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页岩气测井评价及地震预测_监测技术探讨27776024

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页岩 测井 评价 地震 预测 监测 技术 探讨 27776024
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    作 者 简 介 :罗 蓉 ,女 ,1963 年 生 ,高 级 工 程 师 ;现 从 事 物 探 技 术 管 理 工 作 。 地 址 : (610051)四 川 省 成 都 市 府 青 路 一 段 3 号 。 电 话 :(028) 86011754。 气 测 井 评 价 及 地 震 预 测 、 监 测 技 术 探 讨罗 蓉 1   李 青 21. 川 庆 钻 探 工 程 有 限 公 司 工 程 技 术 处   2. 西 南 石 油 大 学 石 油 工 程 学 院罗 蓉 等 气 测 井 评 价 及 地 震 预 测 、 监 测 技 术 探 讨 . 天 然 气 工 业 ,2011 ,31 (4) : 要   我 国 页 岩 气 资 源 潜 力 巨 大 ,勘 探 开 发 一 旦 突 破 并 形 成 产 能 ,必 将 对 缓 解 中 国 油 气 资 源 紧 张 的 压 力 产 生 重 大深 远 的 影 响 。 页 岩 气 藏 与 常 规 天 然 气 藏 在 储 集 、 运 聚 、 保 存 等 地 质 条 件 方 面 有 较 大 差 别 ,其 含 气 储 层 速 度 变 化 小 ,具 有 典型 的 低 孔 、 低 渗 物 性 特 征 和 地 球 物 理 参 数 弱 敏 感 性 ,对 地 球 物 理 预 测 评 价 技 术 和 方 法 提 出 了 新 的 挑 战 。 根 据 国 外 页 岩 气勘 探 开 发 经 验 ,水 平 井 钻 井 和 储 层 改 造 是 页 岩 气 勘 探 开 发 提 高 产 量 的 关 键 技 术 ,而 地 球 物 理 方 法 则 是 优 化 页 岩 气 钻 井 及储 层 压 裂 改 造 部 署 的 必 要 技 术 支 撑 ,能 贯 穿 始 终 服 务 和 指 导 勘 探 开 发 工 程 。 因 此 ,通 过 对 页 岩 气 层 岩 石 物 理 特 性 和 页 岩气 储 集 特 征 的 研 究 ,指 出 应 利 用 现 有 地 球 物 理 成 熟 技 术 和 借 鉴 国 外 页 岩 气 勘 探 开 发 的 成 功 经 验 ,来 探 索 适 合 我 国 页 岩 气测 井 识 别 评 价 技 术 和 页 岩 气 地 震 预 测 、 监 测 技 术 。关 键 词   页 岩 气   勘 探   开 发   地 球 物 理 勘 探   测 井   识 别   预 测   监 测   评 价10. 3787/ j. 100020976. 2011. 04. 0082020 年 我 国 天 然 气 供 需 差 距 预 计 在 80 × 108 [ 1 ] ,页 岩 气 作 为 一 种 清 洁 能 源 ,具 有 开 采 寿 命 长 的优 点 ,一 旦 突 破 形 成 产 能 ,必 将 对 缓 解 中 国 油 气 资 源 紧张 的 压 力 产 生 重 大 深 远 的 影 响 。 据 专 家 估 算 ,我 国 页岩 气 可 采 资 源 量 约 为 26 × 1012 1 ] ,与 美 国 大 致 相当 [2 ] ,主 要 分 布 在 我 国 南 方 、 华 北 及 塔 里 木 海 相 盆 地 ,以 及 北 方 大 片 陆 相 盆 地 。 资 源 评 价 结 果 表 明 ,四 川 盆地 下 志 留 统 龙 马 溪 组 、 下 寒 武 统 筇 竹 寺 组 海 相 页 岩 气潜 力 巨 大 ,页 岩 气 资 源 与 整 个 四 川 盆 地 常 规 资 源 量 相当 。 从 目 前 勘 探 准 备 和 可 能 提 交 储 量 情 况 分 析 ,四 川盆 地 及 其 周 缘 川 渝 黔 鄂 将 是 近 期 页 岩 气 开 发 的 主 阵地 ,“ 十 二 五 ” 期 间 力 争 在 盆 地 南 部 页 岩 气 资 源 战 略 调查 先 导 试 验 区 取 得 突 破 。我 国 页 岩 气 资 源 勘 探 开 发 尚 处 于 资 源 评 估 和 勘 探探 索 启 动 阶 段 。 当 务 之 急 ,就 是 要 通 过 借 鉴 国 外 的 页岩 气 勘 探 开 发 技 术 ,进 行 多 学 科 联 合 攻 关 ,逐 步 形 成 页岩 气 勘 探 开 发 配 套 技 术 ,如 地 质 选 区 技 术 、 地 震 勘 探 技术 、 储 层 评 价 技 术 、 钻 完 井 技 术 、 储 层 改 造 技 术 、 资 源 评价 技 术 等 。 2010 年 首 次 分 别 在 四 川 盆 地 南 部 完 钻 了页 岩 气 井 和 ,继 而 又 开 始 了 水 平 分 支 井的 实 施 。 龙 马 溪 组 、 九 老 洞 组 和 筇 竹 寺 组页 岩 气 藏 的 地 质 特 征 指 标 与 美 国 岩 气 藏 的深 度 、 总 有 机 碳 含 量 、 有 效 孔 隙 度 、 含 气 孔 隙 度 、 吸 附 气含 量 、 气 藏 压 力 及 气 蕴 藏 量 等 指 标 具 有 较 好 可 比 性 ,经压 裂 储 层 改 造 后 均 获 得 大 于 1. 0 × 104 d 的 工 业 气流 ,向 页 岩 气 勘 探 开 发 迈 出 了 成 功 的 一 步 ,特 别 是 在 页岩 气 地 质 选 区 、 钻 完 井 技 术 、 储 层 改 造 技 术 等 方 面 有 了初 步 的 认 识 ,同 时 对 利 用 测 井 和 地 震 勘 探 等 地 球 物 理方 法 进 行 页 岩 气 高 产 富 集 区 识 别 预 测 和 评 价 ,以 及 为钻 井 轨 迹 设 计 和 储 层 改 造 目 标 提 供 技 术 支 撑 方 面 提 出了 迫 切 要 求 。1   页 岩 气 地 质 特 征 及 勘 探 开 发 难 点1. 1   成 藏 条 件 和 聚 集 方 式 与 常 规 气 藏 不 同页 岩 气 藏 与 常 规 天 然 气 成 藏 机 理 和 聚 集 方 式 有 很大 差 别 [325 ] (表 1) ,页 岩 气 既 是 烃 源 岩 又 是 储 层 ,呈 区域 性 分 布 ,缺 少 明 显 的 盖 层 ,无 圈 闭 ,无 明 显 气 水 界 面(不 含 水 或 极 少 含 水 ) 。 据 美 国 页 岩 气 勘 探 开 发 表 明 ,地 质 预 测 页 岩 气 藏 关 键 参 数 的 最 小 值 [ 6 ] :有 机 碳 含 量大 于 2 %、 热 成 熟 度 ( 大 于 0. 4 %、 孔 隙 度 大 于 1 %、 渗·43·                         天   然   气   工   业                                     2011 年 4 月表 1   页 岩 气 藏 与 常 规 气 藏 聚 集 基 本 特 点 对 比 表特   点 页 岩 气 藏 常 规 气 藏界 定 主 要 以 吸 附 和 游 离 状 态 聚 集 于 泥 岩 或 页 岩 中 的 天 然 气 浮 力 作 用 影 响 下 ,聚 集 于 储 层 顶 部 的 天 然 气天 然 气 来 源 生 物 气 或 热 成 熟 气 多 样 化储 集 介 质 页 岩 或 泥 岩 及 其 间 的 砂 质 岩 夹 层 孔 隙 性 砂 岩 、 裂 缝 性 碳 酸 盐 岩 等天 然 气 赋 存 20 %~ 85 %为 吸 附 ,其 余 为 游 离 和 水 溶 各 种 圈 闭 的 顶 部 高 点 ,不 考 虑 吸 附 影 响 因 素成 藏 主 要 动 力 分 子 间 作 用 力 、 生 气 膨 胀 力 、 毛 细 管 力 等 浮 力 、 毛 细 管 力 、 水 动 力 等成 藏 机 理 特 点 吸 附 平 衡 、 游 离 平 衡 浮 力 与 毛 细 管 力 平 衡成 藏 条 件 生 气 页 岩 或 泥 岩 、 裂 缝 等 工 业 规 模 聚 气 条 件 输 导 体 系 、 圈 闭 等运 聚 特 点 初 次 运 移 为 主 成 藏 二 次 运 移 成 藏成 藏 条 件 和 特 点 自 生 自 储 运 移 路 径 上 的 圈 闭主 控 地 质 因 素 成 分 、 成 熟 度 、 裂 缝 等 气 源 、 输 导 、 圈 闭 等成 藏 时 间 天 然 气 开 始 生 成 之 后 圈 闭 形 成 和 天 然 气 开 始 运 移 之 后分 布 特 点 盆 地 古 沉 降 — 沉 积 中 心 及 斜 坡 构 造 较 高 部 位 的 多 种 圈 闭成 藏 及 勘 探 有 利 区 4 000 m 以 浅 的 页 岩 裂 缝 带 正 向 构 造 ( 圈 闭 )的 高 部 位透 率 大 于 1 厚 度 大 于 9 m。 与 常 规 气 藏 相 比 ,具有 弱 敏 感 地 球 物 理 参 数 特 征 ,要 求 利 用 地 球 物 理 技 术方 法 识 别 雕 刻 出 页 岩 气 藏 特 征 ,大 大 增 加 了 难 度 和 提高 了 精 度 要 求 。1. 2   储 集 层 条 件 差页 岩 气 主 体 上 是 以 吸 附 或 游 离 状 态 存 在 于 泥 岩 、高 碳 泥 岩 、 页 岩 及 粉 砂 质 岩 类 夹 层 中 的 天 然 气 。 页 岩气 储 集 层 是 由 岩 化 的 黏 土 、 有 机 物 质 和 矿 物 质 混 合 而成 。 页 岩 产 层 厚 度 一 般 为 15~ 100 m ,储 集 空 间 由 孔隙 和 微 裂 缝 组 成 ,页 岩 以 小 粒 径 物 质 为 主 ,一 般 以 黏 土(粒 径 小 于 5μ m)和 泥 质 (粒 径 5~ 63μ m) 为 其 最 主 要组 分 ,砂 (大 于 63μ m) 所 占 的 组 分 相 对 较 少 。 具 典 型的 低 孔 、 低 渗 物 性 特 征 ,孔 隙 度 一 般 为 4 %~ 6 % ,渗 透率 小 于 0. 001 最 低 可 达 10 - 9 处 于 断 裂 带 或裂 缝 发 育 带 的 页 岩 储 层 渗 透 率 可 以 增 加 ,孔 隙 度 最 高可 达 11 % ,渗 透 率 可 达 1 ] 。 页 岩 气 的 生 产 是 通过 地 层 压 力 降 低 不 断 解 吸 吸 附 气 为 游 离 气 获 得 的 ,因此 ,利 用 常 规 天 然 气 勘 探 开 发 技 术 难 以 有 效 获 得 页 岩气 ,成 为 页 岩 气 勘 探 开 发 的 技 术 瓶 颈 ,也 给 利 用 地 球 物理 方 法 识 别 评 价 和 预 测 提 出 了 新 的 挑 战 。2   地 球 物 理 技 术 在 页 岩 气 勘 探 开 发 中的 作 用根 据 国 外 勘 探 开 发 成 功 经 验 ,页 岩 气 井 初 始 无 阻流 量 没 有 工 业 价 值 ,其 经 济 产 量 依 赖 于 天 然 裂 缝 发 育程 度 、 页 岩 脆 性 以 及 钻 、 完 井 技 术 [7 ] ,页 岩 的 孔 隙 度 、 基岩 渗 透 率 都 非 常 低 ,必 然 要 考 虑 如 何 提 高 系 统 的 渗 透率 ,水 平 井 及 多 级 压 裂 改 造 等 工 艺 技 术 便 成 为 页 岩 气勘 探 开 发 的 关 键 技 术 。 如 何 指 导 页 岩 气 钻 井 部 署 和 储层 改 造 优 化 方 面 ,地 球 物 理 技 术 是 必 要 的 手 段 ,作 为 技术 支 撑 具 有 举 足 轻 重 的 作 用 ,能 贯 穿 始 终 服 务 和 指 导勘 探 开 发 工 程 。2. 1   优 化 钻 井 及 储 层 压 裂 改 造 部 署1)通 过 地 球 物 理 技 术 选 择 最 佳 钻 井 目 标 和 钻 进 延伸 方 向 。 在 页 岩 气 宏 观 区 带 选 择 和 目 标 确 定 时 ,需 要全 面 分 析 预 测 有 利 的 页 岩 气 生 储 地 质 条 件 分 布 范 围 。钻 井 目 标 应 选 择 在 有 机 质 与 硅 质 富 集 、 孔 隙 度 及 裂 缝发 育 程 度 高 的 页 岩 区 及 层 位 ,钻 井 轨 迹 应 选 择 大 致 沿页 岩 最 大 水 平 应 力 即 垂 直 于 主 要 裂 缝 网 络 系 统 的 方 位钻 井 ,能 够 生 成 众 多 横 向 诱 导 裂 缝 ,使 天 然 或 诱 导 裂 缝网 络 彼 此 联 通 ,提 高 页 岩 气 钻 探 成 功 率 。2)结 合 地 球 物 理 技 术 分 析 如 何 在 储 层 改 造 中 获 得最 有 效 的 多 层 裂 缝 。 根 据 岩 石 力 学 脆 性 选 择 压 裂 模式 ,通 过 加 砂 水 力 压 裂 改 造 ,尽 可 能 多 的 沟 通 天 然 裂缝 ,形 成 一 定 导 流 能 力 的 网 状 裂 缝 ,产 生 较 大 的 裂 缝 与地 层 接 触 面 积 ,使 气 藏 的 压 力 降 低 可 能 传 递 到 更 大 的 区域 ,使 更 多 的 吸 附 气 解 吸 出 来 ,从 而 提 高 页 岩 气 产 量 。3)利 用 地 球 物 理 方 法 在 设 计 中 指 导 钻 井 避 开 大 断层 、 复 杂 地 层 和 水 层 ,防 止 压 裂 裂 缝 高 度 沟 通 可 能 的岩 溶 。2. 2   压 裂 裂 缝 效 果 监 测利 用 地 球 物 理 方 法 确 定 储 层 压 裂 是 否 成 功 和 下 一·53·第 31 卷 第 4 期                                     地   质   勘   探                          步 开 发 目 标 。 在 压 裂 后 必 须 诊 断 压 裂 裂 缝 数 据 和 落 实压 裂 效 果 ,压 裂 是 否 成 功 ,并 实 现 页 岩 气 藏 多 级 改 造 部署 的 优 化 。 还 可 利 用 这 些 诊 断 信 息 ,改 善 油 气 藏 管 理 ,减 少 压 裂 未 波 及 产 层 和 不 必 要 的 钻 进 ,用 于 确 定 有 效的 布 井 方 案 ,实 现 加 密 钻 井 开 发 等 。3   页 岩 气 测 井 识 别 评 价 技 术3. 1   测 井 识 别 评 价 目 标就 是 要 形 成 对 页 岩 气 层 的 生 烃 能 力 、 储 集 能 力 和开 发 生 产 能 力 的 测 井 评 价 配 套 技 术 系 列 ,主 要 包 括 以下 方 面 :1)分 析 建 立 页 岩 含 气 储 层 岩 — 电 评 价 关 系 参 数 ,建 立 岩 石 物 性 参 数 测 井 计 算 模 型 。2)研 究 选 择 有 效 的 页 岩 气 测 井 配 套 系 列 ,建 立 含气 页 岩 敏 感 的 地 球 物 理 参 数 测 井 响 应 特 征 和 识 别 评 价方 法 。3)建 立 页 岩 中 总 有 机 碳 ( 、 热 成 熟 度 ( 计算 及 评 价 方 法 。4)建 立 含 气 页 岩 孔 隙 度 、 孔 隙 压 力 及 渗 透 率 等 储层 特 征 参 数 计 算 及 储 层 有 效 性 评 价 方 法 。5)建 立 页 岩 气 储 层 游 离 气 、 吸 附 气 、 含 气 饱 和 度 及天 然 气 总 量 计 算 及 评 价 方 法 。6)进 行 页 岩 泥 质 、 含 砂 量 、 黏 土 矿 物 组 成 及 脆 性 矿物 (石 英 、 方 解 石 、 长 石 等 )含 量 计 算 。7)确 定 页 岩 岩 石 力 学 参 数 ,形 成 定 量 识 别 含 气 页岩 裂 缝 和 地 层 应 力 评 价 技 术 。3. 2   测 井 识 别 评 价 技 术 讨 论结 合 国 外 经 验 及 在 、 等 页 岩 气 储 层 测井 识 别 评 价 实 践 结 果 ,目 前 已 取 得 页 岩 气 测 井 技 术 系列 初 步 认 识 并 有 待 进 一 步 发 展 完 善 。 图 1 中 龙马 溪 组 共 发 育 1 套 页 岩 储 层 ,裂 缝 不 发 育 ,主 要 以 基 质孔 隙 为 主 ,深 度 为 1 503. 6~ 1 543. 3 m。3. 2. 1   含 气 页 岩 储 层 的 测 井 识 别页 岩 气 与 常 规 气 一 样 ,是 不 导 电 介 质 ,具 有 密 度 值很 小 、 含 氢 指 数 低 、 传 播 速 度 慢 等 物 理 特 性 。 与 普 通 页岩 相 比 ,页 岩 气 中 有 机 质 含 量 较 高 ,放 射 性 元 素 铀 含 量比 较 高 ,干 酪 根 的 密 度 较 低 ,通 常 介 于 0. 95~ 1. 05 g/ 间 。 含 气 页 岩 测 井 响 应 为 “ 四 高 两 低 ” 特 征 (图1) ,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 。图 1   龙 马 溪 组 测 井 解 释 成 果 图(1 0. 304 8 m ,1 25. 4 63·                         天   然   气   工   业                                     2011 年 4 月3. 2. 2   总 有 机 碳 ( 含 量 、 热 成 熟 度 ( 指 标计 算干 酪 根 的 形 成 多 是 在 一 个 放 射 性 元 素 铀 含 量 比 较高 的 还 原 环 境 ,因 而 它 使 自 然 伽 马 曲 线 出 现 高 值 。 利用 自 然 伽 马 测 井 ,通 过 井 测 得 自 然 伽 马 能 谱 分析 钾 、 铀 、 钍 主 要 元 素 的 丰 度 ,可 以 定 量 确 定 总 有 机 碳的 含 量 。 中 子 — 密 度 法 可 以 指 示 镜 质 体 反 射 率 ( 。3. 2. 3   页 岩 孔 隙 、 裂 缝 参 数 评 价根 据 补 偿 声 波 和 长 源 距 声 波 、 补 偿 中 子 、 体 积 密 度密 度 评 价 孔 隙 度 。 可 根 据 Q 型 由 得 的元 素 含 量 换 算 有 关 骨 架 参 数 的 方 法 (2002) 来计 算 含 气 页 岩 的 孔 隙 度 。 微 电 阻 率 扫 描 成 像 测 井 和 核磁 共 振 测 井 对 天 然 缝 、 诱 导 缝 以 及 断 层 等 ,都 有 着 良 好的 分 辨 能 力 。 压 裂 后 裂 缝 识 别 评 价 可 采 用 井 温 测 井 、同 位 素 测 井 或 交 叉 偶 极 横 波 测 井 来 识 别 评 价 裂 缝 高 度和 长 度 。3. 2. 4   页 岩 储 集 层 含 气 饱 和 度 估 算利 用 双 侧 向 、 感 应 测 井 、 磁 共 振 测 井 等 来估 算 。 另 外 还 可 根 据 等 温 吸 附 曲 线 和 测 井 得 到 地 层 温度 、 压 力 计 算 地 层 的 吸 附 气 含 量 ,在 精 确 得 到 黏 土 矿 物含 量 及 其 类 型 和 地 层 孔 隙 度 的 基 础 上 ,计 算 游 离 气 饱和 度 。3. 2. 5   页 岩 渗 透 性 评 价利 用 自 然 电 位 、 自 然 伽 马 能 谱 、 微 电 极 、 磁共 振 测 井 等 来 评 价 。3. 2. 6   页 岩 岩 矿 组 成 测 定 素 俘 获 能 谱 测 井 是 一 种 很 好 的 方 法 ,其 头 应 用 中 子 感 生 的 俘 获 自 然 伽 马 能 谱 测 定 矿物 硅 、 钙 、 硫 、 铁 、 钛 、 钆 、 氯 、 钡 和 氢 的 含 量 ,可 以 获 得 准确 的 地 层 成 分 评 价 结 果 ,包 括 黏 土 、 碳 酸 盐 、 硬 石 膏 、 石英 、 长 石 和 云 母 等 [8 ] 。3. 2. 7   页 岩 岩 石 力 学 参 数 计 算根 据 声 波 扫 描 测 井 、 中 子 密 度 、 成 像 测 井 来 综 合 计算 岩 石 弹 性 参 数 (泊 松 比 、 杨 氏 模 量 ) ,确 定 地 层 应 力 和最 大 主 应 力 方 位 。3. 3   发 展 水 平 井 随 钻 测 井 系 统 ( 钻 测 井 [9 ]可 在 水 平 井 整 个 井 筒 长 度 范 围 内 进 行自 然 伽 马 、 电 阻 率 、 成 像 测 井 和 井 筒 地 层 倾 角 分 析 ,能够 实 时 监 控 关 键 钻 井 参 数 、 进 行 控 制 和 定 位 ,可 以 将 井数 据 和 地 震 数 据 进 行 对 比 ,避 开 已 知 有 井 漏 问 题 和 断层 的 区 域 。 及 时 提 供 构 造 信 息 、 地 层 信 息 、 力 学 特 性 信息 ,将 天 然 裂 缝 和 钻 井 诱 发 裂 缝 进 行 比 较 ,用 于 优 化 完井 作 业 、 帮 助 作 业 者 确 定 射 孔 和 气 井 增 产 的 最 佳 目 标 。4   页 岩 气 地 震 预 测 及 地 震 监 测 技 术4. 1   地 震 描 述 及 气 藏 评 价 目 标自 2009 年 至 今 ,川 渝 鄂 已 经 开 展 了 蜀 南 、 富 顺 —永 川 、 长 宁 、 昭 通 等 4 个 区 块 页 岩 气 二 维 地 震 项 目 ,威远 、 长 宁 2 个 页 岩 气 三 维 地 震 项 目 ,从 采 集 到 处 理 解 释全 面 攻 关 。 旨 在 通 过 获 取 高 信 噪 比 地 震 资 料 ,结 合 页岩 气 地 质 地 震 条 件 形 成 南 方 海 相 页 岩 气 藏 地 震 勘 探 技术 。 该 环 节 的 技 术 进 步 将 会 带 来 对 一 大 批 页 岩 气 勘 探目 标 的 重 新 认 识 ,通 过 对 地 下 目 标 客 观 处 理 和 成 像 实现 可 优 化 井 位 部 署 ,以 提 高 页 岩 气 勘 探 成 功 率 ,降 低 页岩 气 勘 探 风 险 ,加 快 页 岩 气 资 源 向 储 量 和 产 能 的 转 化 。岩 气 地 震 描 述 及 气 藏 评 价 目 标 主 要 包 括 以 下 几 方 面 :1)地 层 特 征 包 括 目 标 泥 页 岩 层 发 育 特 征 、 埋 深 及横 向 变 化 及 可 能 存 在 的 水 层 、 岩 溶 和 隔 挡 层 。2)构 造 特 征 包 括 目 标 泥 页 岩 层 区 块 地 层 构 造 位置 、 构 造 演 化 特 征 、 构 造 发 育 特 征 。3)区 域 沉 积 特 征 包 括 目 标 泥 页 岩 层 区 域 地 层 沉 积环 境 及 沉 积 相 划 分 。4)页 岩 气 层 段 分 布 特 征 包 括 页 岩 气 层 段 纵 、 横 向分 布 变 化 及 埋 藏 深 度 。5)页 岩 气 层 段 储 层 特 征 包 括 页 岩 气 层 段 孔 隙 、 裂缝 发 育 及 展 布 特 征 。6)石 力 学 特 征 包 括 目 标 页 岩 气 层 段 弹 性 参 数 泊 松比 、 杨 氏 模 量 等 及 地 层 应 力 特 征 。4. 2   页 岩 气 三 维 地 震 勘 探 技 术 讨 论目 前 国 内 的 页 岩 气 地 震 识 别 、 综 合 预 测 及 储 层 改造 监 测 都 尚 处 于 摸 索 阶 段 。 其 发 展 方 向 为 : ① 页 岩 气地 震 勘 探 技 术 ,即 二 维 地 震 勘 探 主 要 是 为 页 岩 气 勘 探选 区 工 作 提 供 方 向 ,三 维 地 震 勘 探 才 是 页 岩 气 勘 探 的有 效 途 径 ,它 能 为 页 岩 气 水 平 井 部 署 和 提 高 单 井 产 量提 供 良 好 的 技 术 支 撑 ; ② 页 岩 气 井 中 地 震 技 术 ,即 借 鉴国 外 成 功 经 验 ,该 项 技 术 能 有 效 监 测 压 裂 效 果 ,为 压 裂工 艺 提 供 部 署 优 化 技 术 支 撑 ,这 是 页 岩 气 勘 探 开 发 的必 要 手 段 。4. 2. 1   发 展 页 岩 气 高 精 度 三 维 地 震 采 集 技 术 系 列在 页 岩 气 地 震 勘 探 中 ,鉴 于 与 碎 屑 岩 和 碳 酸 盐 岩储 层 不 同 ,属 于 低 孔 、 低 渗 气 藏 ,因 此 ,要 做 到 精 益 求精 ,在 实 现 地 震 的 “ 采 集 、 处 理 、 解 释 和 建 模 一 体 化 ” 条件 下 ,做 好 精 细 表 层 结 构 调 查 ,优 化 激 发 接 收 参 数 ,选择 合 理 有 效 的 观 测 系 统 ,包 括 面 元 大 小 、 道 距 、 覆 盖 次·73·第 31 卷 第 4 期                                     地   质   勘   探                          数 、 最 大 炮 检 距 等 。 在 保 证 经 济 允 许 的 前 提 下 ,最 大 限度 提 高 地 震 资 料 的 分 辨 能 力 ,真 正 做 到 “ 振 幅 保 真 、 信噪 比 高 、 分 辨 率 高 ” ,获 得 高 品 质 原 始 地 震 资 料 ,以 能 够较 好 地 满 足 叠 前 反 演 的 要 求 。4. 2. 2   发 展 页 岩 气 高 分 辨 率 地 震 资 料 处 理 配 套 技 术页 岩 气 气 藏 与 常 规 的 构 造 型 油 气 藏 和 砂 岩 岩 性 油气 藏 有 差 异 。 针 对 页 岩 气 埋 藏 浅 、 低 波 阻 抗 、 弱 反 射 ,页 岩 气 储 层 与 有 效 厚 度 及 裂 缝 发 育 带 有 密 切 关 系 ,页岩 气 地 质 目 标 要 求 地 震 资 料 实 现 严 格 的 保 幅 和 提 高 分辨 率 处 理 ;进 行 各 向 同 性 叠 前 时 间 偏 移 和 各 向 同 性 叠前 时 间 偏 移 处 理 ,保 护 地 震 资 料 中 所 “ 隐 藏 的 ” 小 断 层 ,保 护 储 层 弱 信 息 ,有 效 提 高 优 质 页 岩 层 和 可 能 的 薄 砂体 的 识 别 能 力 和 精 度 ;开 展 多 参 数 叠 前 反 演 提 取 页 岩气 有 效 的 地 球 物 理 和 岩 石 物 理 信 息 ;利 用 井 间 地 震 (或 料 提 取 井 周 高 分 辨 信 息 ;搞 好 井 地 联 合 处 理 ,提 高 三 维 地 震 的 分 辨 率 。4. 2. 3   发 展 页 岩 气 地 震 识 别 综 合 预 测 技 术4. 2. 3. 1   落 实 目 标 页 岩 气 层 区 域 展 布 特 征借 鉴 过 去 相 对 成 熟 的 常 规 油 气 勘 探 地 震 描 述 技术 ,从 井 震 联 合 层 位 标 定 入 手 ,分 析 建 立 页 岩 气 目 标 层及 优 质 页 岩 储 层 的 地 震 反 射 波 形 特 征 (图 2) ,在 地 震剖 面 上 进 行 常 规 精 细 资 料 解 释 ,确 定 目 标 页 岩 层 及 优质 页 岩 层 深 度 、 厚 度 及 分 布 范 围 ,并 获 得 页 岩 层 构 造 形态 、 断 层 展 布 及 可 能 的 水 层 和 溶 岩 等 特 征 。 另 外 ,发 现含 气 页 中 的 粉 砂 也 很 重 要 ,粉 砂 颗 粒 组 分 (特 别 是 石英 )提 供 了 很 大 的 空 隙 度 ,这 对 于 水 力 压 裂 早 期 高 采 收率 非 常 重 要 。 图 2 中 筇 竹 寺 组 表 现 为 :整 段 为 优 质 页岩 与 普 通 页 岩 互 层 发 育 ,它 们 之 间 具 有 一 定 波 阻 抗 差 ,形 成 较 为 稳 定 的 界 面 ,整 体 表 现 为 平 行 — 亚 平 行 反 射 。图 2   合 成 地 震 记 录 层 位 标 定 图4. 2. 3. 2   进 行 优 质 页 岩 气 层 预 测 技 术 攻 关以 测 井 岩 — 电 关 系 为 基 础 ,建 立 页 岩 气 储 层 特 征与 地 震 反 射 波 响 应 特 征 及 地 震 反 射 波 敏 感 动 力 学 参 数关 系 ,形 成 页 岩 气 储 层 分 析 技 术 及 解 释 模 型 ,利 用 多 属性 融 合 技 术 及 多 参 数 叠 前 反 演 技 术 预 测 优 质 页 岩 气 层发 育 区 域 。4. 2. 3. 3   开 展 页 岩 气 层 孔 隙 、 裂 缝 地 震 预 测 及 岩 石 物理 参 数 反 演 技 术 攻 关通 过 地 震 属 性 相 干 分 析 、 曲 率 研 究 ,分 析 含 气 页 岩裂 缝 密 度 、 方 位 、 裂 缝 强 度 及 地 层 最 大 水 平 主 应 力 方 向等 ;通 过 分 方 位 叠 前 波 阻 抗 反 演 和 泊 松 比 反 演 [10 ] 等 ,分 析 含 气 页 岩 岩 石 密 度 ,孔 隙 度 趋 势 ,确 定 页 岩 气 层 地震 各 向 异 性 等 。4. 2. 3. 4   发 展 页 岩 气 井 轨 迹 三 维 空 间 跟 踪 技 术利 用 地 震 识 别 和 综 合 预 测 成 果 ,采 用 三 维 地 震 可视 化 技 术 设 计 水 平 井 轨 迹 ,直 观 、 准 确 地 确 定 钻 探 目标 ,指 导 钻 井 在 构 造 相 对 平 缓 的 区 域 ,避 开 大 断 层 、 复杂 结 构 地 层 和 解 释 可 能 的 地 层 溶 岩 (会 抑 制 和 破 坏 页岩 气 的 生 产 ) ,穿 过 优 质 页 岩 厚 度 较 大 、 小 断 层 及 微 裂缝 较 为 发 育 区 域 ,以 沿 垂 直 于 裂 缝 发 育 方 向 穿 过 ,尽 量增 加 井 筒 与 裂 缝 连 接 的 可 能 性 ,以 提 高 钻 探 成 功 率 和开 发 效 益 。4. 3   发 展 页 岩 气 井 中 地 震 技 术井 中 地 震 技 术 是 在 地 面 地 震 技 术 基 础 上 向 “ 高 分辨 率 、 高 信 噪 比 、 高 保 真 ” 发 展 的 一 种 地 球 物 理 手 段 ,在油 气 勘 探 开 发 中 ,可 将 钻 、 测 井 和 地 震 技 术 很 好 的 结 合起 来 ,成 为 有 机 联 系 钻 测 井 资 料 和 地 面 地 震 资 料 对 储层 进 行 综 合 解 释 的 有 效 途 径 。4. 3. 1   微 地 震 监 测 技 术微 地 震 监 测 是 一 种 用 于 油 气 田 开 发 的 新 地 震 方法 ,该 方 法 优 于 利 用 测 井 方 法 监 测 压 裂 裂 缝 效 果 ,在 压裂 施 工 中 ,可 在 邻 井 (或 在 增 产 压 裂 措 施 井 中 ) 布 置 井下 地 震 检 波 器 ,也 可 在 地 面 布 设 常 规 地 震 检 波 器 ,监 测压 裂 过 程 中 地 下 岩 石 破 裂 所 产 生 的 微 地 震 事 件 ,记 录在 压 裂 期 间 由 岩 石 剪 切 造 成 的 微 地 震 或 声 波 传 播 情况 ,通 过 处 理 微 地 震 数 据 确 定 压 裂 效 果 ,实 时 提 供 压 裂施 工 过 程 中 所 产 生 的 裂 缝 位 置 、 裂 缝 方 位 、 裂 缝 大 小(长 度 、 宽 度 和 高 度 ) 、 裂 缝 复 杂 程 度 ,评 价 增 产 方 案 的有 效 性 ,并 优 化 页 岩 气 藏 多 级 改 造 的 方 案 。 图 3、 4 以直 井 为 列 展 示 了 微 地 震 监 测 压 裂 裂 缝 的 微 地 震 事 件 。从 图 4 可 以 看 出 微 地 震 活 动 性 表 征 的 复 杂 裂 缝 系 统 显示 ,裂 缝 模 式 随 时 间 推 移 而 扩 展 。4. 3. 2   其 他 井 中 地 震 技 术由 发 展 到 3D ,都·83·                         天   然   气   工   业                                     2011 年 4 月图 3   微 地 震 监 测 示 意 图图 4   微 地 震 监 测 压 裂 裂 缝 的 微 地 震 事 件 图(据 司 )是 较 为 成 熟 的 井 中 地 震 技 术 。 其 中 ,3D 术 和微 地 震 采 集 配 套 施 工 配 合 监 测 储 层 改 造 人 工 裂 缝 发 育分 布 状 况 是 国 外 石 油 大 公 司 的 通 常 做 法 。 3D 测 是 一 种 可 靠 的 识 别 裂 隙 方 向 和 裂 隙 密 度 分 布 的 方法 ,3D 2P 和 像 用 于 陆 上 构 造 解 释 ,可 大大 改 善 纵 、 横 向 分 辨 率 和 断 裂 系 统 分 辨 率 。 3D 与 地 面 地 震 结 合 体 现 了 综 合 地 震 勘 探 能 力 。 此外 ,四 维 地 震 可 用 于 检 测 在 生 产 过 程 中 ,随 着 温 度 压 力变 化 页 岩 气 (游 离 气 及 吸 附 气 ) 的 变 化 情 况 ,以 助 页 岩气 开 发 优 化 开 采 。 井 驱 动 地 震 数 据 处 理 是 一 种 提 高 地震 数 据 处 理 水 平 和 质 量 的 手 段 ,也 是 发 展 趋 势 ,使 用 这种 技 术 配 套 ,需 要 提 高 地 震 资 料 处 理 技 术 人 员 的 整 体水 平 。5   结 论 与 认 识1)页 岩 气 地 震 预 测 和 储 层 测 井 识 别 评 价 技 术 是 优化 页 岩 气 钻 井 及 储 层 压 裂 改 造 部 署 的 必 要 技 术 支 撑 。2)必 须 在 加 强 对 页 岩 气 岩 石 物 理 认 识 和 发 展 测 井识 别 评 价 技 术 系 列 基 础 上 ,紧 紧 围 绕 页 岩 气 低 孔 、 低渗 、 微 裂 缝 特 征 的 地 震 精 细 描 述 目 标 ,加 快 形 成 适 合 我国 南 方 海 相 页 岩 气 地 震 勘 探 配 套 技 术 步 伐 。3) 3D 术 联 合 微 地 震 监 测 技 术 是 压 裂 裂 缝监 测 的 有 效 手 段 ,井 中 地 震 与 地 面 地 震 的 联 合 是 提 高页 岩 气 综 合 勘 探 能 力 一 种 必 然 发 展 趋 势 。 当 前 急 需 加强 井 中 地 震 数 据 采 集 技 术 创 新 ,其 数 据 处 理 和 资 料 解释 技 术 亟 待 研 发 。参   考   文   献[1 ] 齐 慧 ,江 书 程 气 :在 石 缝 中 挖 掘 出 的 “ 真 金 ” [ N ]. 经 济日 报 ,2010208224 (16) .[2 ]
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