• / 5
  • 下载费用:1 下载币  

页岩气的形成与开发9372657

关 键 词:
页岩 形成 开发 9372657
资源描述:
天然气工业 2009年1月 页岩气的形成与开发* 张林晔 李政 朱日房 中国石化胜利油田有限公司地质科学研究院 张林晔等.页岩气的形成与开发.天然气工业,2009,29(1):124—128. 摘 要 以自给系统为特征的页岩气藏的勘探开发在北美获得了巨大成功,拓宽了天然气勘探的空间。页岩 气形成的成熟度较宽,在页岩演化的各个阶段均发现了页岩气藏,处于高演化阶段的页岩成藏的规模更大。页岩 中有机碳含量、有机质类型、矿物组成、孔隙含水量、可诱导的裂缝发育程度等均与页岩气的产能密切相关。岩气地质储量评价方法的进步、针对页岩储层的有效压裂方式和水平井钻井技术 的应用在页岩气的有效开发中起着关键作用。 关键词 页岩气 有机质 矿物组成 裂缝 压裂技术 水平井钻井 787/i.000—0976.2009.01.036 0 引言 1 页岩气形成的基本地质条件 页岩气是指以吸附、游离或溶解状态赋存于泥 页岩中的天然气,它与常规天然气藏最显著的区别 是:它是一个自给的系统。页岩既是气源岩,又是储 层和封盖层口]。1976年美国能源部启动了东部页岩 气项目,对页岩气地质、地球化学和石油工程开始进 行系统研究,分别发现了地密西西比系质资源量达14 ×10 ~22×10”m。,技术可采储量0.88×10 ~ 2.15×10 m。_2]。截止到2002年,在美国按照年产 量排名的最大4个气田的产层为页 岩。层的近141.6×10 m。,已成为美国第二大气田 ]。美 国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范 围内类似的页岩层序中寻找天然气资源的勘探热 情。页岩气作为一种非常规含气系统在国内也逐步 受到关注 。]。 1.1页岩气的热成熟度 据美国五大页岩气系统的分析发 现,页岩气形成的成熟度范围较宽,既有生物气、未 熟一低熟气、热解气,又有原油、沥青裂解气。 但美国最大的页岩气田为它已进入生气窗 ]。 原因在于生烃量 大、热成熟度高以及所保留的部分液态烃裂解生成 了天然气。在井 的产量也较低,而许多高成熟度的产量也较高。解生气的结果。 学模型计算了熟度(R。)大于1.1 总的来看,页岩层在各个演化阶段都有气体的 保存,但演化程度高,更具有开采价值。 1.2有机组分与页岩产气潜力的关系 通过镜下对页岩中有机显微组分的观察发现, 页岩中的有机质富氢显微组分丰富。/6~100 , 本文受到国家自然科学基金(项目编号:40673041)的资助。 作者简介:张林晔,女,1955年生,教授级高级工程师;从事油气地球化学研究工作。地址:(257015)山东省东营市胜利油 田地质科学研究院。电话:(0546)8715487。E—6@163. 124 · 第29卷第1期 天然气工业 质,从而使有机质大量富集。加拿大西部盆地侏罗 系质富氢类脂组显微组分_】 。总体来看,页岩的有 机显微组分以腐泥型一混合型为主。 多数盆地研究发现页岩中有机碳的含量(与页岩产气率之间有良好的线性关系把为评价页岩气的重要参数,原因有两方面:其一由 于页岩气运移距离短,含气面积常常与页岩的分布 面积相当;丁0气潜力大,由于运移不出去, 其单位面积页岩的含气率也高。其二由于有机质含 有大量微孔隙,它对气体有较强的吸附能,同时烃类 气体在无定形和无结构基质沥青质体中的溶解作用 也对增加气体的吸附能力作出了贡献。加拿大大不列颠东北部侏罗系机碳与甲烷吸附能力具有 一定关系(图1),但是相关系数较低(R 一0.39),见 图2。他认为在这个地区影响有机碳与吸附气量关 系的还有其他因素[1 。 吕 3 莲 压力图1 机碳含量的关系图(据 K 007年) g Ⅲ】] (%) 图2在6 据 K 007年) 1.3无机组分与页岩产气率的关系 烃类气体的能力有重要影响 ]。由于水占据了孔 隙空间,减少了烃类气体的吸附位置,尽管在含水量 和气体吸附能力之间没有一个确定的关系,但是相 对于具有较低含水量的样品,含水量高的页岩气体 吸附能力低(见图3)。 龟 甚 登 图3 吸附气量、有机碳与含水量三维关系图 (据 K 007年) 页岩中的无机矿物成分主要是黏土、石英、方解 石,其相对组成的变化影响了页岩的岩石力学性质、 孑土矿物与石英和 方解石相比,由于前者有较多的微孔隙和较大的表 面积,因此对气量有较强的吸附能力,但是当水饱和 的情况下,对气体的吸附能力要大大降低。石英含 量的增加将提高岩石的脆性。气,其原因在于它的脆性及其对增产措施的良好 响应,这种脆性与矿物成分有关 ,英含量可达45 。石英和碳酸盐矿物含量的增 加,将降低页岩的孑游离气的储集空间减少, 特别是方解石在埋藏过程的胶结作用,将进一步减 少孔隙,因此对页岩气储层的评价,必须在黏土矿 物、含水、石英、碳酸盐含量之间寻找一种平衡。由 于页岩相对孔隙度和渗透率较低,有利目标的选择 必须考虑储层的潜量(游离气+吸附气)与易压裂性 的匹配关系,因此,必须对页岩的无机矿物组成和成 岩作用开展更宽范围和更深入的研究工作。 1.4天然和诱导裂缝与页岩气产能的关系 岩 的渗透率很低(见表1),只有存在天然裂缝网络才能 增加页岩极低的基质渗透率[2]。裂有关,和基质孑的吸附气。出与断裂和褶皱引起的破裂作用以及碳酸盐构造 · ]25 · 天然气工业 2009年1月 表1 5套页岩气系统的地质、地球化学和储层参数表(据002年) 上的页岩披覆作用相关口 。然而,近来天 然和诱导裂缝与页岩气生产之间的关系有了新的认 识:天然开启的裂缝是的问题,在开始研究多人包括 认为开启的天然裂缝对气的生产是关键的,事实上,假如在存在大量开启的裂缝,目前在这套储层中被保存 的天然气的规模要小得多。天然裂缝的存在会导致 大量天然气排出并运移至上覆岩层,这将减少果存在大 量开启的天然裂缝,。 最初进入 括探开发的策略都 是测试断层附近的们认为在断层附 近,天然裂缝的密度高,地层的渗透性也高,的确如 此,但是这些裂缝统统被胶结物(通常是方解石)封 堵。在质学家和工程师 · 126 · 花了2~3 气的产能是无关紧要的,之所以无关紧要,是因为 不存在开启的天然裂缝,这并不是说然裂缝不发育,它们的数量还是比较多的,只是因 胶结而被封堵。胶结而封闭的裂缝 是力学上的薄弱环节,它增加了压裂处理的有效性。 因此他认为,扩散作用和岩石破裂能力的共同作用 是是一个能够压 裂的页岩层带 2 4展示了田 生产历史。该气田是美国第二大气田,受到世界的 广泛关注。从图中可以看出,在1999年,该气田产 量大幅度增长,为什么天然气的产量在开采了17 a 之后又突然大幅度上升?原因有两个:其一是人们 发现实际的天然气地质储量是以前估计的4倍,其 第29卷第1期 天然气工业 亘妻 羹 孛 。 圈圈2005_2004皤圈1992 匠圜2003_曩1991 嘲2002__1990 匕]2001雹弛2000 _1999 圈1987 豳1998_1997[ 1985 曹_1996 口1984 _●1995|量1994 璺1982 ——累计产量 1立方英尺=283168I】3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 一卜一卜一卜一卜一卜一卜 卜一卜 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 n In o。 __ 寸 卜。o 0 。。。。。。。。。 0 o 0 0 0 0 0 …………t'-q c,q o,1 r 年份 5(x)0 4 图4 田产量曲线图 (数据截至2005年9月) (数据来自005年) 注:不同颜色表示在不同年份完成气井的产量 二是水力压裂技术在这个成藏层带得到了成功应用 (压裂液为水、降阻剂、杀菌剂、防垢剂和低含量支撑 剂),大大降低了生产成本。 在20世纪80年代以前,反,勘探主要集 中在宾夕法尼亚系的碎屑岩和碳酸盐岩等常规储 层,量,引起了其是雪弗 龙公司在煤层甲烷气评价技术的基础上,在该区进 行罐解吸和吸附等温线的研究工作,重新评估了该 区的天然气地质储量¨】 ,坚定了页岩层中寻找非常规天然气的信心。开始的气井 产量大多数不具有经济价值,在1981~1990年期间 仅完钻了100口井,该公司将主要的精力集中在如 何更有效地在及如何提高采 收率。到1998年在完井技术上取得了重大突破,用 水基液压裂代替了凝胶压裂,在采用水基压裂液技 术后,对该气田较老的别是 1990年底以前完成的气井)重新实施了增产措施。 因此极大地提高了采收率,增幅有时可达2倍或更 高,在很多情况下对老井重新采取增产措施可使产 量超过初始产量,增产措施在某些不具经济价值的 井也获得了成功。目前所有的年后都要进行例行的重新处理,多次重新完井的 情况也很普遍。 从2002年开始,平井。这些井都获得了极大成功,这促使人们改 变了钻井方式,即水平井技术的广泛应用,使见 图4)。同时他们开始实验一种新的称为“的钻井模式,即钻探2口水平井,间隔152~305 m, 并且同时压裂两口井口引。 岩 气作为一种非常规气藏是客观存在的,其能否合理 地开发利用,很大程度上取决于技术的进步:一方面 评价技术的发展使人们更加了解特征,从而对于页岩气的地质储量的评估更客观, 另一方面钻井技术的进步在开采史中起到了关键作用。针对页岩的储层特征采取 压裂和钻井方式在该区获得良好的效果。 3 结论 以吸附、游离和溶解状态赋存于泥页岩中的天 然气与常规天然气相比,其气藏的特点是页岩既是 源岩,又是储层和封盖层。美国页岩气勘探的巨大 成功,大大地拓宽了天然气勘探的空间。勘探目标 的选择不仅仅局限在常规的砂岩和碳酸盐地层,在 泥页岩地层中也展现了广阔的勘探前景。 页岩气有机成因来源种类多,即有生物气、未 熟一低熟气、热解气,又有原油、沥青裂解气。页岩 演化和各个阶段均有可能形成具备商业价值的页岩 气藏,但高演化阶段页岩气藏的规模更大。目前发 现的具有商业价值的页岩气藏有机质类型以I—为主,页岩中有机质丰度与页岩气产能之间有着 良好的线性关系。但是页岩孔隙中的含水量和矿物 组成的变化会影响这种线性关系。页岩中的矿物成 分以黏土、石英、方解石为主,其相对组成的变化影 响岩石力学性质、孔隙结构和对气体的吸附能力。 天然和诱导裂缝与页岩气产能关系研究发现,天然 开启的裂缝在页岩中并不常见,而因胶结而封堵的 裂缝,是力学上的薄弱带,容易在压裂中破裂,能够 压裂的页岩带才是页岩成藏带成功储集天然气的关 键。岩气地质储量 评价方法的进步、针对页岩储层采取的有效压裂方 式和钻井技术的进步在成功开采程中发挥了关键作用。 参 考文 献 [1] H, J,et of ].007,91(4):445— 473. [23 B.].002,86(11):1921—1938. · 127 · 天然气工业 2009年1月 P.of in a— ].007,91(4):551—578. [4]戴金星.我国天然气资源及其前景[J].天然气工业, 1999,19(1):3[5]张金川,薛会,张德明,等.页岩气及其成藏机理[J].现代 地质,2003,17(4):466—466. [6]张金川,金之钧,袁明生.页岩气成藏机理和分布天 然气工业,2004,24(7):15—18. [7]张金川,徐波,聂海宽,等.中国天然气勘探的两个重要领 域[J].天然气工业,2007,27(11):1[8] J, H, R,et of as ].007,91(4): 475—499. [9] H,, K,et of a— ].007,91(4):501—521. [10] K of ].006,54(4):337—365. [11].of in 004. [12] K of ].007,55(1):51r 1 3] A.of ].003,42(6):1—11. [14] R,c W.in B/tp:[1 5] A.].2007,55(1):523—533. of as a ].007,55(1):399—403. (修改回稿日期 2008—1卜辑 罗冬梅) 中国石化天然气脱硫技术研发进入应用阶段 中国石油化工集团公司重点科技攻关项目“橇装式超重力气体脱硫成套技术的开发与研究”和“河口15×10 m /然气橇装式脱硫技术工艺包开发”近日顺利通过中国石化科技部组织的专家技术评审验收。专家建议,尽快开展河口15X 10 m。/行工业试验。这标志着此项天然气脱硫技术已由科学实验阶段进入规模推广应用 阶段。 该项目成功地将拥有中国石化自主知识产权的天然气超重力脱硫技术应用于矿场天然气脱硫,填补了空白,为今后大规 模脱硫装置设计提供了基础参数。开发研制出的天然气超重力脱硫技术和橇装式成套脱硫装置,能够高效脱除油田矿场伴 生气中的硫化氢,并将硫化氢直接转化成硫磺,无二次污染,不产生有害副产物。脱硫溶液通过空气氧化再生可重复循环使 用,实现了脱硫设备的小型化、高效化、橇装化,并形成了适合矿场油田天然气脱硫的高效、经济、环保和具有自主知识产权的 脱硫工艺。 · 128 · (谭蓉蓉摘编自《中国石化报》)
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:页岩气的形成与开发9372657
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-50623.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开