斯伦贝谢岩气勘探与评价技术课件.ppt

,页岩气勘探与评价技术,侯会军GeologyDomainChampionREWCHGSLB,提纲,含气页岩的基本特征,页岩气储层综合评价含气页岩完井特性评价页岩气完井选层的优选,页岩气藏,非常规天然气深盆气致密岩性气藏页岩气煤层气天然气水合物,页岩气基本概念：页岩既是烃源岩，也是储层和盖层页岩气是指产自低孔、低渗、富有机质页岩中的天然气页岩气储层包括：富有机质页岩富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩薄互层,SourceWoodMac,*DataforFayettevilleShaleSource:SBCAnalysis;PowellBarnettShaleNewsletter1/11/2009;WoodMackenzie;,水平井多级压裂技术,北美页岩气开发的经验：技术进步与流程优化的有效结合,北美页岩气开发的经验：技术进步与流程优化的有效结合,斯伦贝谢页岩气研究经验Shalegasresearchprojects,RangeResources钻完井优化Conoco-PhillipsBakken生产优化SouthwesternEnergyFayetteville生产优化TallismanEnergyMarcellus储量估算,页岩气综合服务流程,HydocarbonSourceModeling,CalibratedSeismicInversion,ShaleCharacterization,Coresection,Heterogeneity,GeosteeringFaults,Fractures,ProductionProfile,30%,20%,10%,0%,Stress,L,H,70%ofproductionofPerforations,Stage2,Stage3,Stage1,Geomechanics&Stimulation,PredicttheSweetSpots,ProductionEvaluation,优化开发方案,ReservoirQualityCompletionQuality,#1,#2,#3,#4,#6,70008000,900010000,1100012000,-1250006000,58111417,#1#2,#3,#4,#6,KOP,Landing,BHA1KOP*Vertical,Landing*,HighangleRSS,IncreasedVerticalPortion,IncreasedReservoirExposure,PowerDriveArcher*,有效储层,+有利完井特性,含气页岩特征富含有机质,游离气存储于孔隙中吸附气吸附于干酪根或微孔隙表面,确定干酪根的含量是页岩气藏评价的关键,页岩既是烃源岩，也是储层和盖层页岩气是指产自低孔、低渗、富有机质页岩中的天然气页岩气储层包括富有机质页岩以及其中的粉砂岩和细砂岩夹层干酪根特征不溶解于水的有机质与总有机碳含量有关吸附甲烷气能力强气体特征,含气页岩特征干酪根的润湿性,干酪根是非水湿或弱水湿的TOC含量高一般对应的含水饱和度较低在压实、成岩或有机质成熟过程中，孔隙水被排出一般没有水存在于干酪根的微孔中干酪根形成孔隙衬垫阻止潜在的水侵,非水湿,水湿,含气页岩特征孔径极小,常规砂岩,孔隙系统,矿物骨架,含气页岩,700m孔隙中的自由气,100m孔隙中的自由气和干酪根吸附气,干酪根,1000,10,100,1.0,0.1,0.001,1e-04,1e-05,1e-06,0.01,md页岩渗透率:0.1nD1000nD；下限渗透率100nD,含气页岩特征极低的渗透率,含气页岩特征较强的各向异性,11,HeterogeneousRockAnalysis(HRA)-TerraTek,含气页岩特征较强的非均质性,初始模型,地质模型,储层模型,12,不同页岩构成各不相同,粉砂质泥岩,粘土质泥岩,白云质泥岩,硅质泥岩,生屑质泥岩,含气页岩特征组分的复杂性,粘土质,粘质,钙质,硅质,含气页岩特征组分的复杂性,粘土质,钙质,硅质,差,差,差,一般,最好,最好,最好,一般,主要岩相,没有形成硅质沉积岩的有利沉积相,Kerogen,Gas-filledporosity,Marcellus,WoodfordBarnettFayettevilleHaynesville,EagleFord,含气页岩特征组分的复杂性,页岩页岩页岩,页岩气藏的产出机理与特征,?,10000,8000,6000,4000,2000,DrillOnlyBestWells,页岩气藏特征低孔低渗储层非均质性强自然产能偏低需生产改造BarnettShaleIP(MSCFD),含气页岩组分的复杂性与储层质量和完井特性,页岩的复杂性：页岩页岩页岩,储层质量完井特性有利产层,OpenNatlFractures,DrillingInducedFracturesBoreholeBreakout,非常规储层勘探开发一体化综合流程,储层特征储层分布,构造、地应力和裂缝关系,井眼轨迹设计与地质导向,压裂设计,水力压裂监测,保证安全钻井最大化接触有效储层有利于后期增产实施,1.预探阶段：地质建模及成藏系统研究,Ro-0.35%,Ro-1.3%,RegionwithpoorRQandbadCQ.Thereisnopotential(hopelesscase),RegionwithhighRQandgoodCQ.Theseareeasytargets,RegionswithhighRQandpoorCQ.Theseareengineeringchallenges.,有利区域,2.勘探开发阶段：有利开发区域预测储层质量完井特性,页岩气藏的研究,含气页岩储层质量与完井特性评价内容,储层质量粘土含量及粘土类型干酪根和有机碳含量吸附气和游离气含量孔隙度及渗透率完井特性岩石可压裂性三维岩石力学模型裂缝发育特征与持续性三维非均质性分析裂缝起裂影响诱导缝和天然裂缝发育特征围岩封堵性评价粘土矿物的敏感性分析,1.复合快速测井平台(MultiExpressPlatform),2.可用于矿物组分估算的地球化学测井仪-元素俘获测井(ECS),3.三维地层非均质性及机械应力特征参数-声波扫描测井仪(SonicScanner),4.直观及半定量裂缝分析的高分辨率测井仪-地层微电阻率扫描成像(FMI),5.地层孔隙度评价和干酪根计算-高分辨率核磁共振测井(CMR),页岩气/煤层气储层评价测井方案,HNGS,HRMS,HALS（AIT）,探入地下的眼睛微电阻率扫描成像测井,臂极板钮扣电极周向分辨率井眼覆盖率,地层微电阻率扫描成像测井(FMI)仪器参数,地层微电阻率扫描成像测井(FMI)仪器参数,页岩气测井参数评价技术和流程,ShaleGas评价模块,干酪根,页岩饱和度方程,有机碳含量,Langmuir方程,吸附气,游离气,ECS,PeX,CMR,有效孔隙度,含水饱和度,元素俘获测,井ECS,电阻率等常,规PEX,核磁共振,CMR,1S,nn,RtaRw(1Vsh),wVshSw,Rsh,ECS对23种元素敏感：Si,Al,Ca,Mg,Fe,Na,K,P,Ti,S,Mn,Cr,Ba,Nb,Rb,Sr,Y,Zr,B,Th,U,Gd,H2O+。组合出50种，目前岩库中有29种矿物。根据实际情况剥离出信噪比较高的元素谱,标准测井提供六种元素硅,钙,铁,硫,钛,钆。这些元素也可用于计算更为精确的岩石骨架密度和估算有机质含量。,地球化学测井元素俘获谱(ECS)测井,元素俘获谱(ECS)测井处理原理,元素含量,岩性,相对产额,基本元素谱,氧闭合,SCaiFeS,硅钙硫铁钛钆,俘获伽玛谱,剥谱分析,岩性模型,X射线荧光分析/X射线衍射分析,矿物组分骨架密度,页岩吸附气的评价方法,1.岩性密度和岩心TOC含量回归关系式基于Schmoker(1979).北美业界通行算法变化较大，需要当地岩心分析TOC值标定2.logR技术(Passey,1989),电阻率和声波时差、岩性密度等重叠法计算TOC,3.基于ECS的ELANPlus法,利用ELANPlus模块，基于岩心标定过的ECS和其他各种曲线计算干酪根含量利用如下方法转化为TOC(wt%)(RickLewis,etal,2004),温度压力校正,TOC校正,页岩孔隙度的评价手段,烃,水,束缚水,干酪根,核磁总孔隙度密度总孔隙度,矿物骨架,*PEX+ECS+PPC：通过ECS得到骨架密度并进行TOC校正获得岩石孔隙度,与岩性无关的孔隙度测量核磁共振测井,页岩基质渗透率的估算方法,含气孔隙度与岩心回归关系渗透率K-渗透率,SPE49301核磁SDR渗透率岩心标定ELANPlus计算渗透率,HWCK,M,3.4,3.4,3.4,2,2,iioi,m,k,1MvS,Z1.7m*2,Where:,=permeability(mD)=constant=totalporosity(vol/vol),=variableArchiecementationcoefficient(variable),3,=matrixdensity(g/cm),k2Z2m*mMiviSoi,2,=weightfractionofminerals(clay,qfm,kerogen,carbonate)=bulkdensity(g/cm3)=specificsurfaceareasofminerals(m/g),页岩气储层评价储层质量,内容:矿物组分干酪根有效孔隙度渗透率含气量储层质量:TOC:2wt%渗透率:100nD有效孔隙度:4to12pu饱和度:Sliquid45%粘土矿物：40,含气页岩储层质量与完井特性评价内容,储层质量粘土含量及粘土类型干酪根和有机碳含量吸附气和游离气含量孔隙度及渗透率完井特性岩石可压裂性三维岩石力学模型裂缝发育特征与持续性三维非均质性分析裂缝起裂影响诱导缝和天然裂缝发育特征围岩封堵性评价粘土矿物的敏感性分析,储层完井特性及完井方案对生产的影响,30%20%10%0%,生产剖面,Stage1,Stage2,Stage3,Stress,High,Low,由电成像获得SPE103202,占气产量的70%,50的射孔段对生产无贡献,完井过程中裂缝的发育特征与影响因素,强度,UCS,地应力和孔隙压力,Pp,ShSH,SV,0,StressMPa,200W,E,StressDirectionShN,fault?,RegionalTrend,PR,120UCS400,PoissonsRatio,YoungsModulus,1000FrictionAngle70,弹性,1.0,0,10,FMI,SonicScanner/DSI岩石强度参数水平主应力,MDT/XPT孔隙压力,LDT,垂直主应力应力方向,地层层序,颗粒岩相泥质岩相变形机理,地质构造地层界面不整合/断层（油田尺度）,页岩气完井特性评价岩石力学模型（,）,完井特性,页岩的岩石力学特征,页岩、层状砂岩,快强,慢弱,30,p,V,htect,P,hPp,v1v,htect,VPp,hPp,EhvVEV1vh,各向同性,横向各向同性垂向各向异性(TIV),层状页岩具有极强的各向异性（特别是存在塑性粘土和有机质时）TIV横向各向异性，垂向轴对称,导致岩石力学参数纵横向的巨大差异横波速度杨氏模量波松比,产层,岩性,红色低应力蓝色高应力,完井特性,各向异性岩石力学模型参数同性异性Hmin,3D岩石力学模型指导侧向着陆点,Well#1:Well#2:1BCFWell3BCFWell,3口新钻井在低应力层段侧向钻进起始井初始产量1.2MM/day新井初始产量在24MM/day税后回报率翻倍EUR增加达20%投资利润率翻倍,完井特性岩石结构对完井的影响,水力压裂缝的延展高度与特征水力压裂缝的渗流连通性侧向非均质性对生产的影响,储层质量结合完井特性优化完井设计,良好的岩石物理特性,k,GIP矿物组分低泥质含量井眼稳定性钻井诱导缝井眼崩落膨胀性粘土,优化着陆点量化压裂增产,结构诱导缝的发育特征地应力低闭合应力,RQ,CQ,实例：综合储层质量与完井特性进行完井设计,0,10000,20000,30000,40000,50000,PreOptimization(6Wells),PostOptimization(3Wells),3MonthBOE,与老井相比，新井三个月平均累计产量增加33%.新井采用综合储层与完井质量进行完井优化设计.,有效孔隙