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四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战

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四川 盆地 深层 页岩 规模 范围 有效 开发 面临 挑战
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油 气 藏 评 价 与 开 发 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 2021 年 第 11 卷 第 2 期 四川 盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策 何治亮 1 , 2 , 3 , 聂海宽 1 , 2 , 4 , 蒋廷学 1 , 5 ( 1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室 , 北京 100083 ; 2. 中国石化页岩油气勘探开发重点实验室 , 北京 100083 ; 3. 中 国 石 化 科 技 部 , 北 京 100728 ; 4 . 中 国 石 化 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 , 北 京 100083 ; 5 . 中 国 石 化 石 油 工 程 技 术 研 究 院 , 北 京 100101 ) 摘 要 : 深 层 页 岩 气 ( 埋 深 大 于 3 500 m ) 是 四 川 盆 地 页 岩 气 勘 探 开 发 重 要 的 战 略 接 替 领 域 。 尽 管 前 期 已 在 四 川 盆 地 五 峰 组 — 龙 马 溪 组 3 500~4 000 m 钻 获 工 业 页 岩 气 流 , 但 由 于 递 减 速 度 快 和 EUR ( 估 算 最 终 可 采 储 量 ) 低 , 尚 未 实 现 规 模 性 商 业 开 发 。 基 于 对 深 层 页 岩 气 勘 探 开 发 现 状 分 析 , 梳 理 了 四 川 盆 地 深 层 页 岩 气 规 模 高 效 开 发 面 临 的 挑 战 , 主 要 包 括 深 层 页 岩 气 赋 存 机 理 和 富 集 规 律 认 识 有 待 深 化 、 经 济 有 效 压 裂 改 造 的 工 程 工 艺 技 术 尚 待 建 立 以 及 深 层 页 岩 气 开 发 组 织 运 行 和 管 理 方 式 难 以 满 足 规 模 有 效 开 发 的 需 求 。 提 出 了 实 现 深 层 页 岩 气 规 模 有 效 开 发 三 方 面 的 应 对 策 略 : ① 深 化 深 层 页 岩 气 富 集 规 律 认 识 , 建 立 选 区 与 目 标 评 价 方 法 , 形 成 “ 甜 点 ” 和 “ 甜 窗 ” 预 测 描 述 技 术 ; ② 深 化 深 层 页 岩 气 工 程 地 质 条 件 研 究 , 并 形 成 先 进 配 套 的 钻 井 、 压 裂 工 程 工 艺 技 术 与 装 备 体 系 , 充 分 解 放 地 层 产 能 ; ③ 推 行 地 质 — 工 程 一 体 化 , 构 建 全 新 的 体 制 机 制 , 大 幅 度 降 低 成 本 , 实 现 深 层 页 岩 气 开 发 效 益 最 大 化 。 四 川 盆 地 五 峰 组 — 龙 马 溪 组 在 大 于 3 500 m 的 深 层 领 域 多 口 井 获 得 工 业 气 流 并 已 提 交 探 明 储 量 , 是 优 先 开 展 深 层 页 岩 气 开 发 实 践 的 重 点 层 段 , 通 过 深 化 地 质 认 识 、 攻 克 关 键 技 术 难 题 和 优 化 组 织 管 理 , 大幅度提速降本增效 , 在较短的时间内可望实现规模有效开发 , 预期产量有望超过中—浅层 。 关键词: 深层页岩气 ; 有效开发 ; 地质—工程一体化 ; 五峰组—龙马溪组 ; 四川盆地 中图分类号: TE 122 文献标识码: A Challenges and countermeasures of effective development with large scale of deep shale gas in Sichuan Basin HE Zhiliang 1 , 2 , 3 , NIE Haikuan 1 , 2 , 4 , JIANG Tingxue 1 , 5 ( 1 . St a t e K e y L a bo r a t o r y o f S h a l e O i l a n d G a s E nr i c hm e n t M e c h a n i s m s a nd E f f e c t i v e D e v e l o p m e nt , B e i j i n g 1 0 0 0 83 , C h i n a ; 2 . Si n o p e c K e y L a bo r a t o r y o f S h a l e O i l / G a s E x p l o r a t i o n 3 . D e p a r t m e n t o f S c i e n c e a nd T e c hno l o g y , S i no pe c , B e i j i ng 100 7 2 8 , C h i n a ; 4 . S i n o p e c P e t r o l e um E x p l o r a t i o n a n d P r o du c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e , B e i j i ng 1 0 008 3, C hi na ; 5. Si no pe c R e s e a r c h I ns t i t ut e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g , B e i j i ng 1 00 101 , C h i na ) Abstract: Deep shale gas ( buried depth 3 500 m ) is the potential resource for future exploration in Sichuan Basin. Although the industrial shale gas flows have been obtained at the depth of 3 500~4 000 m in Wufeng- Longmaxi Formation of Sichuan Basin, the commercial development hasn ’ t been put into practice due to the rapid decline and the low EUR ( Estimated Ultimate Recovery ) . Based on the analysis of the current status of shale gas exploration and development, the challenges in the deep shale gas development with high efficiency and large scale in Sichuan Basin have been summarized, mainly in the following aspects: the understanding of occurrence mechanism and enrichment law of deep shale gas needs to be deepened, engineering and technology of economical and effective fracturing treatment need to be established, and the organizational operations and management methods of deep shale gas development are difficult to meet the needs of the large- scale and high efficient development. Three countermeasures are proposed to realize the large- scale and highly efficient development of deep shale gas: ① deepening the understanding of deep shale gas enrichment laws, establishing the methods of area selection and evaluation, and forming the 引用格式 : 何治亮 , 聂海宽, 蒋廷学 . 四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策 [J]. 油气藏评价与开发 , 2021 , 11 ( 2 ) : 1 - 11 . HE Zhiliang, LIE Haikuan, JIANG tingxue. Challenges and countermeasures of effective development with large scale of deep shale gas in Sichuan Basin[J]. Reservoir Evaluation and Development, 2021 , 11 ( 2 ) : 1- 11. DOI: 10. 13809 /j.cnki.cn 32 - 1825 /te. 2021 . 02 . 001 收稿日期 : 2021- 01- 12 。 第 一 作 者 简 介 : 何 治 亮 ( 1963— ) , 男 , 博 士 , 教 授 级 高 级 工 程 师 , 本 刊 第 二 届 编 委 会 顾 问 , 主 要 从 事 石 油 与 天 然 气 地 质 学 研 究 。 地 址 : 北 京 市朝阳区朝阳门北大街 22 号 , 邮政编码 : 100728 。E-mail : hezhiliang@sinopec.com 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 “ 特 提 斯 域 内 大 陆 单 向 裂 解 — 聚 合 过 程 中 的 油 气 大 规 模 富 集 效 应 ” ( 91755211 ) ; 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 “ 四 川 盆 地 五 峰 组 — 龙 马 溪 组 页 岩 气 储 层 演 化 机 理 及 评 价 方 法 ” ( 41872124 ) ; 中 国 石 化 科 技 项 目 “ 深 层 页 岩 气 多 维 度 地 质 工 程 参数评价研究 ” ( P 20046- 1 ) 。 12021 年 第 11 卷 第 2 期 何治亮 , 等 . 四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策 prediction and description technologies of “sweet spot ” and “sweet window ” ; ② deepening the research on the geological conditions of deep shale gas, forming an advanced supporting technology of drilling and fracturing and an equipment system to fully release the reservoir capacity; ③ promoting the geology- engineering integration, building a new system and mechanism, and greatly reducing the cost to maximize the development benefits of deep shale gas. The industrial gas flows have been obtained in several wells at the depth of more than 3 500 m in Wufeng- Longmaxi Formation in Sichuan Basin and the proven reserves have been submitted. It is the key and priority stratum of the deep shale gas development. By deepening the geological understanding, overcoming the key technical problems, and improving the management system, it can significantly accelerate the speed, reduce the cost, increase the efficiency and achieve a large- scale and highly efficient development in a relatively short period. The output is expected to be higher than that of the middle and shallow shale gas reservoir. Keywords: deep shale gas, effective development, geology-engineering integration, Wufeng-Longmaxi Formation, Sichuan Basin 随 着 中 国 国 民 经 济 的 快 速 发 展 , 油 气 资 源 的 供 需 形 势 日 趋 严 峻 , 油 气 进 口 量 逐 年 增 加 , 迫 切 需 要 拓 宽 国 内 油 气 勘 探 开 发 领 域 。 加 强 页 岩 气 资 源 的 勘 探 开 发 , 可 弥 补 常 规 油 气 资 源 的 不 足 , 促 进 油 气 工 业 的 可 持 续 发 展 , 对 改 善 中 国 能 源 结 构 、 保 障 国 家 能 源 供 给 安 全 具 有 重 要 意 义 。 中 国 页 岩 气 地 质 资 源 量 和 可 采 资 源 量 分 别 为 123 . 01 × 10 12 m 3 和 21. 84 × 10 12 m 3 , 其 中 , 四 川 盆 地 及 其 周 缘 页 岩 气 地 质 资 源 量 和 可 采 资 源 量 为 57. 27 × 10 12 m 3 和 9. 16 × 10 12 m 3 , 分 别 占 全 国 的 46. 6% 和 41. 9% [ 1 ] 。 四 川 盆 地 及 其 周 缘 上 奥 陶 统 五 峰 组 — 下 志 留 统 龙 马 溪 组 具 备 良 好 的 页 岩 气 开 发 前 景 。 截 至 2019 年 底 , 在 中 — 浅 层 ( 埋 深 小 于 3 500 m ) 已 建 成 焦 石 坝 、 威 远 — 长 宁 和 昭 通 三 个 国 家 级 页 岩 气 示 范 区 , 探 明 页 岩 气 地 质 储 量 1. 8 × 10 12 m 3 , 2019 年 产 量 153 × 10 8 m 3 , 累 计 产 量 460 × 10 8 m 3 。 目 前 我 国 已 经 基 本 掌 握 3 500 m 以 浅 海 相 页 岩 气 勘 探 开 发 主 体 技 术 , 主 要 包 括 地 质 评 价 与 选 区 、 钻 井 、 测 录 井 和 井 下 作 业 等 , 并 通 过 引 进 与 自 主 研 发 相 结 合 , 实 现 关 键 技 术 与 装 备 国 产 化 , 但 3 500 m 以 深 的 页 岩 气 勘 探 开 发 还 处 在 探 索 阶 段 。 四 川 盆 地 及 其 周 缘 五 峰 组 — 龙 马 溪 组 页 岩 分 布 广 泛 , 埋 深 小 于 3 500 m 的 面 积 约 为 6. 3 × 10 4 km 2 , 大 于 3 500 m 的 面 积 为 12. 6 × 10 4 km 2 , 3 500 m 以 深 面 积 是 中 深 层 的 2 倍 , 深 层 页 岩 气 资 源 潜 力 巨 大 , 是 页 岩 气 勘 探 开 发 的 重 要 接 替 领 域 。 2018 年 , 中 国 石 化 威 荣 页 岩 气 田 ( 埋 深 大 于 3 500 m ) 提 交 探 明 储 量 1 246 . 78 × 10 8 m 3 ( 面 积 143 . 77 km 2 ) , 落 实 了 第 一 个 超 千 亿 立 方 米 储 量 的 深 层 页 岩 气 建 产 目 标 。 由 于 大 多 数 深 层 页 岩 气 井 压 裂 后 产 气 量 较 低 且 递 减 快 , 钻 完 井 成 本 较 高 , 在 现 有 工 程 技 术 条 件 下 难 以 实 现 效 益 开 发 。 美 国 深 层 页 岩 气 也 仅 在 3 500 ~ 4 100 m 获 得 商 业 开 发 , 其 富 集 、 高 产的主要原因为 优质页岩相 、 气藏超 高 压 和 量 身 定 制 的 工 程 工 艺 技 术 [ 2 ] 。 通 过 对 前 期 典 型 钻 井 的 分 析 , 深 层 页 岩 气 的 富 集 程 度 主 要 与 优 越 的 先 天 沉 积 成 岩 条 件 、 埋 藏 及 生 排 烃 历 史 、 后 期 抬 升 幅 度 、 构 造 变 形 的 差 异 性 有 关 [ 2 ] , 深 层 页 岩 气 高 产 主 控 因 素 包 括 裂 缝 发 育 程 度 、 Ⅰ 类 储 层 钻 遇 率 、 水 平 段 长 度 、 埋 深 、 单 段 液 量 、 加 砂 强 度 、 压 力 系 数 、 总 有 机 碳 含 量 和 脆 性 指 数 9 个 因 素 [ 3 - 4 ] , 但 对 深 层 页 岩 气 井 的 稳 产 能 力 和 EUR 的 研 究 还 处 在 探 索 阶 段 。 深 层 页 岩 气 储 层 地 应 力 高 、 水 平 两 向 应 力 差 异 大 、 层 理 和 天 然 裂 隙 分 布 复 杂 、 页 岩 塑 性 变 强 , 导 致 水 力 裂 缝 破 裂 延 伸 困 难 、 裂 缝 复 杂 程 度 低 、 改 造 体 积 小 、 导 流 能 力 差 且 产 量 递 减 快 , 极 大 制 约 了 深 层 页 岩 气 的 经 济 有 效 开 发 [ 5 - 6 ] 。 随 着 中 — 浅 层 页 岩 气 勘 探 开 发 的 全 面 展 开 和 相 继 规 模 建 产 , 深 层 页 岩 气 已 成 为 中 国 页 岩 气 工 业 面 对 的 重 要 战 略 接 替 领 域 。 中 国 石 化 和 中 国 石 油 均 在 进 行 深 层 页 岩 气 的 勘 探 开 发 工 作 , 但 尚 未 形 成 成 熟 的 勘 探 选 区 选 带 评 价 技 术 方 法 、 有 效 开 发 的 工 程 工 艺 关 键 技 术 及 地 质 — 工 程 一 体 化 配 套 技 术 。 本 文 在 分 析 一 批 典 型 深 层 页 岩 气 井 勘 探 开 发 现 状 的 基 础 上 , 梳 理 了 深 层 页 岩 气 勘 探 开 发 面 临 的 理 论 、 技 术 和 管 理 挑 战 , 提 出 了 响 应 对 策 , 初 步 展 望 了 深 层 页 岩 气 勘探开发前景 。 1 深层页岩气勘探开发现状 中 国 石 化 的 深 层 页 岩 气 勘 探 分 别 在 焦 石 坝 和 丁 山 以 及 南 川 、 威 荣 和 永 川 等 区 块 开 展 , 先 后 在 WY 1 井 、 YY 1 井 、 DY 2 井 、 DY 4 井 、 DY 5 井 和 DYS 1 井 钻 获 工 业 气 流 , 并 实 施 了 威 荣 深 层 页 岩 气 田 产 能 建 设 工 程 。 威 荣 深 层 页 岩 气 田 埋 深 3 550 ~3 880 m , 探 明 地 质 储 量 超 千 亿 立 方 米 , 为 深 层 超 高 压 大 型 页 岩 气 藏 , 获 2019 年 中 国 地 质 学 会 “ 十 大 地 质 找 矿 成 果 ” , 标 志 着 中 国 石 化 在 深 层 页 岩 气 勘 探 上 取 得 重 大 突 破 , 第 一 期 将 新 建 产 能 10 × 10 8 m 3 /a ; 涪 陵 页 岩 气 田 江 东 区 2何治亮 , 等 . 四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策 2021 年 第 11 卷 第 2 期 块 埋 深 介 于 3 500 ~3 800 m , 成 功 获 得 商 业 发 现 ; 渝 西 永 川 地 区 YY 1 井 区 , 埋 深 介 于 3 700 ~4 300 m , 6 口 井 测 试 日 产 气 ( 8 ~ 14 ) × 10 4 m 3 , 探 明 储 量 234 × 10 8 m 3 ; 川 东 南 丁 山 地 区 3 口 深 层 页 岩 气 井 ( 埋 深 3 800 ~ 4 500 m ) 测 试 日 产 气 ( 5~ 15 ) × 10 4 m 3 ; 川 东 南 东 溪 地 区 DYS 1 井 五 峰 组 — 龙 马 溪 组 埋 深 4 219 m , 测 试 日 产 气 31. 18 × 10 4 m 3 , 该 井 是 中 国 石 化 首 口 深 层 页 岩 气 攻 关 试 验 井 , 侧 钻 水 平 井 段 垂 深 全 部 大 于 4 200 m , 放喷测试求产获得 31. 18× 10 4 m 3 /d 高产气流 ( 图 1 ) 。 中 国 石 油 ( 含 与 壳 牌 、 BP 合 作 区 ) 在 富 顺 — 永 川 地 区 、 长 宁 地 区 、 泸 州 和 渝 西 地 区 开 展 了 深 层 页 岩 气 勘 探 开 发 工 作 , 多 口 井 获 得 高 产 页 岩 气 流 , 其 中 L 203 井 五 峰 组 — 龙 马 溪 组 页 岩 垂 深 3 867 m , 测 试 日 产 气 138 × 10 4 m 3 , 为 目 前 深 层 页 岩 气 测 试 产 量 最 高 井 。 在 渝 西 地 区 大 足 区 块 的 Z 201 - H 1 井 , 垂 深 3 925 m , 测 试 日 产 气 46 × 10 4 m 3 , 在 黄 201 、 足 101 等 井 的 试 采 中 也获得高产页岩气流 。 与 涪 陵 页 岩 气 田 焦 石 坝 背 斜 的 中 — 浅 层 页 岩 气 井 相 比 , 深 层 页 岩 气 探 井 试 采 产 量 高 ( 一 般 大 于 20 × 10 4 m 3 /d ) , 但 压 降 快 ( 每 100 × 10 4 m 3 压 降 为 0. 1 MPa ) 、 递 减 快 、 单 井 EUR 较 低 ( 平 均 小 于 0. 5 × 10 8 m 3 ) , 如 威 荣 页 岩 气 田 WY 23- 1HF 井 ( 埋 深 3 850 m ) 测 试 产 量 26. 01 × 10 4 m 3 /d , 测 试 压 力 33 . 5 MPa , 无 阻 流 量 38 × 10 4 m 3 /d 。 2017 年 12 月 6 日 起 开 始 管 输 试 采 , 截 至 2019 年 底 累 产 气 3 292 × 10 4 m 3 , 返 排 率 48. 8% , 其 中 , 6 × 10 4 m 3 /d 试 采 189 d , 压 降 速 度 0. 13 MPa/d ; 5 . 5 × 10 4 m 3 /d 套 管 试 采 158 d, 压降速度 0 . 1 MPa/d ( 图 2 ) 。 2 深 层 页 岩 气 规 模 高 效 开 发 现 状 和 面临的挑战 同 中 — 浅 层 页 岩 气 一 样 , 深 层 页 岩 气 同 样 存 在 原 始 沉 积 条 件 和 后 期 地 质 演 化 的 差 异 性 。 相 较 于 中 — 浅 层 , 深 层 地 质 特 征 主 要 存 在 以 下 特 点 : ① 生 烃 增 压 有 利 于 孔 隙 保 存 , 尽 管 后 期 存 在 泄 压 , 但 相 较 于 中 — 浅 层 , 深 层 异 常 压 力 带 有 利 于 孔 渗 的 保 存 , 形 成 图 1 四川盆地及其周缘五峰组底界埋深和五峰组—龙马溪组优质页岩厚度 ( 中国石化石油勘探开发研究院提供 ) Fig. 1 Bottom depth of Wufeng Formation and thickness of the high-quality shale of Wufeng-Longmaxi Formation in Sichuan Basin and its periphery ( Source: Sinopec Petroleum Exploration and Production Research Institute ) 32021 年 第 11 卷 第 2 期 何治亮 , 等 . 四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策 页 岩 气 藏 甜 点 ; ② 与 中 — 浅 层 相 比 , 深 层 页 岩 气 藏 埋 深 大 , 后 期 的 构 造 抬 升 中 , 幅 度 相 对 较 小 , 通 天 断 裂 基 本 不 发 育 , 保 存 条 件 优 越 的 区 域 , 有 利 于 页 岩 气 保 存 ; ③ 生 排 烃 过 程 中 , 深 层 页 岩 构 造 破 裂 开 启 — 闭 合 时 间 短 , 导 致 页 岩 气 滞 留 量 比 中 — 浅 层 更 大 , 含 气 量 更 高 。 但 在 实 际 的 勘 探 开 发 过 程 中 , 仍 然 在 地 质 选 区 、 甜 点 预 测 、 优 快 钻 井 、 有 效 储 层 改 造 、 采 气 工 艺 与 地 面 配 套 、 组 织 运 行 管 理 效 率 等 方 面 存 在 问 题 。 归 纳 起 来 , 主 要 面 临 地 质 认 识 、 储 改 工 艺 和 组 织 管 理 三 方 面 挑 战 : ① 如 何 将 中 — 浅 层 形 成 的 页 岩 气 赋 存 机 理 和 富 集 规 律 等 地 质 方 面 的 认 识 , 更 广 泛 并 具 创 新 性 地 应 用 到 深 层 页 岩 气 藏 ; ② 如 何 将 中 — 浅 层 压 裂 改 造 工 程 工 艺 , 更 加 完 善 并 高 效 地 应 用 于 深 层 页 岩 气 藏 开 发 中 ; ③ 如 何 将 中 — 浅 层 页 岩 气 成 功 的 组 织 运 行管理经验 , 复制到深层页岩气开发中 。 2 . 1 深层页岩气赋存机理和富集规律 同 中 — 浅 层 相 比 , 深 层 海 相 页 岩 气 具 有 高 温 高 压 的 特 点 , 且 不 同 构 造 区 带 与 构 造 部 位 深 层 页 岩 气 的 富 集 程 度 差 异 明 显 [ 2 ] 。 虽 然 认 识 到 深 层 页 岩 气 富 集 高 产 受 富 有 机 质 页 岩 厚 度 、 含 气 量 和 压 裂 改 造 程 度 等 因 素 控 制 , 但 不 同 区 块 地 质 特 征 不 同 , 同 一 区 块 产 能 差 异 较 大 , 这 对 深 层 页 岩 气 精 细 地 质 研 究 提 出 了 更 高 要 求 , 需 要 地 质 — 工 程 协 同 攻 关 , 才 能 解 决 制 约 四 川 盆 地 深 层 页 岩 气 目 标 优 选 及 其 勘 探 开 发 的 关 键 问 题 , 促 进 四 川 盆 地 焦 石 坝 、 丁 山 、 威 远 和 永 川 等 地区深层页岩气的高效开发 。 1 ) 深 化 深 层 优 质 页 岩 展 布 规 律 、 生 排 烃 机 理 研究 近 期 在 深 层 页 岩 气 勘 探 研 究 方 面 获 得 了 明 显 进 展 [ 7 - 8 ] , 但 不 同 钻 井 产 量 差 别 很 大 , 地 质 认 识 不 足 以 指 导 勘 探 开 发 的 科 学 部 署 , 面 临 着 资 源 潜 力 不 清 、 勘 探 前 景 不 明 、 富 集 规 律 有 待 进 一 步 探 索 等 现 实 问 题 [ 9 - 10] , “ 摸 清 家 底 ” 仍 然 是 当 前 最 为 迫 切 的 任 务 。 优 质 页 岩 发 育 是 形 成 深 层 页 岩 气 藏 的 首 要 前 提 条 件 [ 11 - 12] , 但 深 层 优 质 页 岩 的 分 布 特 征 还 需 进 一 步 细 化 。 受 燕 山 早 期 及 之 前 深 埋 作 用 影 响 , 深 层 页 岩 总 体 处 于 高 — 过 成 熟 演 化 阶 段 , 其 生 排 烃 及 烃 类 滞 留 机 制 与 中 — 浅 层 页 岩 差 异 明 显 [ 13] 。 现 在 埋 深 大 并 不 意 味 着 保 存 条 件 一 直 良 好 , 因 此 , 生 成 的 烃 类 如 何 有 效 保 存 是 需 要 重 点 研 究 的 方 向 [ 14] 。 深 层 海 相 页 岩 生 烃 演 化 历 史 、 页 岩 生 排 烃 量 对 现 今 含 气 量 的 控 制 作 用 是 深 层 页 岩 气 亟须攻关的科学问题 。 2 ) 深 化 深 层 页 岩 储 层 特 征 及 页 岩 气 赋 存 状 态 研究 深 层 页 岩 气 高 产 井 主 要 分 布 在 WF 2 —LM 4 厚 度 大 于 15~ 20 m 的 地 区 [ 2 , 15 ] , 对 深 层 WF 2 — LM 4 笔 石 带 硅 质 页 岩 空 间 展 布 、 矿 物 组 成 和 有 机 地 化 等 物 质 基 础 及 其 差 异 性 的 客 观 认 识 , 成 为 深 层 页 岩 气 有 效 勘 探 开 发 选 区 的 关 键 。 前 期 研 究 识 别 出 了 中 — 浅 层 海 相 页 岩 气 不 同 类 型 的 储 集 空 间 [ 16] , 认 为 有 机 质 孔 对 储 层 具 有 重 要 贡 献 [ 17- 19] , 并 且 微 孔 对 页 岩 气 富 集 的 贡 献 较 大 [ 20] 。 目 前 , 深 层 页 岩 气 储 层 的 主 要 孔 隙 类 型 及 其 有 效 组 合 尚 不 明 确 , 研 究 显 示 深 层 页 岩 气 储 层 同 样 存 在 高 有 机 孔 隙 带 且 微 裂 隙 相 对 不 发 育 , 但 孔 隙 类 型 对 深 层 页 岩 气 赋 存 状 态 的 控 制 还 不 明 朗 [ 2 ] 。 如 WY 1 井 和 JY 1 井 的 主 要 孔 隙 类 型 分 别 为 矿 物 质 孔 和 有 机 质 孔 , 不 同 的 孔 隙 类 型 可 能 导 致 页 岩 气 的 赋 存 相 态 明 显 不 同 , 进 一 步 控 制 了 页 岩 气 井 的 产 量 , 两 口 井 的 测 试 产 量 均 约 为 20 × 10 4 m 3 /d , 但 累 计 产 量 分 别 为 0 . 3× 10 8 m 3 和 1. 1 × 10 8 m 3 。 目 前 的 等 温 吸 附 实 验 装 置 的 最 大 压 力 一 般 小 于 40 MPa ( 图 3 ) 。 如 何 模 拟 地 下 70 MPa 甚 至 100 MPa 压 力 下 的 吸 附 气 含 量 , 不 同 储 层 孔 隙 类 型 对 页 岩 气 赋 存 状 态 的 控 制 作 用 如 何 , 吸 附 气 和 游 离 气 的 赋 存 比 例 究 竟 是 如 何 变 化 等 问 题 均 需 要 解 答 。 在 3 500~4 500 m 深 度 段 , JY 87- 3 、 DY 2 和 WY 1 等 井 测 试 获 得 ( 5 ~20 ) × 10 4 m 3 /d 页 岩 气 流 , 但 产 量 递 减 快 , 年 递 减 率 达 90% , 目 前 技 术 条 件 下 单 井 动 态 储 量 低 , 平 均 ( 0. 3 ~0. 5 ) × 10 8 m 3 , 而 中 — 浅 层 的 焦 石 坝 、 长 宁 页 岩 气 田 单 井 动 态 储 量 平 均 大 于 1 × 10 8 m 3 , 反 映 了 深 图 2 威荣页岩气田 WY 23 - 1 HF 井生产动态曲线 ( 数据由中国石化西南油气分公司提供 ) Fig. 2 Production curves of Well-WY 23 - 1 HF in Weirong Shale Gas Field, Sichuan Basin ( Source: Sinopec Southwest China Oil and Gas Company ) 4何治亮 , 等 . 四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策 2021 年 第 11 卷 第 2 期 层页岩气具有更复杂的储集条件和含气性 。 3 ) 深 化 深 层 页 岩 气 差 异 性 富 集 和 分 布 规 律 研 究 在 中 — 浅 层 页 岩 气 勘 探 开 发 实 践 中 , 不 同 学 者 分 别 总 结 出 页 岩 气 富 集 高 产 的 模 式 或 者 主 控 因 素 [ 14 , 21 - 24 ] , 如 “ 二 元 控 藏 ” 、 “ 三 元 控 藏 ” 、 “ 源 盖 控 藏 ” 和 “ 建 造 — 改 造 评 价 ” 等 。 这 些 认 识 有 效 地 指 导 了 中 — 浅 层 页 岩 气 的 勘 探 开 发 , 也 为 研 究 深 层 页 岩 气 富 集 与 分 布 规 律 奠 定 了 良 好 的 基 础 。 从 已 实 施 的 一 批 深 层 页 岩 气 井 来 看 , 气 井 的 富 集 主 控 因 素 和 产 量 差 异 很 大 , 从 含 气 量 、 产 量 角 度 看 , JY 87- 3 、 DY 2 和 WY 1 等 井 含 气 量 、 产 量 较 高 , 页 岩 气 较 富 集 ; JY 7 和 NY 1 等 井 的 含 气 量 较 低 , TY 1 、 YZ 1 和 LY 1 等 井 的 含 气 量 几 乎 为 零 。 对 五 峰 组 — 龙 马 溪 组 深 层 页 岩 气 的 初 步 分 析 表 明 , 四 方 面 因 素 最 为 重 要 : ① 原 始 的 沉 积 条 件 , 特 别 是 WF 2 —LM 4 笔 石 带 页 岩 厚 度 ; ② 构 造 变 形 期 次 与 强 度 , 经 历 两 次 以 上 变 形 改 造 且 变 形 强 度 很 大 的 部 位 , 保 存 条 件 明 显 变 差 , 通 天 大 断 裂 及 高 陡 背 斜 页 岩 含 气 量 往 往 很 低 ; ③ 已 有 的 页 岩 气 井 产 量 统 计 结 果 表 明 , 页 岩 气 富 集 高 产 存 在 明 显 的 深 度 效 应 , 优 势 深 度 范 围 内 , 即 “ 页 岩 气 甜 窗 ” 中 , 页 岩 含 气 量 高 , 且 易 于 改 造 形 成 高 产 稳 产 [ 25 ] ; ④ 微 裂 缝 系 统 与 现 今 应 力 场 影 响 明 显 , 微 裂 缝 成 因 机 理 非 常 复 杂 , 与 埋 藏 — 成 岩 — 生 烃 史 和 构 造 应 力 史 , 特 别 是 不 同 的 页 岩 岩 石 类 型 关 系 很 大 。 硅 质 页 岩 的 脆 延 转 化 深 度 远 大 于 黏 土 质 页 岩 和 钙 质 、 白 云 质 页 岩 的 转 化 深 度 , 更 有 利 于 形 成 微 裂 缝 并 使 其 保 持 开 启 , 既 有 利 于 页 岩 气 的 赋 存 , 也 有 利 于 页 岩 储 层 的 有 效 改 造 。 现 今 应 力 场 , 特 别 是 水 平
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本文标题:四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战
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