【《页岩气构造保存评价分析的国内外文献综述》5000字】

页岩气构造保存评价研究的国内外文献综述页岩是作为一种非常规能源，最早始于美国，1821年在美国东部浅层泥盆系钻探了第一口页岩气井，随后在阿巴拉契亚山脉和伊利诺伊州的盆地钻探了一些浅层井，但由于当时产量很低，仅用于周边城市，并没引起人们过多的重视，却从此拉开了页岩气工业发展的帷幕。1914年，在美国的阿帕拉契亚盆地发现了BigSandy气田，它是世界上第一个页岩气田（Jr,WalterB.Ayers，2002；CurtisJB，2002）[5-8]。从地质角度上看，美国的构造条件较简单，沉积类型单一，主要为晚古生代泥盆系、石炭系海相页岩，富有机碳含量丰富，在5%-10%之间，含气量也较高，热演化程度适中，在成气高峰阶段；从勘探开发条件上看，美国页岩储层埋深较浅，在2500－3500m，地表起伏小，位于平原或丘陵，油气管网发达，遍及各地，因此，在页岩气的勘探开发实践中，有较大几率钻遇到富有机质页岩，发现页岩气。虽然发现页岩气的几率大，但由于页岩储层较致密、孔隙度和渗透率较低的特征决定了页岩气产量低，开采技术难度大（岳丽英，2014）[9]。1981年，页岩气之父乔治·米歇尔对Barnett页岩C.W.SlayNo.1井实施大规模压裂，并获成功，验证了水力压裂技术应用于页岩气开采是可行的（BowkerKA，2003；MartineauDF，2007；HillRJ，2007；邹才能等，2010）[10-18]，这一成功解决了如何获得低渗透率储层气流的难题（朱军剑，2013）[19-23]。从此，美国页岩气的主要钻进方式由直井变成了水平井。聂海宽等（2012）参考常规油气保存条件的评价方法和综合评价指标体系，将水文地质条件、地下流体化学－动力学参数、断裂发育情况和压力等指标作为判断现今保存状况好坏的判识性指标[24]。李世臻等（2013）通过定性和定量分析，获取不同地区含气量、断层与微裂隙特征，顶底岩层物性、水文条件、地层压力等参数，建立现今页岩气保存条件评价的指标体系和方法[25]。胡东风（2014）主要是从顶底板条件、构造活动、和压力系数等几个指标来分析页岩气保存条件[26]。潘仁芳（2014）从盖层封闭性、断裂发育情况、隆升剥蚀作用等分析桂中拗陷上古生界页岩气保存条件[27]；王濡岳等（2016）从埋藏深度、构造部位、地层倾角、距目的层露头距离、盖层条件、断裂发育情况、岩浆与热液活动情况、压力系数等8个方面来评价黔北地区海相页岩气的保存条件[28]。魏祥峰（2017）认为晚期构造作用（深埋阶段后抬升阶段的构造作用）是南方页岩气保存条件的关键因素，并且他将断裂作用、抬升剥蚀及褶皱作用、构造改造时间作为间接参数，而含气量、孔隙度、含水饱和度、页岩气层电阻率和气体组分则作为直接参数，可对页岩气保存条件进行评价[29-35]。冉琦（2017）认为一切能影响页岩储集层的地质运动、地质体、构造单元等因素都会影响页岩气的保存条件。多期次强烈构造变形，褶皱和断裂的发育会造成页岩气藏的破坏；目的层埋藏浅，顶板条件差，页岩气向上逸散；底板条件差，页岩气向下逸散；靠近地层缺失带，页岩气侧向扩散散失；靠近封堵性差的断层及剥蚀区，页岩气散漏。因此认为埋深适中、盖层完整、边缘断裂为逆断层、封闭性好的地层稳定部位为保存条件较好的地区[36]。何顺（2019）经过调研总结出，前人研究成果表明[37-40]，对页岩气保存条件具有较大影响的非构造因素主要有页岩层的顶底板条件、埋深与地层压力系数、水文地质条件、构造期次与主生烃期的配置关系、热变质作用等。根据研究区的实际勘探情况，选取对页岩气保存条件具有较大影响的顶底板条件、埋深与地层压力系数、水文地质及气体组分条件进行分析。许多学者对页岩气保存条件进行定性或定量的评价（表1.1）。表1.1页岩气构造保存评价参数研究现状研究者选择的页岩气构造保存条件评价参数应维华（1985）[53]埋深、断层、距露头距离聂海宽等（2012）[24]水文地质条件、地下流体化学－动力学参数、断裂发育情况和压力李世臻等（2013）[25]含气量、断层与微裂隙特征，顶底岩层物性、水文条件、地层压力等李海等（2014）[54]地层抬升剥蚀强度、断层和裂缝组合、盖层发育特征、流体封闭性胡东风等（2014）[46-49]压力系数、构造样式、构造时间、埋深魏祥峰等（2017）[29]含气量、孔隙度、含水饱和度、页岩气层电阻率、气体组分中的N2含量洪克岩等（2017）[55]埋深、断裂发育程度、构造形变、剥蚀厚度、距露头距离范明等（2018）[56]毛管系统保存条件、埋深张海涛等（2018）[57]构造时间、构造强度、构造样式周雯等（2019）[58]顶底板条件和构造作用、压力系数、气体显示何顺等（2019）[52]断裂发育特征、构造部位及形态和埋深及地层压力系数弓义等（2020）[60]地层变形指数、地层倾角、距通天断裂距离、断距、断裂密度、裂缝发育程度、压力系数以及测试产量范明等（2018）认为页岩气是以单个或多个有机质碎片所形成的连通孔隙网络为单元被保存在页岩中，基于毛管压力本质，孔隙压力决定于与其连通的最大毛管的毛管力及静水压力之和，孔隙中的气体得以保存是因为静水压力与毛管压力的共同作用，因此页岩气的存在不受构造形态或圈闭的控制，毛管系统保存条件决定了页岩气的保存条件，断层或许有利于毛管力的保存[56]。因此，褶皱强烈的地区在水平构造应力作用下使得页理面张开而不利于页岩气保存。张海涛等（2018）认为构造作用从时间、强度和形成的构造样式3个方面影响页岩气的保存条件。根据泥岩压实特征和断裂、露头区等发育特征，任何构造样式下页岩气保存均可划分为“三带三区”，“三带三区”是综合评价页岩气保存条件的重要因素，其中韧性变形带、封闭区表现为有气无产，过渡带、内连通区表现为有气有产，脆性变形带、外连通区表现为低气无产[57]。周雯等（2019）提到影响保存条件的主要因素包括顶底板条件和构造作用，如良好的顶、底板可以减缓页岩气的逸散等。压力系数、气体显示是保存条件的综合判别指标。也提到桂中坳陷自震旦纪以来经历的构造运动强烈且频繁，地层剥蚀、断裂和岩浆活动不容忽视，均对页岩气的保存主要起着破坏和改造的作用。但是同样气体显示不能作为页岩气保存评价的参数，因为它是钻探后获取的[58-59]。何顺等（2019）对页岩气保存条件的评价主要从断裂发育特征、构造部位及形态和埋深及地层压力系数等5个因素进行综合评价。通过对各影响因素进行赋值，根据丁山地区已钻井测试及日产气量分析结果，对页岩气保存条件各影响因素的赋值如下：构造部位及形态（0.25）、断裂发育特征（0.3）、顶底板条件（0.15）、埋深与地层压力系数（0.2）、水文地质条件（0.1）[52]。弓义等（2020）定量评价参数主要有地层变形指数、地层倾角、距通天断裂距离、断距、断裂密度、裂缝发育程度、压力系数以及测试产量，最后综合评价研究区页岩气保存条件好坏[60]。冯动军（2021）将区域间接盖层、直接盖层及底板条件、地层压力、含气量、测试产量作为评价页岩气保存条件指标，得出断层不发育或断层封堵性好、距剥蚀区或控盆断裂越远越有利于页岩气的保存；区域性间接盖层特别是膏盐岩盖层的发育、良好的直接盖层和底板条件是页岩气能够保存的重要因素[62]。但是，我认为页岩气构造保存条件好坏的评价一般是在目的区钻探开采前进行的，含气量、压力等参数是在钻探之后才能获取的，更适用于页岩气构造保存效果评价，而不能够归类于指导井位部署与勘探实施前的参考指标中。因此它们不能作为保存条件的评价参数。参考文献贾承造,郑民,张永峰.中国非常规油气资源与勘探开发前景[J].石油勘探与开发,2012,39(02):129-136.董大忠,邹才能,杨桦.中国页岩气勘探开发进展与发展前景[J].石油学报,2012,33(S1):107-114.ScottL，MontgomeryjDanielMJarvie，etal．MississippianBarnettShale,FortWorthBasin,north-centralTexas;Gas-shaleplaywithmultitrillioncubicfootpotential[J].AAPGBulletin,2005,89(2):155-175.邹才能,董大忠等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力[J].石油勘探与开发,2010a,37(06):641-653.Jr,WalterB.Ayers,."Coalbedgassystems,resources,andproductionandareviewofcontrastingcasesfromtheSanJuanandPowderRiverbasins."AAPGBulletin86.11(2002):1853-1890.CurtisJB.Fracturedshale-gassystems[J].AAPGBulletin,2002,86(11):1921-1938.AyersWB,KaiserWR,LaubachSE,etal.Geologicandhydrologiccontrolsontheoccurrenceandproducibilityofcoalbedmethane,FruitlandFormation,SanJuanBasin.Topicalreport,August1987-July1990.CurtisJB.Fracturedshale-gassystems[J].AAPGBulletin,2002,86(11):1921-1938.DhirR,MavorMJ,CloseJC.EvaluationofFruitlandCoalPropertiesandDevelopmentEconomics,SanJuanBasin,ColoradoandNewMexico[J].Chest,1991,146(1):92-182.岳丽英.页岩气储层特征及其开发特征分析[J].化工管理,2014(26):166.BowkerKA.BarnettShalegasproduction,FortWorthBasin:Issuesanddiscussion[J].AAPGBulletin,2007,91(4):523-533.MartineauDF.HistoryoftheNewarkEastfieldandtheBarnettShaleasagasreservoir[J].AAPGBulletin,2007,91(4):399-403.HillRJ,JarvieDM,ZumbergeJ,etal.OilandgasgeochemistryandpetroleumsystemsoftheFortWorthBasin[J].AAPGBulletin,2007,91(4):445-473.HickeyJJ,BoH.LithofaciessummaryoftheMississippianBarnettShale,Mitchell2T.P.Simswell,WiseCounty,Texas[J].AAPGBulletin,2007,91(4):437-443.LoucksRG,RuppelSC.MississippianBarnettShale:Lithofaciesanddepositionalsettingofadeep-watershale-gassuccessionintheFortWorthBasin,Texas[J].AAPGBulletin,2007,91(4):579-601.PollastroRM,JarvieDM,HillRJ,etal.GeologicframeworkoftheMississippianBarnettShale,Barnett-Paleozoictotalpetroleumsystem,Bendarch-FortWorthBasin,Texas[J].AAPGBulletin,2007,91(4):405-4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