涪陵页岩气田焦页XHF井生产动态分析及建议

涪陵页岩气田为我国首个商业开采的页岩气田,焦页XHF井为涪陵页岩气田生产时间最长的特征井,其生产特征对页岩气田的开发具有十分重要的意义。目前该井已进入间歇性开采阶段,页岩气井的递减期生产规律及生产方式尚无经验借鉴。因此通过分析本井生产历史数据、对比目前实际生产情况,为间歇性开采制度的制订提供依据。通过分析认为当气井压力与外输压力持平后推荐采用间歇性开采方式。鉴于本井外输压力现状,根据气井历史携液情况分析,总结气井间开时机,该制度可有效避免气井水淹,并保障气井正常开井生产。同时利用流动物质平衡法和产量递减趋势,保守估计该井可采储量,根据计算获得的剩余可采储量,认为该井仍具有较大开采潜力和经济效益。     

四川盆地涪陵地区龙马溪组含气页岩段上部气层平面非均质性特征及其发育主控因素

涪陵地区五峰组-龙马溪组底部发育一套富有机质页岩,依据页岩品质、含气性将该套页岩储层纵向上细分为9个小层,并明确下部(1)～(5)小层优质含气页岩段为主力开发层系.2017年,焦石坝区块针对龙马溪组一段上部中低品位页岩气层((6)～(9)小层)启动了分层开发调整工作并取得了较好成效,但是上部气层页岩品质及厚度在平面上具备较强的非均质性,影响了分层开发调整工作的正常推进.通过对海底古地貌、水动力条件等开展系统研究,明确了上部气层的平面非均质性特征及其发育主控因素.上部气层自涪陵地区南部和北部向中部梓里场-白涛地区由混合页岩相(粘土和陆源石英二元混合)转变为长英质页岩相(岩矿以陆源长英质为主)和粘土页岩相,页岩品质略有变差,中部梓里场-白涛地区的北缘和南缘(7)小层出现明显减薄,普遍缺失上半段;同时在部分井区缺失(7)～(9)小层,缺失区呈现北东向条带状展布.构造火山活动、海平面升降、海底古地貌、陆源供给及底流沉积作用共同控制了上部气层的平面非均质性展布特征.     

川西南地区下寒武统筇竹寺组页岩气纵向差异富集主控因素

川西南地区筇竹寺组发育多套富有机质页岩,但上部优质页岩的含气性明显好于下部优质页岩.应用热解实验、物性测试、全岩矿物X衍射、低温氮气吸附、氩离子抛光-扫描电镜等方法对筇竹寺组页岩地化、储层、封盖条件等开展分析,揭示筇竹寺组页岩气纵向差异富集的主控因素.研究表明,页岩气差异富集的主要控制因素为:（1）页岩有机质富集程度:筇竹寺组上部页岩段TOC含量相对较高、分布集中,下部优质页岩段TOC含量较低且分布不均、分散,从而导致页岩纵向生烃物质条件、有机质孔隙发育及微孔（比表面）的差异.（2）页岩岩矿组成及储层特征:上部优质页岩段粘土含量高且以伊蒙混层为主,有利于吸附气富集,该页岩段以有机质孔隙为主,微孔相对比较发育但孔隙度较高,下部优质页岩以粘土矿物孔、脆性矿物粒间孔及微裂缝为主,介孔相对比较发育但孔隙度较低.（3）保存条件:上页岩段顶底板发育完整且岩性致密,对页岩气层具有较好的保护作用;下页优质岩段底部存在碳酸盐岩古风化壳,底板对页岩气的保存能力薄弱.因此,TOC含量高、粘土矿物含量高、有机质孔隙发育、顶底板条件好是决定上部优质页岩段含气性优于下部页岩段的主要因素.      

涪陵焦石坝地区页岩气赋存特征定量表征及其主控因素

为解决页岩气开发过程中,单井实测含气量与测试产量存在明显矛盾的问题,系统开展了测井解释含气量和实测含气量的对比研究,认为在焦石坝地区使用测井解释含气量来代替实测含气量是可行的.在详细对比有机质丰度、有机质成熟度、孔隙结构、地层温度和压力等对页岩含气量影响的基础上,明确孔隙结构是控制页岩气赋存特征的主要因素.对涪陵焦石坝地区而言,由于纵向有机质丰度差异而带来的孔径和孔隙度等孔隙结构的不同是导致上、下部气层赋存状态变化的主要原因.对中国南方海相页岩开发选区评价而言,在今后的开发选区过程中,应更加注重开展页岩孔隙结构对赋存状态的影响研究.      

贵州龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律

为了评价贵州省志留系下统龙马溪组页岩气资源开发潜力,开展了野外地质调查及页岩气井勘探工作,研究了龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律。研究表明:贵州龙马溪组地层主要分布于遵义-余庆一线以北,页岩干酪根类型以I型和II₁型为主,有机碳质量分数普遍小于2%,R_o值为1.5%~3.39%,且下部有机质成熟度明显高于上部;页岩矿物组成以碎屑矿物及黏土矿物为主,表现出较强脆性;页岩孔隙相对发育,以孔隙型、孔隙-裂缝型储集空间为主,主缝、微缝、粘土矿物层间孔缝形成理想的解吸-渗流通道;页岩抗压、抗张强度差异较大,但水介质对页岩强度的影响不大;页岩含气量范围0.63~2.81 m3/t,表现出随深度增加而增大的趋势;扬子地台所历经的多期次构造活动对区域页岩气保存产生了重要影响,正安-务川-沿河以北是贵州龙马溪组页岩气保存的有利区。      

页岩气资源评价方法及应用——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

为了明确涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组上部气层地质资源量,评价区块资源潜力,针对涪陵页岩气田焦石坝地区勘探程度较高、钻井资料较为齐全的基础条件,利用区内已钻探7口评价导眼井资料,选取静态法对该区块五峰组—龙马溪组上部气层页岩气资源量进行计算,根据地质行业标准《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》要求,游离气地质资源量计算采用容积法,吸附气地质资源量计算采用体积法,重点阐述计算方法及所需的各项参数,包括面积、厚度、总孔隙度、游离气含气饱和度、吸附气含量等,初步计算了涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组—龙马溪组上部气层资源量约为1 100亿m~3,资源丰度大于4亿m~3/km~2,页岩气资源量评级为Ⅱ级,具备较好的开发潜力。采用该方法对涪陵页岩气田焦石坝区块进行资源量计算和评价,获得了地质资源量,评价了区块产气效果,方法应用适应性较好,是开展焦石坝区块页岩气储量动用状况研究的重要基础。     

雪峰隆起西缘湘张地1井牛蹄塘组页岩含气性特征及控制因素

雪峰隆起周缘是四川盆地外围页岩气勘探的重要区域,下寒武统牛蹄塘组为该区主要的页岩气层位,为深入研究页岩含气性特征,以隆起西缘湘张地1井钻井资料为基础,借助现场含气测试数据,对页岩纵向含气性进行精细描述,并以此探讨牛蹄塘组页岩气分布规律与控制因素.湘张地1井牛蹄塘组页岩气整体呈上低下高、局部富集的分布规律,受有机质含量、矿物组分、孔隙与裂缝、物性、滑脱构造等因素共同控制.下部页岩有机质和脆性矿物含量高、裂缝与孔隙较发育,气体吸附的比表面积主要由有机质孔隙提供,脆性矿物有利于孔缝的形成与保存,裂缝与孔隙的发育有效改善了储层物性,为游离气提供大量储集空间,配合存在的滑脱构造带,使下部总含气量较高,且以游离气为主,占比58%~82%,尤其底部滑脱带内吸附气含量极低,孔缝发育程度对总含气量的影响大于有机质含量,同时,孔缝分布的不均也导致气体在局部较为富集;上部页岩孔缝欠发育,有机质与脆性矿物含量均低于下部,整体含气性较差,吸附气占比略大,主要受有机质含量控制,可作为下部含气段直接有效的盖层.此外,下部页岩岩石力学脆性强、成岩作用晚、热演化程度高、抗压强度与主应力差低,具备较强的可压裂性,有利于后期改造.      

页岩气资源评价方法及应用——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

为了明确涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组上部气层地质资源量,评价区块资源潜力,针对涪陵页岩气田焦石坝地区勘探程度较高、钻井资料较为齐全的基础条件,利用区内已钻探7口评价导眼井资料,选取静态法对该区块五峰组—龙马溪组上部气层页岩气资源量进行计算,根据地质行业标准《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》要求,游离气地质资源量计算采用容积法,吸附气地质资源量计算采用体积法,重点阐述计算方法及所需的各项参数,包括面积、厚度、总孔隙度、游离气含气饱和度、吸附气含量等,初步计算了涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组—龙马溪组上部气层资源量约为1 100亿m³,资源丰度大于4亿m³/km²,页岩气资源量评级为Ⅱ级,具备较好的开发潜力。采用该方法对涪陵页岩气田焦石坝区块进行资源量计算和评价,获得了地质资源量,评价了区块产气效果,方法应用适应性较好,是开展焦石坝区块页岩气储量动用状况研究的重要基础。     

贵州岑巩TX 1井牛蹄塘组页岩压裂效果评价

TX1井是四川盆地外围第一口针对牛蹄塘组页岩压裂的井,岩心现场解析含气量为1.00~3.06m3/t,含气性较好,展现了较好的勘探前景.但复杂构造以及下部含水层对后期储层改造提供了挑战.对TX1井进行了压裂改造,返排过程中气体点火2~3m,但后期一直出水,返排率大于100%.利用Meyer软件进行压裂拟合评价,结果显示TX1井在压裂过程中因沟通了底部高含水层,导致压后出水严重;压裂改造未形成复杂的裂缝网络,限制了储层改造的效果.因此认为直井压裂改造受体积的限制,只能作为对页岩储层含气性与产能的评价手段,页岩气商业性开发还需通过水平井钻井和大规模的分段压裂改造来实现.该井的钻探施工与压裂改造经验为本地区下一步勘探开发指明了方向.      

滇东北DD1井五峰-龙马溪组页岩气地质特征及其勘探启示

四川盆地南缘五峰-龙马溪组页岩气勘探难度大。以滇东北彝良县DD1井页岩气调查井为例,利用钻测井、岩心分析测试等资料评价其页岩气地质条件。滇东北彝良县DD1井的五峰-龙马溪组富有机质页岩厚度较小、有机质丰度低、热演化程度高、含气性差、N₂含量高,其主要评价指标与盆地内JY1、N203等盆内页岩气高产井差异明显。在页岩气核心评价参数对比基础之上,对DD1井五峰-龙马溪组页岩气勘探失利的地质因素进行深入分析,认为其原因主要在于3个方面：1）五峰-龙马溪期距离黔中古隆起较近,五峰-龙马溪组下段为浅水潮坪相沉积,缺乏黑色富有机质页岩的物质基础;2）五峰-龙马溪组页岩热演化程度高,导致页岩孔隙度变差;3）五峰-龙马溪组埋深较浅,多种尺度裂缝发育,页岩气逸散严重,页岩气构造保存条件差。对滇东北彝良县DD1井页岩气钻探失利的分析,为盆外五峰-龙马溪组页岩气勘探提供了启示意义。     

Differences of Hydrocarbon Enrichment between the Upper and the Lower Structural Layers in the Tazhong Paleouplift

<正>The Tazhong paleouplift is divided into the upper and the lower structural layers,bounded by the unconformity surface at the top of the Ordovician carbonate rock.The reservoirs in the two layers from different parts vary in number,type and reserves,but the mechanism was rarely researched before.Therefore,an explanation of the mechanism will promote petroleum exploration in Tazhong paleouplift.After studying the evolution and reservoir distribution of the Tazhong paleouplift,it is concluded that the evolution hi late Caledonian,late Hercynian and Himalayan periods resulted in the upper and the lower structural layers.It is also defined that in the upper structural layer,structural and stratigraphic overlap reservoirs are developed at the top and the upper part of the paleouplift,which are dominated by oil reservoirs,while for the lower structural layer,lithological reservoirs are developed in the lower part of the paleouplift,which are dominated by gas reservoirs,and more reserves are discovered in the lower structural layer than the upper. Through a comparative analysis of accumulation conditions of the upper and the lower structural layers,the mechanism of enrichment differences is clearly explained.The reservoir and seal conditions of the lower structural layer are better than those of the upper layer,which is the reason why more reservoirs have been found in the former.The differences in the carrier system types,trap types and charging periods between the upper and the lower structural layers lead to differences in the reservoir types and distribution.An accumulation model is established for the Tazhong paleouplift.For the upper structural layer,the structural reservoirs and the stratigraphic overlap reservoirs are formed at the upper part of the paleouplift,while for the lower structural layer,the weathering crust reservoirs are formed at the top,the reef-flat reservoirs are formed on the lateral margin,the karst and inside reservoirs are formed in the lower part of the paleouplift.     

Summary of Numerical Models for Predicting Productivity of Shale Gas Horizontal Wells

Shale gas production has gradually achieved high and stable output, which makes it possible to make up for the shortage of oil and gas energy as an alternative energy source. Shale reservoir is compact, with well-developed nano-pore, and has the characteristics of adsorption and desorption, diffusion and slippage. At the same time, there are a large number of natural cracks, bedding and foliation. Hydraulic fractures expand irregularly after volume fracturing in horizontal wells. The whole system has multi-field coupling and cross-scale flow effects. Productivity prediction of shale gas is difficult and uncertain, which restricts the efficient development and evaluation of shale reservoirs. In this paper, the development status of productivity numerical models for shale gas horizontal wells is reviewed in consideration of the multi-scale transport characteristics of shale gas. These models include dual media capacity models, multiple media capacity models, and complex seam productivity models. It is considered that the dual medium and multi-media productivity models weaken the large permeable flow area and channel provided by the complex seam network system after shale reservoir lamination, and cannot comprehensively characterize the full-scale coupled transport characteristics of shale gas. The numerical model for productivity prediction of shale gas horizontal wells based on complex fracture network provides a multi-scale flow embedded fracture network system, which solves the problem of systematic flow without losing the ability to accurately characterize each scale flow. It is necessary to obtain the complex fracture network morphological characterization which conforms to reservoir geological characteristics, rock mechanical behavior and fluid-solid coupling mechanism. Fracture network characterization is the key to the productivity prediction of shale gas horizontal wells.     

Production rate analysis of multiple-fractured horizontal wells in shale gas reservoirs by a trilinear flow model

Most multiple-fractured horizontal wells experience long-term linear flow due to the ultralow permeability of shale gas reservoirs. Considering the existence of natural fractures caused by compression and shear stresses during the process of tectonic movement or the expansion of high-pressure gas, a shale gas reservoir can be more appropriately described by dual-porosity medium. Based on the assumption of slab dual-porosity, this paper uses the trilinear flow model to simulate the transient production behavior of multiple-fractured horizontal wells in shale gas reservoirs, which takes the desorption of adsorbed gas, Knudsen diffusion and gas slippage flow in the shale matrix into consideration. Production decline curves are plotted with the Stehfest numerical inversion algorithm, and sensitivity analysis is done to identify the most influential reservoir and hydraulic fracture parameters. It was found that the density and permeability of the natural fracture network are the most important parameters affecting the production dynamics of multiple-fractured horizontal wells in shale gas reservoirs. The higher the density and permeability of the natural fractures are, the shorter the time is required to exploit the same amount of reserve, which means a faster investment payoff period. The analytical model presented in this paper can provide some insight into the reserve evaluation and production prediction for shale gas reservoirs.     

对页岩气成因及工业前景的思考

页岩本身并不生气。以页岩为储层的油气藏,以裂缝为主要储集空间,即传统的裂缝性泥页岩油气藏。北美页岩气在以硅质胶结和以硅岩为主的储层中,产量偏高。这一现象从硅质的来源上,指出页岩气与碱性地幔流体的必然联系。阿巴拉契亚盆地深度3000m以下的页岩气,甲烷同系物碳同位素值完全反序排列,从地球化学角度证明页岩气来自地幔。如果页岩仅仅是储层而非气源岩,我国"页岩气十二五规划"探明页岩气储量6000×108m3和2015年产量65×108m3的目标将失去地质依据。因巨大的环境隐患,页岩气开发所必需的水力压裂法已在英、美、法、德、瑞士、保加利亚、澳大利亚等国立法禁止,在南非推迟发放所有的水力压裂法开采许可证。页岩气开采带来的环保问题不仅仅是有害气体向大气泄露,还有超过260种有害化学物质随着每次10000m3压裂液返排到地表,不断重复地向页岩气开采地区排放,将造成空前的污染。同时造成工业和民用供水短缺。美国页岩气被市场分析师称为"伪商业产品",价格在成本区间内。我国计划到2020年页岩气产量达600 108～1000 108m3,根据美国的经验,起码需要2万口页岩气井,10年内所需投资将达到4000亿～6000亿元。显然,页岩气即将成为吞噬中国几十年经济发展成果的黑洞,即将成为破坏我们生息环境的"切尔诺贝利"。     

页岩油气富集的主控因素及误辩:以美国、阿根廷和中国典型页岩为例

页岩气富集不均匀,无论对于不同页岩油气藏还是同一页岩油气藏不同地方,产量都是有高有低.有必要系统分析和对比全球不同页岩油气的地质、石油系统与油气富集的关系,总结页岩油气富集的主控因素,从而采取合理的勘探和开发技术.以美国、阿根廷和中国典型页岩为例,基于野外和岩心观察、样品属性测试分析、储层表征、石油系统分析及油气测试,探究了页岩油气富集的主控因素及存在的认识误区.结果表明,富含有机质和脆性矿物的页岩主要分布于远离造山带物源的非深水的沉积和构造背景,富含石英和高伽马页岩并非判断优质储层的矿物和岩石物理标准,优质碳酸盐页岩应以富含碳酸盐和低伽马值为标准.页岩油气藏实际是细粒富含有机质的自生自储或与富含有机质烃源岩相邻的贫有机质细粒沉积储层.天然裂缝对页岩油气富集具有有利和不利的双重作用.因此,页岩油气富集同时受到沉积和构造环境、岩相及矿物组成、天然裂缝的耦合影响,且对不同沉积盆地、不同属性页岩的影响差异明显.      

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。     

塔中北斜坡富油气区油气分布规律与富集主控因素研究

塔里木盆地塔中北斜坡奥陶系油气藏类型多样、油气性质变化大、油气水分布复杂。通过对塔中北斜坡大量单井及其生产动态的分析解剖,结合分析化验资料,深入探讨了富油气区的流体分布特征、断裂发育特征、储层差异性以及典型高产井和出水井的对比,揭示了油气分布规律与控制因素。鹰山组顶部的风化壳型不整合面在垂向上控制了储层的发育深度范围和储层质量;平面上储层的非均质性是导致油气分布差异的重要原因。断裂引起的局部高差对流体聚集存在明显影响,使断裂上盘高部位更倾向于富油气,并发现断裂对储层改造强烈,特别是走滑断裂作为油气运移通道对油气分布具有重要的控制作用,决定了不同区域的古油藏在晚喜山期遭受气侵的强度,控制了不同相态油气藏的分布;奥陶系鹰山组上部发育的致密段对古油藏的保存具有积极的作用。该认识对相似地区碳酸盐岩油气富集规律研究及勘探开发具重要的参考价值。     

彬长大佛寺井田低煤阶煤层气直井产气差异性评价

大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组,煤储层物性较好,煤层气资源丰富,然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上,结合煤层气直井地面开发的实践,运用模糊数学方法,构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤层气直井储层各参数的评价隶属函数,通过计算评价值对4 上煤和4号煤储层进行了综合评价,评价结果与实际煤层气产能情况一致,即DFS-133和DFS-45井储层有利于地面煤层气开发,DFS-69和DFS-105井储层不利于地面煤层气开发。基于4口直井4号煤组煤层气储层的综合评价,认为在储层强化措施一致的情况下,井田内煤层气直井产气效果主要受储层资源因素、保存因素和开发因素3方面的控制。同时,研究结果对大佛寺井田4 上煤的煤层气勘探开发及选区具有重要的地质意义。      

基于物质平衡反演法的致密砂岩气藏地层压力计算

压力是气藏的“灵魂”,地层压力是评价气井产能,分析气藏潜力的基础。然而,受到资料完整程度、方法适用条件等因素的限制,大部分气井无法准确获取地层压力。为了评价致密砂岩气藏地层压力,基于少量压力监测资料,采用数学反演思维,提出物质平衡反演法。首先,利用拟稳定流动状态下气井生产数据,拟合Blasingame图版,计算气井动态储量。而后,通过动态储量及一个测压数据进行反演,建立物质平衡方程,代入累产气量,评价地层压力,最后,以大宁–吉县区块致密砂岩气井为例,进行地层压力计算。结果表明:(1) 物质平衡反演法仅需一个测压点,可以评价气井的地层压力变化。(2) 气井原始地层压力差异大,单井地层压力变化复杂,存在多个压力系统。(3) 压力系统不一致与储层非均质性强有关。研究结果对于致密气单井压力计算和致密气藏压力评价提供了可靠的方法,为致密气藏开发方案调整和效益开发奠定了基础。      

频谱分解技术在泥页岩储层含气性预测中的应用——以柴达木盆地鱼卡凹陷为例

针对柴达木盆地北缘鱼卡凹陷中侏罗统大煤沟组泥页岩,利用地震频谱曲线在不同流体介质储层中的形态、斜率、主频与中心频率的差值等属性参数特征,识别陆相泥页岩层系的地震频谱属性特征,预测含气性。研究结果表明,中侏罗统大煤沟组上部能量系数较低,平均为0.6719,下部能量系数较高,平均为0.7521,结合现场含气量和全烃特征认为,可以以能量系数0.7为界线,作为识别下部和上部含气性的标志,下部明显比上部含气性好。平面上进一步圈定了2个有利目标区,得到柴页1井勘探验证。因此,频谱分解技术可应用于中国陆相页岩气的勘查开发。