川东南焦石坝及丁山地区五峰—龙马溪组页岩气储层特征及“甜点”预测技术研究
川东南焦石坝及丁山地区五峰—龙马溪组页岩气储层特征及“甜
点”预测技术研究
本文以焦石坝及丁山选区为研究目标区,针对奥陶系五峰组-志留系龙马溪
组页岩开展页岩气储层特征及“甜点”预测技术研究。针对国内外页岩气“甜点”预测技术研究进展及页岩气勘探开发现状,结合焦石坝及丁山选区地质特征及页岩气勘探开发遇到的难点及重点确定了本次研究思路,首先在充分分析研究区区域地质资料的基础上,利用测井资料、地震资料划分出目标段主要的页岩测井-
地震层序,并进行页岩气储层段的划分;结合选区及临区页岩气研究实例分析页
岩气储层富集成藏控制条件;其次以岩石物理分析及岩样测试为依据,结合单井
及多井分析开展页岩气储层测井响应特征分析;根据储层纵向及横向展布特征建立页岩气储层地质模型,应用正演模拟及地震分析技术开展页岩气储层的地震响应特征分析,同时对选区页岩气储层岩性特征、物性特征、储集空间类型及分布、电性特征及含气量特征等进行了分析研究;根据储层特征、页岩气富集成藏控制因素分析及页岩气勘探开发情况,确定影响本区页岩气储层富集的主要控制条件;最后,针对确定的主要控制条件开展针对性的页岩气“甜点”地震预测技术研究,并综合地质条件开展目标层黑色页岩段页岩气“甜点”的综合评价分析,预测出有利的页岩气“甜点”分布区。
通过构造分析认识到焦石坝选区目标构造地层平缓,倾角约5-10度,构造走向呈NE-SW向,构造内断裂不发育,但微裂缝发育,地层埋深500-3500米,适合页岩气的富集;丁山选区目标构造则相对较陡,地层倾角可达30度(或以内),构造
内断裂不发育,但是构造规模较小,受边缘大断裂的影响较大,地层埋深相对较大。结合页岩测井-地震层序及储层段划分,通过地质分析及沉积相分析,明确选区五
峰-龙马溪组主要沉积深水陆棚、浅水陆棚相地层,其中位于下部的深水陆棚页岩层为主要的目标储层段,经过沉积相划分确定该目标储层段主要对应深水硅泥质陆棚、深水砂泥质陆棚、深水混积陆棚等沉积微相,其中深水硅泥质陆棚沉积微相内沉积的富碳、高硅页岩(或碳质页岩、黑色页岩、灰黑色页岩等)为最优质的页岩层,也是主要的页岩气产气段。
根据五峰-龙马溪组页岩气储层特征,纵向上可以将其分为三段,其中第1段储层(最下部约38米,JY1井)为优质储层段,经页岩气勘探开发证实下部约10米黑色页岩段最优。优质储层段对应测井响应特征为高伽马、低电阻、高声波时差、高孔隙度、低密度特征,并呈层状结构;选区页岩气储层对应地震响应特征为储层顶底均为地震强反射(储层顶对应地震波谷反射,储层底对应波峰反射),当储层厚度大或含气量较高时,储层顶引起的地震波谷反射波形变宽(或因多套储层影响而变长,或者受砂岩夹层影响波形由单一波谷变为两谷夹一峰)、储层底引起的地震波峰反射波形微幅下拉。
通过对选区页岩气储层富集成藏控制因素分析,明确了影响选区页岩气储层富集的主要控制因素包括含气量特征、保存条件(压力、埋深、断裂条件、顶底板岩性等)、TOC含量、页岩分布特征、孔渗性及脆性条件等,其中压力条件可以直接反映出页岩的产气量,为选区内页岩气储层最直接的表征因素,压力大、产气量高。围绕选区页岩气储层测井响应特征、地震响应特征,结合页岩气储层富集成藏主控因素分析,开展页岩气“甜点”预测技术研究,包括压力预测技术、有机碳(TOC)预测技术、页岩分布特征预测技术、孔隙度预测技术、裂缝或节理预测技术、脆性预测技术等,通过研究形成了针对焦石坝及丁山选区的页岩气“甜点”预测技术系列,形成的典型技术包括基于拟声波地震反演速度的Fillippone压
力预测法、基于测井及岩样分析的TOC预测密度法、基于岩石物理分析的脆性指数预测法(同时,建立页岩脆性岩石物理量板)、基于多元统计分析的孔隙度预测方法等,同时开展页岩气储层的含气量预测技术探索,主要是利用叠前地震反演技术、AVO技术、频率属性分析方法等预测页岩气储层的含气量。
对于影响页岩气储层孔渗性的微裂缝(或节理)条件,开展基于叠前、叠后的蚂蚁追踪技术、方位各向异性裂缝检测技术、曲率检测技术、应力场分析技术等研究,有效预测出目标构造带内的页岩微裂缝。结合页岩气富集成藏主控因素各项参数研究成果,围绕选区地质条件及页岩气勘探开发现状,开展页岩气“甜点”的综合评价分析,主要是利用多属性分析方法及权值系数法,结合页岩气储层分布的地质条件(包括构造条件、沉积条件等)预测出五峰-龙马溪组优质页岩段的页岩气“甜点”分布区,并且根据研究成果对选区页岩气“甜点”的概念有了地质方面的深化认识,并提出了适合焦石坝及丁山选区的五峰-龙马溪组页岩气“甜点”的概念。
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
开采页岩气的危害
随着页岩气被视为未来能源的“明星”而大量开采，其对地下水和土壤的影响也受到高度关注。美国一项研究表明，页岩气开发过程中的污水处理问题不容小觑。 杜克大学研究人员2013年10月2日在《环境科学与技术》期刊上报告说，他们对美国宾夕法尼亚州西部一个页岩气污水处理厂排污口附近河水及河底沉淀物进行取样，并把检测结果与该河流上下游的情况进行对比，结果发现，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且盐与金属含量严重超标。 检测还发现了高浓度的溴化物、氯化物与硫酸盐。研究人员指出，河水中含有大量溴化物尤其让人担心，因为它可与自来水厂中消毒用的氯及臭氧等发生反应，产生毒性非常强的副产物。 近日，备受争议的页岩气开发再一次成为人们关注的热点，针对页岩气开发，美国地缘政治学家威廉·恩道尔在他的新书《目标中国：华盛顿的“屠龙”战略》中详细分析了世界范围内页岩气开发的情况和页岩气开采技术对环境的危害。 页岩气——环境帮手还是凶手？ 2012年初，中国部分石油公司开始加入美国引导的对页岩气进行开发的浪潮中，开始采用极具争议的方法来开采埋藏于页岩层的天然气。页岩是一种富含黏土的岩石，内含多种矿物质。 2012年6月，中国石油巨头中石化开始在重庆钻取第一口页岩
气井，共计划钻井九口，预计到年底可以生产110亿－180亿立方英尺（约3亿－5亿立方米）天然气——略等于中国一天的天然气消耗量。中国希望到2020年页岩气能满足全国6%的能源需求。 页岩气开采技术由美国发明。中国石油公司邀请美英石油巨头共享开采技术，以满足日益增长的国内能源需求。2012年3月，英荷皇家壳牌集团（Anglo－Dutch Royal Dutch Shell Company）在华与中国石油天然气集团公司（简称中石油）签署首份页岩气生产技术共享协议。埃克森美孚（ExxonMobil）、英国石油公司（BP）、雪佛龙（Chevron）以及法国道达尔（Total）都相继与中国的石油公司签署了页岩气合作协议。 中国中央政府收到美国能源部能源信息管理局（EIA）的地质评估资料，该资料显示中国“可能”拥有全世界最大规模的“技术性可开采”资源，估计约1,275万亿立方英尺（约36万亿立方米）或占世界资源的20%。若评估属实，这将远远超过862万亿立方英尺（约24万亿立方米）的美国页岩气评估储量。美国能源信息管理局的研究表明，除重庆外，最具页岩气开采前景的当属新疆塔里木盆地。值得注意的是，近几年来，高度机密的美国情报工作中有一小部分已逐步通过美国能源部运作，提供虚假情报和进行情报侦察总是相伴相生。美国能源信息管理局是否故意抛出评估报告诱使中国仓促上阵开发页岩气，从而放弃寻求干净、安全的新能源来替代石油与天然气？如果是，那这就不是美国政府第一次通过篡改情报报告来实现政治目的了。
北美页岩油气产区介绍
北美页岩油气产区介绍美国非常规油气藏、尤其是页岩气的开发，极大增加了美国国内的天然气库存。但是，以天然气为主的页岩区带，如成功开发的Fayetteville和Barnett页岩区带，现在已经不再是人们关注的焦点，但其中的湿气(天然气液化物和油)仍然炙手可热。一些高产的页岩区带，如横跨宾州至纽约的Marcellus区带中的天然气液化物和油的含量都非常丰富。 1.Avalon页岩区带 Avalon页岩区带位于二叠盆地最西部的Delaware盆地，Avalon页岩上覆在Bone Spring地层之上。Avalon-Bone Spring 页岩区带有时简称为Avalon页岩区带。人们曾经钻穿过该页岩层以寻找其它的油气藏，但Avalon页岩的潜力在一段时间内都没有被人们认识到。在有些地方，Avalon和Bone Spring 页岩被一层灰岩分隔开。一位不再对此区带感兴趣的作业公司表示，该页岩区带含有原油、天然气液化物和残余气。 2.Bakken页岩区带 Bakken油页岩区带在蒙大拿和北达可它州一直是油页岩时代的一颗新星，它被人们看作是下一个沙特。广泛分布的上泥盆系—下密西西比系Bakken地层由三个小层段组成：上部页岩段、下部页岩段及含硅质碳酸盐岩的中部层段。其中，中Bakken层是钻井的主要目标层，该层的深度大约10000英尺，
直井钻至该深度前就开始转成水平，进入易碎的白云岩层并在其中进行多段分段压裂，以便进行开始更高效的生产。Bakken 页岩区带一直延伸到加拿大的萨斯喀彻温省和马尼托巴湖地区，这些地方的Bakken页岩也具有产能。 3.Barnett Combo页岩区带 Barnett Combo页岩位于德州的Montague县和Cooke县。该区带中的生油窗非常清晰，Barnett Combo页岩位于著名的密西西比Barnett页岩区带中，但是作业公司却通常选择该区带中的天然气区块。Combo区带实际上同时产油、产气和天然气液化物。该区块每平方英里的地质储量的范围4000万桶到2亿桶油当量之间，是世界上最大的区带之一。该区块已经钻了很多直井，并且直井的生产历史都比较长。 4.Cana Woodford页岩区带 Cana Woodford页岩区带位于美国西奥克拉何马，据报道，该地区已经成为相当大的油页岩区带。据Devon能源公司的数据，密西西比系的Cana页岩是世界上最深的页岩区带，其垂直真深度在11500英尺到14500英尺之间，地层中部深度为16700英尺到19000英尺之间。 Cana Woodford页岩比其东边的Arkoma Woodford 页岩要深不少，其钻到的价格也比较贵。但由于其中含有大量的凝析油和其他价值不菲的液态烃，该区带被人们认为是世界上最具
焦石坝地区构造特征及页岩气保存模式研究
收稿日期：20170913；改回日期：20180109 基金项目：国家自然基金“海相页岩纹层多样性及其对页岩储层品质的影响”（41602147）；江苏省普通高校学术学位研究生创新计划项目“渝东龙马溪组构造保存条件及储层含气量变化研究”（KYLX160550） 作者简介：刘鹏（1990—），男，工程师，2014年毕业于中国矿业大学地质工程专业，2017年毕业于该校构造地质学专业，获硕士学位，现从事煤层气、页岩气地质工作。DOI ：10.3969／j.issn.1006-6535.2018.02.007 焦石坝地区构造特征及页岩气保存模式研究 刘 鹏1，吴佩津1，彭钰洁2 （1.中国石油东方地球物理勘探有限责任公司，四川 成都 610051； 2.贵州建设职业技术学院，贵州 贵阳 551400） 摘要：针对焦石坝构造特征及页岩气保存模式认识不清的问题，选取焦石坝周缘砂岩样品及 NW —SE 向地质剖面，利用显微构造分析、平衡剖面技术，对焦石坝在地质历史时期应力方向、主要形变过程及形变时期进行研究。研究结果表明：焦石坝地区具有构造改造强度弱、改造时 间晚、断层封堵性好、埋深适中以及良好的顶底板岩性组合的页岩气保存模式；在地质历史时 期主要受NW —SE 向的挤压应力影响，NE —SW 向应力次之，主要形变期在120Ma 之后，地层 总缩短量为3.8km ，缩短率为16.7％，其中65~85Ma （燕山晚期）是焦石坝主要隆升阶段。该 研究对四川盆地周缘页岩气勘探开发具有重要指导作用。 关键词：页岩气；显微构造；构造形变；保存模式；焦石坝 中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1006-6535（2018）02-0037-05 Structure Characterization and Shale Gas Preservation Pattern in Jiaoshiba Liu Peng 1，Wu Peijin 1，Peng Yujie 2（https://www.360docs.net/doc/e618627739.html,PC Geophysical Company Limited ，Chengdu ，Sichuan 610051，China ； 2.Guizhou Polytechnic of Construction ，Guiyang ，Guizhou 551400，China ）Abstract ：The sandstone core samples in the Jiaoshiba periphery and the NW -SE geologic cross -sections are taken to further characterize the structure and identify shale gas preservation pattern.Microstructure analysis and balanced cross -section are used to study the stress direction ，major deformation process and deformation period of Jiaoshiba in the geologic history.Research indicates that the shale gas preservation pattern in Jiaoshiba is featured by weak tectonic reworking ，late reworking time ，better fault sealing ，moderate buried depth and favorable top -bottom li-thology combination.It is mainly affected by the compressive stress along the NW -SE direction in the geologic histo- ry period ，followed by the NE -SW stress.The major deformation period is after 120Ma ，the total formation shorten-ing is 3.8km with a shortening ratio of 16.7％，where 65~85Ma （Late Yanshan Period ）is considered as the predominant uplifting stage of Jiaoshiba.This research could provide a significant guidance for the shale gas explora- tion and development in the periphery of Sichuan Basin.Key words ：shale gas ；microstructure ；structure deformation ；preservation pattern ；Jiaoshiba 0 引 言 页岩气的成藏作用受到多种地质因素的控制。 近些年，学者从不同的角度对页岩气成藏展开了较 为深入的研究［1-3］。对比北美页岩气地质条件，中国海相页岩具有时代老、热演化程度高、地质构造条件复杂等特殊性 ［4-5］。中国中上扬子地区海相页岩广泛发育，该地区页岩层系经历多期构造演化与长期隆升剥蚀［6］，这一地质条件决定了中上扬子地区页岩气保存条件的重要性。焦石坝地区作为目前中国海相页岩气成功开采的典型，前人对该地区的研究多将其划分在川东进行整体研究。焦 石坝背斜构造位于四川盆地东南缘，川东高陡褶皱 带的南段，万县复向斜、方斗山背斜和石柱复向斜万方数据
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
页岩气综述
页岩气是一种非常规天然气，它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率极低的泥页岩之中，开采难度更大，因此被业界归为非常规油气资源。但是随着技术的突破，页岩气开发逐渐进入我们的视野，并以其巨大的资源储量引得各国油气公司纷纷将眼光投向这块未来能源新领域[1]。 在中国开发页岩气资源的前景十分广阔，近年来,我国的油气勘探专家、学者也积极开展了泥页岩气的探索,初步研究表明,我国泥页岩气资源十分丰富,估算资源量为23.5×1012～100×1012,中国的泥页岩气资源主要分布在松辽盆地白垩系、渤海湾盆地及江汉盆地的古近系和新近系、四川盆地中生界、扬子准地台、华南褶皱带和南秦岭褶皱带等,其勘探潜力巨大。泥页岩气的勘探开发将成为未来我国天然气能源新的增长点[2]。 尽管如此我国的页岩气资源的开发却也只是处在勘探阶段，开发技术十分不成熟，为了为我国的页岩气的开发提出建议，做出指导，对开发页岩气所需要的各方面技术进行调研与分析是不可或缺的工作。美国作为开发页岩气的先驱也指出技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键[3]。 1988年到2007年Barnett页岩气产量与技术的关系如下[4]： 图1 产量与技术关系 由图中我们可以看出每一次技术的进步都带来了页岩气产量的飞速增长，特别是在重复压裂以及水平井分段压裂技术的引入之后产量的增长更为显著。因此我们进行页岩气调研，不仅可以对我国页岩气开发中的增产作业做出指导，也可以为日后的工程研究提供一些基本的理论知识，推动我国页岩气压裂增产技术的进步。 对于页岩气储层的评价与常规储层应该有所不同，常规储层首先想到的都是储量，孔、渗、饱等储层物性参数，而对于页岩气我们应该首先考虑的则是，该处的页岩是否有能够适应压裂的一些特性。因为不能通过压裂增产的页岩是没有开采价值的。从这个考虑出发，我们跟据美国开发的经验初步拟定了如下的一些特性评价标准： 天然裂缝存在并可以在压后维持一定的导流能力对于页岩气的生产是十分
重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实
重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实 重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实 焦石坝，重庆涪陵区一个山区小镇。在这里，我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生，被命名为“页岩气开发功勋井”。今年3月24日，中国石化正式宣布，计划在2017年把涪陵页岩气田建成国内首个年产能100亿立方米的页岩气田，相当于一个1000万吨级大型油田。 重大突破 页岩气田进入商业开发 在中国石化勘探南方分公司岩芯库，保存着一筒采自焦页1HF井3000多米深处的深灰色页岩。“在焦石坝地底下，这些页岩就像一床大棉被，包裹着丰厚的页岩气。”分公司地质专家夏维书说。 撕开这床大棉被的“第一钻”在2012年2月14日晚8时开钻。11月28日，一个振奋人心的消息从焦石坝传来：焦页1HF井当天钻获20.3万方高产页岩气，这标志着我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生了。 页岩气是一种重要的非常规天然气，被认为是继常规天然气之后，又一种可以大规模开发的优质清洁能源。近年来，全球特别是北美地区，页岩气开发步伐明显加快。美国由于页岩气的大规模开采，甚至可能从油气输入国变为油气输出国。 在我国，常规天然气储量有限，而页岩气储量相对丰富。页岩气如果能得以大规模开发，对缓解我国天然气紧张局面、降低天然气对外依存度意义重大。 2011年，我国将页岩气列为独立矿种；2012年，出台《页岩气发展规划（2011—2015年）》；2013年，国家能源局正式批准涪陵页岩气田为国家级页岩气产能建设示范区。 继焦页1HF井后，环绕其周边数公里区域内，几口评价井也相继部署开采。2013年7月2日，焦页1—3HF井投产，测试产量20多万方/日；9月29日，焦页6—2HF 井投产，测试产量达35万方/日；10月9日，焦页8—2HF井投产，测试产量再创新高，达55万方/日。 “到这时，我们已吃上了定心丸：焦石坝区块页岩气藏不是一点，而是一片；这里不仅有页岩气，而且是高产气藏。”江汉油田涪陵工区项目部经理习传学说。 截至今年5月17日，在涪陵页岩气田280平方公里一期产建区，已开钻页岩气井82口，完钻47口，投产27口，平均单井日产气11万方以上。今年内，该区域将规划投产100口井左右。 “涪陵页岩气田进入商业开发，是我国页岩气开发的重大突破。”业内专家指出，我国页岩气资源潜力大、分布面积广、发育层系多，一旦形成产能，将对满足我国不断增长的能源需求、促进节能减排、优化能源结构、保障能源安全和促进经济社会发展具有重大战略意义。 技术创新 让
页岩气资源分布_开发现状及展望
第12卷第2期2010年4月 资源与产业 RESOU RCES &I NDU STR IES V ol 12N o 2 Apr 2010 收稿日期:2009-11-20;修订日期:2010-03-08;责任编辑:车遥。 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2008ZX05000-014);长江学者和团队创新发展计划(I RT 0864)。 第一作者简介:安晓璇(1984 ),女,硕士生,主要从事碳酸盐岩储层评价研究。E m a i:l an2003xuan @yahoo co m cn 资源开发 页岩气资源分布、开发现状及展望 安晓璇1,黄文辉1,刘思宇1,江怀友2 (1 中国地质大学 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083; 2 中国石油经济技术研究院,北京 100011) 摘 要:目前页岩气资源勘探开发已成为世界焦点,研究表明世界页岩气的资源量为636 283 1012m 3。美国页岩气资源丰富,广泛分布于美国的南部、中部及东部。中国也拥有丰富的页岩气资源,据初步评价与美国页岩气资源量大体相当,但目前我国页岩气开发还处于初级阶段。美国是页岩气勘探开发技术最先进,开发最全面的国家,加拿大也有较长的页岩气开发历史。由于页岩气储层渗透率低,开采难度大,因此我们需要学习国外先进技术,开发一套适合我国页岩气储层的钻井开采工艺,同时需要国家的大力支持,推动我国页岩气产业的发展。 关键词:页岩气;页岩气资源量;开发现状;展望中图分类号: P618 13 文献标识码:A 文章编号:1673-2464(2010)02-0103-07 THE D ISTR IBUTI ON ,DEVELOP MENT AND EXPECTATION OF SHALE GAS RES OURCES AN X iao xuan 1 ,HUANG W en hui 1 ,LI U S i yu 1 ,JI A NG H ua i you 2 (1.T he Educa tionM i n istry K ey Laboratory of M arine Reservo i r E vo l ution and H ydro carbon A ccu mu l a tion M echan is m,Ch i na Universit y of G eosciences,B eijing 100083,China ; 2.Institute of Econo m ics and T echnology,C N PC,B eijing 100011,Ch i na) A bstrac t :The exp l o ra ti on o f shale gas resources becom es a focus of t he wor l d .T he natura l g as resources a re 636 283 1012m 3i n the wo rld Sha le gas resources are r i ch i n Ame rica ,m ost of t he m are distri buted i n southe rn ,cen tral and eastern parts T here also are p l enty o f shale gas resources i n Ch i na , nea rl y the same quantity as i n Ame rica In Am erica there is t he mo st advanced exp l o ration and expl o ita ti on techno l ogy ,and it i s t he on l y country wh ich has the h i ghest explo itati on m ethod Canada has a l ong h i story o f sha l e gas exp l o ration and expl o ita ti on Ch i na is still at the beg inn i ng for the s ha l e gas explo itati on The permeability of t he shale ro cks is nor m a lly very l ow,so it is difficu lt to be explo ited T herefore ,w e need to l ea rn the advanced foreign techno l ogy to deve l op a set o f exp l o itation m et hods t o dev elop our sha le gas reservo irs ,and w e need the suppo rt fro m t he gove rn m ent ,i ncreasing env iron m ental pro tecti on wh ile deve l op m ent K ey word s :sha l e gas ;sha l e gas resources ;exp l o itation m ethod ;explorati on expectation 1 页岩气概述 页岩气是指那些聚集在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 [1] 。在页岩气藏中,天然气不仅存在于泥页岩, 也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和砂岩地层中。
2019年页岩气行业深度研究报告
２０１９年页岩气行业深度研究报告
目录索引 一、美国页岩油气开发历史与现状 (5) 1.1美国页岩气开发历史 (5) 1.2美国页岩油气开发最新进展 (6) 1.3美国历经三代技术进步，效率已经大幅提升 (7) 二、中美页岩开发对比 (10) 2.1最新储量对比：潜在储量巨大，不断开发不断探明 (10) 2.2最新产量对比：中国产量已经世界第三，对应美国二十年前水平 (10) 2.3发展阶段对比：中国未来也可能复制美国“先气后油”路径 (12) 2.4单井成本对比：中国已经大幅下降，中美成本差距不断缩小 (13) 三、中国页岩气经济性分析 (14) 3.1单井成本 (14) 3.2单井产量 (14) 3.3经济性测算： (15) 四、中国油气装备行业进入新阶段 (17) 4.1能源安全叠加高端装备战略 (17) 4.2国内油气装备发展方向 (18) 4.3新补贴模式出台，更重视增量补贴 (19) 4.4中石油川南发力，投资开始加码 (21) 五、投资建议 (23) 六、风险提示 (23)
图表索引 图1：美国页岩气开发历程 (5) 图2：美国主要页岩油气产区分布 (6) 图3：美国页岩地区石油产量（千桶/天） (6) 图4：美国页岩地区天然气产量（百万立方英尺/天） (6) 图5：美国主要页岩地区石油单钻机采量（千桶/天） (7) 图6：美国主要页岩地区天然气单钻机采量（百万立方英尺/天） (7) 图7：美国页岩气钻完井成本细分（2016年） (8) 图8：美国页岩油气水平段（英尺）发展趋势 (8) 图9：美国页岩油气段数（段）发展趋势 (8) 图10：美国页岩油气成本（万美元）下降趋势 (8) 图11：美国页岩油气钻井周期（天）发展趋势 (8) 图12：美国页岩油气压裂效率（段/天）发展趋势 (9) 图13：美国页岩油气单井可采量（亿立方英尺/天）发展趋势 (9) 图14：联合国统计各国页岩气储量（万亿立方米） (10) 图15：中国自然资源部统计中国页岩气三级储量（万亿立方米） (10) 图16：2018年中国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图17：2018年美国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图18：中国历年页岩气产量（亿方） (11) 图19：美国历年页岩气产量（亿方） (11) 图20：中美页岩资源开采阶段及代表产区 (12) 图21：我国主要含页岩油盆地分布图（黄色） (12) 图22：新疆吉木萨尔页岩油开采现场 (12) 图23：中美页岩气平均单井综合成本比较（万元/井） (13) 图24：中美页岩气平均单井钻井费用、压裂费用对比（2018，万元/井） (14) 图25：基于美国Haynesville页岩气井年产量及累积产量预测趋势 (14) 图26：国内页岩气单位产气成本测算（元/立方米） (15) 图27：模拟中国页岩气开采成本回收期 (16) 图28：中国原油进口量（万吨）及进口金额（万美元） (17) 图29：中国天然气进口金额及自给率 (17) 图30：油气开采主要工序及核心装备 (17) 图31：石油钻机的电驱系统正应用于新型电驱压裂装备 (18) 图32：两桶油页岩气产气量，亿方 (21) 图33：中石油川南地区页岩气开采计划 (21) 图34：中国历年页岩气新开发井数量（口） (22) 图35：中石油川南地区页岩气中长期发展规划方案 (22) 表1：中国页岩气历年政策 (20) 表2：国家能源局页岩气开发利用补贴标准 (20) 表3：新补贴政策奖补（扣减）分配系数 (21)
页岩气开采技术
页岩气开采技术 1 综述 页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。如图1.1所示。页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。 图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。 2 页岩气水平井技术 1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术 早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采
快速识别页岩气“甜点”目标的时频电磁勘探技术及应用
一第３９卷第１期物一探一与一化一探Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１一一２０１５年２月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＦｅｂ．，２０１５一 ｄｏｉ：１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１５．１．１０ 周印明，刘雪军，张春贺，等．快速识别页岩气 甜点 目标的时频电磁勘探技术及应用［Ｊ］．物探与化探，２０１５，３９（１）：６０－６３，８３．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１５．１．１０ ＺｈｏｕＹＭ，ＬｉｕＸＪ，ＺｈａｎｇＣＨ，ｅｔａｌ．ＴｈｅＴＥＥＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｑｕｉｃｋｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆ＇ｓｗｅｅｔｓｐｏｔ＇ｏｆｓｈａｌｅｇａｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，２０１５，３９（１）：６０－６３，８３．ｈｔｔｐ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１１７２０／ｗｔｙｈｔ．２０１５．１．１０ 快速识别页岩气 甜点 目标的 时频电磁勘探技术及应用 周印明１，刘雪军１，张春贺２，朱永山１ （１．中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，河北涿州一０７２７５１；２．中国地质调查局油气资源调查中心，北京一１０００２９） 摘要：通过研究南方碳酸盐岩海相地层发育区岩石标本电磁物性特征，得出页岩层系在地层剖面中为典型的低阻目标，具备利用电磁法勘探的基础，同时，基于岩石样品和井中岩芯的测定结果证实富有机质页岩层系的高极化响应和高ＴＯＣ含量有很好的对应关系，具备利用极化异常圈定页岩气 甜点 区的有利条件三时频电磁法将时间域电性勘探和频率域极化性勘探结合在一起，通过大功率发射有效激发页岩层系的响应，配合地震勘探等技术，发挥了综合勘探的技术经济优势，实现了快速识别页岩气 甜点 目标的目的三笔者从页岩气目标的物性基础研究入手，总结了针对页岩气目标的电性和极化性异常提取和综合分析技术，为页岩气勘探提高成功率提供了一种快速识别 甜点 目标的新思路和有效手段三 关键词：时频电磁法；富有机质页岩； 甜点 目标；电阻率；极化率；地震勘探；时频 地震联合反演 中图分类号：Ｐ６３１一一一文献标识码：Ａ一一一文章编号：１０００－８９１８（２０１５）０１－００６０－０４ 一一页岩气在非常规天然气中异军突起，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点三加快页岩气资源勘探与开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择三地球物理勘探在常规能源勘探中发挥了巨大的作用三如何有效应用地球物理勘查技术发现页岩油气目标和提高采收率，成为我国页岩气勘查与开发所面临的重要研究课题之一，其中如何快速识别页岩气 甜点 区成为关键三所谓页岩气 甜点 是指最佳的页岩气勘探与开发的区域或层位，其典型特征为：页岩厚度大（＞３０ｍ）二处于 生气窗 二有机质含量高二石英等脆性矿物含量高（可压性强）二蒙脱石含量低二超压二气测异常二与常规油气藏相邻二地表条件良好等［１－３］三我国南方地区的复杂地表条件和高陡构造地层导致常规地震勘探方法的使用受到限制，高阻的碳酸盐岩地层阻挡了地震弹性波向下穿透，难以获取地层深部的可靠信息三时频电磁法勘探通过探测油气藏的电性及电化学异常来确定含油气状况，它不是检测油气藏中的烃类成分，而是直接探测油气藏本身，因此时频电磁法勘探方法具有其他非地震方法所不可比拟的优势三时 频电磁法勘探激发场源强，是地面油气检测技术中 最有潜力的方法之一［４－６］三但是常规油气藏的异常模式与非常规的油气藏的异常模式有所不同，很难 用现有针对前者的方法技术来全面有效地解决后者 问题三通过在南方碳酸盐岩发育区开展的页岩气时 频电磁法勘探攻关工作，综合总结了富有机质页岩 层系电阻率和极化率特征，证明时频电磁法对页岩 气藏是一种行之有效的勘探方法，可以快速圈定富 有机质页岩层系及 甜点 目标三 １一富有机质页岩电磁特性 对从页岩气目标区采集的岩石标本进行电性测 定，获得了该区主要沉积岩的电性统计数据（表１）三 表中可见，相对于其他沉积岩，本区的页岩层系电阻 率较低三测井资料也表明，本区页岩二泥岩含量高， 束缚水饱和度高，而这两者的电阻率都很低，使得页 岩层系相对于其他沉积岩有较低的电阻率三 美洲地区页岩层系电性结构研究表明［７］，富含 收稿日期：２０１４－０１－１８ 基金项目：国家重大专项（２０１１ＺＸ０５０１９－００７）；中国石油集团东方地球物理公司科技项目（０８０１２０１４）
深层页岩气资源勘探的机遇与挑战
深层页岩气资源勘探的机遇与挑战 近年来，全球页岩气资源开发如火如荼的趋势已经蔓延到了中国，四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等已被列为中国主要的页岩油气区，然而，中国页岩气勘探开发起步尚晚，地质环境更加复杂，还要面临低油价，高成本，高风险的挑战，在一定程度上限制了对页岩气勘探技术的投资与投入力度。而北美煤层气、页岩气勘探开发的成功案例已向我们证明了非常规油气资源是未来可实现的接 替能源，其成熟的页岩气勘探开发经验，也给了我们更多的启示。页岩气具有特殊的成藏机理，游离气和吸附气多种赋存状态；非浮力成藏动力；分布规律变化大，不直接受控于常规意义上的圈闭；聚集丰度低但基数大：连续型，“弥散” 分布；微达西或纳米达西低孔特低渗的特点；需要找到合适的含油气地层厚层；需要大密度水平（多分支）钻井；需要大规模压裂改造储层体积。 回顾美国对页岩气的勘探开发历史，2013年4月份15-17仅三天时间，共投入生产井616口，约40%的井是失利的，研究发现，约73%的原因是由于对地质情况认知错误导致的，18%是因为后期压裂设计不合理，其它原因还包括如井下工具达不到要求、地表设备问题，以及气泵问题等，完善对页岩气特殊成藏机理的认识才能够有效提高页岩气开发成功的概率。纵观中国的页岩气研究现状，挑战与机遇并存，首先，中国页岩气资源既有如四川上三叠统的陆相沉积环境，也有以北方石碳系为例的海相主体环境，同时还有南方二叠系为代表的海陆过渡相沉积环境，资源的分布存在较大的不确定性；中国复杂的地质构造背景，导致页岩气勘探开发核心技术的缺失和相关技术不成熟，开采投入大，成本高、气价低；地表多山构造使得在开采页岩气过程中对水资源的需求及污水处理成为亟待解决的问题；页岩气开发相关配套证词及相关标准急需出台；同时，还要考虑到物流成本及官方标准等问题。 基于2D和3D精细含油气系统模拟技术，既要考虑页岩内部自生自储油气资源量，在上覆地层存在常规储层时，也存在压力释放和气态烃类远距离运移的可能。PetroMod软件工具在盆地演化和温压演化的基础上，进行非常规资源的研究被认为是目前最专业的辅助工具，其内置多个页岩气/煤层气生烃动力学模型，采用的模型样品均来自于：Boghead 煤（宾西法尼亚纪，俄亥俄）、Alaskan Tasmanite页岩（侏罗纪，阿拉斯加）、Woodford 页岩（泥盆纪/密西西比纪，俄克拉何马）、Kimmeridge 泥岩（上侏罗纪，英国）、第三纪煤（中新世纪，印尼）、Teruel 油页岩（中新世纪，西班牙）、Toarcian 页岩（下侏罗纪，德国）和Brown 石灰岩（麦斯特里希特阶、约旦），从中获得的经验参数和相应的动力学模型也往往成为国内页岩气/煤层气最值得借鉴的研究成果。页岩气资源量主要为吸附气和游离气构成，且多以吸附气为主，煤层气吸附量更大，基于Langmuir方程，综合温度、压力、体积、等温TOC和解吸附能量等因素计算吸附在干酪根表面吸附气量被认为是目前最有效的解决该问题的方法。多组分吸附模型计算，更精确地分析四维下多组分烃类资源分布随构造演化、温压的变化；基于有机质孔隙度演化模型，建立孔隙度与有机质成熟度之间的函数，在正常孔隙演化（孔隙度-深度）的基础上，可以模拟有机质孔隙度的研究，并作为单独
页岩气在川南悄悄进入开发阶段
页岩气在川南正悄悄地进入开发阶段 ————梁仲才 美国近10年来页岩气获巨大成功，所产生的能源结构的转变，而引发了世界和国内的页岩气热潮。 正当学者们还在不断地热议美国的页岩气怎样怎样；国内的页岩气资源怎样怎样；一届一届的“非常规天然气”、“页岩气”研讨会还在向关注新能源产业的企业界人士介绍“页岩气革命”；各个油气田还在探索各自探区内页岩气的存在；想进入页岩气勘探领域的企业家还在为获得页岩气探区而跃跃欲试的时候，川南地区的页岩气已经悄悄地进入了开发阶段。 2007年，中石油和美国新田公司签署了《威远地区页岩气联合研究》协议。利用中石油西南油气田公司蜀南气矿在威远构造上钻探的老井资料，对威远构造下寒武统筇竹寺组页岩、下志留统龙马溪组页岩能否形成页岩气藏进行了研究。 2008年底到2009年，中石油勘探开发研究院、勘探开发研究院廊坊分院、中石油西南油气田公司勘探开发研究院、西南油气田公司蜀南气矿分别开始了对四川盆地、川南地区的页岩气资源开展评价工作。对长宁双河钻探了“长芯1井”，对下志留统龙马溪页岩取心进行了地化指标分析；在四川盆地的南江、秀山、石柱、綦江、华蓥山、兴文、叙永分别对下志留统龙马溪页岩进行了钻探取心。对这些资料完成了大量的岩化分析和地质评价工作。 2009年10月，中石油和荷兰皇家壳牌公司签署了“富顺—永川区块页岩气联合勘探”协议。 2009年底，中石油西南油气田公司蜀南气矿在威远构造上开钻第一口页岩气井威201井，完钻井深2840米，完钻层位下寒武统筇竹寺组。2010年7月，对威201井下寒武统筇竹寺组页岩进行加沙压裂。筇竹寺组页岩层测试产气1.08万方/日；用封隔器封闭该地层后，再对上覆地层下志留统龙马溪组页岩进行压裂，也获得天然气。从2010年11月开始采气，直接供应最近的威远县城，每天产气1000多方，至今已一年了。目前每天仍可产气600方左右。威201井标志着对威远构造下寒武统筇竹寺组页岩和下志留统龙马溪组页岩气勘探成功。成为我国第一口成功的页岩气井。 美国在页岩气开发上的成功经验告诉我们，要提高页岩气的单井产量，必须
涪陵页岩气概况
涪陵页岩气田开发中的地球物理面临的问题 1、概况 涪陵地区地处四川盆地和盆边山地过渡地带，境内地势以低山丘陵为主，横跨长江南北、纵贯乌江东西两岸，海拔多在200～800m之间，涪陵地区所处的四川盆地是在一个特提斯构造域内长期发育、不断演进的古生代-中新生代海陆相复杂叠合的盆地，具有早期沉降、晚期隆升、沉降期长、隆升期短等特点。该地区经历了加里东、海西、印支、燕山和喜山多期构造运动，多期构造运动的叠加改造形成了现今的构造格局。 涪陵页岩气资源富集，分布面积约7.6万平方公里，地质资源量约12.8万亿立方米，可采资源量约2万亿立方米，列全国第3位。涪陵区拥有典型的优质海相页岩气，主要含气页岩层段为奥陶系五峰组-志留系龙马溪组，截止2105年已上交探明储量3806亿立方米，是全国首个千亿方级整装页岩气田。江汉油田在涪陵焦石坝区块开展的页岩气开发和产建工作，标志着中国石化非常规天然气勘探开发进入新阶段。涪陵页岩气田根据开发阶段，分为I期产建区和II产建区，I期产建区焦石坝构造主体区，为断背斜构造，地震资料品质好，构造完整、断裂不发育，页岩气保存条件好，2015年实现产能50亿方。从开发效果来看一期产建区页岩品质差别不大，但含气量存在明显的分区性，北部构造高部位含气量高，单井平均测试产量超过50万方，南部斜坡、乌江背斜带、东部及西部断裂发育区，含气量明显降低，单井平均测试产量低于10万方。构造类型、埋深、断裂发育程度、裂缝、地应力以及地层压力不仅造成了含气性的差异，同时影响了压裂改造效果。 II期产建区包含一起产建外围区以及焦石坝南三维区，通过初步评价优选了江东、平桥、白涛、白马、梓里场等五个区块为优先钻探区域，其中江东、及平桥区块完成了部署，目前评建工作已全面展开。二期产建区地震资料品质普遍低于一期，构造条件复杂、断裂及发育，地应力非均质性强，埋深相对增大，页岩品质及含气性都差于一期主体区。 目前，涪陵页岩气田投产井232口，日产气水平达到1136.8019