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甜点预测技术助力页岩气勘探开采dd

发布时间:2021-01-21 00:07:12 阅读: 来源:零件盒厂家

“甜点”预测技术助力页岩气勘探开采

中国页岩气网讯:近年来,页岩气勘探开发技术的成熟极大地促进了美国天然气产量的大幅提高,改变了国际天然气市场格局和北美天然气市场价格,甚至改变了对未来能源供应前景的判断。美国现在开采的非常规天然气(页岩气、煤层气和致密气)已满足其一半的天然气需求。其中页岩气产量2006年占年天然气总产量的6%,2007年占8%,2008年占9%,预测2010年将占13%,达到830亿立方米。

与美国页岩气发育盆地对比,中国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处,页岩气富集地质条件优越,具有与美国大致相同的页岩气资源前景和开发潜力。中国页岩气资源量为(30~100)×1012m3,约为常规天然气资源量的2倍,大致与美国页岩气资源量相当,可采资源量约为26万亿立方米(张金川等,2009)。仅四川盆地威远和泸州地区页岩气资源量高达(6.8~8.4)×1012m3,相当于四川盆地常规天然气资源总量,页岩气资源开采前景广阔。

“甜点”预测技术成关键

对比国外页岩气勘探的地质背景,结合中国的实际地质情况,国内学者总结出以下几点页岩气藏的关键地质要素:

为了保证一定规模的页岩气资源量、资源丰度,有利发育区含气泥页岩厚度应大于50m,埋深大约1500~4500米;

泥页岩的有机质丰度对页岩气的生成和储集有重要影响,有利发育区含气泥页岩TOC一般>2%,最好在2.5%~3.0%以上;

参考国外含气页岩热演化特征,考虑到我国泥页岩热演化特征,有利发育区含气泥页岩Ro:一般>0.5%(Ⅲ型)或1.2%(Ⅰ型),美国主要页岩气层Ro为0.4~3.5%;

脆性是页岩气储层评价的重要指标之一,岩石的脆性和岩石力学是有极大相关性的,页岩力学性质:脆性指数>30%,杨氏模量在27~33Gpa之间,泊松比在0.235~0.27之间。

但是,在不同的区域页岩气的评价标准都是有区别的,总得来说对于地球物理领域而言,最主要的任务是预测高TOC含量、高脆性的页岩气储层空间形态,为钻井和压裂等开发方案设计提供依据。

中国页岩气勘探起步较晚,全国页岩气资源调查显示我国页岩气资源潜力巨大,但其勘探开发是一个全新课题,目前研究程度低、勘探开发技术较薄弱,页岩气地震技术仍处在探索阶段。针对页岩气地质特点,Jason公司通过在北美及国内的页岩气勘探项目中的具体实践经验,总结了一套针对页岩气勘探的技术流程,在精细地测井解释评价和岩石物理分析的基础上,综合运用地震属性、地震反演、各向异性等技术,对页岩储层分布、厚度、含气性、裂缝发育、力学特征等方面进行研究,进而寻找页岩气富集“甜点”区,在此基础上进行井位的设计和水平井钻井跟踪。

在这套工作流程中,每一个环节都有核心的关键技术来帮助研究人员更好地完成工作。

页岩气测井解释

评价技术精准可靠

TOC含量的计算是页岩气的测井解释评价中一个特别重要的指标。TOC含量的计算方法早在1990年由Passey提出,运用电阻率和声波时差来计算 TOC含量,这个方法也是目前全球广泛使用的方法。Jason通过实践也提出了一套Statmin最优化测井解释方法来计算TOC含量,PowerLog Statmin可以用常规测井曲线得到非常规储层的准确模型,这些模型可定量描述地层中的各类矿物、流体和干酪根的组成,模型的正确性可以通过钻井岩屑或取心来验证。

一旦模型建立好,可以不经过再次校正就能应用到工区内的其它井上,节省了宝贵的时间,并保证了解释的一致性。这套方法经过实际项目的检验,具有更好的准确性和可靠性。

地震岩石物理技术创新

传统的岩石物理分析方法都是基于常规的砂泥岩储层和碳酸盐岩储层的,但是在页岩气储层里面需要考虑到有机碳这个特殊的矿物,Jason在做针对页岩气的地震岩石物理分析时,把有机碳作为一个单独的矿物分成来考虑,采用了自相溶的方法来开展岩石物理的建模,从而保证了岩石物理工作的可靠性和准确性(图2)。在得到了正确的岩石物理模型后,通过页岩气地震岩石物理分析,可以得到识别页岩气的敏感性弹性参数。

叠前同时反演技术准确有效

通过地震岩石物理分析得到识别页岩气的敏感性参数后,可以使用地震反演技术来得到这些弹性参数。页岩是水平层理很发育的层状地层,在地球物理上是典型的VTI介质,VIT介质的速度大小与方向有关。

在这种地质情况下会造成在地震上,随着入射角的变化速度不同;在井上直井、斜井和水平井的速度是不同的。图4是国内某区块页岩层段的速度统计分析情况,左图是4口直井的页岩层段速度直方图,可以看到直井段统计的速度在3900m/s左右,右图是一口水平井统计的相同页岩层段的速度,速度在4500m/s左右,可以看到水平井的速度要大于直井的速度,页岩具有很强的各向异性。

目前的叠前同时反演技术大多是基于各项同性原理的,而页岩具有很强的各向异性特征。Jason公司采用拟各向异性的技术,在页岩这种各向异性介质中来开展各向同性反演。图5是基于不同的原理下进行的正演分析,横坐标是地震入射角,纵坐标是振幅,橙色的线是基于各向同性理论得到的AVO曲线,蓝线是基于各向异性理论得到的AVO曲线,可以看到随着入射角的变化,基于各向异性理论和基于各向同性理论正演得到的振幅差异非常大。Jason提出的拟各向异性方法将所有的各向异性的参数校正到各向同性的条件下,但是结果又跟各向异性的结果非常吻合(绿色线),从而保证在页岩气这样一个特殊的各向异性地质环境下开展各向同性叠前同时反演,并获得一个有效的、可靠准确的结果。

岩相流体定量解释技术确保井眼轨迹在“甜点”区

岩相流体概率分析技术通过把岩石物理和概率相结合,在对多种岩性和含流体类型条件下测井弹性属性的分布特征进行综合研究基础上,定义各种岩性的弹性属性的概率密度函数,然后应用贝叶斯模糊判别分析技术,将叠前同时反演得到的弹性参数成果转换成各种指定类型岩性的空间分布概率,得一个直接的、具有明确地质意义的页岩储层岩相三维空间分布结果,在此结果上进行水平井的设计,从而确保设计的井眼轨迹,保持在有利的目标“甜点”中。

总的来说,Jason对于页岩气“甜点”预测的技术思路是基于这样几个环节来进行,第一个是井的环节,包括测井解释评价和岩石物理,第二个环节是利用地震来获得一个好的结果和目标,第三个环节是有了目标后进行水平井的设计及钻井跟踪,在每一个环节,Jason公司都有相应的配套软件产品给来更快捷的完成工作。

“甜点”预测技术有良效

Jason的页岩气“甜点”预测技术在国内外的页岩气区块中取得了好的实践效果。图8为美国Bend Arch-Fort Worth盆地Barnett组页岩气预测结果剖面,岩相类型3为好的页岩气储层,图中蓝色的井轨迹是原先设计的水平井,可以看到原先设计的井轨迹偏高和偏低,水平井段未在好的储层中,通过预测结果将井轨迹做调整(黑色井轨迹),保持设计的井眼轨迹保持在页岩气的优质储层中,取得了好的生产效果。

同时,Jason的这套技术在国内的页岩气区块中也有好的应用效果,通过对四川盆地涪陵地区页岩气的研究,建立了页岩气的地震岩石物理分析量版,预测了自流井组大安寨段和东岳庙组页岩的的孔隙度、TOC含量、脆性矿物体积、裂缝分布情况以及页岩气储层的分布情况,优选了有利区四个,提供了水平井建议井位一口,并总结了一整套适合该区域页岩气研究的技术方法和流程。

通过实践证明,Jason页岩气“甜点”预测技术在国内外的页岩气区块中都有较强的实用性,该技术思路和流程可以在页岩气的勘探中推广使用。

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