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1、,页岩气地质评价与开发关键技术,汇 报 提 纲,一、概述二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术五、页岩气展望,一、概述,1.世界油气资源统计,一、概述,2.国外页岩气发展现状,全球已掀起“页岩气革命”，目前已有多个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验，其中以美国页岩气勘探开发较为成熟。,美国能源署统计,一、概述,3.中国页岩气发展现状,我国页岩分布盆地有四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、塔里木盆地、以及准噶尔盆地等，估计资源量10-30万亿方，页岩气资源丰富。,一、概述,3.中国页岩气发展现状,中石油：确定威远、长宁、富顺-永川、昭通页岩气有利区，完钻
2、11口评价井（2011），威201井经压裂获得初始产量10000方/日，宁201井获得初始产量14000方/日中石化：在黔东、皖南、川东北地区优选建南、黄平页岩气有利区，完钻5口评价井，3口直井见气，1口获工业气流。延长油矿：在鄂尔多斯盆地4口井获得陆相页岩气突破，图为柳坪177井在延长组长7段页岩气。,汇 报 提 纲,一、概述二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术五、页岩气展望,二、页岩气地质特征,1.页岩气成藏过程,页岩气（Shale Gas）是指在富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附态和游离态为主要方式存在并富集的天然气。,页岩气赋存方式与成藏过程示意图（据Ron M
3、cDonald，2002）,二、页岩气地质特征,2.页岩气成因类型,页岩气存在三种气源：1、生物成因气（生物作用）2、热成因气（干酪根、油裂解、沥青裂解）3、二者混合成因。,页岩气藏气源成因示意图（据Jarvie，2003）,二、页岩气地质特征,3.页岩气藏特征,页岩气并不形成类似于常规油气的圈闭，具有自生自储、无气水界面、大面积低丰度连续成藏、低孔、低渗等特征，存在局部富集的“甜点”区。一般无自然产能或低产，需要大型水平井和水力压裂技术才能进行经济开采，单井生产周期长。,汇 报 提 纲,一、概述二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术五、页岩气展望,三、页岩气综合地质评
4、价,1.基础地质特征,（1）页岩识别控制包括露头识别、测井识别、地震追踪。,含气页岩测井响应为“四高两低”特征，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。,三、页岩气综合地质评价,1.基础地质特征,（2）页岩面积与厚度分布,页岩厚度和面积保证：充足的有机质，利于页岩气生成；储渗空间，利于页岩气富集。,美国地区页岩气开发一般要求直井厚度大于30m，有效厚度大于15m。,上扬子地区筇竹寺组TOC2%页岩厚度图,三、页岩气综合地质评价,2.地化分析,有机质丰度影响了页岩的生气量与含气量。北美地区商业价值页岩气藏TOC2。干酪根类型决定了生油、生气能力。I、II型干酪根易生油，
5、III型干酪根易生气。,热成熟度Ro反映有机质是否已经成熟，虽然在不同阶段生成的天然气皆可形成页岩气藏，但是成熟度越高其产气量越大。北美较好的页岩气储层的Ro1.1%。,（1）地化参数测试,三、页岩气综合地质评价,2.地化分析,Barnett页岩含气量数据显示：有机碳含量越大,页岩含气量越高。有机碳含量高生烃潜力大；有机质颗粒表面吸附气多；有机质生烃后产生微孔隙易于天然气聚集。,（2）生烃特征,运用岩石热解分析，获得游离烃S1、干酪根裂解烃S2和热解峰温Tmax，指示生烃潜力和热成熟度。,三、页岩气综合地质评价,2.地化分析,综合利用碳同位素、气样组分以及热成熟度指标，确定页岩气成因类型，探讨
6、页岩气生成过程。,（3）页岩气成因分析,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,（1）物性特征,常规砂岩,700 m,孔隙系统,矿物骨架,含气页岩,100 m,干酪根,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,（1）物性特征,孔隙度与页岩的气体总含量之间呈正相关关系；随孔隙度的增加，含气量中游离气量的比例增加。,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,（2）温压条件,温度对页岩气成藏的影响：在相同压力下，温度增高，吸附气含量降低。,压力对页岩气成藏的影响：一方面，含气量与压力之间呈正相关关系；另一方面，压力对吸附气影响小，与游离气呈正相关明显。,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,增加页岩孔隙度，改
7、善页岩极低的基质渗透率；有助于页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解析；裂缝是力学上的薄弱环节（包括因胶结而封闭的），增加了压裂处理的有效性。,（3）裂缝发育特征,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,（3）裂缝发育特征,地震技术对页岩裂隙预测,三、页岩气综合地质评价,3.储层研究,页岩矿物组成主要包括石英、长石、方解石等碎屑矿物，黄铁矿等自生矿物，伊利石、蒙脱石、高岭石等黏土矿物，以及有机质。,（4）岩石矿物,岩石X-衍射分析,ECS测井,硅质、钙质矿物成分越高，脆性大，页岩储层加砂压裂时，越容易被压开，易于储层改造，造缝能力强。北美地区页岩开发要求脆性矿物含量大于40%。,三、页
8、岩气综合地质评价,3.储层研究,（5）应力分析,水平井与裂缝不同方向的效果,三、页岩气综合地质评价,4.资源评价,（1）老井气显复查,从复查常规油气勘探穿越目标页岩层段时的录井及气测显示入手，初步分析页岩含气性的纵向和平面分布特征。,三、页岩气综合地质评价,4.资源评价,（2）页岩含气特征,作为页岩气选区与资源评价的关键系数，页岩含气量测定至关重要。目前主要有罐解气测试、等温吸附曲线测试、含气饱和度法以及有机碳-含气量拟合四种方法。,a、罐解气测试,b、等温吸附曲线测试,d、有机碳-含气量拟合法,c、含气饱和度法,三、页岩气综合地质评价,4.资源评价,（3）资源量计算,1）体积法Q总=Q吸+Q
9、游+Q溶 Q吸+Q游=S*h*G参数：S为泥页岩面积（km2）h为泥页岩有效厚度(m)为泥页岩密度(g/cm3)G为含气量（108m3/t）GG吸+G游 2）含气量类比法i预测区类比单元与标准区的类比相似系数。3）资源丰度类比法Si预测区类比单元的面积（km2）；Ki类比区油气资源丰度（108m3/km2），由标准区给出；,汇 报 提 纲,一、概述二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术五、页岩气展望,四、页岩气开发关键技术,1.页岩气开发技术历程,页岩气开发关键技术,水平钻井技术,水力压裂技术,四、页岩气开发关键技术,2.水平钻井,随着2002年Devon能源公司沃斯堡
10、盆地的7口Barnett页岩气试验水平井取得巨大成功，业界开始大力推广水平钻井，水平井已然成为页岩气开发的主要钻井方式。根据美国Barnett区块开发经验，水平井最终评价的开采储量是直井的3倍以上，成本只相当于直井的1.5倍，此外页岩气井初始产量与最终总产量也有很大关系。,美国Barnett页岩气单井产量低,生产寿命长达3050年,Barnett直井与水平井数量对比,四、页岩气开发关键技术,2.水平钻井,地质导向钻井：随钻测量+自然伽马测井,页岩气水平钻井常用技术,欠平衡/平衡钻井技术旋转导向钻井技术控制压力钻井技术,四、页岩气开发关键技术,3.水力压裂,页岩储层渗透率低，90%的页岩气完井后
11、需要人工压裂后才能获得产量；水力压裂是改善储层裂缝系统，增加渗流通道的最有效方法；水力压裂对储层伤害小，增产效果明显。,四、页岩气开发关键技术,3.水力压裂,Devon能源公司Barnett页岩气井清水压裂技术与凝胶压裂技术产量对比,水平井20段压裂裂缝示意图,四、页岩气开发关键技术,4.水力压裂缝监测,测井监测技术：主要应用井温测井、同位素测井、交叉偶极横波测井资料，实现压后裂缝监测评价。微地震监测技术：是油气井压裂施工过程的监测技术，可监测裂缝位置、方位、大小以及复杂程度等，优化页岩气藏多级改造方案。,汇 报 提 纲,一、概述二、页岩气地质特征三、页岩气综合地质评价四、页岩气开发关键技术五
12、、页岩气展望,五、页岩气展望,2000-2005,2006,2007,2008,2009-,先导试验,基础研究,跟踪研究,发展阶段,中国页岩气发展历程,时间,北美页岩气发展动态跟踪与评价,国内页岩排查与常规油气勘探页岩油气显示复查,有利领域页岩地质特征、露头地质调查与领域潜力评价,南方古生界海相页岩气潜力评价与有利勘探开发目标选择,有利领域页岩气先导试验区优选,关注发展，总结特征全面解读页岩气文献和相关文献北美产气页岩地质特征解剖与技术分析,主要含油气盆地或地区富有机质页岩普查常规油气勘探页岩地层油气显示情况摸查川南地区寒武系、志留系老井复查、页岩潜力评价页岩气国际交流与研讨：首次与国际页岩气
13、专家交流与介绍国内前景,中国南方古生界海相页岩地质特征露头调查中国部分重点盆地页岩烃源岩特征分析与美国新田公司开展威远地区寒武系页岩气潜力评价,广泛露头地质调查与老井岩芯复查钻探中国第一口页岩气浅井页岩含气性评价研究与获得含气量数据上扬子区古生界海相页岩气潜力评价与有利勘探开发目标选择,分层次开展全国页岩气资源战略调查建设页岩气资源战略调查先导试验区,五、页岩气展望,国土资源部油气资源战略研究中心：全国页岩气资源潜力调查我国页岩气可采资源潜力为 25.08 万亿m3（不含青藏区）；上扬子及滇黔桂区 9.94 万亿m3，39.63%；华北及东北区 6.70 万亿m3，26.70%；中下扬子及东南
14、区 4.64 万亿m3，18.49%；西北区3.81万亿m3，15.19%。,三大海相页岩分布区南方古生界海相页岩华北地区下古生界海相页岩塔里木盆地寒武-奥陶系海相页岩五大陆相页岩分布区松辽盆地白垩系湖相页岩准噶尔盆地中-下侏罗系湖相页岩鄂尔多斯盆地上三叠统湖相页岩吐哈盆地中-下侏罗统湖相页岩渤海湾下第三系湖相页岩,研究中心预计，2015 年我国页岩气探明可采储量约 2千亿m3，产量将达 65 亿m3，页岩气勘探开发初见成效；2020 年探明可采储量约 2万亿 m3，产量 1000 亿m3，页岩气勘探开发初具规模。,近年来，中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院为适应国家能源形势，专门优选了一批中青年科研骨干成立了非常规油气勘查技术研究所，针对非常规油气（煤层气、页岩气、天然气水合物等）勘探开展科研工作。在页岩气研究方面，经过多方调研和理论技术创新，针对页岩气地质特点，提出了适合于页岩气的实验室分析测试技术、测井解释技术、地震预测技术以及资源评价技术等，将为加快我国页岩气勘探开发进程作出新的贡献！我院与中石油单位多次开展国家重大专项煤层气项目合作，最近与中石油合作，收集了2口页岩气井和100km2三维、4000km二维页岩气地震资料，进行煤层气、页岩气的有利区预测。,各位领导、专家：,结 束 语,望各位专家提出宝贵意见,谢谢!,中煤物探院将为您提供最优质服务！,
