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        中國頁巖氣選區(qū)評價研究進展概論及思考

        2019-08-05 12:22:16虎,甘
        復雜油氣藏 2019年2期
        關鍵詞:標準工程評價

        張 虎,甘 輝

        (四川省煤田地質(zhì)局一三七隊,四川 達州 635006)

        與常規(guī)油氣一樣,為尋找有利的靶區(qū),便形成了一系列頁巖氣選區(qū)評價工作流程。中國頁巖氣基本地質(zhì)特征與國外存在差異,其選區(qū)評價發(fā)展歷程、選區(qū)評價參數(shù)與標準、選區(qū)評價方法有特殊性。本文調(diào)研了大量文獻資料,從選區(qū)評價對象、層次、標準等方面總結了中國頁巖氣選區(qū)評價發(fā)展歷程;以南方頁巖氣選區(qū)評價為例,進一步分析選區(qū)評價過程,提出一套選區(qū)評價參數(shù)及標準,旨在為以后的頁巖氣選區(qū)評價提供借鑒;最后總結選區(qū)評價方法的優(yōu)缺點,為選區(qū)評價方法選取提供參考。

        1 頁巖氣選區(qū)評價發(fā)展歷程

        1.1 選區(qū)評價對象

        中國的頁巖氣資源在陸相、海陸交互相、海相層系均有分布,涉及震旦系、寒武系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系[1]。因此,中國頁巖氣選區(qū)評價對象具有多相、多層系的特點,建議按沉積相劃分評價對象。

        1.2 選區(qū)評價層次

        中國頁巖氣勘探開發(fā)起步于2000年,經(jīng)歷了跟蹤調(diào)研→資源調(diào)查→目標優(yōu)選→先導試驗→開發(fā)建設→快速上產(chǎn)的過程,而中國頁巖氣選區(qū)評價始于2008年,選區(qū)評價經(jīng)歷了遠景區(qū)→有利區(qū)→核心區(qū)→工程甜點區(qū)的過程,評價分為四個層次是基于勘探開發(fā)過程中資料的不斷更新??碧匠跗谟捎谫Y料缺乏,僅能滿足遠景區(qū)選區(qū)評價精度要求,后期由于勘探開發(fā)資料不斷的增加,依次滿足有利區(qū)、核心區(qū)、工程甜點區(qū)的選區(qū)評價工作。文獻發(fā)表時間也有類似規(guī)律:2009~2013年主要為遠景區(qū)選擇的文獻[2-5];2014~2015年主要為有利區(qū)預測評價的文獻[6-9];2016~2018年主要為核心區(qū)、工程甜點區(qū)選區(qū)評價文獻[10-13]。選區(qū)評價初期出現(xiàn)核心區(qū)的文獻僅是理論研究或是建立模型[14-15]。不同地區(qū)所經(jīng)歷的選區(qū)評價過程不同,如長寧、威遠、涪陵焦石壩等地區(qū)經(jīng)歷了完整的過程,而多數(shù)地區(qū)選區(qū)評價還處于遠景區(qū)、有利區(qū)、核心區(qū)評價層次,近期出現(xiàn)關于有利區(qū)優(yōu)選的文獻一般都是基于這些地區(qū)的優(yōu)選實踐,如趙瞻(2017)對滇黔北地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣有利區(qū)進行的預測[16]。

        1.3 公開標準

        目前中國還未建立起系統(tǒng)的頁巖氣選區(qū)評價標準。公開文獻主要是依據(jù)某研究區(qū)進行遠景區(qū)、有利區(qū)、核心區(qū)、工程甜點區(qū)中某一層次的選區(qū)評價實踐[3,5,11,14],原國土資源部組織編制的《頁巖氣勘查開發(fā)相關技術規(guī)程》中的《頁巖氣資源評價及選區(qū)規(guī)程》(征求意見稿),針對遠景區(qū)、有利區(qū)、核心區(qū)提出了參考標準,GB∕T 31483-2015 《頁巖氣地質(zhì)評價方法》是唯一一個提出了選區(qū)評價標準的,但標準中只是提出了海相、過渡相-湖沼相煤系、湖相頁巖氣有利區(qū)下限標準。因此,亟待建立系統(tǒng)的分層次、分沉積相的頁巖氣選區(qū)評價標準。

        2 頁巖氣選區(qū)評價參數(shù)與標準

        以南方海相頁巖氣選區(qū)評價為例。初期由于資料的缺乏,僅基于已有的老井、露頭、地震等少量資料進行了遠景區(qū)評價,評價參數(shù)主要考慮頁巖氣生氣能力,涉及參數(shù)為TOC、R0、厚度等[2-3]。不同學者所選用的參數(shù)不同,主要是由于不同地區(qū)頁巖氣富集主控因素不同,次要是掌握資料程度不同。

        有利區(qū)的選區(qū)評價主要在遠景區(qū)選區(qū)結果的范圍內(nèi)進行,由于有一定的勘探投入,選區(qū)評價參數(shù)增多,主要考慮儲氣能力等參數(shù),選擇了南方有利區(qū),如長寧、威遠、昭通等頁巖氣勘查示范區(qū)(有利區(qū))。遠景區(qū)、有利區(qū)選區(qū)評價標準不統(tǒng)一,遠景區(qū)、有利區(qū)只是頁巖氣選區(qū)評價過程的初選,為避免排除了有利的區(qū)域,建議評價標準適當降低。

        目前,中國頁巖氣選區(qū)評價已開展了遠景區(qū)、有利區(qū)的優(yōu)選;威遠、長寧、焦石壩地區(qū)海相頁巖進行核心區(qū)、工程甜點區(qū)優(yōu)選,進入了頁巖氣勘探開發(fā)階段,生產(chǎn)數(shù)據(jù)對選區(qū)評價標準進行了驗證;另外局部地區(qū)海陸過渡相、陸相獲得了具有開采價值的工業(yè)氣流。因此本文以上述地區(qū)頁巖氣選區(qū)評價為例,提出中國頁巖氣核心區(qū)、工程甜點區(qū)的優(yōu)選評價參數(shù)及標準。考慮到沉積差異性,海陸過渡相和陸相頁巖與海相頁巖參數(shù)標準略有差異,僅供頁巖氣選區(qū)評價參考(表1)。

        核心區(qū)選區(qū)評價主要考慮可采性,在有利區(qū)內(nèi)部署鉆井、物探等工作,通過鉆井、物探獲取的資料,結合室內(nèi)綜合研究分析,最終選擇核心區(qū)。對于核心區(qū)選區(qū)評價,長寧、威遠地區(qū)選用了優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層厚度(大于30 m)、埋深(2 000~4 000 m)、資源豐度(大于3×108m3/km2)、壓力系數(shù)(大于1.2)、地應力(較低)、地面條件(好)六個方面[17],其中優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層滿足如下要求:TOC大于2%,含氣量大于2 m3/t,孔隙度大于4%,脆性礦物大于40%等為優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層。

        工程甜點區(qū)的優(yōu)選是在核心區(qū)優(yōu)選的基礎之上,從參數(shù)標準來說本來已經(jīng)能滿足工程甜點區(qū)的要求,但是核心區(qū)優(yōu)選中基本是基于井點數(shù)據(jù),由于頁巖也具有非均質(zhì)性,因此工程甜點區(qū)的優(yōu)選更多的是利用地震預測手段排除不能滿足參數(shù)標準的區(qū)域,所以參數(shù)標準變化不大,某些在核心區(qū)選用的參數(shù)可一次性排除不符合的區(qū)域,在工程甜點區(qū)中便不選用該參數(shù),所以參數(shù)更少,主要選取偏向于工程可操作性的參數(shù)[10-13]。本次選用了優(yōu)質(zhì)頁巖氣儲層厚度、脆性指數(shù)、應力、裂縫密度四個參數(shù)。

        長寧、威遠、焦石壩測試氣產(chǎn)量與優(yōu)質(zhì)頁巖厚度正相關,在優(yōu)質(zhì)頁巖厚度大于30 m時測試氣產(chǎn)量增加迅速[17-18]。因此,對于工程甜點區(qū)則把優(yōu)質(zhì)頁巖厚度下限定為30 m。

        由于頁巖低孔低滲的特征,頁巖一般采用體積壓裂改造,提高產(chǎn)能。脆性指數(shù)是判斷頁巖可壓裂性的重要參數(shù),脆性指數(shù)越大,可壓裂性越好。郭旭升(2014)認為脆性指數(shù)((石英+長石+方解石)/(石英+長石+方解石+黏土))%大于等于60,容易形成縫網(wǎng),提高壓裂效果[18]。

        地應力差異系數(shù)可對壓裂效果進行表征,一般地應力差異系數(shù)越小,壓裂效果越好,北美一般認為小于0.25,焦石壩地區(qū)0.11的壓裂效果較好[18],本次定為0.2。

        天然裂縫發(fā)育程度越高,壓裂時易于形成網(wǎng)絡裂縫,但發(fā)育程度過高不利于保存,焦石壩地區(qū)選擇裂縫發(fā)育區(qū)內(nèi)的相對不發(fā)育區(qū),數(shù)據(jù)資料可通過微地震手段獲取。

        表1 中國頁巖氣核心區(qū)、工程甜點區(qū)選區(qū)評價參考標準

        3 選區(qū)評價方法

        中國頁巖氣選區(qū)評價主要形成了三種方法:綜合信息疊合法、權重系數(shù)法、地震屬性預測法,每種方法有其適用范圍、優(yōu)缺點。前兩種方法主要用于遠景區(qū)、有利區(qū)、核心區(qū)的優(yōu)選,地震屬性預測法主要針對工程甜點區(qū)。綜合信息疊合法根據(jù)評價參數(shù)的分布特征,采用多參數(shù)疊加選擇目標區(qū)域;權重系數(shù)法,通過給每個參數(shù)權重,然后對每個參數(shù)分級,并進行無量綱化處理,最后利用某種數(shù)學方法,得到綜合評價系數(shù),根據(jù)系數(shù)的大小分級,得到不同級別的目標區(qū);地震屬性預測法是采用地震的手段預測各屬性參數(shù),選擇適合的頁巖氣選區(qū)評價標準,最后選用前兩種任何一種方法進行相應的區(qū)塊優(yōu)選(表2)。

        中國頁巖氣選區(qū)評價方法較多,綜合信息疊合法是最為適用的頁巖氣選區(qū)評價方法,該方法適用、操作性強。

        表2 中國頁巖氣選區(qū)評價方法統(tǒng)計表

        4 結論與認識

        (1)中國頁巖氣選區(qū)評價對象具有多相、多層系的特點;評價層次分為遠景區(qū)、有利區(qū)、核心區(qū)、工程甜點區(qū)四個層次。

        (2)中國頁巖氣選區(qū)評價參數(shù)及標準不統(tǒng)一,遠景區(qū)側(cè)重于物質(zhì)基礎(生氣能力)等參數(shù);有利區(qū)側(cè)重于頁巖氣富集主控因素(儲氣能力)參數(shù);核心區(qū)、工程甜點區(qū)側(cè)重于地應力、壓力系數(shù)、脆性指數(shù)、天然裂縫等可采性參數(shù)。頁巖氣核心區(qū)、工程甜點區(qū)選區(qū)評價參考標準的提出可為其它區(qū)域頁巖氣選區(qū)評價提供參考。

        (3)頁巖氣選區(qū)評價方法各有優(yōu)缺,但綜合信息疊合法適用性和操作性強,是最為適用的頁巖氣選區(qū)評價方法。

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