层方法,探索开展了基于岩石力学地层的深部煤层气“甜点”预测的应用研究。研究结果表明：岩石力学地层控制下的深部煤储层的天然裂隙发育规律是深部煤层气地质“甜点”预测的关键制约条件,而在岩石力学地层控制下的压裂诱导的裂缝发育规律、储层岩石物理变化与储层可改造性则是深部煤层气工程“甜点”评价的核心因素;以岩石力学地层为桥梁纽带和方法机制,可实现深部煤储层沉积成岩作用—岩石力学特征—地质构造与地应力场特征—地质成藏响应—储层工程响应—深部煤层气“甜点”一体化...     

测控技术在深层、常压页岩气勘探开发中的应用

深层、常压页岩气是中国石化页岩气增储上产的重点领域。面临效益开发的困难，对井筒测控技术提出了提速降本、提产增效的更高要求。为了准确评价页岩气储层，开展了储层微观特征定量表征、孔隙压力系数预测、含气量计算、低阻页岩评价和可压性评价研究，形成了比较成熟的页岩气“双甜点”精细评价技术。为了提高深层优质页岩钻遇率，打造了定测录导一体化工作模式，基于多属性地质建模，测录震多专业融合，形成了复杂构造区水平井地质导向技术。针对不同工区工程地质特征的差异，明确了旋转导向和螺杆+MWD两种提速技术的适用范围，实现分类施策提速提效。为了配合大规模体积压裂，研发应用了多级射孔桥塞联作、等孔径射孔、高温井下微地震监测和“牵引器+DAS光纤”压裂监测等多项技术。研究形成的页岩气“双甜点”精细评价技术、提高储层钻遇率技术、钻井提速和压裂提产配套技术，在深层、常压页岩气领域得到广泛应用，较好地支撑了勘探开发。下一步，需要进一步发挥定测录导一体化优势，不断推进测控技术创新，在新层系/新类型页岩气解释评价、高温测控仪器和工具研制、基础资料录取等方向持续攻关，全力保障深层、常压页岩气高质量勘探与效益开发。