深层页岩气双“甜点”参数地震预测技术

要实现页岩气有效建产,首先要存在页岩气的富集区,其次要能对页岩储层进行有效的压裂改造,前者表现为页岩的地质“甜点”,后者则表现为页岩的工程“甜点”,地质工程双“甜点”的预测与评价是页岩气效益开发的基础。为此以四川盆地南部某地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为例,根据岩性、电性、生物化石分布规律、TOC变化以及含气性等,将该储层底部优质页岩层划分为9个小层,从下到上编号①～⑨,以三维地震为依托,对该段页岩储层开展地质工程双“甜点”参数地震预测,以评价其勘探开发潜力,以期为页岩气水平井的部署论证及压裂设计提供依据。预测结果表明：①在该区页岩气勘探的初始阶段,地震主要预测页岩气的地质“甜点”,即通过平面上预测的优质页岩厚度、TOC、孔隙度及含气量等参数,结合埋深、构造样式、断裂发育情况等,进行页岩气的分区选带,以明确页岩气富集有利区;②页岩气工程“甜点”参数的运用较为微观,其在地质甜点区的基础上,结合工程施工能力,利用脆性、水平应力差异、裂缝发育情况等因素优选出压裂能产生最好效果的区域和小层,并进一步指导页岩气水平井轨设计以及水力压裂的分段分簇设计。     

中扬子地区陡山沱组页岩储层中黄铁矿特征及其油气意义

黄铁矿是富有机质沉积的特征矿物,是恢复沉积环境的重要指标,也可以指示页岩的含油气性。基于氩离子抛光-扫描电镜（Ar-SEM）技术获得陡山沱组页岩高分辨率扫描电镜图像,利用 ImageJ 软件统计和分析草莓状黄铁矿粒径大小,探讨黄铁矿含量和吸附气含量之间的关系。 结果表明：①陡山沱组页岩中草莓状黄铁矿粒径小,代表其经历了较长时间的静水缺氧沉积环境,对有机质的富集和保存均有利,为页岩气的形成提供了良好的沉积条件;②陡山沱组页岩储层中黄铁矿含量与吸附气含量呈正相关关系,根据黄铁矿的含量可以预测页岩吸附气;③铁含量越高越有利于有机质富集,而有机质含量的高低直接影响着页岩气的生成能力和赋存能力,根据平面上黄铁矿的富集程度可以预测页岩含气区。     

建南地区侏罗系东岳庙段页岩气地震预测方法研究

针对建南地区下侏罗统自流井组东岳庙段(J1zl3)页岩的基本地质特点,结合钻井及测井资料,明确了优质页岩层段的岩性组合及其地震响应特征,利用波形分类技术预测出研究区的岩性、岩相变化特征;通过叠后波阻抗反演技术预测了优质页岩厚度在35~55m,结果与实钻情况基本符合;采用频谱衰减技术对优质页岩的含气性进行了预测,并结合波形分类预测结果,综合评价认为研究区西-西北及背斜北高点为含气有利区域;利用相干体、方差体及蚂蚁体等技术开展了优质页岩的裂缝预测,明确了裂缝的发育有利区,为后期井位部署及压裂提供了基础依据。通过上述研究,形成了一套适用于建南地区J1zl3页岩气地震预测方法,为该区的页岩气勘探提供技术支撑。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气优质储层成因机制

上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是四川盆地页岩气勘探开发的重点层系,但对其储层成因机制、演化历史以及矿物成岩演化对页岩气储层形成控制作用等的认识目前尚不明晰。为此,通过岩石学、矿物学和有机地球化学等分析,结合盆地模拟和页岩气勘探开发实践,分析了四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组有机质孔隙演化历史和矿物成岩演化过程,探讨了页岩气优质储层的类型和成因机制,明确了页岩气优质储层的发育层段。研究结果表明:①该盆地五峰组—龙马溪组页岩气开发层段的岩石类型主要包括硅质页岩、含灰硅质页岩和黏土质页岩,岩石类型对页岩储集空间类型和特征具有重要的控制作用,其中硅质页岩、含灰硅质页岩的有机质孔隙最为发育,储集能力最强;②矿物成岩演化对页岩气储层的形成具有重要的控制作用,生物成因硅在早成岩阶段形成,并以微晶聚集体的形式与陆源碎屑硅、黄铁矿一起形成颗粒支撑格架,有效抑制了压实作用,保存了大量残留粒间孔隙,有利于页岩气优质储层的形成;③WF2—LM4笔石带(五峰组—龙马溪组底部)硅质页岩具有"多藻控烃源、生硅控格架、协同演化控储层"的优质储层成因机制。结论认为,WF2—LM4笔石带硅质页岩、含灰硅质页岩为页岩气优质储层的主要发育层段。     

四川盆地元坝地区大安寨段页岩气“甜点”地震预测

页岩储层的埋深、厚度、有机碳含量、脆性、裂缝发育带等是评价页岩气"甜点"的主要地质指标。为此,以四川盆地元坝地区下侏罗统大安寨段二亚段为研究对象,根据页岩气地质评价标准,在地震资料特殊处理及多种资料综合分析的基础上,提出了一套页岩气"甜点"的地震预测技术。首先,通过合成记录精细标定页岩储层位置,确定优质泥页岩的测井及地震响应特征,结合地震相分析,落实泥页岩的宏观展布;然后,利用地震波阻抗反演和GR反演技术去"灰、砂找泥",在有机碳含量等敏感参数统计分析的基础上,通过铀曲线反演技术进行页岩储层有机碳含量及优质泥页岩厚度的定量预测;再利用裂缝预测技术预测优质页岩储层高产富集区;最后利用叠前纵、横波阻抗联合反演技术预测高脆性指数发育区,开展优质页岩储层压裂品质区的预测。通过以上地震预测技术,落实了元坝地区大安寨段二亚段页岩气"甜点"的勘探区域,为优化页岩气定向水平钻井和储层压裂改造的部署提供了依据。     

页岩气层氧化改造的可行性

体积压裂是页岩气有效开发的关键技术,其利用水力作用形成水力裂缝,沟通天然裂缝,实现缝网改造,但仍不能改善页岩基块渗透性,导致页岩气井存在改造有效期短、产量递减快等问题。通过分析页岩中有机质和黄铁矿等还原环境产物,测试有机质吸附能力,分析页岩有机质和黄铁矿氧化对气体传输能力的影响,探讨页岩氧化增渗的地质条件和工程可行性。研究结果表明:页岩普遍发育有机质和黄铁矿等易被氧化的还原环境产物;氧化页岩中有机质和黄铁矿可影响页岩气体的传输能力;有机质氧化后易形成有机酸,氧化后溶液p H值可低至3,从而溶蚀方解石等碳酸盐矿物;氧化已用于过热蒸汽钻井、消除滤饼、压裂液破胶、杀菌解堵、热采和增产处理等方面,为在工程应用过程中利用氧化改造页岩气层提供了重要经验。页岩气层氧化改造,可溶蚀有机质、黄铁矿和部分碳酸盐矿物,从而产生溶蚀孔缝,形成高温、高压环境,改变页岩气层的矿物组成、孔隙结构和吸附/解吸等特性,进而达到改造页岩气层的目的。     

四川盆地威远地区下志留统龙马溪组页岩储层有利区评价

中国石化西南油气分公司在四川盆地威远地区页岩气勘探中获得工业气流,实钻结果表明该区勘探开发潜力巨大。为了推动该区规模建产,促进西南地区页岩气增产创效,急需对该区有利区进行评价。为此,通过黏土矿物分析、扫描电镜、有机碳及镜质体反射率分析等实验分析手段和方法,应用石油地质、矿物学及油气成藏等理论,研究威远地区下志留统龙马溪组页岩储层特征及影响页岩气形成和富集的因素,建立评价威远地区龙马溪组页岩储层标准,形成评价龙马溪组页岩气有利区分类标准,并对威远地区龙马溪组页岩气储层有利区进行评价。研究结果表明:①威远地区龙马溪组页岩的储集空间主要为微孔隙和微裂隙,有机质微孔隙最为发育,其储集性好;②有机质丰度、适中热演化和好的保存条件的区域是威远地区页岩气有利区的发育区,也是该区勘探开发取得成功的有利区;③威远地区页岩储层为优质页岩气储层段,适合大规模开发,满足规模建产的地质条件;④本评价方法对威远地区龙马溪组页岩储层有利区的评价技术有效,为威远地区龙马溪组规模建产提供了技术支撑。     

四川盆地海相深层页岩气储层预测与评价——以丁山地区为例

现今四川盆地海相页岩气勘探深度已经超过4 000 m,近期又在盆地东南缘丁山勘探区的中深层海相页岩气勘探中取得了重大突破,获得一批具有工业气流的页岩气井。但该区勘探实践表明,不同构造位置不同埋深的水平井产能差异较大,并与裂缝发育程度、页岩含气性及压力系数密切相关。因此通过对三维地震资料相干体处理分析、P波各向异性分析及吸收衰减、泊松比、速度等属性计算,预测丁山勘探区不同埋深带的优质页岩层分布。研究结果表明:①相干体技术和P波各向异性分析技术都能够识别出小型断裂及高角度裂缝发育密集带,识别断裂展布采用相干体技术更优,预测裂缝发育区采用P波各向异性分析技术更为准确;②预测页岩气富集区域采用吸收衰减技术较为可靠,含气性高的页岩层明显具有低吸收衰减梯度值特征;③丁山地区适合采用BP神经网络算法驱动多属性数据融合来计算压力系数。结论认为:丁山地区中深部页岩层具有较大的页岩气勘探潜力,西北部比东南部更有利于页岩气勘探开发。     

四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组层序与沉积特征

开展四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组高精度沉积环境研究是目前该区页岩气勘探开发面临的重要课题。以野外露头剖面、钻井资料为基础,依据特定的笔石带和重要标志层建立了等时地层格架,并结合岩相、古生物群落、钙质含量、测井响应特征、地球化学特征等地质信息开展了龙马溪组早、晚期沉积微相研究,揭示了其地层层序、沉积演化以及优质页岩分布等特征:①页岩地层具有顶、底界区域穿时性,自下而上可划分为SQ1和SQ2两个三级层序,SQ1主体为最大海侵期形成的深水相沉积组合,而SQ2总体为海平面下降期形成的半深水—浅水相沉积组合;②发育钙质深水陆棚、泥质深水陆棚等8种沉积微相,富有机质页岩主要形成于SQ1深水域;③从SQ1到SQ2,沉积中心自川南—川东坳陷区向川北地区迁移,川中古隆起为持续的水下隆起。结论认为:①SQ1是龙马溪组主力产层的沉积期,川南—川东坳陷为SQ1期深水陆棚中心区,是页岩气富集区;②川北地区的黑色页岩形成于SQ2晚期,且分布局限,页岩气勘探潜力相对不足,而鄂西地区黑色页岩的沉积规模和勘探潜力则介于川南—川东和川北地区之间。     

四川盆地及周缘奥陶系-志留系深层页岩气富集特征与勘探方向

基于高温高压条件下页岩物性、三轴应力和甲烷等温吸附等针对性实验,对四川盆地及其周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组深层页岩气富集特征进行研究。结果表明：(1)深层页岩孔隙度和水平渗透率比中浅层页岩出现较大程度的降低,含气结构以游离气为主。(2)深层页岩偏应力和轴向应变等参数增大,导致破裂难度增加。(3)受构造位置和形态、裂缝特征和流体活动期次等控制,深层页岩气保存条件更复杂。(4)为实现深层页岩气经济开发,深化地质认识是基础,探索针对性压裂改造工程工艺是关键。(5)Metabolograptus persculptus带—Parakidograptus acuminatus带（LM1—LM3笔石带）硅质页岩、含灰硅质页岩是深层页岩气富集高产层段和水平井穿行的有利靶窗,厚度超过10 m的焦石坝、武隆、长宁和泸州等地区是深层页岩气最有利富集区。研究指出深层页岩气勘探应优先在宽缓构造且埋深小于5 000 m、LM1—LM3笔石带页岩厚度大于10 m的“深水深层型”页岩气区进行勘探开发部署,开发工程应增加开发井水平段长度,并采用密切割、强加砂、双暂堵等工艺,以最大程度地改造深部页岩储集层。     

火山灰对页岩油气成藏的重要作用及其启示

全球主力页岩油气层大多伴生火山灰层,剖析火山灰的类型、成分、成因和成岩演化作用,探索火山灰与富有机质页岩的形成关系,有利于明确火山灰对页岩油气层的作用机制。通过对我国主要产页岩油气盆地的野外考察和页岩岩心观察,应用场发射扫描电镜和能谱元素分析等技术,结合生产实践成果,研究得出了4点认识:①火山灰以中酸性为主,大多来自爆炸式火山喷发,其表面附着易溶薄层盐膜,入水后可迅速释放铁盐等营养物质,有利于促进藻类勃发;②藻类勃发不仅是优质烃源岩的主要物质来源,而且还可促进碳酸盐岩矿物沉积,形成藻类与碳酸盐岩纹层状互层,利于发育层间孔缝,提高页岩油气层的物性和脆性;③在以缺氧环境为主的深水区,不仅厘米—毫米级火山灰层数与富有机质泥页岩厚度呈正相关关系,而且频繁的微米级火山灰沉降也能形成大面积厚层优质烃源岩;④板块运动形成的造山带与板块俯冲带具有良好的对应关系,是爆炸式火山喷发的发育带,其周边的古湖泊和海洋是形成大面积厚层优质烃源岩的有利区。结论认为:四川盆地及其周边的下古生界海相页岩为页岩气现阶段最可行的勘探领域,除鄂尔多斯等主要含油气盆地外,银额、民和、二连和海拉尔等中小盆地也具有较大的页岩油(致密油)勘探潜力。     

川东南地区下志留统页岩气成藏条件分析

川东南地区下志留统龙马溪组黑色页岩为一套优质的海相烃源岩,通过对野外露头及井下样品的试验分析,获得了控制页岩气成藏的关键地质参数;并类比美国主要产气页岩发育特征,认为研究区下志留统龙马溪组页岩具备页岩气发育的物质基础。综合研究表明,沿着该区2个深水沉积中心黑色页岩沉积厚度大、有机碳含量较高、成熟度高、生烃强度大、储气能力强、埋深适中。采用综合信息叠合法预测研究,认为綦江南部地区和武隆-彭水地区是研究区页岩气发育有利区,并采用体积法初步估算了两个有利区的资源量,分别为1.2×1012 m3和0.70×1012 m3,显示出该区巨大的页岩气资源勘探潜力。     

页岩中黄铁矿类型及其对页岩气富集的影响--以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩为例

黄铁矿是页岩中普遍存在的矿物之一,对其类型、成因及其对页岩气富集的影响的研究还处在探索阶段。以四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为研究对象,通过薄片观察、扫描电镜等手段,识别出草莓状、纹层状、结核状、自形以及他形等黄铁矿类型,五峰组-龙马溪组页岩中的黄铁矿主要形成于同生沉积阶段和早成岩阶段。草莓状黄铁矿主要形成于同生沉积阶段,指示还原环境,有利于有机质富集和保存,其含量与总有机碳呈正相关关系,其发育层段常富含有机质。草莓状黄铁矿与生物成因石英、陆源碎屑石英一起形成刚性颗粒支撑格架,对原始粒间孔隙的保存具有重要作用,有利于油气充注、滞留以及有机质孔的发育。研究区五峰组-龙马溪组底部黑色页岩草莓状黄铁矿非常发育,显示其不仅具有良好的有机质富集的物质基础,也有利于页岩优质储层的形成,草莓状黄铁矿含量可以作为页岩气甜点段判识的依据。     

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探开发进展、挑战与展望

鄂尔多斯盆地为大型富油气叠合盆地,发育二叠系和三叠系多套页岩层系,陆相页岩气资源丰富。相比较于海相页岩,陆相页岩存在较多特殊性,其勘探开发面临诸多挑战,制约陆相页岩气难以实现经济开采,在地质特征、资源背景及勘探开发技术等方面对鄂尔多斯盆地页岩气勘探开发实践中取得的成果进行归纳,对目前的技术难点进行分析,以期在陆相页岩气发展进程中,有效利用机遇及时应对挑战。综合分析认为:延长探区陆相页岩厚度、有机碳含量、成熟度、含气量等参数达到国家标准规定的页岩气有利层段参数下限标准,具备页岩气成藏地质条件;陆相页岩气在宏观和微观非均质条件控制下,相态和规模上具有差异性富集特征,存在吸附成藏和吸附+游离复合成藏两类成藏模式,不同成藏机理指导陆相页岩气有利区优选及页岩气井生产。陆相页岩气勘探实践中形成多项关键配套工艺技术,建立起适用于强非均质性陆相页岩的测井评价方法,研发出适用于陆相页岩的水基钻井液体系和系列钻完井配套技术装备,形成CO_2压裂技术体系和井场废液回收处理—利用技术。同时,面临精细"甜点"预测、钻井提速提效、压裂环保增效、降低成本等诸多挑战。目前中国陆相页岩气仍处于勘探开发初期,成本高,初期产量低,还需通过开展陆相页岩气勘探开发先导性试验,实现科技突破,形成资源接替,促进陆相页岩气产业取得经济效益。     

我国富含有机质泥页岩发育特点与页岩气战略选区

我国页岩气勘探才刚刚起步,目前研究主要集中在页岩气成藏条件和有利区评价方面。页岩气有利区优选还处于富含有机质泥页岩优选阶段,优选出的主要是页岩气发育远景区。受复杂地质背景和多阶段演化过程的影响,我国含油气盆地类型多、盆地结构复杂,盆地的不同演化规律直接控制着富含有机质泥页岩的发育与分布。为此,依据形成环境将富含有机质泥页岩划分为海相厚层富含有机质泥页岩、海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩、湖相富含有机质泥页岩这3种类型,并分别探讨了其页岩气勘探开发前景。结论认为：①海相厚层富含有机质页岩是我国近期页岩气勘探的首选;②海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩单层厚度较薄,但与致密砂岩气和煤层气有共生条件,发展页岩气与致密砂岩气等多类型天然气资源多层合采技术具有十分现实的意义;③湖相富含有机质泥页岩成岩程度普遍不高,需要进一步优选岩石强度较大、具备裸眼完井条件的层位进行勘探开发。     

四川盆地志留系龙马溪组优质页岩储层特征与开发评价

随着页岩气国家级示范区的建设,中国页岩气进入规模开发阶段;到2016年12月,长宁-威远、昭通和涪陵国家级页岩气示范区实现年产气量79×10⁸m,到2030年页岩气规划年产量达到(800~1 000)×10⁸m,展现出良好的发展前景。四川盆地龙马溪组地层厚达300m左右,进一步识别出优质页岩段,评价优质页岩储层特征是开发阶段的首要任务。依据笔石带特征和沉积相演化,将龙马溪组划分为龙一、龙二2个层段;志留纪早期深水陆棚沉积环境控制了优质页岩的空间分布,岩心观察识别出龙一段底部黑色炭质页岩和硅质页岩是优质页岩发育的有利岩相,优质页岩具有高有机碳含量、高脆性矿物含量、高含气量的特征;优质页岩段地质储量丰度集中,平均储量丰度达到1.85×10⁸m/km²,是页岩气规模化开发的有利层位。     

四川盆地焦石坝页岩气田形成与富集高产模式

以四川盆地东南缘焦石坝构造龙马溪组页岩气田及邻区为例,探讨复杂构造区、高演化程度页岩层系成藏富集的关键控制因素。焦石坝构造为经历多期构造运动改造的断背斜;龙马溪组页岩热演化程度高,Ro值大于2.2%,下部发育厚35~45 m、TOC值大于2%的优质页岩层系;产层超压,地层压力系数为1.55,页岩气产量、压力稳定。构造类型、构造演化及地球化学分析表明,龙马溪组存在多期生烃和天然气运聚过程,两组断裂体系与龙马溪组底部滑脱层的共同作用控制网状裂缝形成和超压的保持,是页岩气富集高产的关键,龙马溪组封闭的箱状体系保证了气藏的动态平衡。焦石坝页岩气藏的高产富集模式为"阶梯运移、背斜汇聚、断-滑控缝、箱状成藏";经历多期构造演化的复杂构造和高演化页岩层系发育区,要形成页岩气高产富集区,与常规气藏一样,需要有利的保存和构造条件。     

鄂西渝东地区东岳庙段页岩气勘探潜力研究

鄂西渝东地区下侏罗统自流井组东岳庙段发育厚层灰黑色页岩,钻井揭示气显示良好。文中利用露头、钻井、测井、分析化验、测试等资料,从页岩沉积特征、有机地化特征、储集条件及含气性等方面对东岳庙段页岩进行了系统研究。结果表明:该段以浅湖—半深湖沉积为主,富有机质页岩发育,有机质丰度高,热演化程度适中,含气性较好,具备页岩气形成的有利地质条件;页岩气富集主要受有机质丰度、热演化程度、储集物性及裂缝发育程度等关键因素控制。据此,初步建立了适合本区陆相页岩气有利区优选标准,并根据标准优选区内西北部乐福店—临溪场为东岳庙段陆相页岩气勘探有利区。     

泌阳凹陷陆相页岩油资源与有利区评价

泌阳凹陷为中国东部新生代典型富油凹陷,古近系核桃园组沉积了富含有机质湖相泥页岩,前期研究表明,泌阳凹陷深凹区核桃园组具备形成陆相页岩油的有利条件。两年多来,通过开展泌阳凹陷陆相页岩油地质评价和综合研究,形成了包括地质多参数综合评价、岩石学分析、测井储层评价、录井储层评价、地球物理储层预测、资源评价、有利目标评价、水平井优化设计等8项关键技术的地质评价技术系列,其中资源评价及有利区评价技术为页岩油气地质评价最为关键的技术。通过含油气页岩层厚度、面积及含油气量等资源评价关键参数研究,利用体积法计算泌阳凹陷主力页岩层页岩油资源量4.2253×108 t,页岩气资源量729×108 m3。利用有机碳、热演化程度、孔隙度、渗透率等6项页岩油评价指标,结合泌阳凹陷勘探实践,初步建立了泌阳凹陷陆相页岩油有利区评价标准。     

页岩气测井解释和岩心测试技术——以四川盆地页岩气勘探开发为例

利用页岩气专用测井技术对页岩气评价井进行了储层参数和气源参数的研究,并利用岩心测试技术对测井结果进行验证及校正,以更准确地反映储层物性参数。其中对四川盆地页岩气评价井的页岩有利层段进行了有利储层段划分以及硅质、脆性矿物、黄铁矿、含气量和TOC的测试。由于测井结果具有地域性差异,借助页岩岩心资料对上述参数进行了验证并对部分参数进行了校正,为合理开发页岩气提供了研究手段。