中国页岩气勘探研究现状

随着勘探程度的提高和非常规天然气研究的深入,页岩气资源勘探开发备受世界瞩目.页岩气是以吸附和游离状态同时存在于泥页岩地层中的天然气.页岩气成藏条件多样,成藏机理特殊,具有普遍发育、广泛分布的特点.中国页岩气的勘探还处于起步阶段,与美国东部地区页岩气成藏地质条件进行初步对比发现,中国的许多盆地均具有页岩气成藏的地质条件,并有望成为页岩气勘探开发的有利目标区.     

页岩气开采技术国际专利态势分析

页岩气是一种重要的非常规天然气资源,最早由美国勘探开发,目前在北美地区形成了成熟的评价方法和勘探开发技术,并推动了页岩气产业的发展。该文研究了国际页岩气的开发现状,并以汤森路透（ThomsonReuters）的Derwent专利数据库为数据源,基于关键词从国家、机构和研究主题等方面,对截至2013年的页岩气开采技术相关专利进行了分析,揭示了页岩气的关键开采技术特点和发展趋势,为我国页岩气的开发提出了对策和建议。     

国内页岩气开发现状及面临问题

随着美国的“页岩气革命”取得的良好进展,预示着页岩气作为一种重要的非常规天然气,具有缓解我国能源压力的巨大潜力,将成为我国油气资源勘探开发的新热点.通过几年的努力,我国页岩气的勘探开发在资源储量评估、水平井钻探和完井、开采技术方面已经取得了一定的成果.但是与美国相比,我国页岩气地质条件更为复杂,对页岩气的开发在开采技术、水资源利用、环境保护以及开发成本上将面临更大的挑战.     

页岩气选区评价方法与关键参数

页岩气是产自泥页岩等细粒沉积岩层中,并需要通过水平井钻探以及多段水力压裂技术才能商业开采的一类非常规天然气。在北美地区"页岩气革命"取得巨大成功的示范下,以及对页岩气资源量乐观评估结果的鼓舞下,国内近年来掀起了页岩气开发热潮。然而,北美地区页岩气取得的成功并非一蹴而就,经验之一是通过20世纪70年代以来即已实施的地质研究与工程技术研发计划,选择了一批页岩气资源禀赋高的页岩气区开展水平井钻探与多级水力加砂压裂。通过页岩气选区评价工作,按照页岩气评价参数标准,优选页岩气资源禀赋较高的有利区块以及具有商业开采价值的页岩气储层(即含气页岩)进行勘探,这是页岩气开采能否取得商业成功的关键一步。本文论述了页岩气选区评价的一些具体方法,对影响页岩气藏规模和产能大小的关键评价参数及其取值标准进行了探讨,并且对目前在页岩气评价认识上存在的一些问题进行了初步讨论。分析认为,有机质含量是评价页岩气资源禀赋高低的一个关键参数。北美地区主要页岩气开发区的含气页岩TOC质量分数均在2%以上。四川盆地南部龙马溪组底部伽马值最高的页岩气储层段的TOC质量分数一般在3%以上,为整个龙马溪组页岩层系中页岩气资源禀赋最高的层段,也是目前页岩气勘探的重要目的层段。埋藏浅、有机质高度富集的页岩以吸附气资源为主,而深层、高温高压条件下的页岩则以游离气资源占主导地位。页岩储层压力异常高有利于页岩气的保存与富集。在构造条件极为复杂、油气保存条件较差的中国南方地区开展海相页岩气勘探工作,不仅要面临钻完井工程技术上的巨大挑战,而且更要面临页岩气资源规模、水资源、地面管网设施以及开发经济性等诸多方面的挑战。     

Marcellus页岩气开采的水资源挑战与环境影响

 页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点。美国Marcellus页岩是目前世界上最大的非常规天然气田，地质储量高达42.47万亿m3，最大可开采量约14万亿m3，可供其20余年的天然气消费。然而，2008年以来Marcellus页岩气田的开采，因其消耗了大量的水资源及潜在的环境危害，引发了美国全国性的关于页岩气开采的环境影响大讨论。本文主要以美国Marcellus页岩气田为例，简述其开采现状及其产生的环境问题。针对中国目前正在积极筹划的页岩气资源战略调查和勘探开发战略构想，总结了美国页岩气开发的资源环境效应带来的启示。     

松辽盆地北部青山口组页岩气资源潜力浅析

北美地区成功勘探开发非常规资源的实践揭示,页岩气是近年来发展最快、潜力最大的非常规能源。松辽盆地北部页岩气的勘探还处于起步阶段,需要从北美地区借鉴成功经验,本文在总结页岩气成功探区成藏条件的基础上,分析松辽盆地青山口组页岩气的成藏条件。研究表明：松辽盆地青山口组在泥页岩发育规模、沉积环境等多个方面与国外具有广泛的相似性,具备多方面的有利成藏要素：稳定的长期还原沉积环境;广泛分布的厚层泥页岩;发育丰度高、类型好、高成熟度的优质气源岩;合适的埋藏深度。尽管松辽盆地陆相泥页岩与国外海相泥页岩在发育的构造背景、沉积体系、岩性发育等多个方面还存在较大的差距,不能像北美地区一样形成大规模的页岩气藏,但是在中央凹陷局部地区仍可找到页岩气的勘探甜点区。     

我国页岩气勘探开发的要点及层位

我国页岩气资源潜力巨大,利用页岩气有利于缓解环境污染,降低我国油气的对外依存度,保证国家能源安全.在设计页岩气井时,埋深、产状和厚度是要点,即井深大于500 m,页岩单层厚度不小于30 m,页岩层倾角不能大于30°,井位离断层不能小于3 km,至少要离开地面出露的岩体面积3倍.地震勘探不仅能获得页岩的埋深、产状和厚度,而且能获得页岩气开发时所需的地层物理力学参数,因此,地震勘探成为页岩气勘探开发时最重要的手段,地震勘探的要点:放炮孔深3~5 m,孔深及炸药量要做试验,排列道间距20 m,炮间距40 m,256道滚动接收,64次覆盖,25炮/km.我国页岩气层位以志留系、二叠系、三叠系、新生代的古近纪地层为主,且海相地层的成藏条件优于海陆交互相、陆相地层的成藏条件.上述要点能为企业在页岩气区块投入勘探开发实物工作量及未来投标国家页岩气区块时参考.     

页岩气地质选区及资源潜力评价方法

中国页岩气勘探开发持续、快速升温,建立页岩气的评价标准及具体的地质选区评价方法是勘探开发的前提和基础。有利区的优选可为进一步勘探决策和深化研究提供重要的依据。通过参考大量国外页岩气勘探开发实例,总结了页岩气的主要地质特点,并从页岩的生气能力、储气能力、易开采性3方面,结合国外页岩气开发实践及地质地球化学参数和国内盆地的具体地质实际,筛选并界定了6项地质选区评价参数,建立了评价参数分级的标准。利用该评价标准,在某地区进行了地质选区评价方法的应用模拟,从而提出了相关地质选区评价程序和具体评价步骤。系统归纳了国内外常用页岩气资源潜力定量计算方法,结合中国地质背景的复杂性和页岩气勘探开发程度较低的现状,建议根据区块页岩资料掌握情况,综合利用类比法和容积法估算资源量。     

民和盆地页岩气勘探潜力分析

为了探讨民和盆地侏罗系的页岩气勘探潜力,分析了该盆地侏罗系窑街组油气源岩有机质丰度、类型、成熟度和天然气类型以及气源等地质条件,并和北美用油气藏的形成条件进行了对比。结果表明,民和盆地烃源岩发育是一个已经证实的含油气盆地,与北美页岩气藏相比,窑街组泥页岩含气量高、刚性矿物颗粒含量高、资源丰度高,具备形成页岩气藏的地质基础,页岩气勘探开发潜力较大。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界页岩气勘探潜力分析

以北美页岩气勘探开发研究经验为基础,对鄂尔多斯盆地东部页岩气资源进行了评价,研究了石炭—二叠系页岩气的成藏条件和页岩气的资源潜力.认为石炭—二叠系烃源岩以暗色泥页岩为主,有机质丰富,厚度稳定,分布面积较大,成熟度较高,为页岩气藏的形成提供了良好的地质条件.     

中国页岩气开发管理模式探讨

 北美页岩气高效开发模式总结为“一体化管理+水平井平台+超大型压裂+工厂化作业”，一体化管理采取的是革命性降本增效配套管理措施。目前尚未形成符合中国页岩气开发特性的一体化管理模式。分析了北美和中国页岩气开发的成功经验。应用新制度经济学的交易费用理论、产权理论及经济机制设计理论分析表明：中国页岩气开发特性表现为资产专用性高、不确定性大、交易频率高，中国页岩气开发管理发展方向应该是混合制和企业制管理模式。中国应该组建若干个“大型油气资源勘察企业+大型油气技术服务企业+地方政府代表企业”的页岩气开发集团，具体可以采用联盟、关联交易、股份制企业3种管理模式，进而建立一套信息有效利用、资源配置合理、激励措施相容的中国页岩气开发长效管理机制。     

页岩气藏开发的关键因素

 页岩气藏是一种非常规气藏,属连续型气藏,其储层结构复杂,为低孔、低渗型,对开发技术要求很高。本文简述国内外页岩气开发现状,对北美页岩气藏开展研究并总结其勘探开发成功经验,认为其有效开发的关键是甜点区优选及储层压裂改造,综合地质评价是页岩气资源投入开发的基础,储层改造技术是动用页岩气储量的核心。介绍了开发目标区优选的主要地质参数及钻完井优化的主要内容,同时结合中国页岩气井地质及工程参数实际对比,提出了页岩气成功开发的工作思路,即在水平段储层评价基础上,进行有针对性压裂射孔设计,采用适合工程参数以增大缝网改造体积和效率,进而提高单井产量。     

四川盆地页岩储层正演模拟地震响应特征

页岩气的储量巨大且具有低碳环保的优点,具有很大的勘探开发价值,但目前中国页岩气的勘探仍处于初步探索阶段。为了研究页岩气储层的地震响应特征,以四川盆地某气田为研究区,通过设计页岩地层楔状体模型进行声学介质波动方程正演,分别研究页岩储层厚度、地震子波主频及含气性的变化对页岩储层地震响应特征的影响。然后,根据该研究区的实际测井数据和地震资料,建立了连井剖面的二维地质模型,并对其进行声学波动方程正演模拟,最终对研究区储层响应特征进行分析,从而能够初步预测出有利的含气储层,并为验证后续反演结果的准确性提供可靠的依据,对四川盆地及其周围地区页岩储层特征的研究具有一定的指导意义。     

梨树断陷营一段页岩气资源评价

由于我国页岩气勘探开发仍处于不成熟阶段,页岩气资源评价需用多种方法。通过对目的层段的钻井取心及对取心资料的地球化学分析、X衍射资料、扫描电镜等资料分析,结合研究区页岩气成藏条件,基于有机质丰度、有机质成熟度、泥页岩厚度、埋深和地表条件等5方面,建立了页岩气远景区、有利区和目标区优选参数体系,并采用概率体积法计算出了其地质资源量。研究发现梨树断陷页岩气丰富,具有巨大的勘探潜力。     

测井资料在优质页岩气储层识别中的应用——以鄂尔多斯盆地东南部长7段黑色页岩为例

为了利用常规测井资料研究页岩气储层,通过岩电关系、ΔlgR法、裂缝测井解释模型探讨了鄂尔多斯盆地东南部长7段黑色页岩的优质储层识别问题.结果表明:长7段成熟的富有机质泥页岩普遍具有高自然伽马、高自然电位、高声波时差和低密度的电性特征,有机碳质量分数普遍大于2%,均值3.15%,裂缝发育段主要集中在顶部和中下部,且以水平缝或低角度缝为主.研究区长7段黑色页岩段的顶部和中下部具备形成页岩气藏的良好地质条件,是页岩气勘探的有利层段.     

页岩气的开发

 页岩气作为一种资源量巨大的非常规天然气,具有“自生自储,原地成藏”的特征,其储层致密、开采难度大、气井投产后“初产高,递减快,长期低产”的特点明显。综述了全球页岩气的储量、开发技术及意义,介绍了目前中国页岩气的开发现状。中国页岩气资源丰富,地质资源量134.42×10¹² m³,技术可采资源量25.08×10¹² m³,“水平井+体积压裂+工厂化作业”是页岩气成功开发的基本模式,目前在长宁-威远、昭通和涪陵3个南方海相页岩气示范区实现了初步规模开发,已经具备了年产气97亿m³的生产能力。分析表明,合理高效地开发页岩气,对于缓解中国能源供需矛盾、调整能源消费结构、增强国际天然气定价影响力及促进区域经济发展均具有重要意义。     

湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩气藏条件及其勘探潜力分析

利用野外露头地质剖面、有机地球化学分析数据等资料研究了湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件及其勘探潜力.研究结果表明,湘西北下寒武统发育的海相泥页岩分布面积广、厚度大、有机碳含量高、有机质类型好,已达高-过成熟阶段,具有良好的页岩气形成条件.黑色泥页岩厚度分布明显受沉积相带控制,从深水陆棚相至斜坡相,黑色泥页岩厚度逐渐减薄.生储盖分析结果表明,桑植-石门复向斜一带具有优越的页岩气成藏条件,页岩气勘探开发前景良好.古丈复背斜一带虽然经历了多期构造活动与改造,上覆地层剥蚀严重,但页岩气自生自储自盖特征和吸附性能,同样可能让其页岩气具有良好的勘探开发前景.     

中、美页岩气开发现状的对比与思考

 通过对中、美页岩气开发的资源基础、地质条件、开发技术等方面的对比,认为当前中国页岩气开发具有资源基础较好、勘探开发技术起点较高的有利因素,但也存在地质及地表条件相对差、技术尚未成熟、配套不完善等不利因素。针对这些实际情况,需要解决核心区优选、研发和优化等适合中国地质条件和地表条件的开发工程技术系列,发展“工厂化”作业模式等关键技术,以克服诸多客观因素带来的不利影响。