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文档简介

,页岩气地质评价与开发关键技术,汇 报 提 纲,一、概述 二、页岩气地质特征 三、页岩气综合地质评价 四、页岩气开发关键技术 五、页岩气展望,一、概述,1.世界油气资源统计,一、概述,2.国外页岩气发展现状,全球已掀起“页岩气革命”,目前已有多个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验,其中以美国页岩气勘探开发较为成熟。,美国能源署统计,一、概述,3.中国页岩气发展现状,我国页岩分布盆地有四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、塔里木盆地、以及准噶尔盆地等,估计资源量10-30万亿方,页岩气资源丰富。,一、概述,3.中国页岩气发展现状,中石油: 确定威远、长宁、富顺-永川、昭通页岩气有利区,完钻11口评价井(2011),威201井经压裂获得初始产量10000方/日,宁201井获得初始产量14000方/日 中石化: 在黔东、皖南、川东北地区优选建南、黄平页岩气有利区,完钻5口评价井,3口直井见气,1口获工业气流。 延长油矿: 在鄂尔多斯盆地4口井获得陆相页岩气突破,图为柳坪177井在延长组长7段页岩气。,汇 报 提 纲,一、概述 二、页岩气地质特征 三、页岩气综合地质评价 四、页岩气开发关键技术 五、页岩气展望,二、页岩气地质特征,1.页岩气成藏过程,页岩气(Shale Gas)是指在富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附态和游离态为主要方式存在并富集的天然气。,页岩气赋存方式与成藏过程示意图(据Ron McDonald,2002),二、页岩气地质特征,2.页岩气成因类型,页岩气存在三种气源: 1、生物成因气(生物作用) 2、热成因气(干酪根、油裂解、沥青裂解) 3、二者混合成因。,页岩气藏气源成因示意图(据Jarvie,2003),二、页岩气地质特征,3.页岩气藏特征,页岩气并不形成类似于常规油气的圈闭,具有自生自储、无气水界面、大面积低丰度连续成藏、低孔、低渗等特征,存在局部富集的“甜点”区。一般无自然产能或低产,需要大型水平井和水力压裂技术才能进行经济开采,单井生产周期长。,汇 报 提 纲,一、概述 二、页岩气地质特征 三、页岩气综合地质评价 四、页岩气开发关键技术 五、页岩气展望,三、页岩气综合地质评价,1.基础地质特征,(1)页岩识别控制包括露头识别、测井识别、地震追踪。,含气页岩测井响应为“四高两低”特征,即高伽马、高电阻率、高声波时差、高中子孔隙度,低密度、低光电效应。,三、页岩气综合地质评价,1.基础地质特征,(2)页岩面积与厚度分布,页岩厚度和面积保证: 充足的有机质,利于页岩气生成; 储渗空间,利于页岩气富集。,美国地区页岩气开发一般要求直井厚度大于30m,有效厚度大于15m。,上扬子地区筇竹寺组TOC2%页岩厚度图,三、页岩气综合地质评价,2.地化分析,有机质丰度影响了页岩的生气量与含气量。北美地区商业价值页岩气藏TOC2。 干酪根类型决定了生油、生气能力。I、II型干酪根易生油,III型干酪根易生气。,热成熟度Ro反映有机质是否已经成熟,虽然在不同阶段生成的天然气皆可形成页岩气藏,但是成熟度越高其产气量越大。北美较好的页岩气储层的Ro1.1%。,(1)地化参数测试,三、页岩气综合地质评价,2.地化分析,Barnett页岩含气量数据显示: 有机碳含量越大,页岩含气量越高。 有机碳含量高生烃潜力大; 有机质颗粒表面吸附气多; 有机质生烃后产生微孔隙易于天然气聚集。,(2)生烃特征,运用岩石热解分析,获得游离烃S1、干酪根裂解烃S2和热解峰温Tmax,指示生烃潜力和热成熟度。,三、页岩气综合地质评价,2.地化分析,综合利用碳同位素、气样组分以及热成熟度指标,确定页岩气成因类型,探讨页岩气生成过程。,(3)页岩气成因分析,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,(1)物性特征,常规砂岩,700 m,孔隙系统,矿物骨架,含气页岩,100 m,干酪根,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,(1)物性特征,孔隙度与页岩的气体总含量之间呈正相关关系; 随孔隙度的增加,含气量中游离气量的比例增加。,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,(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。,压力对页岩气成藏的影响: 一方面,含气量与压力之间呈正相关关系; 另一方面,压力对吸附气影响小,与游离气呈正相关明显。,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,增加页岩孔隙度,改善页岩极低的基质渗透率; 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; 裂缝是力学上的薄弱环节(包括因胶结而封闭的),增加了压裂处理的有效性。,(3)裂缝发育特征,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,(3)裂缝发育特征,地震技术对页岩裂隙预测,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,页岩矿物组成主要包括石英、长石、方解石等碎屑矿物,黄铁矿等自生矿物,伊利石、蒙脱石、高岭石等黏土矿物,以及有机质。,(4)岩石矿物,岩石X-衍射分析,ECS 测井,硅质、钙质矿物成分越高,脆性大,页岩储层加砂压裂时,越容易被压开,易于储层改造,造缝能力强。 北美地区页岩开发要求脆性矿物含量大于40%。,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,(5)应力分析,水平井与裂缝不同方向的效果,三、页岩气综合地质评价,4.资源评价,(1)老井气显复查,从复查常规油气勘探穿越目标页岩层段时的录井及气测显示入手,初步分析页岩含气性的纵向和平面分布特征。,三、页岩气综合地质评价,4.资源评价,(2)页岩含气特征,作为页岩气选区与资源评价的关键系数,页岩含气量测定至关重要。目前主要有罐解气测试、等温吸附曲线测试、含气饱和度法以及有机碳-含气量拟合四种方法。,a、罐解气测试,b、等温吸附曲线测试,d 、有机碳-含气量拟合法,c、含气饱和度法,三、页岩气综合地质评价,4.资源评价,(3)资源量计算,1)体积法 Q总= Q吸+Q游+ Q溶 Q吸+Q游=S*h*G 参数:S为泥页岩面积(km2) h为泥页岩有效厚度(m) 为泥页岩密度(g/cm3) G为含气量(108m3/t)GG吸+ G游 2)含气量类比法 i预测区类比单元与标准区的类比相似系数。 3)资源丰度类比法 Si预测区类比单元的面积(km2); Ki类比区油气资源丰度( 108m3 /km2),由标准区给出;,汇 报 提 纲,一、概述 二、页岩气地质特征 三、页岩气综合地质评价 四、页岩气开发关键技术 五、页岩气展望,四、页岩气开发关键技术,1.页岩气开发技术历程,页岩气开发关键技术,水平钻井技术,水力压裂技术,四、页岩气开发关键技术,2.水平钻井,随着2002年Devon能源公司沃斯堡盆地的7口Barnett页岩气试验水平井取得巨大成功,业界开始大力推广水平钻井,水平井已然成为页岩气开发的主要钻井方式。根据美国Barnett区块开发经验,水平井最终评价的开采储量是直井的3倍以上,成本只相当于直井的1.5倍,此外页岩气井初始产量与最终总产量也有很大关系。,美国Barnett页岩气单井产量低,生产寿命长达3050年,Barnett直井与水平井数量对比,四、页岩气开发关键技术,2.水平钻井,地质导向钻井:随钻测量+自然伽马测井,页岩气水平钻井常用技术,欠平衡/平衡钻井技术 旋转导向钻井技术 控制压力钻井技术,四、页岩气开发关键技术,3.水力压裂,页岩储层渗透率低,90%的页岩气完井后需要人工压裂后才能获得产量; 水力压裂是改善储层裂缝系统,增加渗流通道的最有效方法; 水力压裂对储层伤害小,增产效果明显。,四、页岩气开发关键技术,3.水力压裂,Devon能源公司Barnett页岩气井清水压裂技术与凝胶压裂技术产量对比,水平井20段压裂裂缝示意图,四、页岩气开发关键技术,4.水力压裂缝监测,测井监测技术:主要应用井温测井、同位素测井、交叉偶极横波测井资料,实现压后裂缝监测评价。 微地震监测技术:是油气井压裂施工过程的监测技术,可监测裂缝位置、方位、大小以及复杂程度等,优化页岩气藏多级改造方案。,汇 报 提 纲,一、概述 二、页岩气地质特征 三、页岩气综合地质评价 四、页岩气开发关键技术 五、页岩气展望,五、页岩气展望,2000-2005,2006,2007,2008,2009-,先导 试验,基 础 研 究,跟踪 研究,发展阶段,中国页岩气发展历程,时间,北美页岩气发展 动态跟踪与评价,国内页岩排查与常规油气勘探页岩油气显示复查,有利领域页岩地质特征、露头地质调查与领域潜力评价,南方古生界海相页岩气潜力评价与有利勘探开发目标选择,有利领域页岩气先导试验区优选,关注发展,总结特征 全面解读页岩气文献和相关文献 北美产气页岩地质特征解剖与技术分析,主要含油气盆地或地区富有机质页岩普查 常规油气勘探页岩地层油气显示情况摸查 川南地区寒武系、志留系老井复查、页岩潜力评价 页岩气国际交流与研讨:首次与国际页岩气专家交流与介绍国内前景,中国南方古生界海相页岩地质特征露头调查 中国部分重点盆地页岩烃源岩特征分析 与美国新田公司开展威远地区寒武系页岩气潜力评价,广泛露头地质调查与老井岩芯复查 钻探中国第一口页岩气浅井 页岩含气性评价研究与获得含气量数据 上扬子区古生界海相页岩气潜力评价与有利勘探开发目标选择,分层次开展全国页岩气资源战略调查 建设页岩气资源战略调查先导试验区,五、页岩气展望,国土资源部油气资源战略研究中心: 全国页岩气资源潜力调查我国页岩气可采资源潜力为 25.08 万亿m3(不含青藏区); 上扬子及滇黔桂区 9. 94 万亿m3,39.63%;华北及东北区 6.70 万亿m3,26.70%; 中下扬子及东南区 4.64 万亿m3,18.49%;西北区3.81万亿m3,15.19%。,三大海相页岩分布区 南方古生界海相页岩 华北地区下古生界海相页岩 塔里木盆地寒武-奥陶系海相页岩 五大陆相页岩分布区 松辽盆地白垩系湖相页岩 准噶尔盆地中-下侏罗系湖相页岩 鄂尔多斯盆地上三叠统湖相页岩 吐哈盆地中-下侏罗统湖相页岩 渤海湾下第三系湖相页岩,研究中心预计,2015 年我国页岩气探明可采储量约 2千亿m3 ,产量将达 65 亿m3 ,页岩气勘探开发初见成效;2020 年探明可采储量约 2万亿 m3 ,产量 1000 亿m3 ,页岩气勘探开发初具规模。,近年来,中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院为适应国家能源形势,专门优选了一批中青年科研骨干成立了非常规油气勘查技术研究所,针对非常规油气(煤层气、页岩气、天然气水合物等)勘探开展科研工作。 在页岩气研

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