四川盆地五峰-龙马溪组深层页岩气勘探开发进展及建议

四川盆地五峰-龙马溪组页岩气资源量主要集中在大于3 500 m埋深范围内,对其实施勘探开发具有重要意义。通过明确四川盆地深层页岩气藏的主要分布范围,在总结分析深层页岩气藏中关于应力与物性关系、脆性与岩石破裂模式、水平应力差与压裂改造效果等方面的特征基础上,深入剖析在对四川盆地五峰-龙马溪组深层页岩气实施勘探与开发过程中出现的关于勘探开发风险深度、钻完井以及压裂技术等相关问题。对此提出以下几个方面的建议:埋深4 500 m为目前深层页岩气藏的勘探风险深度;在钻完井方面,建议采用强抑制水基钻井液,加强地震解释,优化水平井钻井轨迹和方位,采用旋转导向钻井工具等;在水力压裂方面,建议改变射孔方式,采用拉链式同步压裂,使用多尺寸粒径支撑剂以充填多级裂缝,考虑使用液氮等环保型压裂介质,建立和优化多流体运移机制的试井数学模型等。     

长宁区块页岩气水平井组地质工程一体化

四川盆地南部地区下志留统龙马溪组页岩气资源量丰富,开发潜力巨大,但页岩储层渗透率极低,无自然产能,属于典型"人造气藏";必须同时关注储层品质、钻井品质、完井品质,才能获得最大的单井预估最终可采储量(estimated ultimate recovery,EUR)和最高的采收率。因此,为了应对这一挑战,长宁页岩区块开展地质工程一体化技术攻关,形成了地质建模、地质力学、压裂模拟和气藏模拟等4个专业的多项关键技术。采用地质工程一体化研究技术在长宁A平台开展了现场应用。结果表明:①开展地质工程一体化研究,可以实现地质与工程的有机结合,地质模型为工程优化提供技术支撑,工程实践不断校正地质模型,提高精度;②通过地质工程一体化可以打造"透明"页岩气藏,提高研究区域内地质甜点区和工程甜点区的预测精度;③利用地质工程一体化技术可以实现水力裂缝的精细刻画,定量描述和分析水力裂缝的几何形态、净压力、支撑剂分布和导流能力等关键参数;④建立了网格精度小于10 m的页岩气水平井分段压裂三维数值模型,页岩气井的历史拟合精度得到了较大的提高:单井日产气量拟合程度大于98%;井口压力拟合程度大于80%;产液趋势拟合程度大于75%;累产液量拟合程度大于90%。随着地质工程一体化研究不断实施,长宁地区页岩气产量在过去两年中迅速增长。     

川南泸州区块五峰-龙马溪组现今地应力特征与页岩气开发

川南泸州区块是中国重要的页岩气产区,其内五峰-龙马溪组页岩气资源丰富,勘探-开发潜力巨大。现今地应力在页岩气运移与富集规律分析、钻完井工程、储层压裂改造以及井网部署等方面均具有重要应用。分析泸州区块五峰-龙马溪组深层页岩气储层现今地应力状态,并探讨在其影响下的天然裂缝活动性与压裂裂缝扩展。结果表明:五峰-龙马溪组页岩气储层现今地应力方向呈现WNW-ESE的优势方位;现今地应力值大小为:水平最大主应力最大、垂向主应力居中、水平最小主应力最小,指示走滑型地应力机制。五峰组和龙一₁¹小层水平主应力差分别介于11.90～15.76 MPa和11.80～16.75 MPa范围内,具备形成复杂压裂缝网的地应力条件。在现今地应力条件下,川南泸州区块五峰-龙马溪组页岩气储层天然裂缝不活动,随着开发流体的注入,天然裂缝逐渐活化,其压力增量的临界值为15～23 MPa;压裂后主要形成垂向延伸的裂缝系统。研究成果可为川南泸州区块深层页岩气效益开发提供现今地应力分析的基础与科学依据。     

二维地震勘探在页岩气勘查空白区的应用效果：以下扬子巢湖地区五峰组-高家边组下段为例

下扬子巢湖地区五峰组-高家边组下段地层富有机质页岩厚度、有机地化、储集物性、岩石学以及含气性特征研究较为薄弱,为查明该地区五峰组-高家边下段页岩气地质条件,利用二维地震勘探方法指导井位部署,取得了较好的钻探地质效果。钻探结果表明,在页岩气空白区,表现为强反射特征的波组即为五峰组-高家边组下段黑色富有机质页岩。针对强反射波组部署的皖含地1井完整揭示了五峰组-高家边组地层,五峰组-高家边组下段实钻深度与预测深度相差156 m,富有机质页岩厚度为43.9 m,生气条件和储层条件较好,见页岩气显示。因此,二维地震勘探为页岩气空白区的有效勘查方法,利用该方法部署的钻井证实巢湖地区五峰组-高家边组下段具有较好的页岩气地质条件。     

滇黔北探区YQ1井页岩气的发现及其意义

YQ1井钻遇的龙马溪组—五峰组优质黑色页岩单层厚度大,有机碳含量高,有机质成熟度较高,微孔隙、微裂缝发育。分析化验结果表明,YQ1井页岩层甲烷吸附气含量随埋藏深度、地层压力、有机质及黏土含量的增加而增大,含气量达1.0～3.0 m3/t,证实龙马溪组底部是本区页岩气勘探的现实目的层,为具有商业开采价值的优质页岩气层。针对"强改造、高演化"的中国南方海相勘探领域,页岩气成藏赋存具有"构造沉积控局势→保存条件控气藏→岩性物性控甜点"的地质特色,落实富有机质、超常地层压力、脆性微孔缝发育的页岩气甜点区是页岩气勘探评价的第一要务,寻找构造变形较弱、远离通天断层、区域盖层发育和整体保存良好的宽阔向斜区是海相构造坳陷页岩气甜点区评价优选的首要因素。     

盐津--珙县地区五峰组--龙马溪组页岩气富集成藏条件

利用野外观察及实验数据资料,对盐津-珙县地区五峰组-龙马溪组页岩气形成条件进行分析,并探讨其富集成藏的主控因素.研究结果表明盐津-珙县地区五峰组-龙马溪组下部黑色页岩是深水陆棚沉积产物,该区页岩气“甜点段”五峰组—段—四段和龙马溪组一段—五段发育完整,有机碳质量分数在2.7%~6.0%之间,主要为中高-高有机碳含量,富有机质黑色页岩厚度分布在30~50 m.在高含气层位,纳米级有机质孔和黄铁矿晶间孔大量发育,平均孔隙度为2.28%~3.48%,为吸附气和游离气提供良好的储集空间.研究区内构造强度较弱,通天断层少,具有良好的顶底板条件,压力系数平均大于1.0,因而保存条件良好.分析表明,高有机碳含量、纳米级孔隙发育、高脆性矿物含量、高压力系数是盐津-珙县地区页岩气富集成藏的主控因素.     

四川盆地及周缘地区五峰—龙马溪组页岩气概况及前景评价

探讨四川盆地及周缘地区上奥陶统-下志留统五峰-龙马溪组黑色页岩的基础地质特征,并对该层页岩气前景进行评价。通过野外露头、钻井和地震剖面资料研究表明,四川盆地及周缘地区五峰-龙马溪组泥页岩分布于环乐山-龙女寺和黔中加里东古隆起地区,向川南、川北和川东方向逐渐变厚,厚度达200～500m;其中黑色页岩厚度的分布趋势与之相似,一般为20～80m。有机碳质量分数>1%,属腐泥型Ⅰ型干酪根,一般Ro>2%。黑色页岩段为海侵至最大海平面时的沉积产物,现今埋藏较浅,盆地内川南地区埋深1.5～3km,鄂西渝东地区埋深1.5～3km。川东及鄂西渝东过渡带埋深2～3.5km的黑色页岩段将是页岩气勘探的主要目标区,大巴山前缘是未来勘探的潜在有利区。     

四川盆地外复杂地质条件区海相页岩气“甜点区”优选:以湘西北地区古生界为例

针对湘西北地区古生界页岩气勘探困难等问题,分析多年来钻井地质成果,对海相页岩气聚集条件进行研究,提出四川盆地外复杂地质条件区"甜点区"评价参数体系,量化界线及权重,涵盖4个方面16个指标,并强调生烃条件和保存条件,优选勘探"甜点区"。研究结果表明:黑色页岩主要发育于深水陆棚相,有机质类型较好,以Ⅰ型干酪根为主;牛蹄塘组富有机质页岩厚度及其丰度明显比国内其他勘探层系的高;五峰组—龙马溪组有机质丰度与四川盆地的相似,但厚度(仅20～30 m)不足;有机质热演化进入高成熟阶段,有利于勘探与开发;页岩矿物质量分数具有"两低—高"的特征,即低质量分数的碳酸盐岩、低质量分数的黏土矿物和高质量分数的石英;页岩储层微观发育多种类型孔隙和微裂缝,但有机质孔控制储层特征,如渗透率、吸附能力等;对于五峰组—龙马溪组,向斜核部属于残留型保存构造样式;对于牛蹄塘组,背斜核部属于破坏型保存构造样式,而向斜核部属于残留型或完整型保存构造样式;优选牛蹄塘组"甜点区"位于雪峰隆起的北西缘逆冲推覆带下盘,而五峰组—龙马溪组"甜点区"应该靠近四川盆地龙山一带的残留向斜。     

渝南-黔北五峰组-龙马溪组页岩气地质特征

通过大量野外露头、钻井岩芯观察,以下古生界五峰组-龙马溪组富有机质泥岩为研究对象,结合有机地化、显微薄片、X-衍射、孔渗、比表面积、扫描电镜等实验测试分析手段,综合分析了五峰组-龙马溪组页岩气基本地质特征。研究表明,在浅水陆棚-深水陆棚的沉积格局控制下,研究区富有机质页岩具有南薄北厚（10~80 m）的分布特征;富有机质页岩总体平均有机碳含量大于2.0%,为腐泥型I型干酪根,有机质成熟度程度高（R_o为0.82%~3.04%）;富有机质泥岩物性特征为低孔-低渗型,发育多种微观孔隙结构。在此基础上,通过页岩气区块优选和评价,认为安场-道真向斜区具备良好的页岩气富集基础地质条件,具有良好的页岩气勘探前景。     

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。     

页岩气水平井前导地质物理模型的测井研究

以川南威远地区寒武系筇竹寺组页岩气为研究对象,首先,利用邻井的测井储层评价结果优选“地质甜点”作为导向目标层;其次,分析沿井眼轨迹方位钻遇不同岩性、物性、含油性及脆性的地层剖面的随钻测井响应特征,并根据LWD和MWD资料实时确定地层倾角和厚度,准确建立前导地质物理模型;最后,利用井眼轨迹-随钻测井曲线-气藏岩性剖面综合成图技术及时判断水平井井眼轨迹在页岩储层中的位置、延伸长度及上下行方向,实时优化井眼轨迹与修正前导地质物理模型,指导钻头在优质页岩储层中的钻进,提高钻遇率。将该方法应用于研究区的页岩气水平井地质导向钻井中,效果明显。     

基于改进残差的神经网络方法预测页岩气甜点

北美页岩气革命取得的巨大成功对全球能源格局产生了深远的影响,并引起了工业及学术界的广泛关注。甜点预测是提高页岩气钻井成功率、保障压后产能的一项关键技术。目前传统方法预测页岩气甜点区存在误差较大的问题。以加拿大商业开发成功的页岩气产区Fox Creek地区为例,对控制该区页岩气甜点的地质及工程因素进行详细剖析,在此基础上,提出一种改进残差的神经网络方法来分析页岩气甜点主控因素,并建立甜点区预测模型。结果表明,影响研究区页岩气甜点区的主控因素为孔隙度、渗透率、泥质含量、埋深、地层压力、脆性指数和压裂施工参数（水平段长度、压裂段数、支撑剂注入质量和压裂液注入体积）。改进残差神经网络算法在测试及训练的产气量数据预测方面吻合度分别达到0.94和0.85,展现出很好的预测效果。基于改进残差神经网络的预测模型表明,西部和南部Duvernay边界处发育页岩甜点区,向东北部逐渐变差。该页岩气甜点预测模型为该地区页岩气的后续高效开发提供了可靠的基础。     

威远区块页岩气水平井产量主控因素分析

四川盆地威远区块国家级页岩气示范区开发效果显著,但仍存在单井产量差异较大的问题,深入分析页岩气水平井高产的主控因素是目前研究的重点。利用威远示范区取芯井地质及测井资料明确龙马溪组龙一₁¹小层作为最优开发层系,开展储层精细评价研究,结合水平井压后评价建立了储层厚度、最优靶体位置、I类储层钻遇率与产量之间的关系,明确了天然裂缝发育程度对水平井产量的影响,定量计算了压裂液量、砂量和排量3项工程参数与缝网有效性的关系。结果表明：（1）龙一₁¹小层厚度与产量呈高度正相关;（2）距离龙一₁¹小层底部距离0~4 m是最优靶体位置;（3）I类储层钻遇率的高低直接影响着水平井高产与否;（4）天然裂缝发育有利于页岩气获得较高产量;（5）根据工程参数定义的缝网综合有效系数达到0.8以上时,可认为形成了有效的页岩气流动通道。     

页岩气试井技术在分段压裂水平井中的应用

目前已掀起页岩气勘探开发的热潮,针对页岩气的研究主要集中在地质及钻完井,而针对页岩气试井动态方面的研究几乎是空白,研究具一定的先导性。建立了页岩气藏无限导流分段压裂水平井评价模型,讨论了扩散、吸附等参数对压力动态的影响,分析了均质页岩气藏中无限导流分段压裂水平井的压力动态特征,解决了无法确定页岩气藏分段压裂水平井动态参数的难题,形成了均质页岩气藏分段压裂水平井的典型曲线。研究成果可为页岩气藏分段压裂水平井的合理高效开发提供技术支持。     

吉木萨尔页岩油水平井开采实践

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油矿场开发试验表明，纵向上不同地质甜点，平面上同一甜点层的不同区域水平井生产特征差异很大，水平井单井产能及EUR主控因素不清，给油藏开发方案编制、储层改造方式选择和效益评价带来了诸多困难。为此，通过地震、录井、分析化验一体化综合研究，明确了源储高频互层的地质特征，源储配置和保存条件是影响芦草沟组含油性的先天因素；利用特殊测井、微地震监测明确了水平段长度、复杂缝网是影响产能的重要因素；利用室内物模实验，结合油藏生产动态综合分析，初步确定了压裂后水平井合理的排采制度。研究认为，页岩油甜点体具有较强的非均质性，高优质甜点钻遇率和改造缝网复杂程度最大化是提高水平井产能必须追求的目标，合理的排采制度有利于充分发挥水平井的生产能力。     

叠前AVO同步反演预测页岩地层脆性矿物

最近几年里,页岩气已经进入商业勘探开发阶段,但是页岩气作为非常规油气,需要利用水平井及大规模压裂,获得较高产量.为了对页岩气藏的可改造性进行评价,从单井岩石物理分析入手,优选拉梅常数*密度参数指示页岩层脆性矿物含量,开展叠前AVO同步反演,预测页岩层脆性矿物含量,进而优选页岩气藏工程"甜点区".     

致密砾岩油藏压裂甜点预测研究——以玛18井区为例

致密油藏压裂甜点的准确预测是合理部署井位和压裂改造成功的关键。玛湖致密砾岩油藏复杂的地质特征和强非均质性,导致其压裂甜点的预测较为困难。针对目前缺乏有效预测玛湖砾岩油藏压裂甜点方法的问题和提高水平井压裂改造效果的迫切需求,在压裂改造效果主控因素分析基础上,以储层改造体积(stimulated reservoir volume, SRV)为预测指标,首先优选已有基于可压性指数的压裂甜点评价模型,同时建立了基于机器学习的致密砾岩油藏压裂甜点预测模型,最终形成了适用于玛湖致密油藏压裂甜点的预测方法。结果表明：在基于可压性指数的压裂甜点预测模型中,文献[8, 10-11]所建立的模型与实际监测结果具有较高吻合度;在基于机器学习算法的压裂甜点预测模型中,随机森林、GRBT(gradient boosting for regression)、Bagging模型表现出较好的性能;虽然当前数据下基于可压性计算的压裂甜点模型的性能较好,但是随着现场数据的更新与准确度的提高,基于机器学习的压裂甜点模型预测精度将不断改善。研究结果对于玛湖致密砾岩油藏压裂甜点和综合甜点评价、井位部署、压裂改造设计具有重要的指...     

页岩气水平井重复压裂关键技术进展及启示

由于页岩气水平井初始增产措施的种种不利因素，产量达不到预期，加之目前低迷的油价背景，页岩气水平井重复压裂技术越来越受到页岩气资源开发的关注。随着压裂技术的不断发展，许多页岩气区块已经成功实施了这一技术，以提高生产率，并增加页岩气井的最终采收率。综述了页岩气水平井重复压裂优化选井的程序，并讨论了关键工艺技术和监测分析技术，最后，结合目前不同技术的研究现状，对今后页岩气水平井重复压裂技术的研究方向进行了展望，提出了结合“大数据”技术选井、套损变形井柔性修复、基于损伤力学的裂缝监测以及新型材料的压裂液和支撑剂等技术攻关的建议。中国页岩气资源潜力巨大，加速形成适合中国页岩气水平井重复压裂配套技术，会对未来中国页岩气商业开发起到促进作用。