页岩气资源调查方法技术-张春贺

国土资源部油气资源战略研究中心页岩气资源调查主要技术方法，2012年8月，记者：张春和，概述，国外成功经验综述页岩气调查方法、技术、地震勘探技术、非地震勘探技术、钻井、储层重建技术、测井技术、页岩气调查方法、技术规范(初稿)、结果与理解，概述，国外成功经验综述页岩气调查方法、地震勘探技术、非地震勘探技术、钻井与储层重建、测井技术、页岩气调查方法与技术规范(初稿)的成就与理解1国外成功经验回顾美国页岩气产业成功的关键回顾美国页岩气产业从诞生到形成和发展的过程。除了得益于其独特的自然资源条件和成熟的市场经济环境外，还适合页岩气勘探开发关键技术的不断进步和突破，这是美国页岩气产业形成的核心驱动力之一。是直接推动美国页岩气产业形成的两大技术体系，即地球物理勘探技术体系、水平井钻完井技术体系和开发体系。这两大技术体系不断相互促进，导致美国页岩气产业的成功形成和发展，改变了世界能源结构格局。回顾国外的成功经验，从目前国内外的研究成果可以看出我国页岩气资源调查的现状。中国页岩气资源的聚集规律与美国页岩气的聚集特征有许多相似之处，表明中国页岩气资源的勘探前景十分广阔。虽然近年来我国页岩气勘探取得了一定进展，但总体上仍处于起步阶段，目前还没有成功的页岩气勘探开发案例。在我国页岩气资源调查中，从采用的评价技术和标准、对储层特征的认识、地球物理勘探技术的应用、储层改造技术、商业开发等方面，仍有许多技术问题亟待解决。2、页岩气勘探方法与技术、地震勘探技术、非地震勘探技术、钻井、储层改造技术、测井技术、概要、页岩气资源概况、页岩气勘探方法与技术、地震勘探技术、非地震勘探技术、钻井、储层改造技术、测井技术、页岩气勘探方法与技术(初稿)成果及理解、 页岩岩石物理性质页岩岩石物理模型/地震反演勘探条件与页岩气储层模型对应关系页岩气地震地质条件对比页岩气地震勘探数据常规处理和解释方法页岩气几何属性分析技术主要与国内外页岩气地震勘探技术应用存在差距，3地震勘探技术1986提出页岩弱各向异性特征，弱各向异性指和值均小于10%。 然而，长期的研究结果表明，大多数页岩的和值都在10%以上，页岩具有强烈的各向异性介质。岩心，方位角，极角，3.1页岩岩石物理性质，VTI:垂直轴对称的横向各向同性地震地质模型，它是接近水平地下状态或小倾角的页岩的近似，而接近水平的平面是页岩层面的简单等效物。HTI:水平轴对称横向各向同性地震地质模型是具有大倾角或接近垂直地下的页岩的近似模型。在模型中，近垂直面是页岩层面的简单等效物。3.1页岩岩石物理性质、HTI和VTI模型地震响应和页岩表征、3.1页岩岩石物理性质、3.2页岩岩石物理模型/反演、3.3地震勘探条件和页岩气储层模型之间的对应关系、3.4 ho的页岩气地震地质条件对比地震处理和解释过程与常规油气勘探基本相同。国外：利用宽方位三维地震资料的速度各向异性来探测储层裂缝的分布。目的：基于HTI和VTI模型，利用各向异性时间偏移成像描述储层的脆性和塑性，并将其划分为“甜点”。可塑性、脆性，应用3.6页岩几何属性分析技术。随着三维地震勘探技术在页岩气勘探中的广泛应用，几何属性分析技术在描述储层结构特征、断层系统分布、地层沉积特征等方面发挥了重要作用。一致性；曲率；蚂蚁追踪；差异体；三维可视化。据统计，仅CGG VERITAS就在北美完成了40多个面积超过18000平方公里的页岩气勘探项目，并形成了一个庞大的地球物理基础数据库。其中，2009年至2011年，CGG Veritas分别在海恩斯维尔和马塞卢斯完成了4700平方公里和8500平方公里的三维地震勘探，钻探效果良好。这充分说明地球物理技术已经成为寻找页岩气勘探开发“甜点”不可或缺的技术手段。在中国，对富含有机物的页岩的勘探仍处于初级阶段。相关基础理论研究积累相对薄弱。地面和地下地震地质条件比美国复杂得多。要实现真正的页岩气地震勘探，还需要经历一个实践和探索的过程。3.7、国内外页岩气地震勘探技术的主要差距、概述、国外成功经验回顾页岩气勘探方法、技术、地震勘探技术、非地震勘探技术、钻井、储层改造技术、测井技术、成果及对页岩气勘探方法和技术规范的认识(初稿)，国内外非地震勘探数值模拟勘探的勘探试验结果分析，4项非地震勘探技术，4.1项国外非地震勘探，(德国联邦科学与自然资源研究所)， 东欧埃姆斯兰和弗里斯兰地区的寒武纪-奥陶纪明矾页岩与8-11千米深的良导体相关。 在Gluckstadt地堑区和2010年4月在波兰中部和北部发现了页岩气资源。下白垩统(上二叠统)蒸发岩的强烈反射屏蔽了地震能量，蒸发岩对电磁波没有屏蔽作用。波兰的PBG地球物理勘探公司使用大地电磁法在该地区进行页岩气勘探。4.1国外非地震勘探，钻孔数据约束下大地电磁数据反演得到的页岩层位置分布模型，4.1国外非地震勘探，4.1国外非地震勘探，4.1国外非地震勘探，4.1国外非地震勘探，4.1国外非地震勘探，4.1国外非地震勘探，4.1国外非地震勘探。勘探试验区位于四川盆地南部。目的层龙马溪组主要为黑色碳质页岩、灰黑色钙质页岩和泥灰岩透镜体沉积组合的深水陆架沉积环境，富含有机质。4.2国内非地震勘探、4.2国内非地震勘探、3条采样线76个采样点29个地层组采集了997个岩石样品，其中464个为页岩样品、勘探试验区物性研究、密度、磁化率967电阻率、极化率700干、富水和饱和盐水三种状态确定顺序，以确保样品受人类活动影响最小、磁化率、富水电阻率、密度、饱和盐水电阻率、干燥电阻率、干燥极化率、富水极化率、饱和盐水极化率、 4.2国内非地震勘探，勘探试验区物性研究，目标层表现出低密度、低磁性、高极化、低电阻的特点，为勘探工作奠定了基础。4.2质量保证样品处理样品和电极加入硫酸铜溶液，使样品质地疏松，分别装袋浸泡，严格控制浸泡时间，防止在合理的测量顺序下多次浸泡，浸泡后表面观察表面痕迹变干没有低电阻率页岩发育，只有龙马溪组页岩发育，龙马溪组页岩和牛蹄塘组页岩发育，4.3勘探数值模拟研究表明，勘探试验区的地层、构造、地理和沉积环境适合进行方法和技术试验。野外地质调查、物性研究和数值模拟为勘探试验奠定了基础。4.4勘探试验，4.4勘探试验，通过开展各种非地震方法的勘探试验，对比各种方法的有效性，开展综合地球物理研究勘探，总结出一套有效的富有机质页岩非地震勘探技术规程。编制了开展非地震勘探试验、勘探试验、时频电磁法布里-珀罗图、大地电磁法布里-珀罗图、可控源音频电磁法布里-珀罗图的技术思路。4.4勘探测试、综合分析、已知信息、综合评价、频域处理、时域处理、时域磁场反演、频域电场反演、4.4勘探测试、4.4勘探测试、电结构约束反演JL02线、电结构约束反演JL03线。通过时频电磁方法获得有效的电结构信息。JL02线激活异常分布，JL03线激活异常分布，通过时频电磁方法获得有效激活信息。4.4探索测试。在没有其他数据约束的情况下，时频电磁法(TFEM)可以发现一定规模的异常，提取出大量与有机页岩相关的属性参数，在有利目标区勘探中具有明显优势。高极化率是碳质页岩的典型特征，应该是富有机质页岩勘探的目标属性特征。大地电磁法(EMAP)勘探深度较大，在深部地质构造研究中发挥着不可替代的基础作用。可控源音频大地电磁法具有较高的浅层分辨率，适用于浅层地质构造的划分和解释。4.5、勘探试验结果分析、概要、国外成功经验回顾页岩气勘探方法、地震勘探技术、非地震勘探技术、储层改造技术、测井技术、页岩气勘探方法技术(初稿)成果与认识、页岩气钻井技术、页岩气储层改造技术、钻井与储层改造技术、页岩气产于低孔低渗储层；大多数产气页岩分布广泛，厚度大，一般含气，这使得页岩气井能够长时间稳定产气。页岩气开发具有三个特点：自然产能低或无自然产能、生产周期长的开发寿命，采收率变化较大，必须通过人工技术实现有效开发。这是一种人造气藏。页岩气由于其不同于常规天然气的特点，有其独特的开发方式。5.1、页岩气钻井技术。页岩气钻井包括直井和水平井。主要用于测试、了解页岩气藏特征、获取钻井、压裂和生产经验、优化水平井钻井方案。水平井主要用于生产，实现页岩气的有效开发。页岩气钻井相关工程技术：井身结构设计、水平井技术、钻井液技术、固井完井技术、5.1页岩气钻井技术、井身结构设计、井身结构设计、井身结构设计：伍德福德和海涅维尔区块页岩气钻井采用第三系井身结构。5.1页岩气钻井技术水平井钻井与直井相比，水平井在页岩气开发中有四大优势：水平井成本是直井的1.5 2.5倍，但初始生产速度、控制储量和最终评价可采储量是直井的3 4倍；水平井与页岩地层中的裂缝(主要是垂直裂缝)相交的机会很大，这可以明显改善储层流体的流动条件。在垂直钻井很少的地区随钻地理信息成像服务和LWD技术(如RAB钻头附近的地层电阻率仪器)有助于在钻井过程中实时识别自然裂缝并解决相关的测井问题。页岩气开发水平井钻井技术的几个关键环节：轨迹控制技术适用于排量小、储层均质性好、难度大的水平井钻井。在常规液体钻井液条件下，稳定器钻具组合、曲壳螺杆钻具组合和MWD钻具组合可以实现斜井段和水平段的轨迹控制，随钻伽马曲线可以实现地质导向钻井。对于排量较大、难度较高的水平井，采用旋转导向钻井技术进行钻井，可以钻更平滑、更长的水平段。在水平井钻井中，使用旋转钻井导向工具可以形成平滑的井眼，并且可以更容易地获得更好的地层评价。PDC钻头一般用于水平井段钻井，以尽可能延长钻头的使用寿命，延长一次起下钻的进尺。一些水平井的水平段用PDC钻头一次钻完，因此快速钻井可以减少井下并发症的发生。5.1、页岩气钻井技术、钻井液技术在页岩气钻井过程中，特别是钻至水平段时，由于储层和蒙脱石的层理或裂缝发育等吸水膨胀矿物成分含量高，水平段的设计方向应沿最小主应力方向，这是对井壁稳定最不利的方向。因此，选择钻井液体系时要考虑的主要因素是：防止粘土膨胀，提高井壁稳定性，防止钻井液漏失，提高钻井速度。直井段(三开前)对钻井液体系没有特殊要求，主要采用水基泥浆。油基泥浆主要用于水平井段的钻井液。5.1、页岩气钻井技术、固井和完井技术一般认为，页岩气钻井不难，完井难。页岩气大多以吸附状态存在于页岩中，页岩渗透性低。通过完井技术提高其渗透率，避免地层损害是施工的关键，直接关系到页岩气的采收率。因此，在固井、完井方式和储层改造方面有特殊要求。页岩气井通常采用泡沫水泥固井技术。泡沫水泥具有水泥浆稳定、密度低、渗透率低、失水低、抗拉强度高等特点。因此，防窜效果好，可解决低压、易漏、密封段长的复杂井固井问题。此外，水泥侵入距离短，可以减少储层损害。根据国外经验，泡沫水泥固井比常规水泥固井平均增产23%。页岩气井完井方式主要有组合桥塞完井、水力喷射射孔完井和机械组合完井。5.1页岩气钻井技术，5.2页岩气储层改造技术，页岩气储层必须压裂才能形成工业气流。页岩气储层的压裂技术和加砂规模与常规压裂有明显不同。页岩的储层特征因地区而异，并非所有页岩都适合滑水和大位移压裂。脆性地层(富含应时和碳酸盐岩)容易形成网状裂缝，而塑性地层(高粘土含量)容易形成两翼裂缝。因此，不同的页岩气藏采用不同的技术和液体体系，应根据实际地层的岩性、敏感性、可塑性和微观结构进行选择。5.2、塑性、脆性页岩气储层改造技术、直井连续油管分层压裂技术早期页岩气开发主要在浅层，主要在直井，其压裂技术有三大特点，即连续油管、水力喷砂射孔、环空出砂。5.2、页岩气储层改造技术、水平井分段压裂技术随着页岩气的深度开发，常规直井已经无法满足开发要求，水平井和水平井水平井分段压裂技术、水平井多级可钻桥塞封隔器分段压裂技术、水平井封隔器分段压裂技术、水平井多级滑套封隔器分段压裂技术、水平井膨胀封隔器分段压裂技术、水平井水力喷射分段压裂技术、水平井多井同步压裂技术、5.2页岩气储层改造技术、5.2页岩气储层改造技术、目前使用的页岩气压裂液体系：滑水、线性凝胶、交联液、泡沫等。滑水和复合压裂液是目前主要的压裂液体系。不同的页岩具有不同的储层特征，选择不同的压裂液。5.2、页岩气藏改造技术。滑水压裂液系统是为页岩气储层改造开发的新技术。液体体系主要适用于无水敏感性、天然裂缝相对发育、脆性较高的