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页岩气读书笔记

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页岩气研究综述

页岩气基本特点

(1)岩性多为富含有机质的暗色、黑色页岩、高碳页岩及含沥青质页岩,总体上表现为暗色页岩类与浅色粉砂岩类的薄互层。

(2)岩石组成一般为30-50%的粘土矿物、15-25%的粉砂质(石英颗粒)和2-25%的有机质;

(3)页岩气可主要来源于生物作用或热成熟裂解作用;

(4)总有机碳含量一般不小于2%,镜质体反射率介于0.4-1.88%之间;(5)页岩本身既是气源岩又是储气层;

(6)其孔隙度一般小于10%,而含气的有效孔隙度一般只有1-5%。渗透率则随裂缝的发育程度不同而有较大变化;

(7)页岩中具有广泛的饱含气性,天然气的赋存状态多变,以吸附态或游离态为主,吸附状态天然气的含量变化于20-85%之间,一般为50%左右,溶解态仅有少量存在;

(8)页岩气成藏具有隐蔽性特点,可以不需要常规圈闭存在,但当裂缝在其中发育时,有助于游离相天然气的富集和自然产能的提高;

(9)当页岩中发育的裂隙达到一定数量和规模时,构成天然气勘探的有利目标-甜点。

中国页岩气分类分区图

(1)岩石组成一般为30-50%的粘土矿物、15-25%的粉砂质(石英颗粒);(2)泥地比不小于50%;

(3)有机碳含量一般小于30%;

(4)TOC:底限0.3%,一般不小于2%;

(5)Ro:0.4%-2.2%,高可至4.0%;

(6)净厚度:不小于6m;

(7)岩石物性:Ф≤10%,Ф含气= 1-5%,K取决于裂缝发育程度;(8)吸附气含量:吸附态20% -90%之间,一般50%±;

(9)含气量:1-10m3/t;

(10)经济开发深度:不大于3800(4000)m

一、成藏机理

1 页岩气成藏机理和分布(张金川金之钧袁明生001文献)

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。在页岩气藏中,天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中,为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果,表现为典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果,由于储集条件特殊,天然气在其中以多种相态存在。页岩气是目前经济技术条件下,天然气工业化勘探的重要领域和目标。

①页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏特征,体现出了复杂的多机理递变特点。

②在页岩气的成藏过程中,天然气的赋存方式和成藏类型逐渐改变,含气丰度和富集程度逐渐增加。

③完整的页岩气成藏与演化可分为3 个主要的作用过程,自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理序列。

④相应的成藏条件和成藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影响作用,岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用。

页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点,除天然气在孔隙水、干酪根有机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外,天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期的活塞式运聚,再到生烃高峰时期的置换式运聚,体现出了页岩气自身所构成的完整性天然气成藏机理序列。

上述一系列作用过程的发生使页岩中的天然气赋存相态本身也构成了从典型吸附到常规游离之间的序列过渡,因而页岩气成藏机理研究具有自身的独特意义,它至少将煤层气(典型吸附气成藏原理) 、根缘气(活塞式气水排驱原理) 和常规气(典型的置换式运聚机理) 的运移、聚集和成藏过程联结在一起。

第一阶段是天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离,具有与煤层气成藏大致相同的机理过程。在天然气的最初生成阶段,主要由生物作用所产生的天然气首先满足有机质和岩石颗粒表面吸附的需要,当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时,富裕的天然气则以游离相或溶解相进行运移逃散,条件适宜时可为水溶气藏的形成提供丰富气源。此时所形成的页岩气藏分布限于页岩内部且以吸附状态为主要赋存方式,总体含气量有限。

在热裂解气大量生成过程中,由于天然气的生成作用主要来自于热化学能的转化,它将较高密度有机母质转换成较低密度的天然气。在相对密闭的系统中,物质密度的变小导致了体积的膨胀和压力的提高,天然气的大量生成作用使原有的地层压力得到不断提高,从而产生原始的高异常地层压力,即“高压锅”原理。由于压力的升高作用,页岩内部沿应力集中面、岩性接触过渡面或脆性薄弱面产生裂缝,天然气聚集其中则易于形成以游离相为主的工业性页岩气藏,此时页岩气藏的形成在主体上表现为由生气膨胀力所促动的成藏过程,天然气原地或就近分布,构成了挤压造隙式的运聚成藏特征。在该阶段,游离相的天然气以裂隙聚集为主,页岩地层的平均含气量丰度达到较高水平。

随着更多天然气源源不断地生成,越来越多的游离相天然气无法全部保留于页岩内部,从而产生以生烃膨胀作用为基本动力的天然气“逃逸”作用。在通常情况下,与页岩间互出现的储层主要为粉-细砂岩类,具有低孔低渗特点,它限定了天然气的运移方式为活塞式排水特点,这种气水排驱方式从页岩开始,从而在页岩边缘以活塞式推进方式产生根缘气聚集。此时的天然气聚集已经超越了页岩本身,表现为无边、底水和浮力作用发生的地层含气特点。因此从整套页岩层系考察,不论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层,均表现为普遍的饱含气性。若地层中的砂岩含量逐渐增多并逐步转变为以致密砂岩为主,则页岩气

藏逐渐改变为根缘气藏。如果生气量继续增加,则天然气分布范围进一步扩大,直到遇常规储层或输导通道后,天然气受浮力作用而进行置换式运移,从而导致常规圈闭气藏的大范围出现。

2页岩气藏形成条件分析(李登华李建忠王社教李新景032文献)

根据美国页岩气生产实践,总结出有利的热成因型页岩气藏的储层特征为: TOC ≥2 % ,厚度大于等于15 m , R o 介于1. 1 %~3 % ,石英含量大于等于28 %。

页岩气藏按其天然气成因可分为两种主要类型:热成因型和生物成因型,此外还有上述两种类型的混合成因型。

热成因型页岩气又可分为 3 个亚类: ①高热成熟度型,如美国Fort Worth 盆地的Barnett页岩气藏; ②低热成熟度型,如Illinois 盆地的New Albany页岩气藏; ③混合岩性型,即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同储气,如East Texas 盆地的Bossier 页岩气藏。其中最典型代表是Fort Worth 盆地的Barnett 页岩气藏。

目前发现的生物成因型页岩气藏分两类: ①早成型,气藏的平面形态为毯状,从页岩沉积形成初期就开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄较大,可达66 Ma ,如美国Williston 盆地上白垩统Carlile页岩气藏; ②晚成型,气藏的平面形态为环状,页岩沉积形成与开始生气间隔时间很长,主要表现为后期构造抬升埋藏变浅后开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄接近现今,如美国Michigan 盆地的Antrim 页岩气藏。生物成因型页岩气藏以Antrim 页岩气藏最有代表性。

热成因型页岩气藏主要受页岩热成熟度控制,生物成因型页岩气藏主要受地层水盐度和裂缝控制。

二、赋存状态

1 页岩气成藏机理和分布(张金川金之钧袁明生001文献)

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。在页岩气藏中,天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中,为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果,表现为典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果,由于储集条件特殊,天然气在其中以多种相态存在。页岩气是目前经济技术条件下,天然气工业化勘探的重要领域和目标。

2中国页岩气资源勘探潜力(张金川徐波聂海宽汪宗余林拓003文献)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。据近年来的国外页岩气研究统计,页岩中的吸附气量和游离气量大约各占50 %。主体上包括了游离态(大量存在于页岩孔隙和裂缝中) 、吸附态(大量存在于黏土矿物、有机质、干酪根颗粒及孔隙表面上) 、溶解态(微量存在于干酪根、沥青质、残留水以及液态原油中) 以及其他可能相态,其中吸附相存在的天然气(Curtis , 2002) 可占天然气赋存总量的20 % (Bar2nett Shale) ~85 %(Lewis Shale) 。

按照常规的烃源岩评价指标,有机碳含量( TOC) 0. 5 %和成熟度( R o ) 0. 5 %是有效烃源岩的底限边界,但由于页岩气的成藏机理和过程特殊,其中天然气的聚集不需要考虑运移、圈闭等复杂条件。因此有机碳含量和成熟度等条件不再苛刻。在有机碳含量0. 3 %、有机质成熟度0. 4 %、岩石总孔隙度3 %、净页岩厚度6 m 等条件下亦可分别形成页岩气。

3四川盆地页岩气成藏地质条件(张金川聂海宽徐波姜生玲张培先005文献)参考前人研究成果( Cuitis ,2002) ,页岩气成藏需要具备如下主要地质条件:沉积地层以泥/ 页岩为主,单层厚度大于(大于等于10m) ,泥质含量高(泥/ 页岩地层中的纯泥岩厚度大于10 %) ,有机质丰度( TOC ≥0. 3 %) 及成熟度底限条件要求相对较低( R o ≥0.

4 %) ,孔隙度低(Φ< 12 %)等。对于具有工业勘探价值的页岩气,则更要求埋藏深度小(小于3 km) 、裂缝发育、吸附气含量高(大于等于20 %) 等,现今仍然处于生气作用阶段的泥/页岩具有更好的成藏有利性。

4中国非常规天然气勘探雏议(张金川薛会卞昌蓉王艳芳唐玄006文献)就非常规气藏中具有较大工业勘探开发价值和重要现实意义的煤层气、页岩气和根缘气来说,它们的吸附气含量分别对应于100 %~85 %、85 %~25 %和25 %~0 的范围,这就限定了其中的天然气表现为以吸附态为主、吸附与游离共态和以游离态为主,在机理上分别对应于吸附与脱吸附平衡、吸附与复杂渗流共存、活塞式气水推进等成藏方式,导致其分布规

律各有特色,煤、页岩和致密砂岩等分别构成了天然气赋存的主体。

三、页岩气地质勘探(页岩气勘探方法与评价技术、页岩气有利区优选及预测)

1北美裂缝性页岩气勘探开发的启示(李新景,胡素云,程克明002文献)

加拿大也开始页岩气的区域勘查、摸底和试验。如选择西部沉积盆地(British Columbia 东部和Alberta 地区) 上白垩统Wilrich 组及其同时代地层、侏罗系Nordegg/ Fernie 组、三叠系Doig/ DoigPho sp hate/ Mont ney 组、Exshaw/ Bakken 组和泥盆系Ireton/ Duvernay 组开展页岩气勘探潜力评价,预测该区页岩气资源量约2. 4 ×10 13 m 3 (860tcf ) 。加拿大非常规天然气协会( CSU G) 认为西部( 包括BritishColumbia 北部Bowser 盆地) Colorado 页岩段、侏罗系及古生界页岩和东南部的泥盆系页岩具有开发的潜力。

2中国天然气勘探的两个重要领域(张金川徐波聂海宽邓飞涌007文献)有机碳含量大于2 % ,热成熟度大于0. 4 %的泥岩或页岩均具有形成工业价值页岩气的基础条件。

3页岩气的形成与开发(张林晔李政朱日房030文献)

通过镜下对页岩中有机显微组分的观察发现,页岩中的有机质富氢显微组分丰富。Fort Worth 盆地Barnett 页岩中无定型有机质占95 %~100 % ,Appalachian 盆地Ohio 页岩中

保存了丰富的藻类物质,从而使有机质大量富集。加拿大西部盆地侏罗系Gordondale 页岩中占优势的是藻类体和基质沥青质富氢类脂组显微组分。总体来看,页岩的有机显微组分腐泥型—混合型为主。

页岩演化和各个阶段均有可能形成具备商业价值的页岩气藏,但高演化阶段页岩气藏的规模更大。目前发现的具有商业价值的页岩气藏有机质类型以I —II型为主,页岩中有机质丰度与页岩气产能之间有着良好的线性关系。但是页岩孔隙中的含水量和矿物组成的变化会影响这种线性关系。页岩中的矿物成分以黏土、石英、方解石为主,其相对组成的变化影响岩石力学性质、孔隙结构和对气体的吸附能力。天然和诱导裂缝与页岩气产能关系研究发现,天然开启的裂缝在页岩中并不常见,而因胶结而封堵的裂缝,是力学上的薄弱带,容易在压裂中破裂,能够压裂的页岩带才是页岩成藏带成功储集天然气的关键。Barnett 页岩气生产历史证明,页岩气地质储量评价方法的进步、针对页岩储层采取的有效压裂方式和钻井技术的进步在成功开采Barnett 页岩气的过程中发挥了关键作用。

四、页岩气开发工程(页岩气钻井工程与技术、提高页岩气产能及采收率技术)

1北美裂缝性页岩气勘探开发的启示(李新景,胡素云,程克明002文献)

总而言之,裂缝性泥页岩储集层天然气构成模式与常规天然气藏不同,相当部分页岩气以吸附状态存在,吸附量受储集层有机质丰度、地层压力等因素控制。气藏投入开发后,初期产量来自页岩的裂缝和基质孔隙,随着地层压力降低,页岩中的吸附气逐渐解吸,进入储集层基质中成为游离气,经天然和诱导裂缝系统流入井底,即吸附气的解吸是页岩气开采的重要机制之一。

2页岩气是潜力巨大的非常规天然气资源(闫存章黄玉珍葛春梅董大忠程克明025文献) 水平井+ 多段压裂技术的大规模成功应用。水平井的成本一般是垂直井的1~1. 5 倍,800~1 000 m 水平段的常规水平井钻井及完井投资约为700 万美元,而产量是垂直井的 3 倍左右。目前85 %的页岩气开发井为水平井+ 多段压裂,如美国新田公司在Woodford 页岩中的部分开发井采用5~7 段式压裂, 页岩气增产效果显著。(1 mcf/ d = 28. 32 m 3 / d)

清水压裂技术(water fracs) 。该技术是用清水添加适当的减阻剂作为压裂液来替代通常使用的凝胶压裂液,可以在不减产的前提下节约30 %的成本, 在低渗透油气藏储层改造中取得很好的效果。清水压裂是利用含有减阻剂、黏土稳定剂和必要的表面活性剂的水为压裂液,以这种压裂液作为前置液来提供支撑剂输送。清水压裂技术提高岩石渗透率的依据是: ①天然的缝面不吻合和产生粗糙缝面,剪切应力使缝面偏移,同时,在裂缝扩展时,水力裂缝将开启早已存在的天然裂缝,提高岩层的渗透率;②若用其他压裂液进行压裂处理,往往不能对进入气层中的压裂液进行彻底清洗,而水压裂采用的压裂液主要为清水,是一种清洁压裂技术,这也是提高岩层渗透率的重要因素之一。

同步压裂技术( simo-fracturing) 。这项技术是近几年在沃斯堡盆地Barnett 页岩气开发中成功应用的最新压裂技术。该技术的理论依据是:同时对配对井(offset wells) 进行压裂,即同时对两口(或两口以上) 的井进行压裂。在同步压裂中,采用使压力液及支撑剂在高压下从1 口井向另1 口井运移距离最短的方法,来增加压裂缝网络的密度及表面积,该技术可以快速提高页岩气井的产量。同步压裂最初是两口互相接近且深度大致相同水平井间的同时压裂,目前已发展到3 口、甚至4 口井间同时压裂。

3世界页岩气发展现状及我国勘探前景(赵群王红岩刘人和拜文华张晓伟028文献)(1)储层评价技术

测井和取心是页岩气储层评价的两种主要手段。Schlumber 公司应用测井数据,包括ECS(Elemental Capture Spectroscopy)来识别储层特征。单独的GR 不能很好地识别出粘土,干酪根的特征是具有高GR 值和低Pe 值。成像测井可以识别出裂缝和断层,并能对页岩进行分层。声波测井可以识别裂缝方向和最大主应力方向,进而为气井增产提供数据。岩心分析主要是用来确定孔隙度、储层渗透率、泥岩的组分、流体及储层的敏感性,并分析测试TOC 和吸附等温曲线。

(2)射孔优化技术

定向射孔的目的是沟通裂缝和井筒,减少井筒附近裂缝的弯曲程度,进而减少井筒附近的压力损失,为压裂时产生的流体提供通道。通过大量页岩气井的开发实践,开发人员总结出定向射孔时应遵循的原则,即在射孔过程中,主要射开低应力区、高孔隙度区、石英富集区和富干酪根区,采用大孔径射孔可以有效减少井筒附近流体的阻力。在对水平井射孔时,射孔垂直向上或向下。

(3)压裂增产技术

美国在页岩气商业开发早期,主要以压力方式实现增产。目前,一些公司已开发出了一种轻质压裂支撑物,其比重较低,一般为1.25~1.75,比普通石英砂(比重为2.65)低得多。经生产实践证明,这种支撑物易于输送到裂缝网络的末端,形成有效裂缝。另外,使用低粘度低伤害的压裂液,可以增加页岩井的初始和累计产量。在施工过程中,一般采用清水这种低成本压裂液,这是因为水是一种低粘度流体,更容易产生复杂的裂缝网络。在选择支撑物时,一般区域里的最大支撑物密度约为179.745kg/m3,在大多数区域不会超过0.2 ppa (每年百分率)。在压裂过程中应注意以下几点:避免采用高粘度胶体压裂液,这样可以产生两条对称的长裂缝;压裂过程中的高初始压力可导致对井筒附近的伤害;避免水泥/泥浆引入裂缝;适当的酸化可减少伤害;微地震可以检测出没有被压裂改造的区域。在Newark 东页岩气田,压裂后直井的产气速度为(0.14~5.7)×10 4 m 3/d 以上,预计这些井的最终采出量一般应为(2 831~7 077)×10 4 m 3,但实际采出量却达到了1.98×10 8 m 3。(4)二次压裂增产技术

Barnett 的大部分页岩气井都进行了二次压裂,二次压裂后可接近或超过初次压裂时的产量。采用直井对Barnett 页岩气开发时,初期产量迅速递减,之后逐渐稳定。二次压裂能够使Newark 东老(直)井有效增产,特别是对上世纪90 年代末以前的井二次压裂效果明显。这项技术被进一步应用到比较新的井中,在一般情况下,二次压裂后井的产气速度能达到或超过原始产气速度。这种方法已成功应用到那些经济效益较差的井,这表明多次压裂对某些井来说是有经济效益的。

(5)水平井增产技术

水平井技术的应用可以使无裂缝或少裂缝通道的页岩气藏得到有效的经济开发。水平井也需要压裂,如果不压裂则不能产气。将测斜仪和微地震技术相结合,对Newark 东油气田的微裂缝进行测量,其结果显示压裂后直井的排水区域又长又窄,平均约为915×152 m (Fisher 等,2002)。根据这个数据,作业人员推测对水平井压裂时,诱导裂缝垂直于钻井方向,这样能够产生一个平行于储层的排水区域,因此扩大了总的排采面积。Newark 东油气田水平井的初始产气速度一般比直井快2~3 倍。根据岩石遮挡垂直裂缝发展的强度不同,采用不同的完井步骤。在具有这种遮挡层的部位,作业者一般不会对井筒生产段进行固井,并且可能采用单步或多步进行压裂。当遮挡层缺失或出现无法遮挡裂缝扩展的某些问题时(例如遮挡层很薄或存在断层),生产段就会固井,并且采用多步压裂。在任何情况下均采用水力压裂。每步压裂液的体积为(284~751)×10 4 L 以上,主要取决于水平井分枝的长度,通常为150~1 070 m 以上。Scott(2005)分析了在Barnett 页岩采用水平井技术的两个原因:一是对水平井分枝进行压裂可使Newark 油气田的核心区域产量大幅度提高;二是与所观测的结果相关,在那些缺少遮挡或遮挡层很薄的区域,水平井压裂比直井压裂更能使裂缝保持在Barnett 储层的目的段中。

4技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键(黄玉珍黄金亮葛春梅程克明董大忠033文献)

3.1 水平井是页岩气开发的主要钻井方式

与直井相比,水平井在页岩气开发中具有无可比拟的优势: ①水平井成本为直井的1. 5~2.5 倍,但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3~4 倍。沃斯堡盆地Barnett 页岩最成功的垂直井在2006 年上半年页岩气累积产量为991. 10 ×10 4 m 3 / d ,而同期最成功的水平井产量为2 831. 7 ×10 4 m 3 / d ,为直井产量的近3 倍。②水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝) 相交机会大,明显改善储层流体的流动状况。统计结果表明,水平段为200 m或更长时,比直井钻遇裂缝的机会多几十倍。③在直井收效甚微的地区,

水平井开采效果良好。如在Barnett 页岩气外围开采区内,水平井克服了Barnett 组页岩上、下石灰岩层的限制,避免了Ellenburger 组白云岩层的水侵,降低了压裂风险以及增产效果明显,在外围生产区得到广泛的运用。④减少了地面设施,开采延伸范围大,避免地面不利条件的干扰。

水平井位与井眼方位应选择在有机质与硅质富集、裂缝发育程度高的页岩区及层位,水平井的方位角及进尺对页岩气产量产生重要的影响。一般水平井选择与主要裂缝网络系统大致平行的方位钻井,能够生成众多横向诱导裂缝,使天然或诱导裂缝网络彼此联通,增大了气体接触表面积,提高页岩气采收率。在水平钻井过程采用MWD (随钻测井) 和自然伽马测井曲线在页岩段内定向控制和定位,应用对比井数据和地震数据避开已知有井漏问题和断层的区域。水平钻井取得成功的关键是有效的井身设计,利于节约完井和管理成本。钻井作业采用泥浆系统、井下钻具以及定向设备等常规钻井技术。采用地质导向技术,确保在目标区内钻井,避免断层和其他复杂构造区,否则会导致钻穿目标区,或者发生井漏。通常,水平段越长,最终采收率和初始开采速度就会得到越大的提高。根据美国公布的数据,最有效的水平井进尺包括造斜井段一般为914 ~1219 m。

3.2.2 水力压裂

由于页岩气产能较低,通常埋深大、地层压力高的页岩储层必须进行水力压裂改造才能够实现经济性开采。水力压裂技术以清水为压裂液,支撑剂较凝胶压裂少90 % ,并且不需要黏土稳定剂与表面活性剂,大部分地区完全可以不用泵增压,较之美国20世纪90 年代实施的凝胶压裂技术可以节约成本50 %~60 % ,并能提高最终估计采收率,目前已成为美国页岩气井最主要的增产措施。

3.2.3 水平井分段压裂技术

在水平井段采用分段压裂,能有效产生裂缝网络,尽可能提高最终采收率,同时节约成本。最初水平井的压裂阶段一般采用单段或2 段,目前已增至7 段甚至更多。如美国新田公司位于阿科马盆地Woodford 页岩气聚集带的Tipton21 H223 井经过7段水力压裂措施改造后,增产效果显著,页岩气产量高达14. 16 ×10 4 m 3 / d 。水平井水力多段压裂技术的广泛运用,使原本低产或无气流的页岩气井获得工业价值成为可能,极大地延伸了页岩气在横向与纵向的开采范围,是目前美国页岩气快速发展最关键的技术。

3. 2. 4 重复压裂

当页岩气井初始压裂处理已经无效或现有的支撑剂因时间关系损坏或质量下降,导致气体产量大幅下降时,重复压裂能重建储层到井眼的线性流,恢复或增加生产产能,可使估计最终采收率提高8 %~10 % ,可采储量增加60 % ,是一种低成本增产方法。该方法有效地改善单井产量与生产动态特性,在页岩气井生产中起着积极作用,压裂后产量接近甚至超过初次压裂时期。美国天然气研究所( GRI) 研究证实, 重复压裂能够以0. 1 美元/ mcf ( 1 mcf =28. 317 m 3 ) 的成本增加储量,远低于收购天然气储量0. 54 美元/ mcf 或发现和开发天然气储量0.75 美元/ mcf 的平均成本。如图5 所示, 得克萨斯州Newark East 气田Barnett 页岩新井完井和老井采用重复压裂方法压裂后,页岩气井产量与估计最终可采储量都接近甚至超过初次压裂时期。

3. 2. 5 同步压裂

2006 年,同步压裂技术开始在Barnett 页岩气井完井中实施,作业者在相隔152~305 m范围内钻两口平行的水平井同时进行压裂,显示出广阔的发展前景。由于页岩储层渗透性差,气体分子能够移动的距离短,需要通过压裂获得近距离的高渗透率路径而进入井眼中。同步压裂采用的是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法,来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积。目前已发展成三口井同时压裂,甚至四口井同时压裂,采用该技术的页岩气井短期内增产非常明显。

3. 3 裂缝综合监测技术

页岩气井实施压裂改造措施后,需要有效的方法来确定压裂作业效果,获取压裂诱导裂缝导流能力、几何形态、复杂性及其方位等诸多信息,改善页岩气藏压裂增产作业效果以及气井产能,并提高天然气采收率。

推断压裂裂缝几何形态和产能的常规方法主要包括利用净压力分析进行裂缝模拟,试井以及生产动态分析等间接的井响应方法。利用地面、井下测斜仪与微地震监测技术结合的裂缝综合诊断技术,可直接地测量因裂缝间距超过裂缝长度而造成的变形来表征所产生裂缝网络,评价压裂作业效果,实现页岩气藏管理的最佳化。该技术有以下优点: ①测量快速,方便现场应用; ②实时确定微地震事件的位置; ③确定裂缝的高度、长度、倾角及方位; ④具有噪音过滤能力。

作为目前美国最活跃的页岩气远景区,沃斯堡盆地Barnrtt 页岩的开发充分说明了直接及时的微地震描述技术的重要性。经营者运用该技术认识到天然裂缝和断层对水力压裂裂缝的延伸及储层产能和开采产生很大影响。2005 年, 美国Chesapeak 能源公司于将微地震技术运用于一口垂直监测井,准确地确定Newark East 气田一口水平井进行的4 段清水压裂的裂缝高度、长度、方位角及其复杂性,改善了对压裂效果的评价。

五、页岩气测井评价

1北美裂缝性页岩气勘探开发的启示(李新景,胡素云,程克明002文献)

Newark East 气田Barnett 组页岩气层自然伽马测井响应为高值,体积密度低值,电阻率高值,北美其他主要页岩产层也与之相似。这一特征符合有机质丰度高的细粒碎屑岩往往伴随放射性元素含量增加、岩石密度降低、声波速度降低、电阻率增大以及氢和碳含量增加的一般规律,因此利用常规测井组合的响应特征,可以系统测量成熟泥页岩参数。

2中国非常规油气网(CUOG)

页岩的主要测井响应特征为低电阻率、高自然伽马。

利用测井曲线形态和测井曲线相对大小可以快速而直观地识别页岩气储集层。实测中页岩气储集层在常规测井曲线上有明显的特征响应。识别非常规天然气所需的常规测井方法主要是:自然伽马、井径测井、中子密度测井、岩性密度测井、体密度测井、声波时差、电阻率测井。通过测井解释资料可以定量分析储集层的岩性,确定储集层的基本评价参数,包括评价储集层物性的孔隙度和渗透率,评价储集层含气性的含气饱和度,含水饱和度与束缚水饱和度,储集层厚度等等。

自然伽马:页岩气层的自然伽马值显示高值,这是由于:a.页岩中泥质含量高,泥质含量越高伽马放射性就越高;b.某些有机质中含有高放射性物质。一般性地层中,泥页岩在地层中伽马显示最高值(>100)。相比之下,砂岩和煤层显示低值。

井径测井:砂岩显示缩径;泥页岩一般为扩径。

声波时差测井:页岩气储层声波时差值显示高值。页岩比泥岩致密,孔隙度小,声波时差介于泥岩和砂岩之间。遇到裂缝气层有周波跳反应,或者曲线突然拔高。页岩有机质含量增加时,其声波时差增大;声波值偏小,则反映了有机质丰度低。

中子测井:页岩气储集层中子测井值为高值。中子测井值反映的是岩层中的含氢量。含氢物质一般为:水,石油,结晶水和含水砂,既中子密度测井反映的是地层孔隙度。页岩地层孔隙度一般小于10%。页岩气储集层中,要注意到两个相反的影响因素:地层中含气使得中子密度值减小,而束缚水则使中子密度值偏大。束缚水饱和度大于含气饱和度,故认为束缚水对于中子测井值的影响较大。有机质中的氢含量也会对中子测井产生影响使孔隙度偏大。在页岩储集层段,中子孔隙度值显示低值,这代表高的含气量、短链碳氢化合物。

地层密度测井:地层密度为低值。地层密度值实际上测量的是地层的电子密度,而电子密度相当于地层体积密度。页岩密度为低值,比砂岩和碳酸岩地层密度测井值低,但是比煤层和硬石膏地层密度值高出很多。随着有机质和烃类气体含量增加将会使地层密度值更低。存在裂缝,也会使地层密度测井值降低。

岩性密度测井:现代测井仪器同可以时测量地层密度与岩性密度。在岩性密度测井Pe 值可以用来指示岩性。岩性密度测井可应用于识别页岩粘土矿物类型。页岩矿物组成的变化,将导致单位体积页岩岩性密度测井值的发生变化。结合取芯资料,可以很好地分析某地区的粘土岩矿物成份。

3页岩油气储层测井评价(中国非常规油气网(CUOG))

(1)研究任务

在页岩油气储量评估中,测井专业的主要任务可分为两个部分内容:一是储层的定性识别;二是储层参数的定量计算。在储层参数的定量计算中主要包括有机碳含量、有机质成熟度、孔隙度、饱和度以及吸附气含量等几个要点。

(2)页岩油气储层定性识别

页岩油气储层由于含有丰富的有机质,测井响应特征与常规储层有明显不同。通常情况下,干酪根形成于还原环境,可以使铀沉淀下来,从而具有高自然伽马放射性特征,干酪根的密度较低,介于0.95~1.05g/cm3之间,干酪根的存在大大降低了储层体积密度,干酪根还具有较高的含氢指数和较低的光电吸收指数,导致储层具有高中子孔隙度、低光电俘获截面特征,页岩油气储层中含烃饱和度较高,导致高电阻率,但电阻率也会随着流体含量和粘土类型而变化。因此,我们可以利用常规测井识别页岩油气储层。

(3)页岩油气储层参数定量计算

页岩油气储层参数的定量评价比较困难,这主要是由于页岩油气储层的岩石物理体积模型比常规储层更加复杂,首先它的岩石骨架成分更加复杂,而且富含有机质,有机质表面还吸附天然气。常规三组合测井信息有限,不能精确求解岩石体积模型,且地层水参数与岩电参数难以获取;页岩油气储层与常规储层相比,还需计算有机碳含量与吸附气含量,对于这些参数,如果进行了取心,可以利用岩心实验的方法得到,但利用测井资料来评价地层有机碳含量与吸附气含量是一个难点。

目前对于页岩油气储层的定量评价国内还处于研究起步阶段,国外研究者开展相关研究比较早,并且建立了各自的评价方法与流程,开发了相关测井解释软件;从已评价的几个项目来看,各个公司采用的评价方法也各不相同,对于页岩油气储层定量评价目前没有统一的工业标准流程,概括起来主要有两大类:一类是基于岩心数据建立岩电统计模型的方法;另一类是丰富常规测井信息求解岩石物理体积模型。

根据文献调研结果,页岩油气储层评价的初步思路是:首先,通过岩心资料与常规测井曲线的对应分析,建立页岩油气储层的测井响应特征,识别页岩油气储层;根据资料情况,选用不同的评价思路,对只有常规测井资料的井,利用多元统计方法建立岩电关系来评价孔隙度与饱和度参数,利用Passey方法评价有机碳含量;对不仅具有常规测井资料,还测量了元素俘获能谱测井或核磁共振测井的井,综合利用常规测井与测井新技术资料,采用最优化方法求解岩石物理体积模型,从而得到孔隙度、饱和度等参数,有机碳含量通过干酪根体积来进行计算;在求得地层有机碳含量后,结合岩心兰格缪尔(Langmuir)等温实验结果来计算吸附气含量,最后利用这些储层参数就可以对储量进行评价。

4济阳坳陷古近系存在页岩气资源的可能性(张林晔李政朱日房李钜源张林彦021文献) 这些探井页岩段测井曲线一般表现为自然伽马测井相应为高值,体积密度低值,电阻率

高值,这一特征符合有机质丰度高的细粒碎屑岩往往伴随放射性元素含量增加、岩石密度降低、声波速度降低、电阻率增大以及氢和碳含量增加的一般规律,与北美其他主要页岩产层相似,气测显示全烃含量多在10 %以上,最高可达100 % ,并且从岩性与气测曲线对比发现,往往在上面具有低渗透性岩层(如钙质泥岩、白云岩、石膏岩、盐岩) 的油页岩具有较高的烃气含量,在钻井过程中易发生井涌和井漏现象。

六、资源预测

1中国页岩气资源前景与战略地位(李建忠董大忠陈更生王世谦程克明013文献)

2加拿大页岩气资源量

美国天然气技术协会估算的加拿大西部沉积盆地页岩气原资源量约24. 4 ×10 12 m 3 。其中下白垩统4. 4 ×10 12 m 3 ,占该盆地页岩气资源的18 % ;中、下三叠统9. 3 ×10 12 m 3 ,占该盆地页岩气资源的38 % ;上泥盆统和下石炭统10. 7 ×10 12 m 3 ,占西部沉积盆地页岩气资源的44 %。加拿大不列颠哥伦比亚(British Columbia) 东北部泥盆系、白垩系、侏罗系、三叠系页岩气资源量超过28. 3 ×10 12 m 3 ,保守估计也有7. 1 ×10 12 m 3 ,占该地区未发现天然气资源(包括常规和非常规) 的34 %。若按照可采系数5 %计算,约有1 415 ×10 8 m 3 的可采资源量。2008年Trangle 石油公司在加拿大Windsor 盆地上泥盆—下密西西比统的两口页岩气评价井的资源丰度为(9. 8~12) ×10 8 m 3 / km 2 ,由此估算该盆地的页岩气资源量约为11. 3 ×10 12 m 3 。

3页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测(聂海宽唐玄边瑞康014文献)中国南方古生界海相页岩层中,寒武系和志留系是页岩气发育的最有利层系。寒武系页岩气藏发育最有利区位于四川盆地和米仓山—大巴山前陆以及渝东、黔北、湘西—江南隆起北缘一线;志留系页岩气藏发育最有利区位于上扬子的四川盆地和米仓山—大巴山前陆和渝东—鄂西一带、中扬子鄂北以及下扬子苏南等地。

4页岩气资源评价方法及其在四川盆地的应用(董大忠程克明王世谦吕宗刚017文献)页岩气藏为连续型气藏,缺少明显的圈闭,也没有明显的气水界线,分布范围与处于生气窗以内的烃源岩范围基本一致,为大面积区域含气。页岩储层孔隙度一般为4 %~6 % ,渗透率小于0. 001 ×10 -3μm 2。

美国页岩气藏开发证实,页岩气藏采收率变化范围在5 %~60 %。埋藏较浅、地层压力低、有机碳与吸附气含量低的页岩气藏采收率约60 % ;埋藏较深、地层压力高、吸附气含量高的页岩气藏采收率为25 %~50 %。

油砂可采资源量约为6 510×108 bbl ( 1 bbl =0. 158 987 m3 )

5页岩气是潜力巨大的非常规天然气资源(闫存章黄玉珍葛春梅董大忠程克明025文献) 虽然未对我国页岩气资源进行全面估算,但对四川盆地寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组页岩气资源做了初步估算:四川盆地寒武系页岩气资源量为(7. 14~14. 6) ×10 12 m 3 ,志留系页岩气资源量为(2~4) ×10 12 m 3。与四川盆地常规天然气资源量(7. 2×10 12 m 3 ) 比较,

认为我国页岩气资源潜力巨大,勘探开发前景很好,具有加快勘探开发的巨大资源基础。

七、成藏影响因素

1页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测(聂海宽唐玄边瑞康014文献)(1)内部控制因素

1. 1 有机质类型及含量

福特沃斯盆地Barnett 页岩气藏生产表明,气体产量大的地方,有机碳含量对应也高,有机碳含量和气体含量(包括总气体含量和吸附气含量) 有很好的正相关关系。。由于有机碳的吸附特征,其含量直接控制着页岩的吸附含气量,所以,要获得具有工业价值的页岩气藏,有机碳的平均含量应大于1 % ,随着开采技术的进步,有机碳下限值可能会降低至0.3 %。1.2 成熟度

页岩气的成因包括生物成因、热成因以及两种成因的混合。根据页岩成熟度可将页岩气藏分为对应的3 种类型:高成熟度页岩气藏、低成熟度页岩气藏以及高低成熟度混合页岩气藏。高成熟度页岩气藏比低成熟度页岩气藏的气体流动速度要高。从页岩中残留的油气相对数量可以判断页岩的成熟度。成熟度最高的页岩只有干气,次成熟的页岩可能含有湿气,成熟度再低的页岩只有液态石油(生物化学成因的页岩气除外) 。准确判断页岩成熟度是精确预测商业价值页岩气藏的关键。

1.3 裂缝

裂缝有助于页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解析。

1.4 孔隙度和渗透率

页岩中可能含有大量的孔隙并且在这些孔隙中含有大量的油和游离态的天然气,孔隙度大小直接控制着游离态天然气的含量。渗透率是判断页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数。页岩的基质渗透率非常低,一般小于01 1 ×10 - 3 μm 2 ,平均吼道半径不到01 005μm ,但随裂缝的发育而大幅度提高。储层“总”渗透率与储层中天然裂缝系统的发育程度相一致,这通常通过测井和生产数据分析来确定。

1. 5 矿物组成

在寻找Barnett 型页岩气藏中,勘探工作者必须寻找可以被压裂的页岩,这些页岩的

黏土含量小于50 % ,能被成功压裂。气体的生产速度依赖于裂缝的发育程度,而裂缝发育程度取决于页岩的矿物组成,故页岩的矿物组成在很大程度上影响着页岩气的产能。

1.6 厚度

页岩厚度可由有机碳含量的增大和成熟度的提高而适当降低。鉴于美国在不同盆地中取得了巨大的页岩气勘探开发效益,笔者建议具有良好页岩气开发商业价值的页岩厚度下限为9 m 。

1.7 湿度

页岩的湿度直接影响着吸附态天然气的含量。岩石润湿后,因为水比气吸附性能好,从而会占据部分活性表面,导致甲烷吸附容量降低。湿度往往随页岩成熟度增加而减小,故成熟度高的页岩含气量可能更高。含水量高将降低气体的生产速度,导致处理产出水的麻烦,所以有利的页岩气区应该是产水较少的区域。

(2)外部控制因素

2.1 深度

深度直接控制着页岩气藏的经济价值及其经济效益。美国发现的页岩气藏通常分布在761 2~3 658 m范围的4 个深度段。

2. 2 温度与压力

温度主要影响着吸附气体含量,温度增高,气体分子的运动速度加快,降低了吸附态天

页岩气及其成藏条件概述

页岩气及其成藏条件概述 2010年7月,在四川川南地区中国石油集团公司第一口页岩气井(威201井)顺利完成加砂压裂施工任务,标志着中国石油集团公司进入了页岩气的实战阶段。页岩气是一种非常规天然气资源,其储量巨大,有关统计表明全球页岩气资源量约为456.24×1012m3。较早对页岩气进行研究的是美国和加拿大,这些国家在勘探和开发中都取得了丰富的成果,形成了较为完备的页岩气系统理论,进入了快速的发展阶段;而我国对页岩气的勘探开发还在初级阶段,研究相对程度相对落后,但我国页岩气资源量也十分丰富(预测为30-100×1012m3)。据有关专家介绍,随着我国经济发展对油气资源的需求,页岩气将是我国今后油气资源勘探和开发的重点。 1 页岩气及其特点 1.1 页岩气储量 从世界范围来看泥、页岩约占全部沉积岩的60%, 表1 世界较大页岩气储量地区表(×1012m3) 其资源量巨大。全球页岩气资源量为456.24×1012m3,主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、太平洋地区、拉美、前苏联等地区(表1) 在我国的松辽盆地白垩系、江汉盆地的第三系、渤海湾盆地、南华北、柴达木以及酒泉盆地均具有页岩气资源的分布。其中,四川盆地的古生代海相沉积环境形成的富有机碳页岩与美国东部的页岩气盆地发育相似。仅四川川南威远、泸州等地区的页岩气资源潜力(6.8-8.4×1012m3),相当于整个四川盆地的常规天然气资源的总量。 1.2 页岩气及特点 页岩是由固结的粘土级的颗粒物质组成,具有薄页状或薄片层状的一种广泛分布的沉积岩。页岩致密且含有大量的有机质故成暗色(如黑色、灰黑色等)。在大多数的含油气盆地中,页岩既是生成油气的烃原岩也是封存油气的盖层。在某些盆地中,如果在纵向上沉积较厚(几十米-几百米),横向上分布广泛(几百-几万平方公里)的页岩同时作为了烃原岩和储集岩,且在其内聚集了大量的天然气,那就是页岩气。 所谓页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩,因热作用和生物作用而形成了大量储集在页岩裂缝、孔隙中的且以吸附和游离赋存形式为主的天然气。与常规储层天然气相比,页岩气具有独特的特点(表2)。表2 常规储层天然气与页岩气对比表 成因类型热成因、生物成因及石油裂解气热成因、生物成因

页岩气资源调查评价与勘查示范立项指导意见-资源评价部

页岩气资源调查评价与勘查示范立项指导意见 页岩气是一种清洁、高效的非常规天然气资源。中央高度重视页岩气资源调查工作,国土资源部积极落实中央部署,组织编制了《全国页岩气资源调查评价和勘查示范专项实施方案》,为专项的组织实施,规范页岩气资源调查项目立项工作,特提出如下指导意见。 一、项目设置 全国页岩气资源调查评价和勘查示范专项,按照页岩气地质理论和评价方法研究、页岩气资源调查评价(包括潜力评价、重点远景区调查评价、重点有利目标区调查评价)和勘查示范三个方面统筹部署。 页岩气资源调查评价,以沉积盆地或盆地群为单位设置计划项目,包括:盆地内页岩气资源潜力评价、重点远景区调查评价、重点有利目标区调查评价和勘查示范等4个方面的工作项目,以利于整体从盆地演化上,研究页岩气资源的时空分布和富集规律,也便于不同类型的项目资料共享,相互促进。 二、重点工作内容 页岩气资源潜力评价:以盆地或盆地群为单元,按类型、分层系,以富含有机质页岩为评价对象,进行潜力评价。主要以野外地质调查和非地震物探为主,必要时部署二维地

震,实施少量调查井。建立富有机质泥页岩层系地层剖面;分析和总结构造格局、富含有机质页岩的时空分布规律,获取地质评价基本参数(包括:TOC、Ro、有机质类型、热解分析、含气性、岩石矿物组合和结构),编制沉积盆地构造格架图、岩相古地理图、富有机质泥页岩等厚图及埋深图、TOC图、Ro图。评价页岩气资源潜力,提出页岩气远景区。 原则上盆地内重点二级构造单元有1口调查井控制。 重点远景区评价:以含气页岩为评价对象,以详细地质调查为主,辅以二维地震、调查井或参数井,确定含气页岩层段分布,建立含气页岩层系精细剖面;基本查明含气页岩层段的分布,岩石矿物学及物性特征,研究气体赋存与富集方式,储层孔隙度、渗透率及微裂缝发育等特征;获取有机质丰度、类型、热演化等有机地化参数。开展盆地模拟分析,研究页岩气富集规律,确定含油气性及有效含气页岩层分布,估算页岩气资源量,优选和评价有利目标区,分析勘查开发前景。 编制远景区含气页岩层系岩相古地理图、含气页岩层段等厚图及埋深图、含气页岩层系精细剖面图、TOC图、Ro 图、四性关系图(岩性、物性、电性、含气性)、资源评价图。 原则上每个重点远景区有3-5口调查井控制,有地球物理资料控制构造和地层展布。

中国页岩气形成机理 地质特征及资源潜力

中国页岩气形成机理地质特征及资源潜力 摘要:页岩气是以自生自储为主的非常规天然气,是油气资源中的新型矿种。 由于页岩气储层低孔低渗,要实现大规模开采必须克服许多理论和技术上的难题。本文分析中国页岩气基本特征、形成机理与富集条件、面临的难题等, 对中国页 岩气资源潜力进行预测, 以期为中国页岩气的研究和勘探开发提供依据。 关键词:非常规油气 ;页岩气;源岩油气 页岩气是一种潜在资源量非常巨大的非常规天然气资源,具有含气面积广、 资源量大、开采技术要求高、生产寿命长、稳产周期长等特点。近年来,严峻的 能源紧张形势使页岩气资源在世界范围内受到了广泛的关注。 一、页岩气勘探开发现状 油气工业的发展主要历经构造油气藏、岩性地层油气藏、非常规油气藏三个 阶段。油气藏分布方式分别有单体型、集群型、连续型三种类型。从构造油气藏 向岩性地层油气藏转变是第一次理论技术创新,以寻找油气圈闭为核心;从岩性地 层圈闭油气藏向非常规连续型油气藏转变是第二次理论技术创新或革命,以寻找有 利油气储集体为核心,致密化“减孔成藏”机理新论点突破了常规储集层物性下限与 传统圈闭找油的理念。随着勘探开发技术不断进步,占有80%左右资源的非常规油气,如页岩气、煤层气、致密气、致密油、页岩油等已引起广泛关注,并得到有效 开发, 在油气储产量中所占比例也逐年提高。传统观点仅认识到页岩可生油、生气,未认识到页岩亦可储油、储气,更未认识到还能聚集工业性页岩油、页岩气。 近年来,典型页岩气的发展尤为迅速,地质认识不断进步,优选核心区方法、实验分 析技术、测井评价技术、资源评价技术、页岩储集层水平井钻完井、同步多级并 重复压裂等先进技术获得应用, 形成“人造气”是页岩气快速发展的关键因素。页岩气突破的意义在于: 突破资源禁区,增加资源类型与资源量。 2、挑战储集层极限,实现油气理论技术升级换代,水平井多级压裂等核心技术,应用于其他致密油气等非常规和常规油气储集层中更加经济有效,可大幅度提高油 气采收率。 3、带动非常规油气技术发展,推动致密油气、页岩油等更快成为常规领域。 二、中国富有机质页岩特征 源岩油气是一种新资源类型, 包括页岩油、页岩气、煤层气等,自生自储,主要 产自源岩内储集层中。页岩是由粒径小于0.0039 mm的细粒碎屑、黏土、有机质 等组成,具页状或薄片状层理、易碎裂的一类沉积岩,也称为细粒沉积岩。页岩气 是指从富有机质黑色页岩中开采的天然气,或自生自储、在页岩纳米级孔隙中连续 聚集的天然气。中国三类富有机质页岩泛指海相、海陆交互相及陆相页岩和泥岩, 重点指含油气盆地中的优质泥质烃源岩,图中为依据中国页岩发育的层系和分布特 点编制的三类页岩分布图。中国南方地区海相页岩多为硅质页岩、黑色页岩、钙 质页岩和砂质页岩,风化后呈薄片状,页理发育。海陆过渡相页岩多为砂质页岩和 炭质页岩。陆相页岩页理发育, 渤海湾盆地、柴达木盆地新生界陆相页岩钙质含 量高,为钙质页岩,鄂尔多斯盆地中生界陆相页岩石英含量较高。 2、中国页岩形成的区域地质背景。古生代,在中国南方、华北及塔里木地区形成了广泛 的海相和海陆过渡相沉积, 发育多套海相富有机质页岩和海陆过渡相煤系炭质页岩。在后期改造过程中, 部分古生界海相页岩经历了挤压变形或隆升。四川盆地、华北地区、塔里木盆地构

吴晓东页岩气勘探开发技术现状与展望

吴晓东复杂结构井/页岩气勘探开发技术现状与展望 6非常规气藏开发中面临的主要问题及解决思路? (1)深层超高压气藏的开发 ①动态监测,包括地层压力变化、底水上升、压敏性影响等: ?安全高效的钻完井技术; ③高压下的地面安全集输技术: (2)髙含硫气田的开发 ①防毒防腐的安全开采及集输技术; ②硫沉积的相态问题及英防治技术,有的还含C02,更加复杂化; ?生产动态的监测问题: ④地面脱硫与硫的综合利用: (3)大而积低渗透气田的开发 ①加强气藏描述,在差中选优,寻找相对富集区,逐步滚动发展,提高钻井成功率: ②提高单井产能:大型压裂、进一步提高压裂液的流变性能和携砂性能,减少压裂液对地层的伤害是大型压裂水平升级的关键,大型压裂的优化设计技术。 复杂结构井技术:提髙泄流范围,提高单井产能,尽可能穿过更多的质量较好的气层; 水平井段倾斜,减小对垂直流动造成的可能阻碍:尽可能穿过更多的与河道相交的水平和垂直阻流带:穿过多个砂体和裂缝带 ③降低建井成本 降低钻井成本(提高钻速,改变管理体制,市场化) 发展小井眼技术; (4)火山岩气田开发 ①火山岩气藏储层受火山口控制,岩性复杂,岩相变化剧烈,裂缝比较发冇,识别难度大,需要加强有效储层的描述和预测; ?渗透率低,发展有效的提高单井产能的技术; ③C02防腐及其分离和综合利用: (5)多层疏松含水气藏开发 ①防砂控水,研究出水后的防砂技术: ②大跨度、长井段开采工艺技术: (6)多层疏松含水气藏开发 ①C02的防腐: ? C02的分离及利用: 7页岩气综合地质评价? (1)基础地质特征①没有找到②页岩厚度和而积保证:充足的有机质,利于页岩气生成:储渗空间,利于页岩气富集。(2)地化分析①地化参数测试②生炷特征(3)储层研究①物性特征:孔隙度与页岩的气体总量之间呈正相关关系:随孔隙度的增加,含气疑中游离气量的比例增加。②温压条件。温度对页岩气成藏的影响:在相同压力下,温度增高,吸附气含量降低。压力对岩气成藏的影响:一方面,含气量与压力之间呈正相关关系:另一方面,压力对

页岩气特点及成藏机理

页岩气特点及成藏机理 ---陈栋、王杰页岩气作为一种重要的非常规油气资源,随着能源资源的日益匮乏,作为传统天然气的有益补充,其重要性已经日益突出。随着国家新一轮页岩气勘探开发部署的大规模展开,正确认识和掌握页岩气的成因、成藏条件等知识,对于今后从事页岩气现场录井的工作人员提高录井质量具有较好的指导意义。 1.概况 页岩气(shale gas)是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,与“煤层气”、“致密气”同属一类。其形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的页岩烃源岩地层中。 2.特点 2.1 页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气,它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态(大约50%)存在于裂缝、孔隙及其它储集空间;以吸附状态(大约50%)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面,极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后,在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地

的有利目标。页岩气的资源量较大但单井产量较小,美国页岩气井的单井采气量为2800-28000m3/d。 2.5 在成藏机理上具有递变过渡的特点,盆地内构造较深部位是页岩气成藏的有利区,页岩气成藏和分布的最大范围与有效气源岩的面积相当。 2.6 原生页岩气藏以高异常压力为特征,当发生构造升降运动时,其异常压力相应升高或降低,因此页岩气藏的地层压力多变。 2.7 页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点—-大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低,开采难度较大。 3.成因 通过对页岩气组分特征、成熟度特征分析,页岩气是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合。生物成因气是有机物在低温下经厌氧微生物分解作用形成的天然气;热成因气是有机质在较高温度及持续加热期间经热降解和裂解作用形成的天然气。相对于热成因气,生物成因的页岩气分布极限,主要分布盆地边缘的泥页岩中,在美国研究比较深入的五个盆地的五套页岩中,密执安盆地和伊利诺斯盆地发现了生物成因的页岩气藏,并且是勘探目标中的主要构成(Schoell,1980;Malter 等,2000)。 3.1 生物成因

页岩油气资源评价的关键参数及方法

页岩油气资源评价的关键参数及方法 摘要:近几年来,随着国内水平钻井技术和压裂技术的不断发展,页岩油气资源勘探开发持续快速升温,因此,建立实际有效的页岩油气资源的评价标准是勘探开发的前提和基础。根据页岩油气发育条件及富集机理,结合油气资源评价方法的基本原则,建立把测井资料与地化分析相结合的页岩油气资源的评价体系。 关键字:页岩油气资源ΔLgR模型页岩有效厚度氯仿沥青“A”法 0 引言 中国沉积盆地中富有有机质的泥页岩广泛分布,从震旦系到古近系均有分布;页岩厚度大,有机质成熟度高,生烃能力强,具有较好的页岩油气资源成藏的基本条件,勘探前景非常广阔。如何估算这些油气资源,对于我国的页岩油气资源的勘探开发具有重要的意义。 国内外各大石油公司在页岩候选区评价中所采用的关键参数大致有2类,即地质条件与工程技术条件参数,地质类参数控制着页岩油气资源的生成与富集,包括页岩面积、厚度、有机质丰度、类型、有机质成熟度及油气显示等方面;工程技术条件参数包括埋深、地貌条件等,控制着开发成本。本文主要研究页岩油气资源的地质条件,把测井资料等地物手段与地化实验分析相结合,通过对页岩有效厚度、TOC含量的分析,来预测页岩油气资源的含量[1]。

1 页岩油的特征 页岩油是指储存于富有机质,纳米级孔径为主页岩地层中的石油,一般只经过一次运移或进行了极短暂得到二次运移过程,在泥页岩层析中自生自储,以吸附态或游离态的形式赋存于泥页岩的纳米级孔隙或裂缝系统中。页岩油气资源的生成受到页岩中有机质的演化阶段影响,只有在有机质进入生油窗后,才可能生成油气资源,有机质演化程度过高,则会转化形成页岩气。页岩油主要包括游离油和吸附油,但在目前的开采水平阶段,吸附油很难开采出来,所以现今页岩油一般都指页岩油中的游离油;页岩气则同样包括游离气和吸附气。 2利用测井资料计算页岩有机碳含量 2.1 页岩测井响应特征 理论假设烃源岩有岩石骨架,固体有机质和充填孔隙的流体组成;而非烃源岩仅由岩石骨架和充填孔隙流体组成;成熟烃源岩则由岩石骨架,固体有机质和充填孔隙流体(水和生成的烃类)组成。测井曲线对着3种情况表现出不同响应。 利用测井曲线形态和测井曲线相对大小可以快速而直观的识别页岩气储层。所需的常规测井曲线主要包括:自然伽马,井径,中子密度,岩性密度,体积密度,声波时差及电阻率等测井曲线。有机质一般具有特殊的物理性质,在测井曲线上主要表现为“三高一低”响应特征,即高自然伽马和能谱测井,低密度,高声波时差,相对高电阻

北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖要点

北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖 1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统 (1)概况 阿巴拉契亚盆地(Appalachian)位于美国的东部,面积280000平方公里,包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等,是美国发现页岩气最早的地方。俄亥俄(Ohio)页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州,是该盆地的主要页岩区(图2)。该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体,总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。 图1 美国含页岩气盆地分布图 1953年,Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计,只有6%的井具有较高自然产能(平均无阻流量为2.98万m2/d),主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。其余94%的井平均产量为1726m3/d,经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d,提高产量4倍多。1988年前,美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。年产量将近34亿m3。天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。每口井的成本$200000-$300000,完井成本$25~$50。 (2)构造及沉积特征 阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉,西濒中部平原,构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型

向前陆盆地的演化过程。盆地以前寒武纪结晶岩为基底,古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩,奥陶系为碳酸盐岩夹页岩,宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3~4个沉积旋回构成,每个旋回底部通常为富有机质页岩,上部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中,分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内(James,2000)。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ,1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。 (3)页岩气成烃条件分析 ①页岩分布特征 阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪 页岩层系属于晚泥盆世。Antrim 页岩和New Albany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页 岩的横向同位层系(Matthews,1993)。在俄 亥俄东边和南边,Huron 段分岔。有的地区已 经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。 俄亥俄页岩系统,覆盖于Java 组之上 (图3)。由三个岩性段组成:下部 Huron 段 为放射性黑色页岩,中部Three Lick 层为 灰色与黑色互层的薄单元,上部Cleveland 段为放射性黑色页岩。俄亥俄页岩矿物组成 包括:石英、粘土、白云岩、重金属矿(黄 铁矿)、有机物。 图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥 盆纪页岩层的地层剖面。中上泥盆统的分布 面积约128,000mi 2(331,520km 2),它们沿 盆地边缘出露地表。页岩埋藏深度为610~ 1520m ,页岩厚度一般在100-400ft(30— 120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等,1993)。 ②页岩地球化学特征 图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统-下密西西比系剖面 (据Moody 等,1987)

北美典型页岩气藏岩石学特征_沉积环境和沉积模式及启示

第29卷 第6期2010年 11月 地质科技情报 Geolog ical Science and Technolog y Information Vol.29 No.6Nov. 2010 北美典型页岩气藏岩石学特征、沉积环境和 收稿日期:2010 04 27 编辑:杨 勇 基金项目:国家自然科学重点基金(石油化工联合基金)项目(40839910);中国石油化工股份有限公司科研项目(J 1407 09 KK 0157)作者简介:杨振恒(1979 ),男,工程师,主要从事石油地质综合研究工作。E mail:yan gzhen hen g2010@https://www.doczj.com/doc/4017108461.html, 沉积模式及启示 杨振恒,李志明,王果寿,腾格尔,申宝剑 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214151) 摘 要:北美典型页岩气藏赋存的泥页岩主要为细颗粒沉积,呈暗色或黑色薄层状或块状产出。页岩气储层无机矿物成分中硅 质含量较高,含有黄铁矿、磷酸盐矿物(磷灰石)、钙质和黏土矿物。具有相对高有机质质量分数,代表了富有机质的缺氧的沉积环境。不含或者含较少的陆源碎屑输入。有机质类型以 和!型干酪根较为常见。生物化石碎片在页岩层中比较常见,化石碎屑的类型多样化。重点剖析了福特沃斯盆地Barnett 页岩的沉积发育模式,福特沃斯盆地是一狭长的前陆盆地,主要沉积区离物源区较远,Barnett 页岩沉积于较深的静水缺氧环境,沉积速度缓慢(饥饿性沉积),最终形成富含有机质的Barnett 页岩。常见生物化石碎片,但缺少生物扰动遗迹,推测盆地中大部分的生物化石为外部输入的结果。上升流作用致使磷酸盐矿物(磷灰石)发育。北美典型页岩气藏的岩石学特征、沉积环境和福特沃斯盆地Barnett 页岩沉积发育模式可以用来指导我国页岩气勘探,黔南坳陷下寒武统黑色高碳质页岩系、二叠系吴家坪组和四川广元 绵竹地区下寒武统泥页岩具有和北美典型页岩气藏可类比的岩石学特征、沉积环境和沉积模式,可作为页岩气勘探的优选区域。 关键词:页岩气;岩石学特征;有机碳含量;沉积环境;沉积模式 中图分类号:T E122.115 文献标志码:A 文章编号:1000 7849(2010)06 0059 07 近年来,页岩气在北美特别是美国得以成功地勘探和开发,引起了广泛的关注。国内外学者从页岩气系统出发,对页岩气成藏的有机碳质量分数、成熟度、裂缝系统、温度、压力、抬升与沉降史以及吸附 机理等进行了深入的研究[1 7] ,但是,对页岩气藏发育的泥页岩的岩石学特征、沉积环境和沉积模式研究还较少涉及。页岩气藏发育的泥页岩具有独特的岩石学特征,识别不同的岩石学特征是评价页岩气成藏条件、原地含气量和资源量的关键。在页岩气开发阶段,识别不同的岩相是实施开发方案的基础。在福特沃斯盆地,识别Barnett 页岩岩性是页岩气评价中关键的步骤[8]。笔者根据北美页岩气研究的最新成果,就页岩气藏发育的泥页岩的岩石学特征、沉积环境及福特沃斯盆地Barnett 页岩沉积模式进行讨论。北美典型页岩气藏岩石学特征、沉积环境和福特沃斯盆地Barnett 页岩沉积模式对我国页岩气研究和勘探同样具有指导意义。 1 典型页岩气藏岩石学特征 页岩气作为非常规天然气资源,其勘探、开发思 路和方式与常规油气资源有明显的不同之处。研究 表明,沉积物的岩石学特征是页岩气成藏的重要控 制因素[8 10] ,主要包括泥页岩的构造和粒度特征、有机碳质量分数、岩石矿物组成、生物化石特征等。1.1岩石构造和粒度特征 页岩气藏发育的泥页岩主要为暗色或黑色的细颗粒沉积层,呈薄层状或块状。德克萨斯州福特沃斯盆地Bar nett 页岩及其上下相邻地层由不同的岩相组成,Barnett 页岩及上下相邻地层可识别出3种 岩性[9] ,分别为薄层状硅质泥岩、薄层状含黏土的灰质泥岩(泥灰)和块状灰质泥粒灰岩。但是,主力产气层位上Barnett 页岩和下Barnett 页岩以层状硅质泥岩为主,主要由细微颗粒(黏土质至泥质大小)的物质组成(图1)。Barnett 页岩缺少粗粒的陆源碎屑物质,表明地质历史沉积时期这一地区离陆相物源区较远,属饥饿性沉积,最终形成了层状的Bar nett 页岩沉积充填样式。富页岩气前景的英属哥伦比亚西北部Baldo nnel 层Ducette 组地层被称之为暗色的以石英为主的细粒页岩,主要由多样的放射性的、碳质的含黏土的灰岩和细粒粉砂岩组成。1.2岩石矿物质量分数 页岩气储层无机矿物成分中硅质质量分数较高,另外还含有方解石和长石等矿物。所含硅质主

美国页岩气开发现状及对四川盆地页岩气开发的建议

美国页岩气开发现状及对四川盆地页岩气开发的建议 张家振张娟孙永兴戴强杜济明 川庆钻探钻采技术研究院钻完井中心,广汉,618300; 摘要:伴随着世界能源供需矛盾的加剧和美国页岩气商业性开发的巨大成功,全世界将目光不约而同的聚焦于页岩气开发。四川盆地拥有潜力巨大的页岩气资源,且作为中国天然气的主要产区之一,加快页岩气的勘探开发及配套技术的研究和战略储备已迫在眉睫。本文着重调研了美国几个主要页岩气藏的完井开发现状,对四川区块的页岩气勘探开发做了简要概述,并针对目前情况提出了几点建议。 页岩气是产出于暗色泥页岩或高碳页岩中的天然气资源,和煤层气、致密砂岩气藏一样属于非常规天然气范畴。全球页岩气资源量巨大,据专家预测可能为常规天然气资源量的2倍,全世界的页岩气总资源量约为456×1012m3[1]。 页岩气藏储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征,气体的阻力比常规天然气大,采收率比常规天然气低,一般认为必须采用水平井钻探并进行大型水力压裂增产作业,或采用多分支井等其他技术增加井眼与气藏沟通面积才可获得商业油气流[2]。1 美国页岩气资源 美国本土48个州范围内页岩气藏的分布广泛,其中蕴藏的页岩气资源也非常丰富。钻井和改造技术的进步为页岩气的商业开采做出了巨大贡献。美国页岩气产量近几年内飞速增长,产气量由2006年的311×108m3增至2008年的507×108m3,2009年的900×108m3,预计2010年页岩气产量将占美国天然气产量的13%。图1展示的是美国本土48州中富含天然气的高碳泥页岩分布范围。 图1美国页岩气藏分布范围 美国页岩气藏的开采达到商业化依赖于以下三种因素的综合作用:水平井钻井技术的巨大进步、水力压裂技术的极大成熟、近年来天然气价格的快速增长。其中,水力压裂技术的进步对页岩气商业开采起到了至关重要的作用。前两项技术的贡献使得许多之前无法开采的天然气资源实现了商业性开发。 Navigant咨询公司的调查数据表明,近几年Barnett页岩气藏等较早开采的页岩气藏页岩气开发获得了巨大成功:Barnett页岩气产量从1998年的266×104m3/天增长到2007年的0.85×108m3/天,增长率超过3000%;同时,Fayetteville页岩、Haynesville页岩、Woodford页岩和Marcellus页岩均表现出了相似的增长势头。该公司对生产商的调研结果显示预期页岩气产业在未来将会有持续且高速的增长。据预测美国南部7大页岩气藏在下一个十年里持续产量保守估计在7.65~11.04×108m3/d,有可能占到美国天然气产量的一半左右[3]。 美国的页岩气藏的分布超过20个州至少21个

天然气分布规律及页岩气藏特征

天然气分布规律 辽河盆地的天然气在纵向上和横向上分布都很广泛。在横向上,由于气体形成的途径多于油的形成途径,气体的分布区域远远大于油层的分布;在纵向上,自目前勘探的最深部位到浅层均有气体存在,含气层系多,自下而上发育了太古界、中生界和新生界。特别是第三系自沙四段到明化镇组各层段均有气藏存在,沉积环境和演化史的特征,造成天然气原始组分富烃,贫H:S,少CO:和N2。 辽河断陷广泛发育多期张性断裂,把二级构造带切割成复杂的断块油气田。受构造、断裂活动影响,造成多次油气聚集、重新分配而形成多套含油气层系。 通过天然气的地球化学研究,结合盆地地质背景,天然气有如下分布规律:1.自生自储的天然气垂向分布 以自生自储为主的天然气层,自下而上分布有侏罗系的煤型气、正常凝析油伴生气、正常原油伴生气、生物一热催化过渡带气和生物成因气等。其特征主要是613C,依次变轻。侏罗系煤型气主要分布在深大断裂边缘,仅处于侏罗系发育的地区,如东部凹陷三界泡地区。正常凝析油伴生气主要发育在有机质埋深达到高成熟阶段的地区,主要为各个凹陷的沉降中心部位,如整个盆地的南部地区及东部凹陷北部地区。正常原油伴生气在整个盆地均有分布,主要是与原油伴生的气顶气和溶解气。生物一热催化过渡带气主要发育在有机母质埋深浅于3000m 的未成熟和低成熟阶段,并有良好的盖层发育的地区,部分地区的局部构造亦可形成小型气藏,在盆地的大部分地区均有分布,主要在东部和大民电凹陷的有利地区。生物成因气理论上在整个盆地浅层都存在。因此,只要有良好的储盖组合,在整个盆地中都可望发现生物成因气藏。 总体来看,三个凹陷中,大民屯凹陷以成熟阶段的石油伴生气和生物一热催化过渡带气为主.有少量生物成因气。东部凹陷在不同的构造部位分布不同类型的气体,中生界发育并位于深大断裂边缘的地区,有煤型气和深源气的存在。南、北凹陷深部位置,主要是高成熟和成熟的热催化一热裂解气。而凹陷中部广泛发育生物一热催化过渡带气。在构造高部位有利地区,发育有较可观的生物成因气。西部凹陷主要发育热催化一热裂解气,特别是凹陷南部沉降中心处,热裂解形成的正常凝析油伴生气更为广泛。在有机母质埋深浅的部位发育生物一热催化过渡带气。当然,如果存在有利的储盖组合,生物成因气的存在勿需置疑。 2.断裂构造导致天然气广泛运移 广泛发育的断裂构造,使大多数天然气发生不同程度的运移,造成天然气更加广泛、更加复杂的分布格局。断裂构造或不整合面为气体运移通道,形成新生古储的古潜山油气藏。天然气的垂向和侧向运移,造成了大面积浅层气藏的形成。这部分气体的气源岩母质类型、演化程度,特别是天然气同位素组成特征均与原生气藏一致。最明显的差别是甲烷含量相对高,重烃含量低,愈向浅层,甲烷含量愈高,反映运移的地质特点是由斜坡低部位向高部位甲烷含量升高,由低台阶向高台阶甲烷含量亦升高,如兴隆台气田不同台阶的天然气组分由下到上变干。曙光一高升油气藏也有类似分布。在大民屯凹陷东部浅层及东、西部凹陷的大部分地区浅层干气也是运移形成 3.天然气藏类型分布 构造运动造成了多套油气层和多种类型的储集层,形成了多样的天然气藏类型,根据控制油气的主要因素,可以划分出四大类油气藏:(1)构造油气藏,包括背

《页岩气资源储量计算与评价技术规范》解读

今天给大家推送此文,是该规范的编制部门国土资源部矿产资源储量评审中心的两位老师写的,原文发在“中国矿业报”6月12日上。烟花未对内容有任何改动。谢谢原文作者。么么~ 2014年4月17日,国土资源部以公告形式,批准发布了由全国国土资源标准化技术委员会审查通过的《页岩气资源/储量计算与评价技术规范 (DZ/T0254-2014)》(以下简称《规范》),并于2014年6月1日实施。这是我国第一个页岩气行业标准,是规范和指导我国页岩气勘探开发的重要技术规范,是加快推进我国页岩气勘探开发的一项重大举措。《规范》的发布实施是我国非常规油气领域的一件大事,必将对我国页岩气资源储量管理和页岩气勘探开发产生重要影响。 《规范》的重要意义 2011年12月,国务院批准页岩气为新发现矿种,确立了页岩气作为我国第172个矿种的法律地位。国土资源部将页岩气按独立矿种进行管理,对页岩气探矿权实行招标出让,有序引入多种投资主体,通过竞争取得探矿权,实行勘查投入承诺制和区块退出机制,以全新的管理模式,促进页岩气勘探开发,促使页岩气勘探开发企业加大勘查投入,尽快落实储量,形成规模产量,从而推动页岩气产业健康快速发展。

继2012年3月国家发展改革委员会、国土资源部、财政部、国家能源局共同发布《页岩气发展规划(2011-2015年)》之后,国家有关部门又相继出台了加强页岩气资源勘查开采和监督管理、页岩气开发利用补贴、页岩气开发利用减免税、页岩气产业政策以及与页岩气相关的天然气基础设施建设与运营管理、油气管网设施公平开放监督管理、建立保障天然气稳定供应长效机制等一系列政策规定,为页岩气勘探开发创造了宽松政策环境。与此同时,其他有关页岩气环保、用水、科技和对外合作等政策措施也在加紧制定中。 目前,我国页岩气勘探开发已进入了实质性发展阶段,重庆涪陵、四川长宁等地区已开始转入页岩气商业性开发。截至2013年底,全国共设置页岩气探矿权52个,面积16.4万平方千米。中石油、中石化、中海油、延长石油等石油企业已在四川、重庆、贵州、云南、陕西、安徽、河南、山东、湖南、湖北、辽宁、黑龙江等10多个省(区、市)的各自常规油气区块中开展了页岩油气勘探工作。 国土资源部于2011年和2012年举行了两轮页岩气探矿权出让招标,中标的19家企业在21个区块上按勘探程序稳步推进页岩气勘探,总体进展情况良好。目前,已经实现规模勘探和正在部署或实施勘探的企业开始为提交页岩气储量做准备,中石化在涪陵焦石坝、中石油在长宁地区已率先形成产能,并将形成大规模开发,具备了提交储量的条件。页岩气储量作为产量的基础,在我国页岩气勘探开发进入到现在这个阶段,如何评价计算已是当务之急。为了促进页岩气科学合理勘探开发,做好页岩气储量估算和评审工作,规范不同勘探开发阶段页岩气资源/储量评价、勘探程度和认识程度等要求,为页岩气产能建设提供扎实的储量基础,出台和发布《规范》显得十分必要。 《规范》借鉴国外成功经验,根据我国页岩气特点和页岩气勘探开发实践,尊重地质工作规律和市场经济规律,参考相关技术标准规范,实现了不同矿种间规范标准的衔接。同时,鼓励采用科学适用的勘查技术手段,注重勘查程度和经济性评价,适应了我国页岩气勘探开发投资体制改革,比较切合我国页岩气勘探开发的实际,体现了页岩气作为独立矿种和市场经济的要求,必将对按照油气勘探规律和程序作业、提高勘探投资效益、避免和减少页岩气勘探资金的浪费、促进页岩气勘探开发起到重要的指导作用和促进作用。 《规范》是页岩气储量计算、资源预测和国家登记统计、管理的统一标准和依据,有利于国家对页岩气资源的统一管理、统一定量评价,更准确地掌握页岩气资源家底,制定合理的页岩气资源管理政策,促进页岩气资源的合理开发和利用。《规范》也是企业投资、产能建设和开发以及矿业权流转中资源/储量评价的依据,有利于企业自主行使决策权,确定勘探手段、网度安排以及进一步勘探的部署,以减少勘探开发投资风险,提高投资效益,有利于企业按照统一的标准

国家能源局-页岩气2011-2015规划

国家能源局《页岩气发展规划(2011—2015年)》全文 2012年3月16日(周五)上午10:00 ,国家能源局在北京职工之家饭店召开新闻发布会,发布《页岩气发展规划(2011—2015年)》,并回答记者提问。国家能源局政策法规司司长曾亚川主持发布会,国家能源局石油天然气司司长张玉清、财政部经济建设司能源政策处副处长李成、国土资源部地质勘查司调研员高炳奇介绍《页岩气发展规划(2011—2015年)》。 页岩气发展规划(2011-2015 年) 一、前言 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,是一种清洁、高效的能源资源。近几年,美国页岩气勘探开发技术突破,产量快速增长,对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响,世界主要资源国都加大了对页岩气的勘探开发力度。国民经济和社会发展“十二五”规划明确要求“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”,为大力推动页岩气勘探开发,增加天然气资源供应,缓解我国天然气供需矛盾,调整能源结构,促进节能减排,特制定本规划。本规划期限为2011 年至2015 年,展望到2020 年。 二、规划基础和背景 (一)发展基础 1、页岩气资源潜力 我国富有机质页岩分布广泛,南方地区、华北地区和新疆塔里木盆地等发育海相页岩,华北地区、准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等广泛发育陆相页岩,具备页岩气成藏条件,资源潜力较大。据专家预测,页岩气可采资源量为25万亿立方米,超过常规天然气资源。 2、页岩气发展现状 (1)资源调查 我国页岩气资源战略调查工作虽处于起步阶段,但也取得初步进展。研究和划分了页岩气资源有利远景区,启动和实施了页岩气资源战略调查项目,初步摸清了我国部分有利区富有机质页岩分布,确定了主力层系,初步掌握了页岩气基本参数,建立了页岩气有利目标区优选标准,优选出一批页岩气富集有利区。

页岩气国内外研究现状

页岩气国内外研究现状 一、页岩气的定义 关于页岩气的定义,Curtis 认为页岩气可以是储存在天然裂隙和颗粒间孔隙中的游离气,也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或者是干酪根和沥青质中的溶解气。中国地质大学张金川教授给出的定义是:主体位于暗色泥页岩或者高碳泥页岩中,以吸附和游离状态为主要存在方式的地层中的天然气聚集。 二、页岩气资源的地质特征 2.1 多相态存在于致密页岩中 页岩气是以有游离、吸附和溶解状态存在于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,但以游离态和吸附态为主,溶解态仅少量存在。从美国的情况看,游离气在20%~80%之间,吸附气在80%~20%之间,范围很宽,其中部分页岩气含少量溶解气。游离气主要存在于粒间空隙和天然裂隙中,吸附气则存在于基质表面。随着页岩气研究的不断深入,学者们开始认为吸附态页岩气至少占到总储量的一半。天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离,如图1 所示,当吸附在基质表面的气量达到饱和后,富余的气体会解析进入基质孔隙,然后随着天然气的产出,裂隙内压力降低,基质内气体进入裂隙聚集后流出。 2.2 源岩层系 页岩系统包括富有机质页岩,富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层,粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩;页岩气形成于富有机质页岩,储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中,不同盆地页岩气层组合类型不相同。即页岩气为源岩层系天然气聚集的一种,为天然气生成后,未排出源岩层系,滞留在源岩层系中形成的。源岩层系油气聚集除页岩气外,还包括煤层气、页岩油和油页

岩。 2.3 页岩气为连续型油气聚集 Curtis对页岩气(Shale gas)进行了界定,并认为页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合,它具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭和相对很短的运移距离,它可以在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在,在干酪根和粘土颗粒表面上以吸附状态存在,甚至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。即页岩气为连续型气藏(图1)。 2.4 页岩气为源岩层系油气聚集 在页岩气藏中,天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,甚至砂岩地层中,为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果,表现为典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。 中国页岩气藏与北美地区相比较有以下特殊性:( 1) 海相页岩热演化程度较高(Ro值为2. 5%~5. 0% ) 、构造活动较强,需寻找保存有利的地区,避开露头和断裂破坏区:( 2) 陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强:( 3) 地面多山地、丘陵等复杂地表,埋藏较深(5000~7000m) 。所以在勘探开发过程要有针对性地采取合理措施开发我国页岩气。张金川等学者认为页岩气成藏模式介于煤层气和根缘气之间,表现为过渡特征,并将我国页岩气资源富集类型分为:南方型、北方型和西北型。

中国页岩气开发的现状和前景报告

可再生能源概论课程设计题目:我国页岩气开发前景分析 院系能源动力工程学院 专业班级热能动力工程1208班 姓名 学号 指导教师 2016年4月17日

摘要 本文概述了页岩气开发的意义,分别介绍了国外和国内页岩气开发的现状,通过对比美国与中国页岩气特点和开发技术,分析中国页岩气开发的前景,并对中国页岩气开发提出建议。 关键词:页岩气;开发的现状;中国;前景

Abstract(Time New Roman小2号加粗居中) This article outlines the significance of the development of shale gas, and briefly introduces the status of shale gas development in the foreign and domestic. Through comparing shale gas characteristics and development of technology between the United States and China, the paper analysis the prospect of development of shale gas in China, and puts forward some suggestions on the development of shale gas in China. Key Words:Shale gas; development status; China; Prospect

页岩气评价标准

页岩气评价标准 据张金川教授 页岩气有经济价值的开发必备条件: (1)岩石组成一般为30-50%的粘土矿物、15-25%的粉砂质(石英颗粒); (2)泥地比不小于50%; (3)有机碳含量一般小于30%; (4)TOC:底限0.3%,一般不小于2%; (5)Ro:0.4%-2.2%,高可至4.0%; (6)净厚度:不小于6m;一般在30m以上。 (7)岩石物性:Ф≤10%,Ф含气=1-5%,K取决于裂缝发育程度; (8)吸附气含量:吸附态20%-90%之间,一般50%±; (9)含气量:1-10m3/t; (10)经济开发深度:不大于3800(4000)m 页岩气成藏并具有工业价值的基本条件是:气藏埋藏较浅且泥页岩厚度较大,母质丰富且生气强度较大以及裂缝发育等。 据侯读杰教授 TOC:一般>4%,有机碳含量大于3%;(据Burnaman(2009)TOC一般不小于2%) Ro:一般在1.1%以上,Ro为1.1%~3.0% 厚度:高有机质丰度泥岩(Corg>3.0%)连续厚度15m以上,如有机质丰度低,则须提高其 厚度值; 矿物含量:石英、方解石、长石等矿物含量大于25% 岩石物性:Ф≤10%,Ф含气=1-5%,K取决于裂缝发育程度; 地层含气:广泛的饱含气性,吸附态一般>40%; 深度:<4000M TOC含量、富有机质页岩厚度与有机质成熟度被认为是决定页岩气区带经济可行性的关键 因素(Rokosh et al,2009)。 聂海宽 内部控制因素: TOC:具有工业价值的页岩气藏TOC>1%,随着开采技术的进步,有机碳下限值可能会降低至0.3%;(Schmoker认为产气页岩的有机碳含量(平均)下限值大约为2%;Bowker则认为获得一个有经济价值的勘探目标有机碳下限值为2.5%~3%。) 成熟度:变化范围较大,一般>0.4% 厚度:具有良好页岩气开发商业价值的页岩厚度下限为9m;

页岩气成藏地质条件分析

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集为典型的“原地”成藏模式,页岩气大部分吸附在有机质和粘土矿物表面,与煤层气相似,另一部分以游离状态储集在基质孔隙和裂缝孔隙中,与常规储层相似。页岩气藏按其天然气成因可分为两种主要类型:热成因型和生物成因型,此外还有上述两种类型的混合成因型。北美地区是全球唯一实现页岩气商业开发的地区。目前北美地区已发现页岩气盆地近30个,发现Barnett等6套高产页岩。2008年,北美地区的页岩气产量约占北美地区天然气总产量的13%。至2008年底,美国页岩气井超过4.2万口;页岩气年产量600亿方以上,约占美国当年天然气总产量的10%。目前,美国已发现页岩气可采储量约7.47万亿方。FortWorth盆地密西西比系Barnett页岩气藏的成功开采掀起了全球开采页岩气的热潮。美国涉足页岩气的油气公司已从2005年23家增至2008年60多家;欧洲石油公司纷纷介入美国的页岩气勘探开发。页岩气作为一种非常规油气藏在国内也逐步受到关注。页岩气藏形成的主体是富有机质页岩,它主要形成于盆地相、大陆斜坡、台地凹陷等水体相对稳定的海洋环境和深湖相、较深湖相以及部分浅湖相带的陆相湖盆沉积体系,如FortWorth盆地Barnett组沉积于深水(120 ̄215m)前陆盆地,具有低于风暴浪基面和低氧带(OMZ)的缺氧厌氧特征,沉积营力基本上通过浊流、泥石流、密度流等悬浮机制完成,属于静水深斜坡盆地相。生物成因气的富集环境不同于热成因型页岩气。富含有机质的浅海地带,寒冷气候下盐度较低、水深较大的极地海域,以及大陆干旱-半干旱的咸水湖泊都是生物成因气形成的有利沉积环境;而缺氧和少硫酸盐是生物气大量生成的生化环境。在陆相环境中,由于淡水湖相盐度低,缺乏硫酸盐类矿物,甲烷在靠近地表不深的地带即可形成。但由于埋得太浅,大部分散失或被氧化,不易形成气藏。只有在半咸水湖和咸水湖,特别是碱性咸水湖中,可以抑制甲烷菌过早地大量繁殖,同时也有利于有机质的保存。埋藏到一定深度后,有机质分解,使PH值降低到6.5 ̄7.5范围时,产甲烷的细菌才能大量繁殖。这时形成的甲烷就比较容易保存,并能在一个条件下聚集成气藏。(1)热成熟度(Ro)。美国五大页岩气系统的页岩气的类型较多,既有生物气、未熟-低熟气、热解气,又有原油、沥青裂解气据(Curtis,2002),这些类型的天然气形成的成熟度范围较宽,可以从0.400%变化到2.0%,页岩气的生成贯穿于有机质生烃的整个过程。不同类型的有机质在不同演化阶段生气量不同,页岩中只要有烃类气体生成(R>0.4%),就有可能在页岩中聚集起来形成气藏。 生物成因气一般形成于成熟度较差的岩层中。密执安盆地Antrim生物成因型页岩的R仅为0.4% ̄0.6%,未进入生气窗,页岩Ro越高,TOC越低,越不利于生物气的形成。而福特沃斯盆地Barnett页岩热成因型气藏的页岩处于成熟度大于1.1%的气窗内,Ro值越高越有利于天然气的生成。所以热成熟度不是判断页岩生烃能力的唯一标准。 (2)有机碳含量(TOC)。有机碳含量是评价页岩气藏的一个重要指标,多数盆地研究发现页岩中有机碳的含量与页岩产气率之间有良好的线性关系,原因有两方面:①是因为有机碳是页岩生气的 物质基础,决定页岩的生烃能力,②是因为它决定了页岩的吸附气大小,并且是页岩孔隙空间增加的重要因素之一,决定页岩新增游离气的能力。如Antrim黑色页岩页岩气以吸附气为主(70%以上),含气量1.415 ̄2.83m/t,高低与有机碳含量呈现良好的正相关性。Ross等的实验结果表明,有机碳与甲烷吸附能力具有一定关系,但相关系数较低(R2=0.39)。他认为在这个地区有机碳与吸附气量关系还可能受其他多种因素的影响,如粘土成分及含量、有机质热成熟度等。(1)矿物成分。页岩中的矿物成分主要是粘土矿物、陆源碎屑(石英、长石等)以及其他矿物(碳酸盐岩、黄铁矿和硫酸盐等),由于矿物结构、力学性质的不同,所以矿物的相对含量会直接影响页岩的岩石力学性质、物性、对气体的吸附能力以及页岩气的产能。粘土矿物为层状硅酸盐,由于Si-O四面体排列方式,决定了它电荷丰富、表面积大,因此对天然气有较强的吸附能力,并且不同的粘土矿物对天然气的吸附能力也不同,蒙皂石吸附能力最强,高岭石、绿泥石次之,伊利石最弱。石英则增强了岩石的脆性,增强了岩石的造缝能力,也是水力压裂成功的保证。Nelson认为除石英之外,长石和白云石也是黑色页岩段中的易脆组分。但石英和碳酸盐矿物含量的增加,将降低页岩的孔隙,使游离气的储集空间减少,特别是方解石的胶结作用,将进一步减少孔隙,因此在判断矿物成分对页岩气藏的影响时,应综合考虑各种成分对储层的影响。 (2)储集空间。页岩气除吸附气吸附在有机质和粘土矿物表面外,游离气则主要储集在页岩基质孔隙和裂缝等空间中。虽然页岩为超致密储层,孔隙度和渗透率极低,但是在孔隙度相对较高的区带,页岩气资源潜力仍然很大,经济可采性高,特别是吸附气含量非常低的情况下。页岩中孔隙包括原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙系统由微孔隙组成,内表面积较大。在微孔隙中拥有许多潜在的吸附地方,可储存大量气体。裂缝则沟通页岩中的孔隙,页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解析,增强岩层渗透能力,扩大泄油面积,提高采收率。一般来说,裂缝较发育的气藏,其品质也较好。美国东部地区产气量高的井,都处在裂缝发育带内,而裂缝不发育地区的井,则产量低或不产气,说明天然气生产与裂缝密切相关。实际上,裂缝一方面可以为页岩中天然气的运移提供通道和储集空间,增加储层的渗透性;另一方面裂缝也可以导致天然气的散失和水窜。 (3)储集物性。页岩的物性对产量有重要影响。在常规储层研究中,孔隙度和渗透率是储层特征研究中最重要的两个参数,这对于页岩气藏同样适用。据美国含气页岩统计,页岩岩心孔隙度小于4% ̄6.5%(测井孔隙度4% ̄12%),平均5.2%;渗透率一般为 (0.001 ̄2)×10μm,平均40.9×10μm。页岩中也可以有很大的孔隙度,并且有大量的油气储存在这些孔隙中,如阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩和密歇根盆地的Antrim页岩,孔隙度平均为5% ̄6%,局部可高达15%,游离气可以充满孔隙中的50%。页岩的基质渗透率很低,但在裂缝发育带,渗透率大幅度增加,如在断裂带或裂缝发育带,页岩储层的孔隙度可达11%,渗透率达2×10μm。页岩气藏是自生自储型气藏,从某种意义来说,页气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果,烃源岩中天然气向常规储层初次运移的通道为裂缝、断层等,所以连通烃源岩和常规[1][2][3] [4][5] [6][7]3-32 -62-321 沉积环境 2 生烃条件 3 储集条件 4 保存条件 oo岩(转129页) 页岩气成藏地质条件分析 黄菲 王保全 ① ② (中法渤海地质服务有限公司 ②中海石油<中国>有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院) ①摘要关键词页岩气藏为自生自储型气藏,它的生烃条件、储集条件、保存条件相互影响,息息相关,热成熟度和有机碳含量控制页岩的生气能力,而有机碳含量还影响页岩的储集性,是增加页岩孔隙空间的重要因素;页岩气藏储层致密,孔隙度和渗透率极低,裂缝的存在会提高储层的渗透率,矿物成分影响其储集性能,其中粘土矿物有利于增加微孔隙,并且增加岩石对天然气的吸附能力,而石英和白云石脆性较大,则有利于增加储层中的裂缝,并且对水力压裂造缝有利;页岩气藏对保存条件的要求较低。 页岩气有机碳含量热成熟度储集条件保存条件

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