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页岩气储层评价因素研究

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页岩 气储层 评价 因素 研究
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天 然气与石油 10 月0 前言随着全球能源需求的增加 , 以及水平井和水力压裂技术的进步 ,尤其是以 岩为代表的北美页岩气的开发 , 使得过去主要作为烃源岩和盖层的页岩储层引起广泛关注 。 中国页岩气资源潜力约 30×1012~100×1012采资源量约为 7×1012~45×1012],与美国相近 。 中国页岩气勘探开发总体处于探索和突破阶段 ,主体是在地质条件 、成藏控制因素等方面进行研究 ,并与美国五大页岩气盆地进行对比分析 。 目前 ,中石油 、中石化在四川 、重庆 、贵州等地已经完钻一批先导试验井 ,获得了工业油气流 ,大规模的工业开发尚需进一步的探索 , 预计到 2015 年全国页岩气产量将达65×108内外专家学者在页岩气藏定义[2~3]、研究方法[4]、成藏储集机理[3,5~6]、影响因素[6~8]、战略选区[9~10]等方面进行深入研究 , 页岩气储层的评价优选包括成藏控制因素 :总有机碳含量 、储层厚度 、有机质成熟度 、矿物组成 、温度 、压力 、孔渗参数等 ;后期储层改造因素 :埋深 、裂缝 、岩石力学性质等 。 中国页岩气成藏 、地质情况与美国略有不同[1,5,11]。 在页岩气储层优选上可以借鉴但不能照搬美国模式 。1 有机碳含量 (有机碳含量 (影响页岩储层物性的主要参数之一 ,一方面页岩中有机质含量控制着气体含气量 ,如美国主要页岩气含气量与 量有较好的正向相关性 ,量越高 , 对气体的吸附能力越强[7],页岩气储层评价因素研究收稿日期 :2012教育部科学技术研究重大计划 “页岩气流动机理与产能预测模型研究 ”资助项目 (311008)作者简介 :胡昌蓬 (1985-),男 ,山东东营人 ,助理工程师 ,硕士 ,主要研究方向为非常规油气开发 。京)石油工程教育部重点实验室,北京 蒙古 乌审旗 017300摘要 :为研究页岩气储层评价中主要参数的作用 ,有必要分析各参数的影响机理 。 在调研国内外研究进展的基础上 ,以美国五大盆地页岩气勘探开发认识为参考 ,分析总有机碳含量 、含气量 、温度和压力等参数对储层评价和开发的作用 。 发现页岩气储层评价比常规储层研究更复杂 ,多项评价参数对储层有正反两方面的影响 ,单一控制因素的优劣不能定性评价储层 ,页岩气体储集包含吸附态 、游离态 、溶解态 ,吸附解吸作用使其渗流规律异于常规储层 ,因此页岩气储层有利区块的优选需要进行多种指标的综合考虑 。关键词 :页岩 ;评价 ;含气量 ;吸附解吸 ;优选文献标识码 :1006012)05 1; 另一方面页岩中有机质是孔隙空间和渗流通道的主要提供者 ,有机质本身孔隙度和渗透率远高于岩石基质 ,且对裂缝的发育和分布有一定影响 。 美国五大页岩气盆地 量普遍较高 : 密歇根盆地的岩和伊利诺伊州盆地的 岩量约在 1%~25%之间 ;福特沃斯盆地的 岩约在 间[11]。 国内四川盆地成藏条件较好的筇竹寺组页岩量在 ~,龙马溪组页岩 量为 ~ ,最高达 9 %[2],相较美国五大页岩气盆地 ,四川盆地 量分布范围较小 ,含量略低 。关于 量是否有下限值没有明确界定 ,一般工业开采页岩区块 量 >2 %,黄勇斌等人[9]利用含气量反演法 、测试法得到 量 >1 %的页岩才有较好的含气性和产能 。 若页岩气储层热演化程度高[12]或采用更先进的水平井钻井工艺和压裂工艺 ,量下限可以更低 。层厚度页岩储层厚度是计算储量的重要参数 ,美国五大盆地开采区净厚度在 m 之间[3~4,8],地球科学家没有明确关于页岩层下限厚度的认识 ,以 目前也没有关于其下限的储层厚度 ,30 而 15 m 则可能太薄 。 储层厚度下限也要考虑其他因素 , 如 量和有机质成熟度 , 例如密歇根盆地的 岩 量远高于岩 ,其储层厚度 10 m 即可达到生产下限[13]。页岩储层厚度并不是核心指标 ,以富含有机质的页岩储层厚度作为评价更准确 。机质成熟度 (机质成熟度 (评价页岩气藏品性的关键参数 ,有机质热演化程度越高表明有机质生成的气体越多 ,页岩内部剩余气量越大 ,转化过程中形成的微超压环境增加吸附气体含量 ,同时在有机质热演化过程中形成有机质孔隙明显增加页岩孔隙空间 , 有机质的减少相对增加脆性矿物含量 ,更易形成裂缝 ,4]研究发现总有机质含量在 7%的页岩 ,转化 35%的有机碳可形成 的孔隙空间 。 现在普遍认为页岩中有机质内微孔隙和渗透率远好于骨架矿物孔隙 ,是气体重要的存储空间和运移通道 。 但美国主要产气页岩 氏模量 >20000 结论a) 页岩气储层评价相较常规储层影响因素更多 。如 量 、含气量等 ,是多种因素综合作用的结果 ,单独一项指标的优劣不能评价储层性质 ,页岩储层的评价和有利区块的优选需考虑多种因素 。b) 页岩气是典型的自生自储非常规气藏 , 储层量 、气体储集的状态 、开发过程中的吸附解吸作用等问题成为认识和勘探这类储层的主要因素 。c) 完井技术和压裂施工改造决定性地影响页岩气的商业开发 ,商业性的页岩气开发必须通过水平井和大规模的人工压裂形成裂缝网络提高页岩储层导流能力来实现 ,研究储层岩石力学性质为井型设计和裂缝网络分布提供基础 。参考文献 :[1] 邹才能 ,董大忠 ,杨 桦 ,等 . 中国页岩气形成条件及勘探实践 [J]. 地质勘探 ,2011,31(12):52] 蒋裕强 ,董大忠 ,漆 麟 ,等 . 页岩气储层的基本特征及其评价 [J]. 天然气工业 ,2010,30(10):73] 白兆华 ,时保宏 ,左学敏 . 页岩气及其聚集机理研究 [J]. 天然气与石油 ,2011,29(3):544] 张卫东 ,郭 敏 ,姜在兴 J]. 天然气地球科学 ,2011,22(6):10935] 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):6416] 聂海宽 ,唐 玄 ,边瑞康 . 页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测 [J]. 石油学报 ,2009,30(4):4847] G, E, J]. 004,26(8):18] 李武广 ,杨胜来 ,殷丹丹 ,等 . 页岩气开发技术与策略综述[J]. 天然气与石油 ,2011,29(1):349] 黄勇斌 ,李其荣 ,高贵冬 ,等 . 蜀南地区下古生界页岩气勘探潜力评价及区带优选 [J]. 天然气工业 ,32(1):2510] 姜福杰 ,庞雄奇 ,欧阳学成 ,等 . 世界页岩气研究概况及中国页岩气资源潜力分析 [J]2012,19(2):19811] B. J]. 002,86(11):192112] 黄金亮 ,邹才能 ,李建忠 ,等 . 川南下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件及资源潜力 [J]. 石油勘探与开发 ,2012,39(1):6913] A. as ]. 007,91(4):52314] . ]. 004.[15] K, R, H. ]. 31770,2010.[16] K, M. of ]. 007,55(1):5117] K,,in of J]. 008,92(1):8718] 李 政 . 东营凹陷页岩气勘探潜力初步评价 [D]成都理工大学 ,2011.[19] , M, L,et J]. 012,95(6):3420] H. ]. 009,93(3):121] L, R, R,et of J]009,79(12):84822] P, M,,et ]. 24253,2009.[23] H, E, T,et ]. 31768,0 卷 第 5 期气与石油 10 月(上接第 6 页 )下储气井结构优化为了使地下储气井达到冷却高温天然气目的以及 535压气地下储气井 》对地下储气井的要求 , 建议进出气采用各自独立的输气管线 ,在井内增加一根套管 ,优化后的地下储气井结构见图 4。当高温高压天然气由进气管线进入地下储气井 ,增加的套管延长了天然气在地下储气井内的时间 ,使高温高压天然气有一定的时间在地下储气井内冷却 ,将地下储气井作为高温天然气的冷却器 。 经过现场测试 ,套管长度为 2 m 左右即可满足要求 ,冷却后的高压天然气温度在 30℃左右 。改进后的地下储气井不仅能为 车加气提供足够的压力 ,还是高温高压天然气的冷却器 ,避免高温对汽车 瓶的损害 。3 结论根据目前国内 气站的工艺流程现状及存在的安全隐患 , 对 气站的现有工艺进行分析研究 ,提出了优化方案 :a) 将天然气直充改为经过地下储气井冷却后加气 ,满足汽车加气的温度要求 ,同时在地下储气井的出口处安装单向阀 ,防止因地下储气井泄漏而造成天然气窜井现象 。b) 将地下储气井由单向进出气改为进出气各一根管道 ,并在地下储气井内增设套管 ,使地下储气井具备储存和冷却天然气的功能 。该 气站工艺流程已在四川南充某 效果良好 ,达到了保障 气站安全的目的 。参考文献 :[1] 杨高峰 . 气站设计中几个问题的探讨 [J]. 平顶山工学院学报 ,2007,16(4):412] 陈 杰 ,李求进 ,吴宗之 . 100 起 气站事故的统计分析及对策研究 [J]. 中国安全生产科学技术 ,2009,5(1):713] 曾艳斌 ,刘玉泉 ,张嘉庆 ,等 . 式储气库井下泄漏及安全性分析 [J]. 石油矿场机械 ,2007,36(8):844] 张 华 . 压缩天然气加气站技术的探讨 [J]. 煤气与热力 ,2005,25(6):665] 汪 贵 ,王灵军 ,吴惠芳 . 浅析 气站高压储气方式[J]. 天然气与石油 ,2008,26(5):266] 何 鑫 . 大港油田 气站技术特点 [J]. 天然气与石油 ,2006,24(6): 地下储气井结构优化[24] F. ]. 980,17(3):24125] I, M. A ]. 7578,1988.[26] C. A ]. 1997,12(1):1927] M, H. a ]. 011,17(4):113528] , M M, M. J]. 2009,9 (4),20829] W. ]. 2002,86(11):199330] M, J, E,et ]. 2007,91(4):47531] 李金柱 ,李双林 J]. 测井技术 ,2003,27(增刊 ):15!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!4230 5 2012i 02249,2012,30( 5): 34~37in is is an as to to by by by is to of in of of of on of 02249,u ,17300,2012, 30( 5): 38~42In to of in it is to of in at in of as of on It is a of on of by As a of of as 10051, 41000,il 10051,41000,2012, 30( 5): 43~46000is a in of In a in of In is a in by 3 of is in of is to be on of
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