燕山运动对页岩气保存条件的控制作用——以滇黔北地区太阳—海坝区块龙马溪组页岩气为例

滇黔北地区昭通国家级页岩气示范区太阳—海坝地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组发育优质页岩气储层,现已进行规模开采,但对页岩气保存条件尚未进行系统性分析。为了落实该区页岩气开发潜力、明确有利勘探区带,基于地震资料,结合区域地质认识,对区内构造演化、断裂期次、地层变形特征及其对龙马溪组页岩气保存条件的影响进行了研究。研究结果表明:(1)太阳—海坝地区受多期构造运动作用,其中燕山期两幕构造运动对构造形态及断裂发育影响最大,形成北东、近南北、北西三组走向断裂,对龙马溪组页岩气的保存条件有着不同程度的影响;(2)燕山早期为北西方向应力作用,形成北东走向逆断层及近南北走向走滑断层,其中北东走向逆断层上盘地层较破碎,页岩气保存条件变差,断层下盘地层完整,保存条件较好,近南北走向走滑断层多断至地表,早期对保存条件具有一定破坏作用;(3)燕山晚期为北东东方向应力作用,形成北西走向逆断层,与早期形成的逆断层相似,保存条件断层下盘比上盘更好,同时早期形成的走滑断层走向与本期应力方向垂直,断层闭合,对页岩气保存条件影响变小。结论认为,燕山运动控制了该区整体构造形态及主要断裂空间展布、不同性质的断裂及断层上下盘地层的完整性,对页岩气保存条件的影响存在着较大的差异。

滇黔北昭通示范区龙马溪组页岩气资源潜力评价

研究区位于滇黔北坳陷威信凹陷的中西部区域--川南低陡褶皱带南缘带,本文利用钻井、野外露头、区域地质等资料,对研究区龙马溪组页岩气基本地质特征进行了分析,并采用体积法对页岩气资源量进行了评价。研究成果表明,区内龙马溪组下段暗色页岩有机质含量及成熟度较高,有机质类型偏腐泥型;岩石脆性矿物含量高,物性一般,总含气量中等,总体与长宁、威远等邻区同层位产气页岩较为相似,并与北美主要产气页岩具有一定可比性。初步估算研究区龙马溪组页岩气资源量24871.8×10^8m^3,展现出良好的勘探前景,但受储层发育、保存条件等影响,页岩气资源分布严重不均,纵向上质量较好的页岩气资源主要集中在龙马溪组底部第1小层,平面上主要分布于研究区北部的川南低陡褶皱带内,该区内保存条件好的宽缓复向斜带和箱状背斜构造带是下步勘探的有利区。

页岩气水平井生产套管变形机理及工程应对方案——以昭通国家级页岩气示范区黄金坝区块为例

针对四川盆地周缘昭通国家级页岩气示范区黄金坝区块2口页岩气水平井套管严重变形的情况,基于24臂井径套管变形测量、裸眼井径、电阻率电测、钻时及气测录井、固井CBL/VDL及CBL成像等资料,分析引起套管变形位置附近地层的地质与工程特征,利用三维成像分析软件分析24臂井径测量数据并进行三维成像,得到了变形套管的形态特征。研究结果表明:(1)极严重套管变形井段发生在构造裂缝发育区;(2)套管变形形态为上下方向为主的"S"形弯曲;(3)极严重套管变形呈现明显的遭受岩石高角度滑移挤压而横向剪切变形特征。据此提出建议:(1)该区应重点防范由岩石沿裂缝面滑移引起的剪切套管变形,利用产层段构造等值线图,设计井眼轨迹避开地下局部高陡构造的"脊部"或"谷底"位置;(2)利用产层段蚂蚁体分布图预测的裂缝带分布信息,使井眼轨迹沿裂缝带走向钻进;(3)推荐采用免钻磨大通径桥塞或全通径无限级完井工艺技术,避开压裂后常规桥塞钻磨工序,以确保压裂后的各级压裂层都能投产。

中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点综合评价技术——以昭通国家级页岩气示范区为例

针对中国南方海相页岩气勘探开发所面临的"强改造、过成熟、复杂山地人文"等地质与地理条件,以云南昭通国家级页岩气示范区6年来的页岩气勘探甜点评价及黄金坝产区5×10~8m^3页岩气产能建设实践为支撑,在调研总结国内外页岩气储层评价认识的基础上,明确提出南方海相山地页岩气储层甜点评价中应补充页岩气保存条件、孔隙压力条件这2项关键指标,并应强化地应力与天然微裂缝系统评价研究。以此为基础,融合页岩气多学科资料进行系统分析并开展地质工程一体化综合研究,由此建立了页岩气储层"地球物理、储层地质、裂缝系统、岩石地质力学"三维模型。应用实践结果表明:①地质工程一体化和储层三维建模是中国南方海相复杂山地页岩气储层甜点评价的有效方法;②页岩气储层甜点评价体现了多属性、多项评价参数的三维空间叠合与叠加效应;③木桶短板原理决定了页岩气储层甜点区的分布格局和评选结果。结论认为:该页岩气储层甜点综合评价方法具有创新性,可有效规避复杂的地质风险和工程风险,对高效勘探开发南方海相页岩气具有指导意义。

地质力学在地质工程一体化中的应用

四川盆地南部边缘某页岩气田在2014年初投入开发。准确掌握地质力学规律及其在不同尺度应用对保障工程效率和开发效益至关重要,为此建立全区和平台尺度三维地质力学模型。地质力学模型基于高分辨率构造、地质、属性和多尺度天然裂缝模型。通过岩心、测井和地震数据,对力学参数进行了精细表征,发展了一套建立页岩气田三维孔隙压力模型的方法。利用先进的有限元模拟器和大规模并行计算技术,建立全区和平台具有不同平面分辨率的三维应力场模型。为了准确表征页岩的垂向非均质性,模型在目的层具有0.5m的分辨率。充分利用各种数据,对地质力学模型进行质量控制和校正,及时利用新数据对模型进行不断更新。建立的地质力学模型的精度能够反映应力的方向、大小、非均质性和各向异性。结果显示,就地应力在不同平台、井间和沿水平井段都呈现较大变化,这种复杂变化是岩石结构如构造形态和多尺度裂缝系统以及岩石成分在不同尺度变化的必然反映。地质力学模型满足了从全区到单井的不同应用对尺度和精度的不同要求。全区模型用于优化平台位置、井位及部署,评价地质封存性、资源状况,以及评估断裂及裂缝带的力学稳定性等;高分辨率平台模型用于井壁稳定性分析、实时钻井管理、压裂设计优化以及压裂后综合评估等。地质力学模型被充分地结合到地质工程一体化实践进程之中,通过迭代更新和及时应用,充分发挥了提高工程效率和开发效益的作用。这是国内首次在页岩气田开发中建立大规模地质力学模型,所取得的知识和经验具有一定的借鉴价值。

缝内填砂暂堵分段体积压裂技术在页岩气水平井中的应用

针对四川盆地页岩气水平井在压裂过程中因受到复杂因素导致套管变形、无法应用电缆传输射孔桥塞联作工艺的情况,采用了缝内填砂暂堵分段体积压裂新工艺。采用理论分析的方法并结合技术实践经验,建立了连续油管多簇喷砂射孔参数和缝内填砂暂堵参数优化设计方法,解决了页岩气套管变形水平井ZJ-1井大规模分段压裂的技术难题。现场施工论证和应用效果表明:①页岩气水平井连续油管多簇喷砂射孔缝内填砂暂堵分段压裂技术,可以对储层水平井段进行选择性分段压裂;②可在不使用机械封隔的条件下实现大规模分段压裂且分段效果稳定可靠,压裂作业效率与常规桥塞分段相当;③压裂后井筒实现全通径,可直接放喷测试,节约了占井时间。采用该缝内填砂暂堵体积压裂工艺技术在ZJ-1井实现了14段成功作业,获得同常规桥塞分段相当的SRV有效扩展体积和比同平台邻井更高的产气量,为页岩气水平井分段多簇体积压裂提供了一种新的改造手段与有效的工艺方法。

中国南方海相浅层页岩气富集条件及勘探开发前景

中国南方浅层—超浅层页岩气分布广泛,资源量丰富。昭通页岩气示范区太阳页岩气田是率先突破且成功进行商业开发的整装规模浅层页岩气田。基于太阳气田的沉积地层条件、源-储条件、构造保存条件对其页岩气的富集成藏条件进行分析,总结了太阳地区浅层山地页岩气田的"四元"富集成藏规律,即沉积烃源条件好、优质页岩气储层条件好、储层体积压裂工程条件好、封存赋存条件好,其中,优质页岩气产层的主体岩相为深水滞留陆棚相沉积的富有机质生物硅质页岩。通过对太阳页岩气田的构造地质与成藏地质条件进行深入分析,结合气藏工程的认识,针对太阳背斜和海坝背斜建立了二者整体受"岩性岩相、储集孔隙、天然裂缝、构造应力、晚期泄聚"耦合机制控制的浅层—超浅层页岩气"自生自储+外源补给"复合型成藏模式,该模式是对太阳背斜工区"三维封存体系"浅层页岩气成藏模式的继承和发展。进一步地,通过优选有利区并明确资源情况,展望了中国南方浅层页岩气的资源前景。在昭通页岩气示范区,五峰组—龙马溪组一段1亚段Ⅰ+Ⅱ类储层整体较厚(平均厚度达30.1 m),在落实优质页岩储层分布的基础上,优选有利区面积超过550 km2,探明页岩气地质储量超过2500×108m3。此外,在四川盆地外围的东缘、南缘其他残留构造坳陷区,有20余口钻井展示出较好的浅层页岩气潜力,总资源量预计可达10×1012m3,这预示着在中国南方四川盆地外缘复杂构造残留坳陷区,浅层页岩气具有非常好的勘探开发前景。

浅层页岩气高效勘探开发关键技术——以昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区为例

昭通国家级页岩气示范区太阳背斜区浅层页岩气赋存与产能潜力受控于富有机质页岩储层厚度、物性、顶/底板封闭性、含气性及可压性五大地质要素,气藏显现出吸附气含量偏高、地层弱超压、初期产量相对偏低、气井产量稳定、递减率低等特征。通过创新集成,形成了浅层页岩气甜点选区评价技术、产能目标导向高效布井技术、国产近钻头地质导向技术、安全高效优快钻井技术、浅层页岩气体积压裂与精细控压排采等高效勘探开发关键技术,建立了太阳背斜区浅层页岩气开发示范基地,推动了昭通国家级页岩气示范区浅层页岩气勘探开发进程,引领了四川盆地以外中国南方复杂构造区海相山地浅层页岩气勘探开发进程。

复杂山地页岩气藏“甜点”综合评价技术--以昭通国家级页岩气示范区为例

随着国内页岩气勘探开发的不断深入,地面地下地质条件越来越复杂,为了更好地寻找适合页岩气赋存的“甜点”区,支撑钻井、压裂工程的高效实施,以昭通国家级页岩气示范区为例,系统梳理总结了“甜点”主控因素,明确了盆外复杂山地页岩气“甜点”受控于三大要素:①优越的储层指标,是页岩气富集高产的物质基础;②良好的保存条件,是页岩气“成藏控产”的关键;③有利的工程品质,是页岩气高效开发的核心。鉴于盆外特殊的地质背景,保存条件和工程品质分析显得格外重要。在地质工程一体化理念的指导下,针对南方复杂山地页岩气的地质工程特点,在钻测井等资料评价的基础上,充分发挥地球物理优势,紧紧围绕示范区三大“甜点”主控因素针对性开展复杂山地页岩气储层“甜点”综合评价,最终达到地质“甜点”和工程“甜点”兼顾统一,为井位高效部署实施奠定坚实基础。随着南方山地页岩气“双复杂”矛盾日益凸显,基于“甜点”主控因素的储层综合评价技术将会显得尤为重要,同时地质地球物理工程一体化将是非常规油气高效开发的必由之路。