页岩气-中煤物探院

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,资源类型,远景资源,累计采出,剩余量,待发现量,备注,常规,油气,石油（,10,8,t,）,天然气（,10,12,m,）,非常规,油气,石油（,10,8,t,）,天然气（,10,12,m,）,41105479,1029,1032,20493418,探明程度,43%,436.1,69.4,149.5,217.2,探明程度,50%,超重油及沥青（油砂）：,5206,油页岩：,33978534,合计：,860313740,常规石油的,1.82.9,倍,常规天然气的,2.2,倍,煤层气：,168312/,中值,256.1,致密砂岩气：,209.6,页岩气：,456,天然气水合物：,2501,合计：,3423,一、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。,国家和地区,技术可采资源量（万亿方）,加拿大、墨西哥,30.3,美国,24.4,北美合计,54.7,南美,7,国,34.7,欧洲（不含俄联邦）,17.7,非洲,29.5,中国,36,澳大利亚,11.2,合计,187.4,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,圈闭,?,盖层,储层,烃源岩,生烃过程,排烃过程,运移过程,原油裂解,天然气保存,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。,吸附阶段,孔隙充填阶段,裂缝充填阶段,页岩气藏阶段,有机质和黏土颗粒表面吸附与解吸,气体流入页岩基质孔隙,气体进入天然裂缝网络,最终形成页岩气藏,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,特点,页岩气藏,常规气藏,赋存机理,主要以吸附态赋存于有机质、泥页岩颗粒表面，游离态赋存于微孔隙、微裂缝,浮力作用影响下，主要以游离态聚集于储层顶部,成藏特点,自生自储，无明显圈闭，初次运移成藏,聚集于运移路径上的圈闭，二次运移成藏,气藏规模,大面积区域分布，规模大于常规气藏,取决于圈闭大小,分布特点,盆地古沉降,-,沉积中心及斜坡，受有机质分布控制,构造较高部位的多种圈闭,储集介质,泥页岩基质孔、渗低，但普遍发育天然裂缝,孔隙性砂岩、裂缝性碳酸盐岩,富集特征,裂缝发育的,“,甜点,”,高产富集区,孔、渗高的已成藏圈闭储集层,主控因素,有机质丰度、成熟度、脆性矿物成分、裂缝、含气量等,气源、输导、圈闭等,勘探成功率,勘探成功率高，没有真正的干井,勘探成功率低，地质风险大,开发特点,工程风险高，需多级压裂技术，采收率低，生产周期长，一般,30-50,年,工程风险低，单井产量高，产量递减快,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,S,1,、干酪根裂解烃,S,2,和热解峰温,T,max,，,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,GRI(,美国天然气研究所,),岩心分析法对威远地区九老洞组页岩评价结果,原有条件下,干燥和,DEAN STARK,提取条件下,岩样号,体积密度,（,g/cm,3,）,基质渗透率,（,x10,-8,mD,）,含气孔隙度,（,%,）,含气饱和度,（,%,）,含油饱和度,（,%,）,颗粒密度,（,g/cm,3,）,孔隙度,（,%,）,含水饱和度,（,%,）,1,2,3,4,2.64,6.9,1.71,68.6,2.716,2.49,0,31.4,2.66,5.47,1.24,52.1,2.718,2.38,0,47.9,2.68,1.28,0.86,49.8,2.49,1.73,0,50.2,2.65,1.48,1.59,67.0,2.707,2.38,0,33.0,常规砂岩,700,m,孔隙系统,矿物骨架,含气页岩,100,m,孔隙中的自由气,孔隙中的自由气和,干酪,根吸附气,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。,孔隙压力,(MPa),孔隙压力,(MPa),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。,温度（,o,C,）,吸附气量（,cc/g,）,相对于不同储层温度对应的吸附气量（,Ross,和,Bustin,，,2006,）,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,层属性,各向异性,横波分裂,层属性,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,水平井眼取向,最大应力方向,水平井的方向应与最大水平应力方向垂直,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（,km,2,）,h,为泥页岩有效厚度,(m),为泥页岩密度,(g/cm,3,)G,为含气量（,10,8,m,3,/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（,km,2,）；,Ki,类比区油气资源丰度（,10,8,m,3,/km,2,），由标准区给出；,勘探,程度,评价,方法,主要方法和影响因素,结果,可靠性,高勘探,程度,体积法,在多口探井控制和地震资料控制下，根据有效体积参数及含气量，进行资源潜力计算。,依据成因法，计算其对应阶段的生气量，结合其排烃特征，估算页岩气的最大残留量来进行分析。,含气量,类比法,重点考虑对含气量影响比较大的参数（有机质丰度、有机质类型、成熟度，黏土矿物类型、孔隙度、温压条件等），进行含气量类比。,低勘探,程度,资源丰度类比法,制定类比标准，结合类比对象特征，确定与解剖区的相似系数以及关键参数的权重分布，进行类比法资源量估算。,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,1981,1985,年,1985,1997,年,1998,2003,年,2003-,至今,直井、泡沫压裂、氮气辅助,为直井、胶联压裂、氮气辅助、降滤失剂、表面活性剂,主体技术为直井、清水加砂压裂,水平井、清水压裂,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,Ba