岩石力学地层理论方法及其煤系气高效勘探开发应用基础述评

煤系气高效勘探开发是当前中国煤地质与非常规油气地质研究关注焦点,"岩石力学地层与非常规油气"是当前非常规油气勘探开发国际前沿研究领域,煤系岩石力学地层与煤系气研究具有理论和实际意义。本文综述了岩石力学地层经典学术思想和新学术思想,评述了岩石力学地层理论方法及其非常规油气勘探开发现状进展,分析了煤系岩石力学地层理论方法构建的基础和条件,展望了岩石力学地层理论方法应用于煤系气高效勘探开发的前景。研究表明:煤系气共储共采与高效开发机理是制约煤系气高效勘探开发的关键科学问题,岩石力学地层具有有机衔接非常规油气地质与储层工程理论的天然属性和优势,有望成为破解关键科学问题的地质理论技术利器;岩石力学地层经典学术思想核心内涵为沉积地层及其岩石力学特征控制岩层天然裂隙为主的构造发育规律,新学术思想凝练为沉积岩(地)层既控制致密储层天然裂隙发育和非常规油气成藏,又控制致密储层人工诱导裂隙发育和非常规油气开发;聚焦煤系岩石力学地层的独特性及其与煤系气成藏、开发的响应关系,揭示煤系气共储共采岩石力学地层控制机理,创新和构建煤系气勘探开发的岩石力学地层理论方法体系,成为煤系岩石力学地层研究的目标任务;以典型煤系含煤段煤系叠合型气藏为示例,构建和应用煤系岩石力学地层模型,开展煤系气甜点预测、产层优选、开发工艺优化,是我国煤系气(含煤段)高效勘探开发实践当前急需。

利用地层综合系数法评价及优选钻头

常规钻头选型或者通过钻头的实际使用效果(如钻头进尺、每米成本、机械钻速等参数),或者通过地层岩石力学的一个或几个参数来进行,但由于钻头在井下受多种地层力学参数的影响,常规方法难以选出最适合本地区的钻头型号。阐述了一种既考虑钻头的经济效益又考虑钻头钻遇地层的岩石力学特性来进行钻头评价和选型的方法,即"地层综合系数法",并给出了该方法的计算步骤。应用该方法既可以对钻头的预期表现进行评价,也可以进行钻头优选。

岩石力学地层新方法在深部煤层气勘探开发“甜点”预测中的应用

“甜点”预测是深部煤层气勘探开发的重点和难点领域,制约深部煤层气能否实现规模效益开发。传统"甜点"预测方法是将地质"甜点"或工程"甜点"单独研究,基于地质—工程一体化理念的"甜点"预测/评价体系亟待建立,当务之急是找到有效的理论方法去实现深部煤层气地质"甜点"与工程"甜点"的有机统一。岩石力学地层(学)具有衔接煤层气地质与储层工程的固有属性与先天优势,为攻克深部煤层气"甜点"一体化预测的技术难题提供了新方法。笔者梳理分析了深部煤层气地质"甜点"与工程"甜点"的发育特征及其预测面临的难题与挑战,讨论提出了深部煤层气"甜点"一体化预测的岩石力学地层方法,探索开展了基于岩石力学地层的深部煤层气"甜点"预测的应用研究。研究结果表明:岩石力学地层控制下的深部煤储层的天然裂隙发育规律是深部煤层气地质"甜点"预测的关键制约条件,而在岩石力学地层控制下的压裂诱导的裂缝发育规律、储层岩石物理变化与储层可改造性则是深部煤层气工程"甜点"评价的核心因素;以岩石力学地层为桥梁纽带和方法机制,可实现深部煤储层沉积成岩作用—岩石力学特征—地质构造与地应力场特征—地质成藏响应—储层工程响应—深部煤层气"甜点"一体化预测的有机衔接。岩石力学地层方法在煤储层裂隙发育特征分析与高渗区预测、煤岩破裂行为分析与产层优选、煤层气藏压裂与排采优化中得到了应用与实践,有望成为破解深部煤层气"甜点"一体化预测难题的技术利器。