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        頁(yè)巖氣綜合評(píng)價(jià)分析
        ——以四川盆地川南地區(qū)為例

        2022-01-06 08:16:32原梅香杜文全
        科海故事博覽 2021年36期
        關(guān)鍵詞:威遠(yuǎn)川南永川

        原梅香 杜文全

        (中石化經(jīng)緯有限公司 西南測(cè)控公司,四川 綿陽(yáng) 621000)

        1 中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展

        中國(guó)頁(yè)巖氣起步較晚,受北美頁(yè)巖氣成功勘探開發(fā)影響,從2002 年開始關(guān)注頁(yè)巖氣,僅用6 年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)100 億方,到2020 年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)3500m 以淺地層年產(chǎn)200億方的歷史性跨越。[1]四川盆地海相頁(yè)巖氣勘探開發(fā)取得重大突破,建設(shè)了四川長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)、昭通、重慶涪陵等國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū),推動(dòng)頁(yè)巖氣規(guī)模化開發(fā)。

        川南頁(yè)巖氣開發(fā)區(qū)塊主要有威榮、榮昌-永川以及丁山區(qū)塊。主要的開發(fā)層系為海相深水陸棚相上奧陶統(tǒng)五峰組一下志留統(tǒng)龍馬溪組龍一段頁(yè)巖層段,優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度大,橫向分布穩(wěn)定。龍馬溪組細(xì)分為龍一、龍二、龍三段,龍一段又分為三個(gè)亞段,進(jìn)一步將五峰組-龍馬溪組一段細(xì)分出①-⑨號(hào)小層,油氣顯示主要集中在底部五峰組和龍一亞段,特別是底部①-⑤小層中。

        2 綜合評(píng)價(jià)

        根據(jù)相關(guān)研究成果及地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合目前實(shí)鉆情況,從沉積特征、生烴潛力、儲(chǔ)集性、含氣性、可壓裂性等幾個(gè)方面對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        2.1 頁(yè)巖沉積特征評(píng)價(jià)

        頁(yè)巖巖石相分類是根據(jù)硅質(zhì)(長(zhǎng)石+石英)、碳酸鹽巖礦物(方解石+白云石)和黏土礦物作為三端元,劃分為硅質(zhì)類、鈣質(zhì)類、黏土類和混合頁(yè)巖4 類。川南五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖主要分為6 個(gè)基本類型(其中硅質(zhì)頁(yè)巖、筆石頁(yè)巖和頁(yè)巖合稱為頁(yè)巖巖石相)。然后根據(jù)碳質(zhì)、脆性礦物及古生物(筆石)標(biāo)志進(jìn)一步定名(表1)。川南地區(qū)頁(yè)巖氣高產(chǎn)層主要富集于五峰組-龍馬溪組一段底部富碳(高碳)高脆頁(yè)巖相中,主要是①-⑤小層,⑥-⑨主要為中碳到含碳、高脆到中脆,總體上從上到下碳質(zhì)含量、脆性礦物、筆石含量逐漸增加,黏土質(zhì)減少。

        表1 川南五峰組-龍馬溪組巖石相分類

        2.2 頁(yè)巖生烴潛力評(píng)價(jià)

        研究認(rèn)為,較高的有機(jī)質(zhì)豐度、較好的有機(jī)質(zhì)類型和適當(dāng)?shù)臒嵫莼潭仁切纬删哂猩虡I(yè)價(jià)值頁(yè)巖氣藏的必備條件。

        2.2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

        對(duì)高一過成熟頁(yè)巖應(yīng)使用總有機(jī)碳含量(TOC)作為有效評(píng)價(jià)指標(biāo),同時(shí)結(jié)合富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度來評(píng)價(jià),TOC> 1%有效厚度以30m、15-30m、<15 m,對(duì)應(yīng)有機(jī)碳含量≥4%、2-4%、<2%評(píng)價(jià)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。川南地區(qū)五峰組-龍馬溪組一段含氣頁(yè)巖厚度大約80-100m,其中優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段主要分布在下部30-40m 范圍內(nèi),黑色頁(yè)巖有機(jī)碳含量值多在1.5-3%之間,在榮昌-永川探區(qū)為1-8%,威遠(yuǎn)-榮縣探區(qū)為3.5-6.5%,總體含量較高。具備形成商業(yè)油氣聚集的有效氣源巖的有機(jī)碳含量和儲(chǔ)層厚度條件。

        2.2.2 有機(jī)質(zhì)類型

        采用干酪根類型指數(shù)TI 計(jì)算公式進(jìn)行劃分,Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ干酪根值域、生油氣類型、有機(jī)質(zhì)分類分別對(duì)應(yīng)TI>80(生油,腐泥型)、40-80(生油、氣,混合型)、0-40(生油、氣,混合型)、<0(煤、氣,腐植型)。其中Ⅰ、Ⅱ型是頁(yè)巖生氣的主要類型。川南地區(qū)志留系為海相沉積,生物組合主要為低等水生動(dòng)物和菌藻植物,有機(jī)質(zhì)類型主要由動(dòng)物、低等水生浮游生物和藻類等,干酪根主要為腐泥型,威遠(yuǎn)地區(qū)、永川地區(qū)主要為Ⅰ型干酪根,少量Ⅱ1型。

        2.2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

        判別頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度的技術(shù)最為基礎(chǔ)、能夠成為共識(shí)的是鏡質(zhì)體反射率(R。),R。(%)以0.6、1.0、1.3、3 劃分為未成熟、成熟、高成熟和過成熟,0.6-1.3%為成油階段,過成熟又分為早、中、晚期,早期(1.3-2.0)成凝析油-濕氣,中(2.0-3.0)、晚期(>3.0)主要為干氣。區(qū)域上,大川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)R。一般在1.5-3.3%之間,均達(dá)到了成熟-過成熟階段。榮昌-永川探區(qū)為2.5-3%,威遠(yuǎn)-榮縣探區(qū)為2-3%,有機(jī)質(zhì)演化程度適中。

        2.3 頁(yè)巖儲(chǔ)集性評(píng)價(jià)

        頁(yè)巖儲(chǔ)層主要為微納米孔隙結(jié)構(gòu)特征,有機(jī)質(zhì)孔隙和黏土礦物層間微孔隙為頁(yè)巖基質(zhì)孔隙的主要貢獻(xiàn)者。威遠(yuǎn)、永川地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖儲(chǔ)集空間類型豐富,基質(zhì)孔隙發(fā)育,見有機(jī)質(zhì)孔、粘土礦物晶間孔、黃鐵礦晶間孔、粒間孔等,亦見較多微裂縫??v向自上而下,有機(jī)質(zhì)孔逐漸增加,粘土礦物孔逐漸降低。(孔隙度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2)川南地區(qū)五峰組-龍馬溪組龍一段孔隙度為2.31-5.44%,平均3.9%,威遠(yuǎn)地區(qū)為2.73-8.75%,總體分布于2-5%的范圍,自上而下孔隙度變高。頁(yè)巖滲透率相差甚大,可達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異,椐北美地區(qū)頁(yè)巖氣開發(fā)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為基質(zhì)滲透率大于10-9um2時(shí)頁(yè)巖氣藏具有經(jīng)濟(jì)可采價(jià)值。

        表2 龍馬溪組頁(yè)巖氣儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)參數(shù)表

        2.4 含氣性評(píng)價(jià)

        針對(duì)海相頁(yè)巖氣,含氣量>2m3/t,含水飽和度<40%,地層壓力常壓-超壓為頁(yè)巖儲(chǔ)層有利區(qū)段。威遠(yuǎn)、永川龍馬溪組一段-五峰組總共可以劃分為3 類,①-③號(hào)小層含氣量?jī)商絽^(qū)評(píng)價(jià)為I 類,④號(hào)小層以上為Ⅱ類,自上而下含氣量逐漸增加。

        2.5 頁(yè)巖可壓裂性評(píng)價(jià)

        影響頁(yè)巖可壓裂性因素主要有礦物組分、天然裂縫、地應(yīng)力、構(gòu)造形態(tài)、埋深、溫度及壓力等。[2]綜合認(rèn)為頁(yè)巖中脆性礦物如石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽等礦物的含量越高,頁(yè)巖的脆性越強(qiáng),在壓裂過程中更易形成裂縫;各種構(gòu)造弱面發(fā)育,頁(yè)巖儲(chǔ)層的可壓裂性較好;地應(yīng)力大小和方向也是壓裂方案設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù),根據(jù)以上分析建立綜合評(píng)價(jià)參數(shù)(表2)。

        以四川盆地五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖層系為代表的涪陵、長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、昭通等頁(yè)巖儲(chǔ)層普遍具埋深適中(4500m以淺)、巖石脆性大、構(gòu)造變形弱、層理縫發(fā)育、應(yīng)力環(huán)境適中等特點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖礦物組成整體上表現(xiàn)出中-高脆性礦物、中-低粘土礦物特征。威遠(yuǎn)為中硅較高碳酸鹽低粘土,永川為高硅中粘土。

        3 結(jié)論

        頁(yè)巖有別于常規(guī)儲(chǔ)層,其既是烴源巖,也是儲(chǔ)集層,是集生、儲(chǔ)、蓋、運(yùn)、聚于一體的地質(zhì)體。川南地區(qū)頁(yè)巖氣有如下特征:頁(yè)巖氣高產(chǎn)富集于底部頁(yè)巖中、沉積亞相為深水陸棚亞相,干酪根類型為Ⅰ型、少量Ⅱ1型,有機(jī)質(zhì)達(dá)到成熟-過成熟階段,總體為高碳-富碳特征,生烴潛力大。從上到下具有明顯特征,顏色變深,有機(jī)質(zhì)含量、硅質(zhì)含量逐漸增加、孔隙度變高、古生物化石逐漸增加,粘土礦物逐漸減少,含氣性變好。研究建立川南頁(yè)巖沉積特征、生烴潛力、儲(chǔ)集性、含氣性以及可壓裂性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo),為實(shí)際生產(chǎn)提供劃分依據(jù)。目前川南海相頁(yè)巖氣3500m 以淺地層已經(jīng)形成規(guī)模開發(fā),以深地層也已經(jīng)取得了重大突破,已逐步在川南地區(qū)建成萬億立方米儲(chǔ)量、千億立方米產(chǎn)量的頁(yè)巖氣大氣區(qū)。

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