泥页岩裂缝发育特征及其对页岩气勘探和开发的影响_龙鹏宇
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摘要: 为了给四川盆地下志留统龙马溪组页岩气勘探开发提供技术支撑,以长宁、涪陵2 个页岩气田的龙马溪组为研究对象,利用氦气法、X 射线衍射、真密度测试等方法,借助改进的岩石物理模型,定量表征了龙马溪组页岩中天然裂缝的发育特征,并探讨了天然裂缝的发育类型、成因机制以及对页岩气开发的影响。
研究结果表明:①运用改进的岩石物理模型可以精确刻画长宁页岩气田页岩孔隙系统,拟合度达0.74 ;②页岩中天然裂缝的发育具有区域控制因素的差异性,其中长宁页岩气田裂缝局部限制发育,钙质充填,裂缝孔隙平均值为0.15%,由基底逆冲断层、滑脱层和内部褶皱作用控制,而涪陵页岩气田裂缝则普遍较发育,硅质未充填或半充填,裂缝孔隙平均值为1.30%,主要受控于逆断层和滑脱作用;③地层条件下,天然裂缝的开启性存在着差异,长宁页岩气田基本处于封闭状态、渗流能力弱,而涪陵页岩气田则处于相对开启状态、渗流能力强;④天然裂缝影响页岩气的赋存方式,内部以游离气为主体,页岩气井的初始产气量相对较高。
结论认为:①引进回归系数计算现今实际的总有机质含量,使得改进的岩石物理模型能够更加精确地刻画基质孔隙和裂缝孔隙;②四川盆地页岩产层段中天然裂缝发育对页岩气富集与开采相对有利,但原始地层条件下会削弱天然裂缝的渗流能力。
关键词: 四川盆地;长宁页岩气田;涪陵页岩气田;下志留统龙马溪组;岩石物理模型;回归系数;天然裂缝;游离气含量0引言我国已经在四川盆地及周缘发现了长宁、威远、涪陵和昭通等以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组为产层的页岩气田,实现了工业化跨越式发展[1-3]。
尽管该套海相页岩与美国的产气页岩具有类似的地质特征[4],但页岩气勘探进程相对缓慢,除工程技术因素外主要受地层构造复杂、热演化成熟度高和地表地形勘探难度大等制约[5]。
四川盆地及周缘经历了多期构造运动,盆地内龙马溪组页岩普遍埋深大(大于2 000 m)、地层压力高(压力系数大于1.2),天然裂缝与页岩气的流动性能和赋存机理关系密切。
四川盆地龙马溪组页岩各向异性影响因素周枫;刘卫华;奚相【摘要】四川盆地下志留统的龙马溪组黑色页岩是国内页岩气勘探开发的重点区域,但是有关龙马溪页岩各向异性性质的研究还较少.在实验室开展模拟页岩储层压力条件下的超声波速度测试,研究龙马溪组页岩在不同方向的纵、横波速度以及各向异性参数随压力的变化规律.用矿物分析、X射线扫描的方法,分析页岩各向异性的影响因素,指出黏土含量、层理和有机质是引起龙马溪页岩各向异性的主要原因.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2016(040)004【总页数】6页(P583-588)【关键词】页岩;速度;各向异性;龙马溪组;四川盆地【作者】周枫;刘卫华;奚相【作者单位】中国石化石油物探技术研究院,江苏南京211103;中国石化石油物探技术研究院,江苏南京211103;中国石化石油物探技术研究院,江苏南京211103【正文语种】中文【中图分类】P618.12页岩的微观结构比较复杂,复杂的矿物组分、有机质、黏土颗粒的定向排列以及微裂缝等对页岩弹性性质都会产生影响。
一般将页岩看作是层状的线性弹性介质、线性的孔隙弹性介质或者是VTI介质进行研究。
大量的研究表明,页岩的各向异性可达70%(Johnston et al., 1995),因而在页岩储层的地震资料处理以及振幅随偏移距变化(Amplitude Variation with Offset, AVO)技术、三维地震成像技术中必须要考虑到页岩各向异性所造成的影响。
国内外一些学者在不同条件下对页岩弹性性质进行了较为系统的实验研究。
Jakobsen等(2012)提出利用等效介质理论来模拟黏土-流体页岩模型的弹性响应特征,影响页岩弹性各向异性的主要因素是矿物颗粒的形状以及排列方式;Sayers(2005)对页岩的弹性各向异性进行了理论模拟,也假设矿物颗粒的形状和排列方式是引起弹性各向异性的主要原因;Johnston等(1995)研究了Willison 盆地白垩系页岩在不排水条件下超声波速度各向异性问题;Vernik等(1992,1996)测试了干燥的Bakken页岩的弹性各向异性;Jones等(1981)测定了白垩系页岩在饱水状态下的超声波速度各向异性;Zhu等(2011)指出有机质丰度会影响页岩的各向异性强弱,可能是由于有机质定向排列的原因;邓继新等(2004)分别测定了干燥和油饱和的非储层页岩在实验室超声波频段的速度和衰减。
考虑断裂韧性影响的页岩气储层可压性评价方法张辰庆; 许江; 彭守建; 闫发志; 吴斌; 岳雨晴【期刊名称】《《煤田地质与勘探》》【年(卷),期】2019(047)005【总页数】7页(P131-137)【关键词】页岩气储层; 可压性评价; 脆性指数; 断裂韧性; 裂缝发育指数; 龙马溪组; 四川焦石坝【作者】张辰庆; 许江; 彭守建; 闫发志; 吴斌; 岳雨晴【作者单位】重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044; 重庆大学复杂煤层气瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TE321页岩气是一种清洁、高效的能源和化工原料,我国的页岩气可采储量达36万亿m3,这个数值大约为可采常规天然气的1.6倍[1]。
由于页岩气储层十分致密,属于低孔、低渗–超低渗储层,90%以上的页岩气井都必须经过压裂改造才能产生可观的经济效益[2-4]。
因此,页岩储层的可压性评价对于预测储层改造效果,合理选择压裂段及预测经济效益有着非常重要的意义。
目前,在页岩储层的可压性评价研究方面,R. Rickman等[5]采用综合考虑弹性模量、泊松比影响的页岩脆性指数表征页岩储层对压裂改造的响应程度,该方法是页岩可压性评价的普遍思路。
但在实际应用中却发现脆性指数高的地层,其压裂改造效果却出现较差的情况[6-7],这表明虽然脆性指数对储层可压性的影响较大,但仅从脆性指数角度判断页岩气储层可压性并不全面。
袁俊亮等[8]在R. Rickman提出的脆性指数基础上,将断裂韧性对裂缝延伸的影响纳入考量,创新性提出了可压性指数的概念。
但其存在用脆性指数[9-10]、断裂韧性对可压性影响的量化表征和物理意义不充分且未经验证等问题。
因此,笔者基于前人的研究思路和认识,将断裂韧性对可压性的影响及物理意义进行完善,并与脆性指数相结合,进而定义裂缝发育指数,并通过测井资料与微震监测数据加以验证,以期为准确评价页岩储层可压性提供思路。
裂缝宽度对页岩气开发的影响研究科学技术的进步,使得页岩气的勘探开发成为了可能。
页岩气为不可再生能源,且其开采难度高、成本高,因此合理开发管理页岩气资源显得至关重要。
页岩气资源开发对裂缝宽度具有重要的影响,而裂缝宽度又是影响页岩气体积含量的关键因素。
因此,研究裂缝宽度对页岩气开发的影响非常重要。
首先,裂缝是页岩中最具有渗流特性的连接通道,它将岩体向外渗出的烃类物质输送到井口。
因此,在页岩气开发过程中,裂缝的影响是否被过度开发是非常重要的话题。
精准把握裂缝宽度对页岩气开发的影响是降低不受控现象,实现可持续开发后续重要环节。
其次,裂缝宽度是影响页岩气体积含量的关键因素,决定裂缝宽度也是决定页岩气含量的重要因素,是页岩气开发的重要依据。
研究表明,在我国的某些地区,裂缝宽度与岩性、岩石物理性质都有很大的关系,要准确掌握裂缝宽度的变化规律,把握裂缝宽度的变化规律及其对页岩气开发的影响,可以有利于提高石油天然气的勘探开发效率。
再次,理解裂缝宽度的变化对页岩气开发的影响,有助于正确把握勘探开发范围,正确识别裂缝宽度与页岩气开发之间的关系,有助于更准确预测页岩气资源量,以及合理安排开发计划。
最后,裂缝宽度的变化对页岩气发展具有重要影响,但还需要对页岩进行更加深入的研究。
对于裂缝宽度变化的影响,除了掌握变化规律,还要深入研究裂缝宽度变化的原因和机理,以确定裂缝宽度变化对页岩气发展的重要影响。
总而言之,裂缝宽度对页岩气开发具有重要影响,开发前必须要有清晰的认识和理解,从而帮助做出正确的决策,合理规划开发方案,保证页岩气的可持续开发和利用。
以上就是裂缝宽度对页岩气开发的影响研究所得出的结论。
随着科学技术的发展,人们已经能够通过深入研究,深入认识和理解裂缝宽度的变化,以便在开发页岩气资源时更好地实现可持续开发,推动页岩气资源的可持续发展。
在页岩气开发过程中,只要充分认识和把握裂缝宽度对页岩气发展的重要影响,就可以保证页岩气资源开发的持续性。
天然裂缝多特征组合对页岩储层渗流的影响刘建锋;何鑫;薛福军;代晶晶;杨建雄;黄浩勇;侯正猛【期刊名称】《采矿与岩层控制工程学报》【年(卷),期】2024(6)1【摘要】页岩气开发需要通过水力压裂技术形成缝网系统,为了研究天然裂缝特征对页岩储层渗流的影响,基于页岩储层中的质量守恒定律、朗格缪尔吸附方程及达西定律等,推导出了用于描述储层压裂区域内气体渗流行为的数学模型;基于该数学模型对引入的嵌入离散裂缝模型进行数值模拟,将模拟结果与已有文献结果,以及与现场实际生产数据进行对比,验证了模型的正确性;并在不同的天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角组合情况下进行了页岩储层渗流数值模拟,研究了不同天然裂缝特征组合对页岩储层渗流的影响。
研究结果表明:该数学模型能较好地模拟出储层情况,改变天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角等参数均对页岩储层渗流行为有明显影响,增加天然裂缝渗透率会加大倾斜角、密集度对储层渗流的影响,对产气量的影响约10%;增加密集度会加大渗透率对储层渗流的影响,减小倾斜角对储层渗流的影响,对产气量的影响约6.3%;增大倾斜角会同时减小密集度、渗透率对储层渗流的影响,此现象可能是由于天然裂缝与水力裂缝交叉位置数量降低所致。
该成果一方面可加深对不同天然裂缝特征组合与储层渗流潜在联系的科学认识;另一方面,所描述的天然裂缝特征的影响规律可对设计水力压裂施工方案、提高储层产量提供参考。
【总页数】10页(P127-136)【作者】刘建锋;何鑫;薛福军;代晶晶;杨建雄;黄浩勇;侯正猛【作者单位】四川大学水利水电学院;中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司页岩气研究院;四川大学中德能源研究中心【正文语种】中文【中图分类】TD32;TE37【相关文献】1.页岩气储层充填天然裂缝渗透率特征实验研究2.页岩储层天然裂缝发育特征概述3.页岩储层裂缝系统综合评价及其对页岩气渗流和聚集的影响4.四川长宁地区页岩储层天然裂缝发育特征及研究意义5.天然裂缝对页岩储层水力裂缝扩展影响数值模拟研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
泥页岩孔隙结构表征方法及影响因素研究泥页岩孔隙结构表征方法及影响因素研究1前言页岩气是一种典型的非常规天然气,在20世纪70年代中期之前曾被归入非经济可采资源,随着天然气开发技术的进步以及对天然气的依赖逐渐变为经济可采资源。
页岩气因其资源潜力巨大和经济效益显著受到各国政府及能源公司的重视,在北美地区已经取得了良好的勘探开发效益。
作为目前页岩气产能最大的国家—美国,页岩气已成为继致密砂岩气和煤层气之后的又一重要的非常规天然气资源。
中国海相页岩十分发育,分布广、厚度大[1]。
中国巨厚的烃源岩,良好的生烃条件,寻找页岩气藏具有较好的可行性,其中最有勘探潜力为四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组[2]。
泥页岩中的基质孔隙网络是由纳米到微米级别的孔隙组成。
在页岩气体系内这些伴生有天然裂缝的孔隙,构成了在开发过程中让气体从泥页岩流动到诱导裂缝中的渗流网络[3]。
国外已广泛利用纳米CT、FIB-SEM、气体吸附法、高压压汞法和核磁共振等先进研究手段来对页岩孔隙结构进行大量的微观观测与分析,已经证实了这些泥岩中的不同孔隙的存在。
在国内也有一些学者对泥页岩储集层特征、类型及其形成条件进行研究,并提出页岩气储集层的评价参数。
邹才能等通过纳米CT技术在泥页岩中首次发现了纳米级孔隙,掀开了油气储集层纳米级孔隙研究的序幕[4]。
但是目前对于泥页岩中的孔隙体系尚没有统一的分类方案,这将不利于人们对泥页岩中复杂多变的孔隙特征的识别,而且常规测试手段分析泥页岩孔隙结构还存在多种局限。
介于泥页岩作为页岩气这种重要非常规气藏的储层,其孔隙类型、孔隙结构及其连通性都是评价页岩气储层的关键因素,我们有必要对泥页岩孔隙类型以及其结构特征进行系统的研究。
本文主要是通过归纳总结近年来国内外学者在泥页岩孔隙研究中对其孔隙的描述以及表征的方法基础上,找到适合国内泥页岩孔隙的分类体系以及能够准确客观表征泥页岩孔隙结构的方法,为页岩气的勘探开发提供支持。
页岩气压裂的地质因素和技术发展【摘要】页岩气是指泥岩或页岩在各种地质条件下生成的没有完全排出的天然气,页岩气主要缺失二次运移,其主要游离和吸附在页岩层上,页岩气开采中主要采用压裂开采,其中页岩气压裂相关的储层地质因素为:岩性及矿物组分、孔隙度和渗透率和裂缝,笔者也论述了页岩气压裂技术的发展。
【关键词】页岩气裂压地质因素发展1 概述页岩气正获得全球范围的认同,其资源勘探和开采已引起越来越多国家和企业的关注。
页岩气是指泥岩或页岩在各种地质条件下生成的没有完全排出的天然气,页岩气主要缺失二次运移,其主要游离和吸附在页岩层上,页岩气是一种非常规的天然气,与致密气和煤层气同属于非常规的天然气。
页岩气主要形成在沉积盆地内厚度较大、分布广泛的页岩或者泥岩之中,页岩气的富集分为吸附和游离态。
页岩气的富集状态就决定页岩气的开采与常规的天然气相比有很多的不同,页岩气的开采具有开采寿命和开采的周期较长的特点,页岩气只有通过压裂技术才能够达到一定的经济产量,通过大量的水平井的钻探才能够使页岩气井能够有长期并且稳定的产量。
在中国,中石油、中石化等国家石油企业都把页岩气作为新型能源,都大大加强对页岩气的勘探与开发。
页岩气在储量上教丰富,期页岩气的资源量远远多于常规开发的天然气。
通过大量地质工作,中国的页岩气的可采资源量大约26万亿立方米,页岩气的产生需要一定的热量使有机质成熟,因此中国的页岩气主要是分布在吐哈、准噶尔、江汉、鄂尔多斯和四川等含油气盆地中。
2 页岩气压裂相关的储层特征2.1 岩性及矿物组分复杂通过得比美国页岩气开采的经验,页岩的开采必须寻找到容易压裂的岩层,这些页岩的黏土含量要小于50%才能够成功被压裂,在美国页岩气的开采中,Barnett盆地页岩的黏土含量小于50%,这使得Barnett盆地页岩的压裂很容易。
通过实验室X射线衍射分析Barnett盆地页岩,其主要的矿物成分为石英、碳酸盐和黏土,页岩中次要的矿物主要为长石、绿泥石和有机干酪根。
社会广角 TheSocialAngle56教育前沿 Cutting Edge Education天然裂缝特征及其对页岩气成藏、开发的控制作用文/张瑞摘要:天然裂缝对于页岩气成藏和开发有着重要的控制作用。
本文首先根据产生裂缝的应力来源和触发机制的不同,将泥页岩内的天然裂缝分为构造缝和非构造缝2大类。
泥页岩内部的微裂缝对页岩气的储集空间贡献微弱,大型天然开启裂缝可能破坏上覆盖层封闭性,不利于成藏;裂缝密度是页岩气开发的重要控制因素,被方解石充填的裂缝网络有利于水力压裂,大型开启裂缝可能导致压裂液的漏失,诱发工程事故。
关键词:裂缝类型;构造缝;非构造缝;水力压裂随着页岩气勘探开发工作的深入,地质学家们认识到泥页岩中的天然裂缝对于页岩气成藏和开发有重要影响,但对于天然裂缝在页岩气成藏、开发过程中的作用需要深入分析不同盆地的成藏特征以及不同类型的天然裂缝在页岩气成藏、开发过程中起到的作用。
1 裂缝的成因类型裂缝既是油气储集空间,也是重要的油气渗流通道。
依据产生裂缝的应力来源和触发机制,可以将泥页岩中的裂缝分为2大类:构造裂缝和非构造裂缝。
构造裂缝的形成主要与区域性或局部的构造运动相关联,分布范围较广,平面和垂向上延伸较远;非构造裂缝主要受沉积、成岩等非构造作用影响,发育范围相对局限,平面和垂向上延伸距离较小。
结合裂缝性质与成因,将裂缝进一步细分为6类,8亚类,如表1所示。
表1 泥页岩中常见裂缝类型及成因大类类亚类成因构造裂缝张裂缝由张应力产生的破裂面,多与拉伸作用相伴剪切裂缝低角度滑脱裂缝顺层剪切作用下,沿着泥页岩层面滑动产生的裂缝中高角度剪裂缝在含脆性矿物较多的泥页岩中由剪切作用形成构造压溶缝合线水平挤压作用下形成的压溶缝非构造裂缝层间页理缝由于地层压力释放等作用形成的顺层裂缝成岩缝成岩收缩裂缝成岩作用过程中由泥页岩脱水收缩、矿物相变等作用形成的裂缝成岩压溶缝合线由上覆沉积载荷引起的压溶作用所形成的裂缝超压流体缝泥页岩层在异常高压流体作用下形成的裂缝2 泥页岩中天然裂缝对页岩气成藏及开发的控制作用绝大多数页岩气井都需要人工水力压裂才能获得工业性气流,而天然先存裂缝是岩石中的应力薄弱面,往往控制着诱导裂缝的分布、产状等,对页岩气的开发有着重要的控制作用。
泥页岩天然裂缝特征及其对页岩气成藏、开发的控制作用王幸蒙;姜振学;王世骋;陈磊;魏凯;高凤琳【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)008【摘要】The success of shale gas exploration in North America as well as China has shown that there're abundant natural fractures in shales which must have an important effect on shale gas accumulation and develop-ment. However,it's still not clear how different fractures affect shale gas accumulation and development. A classifi-cation scheme of fractures was offersed based on the origin and mechanism of fractures and recognizes two major types of fractures,namely the tectonic and non-tectonic, which can be further divided into extensional fractures, shear fractures, tectonic stylolites, bedding-parallel fractures, diagenetic fractures and fluid-overpressure driven factures. The origin and characteristics of these types of fractures are summarized and their interaction with shale gas accumulation and development are explored using data in North America shale plays. The case studies suggest that microfractures might be of little importance in gas accumulation and larger, regional opening-mode fractures may be detrimental to shale gas accumulation. Fracture density has a positive correlation with gas production within a certain threshold and vice versa,if the seal hasn't been fractured and stays efficient. Large open-mode fractures may lead to fracturing fluid leakoff and geologicalhazards.%中国及北美地区页岩气勘探开发实践表明,泥页岩中发育种类繁多的天然裂缝,对于页岩气成藏和开发有着重要的控制作用,但各类裂缝所起的作用尚存在争议.首先根据产生裂缝的应力来源和触发机制的不同,将泥页岩内的天然裂缝分为构造裂缝和非构造裂缝两大类,进一步又划分出张裂缝、剪裂缝、构造压溶缝合线、层间页理缝、成岩缝和流体超压缝6类,并总结了每类裂缝的成因及发育特征.在此基础上,结合国内外页岩气勘探开发实例,认为泥页岩内部的微裂缝对页岩气的储集空间贡献微弱,大型天然开启裂缝可能破坏封存性能,不利于成藏;裂缝密度是页岩气开发的重要控制因素,一定范围内,裂缝密度越大,页岩气产量越高,超过一定范围,产量反而下降;被方解石充填的裂缝网络有利于水力压裂,而大型开启裂缝可能导致压裂液的漏失,诱发工程事故.【总页数】9页(P34-42)【作者】王幸蒙;姜振学;王世骋;陈磊;魏凯;高凤琳【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;非常规天然气研究院,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;非常规天然气研究院,北京102249;西南石油大学地球科学与技术学院,成都610500;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;非常规天然气研究院,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;非常规天然气研究院,北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;非常规天然气研究院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE122.113【相关文献】1.阳信洼陷沙一段生物泥页岩气成藏条件分析 [J], 甘志红2.川西须家河组泥页岩气成藏条件与勘探潜力 [J], 叶军;曾华盛3.中国南方古生界碳酸盐岩发育对页岩气成藏和开发控制问题 [J], 淡永;卢炳雄;梁彬;张庆玉;李景瑞4.新疆塔西南七美干一带侏罗系泥页岩储层特征及页岩气成藏条件分析 [J], 韩建华;付清波;林乐5.打造国际一流天然气成藏与开发实验室——访中国石油天然气成藏与开发重点实验室主任李剑教授 [J], 王大锐因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。