由北美页岩气勘探开发看我国页岩气选区评价

美国是世界上最早对页岩气进行商业性勘探开发的国家.2009年,美国页岩气勘探开发更是取得了惊人成就,页岩气产量接近900×108 m3.页岩气快速勘探开发使得美国天然气储量增加了40%.加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气投入勘探开发的国家,勘探开发的地区主要集中在不列颠哥伦比亚省东北部中泥盆统Horn River盆地与三叠纪Montney页岩,近年来又逐渐扩展到了其他省份.分析北美地区页岩气勘探开发特点与成功经验,对比我国页岩气形成的地质条件,可以得出以下几点启示:(1)页岩气是一种潜力巨大、近期可实现经济勘探开发的现实资源,应引起勘探开发决策的高度重视;(2)页岩气是一种广分布、低丰度、易发现、难开采的自生自储连续型非常规低效气藏,其勘探开发需要先进的技术、严格的成本控制、优惠的税收扶持政策以及考虑必要的环境保护;(3)我国页岩气形成的地质背景比北美地区复杂,页岩气的选区评价需要建立适合我国页岩气形成地质条件特点的标准.  

四川盆地页岩气藏和连续型-非连续型气藏基本特征

四川盆地是一个多旋回叠合盆地,发育了两套海相优质烃源岩(下寒武统牛蹄塘组页岩,下志留统龙马溪组页岩),其有机质成熟度高(R_o=1.5%～6%),绝大多数地区普遍不利于页岩气藏的形成;另发育两套海陆过渡相(上二叠统龙潭组和上三叠统须家河组)优质烃源岩,其成熟度相对较低(R_o=0.7%～3%),在川西南-川南地区具有较有利的页岩气勘探前景.四川盆地页岩烃源岩排烃效率高, 为大规模油气藏提供了烃源;多存在晚期快速隆升调整过程, 为吸附气的解吸创造了条件.页岩气藏经历了早期地质条件优越、生物气高效成藏,中期深埋地腹、原油裂解气快速成藏,晚期快速隆升、脱溶气和解吸气调整成藏等过程.四川叠合盆地油气藏具有多样性特征, 发育了从非连续型到连续型完整序列的油气藏类型.典型的非连续型气藏主要是指构造圈闭(以及部分构造-岩性圈闭)气藏,其圈闭相对独立,非连续分布, 储集空间类型以孔隙型为主.震旦系威远气田、川东石炭系气田群及川东北下三叠统飞仙关组气藏群等具有相对典型的非连续型气藏特征.非连续型-连续型过渡气藏介于连续型气藏与非连续型气藏之间,呈分散状或连续状分布, 圈闭类型多以复合圈闭为主,可发育有裂缝圈闭(川东南二叠系阳新统气藏)及岩性圈闭(上三叠统须家河组气藏).储集空间以裂缝型或次生溶孔为主,非均质性强,普遍存在异常高压.四川盆地连续型气藏应以页岩气藏为主, 但现今未有成功勘探开发页岩气藏的实例.四川叠合盆地具有多旋回构造-沉积演化、优质烃源岩分布的区域性、储层的非均质性和天然气的活动性,及油气成藏经历了生物气、吸附气、裂解气、脱溶气和解吸气演替等多样性特征.因此,四川盆地的油气勘探和研究应形成常规与非常规、连续型与非连续型、原生与次生油气藏的立体勘探和研究局面, 尤其应加强非连续型-连续型过渡油气藏特征、形成机理和分布规律的研究.  

页岩气研究现状及发展趋势

页岩气是以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集,其吸附及解吸机理与煤层气类似。根据不同的成藏条件,可表现为典型的吸附机理、活塞运聚机理或置换运聚机理。页岩气的分布主要受页岩厚度、面积、有机质丰度、生气强度及页岩储集空间等因素控制。中国对页岩气的研究起步较晚,但经国内外页岩气藏的初步对比分析后发现,中国许多盆地与美国东部地区页岩气藏的地质条件类似,其中,中国南方地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组具有良好的成藏条件及勘探潜力。中国在页岩气开发方面还面临着诸多问题,在未来一个较长时期内,页岩气相关基础理论研究,尤其是地质条件、成藏机理、分布规律、评价体系和开发技术等方面将是研究的主要方向。  

页岩气吸附与解吸附机理研究进展

页岩气渗流机理研究中,纳米孔隙中的渗流和多尺度储渗空间中气体传质的研究条件还都不成熟,唯吸附与解吸附的研究仅通过宏观实验就可进行。目前国内页岩气的研究热点也主要在与工艺密切相关的领域,对页岩气渗流的起点或基础——吸附和解吸附关注相对较少。对页岩气对吸附与解吸附机理国内外研究现状就行分析,并提出一系列值得深入研究的问题或方向。页岩气的主体赋存状态存有争议,对固溶态的甲烷的研究还很少;页岩气含气量测试中解吸法和等温吸附实验及其数学解释模型可靠程度有待提高;甲烷在超临界状态下的吸附规律研究较少,相关吸附模型对此鲜有涉及;单一矿物和有机质的吸附特性关注较少,多组分气体中各气体间竞吸机理还未有详细研究。  

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.  

页岩气储层水力裂缝转向扩展机制

从页岩储层岩石断裂力学角度出发,推导三维空间中水力裂缝激活和转向控制方程,将转向扩展的水力裂缝视为不连续正应力条件下的连续延伸。分析控制裂缝转向扩展形态的关键因素和力学特征并进行实例计算。结果表明:从主裂缝扩展长度方向看,水平地应力差越大,裂缝转向后宽度越窄;压裂液排量和黏度越大,裂缝转向后剩余能量越大,裂缝宽度越大;水力裂缝和天然裂缝初始逼近角约为30°时最容易沿天然裂缝发生转向;水力裂缝发生转向后表观形态有较大变化,裂缝向偏离最大主应力方向扩展,造成裂缝宽度变窄;裂缝打开能量的过多耗散造成裂缝总体长度和体积变小;水力裂缝转向能扩展为2~3种裂缝模式的复合。  

页岩地层水基钻井液研究进展

开发能满足页岩长水平段钻井井壁稳定要求的钻井液是页岩地层安全钻井的一项关键技术。目前广泛采用的油基体系具有高成本、高污染的缺点。归纳了具有仿油基性能以及防塌防水化的各种新型水基钻井液,包括成膜钻井液(MEG钻井液、甲酸盐钻井液、聚合醇钻井液和硅酸盐钻井液)与隔膜钻井液的防塌成膜机理及其优良特性和现场应用情况,新型纳米钻井液技术的研究进展。建议加强成膜机理的进一步研究,并提高该类钻井液的润滑性、防卡性及膜效率,开发适应具有时敏性的长段页岩钻井的防塌成膜处理剂,并加强在国外页岩气钻井中已实践的纳米钻井液的研究。  

川东北侏罗系千佛崖组页岩气勘探潜力分析

通过对比国内外页岩气成藏的有利地质条件,分析测试发现川东北侏罗系千佛崖组暗色泥页岩具有埋藏深度适中(3 500～4 000 m),厚度较大,TOC平均质量分数大于1.0%,热演化程度在1.43%～1.62%之间,孔隙度平均为4.08%,渗透率平均为1.106 6×10-3μm2,并且脆性矿物质量分数高等特点,具有良好的页岩气成藏和开发条件,勘探潜力巨大.  

页岩气藏渗流机理及压裂井产能评价

为了掌握页岩气藏生产动态特征,提高页岩气井产能,对页岩气藏渗流机理及产能评价进行研究.页岩气藏与常规气藏最主要的差异在于页岩气藏存在吸附解吸特性.利用Lang-muir等温吸附方程描述页岩气的吸附解吸现象,点源函数及质量守恒法,结合页岩气渗流特征建立双重介质压裂井渗流数学模型,通过数值反演及计算机编程绘制了产能递减曲线图版.分析了Langmuir体积、Langmuir压力、弹性储容比、窜流系数、边界、裂缝长度等因素对页岩气井产能的影响.  

页岩气等温吸附/解吸特征

对页岩的吸附与解吸特征进行实验研究,通过吸附模型和解吸模型分别对等温吸附实验和等温解吸实验数据进行拟合和作对比.研究结果表明:Langmuir模型描述页岩气等温吸附过程比较合适；页岩的吸附曲线与解吸曲线不重合,解吸过程存在着滞后.页岩气的等温解吸过程宜用解吸式模型进行模拟.