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北美裂缝性页岩气勘探开发的启示_李新景

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北美 裂缝 页岩 勘探 开发 启示 李新景
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文 章 编 号 :100020747 (2007) 0420392209北 美 裂 缝 性 页 岩 气 勘 探 开 发 的 启 示李 新 景 , 胡 素 云 , 程 克 明(中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 )基 金 项 目 :中 国 石 油 科 技 攻 关 项 目 “ 非 常 规 油 气 资 源 勘 探 开 发 及 替 代 能 源 研 究 ” (06201 要 :北 美 实 践 证 明 ,非 常 规 油 气 资 源 — — — 页 岩 气 是 现 实 的 接 替 能 源 ,勘 探 风 险 在 于 能 否 从 低 渗 透 的 页 岩 储 集 层 中 获 取 经济 可 采 储 量 ,勘 探 目 标 是 有 机 质 和 硅 质 含 量 高 、 裂 缝 发 育 的 脆 性 优 质 烃 源 岩 。 页 岩 气 生 产 机 制 复 杂 ,涉 及 吸 附 气 与 游 离气 、 天 然 裂 缝 与 诱 导 裂 缝 系 统 之 间 的 相 互 关 系 。 在 地 质 、 地 化 、 测 井 和 地 震 综 合 评 价 基 础 上 ,通 过 水 力 压 裂 等 增 产 措 施 提高 储 集 层 渗 透 能 力 是 页 岩 气 开 采 的 关 键 。 中 国 广 泛 分 布 海 相 和 湖 相 细 粒 碎 屑 岩 ,有 效 烃 源 岩 多 富 含 炭 质 、 灰 质 或 硅 质 ,已陆 续 发 现 裂 缝 性 油 气 藏 ,有 条 件 寻 找 丰 富 的 页 岩 气 资 源 ,特 别 是 液 态 烃 在 高 成 熟 或 过 成 熟 阶 段 裂 解 产 生 的 甲 烷 气 滞 留 在烃 源 岩 内 形 成 的 连 续 分 布 式 非 常 规 页 岩 气 资 源 。 图 3 表 5 参 34关 键 词 :页 岩 气 ; 吸 附 气 ; 裂 缝 ; 压 裂 ; 烃 源 岩 储 集 层中 图 分 类 号 :     文 献 标 识 码 :of N G et x B ei j 00083 , of is a an is be if s To by is a on of of in or be to of to at 言裂 缝 性 页 岩 气 (指 富 含 有 机 质的 细 粒 碎 屑 岩 中 储 集 的 甲 烷 ,或 游 离 于 基 质 孔 隙 和 天然 裂 缝 中 ,或 吸 附 于 有 机 质 和 黏 土 矿 物 表 面 ,在 一 定 地质 条 件 下 聚 集 成 藏 并 达 到 经 济 开 采 价 值 。 裂 缝 性 页 岩气 可 以 是 生 物 成 因 、 热 裂 解 成 因 或 混 合 成 因 ,属 于 非 常规 天 然 气 范 畴 。 这 类 气 藏 在 北 美 诸 多 海 相 沉 积 盆 地 的上 泥 盆 统 页 岩 (如 地 页 岩 、 地 页 岩 、 地 页 岩 和 地 岩 ) 、 密 西 西 比 系 页 岩 (如 h 盆 地 岩 和 地 页 岩 ) 以及 白 垩 系 页 岩 (如 地 页 岩 )中 广 泛发 育 ,已 成 为 重 要 的 现 实 资 源 。国 内 研 究 者 先 后 归 纳 了 裂 缝 性 泥 页 岩 油 气 藏 的 地质 特 征 、 成 藏 机 理 、 识 别 手 段 和 钻 井 、 完 井 技 术 ,指 出 中国 许 多 地 区 巨 厚 的 、 生 烃 条 件 良 好 的 泥 岩 层 段 应 当 具备 形 成 裂 缝 性 油 气 藏 的 条 件 [124 ] 。 松 辽 盆 地 古 龙 凹 陷 、辽 河 坳 陷 、 济 阳 坳 陷 沾 化 凹 陷 、 临 清 坳 陷 东 濮 凹 陷 、 柴达 木 盆 地 茫 崖 坳 陷 西 部 凹 陷 等 相 继 发 现 和 开 采 的 裂 缝性 泥 岩 油 气 藏 ,无 疑 为 之 提 供 了 佐 证 。 如 松 辽 盆 地 南部 新 北 油 田 裂 缝 性 泥 岩 油 藏 几 口 井 已 开 采 10 余 年 ,累计 产 油 3 万 多 吨 ;胜 利 油 田 大 93 井 2380~ 2400m 深 度泥 岩 段 试 油 后 日 产 油 12t ,且 不 含 水 ;罗 42 井 2828~2861m 深 度 沙 三 段 裂 缝 性 泥 岩 试 油 后 日 产 油 110t ,日产 气 8946 ,6 ] 。 另 外 ,中 国 在 地 震 储 集 层 预 测 、 大 型压 裂 应 用 于 低 渗 透 气 藏 储 集 层 改 造 、 裂 缝 性 油 藏 压 裂井 产 能 评 价 以 及 微 地 震 监 测 技 术 等 方 面 积 累 了 较 为 丰富 的 经 验 [7210 ] 。 倘 若 能 够 建 立 符 合 中 国 裂 缝 性 泥 页 岩油 气 藏 特 点 的 勘 探 开 发 配 套 技 术 和 理 论 ,找 到 丰 富 的经 济 可 采 储 量 指 日 可 待 。293石   油   勘   探   与   开   发2007 年 8 月                 N T               34   4  近 些 年 北 美 页 岩 气 的 科 研 、 勘 探 开 发 非 常 活 跃 ,未运 移 出 烃 源 岩 的 天 然 气 潜 力 (如 地 岩 、 地 密 西 西 比 系 与 泥 盆 系 页 岩 、 区 岩 等 ) 不 断 得 到 确 认 。 本 文 探 讨 北 美 页 岩气 某 些 基 本 特 征 ,并 对 中 国 页 岩 气 资 源 进 行 初 步 分 析 ,供 参 考 与 借 鉴 。1 页 岩 气 是 有 发 展 前 景 的 现 实 资 源美 国 页 岩 气 开 采 最 早 可 追 溯 到 1821 年 ,20 世 纪20 年 代 开 始 现 代 化 工 业 生 产 ,70 年 代 中 期 步 入 规 模 化发 展 阶 段 ,年 产 约 1. 96 × 109 70 ,至 80 年 代 末累 计 产 量 达 到 8. 4 × 1010 3。1989 — 1999 年 ,美 国 页 岩 气 生 产 总 体 保 持 较 高 速度 增 长 , 年 产 量 翻 了 近 两 番 , 达 到 1. 06 × 1010 80。 如 20 世 纪 80 年 代 投 入 运 营 的 地 泥 盆 系 页 岩 ,至 90 年 代 已 成 为 最 具 活 力的 页 岩 气 产 区 。 2001 年 美 国 能 源 信 息 管 理 局 所 列 其 境内 12 大 气 田 中 ,8 个 属 于 非 常 规 气 田 , h 盆地 页 岩 ) 和 地 页 岩 气 田 榜 上 有 名 (见 表 1) 。 目 前 美 国 有 页岩 气 井 40 000 余 口 ,年 产 量 已 跃 升 至 1. 68 × 1010 ~1. 96 × 1010 600~ 700 , 岩 气 田已 位 居 第 三 大 天 然 气 产 区 [ 11 ,12 ] 。表 1   美 国 天 然 气 田 产 量 排 名 (据 2006)排 名 气 田 名 称 盆 地 / 州 天 然 气 类 型 产 量 (107 d)2002 年 2003 年 2004 年1 区 层 甲 烷 、 致 密 砂 岩 气 10. 9 11. 5 11. 23 h , 岩 气 1. 7 2. 2 3. 14 层 甲 烷 2. 5 2. 2 2. 55 W Y 致 密 砂 岩 气 1. 7 2. 0 2. 07 地 密 砂 岩 气 1. 4 1. 4 1. 49 密 砂 岩 气 1. 4 1. 4 1. 410 岩 气 1. 4 1. 1 1. 411 S. 区 密 砂 岩 气 、 煤 层 甲 烷 0. 8 1. 1 1. 7与 煤 层 甲 烷 和 致 密 砂 岩 气 相 比 ,美 国 页 岩 气 开 发起 步 晚 ,年 产 量 较 低 。 但 进 入 20 世 纪 90 年 代 ,特 别 是21 世 纪 以 来 ,相 关 勘 探 开 发 技 术 得 到 广 泛 应 用 ,年 产 量和 经 济 、 技 术 可 采 储 量 迅 速 攀 升 (见 图 1) [ 13 ] 。 2002 年 、2004 年 页 岩 气 产 量 分 别 占 天 然 气 总 产 量 的 3 %和 4 % ;h 盆 地 中 部 页 岩 气 技 术 可 采 储 量由 3. 9 × 1010 1. 4( U 1990) 、 8. 4 × 1010 ( U 1996) 、 7. 3 × 1011 26 ( U 2004) 提 高 到 1. 1 × 1012 39 ( 2005) ,预 测 2010 年 美 国 页 岩 气 产 量 占 天 然气 总 产 量 13 %[11 ,14 ] 。 这 样 一 种 节 节 攀 升 的 发 展 形 势 ,除 天 然 气 市 场 价 格 等 因 素 影 响 外 ,主 要 归 功 于 国 家 、 行业 主 管 部 门 及 协 会 的 长 期 支 持 。 1976 年 美 国 能 源 开 发署 ()启 动 东 部 页 岩 气 项 目 ( ,全 面 开 展 目 的层 地 质 、 地 球 化 学 条 件 的 定 性 和 定 量 描 述 、 经 济 评 价 、增 产 工 艺 和 钻 井 、 完 井 工 程 设 计 等 技 术 的 研 发 ,资 助 工作 一 直 持 续 到 1992 年 ;20 世 纪 80 年 代 直 至 90 年 代 早期 ,天 然 气 技 术 协 会 ( (原 天 然 气 研 究 协 会 织 力 量 对 泥 盆 系 和 密 西 西 比 系 页 岩 天 然 气 潜 力 、 取 心技 术 、 套 管 井 设 计 和 提 高 采 收 率 等 关 键 问 题 进 行 深 入探 讨 ,逐 步 构 建 了 以 岩 心 实 验 为 基 础 、 以 测 井 定 量 解 释为 手 段 、 以 地 震 预 测 为 方 向 、 以 储 集 层 改 造 为 重 点 和 以经 济 评 价 为 主 导 的 勘 探 开 发 体 系 。 由 此 可 见 ,正 是 技术 创 新 、 科 研 成 果 的 有 效 应 用 和 国 家 税 收 政 策 扶 持 成就 了 美 国 页 岩 气 资 源 的 勘 探 开 发 。图 1   美 国 非 常 规 天 然 气 年 产 量 (据 2006)继 美 国 之 后 ,加 拿 大 也 开 始 页 岩 气 的 区 域 勘 查 、 摸底 和 试 验 。 如 选 择 西 部 沉 积 盆 地 (部 和 区 )上 白 垩 统 及 其 同 时 代 地层 、 侏 罗 系 、 三 叠 系 、 和 泥 盆 系 开 展 页 岩 气 勘 探 潜 力 评 价 ,预 测 该区 页 岩 气 资 源 量 约 2. 4 × 1013 860[15 ] 。 加 拿 大非 常 规 天 然 气 协 会 ( ) 认 为 西 部 (包 括 部 地 ) 岩 段 、 侏 罗 系393  2007 年 8 月                           李 新 景 等 :北 美 裂 缝 性 页 岩 气 勘 探 开 发 的 启 示及 古 生 界 页 岩 和 东 南 部 的 泥 盆 系 页 岩 具 有 开 发 的 潜力 [16 ] 。 源 矿 产 部 2004 年 将 页 岩 气区 域 资 源 评 价 列 入 能 源 发 展 目 录 ,泥 盆 系 评 估 工 作 已完 成 ,三 叠 系 评 估 项 目 正 在 进 行 。 截 至 2006 年 , 气 委 员 会 已 核 准 的 白 垩 系 和 泥 盆 系 页 岩 气试 验 区 块 共 计 22 个 [17 ] 。世 界 范 围 内 页 岩 (包 括 细 粒 黏 土 沉 积 ) 约 占 沉 积 岩的 60 % ,估 计 页 岩 气 资 源 可 能 是 煤 层 甲 烷 或 致 密 砂 岩气 的 2 倍 [18 ] 。 戴 金 星 亦 曾 指 出 ,中 国 第 二 轮 油 气 资 源评 价 中 38 × 1012 气 资 源 量 及 10. 5 × 1012 气 可 采 资 源 量 偏 小 的 原 因 之 一 ,是 该 数 值 未 包 含 对 深盆 气 、 致 密 砂 岩 气 、 泥 页 岩 气 、 气 水 合 物 以 及 水 溶 气 等非 常 规 天 然 气 资 源 的 系 统 评 价 ,这 些 领 域 内 仍 有 很 大的 资 源 潜 力 [19 ] 。总 之 ,裂 缝 性 泥 页 岩 储 集 层 中 的 天 然 气 资 源 量 巨大 ,有 相 当 的 生 产 能 力 和 经 济 价 值 ,是 现 实 的 油 气 资 源和 重 要 的 接 替 领 域 。 中 国 应 当 借 鉴 北 美 页 岩 气 勘 探 开发 技 术 和 实 践 经 验 ,系 统 解 剖 成 藏 条 件 ,通 过 老 井 复 查和 资 料 二 次 解 释 ,定 量 分 析 关 键 参 数 ,建 立 评 价 标 准 ,筛 选 钻 探 目 标 ,推 动 烃 源 岩 储 集 层 (天 然 气 勘 探 开 发 进 程 。2 页 岩 气 资 源 投 入 商 业 开 发 的 前 提 是 综合 评 价泥 页 岩 类 基 质 孔 隙 极 不 发 育 (浅 层 孔 隙 度 可 大 于10 % ,2300m 以 下 深 度 通 常 小 于 10 %) ,多 为 微 毛 细 管孔 隙 ,渗 透 率 也 远 小 于 致 密 砂 岩 ,属 于 渗 透 率 极 低 的 沉积 岩 。 但 沉 积 环 境 、 成 岩 作 用 、 有 机 质 演 化 、 构 造 应 力 、水 动 力 条 件 和 围 岩 特 征 等 诸 多 因 素 的 综 合 效 应 ,能 够使 有 机 质 丰 富 的 泥 页 岩 形 成 一 定 规 模 、 渗 透 性 较 好 的封 闭 体 系 ,即 裂 缝 性 泥 页 岩 油 气 藏 。 这 是 分 布 广 泛 的北 美 泥 盆 系 页 岩 只 在 部 分 区 域 具 有 商 业 开 发 价 值 的 主要 原 因 之 一 ,也 是 油 气 公 司 将 页 岩 气 的 经 济 、 技 术 可 采储 量 置 于 首 位 的 重 要 原 因 。 北 美 勘 探 开 发 公 司 通 常 要在 确 定 天 然 气 成 因 、 页 岩 气 分 布 面 积 、 有 效 厚 度 、 可 能的 生 产 机 制 以 及 基 本 控 制 影 响 经 济 开 采 的 不 利 因 素 之后 ,才 可 能 有 效 动 用 页 岩 气 储 量 。 因 此 ,与 常 规 油 气 藏钻 井 之 后 随 即 投 产 的 模 式 不 同 ,页 岩 气 资 源 投 入 商 业开 发 的 前 提 是 综 合 评 价 。页 岩 气 资 源 评 价 总 体 面 临 两 个 核 心 问 题 : ① 作为 储 集 层 是 否 具 有 足 够 的 天 然 气 地 质 储 量 ; ② 是 否具 备 足 够 的 渗 流 能 力 与 条 件 实 现 经 济 开 采 。 因 此 ,储 集 层 中 赋 存 的 天 然 气 体 积 、 储 集 层 渗 透 率 是 评 价页 岩 气 藏 的 关 键 参 数 ,有 机 质 丰 度 、 成 熟 度 、 甲 烷 吸附 能 力 、 孔 隙 度 、 含 气 饱 和 度 、 储 集 层 有 效 厚 度 、 矿 物组 成 、 裂 缝 发 育 范 围 与 方 向 及 其 围 岩 的 封 闭 能 力 都是 页 岩 气 资 源 量 计 算 和 经 济 评 价 涉 及 的 必 要 内 容 。美 国 科 罗 拉 多 矿 业 学 院 石 油 勘 探 开 发 中 心 B 主 任 对 ( 地 ) 、 ( 地 ) 、 ( 地 ) 、 ( 地 ) 和 ( ) 5 套 商 业 性 页 岩 气 层 的 热 成 熟 度 、 甲 烷 吸 附 气含 量 、 储 集 层 厚 度 、 总 有 机 碳 含 量 和 单 储 系 数 等 关 键参 数 进 行 了 归 纳 和 对 比 ,结 果 显 示 差 异 较 大 [ 20 ] 。 本文 综 合 分 析 认 为 ,尽 管 每 个 页 岩 气 藏 都 有 其 特 殊 性 ,但 仍 有 一 些 共 同 点 。2. 1 总 有 机 碳 含 量 ( 页 岩 气 产 率 密 切 相 关 部 地 页 岩 气 主 产 区 田 的 主 力 气 层 是 泥 盆 系 页 岩 段 烃 源 岩 。 图 2 显 示 段 烃 源 岩 储 集 层 的 上 下 紧 邻 的 页 岩 高 ,甲 烷 吸 附 气 含 量 也 丰 富 得多 [21 ] ,说 明 是 衡 量 烃 源 岩 生 烃 潜 力 的 重 要 参数 ,有 机 质 作 为 吸 附 气 的 核 心 载 体 , 高 低 会 导致 吸 附 气 发 生 数 量 级 变 化 。 评 价 非 常 规 页 岩 气 资 源 ,既要 考 虑 生 烃 潜 力 ,也 要 重 视 不 溶 有 机 质 与 吸 附 气 之 间 的依 存 关 系 ,合 理 确 定 值 和 储 集 层 有 效 厚 度 。 若不 溶 有 机 质 丰 度 比 较 低 ,页 岩 吸 附 气 含 量 大 幅 度 减 少 ,形成 具 有 经 济 开 采 价 值 的 页 岩 气 藏 的 概 率 就 比 较 低 。地 层注 :吸 附 气 含 量 为 标 准 条 件 下 数 值图 2   田 泥 盆 系 页 岩 烷 吸 附 气 含 量(据 文 献 [ 21 ] ,有 修 改 )此 外 ,h 盆 地 T. P. 2 井 岩 、 地 页 岩 y) 与 页 岩 气 产 率 ( x ) 之 间 还 存 在 y = 27. 538 x +67. 886和 y = 66. 59 x + 60. 154 的 线 性 关 系 ,其 他 页 岩产 层 也 多 具 有 类 似 特 征 [22 ] 。 根 据 这 些 正 相 关 模 型 ,结合 岩 密 度 的 负 相 关 性 ,利 用 常 规 测 井 曲 线 便可 识 别 成 熟 的 优 质 烃 源 岩 ,连 续 计 算 页 岩 段 的 含 气 量 ,为 优 选 目 的 层 提 供 关 键 参 数 。493 石 油 勘 探 与 开 发 · 油 气 勘 探                               34   4  2. 2 吸 附 气 含 量 高前 面 提 到 ,页 岩 气 主 要 由 两 部 分 构 成 :烃 源 岩 不 溶有 机 质 (干 酪 根 ) 和 岩 石 颗 粒 表 面 的 吸 附 气 ,粒 间 孔 隙和 天 然 裂 隙 中 的 游 离 气 。 页 岩 气 井 生 产 寿 命 通 常 比 较长 ,部 分 甚 至 高 达 30a ,产 量 年 递 减 率 一 般 小 于 5 % (多数 为 2 %~ 3 %) 。 许 多 研 究 认 为 页 岩 气 井 稳 产 期 较 长的 原 因 与 储 集 层 吸 附 气 含 量 密 切 相 关 ,页 岩 气 后 一 阶段 生 产 的 天 然 气 主 要 来 自 基 质 中 的 吸 附 气 ,吸 附 是 页岩 储 集 层 中 的 天 然 气 得 以 保 存 的 主 要 方 式 之 一 ,吸 附气 解 吸 是 页 岩 气 生 产 的 重 要 机 制 。 虽 然 2002)的 统 计 显 示 ,各 主 要 产 层 的 吸 附 气 和 游 离 气 构 成 比 例非 常 不 同 , 吸 附 气 含 量 范 围 较 宽 , 约 20 %~ 85 % , 页 岩 最 低 (仅 20 %) ,其 余 均 在 40 %以 上 [20 ] ;不 过 ,从 随 后 的 页 岩 实 验 研 究 和 开 采 情 况看 ,吸 附 气 20 %的 评 估 值 偏 低 。 地 气 田 T. P. 2 井 不 同 深 度 页 岩 甲 烷 等 温 吸 附 曲 线 表 明 ,当 压 力 低 于某 一 数 值 时 ,吸 附 气 可 占 天 然 气 总 产 量 的 40 %~60 % ; 2003) 也 指 出 , 页 岩 吸 附 气 含量 应 当 高 于 天 然 气 研 究 协 会 ) 的 估 算 值 ,约 占原 始 天 然 气 地 质 储 量 的 61 %[ 12 ,23 ] 。 所 以 , 岩 吸 附 气 含 量 取 40 %~ 60 %比 较 合 适 。 由 此可 见 ,对 于 产 量 、 可 采 储 量 丰 富 的 页 岩 储 集 层 ,吸 附气 含 量 可 能 至 少 占 天 然 气 总 产 量 的 40 %左 右 (见 表2) ,构 成 比 例 可 观 ,再 次 说 明 吸 附 气 含 量 是 预 测 页 岩储 集 层 产 能 的 关 键 参 数 之 一 。表 2   北 美 页 岩 气 储 集 层 参 数 对 比国 家 页 岩 盆 地 地 层 %) %) 吸 附 气( %) 石 英( %) 单 井 储 量(107 天 然 气类 型 h 密 西 西 比 系           1~ 12( 1. 1 %条 件 下 ,平 均 4. 5)0. 6~ 1. 6 40~ 60 35~ 50 2. 8~ 7. 0 热 解 气美 国 盆 系           1~ 4. 5 0. 4~ 1. 3 (50) 45~ 60 0. 4~ 1. 7 热 解 气 盆 系           1~ 20 0. 4~ 0. 6 70~ 75 20~ 41 0. 6~ 3. 4 生 物 气 盆 系           1~ 25 (8) 0. 4~ 1. 0 40~ 60 (50) 0. 42~ 1. 7 热 解 气 + 生 物 气 垩 系           1~ 2. 5 1. 6~ 1. 9 60~ 85 50~ 75 1. 7~ 5. 6 热 解 气加 拿 大 垩 系           1~ 11. 9 (1. 69) 未 成 熟 — 过 成 熟 50~ 70注 :数 据 来 源 于 002) 、 、 ;括 号 内 数 据 为 平 均 值 ; 加 拿 大 西 部 沉 积 盆 地2. 3 页 岩 气 储 集 层 石 英 含 量 高页 岩 的 矿 物 成 分 较 复 杂 ,除 高 岭 石 、 蒙 脱 石 、 伊 利石 等 黏 土 矿 物 以 外 ,还 混 杂 石 英 、 长 石 、 云 母 等 许 多 碎屑 矿 物 和 自 生 矿 物 。 页 岩 可 分 为 黑 色 页 岩 、 钙 质 页 岩 、硅 质 页 岩 、 炭 质 页 岩 、 铁 质 页 岩 、 油 页 岩 等 类 型 。 北 美裂 缝 性 页 岩 气 的 综 合 评 价 中 往 往 采 用 地 层 元 素 分 析( 段 ,通 过 谱 分 析 图 观 测 页 岩 的 矿 物 含 量 。 表 2显 示 页 岩 储 集 层 的 石 英 含 量 多 超 过 50 % ,有 些 高 达75 % ,且 多 呈 黏 土 粒 级 ,常 以 纹 层 形 式 出 现 ,而 有 机 质 、石 英 含 量 都 很 高 的 页 岩 脆 性 较 强 ,容 易 在 外 力 作 用 下形 成 天 然 裂 缝 和 诱 导 裂 缝 ,有 利 于 天 然 气 渗 流 。 该 现象 一 方 面 说 明 岩 性 、 岩 石 矿 物 成 分 是 控 制 裂 缝 发 育 程度 的 主 要 内 在 因 素 ,另 一 方 面 说 明 并 不 是 所 有 优 质 烃源 岩 都 能 够 形 成 具 有 经 济 开 采 价 值 的 裂 缝 性 油 气 藏 ,那 些 低 泊 松 比 、 高 弹 性 模 量 、 富 含 有 机 质 的 脆 性 页 岩 才是 页 岩 气 资 源 的 首 要 勘 探 目 标 。2. 4 天 然 裂 缝 系 统 发 育 程 度 直 接 影 响 页 岩 气 开 采 效 益世 界 页 岩 气 资 源 很 丰 富 ,但 尚 未 得 到 广 泛 勘 探 开发 ,根 本 原 因 是 致 密 页 岩 的 渗 透 率 一 般 很 低 (小 于1,那 些 页 岩 气 已 经 投 入 开 发 利 用 的 地 区 往 往 天 然裂 缝 系 统 比 较 发 育 。 例 如 地 北 部 岩 生 产 带 主 要 发 育 北 西 向 和 北 东 向 两 组 近 垂 直 的天 然 裂 缝 ; h 盆 地 田 岩 气 产 量 高 低 与 岩 石 内 部 微 裂 缝 发 育 程 度 有 关 ; 地 页 岩 经 济 可 采 储 量 也 与 裂缝 系 统 相 关 。 从 生 产 角 度 来 看 ,页 岩 气 井 的 初 产 高 ,但开 始 几 年 递 减 快 (第 一 年 可 能 递 减 60 %~ 70 %左 右 ) ;单 井 产 能 也 很 悬 殊 ,日 产 量 可 由 几 千 立 方 米 到 数 万 立方 米 不 等 ,高 产 井 并 非 集 中 分 布 。 这 些 状 况 说 明 裂 缝改 善 了 泥 页 岩 的 渗 流 能 力 ,裂 缝 既 是 储 集 空 间 ,也 是 渗流 通 道 ,是 页 岩 气 从 基 质 孔 隙 流 入 井 底 的 必 要 途 径 ;裂缝 性 泥 页 岩 储 集 层 各 向 异 性 很 强 ,页 岩 气 可 采 储 量 最终 取 决 于 储 集 层 内 裂 缝 产 状 、 密 度 、 组 合 特 征 和 张 开 程度 。 因 此 ,页 岩 气 藏 的 勘 探 目 标 应 首 选 那 些 拥 有 较 高渗 透 能 力 或 可 改 造 条 件 的 泥 页 岩 裂 缝 发 育 带 ,合 理 确定 有 利 的 页 岩 气 分 布 面 积 ,不 应 当 仅 考 虑 是 否 属 优 质烃 源 岩 ,因 为 优 质 烃 源 岩 仅 是 页 岩 气 储 量 评 价 的 一 个方 面 ,且 统 计 结 果 尚 未 显 示 页 岩 气 的 地 质 储 量 与 产 能之 间 存 在 着 比 较 好 的 相 关 性 。总 而 言 之 ,裂 缝 性 泥 页 岩 储 集 层 天 然 气 构 成 模 式与 常 规 天 然 气 藏 不 同 ,相 当 部 分 页 岩 气 以 吸 附 状 态 存在 ,吸 附 量 受 储 集 层 有 机 质 丰 度 、 地 层 压 力 等 因 素 控制 。 气 藏 投 入 开 发 后 ,初 期 产 量 来 自 页 岩 的 裂 缝 和 基质 孔 隙 ,随 着 地 层 压 力 降 低 ,页 岩 中 的 吸 附 气 逐 渐 解593  2007 年 8 月                           李 新 景 等 :北 美 裂 缝 性 页 岩 气 勘 探 开 发 的 启 示吸 ,进 入 储 集 层 基 质 中 成 为 游 离 气 ,经 天 然 和 诱 导 裂 缝系 统 流 入 井 底 ,即 吸 附 气 的 解 吸 是 页 岩 气 开 采 的 重 要机 制 之 一 。 预 测 具 有 裂 缝 与 孔 隙 双 重 介 质 的 泥 页 岩 储集 层 产 能 ,若 忽 视 吸 附 作 用 的 效 应 ,可 能 远 远 低 估 其 资源 潜 力 ,若 忽 视 储 集 层 岩 石 物 理 学 特 性 及 裂 缝 系 统 的发 育 条 件 ,则 可 能 高 估 页 岩 气 开 采 价 值 。 在 划 分 有 效页 岩 储 集 层 时 ,须 重 视 页 岩 有 机 质 丰 度 、 地 层 压 力 、 岩性 、 物 性 及 裂 缝 发 育 程 度 对 产 气 能 力 的 影 响 。 在 大 套泥 页 岩 定 量 评 估 过 程 中 ,须 采 用 测 井 多 参 数 判 别 与 测试 资 料 相 结 合 的 方 法 建 立 研 究 区 气 层 判 别 标 准 。 利 用地 震 技 术 定 量 预 测 裂 缝 发 育 的 有 利 区 域 ,仍 然 是 研 究人 员 探 索 和 努 力 的 方 向 。 以 岩 心 实 验 为 基 础 ,利 用 集地 质 、 钻 井 、 测 井 和 地 震 资 料 为 一 体 的 勘 探 开 发 油 藏 描述 工 作 平 台 ,通 过 相 关 评 价 模 型 对 厚 层 泥 页 岩 目 的 层进 行 连 续 定 量 解 释 ,计 算 资 源 量 与 可 采 储 量 ,确 定 初 始产 能 与 递 减 率 、 生 产 机 制 ,是 页 岩 气 综 合 研 究 的 主 要内 容 。3 钻 采 技 术 是 动 用 页 岩 气 储 量 的 关 键页 岩 气 藏 属 于 资 源 型 聚 集 带 ( ,要实 现 有 效 动 用 ,地 质 储 量 并 非 主 要 障 碍 ,问 题 在 于 有 多少 经 济 和 技 术 可 采 储 量 。
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