页岩气地质评价与开发关键技术.ppt

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1、汇汇 报报 提提 纲纲一、概述一、概述二、页岩气地质特征二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术四、页岩气开发关键技术五、页岩气展望五、页岩气展望一、概述一、概述1.世界油气资源统计世界油气资源统计资源类型资源类型远景资源远景资源累计采出累计采出剩余量剩余量待发现量待发现量备注备注常规常规油气油气石油石油（108t）天然气天然气（1012m）非常规非常规油气油气石油石油（108t）天然气天然气（1012m）411054791029103220493418探明程度43%436.169.4149.5217.2探明程度50%超重油及沥青（油砂）：5206油

2、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、概述一、概述2.国外页岩气发展现状国外页岩气发展现状全球已掀起全球已掀起“页岩气革命页岩气革命”，目前已有多个国家在进行页岩气前期评价和，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。勘探开发先导试验，其中以美国页岩气勘探开发较为成熟。国家和地区国家和地区技术可采资源量技术可采资源量（万亿方）（万亿方）加拿大、墨西哥加拿大、墨西哥30.330.3

3、美国美国24.424.4北美合计北美合计54.754.7南美南美7 7国国34.734.7欧洲（不含俄联欧洲（不含俄联邦）邦）17.717.7非洲非洲29.529.5中国中国3636澳大利亚澳大利亚11.211.2合计合计187.4187.4美国能源署统计一、概述一、概述3.中国页岩气发展现状中国页岩气发展现状我国页岩分布盆地有我国页岩分布盆地有四川盆地四川盆地、鄂尔多斯盆鄂尔多斯盆地地、渤海湾盆地渤海湾盆地、松辽盆地松辽盆地、塔里木盆地塔里木盆地、以及以及准噶尔盆地准噶尔盆地等，估计资源量等，估计资源量10-3010-30万亿万亿方，方，页岩气资源丰富页岩气资源丰富。一、概述一、概述3.中国

4、页岩气发展现状中国页岩气发展现状中石油：中石油：确定确定威远、长宁、富顺威远、长宁、富顺- -永川、昭通永川、昭通页岩气有利区，页岩气有利区，完钻完钻1111口评价井（口评价井（20112011），威），威201201井经压裂获得初始井经压裂获得初始产量产量1000010000方方/ /日，宁日，宁201201井获得初始产量井获得初始产量1400014000方方/ /日日中石化：中石化：在黔东、皖南、川东北地区优选在黔东、皖南、川东北地区优选建南、黄平建南、黄平页岩气页岩气有利区，完钻有利区，完钻5 5口评价井，口评价井，3 3口直井见气，口直井见气，1 1口获工业口获工业气流。气流。延长油矿

5、：延长油矿：在鄂尔多斯盆地在鄂尔多斯盆地4 4口井获得口井获得陆相页岩气突破陆相页岩气突破，图为，图为柳柳坪坪177177井井在延长组长在延长组长7 7段页岩气。段页岩气。汇汇 报报 提提 纲纲一、概述一、概述二、页岩气地质特征二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术四、页岩气开发关键技术五、页岩气展望五、页岩气展望二、页岩气地质特征二、页岩气地质特征1.页岩气成藏过程页岩气成藏过程圈闭圈闭?盖层盖层储层储层烃源岩烃源岩生烃过程生烃过程排烃过程排烃过程运移过程运移过程原油裂解原油裂解天然气保存天然气保存页岩气（页岩气（Shale Gas）是指在是指在

6、富有机质富有机质泥页岩泥页岩及其夹层中，以及其夹层中，以吸附态吸附态和和游离态游离态为主要方式存在并富集的天然气。为主要方式存在并富集的天然气。吸附阶段吸附阶段孔隙充填阶段孔隙充填阶段裂缝充填阶段裂缝充填阶段页岩气藏阶段页岩气藏阶段有机质和黏土颗粒表面吸附与解吸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流入页岩基质孔隙气体进入天然裂缝网络气体进入天然裂缝网络最终形成页岩气藏最终形成页岩气藏页岩气赋存方式与成藏过程示意图页岩气赋存方式与成藏过程示意图（据（据Ron McDonald，2002）二、页岩气地质特征二、页岩气地质特征2.页岩气成因类型页岩气成因类型页岩气存在三种气源：页岩

7、气存在三种气源：1、生物成因气（生物作用）、生物成因气（生物作用） 2、热成因气（干酪根、油裂解、沥青裂解）、热成因气（干酪根、油裂解、沥青裂解） 3、二者混合成因。、二者混合成因。页岩气藏气源成因示意图（据页岩气藏气源成因示意图（据JarvieJarvie，20032003）二、页岩气地质特征二、页岩气地质特征3.页岩气藏特征页岩气藏特征特点特点页岩气藏页岩气藏常规气藏常规气藏赋存机理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

8、模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

9、生自储、无气水界面、大面积低丰度连续成藏、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，存在局部富集的低孔、低渗等特征，存在局部富集的“甜点甜点”区。一般无自然产能或低产，需要大型水平井和区。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。水力压裂技术才能进行经济开采，单井生产周期长。汇汇 报报 提提 纲纲一、概述一、概述二、页岩气地质特征二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术四、页岩气开发关键技术五、页岩气展望五、页岩气展望三、页岩气综合地质评价三、页岩气

10、综合地质评价1.基础地质特征基础地质特征（1 1）页岩识别）页岩识别控制包括露头识别、测井识别、地震追踪。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三、页岩气综合地质评价1.基础地质特征基础地质特征（2 2）页岩面积与厚度分布）页岩面积与厚度分布页岩厚度和面积保证：页岩厚度和面积保证：充足的有机质充足的有机质，利于页岩气生成；，利于页岩气生成；储渗空间储渗空间，利于页岩气富集。，利于页岩气富集。美国地区页岩气开发一般美国地区页岩气开发一般要求直井厚度大于要求直井厚度大于30m

11、30m，有，有效厚度大于效厚度大于15m15m。上扬子地区筇竹寺组上扬子地区筇竹寺组TOC2%页岩厚度图页岩厚度图三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价2.地化分析地化分析 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 1）地化参数测试）地化参数测试三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价2.地化分析地化分析BarnettBarn

12、ett页岩含气量数据显示：页岩含气量数据显示：有机碳含量越大有机碳含量越大, ,页岩含气量越高。页岩含气量越高。有机碳含量高生烃潜力大；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。有机质生烃后产生微孔隙易于天然气聚集。（2 2）生烃特征）生烃特征运用运用岩石热解分析，岩石热解分析，获得游离获得游离烃烃S S1 1、干酪根裂解烃、干酪根裂解烃S S2 2和热解和热解峰温峰温T Tmaxmax，指示指示生烃潜力生烃潜力和和热成热成熟度熟度。三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价2.地化分析地化分析综合利用碳同位素、气样组分以及

13、热成熟度指标，确定页岩气成因类型，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。探讨页岩气生成过程。（3 3）页岩气成因分析）页岩气成因分析三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价3.储层研究储层研究（1 1）物性特征）物性特征GRI(美国天然气研究所美国天然气研究所)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原有条件下干燥和干燥和DEAN STARK 提取条件下提取条件下岩样号岩样号体积密度体积密度（g/cm3）基质渗透率基质渗透率（x10-8mD ）含气孔隙度含气孔隙度（% ）含气饱和度含气饱和度（%

14、 ）含油饱和度含油饱和度（% ）颗粒密度颗粒密度（g/cm3）孔隙度孔隙度（% ）含水饱和度含水饱和度（% ）12342.646.91.7168.62.7162.49031.42.665.471.2452.12.7182.38047.92.681.280.8649.82.491.73050.22.651.481.5967.02.7072.38033.0常规砂岩常规砂岩700 700 m m孔隙系统孔隙系统矿物骨架矿物骨架含气页岩含气页岩100 100 m m孔隙中的自由气孔隙中的自由气孔隙中的自由气和孔隙中的自由气和干酪干酪根吸附气根吸附气干酪干酪根根三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评

15、价3.储层研究储层研究（1 1）物性特征）物性特征v孔隙度与页岩的气体总含量之间呈孔隙度与页岩的气体总含量之间呈正相关关系；正相关关系；v随孔隙度的增加，含气量中游离气随孔隙度的增加，含气量中游离气量的比例增加。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三、页岩气综合地质评价3.储层研究储层研究（2 2）温压条件）温压条件温度对页岩气成藏的影响：温度对页岩气成藏的影响：v在相同压力下，温度增高，吸附在相同压力下，温度增高，吸附气含量降低。气含量降低。压力对页岩气成藏的影响：压力对页岩气成藏的影响：v一方面，含气量与压力之间呈正相关一方面，含气量与压力之间呈正相关关

16、系；关系；v另一方面，压力对吸附气影响小，与另一方面，压力对吸附气影响小，与游离气呈正相关明显。游离气呈正相关明显。温度（oC）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三、页岩气综合地质评价3.储层研究储层研究v增加页岩孔隙度，改善页岩极低的基质渗透率；v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；v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 3）裂缝发育特征）裂缝发育特征三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价3.储层研究储层研究（3 3）裂缝发育特征）裂缝发育特征地震技术对页岩裂隙预测地震技术对页岩裂隙预测层属性层属性各向异性各向异性横波分裂横波分裂层属性层属性三、页岩气综合地质评价三、页岩气综合地质评价3.储层研究储层研究页岩矿物组成主要包括页岩矿物组成主要包括石英、长石、方解石等石英、长石、方解石等碎屑矿物碎屑矿物，黄铁矿等自生矿物黄铁矿等自生矿物，伊利石、蒙脱伊利石、蒙脱石、高岭石等黏土矿物石、高岭石等黏土矿物，以及有机质以及有机质。（4 4）岩石矿物）岩石