页岩气“甜点”评价及地震预测庄岩【摘要】页岩气在全球范围内多个地区均取得良好的勘探开发成果,是一种蕴藏量巨大的非常规天然气资源.页岩气的开发工作正在成为全球非常规油气资源勘探开发的又一重要亮点.通过查阅文献资料,以生、储、保以及开采的顺序,对页岩气“甜点”评价中泥页岩储集物性、含气性、岩石力学性质等方面展开讨论.【期刊名称】《西安文理学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(022)002【总页数】7页(P92-98)【关键词】甜点;页岩气;有机质丰度【作者】庄岩【作者单位】西安石油大学地球科学与工程学院,西安710065【正文语种】中文【中图分类】P651 “甜点”的概念在经历了多期构造运动后，我国形成了复杂的地质和地表条件，核心区的选择和有利层段——“甜点”的确定对于勘探初期能否找准页岩油气最有利区域和最富集层段，实现大规模经济开发尤为重要[1-3].页岩储层非均质性可表现为纵向上岩石组成、有机质分布、孔渗特征和储气性能非均质性变化以及分布差异性在有机质页岩平面上的体现[3].页岩气“甜点”在勘探与开发方的区域或层位存在较大的优势性，主要表现为具有厚度大，规模大，TOC高，并且处于“生气窗”，可压裂性强，地表条件良好等[1,4-5].其中，含气率为页岩油气评价的核心，含气率的不同将直接导致单井产量的变化.周德华等[1]指出在“甜点”的评价和预测中，应该按照地质工作结合地质工程工作，同步实行解决问题.1.1 页岩气的特征及“甜点”评价参数页岩气具有自生、自储、自盖、连续聚集的运移特点.主要表现为：(1)源储一体，滞留聚集；(2)常以连续性较高，面积大的方式聚集，圈闭与圈闭之间的界限不明显；(3)页岩性质的储层发育较为致密，主要发育纳米级的极细孔喉为主要储层；(4)页岩气储层对如石英一类的脆性矿物含量要求较高，泥页岩的有机质含量较为充足；(5)主要以吸附的形式和游离态的形式存在，此外还对吸附，产生、储存、盖层有着很大影响；(6)易扩散，对保存条件要求严苛.图1 页岩气“甜点”评价的核心参数按照地质及工程要素，科罗拉多大学Curtis[6-10]教授总结页岩气“甜点”评价的核心参数包括页岩厚度、埋深、有机质丰度等，如图1.页岩规模决定了压裂和富集条件，目前公认的页岩气富集的泥页岩有效厚度下限为30 m，而为确保处于一次水平井水力压裂能够成功开发的厚度内，页岩垂直厚度则不能超过122 m(据哈丁尔顿井报告).有机质含量TOC与含气量呈正相关，有机质既是气体吸附介质，又可形成大量有机质微孔，成为游离气储集空间.热成熟度可以反应有机质生油气阶段，同时也可以反映岩石的成岩作用阶段，与高—过成熟度生气阶段对应的中成岩阶段晚期—晚成岩阶段，页岩粘土矿物逐渐向稳定的伊利石、绿泥石转化，如桂中坳陷下泥盆统泥页岩介于2.0%～3.0%，为晚成岩阶段，伊利石相对含量大于75%，下石炭统RO以1.0%～2.5%为主，属中成岩阶段B期，伊利石相对含量介于20%～35%.1.2 “甜点”评价主要内容1.2.1 页岩厚度与埋深如图2显示，国内以发育海相、海陆过渡相及陆相三类为主要沉积相类型.其中陆相含油气盆地中的页岩以分布范围广为其主要分布特点，这里以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段为例，有机质页岩厚度最高可达40 m，页岩地层内部夹杂着10 m到20 m的粉砂岩油层，平均产量达到了8.6 t /d[11-15].海陆过渡相页岩主要发育于鄂尔多斯盆地、塔里木盆地等，发育厚度达到50 m至80 m，但单层页岩厚度不大.图2 中国3种主要页岩类型分布略图1.2.2 有机质丰度评价工作时，从有烃源岩热解参数中的可溶烃(S1)、热解径(S2)、产油潜量(S1+S2)、氯仿沥青“A”和机碳含量(TOC)、总烃、烃源岩显微组分总量等方面进行.目前国内外较为常用的评价参考指标为TOC作为有机质丰度的评价指标[16].1.2.3 热成熟度根据Tissot有机质演化阶段的划分方案：表1 热成熟度比例与所处阶段关系R0占比所处阶段RO<0.5%成岩作用阶段0.5%<RO<0.7%未成熟—低成熟作用阶段0.7%<RO<1.3%热降解生油气阶段1.3%<RO<2.0%热降解生湿气和凝析油阶段RO>2.0%变质作用阶段北美地区的页岩气形成的0.4%<RO<4.0%，Core Lab等(2007)通过对热演化程度与产烃率指数关系的分析指出，RO值范围为1.1%～2.0%时页岩气的形成与富集程度最佳[17].1.2.4 含气性页岩气存在的形式有两种：(1)吸附在页岩孔隙中的吸附气；(2)与常规天然气相似的游离气.二者在不同地质条件下的形成结果含量方面有很大的差别[18].1.2.5 物性评价通过测井方法对页岩气层进行定量与定性的识别.通过观察页岩气层的测井曲线特征，发现具有高低电阻率，高声波时差，低密度的特征.1.2.6 岩性评价页岩储层主要包括：(1)黏土矿物；(2)钙质矿物；(3)硅质矿物；(4)有机矿物.其中脆性矿物含量越高，压裂出裂缝的概率越大.而有机质含量则关系到吸附气含量. 1.2.7 岩石力学性质由于大部分泥页岩为低孔渗致密砂岩，因此在开发过程中想要获得高产的页岩气井，需要在开发过程中对页岩期储层进行压裂改造，故岩石力学性质也是储层评价工作的重要组成部分[18].1.2.8 地应力通常认为主要由上覆岩层压力、地层孔隙压力和构造应力等因素组成地应力[19].在开采页岩储层时，必须精准确定页岩气储层的地应力，才可对页岩储层进行水平钻井和压裂.1.2.9 保存条件近年来的勘探实践证明：页岩气藏不易储集，当地层压力为常压时或者存在异常低压时，页岩气都无法稳定聚集储存，甚至完全消散.因此，良好的保存环境也是保障页岩气成藏的重要因素[13-14,16-19].2 页岩气“甜点”地震预测2.1 构造解释与页岩优选2.1.1 地震相分析技术预测优质泥岩通过运用Stratimagic地震相分析软件，进行变时窗深度和等时窗深度的层段内的地震相的分析解释工作，地震相分层曲线约束下的微相划分预测有利沉积相带(如图3).图3 元坝地区大安寨段二亚段地震相平面图(据彭嫦姿，2014)2.1.2 TOC含量预测优质泥页岩厚度衡量烃源岩生烃潜力主要依靠总有机碳含量(TOC)作为重要参数[19].将受泥岩波阻抗的数据去除后，得到优质泥页岩的TOC值及泥页岩波阻抗的极小值，此外再提取TOC范围内“相对低波阻抗”存在异常的值，从而获得优质泥岩纵向时间，与速度相乘结果即为优质泥页岩厚度(图4).图4 优质泥岩厚度预测图(据王银，2015)2.2 含气性检测目前，针对储层进行含气性检测的技术手段有以叠后反演、AVO、叠前弹性阻抗反演等方法为主的技术.地区储层含气性检测结果，从商业价值和开发价值上决定了该地区的开采与否.2.2.1 叠后波阻抗反演从数学的角度看，可以将地震数据看做地震子波与反射系数的褶积，通过反褶积处理的手段，将地震数据进行转换，将转换后的数据输出为反射系数序列，经处理后得到阻抗剖面[20-21].同时储层体积密度与层速度与页岩含气量成反比，呈此消彼长的存在关系，则页岩气含量越高波阻抗值越小，那么低阻抗，低速度，低密度的区域则代表含气区(如图5).图5 波阻抗反演剖面图(据林建东，2012)2.2.2 叠前AVO反演通过AVO反演，发现当页岩气含量高时，反应储层密度值为低值，波速低，对含气性检测有很大影响(如图6).图6 Eagle Ford页岩气层λρ属性图(据Galen Treadgold，2010)2.3 页岩有力压裂品质预测2.3.1 岩石物理敏感参数统计将泥页岩岩心中的石英矿物提取出来，与泊松比、杨氏模量制作交互图进行分析，得出杨氏模量与脆性矿物呈正相关规律，由于泊松比敏感性相对较差，变化起伏不明显[22]，故此泥页岩数据体中的有力压裂品质区可根据叠前波阻抗反演得到.2.3.2 叠前纵波、横波阻抗联合反演利用联合叠前纵波，横波波阻抗进行反演的技术可以计算出杨氏模量、泊松比和页岩气压裂体积的体积变量及相关的应力关系，以此对泥页岩的压力品质有利区进行定性预测(如图7).图7 大安寨组二亚段杨氏模量平面图(据王银，2015)3 结论通过文献调研，对页岩气“甜点”评价影响因素进行研究，基于评价要点与地震勘探——岩石物理联合应用技术，总结了预测页岩气的几种方法，得出以下结论：(1)页岩气“甜点”具有较大的页岩厚度和规模，含气率高，具有较强的可压裂性，地表条件良好等.(2)中国古生界海相优质页岩矿物成分和含量与北美产气页岩相近，具有脆性矿物含量、高弹性模量、低泊松比特征；地应力的发育特征制约着烃类产出效果和压裂中储层段裂缝纵向延伸.(3)页岩厚度、埋深、有机质丰度、成熟度、含气量、储层物性、岩性参数等参数是页岩气“甜点”评价工作的重要参考指标.针对页岩气储层分布的特征总结出的页岩气“甜点”地震储层预测方法技术可以大幅度提高“甜点”的预测精度.[参考文献]【相关文献】[1] 周德华,焦方正.页岩气“甜点”评价与预测——以四川盆地建南地区侏罗系为例[J].石油实验地质，2012,34(2):109-114.[2] 王银,厚东琳.FL地区页岩气“甜点”地震预测技术——以FL地区自流井组大安寨段为例[J].中国西部科技,2015,14(5):35-37.[3] 彭嫦姿,彭俊,陈燕辉,等.四川盆地元坝地区大安寨段页岩气“甜点”地震预测[J].天然气工业,2014,34(6):42-47.[4] 林建东,任森林,薛明喜,等.页岩气地震识别与预测技术[J].中国煤炭地质,2012,24(8)：56-60.[5] 邹才能,董大忠,王社教,等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力[J].石油勘探与开发,2010,37(6):641-653.[6] 林森虎,邹才能,袁选俊,等.美国致密油开发现状及启示[J].岩性油气藏,2011,23(4):25-30.[7] 于炳松.页岩气储层的特殊性及其评价思路和内容[J].地学前缘,2012,19(3):252-258.[8] 王社教,杨涛,张国生,等.页岩气主要富集因素与核心区选择及评价[J].中国工程科学,2012,14(6):94-100.[9] 邹才能,杨智,崔景伟,等.页岩油形成机制、地质特征及发展对策[J].石油勘探与开发,2013,40(1):14-26.[10] CURTIS J B.Fractured shale-gas systems[J].AAPG Bulletin,2002,86(11):1921-1938.[11] 张金川,林腊梅,李玉喜,等.页岩油分类与评价[J].地学前缘,2012,19(5):322-331.[12] 周道容.四川盆地威远地区下古生界页岩气成藏条件及有利区优选[D].成都：成都理工大学,2013.[13] 刘玉婷.中外页岩气评价标准之研究[D].荆州：长江大学,2012.[14] 李建忠,李登华,董大忠,等.中美页岩气成藏条件、分布特征差异研究与启示[J].中国工程科学,2012，14(6):56-63.[15] 李新景,胡素云,程克明.北美裂缝性页岩气勘探幵发的启示[J].石油勘探与开发,2007，34(4):392-400.[16] 王丽忱.页岩气藏岩石力学性质的测井评价方法与应用[D].北京：中国地质大学,2013.[17] ZHU Y P.Understanding geophysical responses of shale-gas plays[J].The Leading Edge，2011,30(3):332.[18] 刘振武,撒利明,杨晓,等.页岩气勘探开发对地球物理技术的需求[J].石油地球物理勘探,2011,46(5):810-818.[19] 殷积峰,李军,谢芬,等.波形分类技术在川东生物礁气藏预测中的应用[J].石油物探,2007,46(1)：53-57.[20] 谢继容.Stratimagic地震相分析技术在公山庙区块油气勘探中的应用[J].天然气勘探与开发,2001,2(3):22-27.[21] 王玉学,丛玉梅,黄见,等.地震波形分类技术在河道预测中的应用[J].资源与产业,2006,8(2)：71-74.[22] 郭平,张淑梅,张高,等.叠前纵横波联合反演研究及应用[J].石油地球物理勘探,2013,48(增刊1):53-57.。
![页岩气储量评价方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/45014adb83c4bb4cf6ecd19d.png)