焦石坝外围构造复杂区不同地区页岩气典型井解剖
Mine Engineering 矿山工程, 2018, 6(3), 183-198
Published Online July 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/3019181650.html,/journal/me
https://https://www.360docs.net/doc/3019181650.html,/10.12677/me.2018.63025
Anatomy of Typical Shale Gas Wells in
Different Regions of the Complex Structure
Surrounding Jiaoshiba
Hui Zhang1, Yuewen Liu2, Xiangfeng Wei1
1Sinopec Exploration, Chengdu Sichuan
2China National Petroleum Corporation Sichuan Energy Industry Investment Group, Chengdu Sichuan
Received: Jul. 4th, 2018; accepted: Jul. 19th, 2018; published: Jul. 27th, 2018
Abstract
With the rapid progress of shale gas exploration and development, the complexity of shale gas ac-cumulation and preservation is emerging gradually. The impact of preservation is not well un-derstood, which seriously affects shale gas target evaluation, exploration deployment and efficient exploration, especially in complex structural areas, structures and faults. Although a major breakthrough has been made in shale gas exploration in the complex structural area around the Jiaoshiba, the drilling situation is still not optimistic. In this paper, the typical shale gas wells in different regions in the complex structural areas around the Jiaoshiba are dissected in detail, ana-lyzed from the aspects of pressure coefficient, fracture, fracture, structural characteristics, roof and floor, gas bearing properties, etc, which is recognized that there are significant differences in gas content in different regions. The closer Southeast Sichuan is to the Xuefeng orogenic belt, the worse the preservation condition is; extrabasinal syncline width is slow, buried depth is deeper, fracture is less developed, preservation condition is better; the complex structure condition of ba-sin edge is poor.
Keywords
Complex Structure Surrounding Jiaoshiba, Shale Gas, Anatomy of Typical Shale Gas
焦石坝外围构造复杂区不同地区页岩气典型井解剖
张晖1，刘月雯2，魏祥峰1
1中石化勘探分公司，四川成都
张晖 等
2
中石油四川铁投能源有限责任公司，四川 成都
收稿日期：2018年7月4日；录用日期：2018年7月19日；发布日期：2018年7月27日
摘 要
随着页岩气勘探开发工作的快速推进，页岩气富集、保存的复杂性逐渐显现出来。尤其在构造复杂区，构造、断裂对于页岩气富集、保存的影响认识还不够深入，严重影响了页岩气目标评价、勘探部署以及高效勘探。虽然在焦石坝外围复杂构造区页岩气勘探取得重大突破，但钻探情况仍不太乐观。本文通过对焦石坝外围构造复杂区不同地区页岩气典型井进行详细解剖，从压力系数、断裂、裂缝、构造特征、顶底板、含气性等方面对典型井进行分析，认识到不同地区含气性存在较大的差异。川东南地区距离东南部雪峰造山带越近，保存条件总体变差；盆外向斜宽缓、埋深越深、断裂越不发育，保存条件则越好；盆缘复杂构造区保存条件均较差。
关键词
焦石坝外围构造复杂区，页岩气，典型井解剖
Copyright ? 2018 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/3019181650.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言
北美地区是全世界最早发现页岩气的地区。1821年，在美国东部的泥盆系的页岩层中钻探出世界上第一口页岩气井；1914年，发现了第一个页岩气田-Big Sandy 气田；1981年，被誉为Barnet 页岩气之父的乔治米歇尔对Barnet 页岩C. W. Slay No.1井实施了大规模的压裂，并获得了成果，真正意义上实现了页岩气的突破[1]。
在我国，2005年以来，借鉴国外特别是北美先进的页岩气研究经验，我国相关部委和企业开始进行了页岩气的资源调查、评价、富集主控因素研究及工业化的实验。在前期不断的尝试和研究下，目前中石油中石化等企业相继取得重大突破。中石油在2012年获国家发改委和国家能源局批准建成了长宁–威远国家级示范区，2017年年度累计产页岩气约13亿方；中石化勘探分公司2011年实施部署了焦页1井，2012年11月获得日产20.3万方的页岩气流，我国最大的页岩气田，涪陵页岩气田被发现。截止2017年7月，累计探明地质储量达到6008.14亿方。
2. 研究区概况
涪陵页岩气田位于重庆市涪陵区焦石坝镇，构造位置位于齐岳山断裂以西、四川盆地东部川东隔挡式褶皱带，川东高陡褶皱带万县复向斜，目前主要由涪陵焦石坝地区五峰组–龙马溪组气藏组成。产气层主要为五峰–龙马溪组一段灰黑色的炭质笔石页岩。涪陵页岩气气层厚度80~100 m ，深水陆棚相优质页岩气层厚约为40 m 左右。涪陵页岩气田是国内第一个大型页岩气田，同时也是全球除北美以外第一个投入商业开发的大型页岩气田。
Open Access
张晖等
四川盆地受多期次、多方向、多方式构造应力影响，构造表现为多构造边界和多构造体系特征(图1)，南部大娄山、东南雪峰山隆起至齐岳山、大巴山为四川盆内盆外构造边界[2] [3] [4]。主要构造带有盆外的湘鄂西断褶带、黔北断褶带，盆内有川东高陡褶皱带、帚状断褶带、华蓥山断褶带、泸州–赤水构造叠加带，控制构造带的主要断层有齐岳山断层、华蓥山断层、綦江断层、南川–遵义断层、赫章–金沙断层、垭都–紫云–罗甸断层，整体表现为多构造边界的复杂构造体系，可分为NE-SW向展布并向NW 突出的弧形构造体系、近南北向构造体系、近东西向构造体系、“S”型构造体系[5] [6] [7]。
四川盆地及周缘隶属于一级大地构造单元扬子地块，主要包含了雪峰山隆起带、川鄂湘黔褶皱带、四川盆地龙门山褶皱冲断带、米仓山隆起带、南大巴山褶皱冲断带、滇黔北部坳陷、康滇隆起8个二级构造单元。川东南和川西南地区地跨四川盆地、川鄂湘黔褶皱带、峨眉山-凉山块断褶带3个二级构造单元[8]。
川东南地区受雪峰山和大娄山联合作用，同时受南川–遵义断层、垭紫罗断层、齐岳山断层、赫章–金沙断层的共同制约。川中隆起对雪峰山推覆造成阻挡而产生川中阻挡构造应力，大巴山推覆和雪峰山推覆角度差异而形成大巴山旋转应力。盆内由于川中阻挡构造应力的影响形成华蓥山造山带，又由于华蓥山的影响由北西向南东，形成了帚状构造带隔档式背斜[9]。川西南地区在康滇构造带、大凉山断褶带内引起的地层变形、多层系的差异滑脱、齐岳山断层的差异作用以及川中隆起的作用下，形成多构造体系的复合与联合，使其构造格局多样化。以构造变形及区域大断裂为依据，将川西南地区划分为四川盆地、滇黔北部坳陷、康滇隆起3个二级构造单元，进一步划分为泸定–米易断隆、米市–江舟断陷、峨眉山断隆、凉山断褶带、滇北斜坡带、川西南低缓断褶带6个三级构造单元[10] [11]。
Figure 1. Structure map of Sichuan basin and peripheral margin
图1.四川盆地及周缘构造纲要图
张晖等
本次研究范围包含了川东南焦石坝南、南天湖和川西南五指山-美姑东地区。焦石坝南地跨义和–凤来褶皱带、焦石坝–涪陵褶皱带和白马-南川断褶带3个四级构造区，南天湖属于南天湖斜坡带。五指山–美姑东属于三级构造区川西南低缓断褶带的四级构造区沐川-雷波西坡带。
3. 焦石坝外围构造复杂区不同地区页岩气典型钻井解剖
从川东南地区的勘探实践分析，距离东南部雪峰造山带越近，保存条件总体变差。
盆内隔档式变形带总体保存条件好，富顺、永川及焦石坝构造主体、丁山深部等钻井压力系数都在
1.5以上，仅高陡构造主体核部附近保存条件中等；盆缘复杂构造带保存条件复杂保存条件从差到好均有
发育，除焦石坝南部复杂构造区除平桥断背斜取得较高的压力系数外，白马复向斜、南天湖斜坡、丁山构造主体、仁怀斜坡等钻井都显示保存条件受到了不同程度的破坏；盆外保存条件总体较差，槽挡转换带宽缓向斜具有中等保存条件，目前在武隆向斜、安场向斜、桑拓坪向斜、安场向斜等取得了一定的发现，但是钻井基本为常压特征；隔槽式构造带保存条件差，目前的钻井均未取得页岩气发现。
(一) 四川盆地外围构造破坏区
四川盆地盆外页岩气探井主要位于残留向斜区，向斜宽缓、埋深越深、断裂越不发育，保存条件则越好。此外，前文述及，越靠近造山带，起始抬升时间越早，页岩气后期遭受破坏作用的时间越长，页岩气保存条件越复杂。
彭水地区
彭页1井、彭页3井井位于川东南彭水区块，目的层为五峰组-龙马溪组页岩气层，其中彭页1井目的层埋藏深度2150 m左右，彭页3井目的层埋深3019 m。彭水地区五峰组-龙马溪组优质页岩发育，其中彭页1井富有机质暗色泥页岩总厚度达103 m，2136~2160 m五峰组-龙马溪组层段现场解吸总含气量为1.3~2.3 m3/t。
构造上位于桑柘坪向斜靠近核部位置。彭水区块地质构造属新华构造体系，位于鄂黔武隆起带向四川中台坳下降的斜坡上。晚侏罗世至晚白垩世间的燕山旋回的宁镇运动，以水平挤压为主，形成老厂坪背斜、普子向斜、郁山背斜、桑柘坪向斜、筲箕滩背斜等规模巨大的北北东向褶皱及筲箕滩、七梁子冲断层等伴生断裂(图2)。
彭页1井和彭页3井两口井均为常压，反映了桑柘坪向斜后期保存条件一般，地层压力不足以为页岩气的高产提供足够的能量，分析其原因，是由于桑柘坪向斜位于盆外较强的变形带，多期的构造演化和抬升剥蚀，地层埋深较浅，且目的层段距离剥蚀露头区较近，其中彭页1井距露头区6 km，彭页3井约8 km，容易发生较大规模的侧向逸散，造成了该地区的泄压。而随着埋深和距离剥蚀区距离的增大，彭页3井含气性要优于彭页1井。
(二) 四川盆地盆缘复杂构造区
到目前为止,紧邻四川盆地控盆断裂钻井钻探效果基本都不太理想,显示了控盆断裂对于页岩气保存的破坏影响。典型的钻井有川西南的民页1井和川东南的天页1井，此外川东南盐志1井、利页1井、仁页1井等也同属于紧邻控盆断裂钻井，钻探效果皆不理想。
1) 川西南民页1井
民页1井位于四川盆地川西南屏边复向斜屏边断背斜，目的层位五峰组–龙马溪组优质页岩，目的层埋深3100 m左右，优质页岩厚31.6 m。平均TOC2.61%。实钻页岩层段含气性差。民页1井共钻遇71.0 m/26层油气显示。其中，五峰组–龙马溪组无油气显示层。五峰组–龙马溪组全烃0.08%~1.52%，平均
0.45% (受消泡剂影响)；甲烷0.02%~0.313%，平均0.075%。钻井液密度1.56~1.60 g/cm3。优质页岩气层
段含气量最小值0.029 m3/t，最大值0.125 m3/t，平均值0.065 m3/t。
张晖等
Figure 2.Structure map of Pengye 1 well of Pengshui block
图2.彭水地区彭页1井构造位置图
民页1井保存条件不佳的主要原因分析主要为：
①区域构造改造较强，断裂性质复杂，封闭性不佳
五指山–美姑地区燕山运动以前主要处于拉张应力环境中，形成一系列正断层，燕山晚期–喜山期至今区域应力场转为近东西向挤压剪切应力，在其作用下先期形成的断层(小江断裂、甘洛–昭觉断裂等)反转为逆断层，在产生挤压褶皱的同时形成了一系列新的南北或北北西向的断层。由于断层在不同部位和不同层位，断层走向和现今最大水平主压应力方向都会发生变化，二者夹角相应改变，因此需要分部位、分层位评价断层封闭性。根据以往勘探经验，二者夹角为90?~67.5?时封闭性最好，为67.5?~45?时封闭性好；为45?~22.5?时封闭性较差，为22.5?~0?时不具封闭性，可作为渗流通道。
②近南北向断裂体系向南部沟通至志留系地层剥蚀区，造成大规模的页岩气散失
三级断裂以NNW向为主，长度13~25 km，断距100~1100 m，主要为二级断裂喜山期重新活动派生断层。且井区周边断裂与东南部志留系博士去相连接，更容易造成页岩气的大规模散失。
③民页1井裂缝尤其是顺层缝发育，区域滑脱作用强烈，页岩气横向散失破坏严重。
成像测井显示，民页1井发育37条高阻缝，其中1~4号层发育高阻缝36条。优势走向为北北西–南南东，倾向为南西西，倾角为43?~88?。龙马溪组二段发育1条高导缝，走向为北东东–南西西，倾向为北北西，倾角为33?。总体显示了高导缝不发育，高阻缝及诱导缝发育的特征(图3、图4)。目前页岩气钻井勘探证实，无论是焦石坝主体构造区、南部复杂构造区以及盆外复杂构造区，高角度裂缝对于页岩气的保存都具有极大的破坏作用。民页1井区五峰组–龙马溪组的张性高角度缝与大量水平缝形成了立体的渗流通道，造成了页岩气的破坏性散失。
尽管高角度缝总体发育不多，但该井水平缝极其发育(岩心统计500条) (图5)，与张性高角度缝组成立体的渗流通道，在断层封闭性能较差的情况下页岩气发生了大规模散失作用，导致现今含气性差。
2) 天页1井
天页1井位于川东南地区川东高陡褶皱带南天湖构造，目的层为下志留统龙马溪组–上奥陶统五峰组页岩。目的层埋深3920 m左右。天页1井优质页岩厚33 m。平均TOC 3.41%。五峰组–龙马溪组全烃
张晖等
Figure 3. The faults system of Minye 1 well
图3. 民页1井断裂体系图
Figure 4. High Angle seam filling feature map of Longmaxi Formation of Minye 1 well
图4.民页1井龙马溪组高角度缝充填特征
张晖等
Figure 5.Core fracture statistics map of Jiaoye 8-Minye 1 wells
图5.焦页8-民页1井岩心裂缝统计图
0.01%~0.41%，平均0.19%。钻井液密度1.25~1.41 g/cm3。现场含气量测试0.029~0.135 m3/t (20个样品)。岩心出筒浸水试验仅底部岩心见少量气泡呈线状逸出，且持续时间短。
天页1井含气性差的主要原因可以总结为以下几点：
张晖等
①断裂发育，封盖作用缺失
天页1井井区断裂极其发育(表1)各级次断裂密度可达1条/2 m，发育3条局部断裂，距石柱复向斜边界断裂距离分别为1.99、2.96 km (图6)。局部断裂破坏上部盖层的完整性，可能造成破坏性影响。
②断裂封闭性不佳，且沟通了南部露头剥蚀区
现今最大水平主应力与构造单元控制断裂夹角为60?，显示了北东向断层封闭性较差，南部近东西向断层对井区封闭性可能不佳。天页1井井区断裂大多为北东-南西向，且向南部沟通了志留系露头区，是页岩气散失的重要通道。
天页1井处于石柱复向斜向齐岳山复背斜转换带，高角度裂缝总体不发育，龙马溪组中下部地层中见少量高阻缝，上部见少量高导缝(图7)。但是五峰组上部共发育4层复杂裂缝集中段，缝宽最大可达2 cm 以上，发育密度和裂缝规模远强于焦石坝及南部复杂构造区，显示了本区强烈的滑脱作用和断裂改造作用。龙马溪组底部及五峰组顺层缝极为发育，密度可达1条/10 cm，多显擦痕、镜面等层滑特征，且被高角度缝复杂化，显示了本区强烈的滑脱作用和断裂改造作用。
3) 焦石坝南
焦页5井位于位于焦石坝南乌江断裂、白家断裂夹持的鸭江断鼻，优质页岩厚度43 m，平均TOC
3.25%，平均含气量2.5 m3/t，地层实测压力系数1.0。显示保存条件一般。分析认为距乌江走滑断裂较近
及裂缝发育是页岩气保存不佳的主要原因，焦页5井井口距破坏性断层乌江、白家断裂分别为2.1 km、
3.9 km，垂直断距分别为454 m、738 m (图8)。
相较于逆断层，走滑断裂对保存条件破坏更大。焦石坝主体区南部乌江断裂即显示走滑性质，断距距900 m，焦页5井距乌江断裂较近，页岩气逸散较强，压力系数低。焦页5井断裂衍生断层、裂缝发育，不利于页岩气保存。乌江断层所夹持的南部向斜区孔隙度明显下降，且多发生漏失，反应页岩气
Figure 6. Seismic interpretation profile map of NTH2014-NW8 survey line of the Nantian Lake block
图6. 南天湖地区NTH2014-NW8测线地震解释剖面图
Table 1. Fracture statistics of surrounding of Tianye 1 well
表1.天页1井周边断裂统计表
断裂名称长度(km) 最大断距(m) 距离(km) 性质备注
齐岳山断层65 2500 10.7 逆冲控盆断裂
石柱西断层33 700 1.99 逆冲构造边界断裂
石柱东断层29 1500 2.96 逆冲构造边界断裂F4 18.4 400 0 逆冲构造单元内部断裂
F5 18.9 450 2.24 逆冲构造单元内部断裂
张晖 等
Figure 7. Imaging log crack statistics map of Tianye 1 well 图7. 天页1井成像测井裂缝统计图
Figure 8. Structural feature seismic profile map of Jiaoye 5 well 图8. 焦页5井构造特征地震剖面
NE
TS
TP1
焦页5井
TP2
张晖 等
保存条件变差，也反映了呈北西走向的乌江断裂晚期的走滑影响较大，封堵性较差。高角度裂缝和微小断层相对发育，且见到较多未被充填的裂缝(图9)，易于页岩气垂向散失。
焦页8井位于平桥断背斜，优质页岩厚度35.8 m ，平均TOC 2.43%，平均含气量3.65 m 3/t ，地层实测压力系数1.65，显示了良好的保存条件。分析认为平桥东西断裂封闭性较好及裂缝不发育是该井保存条件良好的主要原因。
焦页8井井口距平桥西、平桥东断裂分别为2.0、0.74 km ，平桥西、平桥东断裂垂直断距分别为680 m 、337 m (图10)。
Figure 9. Comprehensive interpretation results of FMI fractures map of Wufeng-Longmaxi Formation of Jiaoye 5 well 图9. 焦页5井五峰组–龙马溪组FMI 裂缝综合解释成果图
Figure 10. Tectonic features contrast seismic profiles map of Jiaoye 8 well 图10. 焦页8井构造特征对比地震剖面
张晖等
构造抬升较晚，与焦石坝主体相似，处于白家断裂带西第一排构造；早期冲断影响大，与焦石坝主体相似，构造走向呈简单的北东向，现今最大主应力方向体现晚期走滑相对较弱，断裂封堵性较好。构造应力简单，也造成高角度裂缝相对不发育，裂缝主要受褶皱作用影响(图11)。边缘断裂封闭性好，顶底板条件好，总体保存条件较好，压力系数1.56。
4. 顶底板条件是页岩气后期保存的必要因素
(一) 龙马溪组、牛蹄塘组特征及对比
五峰组–龙马溪组页岩气层顶、底板与页岩气层位连续沉积；顶、底板厚度大、展布稳定、岩性致密、突破压力高，封隔性好。五峰组–龙马溪组一段页岩气层顶板为龙马溪组二段发育的灰色–深灰色中–厚层粉砂岩、泥质粉砂岩夹薄层粉砂质泥岩，厚度50 m左右；底板为临湘组和宝塔组连续沉积的深灰色含泥瘤状灰岩、灰岩等，总厚度30~40 m，区域上分布稳定，空间展布范围较广。五峰组–龙马溪组的顶底板致密有利于油气的早期保存，牛蹄塘组页岩底板多为渗透性白云岩储层，不利于油气的早期保存。
(二) 不同构造位置顶底板类型及特征存在差异
1) 焦石坝地区
页岩气层顶板为龙马溪组二段发育的灰色–深灰色中–厚层粉砂岩、泥质粉砂岩，厚度50 m左右；底板为上奥陶统临湘组深灰色含泥瘤状灰岩、灰岩等，总厚度为30~40 m，区域上分布稳定。焦石坝区块龙马溪组二段的粉砂岩孔隙度平均值为2.4%，渗透率平均值为0.0016 × 10?3μm2，在80℃条件下，地层突破压力为69.8~71.2 MPa；下伏临湘组孔隙度平均值为1.58%，渗透率平均值为0.001 7 × 10?3μm2，在80℃条件下，地层突破压力为64.5~70.4 MPa，顶底板突破压力对页岩气的聚集起到重要作用。综上所述，焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气层顶底板厚度大、展布稳定、岩性致密、突破压力高，封隔性好(图12)。
2) 川西南地区
民页1井顶板为泥岩，突破压力为0.002 MPa，渗透率为164 md；底板为瘤状灰岩，突破压力为35.8 MPa,渗透率为0.092 md。因此，川西南地区顶底板物性相对较差(图13)。
Figure https://www.360docs.net/doc/3019181650.html,parison diagram of FMI comprehensive fracture interpretation results map of Wufeng-Longmaxi Formation
of Jiaoye 5, 6, 7, 8 wells
图11. 焦页8井与焦页5、6、7井五峰组-龙马溪组FMI裂缝综合解释成果图对比图
张晖等
图12.焦页8井综合柱状图
张晖 等
Figure 13. Composite columnar section of Minye 1 well 图13. 民页1井综合柱状图
(三) 构造抬升使顶底板连续性存在一定的差异性 1) 焦石坝主体区
顶板(龙二段以上)高角度裂缝发育，纵向分布不连续。页岩气层段高角度裂缝总体不发育，自封闭性好。因此，焦石坝主体区顶板高角度裂缝发育，纵向分布不连续(图14)。
2) 焦石坝南地区
焦石坝南地区典型井顶板(龙二以上)和页岩气层段都发育高角度裂缝，除焦页6
井纵向连续分布外，
张晖等
其他呈不连续分布。页岩气层焦页6井、焦页5井最为发育，自封闭性较差；焦页7、8井主要发育在一、二亚段，三亚段高角度裂缝不发育，自封闭性好。因此，高角度裂缝发育，纵向分布大多不连续，断裂交汇处连续分布(图15)。
3) 南天湖、川西南地区
天页1井顶板和页岩气层段高角度裂缝均欠发育，断裂作用导致封闭性丧失。民页1井顶板高角度裂缝均欠发育，断裂作用导致封闭性丧失；页岩气层段高角度缝集为发育，自封闭性差。因此，断裂作用导致顶底板破坏(图16、图17)。
焦页1井FMI裂缝解释成果图焦页2井FMI裂缝解释成果图焦页3井FMI裂缝解释成果图焦页4井FMI裂缝解释成果图Figure 14. FMI crack interpretation results of the main body of Jiaoshiba
图14. 焦石坝主体区FMI裂缝解释成果图
焦页5井FMI裂缝解释成果图焦页6井FMI裂缝解释成果图焦页7井FMI裂缝解释成果图焦页8井FMI裂缝解释成果图Figure 15.FMI crack interpretation results of the main body of Jiaoshiba
图15. 焦石坝南地区FMI裂缝解释成果图
张晖等
Figure 16.Tectonic features contrast seismic profiles map of Minye 1 well
图16.天页1井、民页1井构造特征对比地震剖面
Figure 17.FMI crack interpretation results map of Tianye 1 well (left) and Minye 1 well (right)
图17. 天页1井(左)、民页1井(右)FMI裂缝解释成果图
张晖等
5. 结论
通过对焦石坝外围构造复杂区不同地区页岩气典型井的详细解剖，我们认识到：
(一) 川东南地区距离东南部雪峰造山带越近，保存条件总体变差；盆外向斜宽缓、埋深越深、断裂
越不发育，保存条件则越好；盆缘复杂构造区保存条件均较差。相较于逆断层，走滑断裂对保存条件破坏更大。
(二) 顶底板条件是页岩气后期保存的必要因素。不同构造位置顶底板类型及特征存在差异，焦石坝
地区五峰组–龙马溪组页岩气层顶底板厚度大、展布稳定、岩性致密、突破压力高，封隔性好；川西南地区顶底板物性相对较差；构造抬升使顶底板连续性存在一定的差异性，焦石坝主体区顶板高角度裂缝发育，纵向分布不连续；焦石坝南地区高角度裂缝发育，纵向分布大多不连续，断裂交汇处连续分布；
南天湖、川西南地区断裂作用导致顶底板破坏，自封闭性差。
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[11]郭彤楼. 涪陵气田发现的启示与思考[J]. 地学前缘, 2015, 23(1): 1-15.
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开采页岩气的危害
随着页岩气被视为未来能源的“明星”而大量开采，其对地下水和土壤的影响也受到高度关注。美国一项研究表明，页岩气开发过程中的污水处理问题不容小觑。 杜克大学研究人员2013年10月2日在《环境科学与技术》期刊上报告说，他们对美国宾夕法尼亚州西部一个页岩气污水处理厂排污口附近河水及河底沉淀物进行取样，并把检测结果与该河流上下游的情况进行对比，结果发现，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且盐与金属含量严重超标。 检测还发现了高浓度的溴化物、氯化物与硫酸盐。研究人员指出，河水中含有大量溴化物尤其让人担心，因为它可与自来水厂中消毒用的氯及臭氧等发生反应，产生毒性非常强的副产物。 近日，备受争议的页岩气开发再一次成为人们关注的热点，针对页岩气开发，美国地缘政治学家威廉·恩道尔在他的新书《目标中国：华盛顿的“屠龙”战略》中详细分析了世界范围内页岩气开发的情况和页岩气开采技术对环境的危害。 页岩气——环境帮手还是凶手？ 2012年初，中国部分石油公司开始加入美国引导的对页岩气进行开发的浪潮中，开始采用极具争议的方法来开采埋藏于页岩层的天然气。页岩是一种富含黏土的岩石，内含多种矿物质。 2012年6月，中国石油巨头中石化开始在重庆钻取第一口页岩
气井，共计划钻井九口，预计到年底可以生产110亿－180亿立方英尺（约3亿－5亿立方米）天然气——略等于中国一天的天然气消耗量。中国希望到2020年页岩气能满足全国6%的能源需求。 页岩气开采技术由美国发明。中国石油公司邀请美英石油巨头共享开采技术，以满足日益增长的国内能源需求。2012年3月，英荷皇家壳牌集团（Anglo－Dutch Royal Dutch Shell Company）在华与中国石油天然气集团公司（简称中石油）签署首份页岩气生产技术共享协议。埃克森美孚（ExxonMobil）、英国石油公司（BP）、雪佛龙（Chevron）以及法国道达尔（Total）都相继与中国的石油公司签署了页岩气合作协议。 中国中央政府收到美国能源部能源信息管理局（EIA）的地质评估资料，该资料显示中国“可能”拥有全世界最大规模的“技术性可开采”资源，估计约1,275万亿立方英尺（约36万亿立方米）或占世界资源的20%。若评估属实，这将远远超过862万亿立方英尺（约24万亿立方米）的美国页岩气评估储量。美国能源信息管理局的研究表明，除重庆外，最具页岩气开采前景的当属新疆塔里木盆地。值得注意的是，近几年来，高度机密的美国情报工作中有一小部分已逐步通过美国能源部运作，提供虚假情报和进行情报侦察总是相伴相生。美国能源信息管理局是否故意抛出评估报告诱使中国仓促上阵开发页岩气，从而放弃寻求干净、安全的新能源来替代石油与天然气？如果是，那这就不是美国政府第一次通过篡改情报报告来实现政治目的了。
页岩气渗流及应用
页岩气渗流及应用 1 页岩气概述 随着世界各国对于煤、石油、天然气等化石能源需求的不断攀升，页岩气、致密气、煤层气等非常规能源，作为常规能源的重要补充，逐渐进入人们的视野。 页岩气是以多种相态存在，主体上富集于泥页岩（部分粉砂岩）地层中的天然气聚集。页岩气藏中的天然气不仅包括了存在于裂缝中的游离相天然气，也包括了存在于岩石颗粒表面上的吸附气。页岩气与其他类型天然气的显著差别在于，其具有典型的“自生自储”特点。全球对页岩气的勘探开发并不普遍，仅美国和加拿大在这方面做了大量工作。近十年来，美国页岩气行业发展迅速，目前已进入页岩气开发的快速发展阶段，加拿大页岩气商业化开采还处于起步阶段。页岩气在美国已经成为天然气家族中的重要成员，正广泛应用于燃气化工、汽车燃料等方面。作为一个新兴的非常规能源，页岩气资源的勘探开发需要大量技术、资金和人员投入。 我国页岩气资源的勘探开发刚刚起步，经验匮乏，技术不成熟，实现页岩气资源的规模开发还有很长的路要走。北美页岩气开发的成功经验和先进技术非常值得我们借鉴和参考。 目前，世界上对页岩气的研究并不普遍,只有美国和加拿大对此做过大量工作，特别是美国，对国内的5大页岩气盆地进行了十分系统的研究工作，在页岩气勘探开采方面取得了很大的突破，积累了丰富的经验。我国对页岩气的研究与勘探开发还处于探索阶段。20世纪60—90年代,在页岩油藏有所发现的基础上，部分学者对页岩气藏做过一定的探讨。近2年，张金川等国内学者相继发表了一些关于页岩气方面的著作，将为我国的油气勘探打开新的局面。 据国家工程院预测，我国原油供给的对外依存度到2020年将达到55%，天然气供需缺口2010年为200×108m3，2020年将达到800×108m3。而我国天然气勘探开
焦石坝地区构造特征及页岩气保存模式研究
收稿日期：20170913；改回日期：20180109 基金项目：国家自然基金“海相页岩纹层多样性及其对页岩储层品质的影响”（41602147）；江苏省普通高校学术学位研究生创新计划项目“渝东龙马溪组构造保存条件及储层含气量变化研究”（KYLX160550） 作者简介：刘鹏（1990—），男，工程师，2014年毕业于中国矿业大学地质工程专业，2017年毕业于该校构造地质学专业，获硕士学位，现从事煤层气、页岩气地质工作。DOI ：10.3969／j.issn.1006-6535.2018.02.007 焦石坝地区构造特征及页岩气保存模式研究 刘 鹏1，吴佩津1，彭钰洁2 （1.中国石油东方地球物理勘探有限责任公司，四川 成都 610051； 2.贵州建设职业技术学院，贵州 贵阳 551400） 摘要：针对焦石坝构造特征及页岩气保存模式认识不清的问题，选取焦石坝周缘砂岩样品及 NW —SE 向地质剖面，利用显微构造分析、平衡剖面技术，对焦石坝在地质历史时期应力方向、主要形变过程及形变时期进行研究。研究结果表明：焦石坝地区具有构造改造强度弱、改造时 间晚、断层封堵性好、埋深适中以及良好的顶底板岩性组合的页岩气保存模式；在地质历史时 期主要受NW —SE 向的挤压应力影响，NE —SW 向应力次之，主要形变期在120Ma 之后，地层 总缩短量为3.8km ，缩短率为16.7％，其中65~85Ma （燕山晚期）是焦石坝主要隆升阶段。该 研究对四川盆地周缘页岩气勘探开发具有重要指导作用。 关键词：页岩气；显微构造；构造形变；保存模式；焦石坝 中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1006-6535（2018）02-0037-05 Structure Characterization and Shale Gas Preservation Pattern in Jiaoshiba Liu Peng 1，Wu Peijin 1，Peng Yujie 2（https://www.360docs.net/doc/3019181650.html,PC Geophysical Company Limited ，Chengdu ，Sichuan 610051，China ； 2.Guizhou Polytechnic of Construction ，Guiyang ，Guizhou 551400，China ）Abstract ：The sandstone core samples in the Jiaoshiba periphery and the NW -SE geologic cross -sections are taken to further characterize the structure and identify shale gas preservation pattern.Microstructure analysis and balanced cross -section are used to study the stress direction ，major deformation process and deformation period of Jiaoshiba in the geologic history.Research indicates that the shale gas preservation pattern in Jiaoshiba is featured by weak tectonic reworking ，late reworking time ，better fault sealing ，moderate buried depth and favorable top -bottom li-thology combination.It is mainly affected by the compressive stress along the NW -SE direction in the geologic histo- ry period ，followed by the NE -SW stress.The major deformation period is after 120Ma ，the total formation shorten-ing is 3.8km with a shortening ratio of 16.7％，where 65~85Ma （Late Yanshan Period ）is considered as the predominant uplifting stage of Jiaoshiba.This research could provide a significant guidance for the shale gas explora- tion and development in the periphery of Sichuan Basin.Key words ：shale gas ；microstructure ；structure deformation ；preservation pattern ；Jiaoshiba 0 引 言 页岩气的成藏作用受到多种地质因素的控制。 近些年，学者从不同的角度对页岩气成藏展开了较 为深入的研究［1-3］。对比北美页岩气地质条件，中国海相页岩具有时代老、热演化程度高、地质构造条件复杂等特殊性 ［4-5］。中国中上扬子地区海相页岩广泛发育，该地区页岩层系经历多期构造演化与长期隆升剥蚀［6］，这一地质条件决定了中上扬子地区页岩气保存条件的重要性。焦石坝地区作为目前中国海相页岩气成功开采的典型，前人对该地区的研究多将其划分在川东进行整体研究。焦 石坝背斜构造位于四川盆地东南缘，川东高陡褶皱 带的南段，万县复向斜、方斗山背斜和石柱复向斜万方数据
页岩气特点及成藏机理
页岩气特点及成藏机理 ---陈栋、王杰页岩气作为一种重要的非常规油气资源，随着能源资源的日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，其重要性已经日益突出。随着国家新一轮页岩气勘探开发部署的大规模展开，正确认识和掌握页岩气的成因、成藏条件等知识，对于今后从事页岩气现场录井的工作人员提高录井质量具有较好的指导意义。 1.概况 页岩气（shale gas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。其形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的页岩烃源岩地层中。 2.特点 2.1 页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间；以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地
的有利目标。页岩气的资源量较大但单井产量较小，美国页岩气井的单井采气量为2800-28000m3/d。 2.5 在成藏机理上具有递变过渡的特点，盆地内构造较深部位是页岩气成藏的有利区，页岩气成藏和分布的最大范围与有效气源岩的面积相当。 2.6 原生页岩气藏以高异常压力为特征，当发生构造升降运动时，其异常压力相应升高或降低，因此页岩气藏的地层压力多变。 2.7 页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点—-大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。 3.成因 通过对页岩气组分特征、成熟度特征分析，页岩气是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合。生物成因气是有机物在低温下经厌氧微生物分解作用形成的天然气；热成因气是有机质在较高温度及持续加热期间经热降解和裂解作用形成的天然气。相对于热成因气，生物成因的页岩气分布极限，主要分布盆地边缘的泥页岩中，在美国研究比较深入的五个盆地的五套页岩中，密执安盆地和伊利诺斯盆地发现了生物成因的页岩气藏，并且是勘探目标中的主要构成(Schoell，1980；Malter 等，2000)。 3.1 生物成因
页岩气水平井钻井技术
页岩气水平井钻井技术 摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。 关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻 美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。
重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实
重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实 重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实 焦石坝，重庆涪陵区一个山区小镇。在这里，我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生，被命名为“页岩气开发功勋井”。今年3月24日，中国石化正式宣布，计划在2017年把涪陵页岩气田建成国内首个年产能100亿立方米的页岩气田，相当于一个1000万吨级大型油田。 重大突破 页岩气田进入商业开发 在中国石化勘探南方分公司岩芯库，保存着一筒采自焦页1HF井3000多米深处的深灰色页岩。“在焦石坝地底下，这些页岩就像一床大棉被，包裹着丰厚的页岩气。”分公司地质专家夏维书说。 撕开这床大棉被的“第一钻”在2012年2月14日晚8时开钻。11月28日，一个振奋人心的消息从焦石坝传来：焦页1HF井当天钻获20.3万方高产页岩气，这标志着我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生了。 页岩气是一种重要的非常规天然气，被认为是继常规天然气之后，又一种可以大规模开发的优质清洁能源。近年来，全球特别是北美地区，页岩气开发步伐明显加快。美国由于页岩气的大规模开采，甚至可能从油气输入国变为油气输出国。 在我国，常规天然气储量有限，而页岩气储量相对丰富。页岩气如果能得以大规模开发，对缓解我国天然气紧张局面、降低天然气对外依存度意义重大。 2011年，我国将页岩气列为独立矿种；2012年，出台《页岩气发展规划（2011—2015年）》；2013年，国家能源局正式批准涪陵页岩气田为国家级页岩气产能建设示范区。 继焦页1HF井后，环绕其周边数公里区域内，几口评价井也相继部署开采。2013年7月2日，焦页1—3HF井投产，测试产量20多万方/日；9月29日，焦页6—2HF 井投产，测试产量达35万方/日；10月9日，焦页8—2HF井投产，测试产量再创新高，达55万方/日。 “到这时，我们已吃上了定心丸：焦石坝区块页岩气藏不是一点，而是一片；这里不仅有页岩气，而且是高产气藏。”江汉油田涪陵工区项目部经理习传学说。 截至今年5月17日，在涪陵页岩气田280平方公里一期产建区，已开钻页岩气井82口，完钻47口，投产27口，平均单井日产气11万方以上。今年内，该区域将规划投产100口井左右。 “涪陵页岩气田进入商业开发，是我国页岩气开发的重大突破。”业内专家指出，我国页岩气资源潜力大、分布面积广、发育层系多，一旦形成产能，将对满足我国不断增长的能源需求、促进节能减排、优化能源结构、保障能源安全和促进经济社会发展具有重大战略意义。 技术创新 让
页岩气综述
页岩气是一种非常规天然气，它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率极低的泥页岩之中，开采难度更大，因此被业界归为非常规油气资源。但是随着技术的突破，页岩气开发逐渐进入我们的视野，并以其巨大的资源储量引得各国油气公司纷纷将眼光投向这块未来能源新领域[1]。 在中国开发页岩气资源的前景十分广阔，近年来,我国的油气勘探专家、学者也积极开展了泥页岩气的探索,初步研究表明,我国泥页岩气资源十分丰富,估算资源量为23.5×1012～100×1012,中国的泥页岩气资源主要分布在松辽盆地白垩系、渤海湾盆地及江汉盆地的古近系和新近系、四川盆地中生界、扬子准地台、华南褶皱带和南秦岭褶皱带等,其勘探潜力巨大。泥页岩气的勘探开发将成为未来我国天然气能源新的增长点[2]。 尽管如此我国的页岩气资源的开发却也只是处在勘探阶段，开发技术十分不成熟，为了为我国的页岩气的开发提出建议，做出指导，对开发页岩气所需要的各方面技术进行调研与分析是不可或缺的工作。美国作为开发页岩气的先驱也指出技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键[3]。 1988年到2007年Barnett页岩气产量与技术的关系如下[4]： 图1 产量与技术关系 由图中我们可以看出每一次技术的进步都带来了页岩气产量的飞速增长，特别是在重复压裂以及水平井分段压裂技术的引入之后产量的增长更为显著。因此我们进行页岩气调研，不仅可以对我国页岩气开发中的增产作业做出指导，也可以为日后的工程研究提供一些基本的理论知识，推动我国页岩气压裂增产技术的进步。 对于页岩气储层的评价与常规储层应该有所不同，常规储层首先想到的都是储量，孔、渗、饱等储层物性参数，而对于页岩气我们应该首先考虑的则是，该处的页岩是否有能够适应压裂的一些特性。因为不能通过压裂增产的页岩是没有开采价值的。从这个考虑出发，我们跟据美国开发的经验初步拟定了如下的一些特性评价标准： 天然裂缝存在并可以在压后维持一定的导流能力对于页岩气的生产是十分
2019年页岩气行业深度研究报告
２０１９年页岩气行业深度研究报告
目录索引 一、美国页岩油气开发历史与现状 (5) 1.1美国页岩气开发历史 (5) 1.2美国页岩油气开发最新进展 (6) 1.3美国历经三代技术进步，效率已经大幅提升 (7) 二、中美页岩开发对比 (10) 2.1最新储量对比：潜在储量巨大，不断开发不断探明 (10) 2.2最新产量对比：中国产量已经世界第三，对应美国二十年前水平 (10) 2.3发展阶段对比：中国未来也可能复制美国“先气后油”路径 (12) 2.4单井成本对比：中国已经大幅下降，中美成本差距不断缩小 (13) 三、中国页岩气经济性分析 (14) 3.1单井成本 (14) 3.2单井产量 (14) 3.3经济性测算： (15) 四、中国油气装备行业进入新阶段 (17) 4.1能源安全叠加高端装备战略 (17) 4.2国内油气装备发展方向 (18) 4.3新补贴模式出台，更重视增量补贴 (19) 4.4中石油川南发力，投资开始加码 (21) 五、投资建议 (23) 六、风险提示 (23)
图表索引 图1：美国页岩气开发历程 (5) 图2：美国主要页岩油气产区分布 (6) 图3：美国页岩地区石油产量（千桶/天） (6) 图4：美国页岩地区天然气产量（百万立方英尺/天） (6) 图5：美国主要页岩地区石油单钻机采量（千桶/天） (7) 图6：美国主要页岩地区天然气单钻机采量（百万立方英尺/天） (7) 图7：美国页岩气钻完井成本细分（2016年） (8) 图8：美国页岩油气水平段（英尺）发展趋势 (8) 图9：美国页岩油气段数（段）发展趋势 (8) 图10：美国页岩油气成本（万美元）下降趋势 (8) 图11：美国页岩油气钻井周期（天）发展趋势 (8) 图12：美国页岩油气压裂效率（段/天）发展趋势 (9) 图13：美国页岩油气单井可采量（亿立方英尺/天）发展趋势 (9) 图14：联合国统计各国页岩气储量（万亿立方米） (10) 图15：中国自然资源部统计中国页岩气三级储量（万亿立方米） (10) 图16：2018年中国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图17：2018年美国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图18：中国历年页岩气产量（亿方） (11) 图19：美国历年页岩气产量（亿方） (11) 图20：中美页岩资源开采阶段及代表产区 (12) 图21：我国主要含页岩油盆地分布图（黄色） (12) 图22：新疆吉木萨尔页岩油开采现场 (12) 图23：中美页岩气平均单井综合成本比较（万元/井） (13) 图24：中美页岩气平均单井钻井费用、压裂费用对比（2018，万元/井） (14) 图25：基于美国Haynesville页岩气井年产量及累积产量预测趋势 (14) 图26：国内页岩气单位产气成本测算（元/立方米） (15) 图27：模拟中国页岩气开采成本回收期 (16) 图28：中国原油进口量（万吨）及进口金额（万美元） (17) 图29：中国天然气进口金额及自给率 (17) 图30：油气开采主要工序及核心装备 (17) 图31：石油钻机的电驱系统正应用于新型电驱压裂装备 (18) 图32：两桶油页岩气产气量，亿方 (21) 图33：中石油川南地区页岩气开采计划 (21) 图34：中国历年页岩气新开发井数量（口） (22) 图35：中石油川南地区页岩气中长期发展规划方案 (22) 表1：中国页岩气历年政策 (20) 表2：国家能源局页岩气开发利用补贴标准 (20) 表3：新补贴政策奖补（扣减）分配系数 (21)
页岩气开采技术
页岩气开采技术 1 综述 页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。如图1.1所示。页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。 图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。 2 页岩气水平井技术 1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术 早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采
深层页岩气资源勘探的机遇与挑战
深层页岩气资源勘探的机遇与挑战 近年来，全球页岩气资源开发如火如荼的趋势已经蔓延到了中国，四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等已被列为中国主要的页岩油气区，然而，中国页岩气勘探开发起步尚晚，地质环境更加复杂，还要面临低油价，高成本，高风险的挑战，在一定程度上限制了对页岩气勘探技术的投资与投入力度。而北美煤层气、页岩气勘探开发的成功案例已向我们证明了非常规油气资源是未来可实现的接 替能源，其成熟的页岩气勘探开发经验，也给了我们更多的启示。页岩气具有特殊的成藏机理，游离气和吸附气多种赋存状态；非浮力成藏动力；分布规律变化大，不直接受控于常规意义上的圈闭；聚集丰度低但基数大：连续型，“弥散” 分布；微达西或纳米达西低孔特低渗的特点；需要找到合适的含油气地层厚层；需要大密度水平（多分支）钻井；需要大规模压裂改造储层体积。 回顾美国对页岩气的勘探开发历史，2013年4月份15-17仅三天时间，共投入生产井616口，约40%的井是失利的，研究发现，约73%的原因是由于对地质情况认知错误导致的，18%是因为后期压裂设计不合理，其它原因还包括如井下工具达不到要求、地表设备问题，以及气泵问题等，完善对页岩气特殊成藏机理的认识才能够有效提高页岩气开发成功的概率。纵观中国的页岩气研究现状，挑战与机遇并存，首先，中国页岩气资源既有如四川上三叠统的陆相沉积环境，也有以北方石碳系为例的海相主体环境，同时还有南方二叠系为代表的海陆过渡相沉积环境，资源的分布存在较大的不确定性；中国复杂的地质构造背景，导致页岩气勘探开发核心技术的缺失和相关技术不成熟，开采投入大，成本高、气价低；地表多山构造使得在开采页岩气过程中对水资源的需求及污水处理成为亟待解决的问题；页岩气开发相关配套证词及相关标准急需出台；同时，还要考虑到物流成本及官方标准等问题。 基于2D和3D精细含油气系统模拟技术，既要考虑页岩内部自生自储油气资源量，在上覆地层存在常规储层时，也存在压力释放和气态烃类远距离运移的可能。PetroMod软件工具在盆地演化和温压演化的基础上，进行非常规资源的研究被认为是目前最专业的辅助工具，其内置多个页岩气/煤层气生烃动力学模型，采用的模型样品均来自于：Boghead 煤（宾西法尼亚纪，俄亥俄）、Alaskan Tasmanite页岩（侏罗纪，阿拉斯加）、Woodford 页岩（泥盆纪/密西西比纪，俄克拉何马）、Kimmeridge 泥岩（上侏罗纪，英国）、第三纪煤（中新世纪，印尼）、Teruel 油页岩（中新世纪，西班牙）、Toarcian 页岩（下侏罗纪，德国）和Brown 石灰岩（麦斯特里希特阶、约旦），从中获得的经验参数和相应的动力学模型也往往成为国内页岩气/煤层气最值得借鉴的研究成果。页岩气资源量主要为吸附气和游离气构成，且多以吸附气为主，煤层气吸附量更大，基于Langmuir方程，综合温度、压力、体积、等温TOC和解吸附能量等因素计算吸附在干酪根表面吸附气量被认为是目前最有效的解决该问题的方法。多组分吸附模型计算，更精确地分析四维下多组分烃类资源分布随构造演化、温压的变化；基于有机质孔隙度演化模型，建立孔隙度与有机质成熟度之间的函数，在正常孔隙演化（孔隙度-深度）的基础上，可以模拟有机质孔隙度的研究，并作为单独
焦石坝外围构造复杂区不同地区页岩气典型井解剖
Mine Engineering 矿山工程, 2018, 6(3), 183-198 Published Online July 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/3019181650.html,/journal/me https://https://www.360docs.net/doc/3019181650.html,/10.12677/me.2018.63025 Anatomy of Typical Shale Gas Wells in Different Regions of the Complex Structure Surrounding Jiaoshiba Hui Zhang1, Yuewen Liu2, Xiangfeng Wei1 1Sinopec Exploration, Chengdu Sichuan 2China National Petroleum Corporation Sichuan Energy Industry Investment Group, Chengdu Sichuan Received: Jul. 4th, 2018; accepted: Jul. 19th, 2018; published: Jul. 27th, 2018 Abstract With the rapid progress of shale gas exploration and development, the complexity of shale gas ac-cumulation and preservation is emerging gradually. The impact of preservation is not well un-derstood, which seriously affects shale gas target evaluation, exploration deployment and efficient exploration, especially in complex structural areas, structures and faults. Although a major breakthrough has been made in shale gas exploration in the complex structural area around the Jiaoshiba, the drilling situation is still not optimistic. In this paper, the typical shale gas wells in different regions in the complex structural areas around the Jiaoshiba are dissected in detail, ana-lyzed from the aspects of pressure coefficient, fracture, fracture, structural characteristics, roof and floor, gas bearing properties, etc, which is recognized that there are significant differences in gas content in different regions. The closer Southeast Sichuan is to the Xuefeng orogenic belt, the worse the preservation condition is; extrabasinal syncline width is slow, buried depth is deeper, fracture is less developed, preservation condition is better; the complex structure condition of ba-sin edge is poor. Keywords Complex Structure Surrounding Jiaoshiba, Shale Gas, Anatomy of Typical Shale Gas 焦石坝外围构造复杂区不同地区页岩气典型井解剖 张晖1，刘月雯2，魏祥峰1 1中石化勘探分公司，四川成都
页岩气液化技术
1公升煤气约多少液化气? 煤气的制成和使用 18世纪下半叶，有一种新的燃料——煤气闯入了人们的生活中。煤气，顾名思义，自然来源于煤。将煤先变成煤气，再作为能源使用，实在是人类用煤方式上的重大进步。 据说，煤气最早是人们无意之中发现的。在1667年，英国一位乡村教师雪莱，在他任教处威甘，发现了一个奇怪的池塘。池水中常冒出气体，多的时候池水好似沸腾一样，晚间用火一点，竟会像油锅起火似的，在池面上掠起一阵蓝莹莹的火焰。雪莱发现池底有着厚厚的泥炭层，他猜测气体是泥炭分解后放出来的。1670年，雪莱的朋友克莱顿用实验证实了雪莱的想法。他挖了些泥炭来，放在密闭的容器中加热，得到了一些气体，并充进气囊里。他的小女儿好奇地用针将气囊刺了一个小孔，用蜡烛焰去接近逸出的气体。顿时，蓝色的火焰窜得高高的，一会儿把气囊里的气体烧得无影无踪了，这也许就是人类第一次制得和使用煤气吧。 后来，英国有人用泥炭的不完全燃烧，制得了发生炉煤气。这就是克莱顿方法的工业生产。不过，从真正的煤中获得煤气，是克莱顿以后100多年的另一个英国人默多克。默多克小时候很爱玩火，一次少年默多克把一块油页岩放在水壶里加热，壶嘴里冒出了气体，他划了根火柴去点，气体烧着了。1972年，青年默多克用煤块代替了油页岩重复了儿时的游戏，他用一根21米长的镀锡铁管把气体引到自己的住室内，气体点燃后，将屋内照耀得如同白昼。这可以说是煤气第一次用于照明，也是煤气的第一次实际应用。后来，默多克成立了一家煤气公司，专门提供照明煤气。 现代人们使用的煤气，通常是利用煤的不完全燃烧得到的。煤气发生炉的种类很多。有一种鲁奇炉是座高大的直立钢筒，内壁砌着耐火砖。炉顶是煤的进口，炉身下部有鼓进空气和蒸汽的管道，炉渣从底部排出。点火后，下层的煤燃烧发出大量的热，使上面的煤层热到炽红的程度。燃烧产生的二氧化碳随热气上升，当它通过上部又厚又炽热的煤层时，就起反应生成了一氧化碳。通进去的蒸汽还会与炽热的煤发生另一种反应，生成一氧化碳和氢气。上述变化可概括成3个反应式： C+O2=CO2 CO2+C=2CO C+H2O＝CO+H2 制得后的煤气被引进煤气贮罐。这是一个完全用钢板焊接而成的庞然大物，远看上去像一座巨大的圆房子，有20层楼那么高。这个巨大的煤气贮罐会随着煤气存量的增减而升降，煤气多了，就把一层层的“房子”鼓得高高的，煤气少了，“房子”就会矮下去。煤气贮罐靠着钢筒的压力，将煤气压送出去。如果输送路程较远，人们还会在沿途装上压力调节器，以保证压力，使远近的用户都能正常使用。
加拿大页岩气发展概况(2013年10月24日)
29/10/2013
The Canadian Trade Commissioner Service
Everywhere you do business
Le Service des délégués commerciaux du Canada
Partout où vous faites des affaires
加拿大页岩气发展概况
2013年10月24日
内容介绍
? 加拿大页岩气资源概况 ? 政府职能和行业支持 ? 页岩气开发中备受关注的问题 ? 加拿大能源设备 工程 服务公司 加拿大能源设备、工程、服务公司
2
1
29/10/2013
加拿大基本数据
3400万人口 1000万平方公里
土地面积第二 天然气：产量第三 石油：产量第六、探明储量第三
3
大页岩气 加拿大天然气资源组成
? 累计开采天然气 ? 常规天然气 ? 煤层气 ? 致密气 ? 页岩气
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2
29/10/2013
大页岩气 加拿大天然气资源组成
GIP Marketable (Tcf) (Tcm ) M k t bl (T f) (T 692 357 10.11 801 34-129 0.96-3.65 1311 215-476 6.09-13.48 1111 128-343 3.62-9.71 3915 733-1304 20.76-36.93
常规天然气 煤层气 致密气 页岩气 合计
页岩气占近30%
Source: CSUG May 2010
5
大页岩气 加拿大天然气资源组成
Source: EIA June 2013
6
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647.2-2013_页岩气水平井钻井作业技术规范_第_2_部分：钻井作业(出版稿)
Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准 Q/SYCQZ 647.2—2013 页岩气水平井钻井作业技术规范 第2部分：钻井作业 2013-12-22发布2014-01-22实施
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻井工程设计 (1) 4 井眼轨迹控制 (2) 5 防碰作业 (3) 6 水平段安全钻井 (3)
前言 《页岩气水平井钻井作业技术规范》分为五个部分： ——第 1 部分：丛式井组井场布置； ——第 2 部分：钻井作业； ——第 3 部分：油基钻井液； ——第 4 部分：水平段油基钻井液固井； ——第 5 部分：井控。 本部分为第 2 部分。 本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。 本标准由川庆钻探工程有限公司提出。 本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、川庆钻探工程有限公司川东钻探公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司 本标准主要起草人：张德军、赵晗、卓云、叶长文。
页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 1 范围 本标准规定了页岩气丛式井组钻井工程设计、井眼轨迹控制、防碰作业、水平段安全钻井等内容和要求。 本标准适用于川渝地区页岩气井的钻井作业。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 SY／T 1296 密集丛式井上部井段防碰设计与施工技术规范 SY／T 5088-2008 钻井井身质量控制规范 SY／T 5416 定向井测量仪器测量及检验 SY／T 5435-2003 定向井井眼轨迹设计与轨迹计算 SY／T 5547 螺杆钻具使用、维修和管理 SY／T 5619 定向井下部钻具组合设计方法 SY／T 6332-2004 定向井轨迹控制 SY／T 6396 钻井井眼防碰技术要求 Q／SYCQZ 001 钻井技术操作规程 Q／SYCQZ 372-2011 丛式井井眼防碰技术规程 3 钻井工程设计 3.1 井身结构 3.1.1 表层套管应封隔地表漏层和垮塌层，相邻两井表层套管下深错开20 m以上。 3.1.2 水平井技术套管下入位置井斜应不低于60°，若井下出现严重垮塌、钻遇高压油气，可提前下入技术套管。 3.1.3 油层套管尺寸不小于 11 4.3 mm，抗内压强度与增产改造施工压力之比＞1.25。 3.1.4 水平段长度宜控制在800 m ～ 1400 m。 3.2 靶区 3.2.1 靶区半径设计符合SY／T 5088-2008的规定，且满足井眼轨迹控制要求。 3.2.2 水平段井眼方向与地层最小主应力方向的夹角不小于 15°。 3.3 井眼轨道 3.3.1 每口井地下靶心与井口位置连线相互之间不宜空间交叉。
页岩气开采压裂技术
页岩气开采压裂技术 摘要：我国页岩气资源丰富但由于页岩地层渗透率很低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术( 多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性, 探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。 关键词：水力压裂页岩气开采压裂液 0 前言 自1947年美国进行第1次水力压裂以来,经过50多年的发展,水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维; 压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型,且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响; 压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼和清洁压裂液体系;支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒,并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂;压裂设备从小功率水泥车发展到1000型压裂车和2000 型压裂车;单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业;压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏(有时还有防砂压裂)并举。同时, 从开发井压裂拓宽到探井压裂,使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段,如今也成为评价认识储层的重要方法。 1 国内外现状 水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州试验成功至今近半个世纪了,作为油井的主要增产措施正日益受到世界各国石油工作者的重视和关注,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前, 以研究适应浅层的水平裂缝为主这一时期我国主要以油井解堵为目的开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后, 随着产层加深, 以研究垂直裂缝为主。这一时期的压裂目的是解堵和增产, 通常称之为常规压裂。这一时期,我国进入工业性生产实用阶段,发展了滑套式分层压裂配套技术。 70年代，进入改造致密气层的大型水力压裂时期。这一时期,我国在分层压裂技术的基