CN110242289A - 基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法，该方法包括以下步骤：1）在对常压页岩气井单井解剖、目标富集高产规律分析基础上，明确了影响常压页岩气富集和高产的三大主控因素；2）以常压页岩气富集和高产主控因素为主线，优选与主控因素关联性强的参数作为分析参数；3）赋予分析参数不同的权重，建立常压页岩气富集高产目标优选参数表；4）依据目标综合评价值对分析目标进行定量化分类分析，以指导可开采区优选和井位部署。本发明的有益效果是有效指导了渝东南地区五峰组‑龙马溪组常压页岩气勘探，提高了勘探成功率。
Description
技术领域
本发明属于页岩气勘探分析技术领域，具体说涉及基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法。
背景技术
近年来，各方学者在深入总结国内外页岩气勘探开发成功经验的基础上，开展了大量的页岩气选区分析、富集规律研究工作（黄金亮等，2012；王世谦等，2013；郭秀英等，2015；张鉴等，2016；刘洪林等，2016；郭彤楼，2016；何治亮等，2017），逐渐形成了具有特色的页岩气勘探开发理论体系，在以上述研究成果为代表的理论指导下发现并建成了焦石坝、威远、威荣、长宁、昭通等大型页岩气田，这类页岩气田地层压力系数为1.2-2.0，属超压页岩气，单井初始产量和最终可采储量高，经济效益好。
地层压力系数小于1.2的常压页岩气是另外一种重要的页岩气资源，其与超压页岩气相比具有6个方面显著区别：1）构造改造更为强烈，保存条件遭受破坏，地层压力系数低；2）构造应力场复杂，最大最小水平主应力差异大；3）地层能量弱，地温梯度低；4）孔隙度偏低，构造缝更发育；5）含气量较低，吸附气占比大；6）单井初始产量和最终可采储量较低，资源丰度低，资源总量大。目前，围绕常压页岩气的选区分析、富集规律等研究工作相对较少，前期针对超压页岩气形成的富集高产规律和目标优选方法明显不适用于常压页岩气，如何在常压区优选有利目标，实现勘探突破和开发建产，成为页岩气行业面临的难题。因此，亟需明确常压页岩气富集高产主控因素，建立以富集和高产为主线的目标优选方法，定量化分析和优选勘探开发有利目标，指导常压区井位部署，以实现常压页岩气资源效益动用。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术的缺陷和不足，提供一种基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法，以指导复杂构造区常压页岩气勘探目标优选，提高勘探成功率。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法，在对常压页岩气井单井解剖、目标富集高产规律分析基础上，明确常压页岩气富集高产主控因素，以常压页岩气富集和高产主控因素为主线，优选与主控因素关联性强的参数作为分析参数，赋予分析参数不同的权重，建立常压页岩气富集高产目标优选参数表，依据目标综合评价值对分析目标进行分类分析。
（1）在对常压页岩气井单井解剖、目标富集高产规律分析基础上，明确常压页岩气富集高产主控因素。
常压页岩气富集高产主要受沉积相、保存条件和构造应力场三因素控制。富碳富硅富笔石页岩相控制页岩气富集的资源基础，保存条件控制页岩气的富集程度，构造应力场影响压裂改造效果，是页岩气高产的关键因素。
具体地，对于所述的富碳富硅富笔石页岩相控制页岩气富集的资源基础。例如渝东南地区五峰组—龙马溪组底部黑色页岩，可以根据岩性、岩矿、地化、古生物、电性等特征，划分为多个沉积微相，其中位于深水陆棚亚相下部的富碳富硅富笔石页岩相具有高有机质丰度、高孔隙度、高含气性、高脆性、低粘土的“四高一低”典型特征，生烃能力强，储层物性好，是页岩气富集的资源基础。富碳富硅富笔石页岩相沉积时间越长，优质页岩厚度越大，分布面积越广，页岩气资源规模越大，越利于页岩气富集。
具体地，对于所述的保存条件控制页岩气的富集程度。一方面，保存条件控制了含气量的高低和地层能量的强弱。例如渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩在志留纪末—二叠纪时期，Ro为0.5%～1.0%，干酪根大量生油；在三叠纪—侏罗纪时期， Ro为1.0%～2.65%，油裂解生干气，伴随体积膨胀，部分气体从页岩排出，部分原地滞留，最大埋深处生成气量达到最大；此后地层差异抬升剥蚀，页岩气藏进入调整阶段。若保存条件好，则页岩气逸散量较小，大部分得以保存在原地聚集成藏，生烃增压和构造抬升增压形成的超压环境得以保持，地层能量充足，页岩气富集程度高。另一方面，保存条件是影响储层物性好坏的关键因素。热模拟实验分析表明，当页岩处于过成熟晚期后，作为页岩气主要储集空间的有机孔隙不再增加，随着围压增大，有机孔开始大幅减小；此后若保存条件好，储层超压，孔隙内部受气体支撑可以较好保存，储层物性好；若保存条件差，有机孔在压实作用下不断减小以致消失，储层物性变差。
具体地，对于所述的构造应力场影响压裂改造效果，是页岩气高产的关键因素。页岩气藏较大程度上属人工气藏，需要充分压裂改造，才能获得高产稳产，构造应力场是影响压裂改造效果的关键地质因素。如渝东南地区多期构造运动形成了复杂的应力场体系。古构造应力场控制着天然裂缝发育程度，天然裂缝是页岩气的重要储集空间和渗流通道，发育程度越高越利于页岩气储集和压裂形成复杂网缝，但天然裂缝也可能加剧保存条件不好地区页岩气逸散，造成页岩含气量低甚至不含气。今构造应力场决定人工造缝的复杂程度，直接影响页岩气藏的改造效果和单井产量。一方面，现今地应力大小与差异系数，决定裂缝起裂方式和压裂施工难易程度，影响人造裂缝的改造体积和支撑效果。另一方面，现今地应力方位可影响压裂缝延展，裂缝形成机理研究和钻井压裂实践表明，水平井方位与最小水平主应力方位夹角越小，越利于压裂缝沟通天然缝，向四周延展形成复杂缝，压裂改造效果越好，单井测试产量越高，稳产时间越长，单井控制经济可采储量越大。
（2）以常压页岩气富集和高产主控因素为主线，优选与主控因素关联性强的参数作为分析参数，主要包括以下参数：
分析页岩气资源基础参数：包括优质页岩厚度、有机质丰度、优质页岩分布面积、页岩气资源丰度，该参数影响页岩气形成的资源基础。
具体地，所述的优质页岩厚度为分析目标有机质丰度大于2%的连续页岩厚度。
具体地，所述的有机质丰度为分析目标优质页岩有机质丰度的平均值。
具体地，所述的优质页岩分布面积为分析目标优质页岩连片分布的面积。
具体地，所述的页岩气资源丰度为分析目标含气页岩的资源丰度平均值。
分析页岩气资源富集程度参数：包括地层压力系数、含气量、孔隙度，该参数影响页岩气保存条件和富集程度。
具体地，所述的地层压力系数为分析目标优质页岩对应的地层压力系数平均值。
具体地，所述的含气量为分析目标优质页岩对应的含气量平均值。
具体地，所述的孔隙度为分析目标优质页岩对应的孔隙度平均值。
分析控制页岩气高产的构造应力场参数：包括构造样式、页岩埋深、层理缝发育程度、构造缝发育程度、最大水平主应力、水平应力差异系数、硅质含量、曲率，该参数影响页岩压裂效果。
具体地，所述的构造样式为分析目标优质页岩对应的构造样式。
具体地，所述的页岩埋深为分析目标优质页岩底面对应的埋深平均值。
具体地，所述的层理缝发育程度为分析目标优质页岩对应的层理缝发育程度。
具体地，所述的构造缝发育程度为分析目标优质页岩对应的构造缝发育程度。
具体地，所述的最大水平主应力为分析目标优质页岩对应的最大水平主应力平均值。
具体地，所述的水平应力差异系数为分析目标优质页岩对应的水平应力差异系数平均值。
具体地，所述的硅质含量为分析目标优质页岩对应的硅质矿物体积百分比的平均值。
具体地，所述的曲率为分析目标优质页岩对应的曲率。
（3）依据资源基础、富集程度、构造应力场等分析参数对单井产量的影响对其赋予不同的权重，建立常压页岩气富集高产目标优选参数表；
具体地，所述资源基础、富集程度、构造应力场的权重依次为0.35、0.4、0.25。
具体地，对于所述的资源基础，所述优质页岩厚度、有机质丰度、优质页岩分布面积、页岩气资源丰度的权重依次为0.15、0.05、0.05、0.1。
具体地，对于所述的富集程度，所述地层压力系数、含气量、孔隙度的权重依次为0.25、0.05、0.1。
具体地，对于所述的构造应力场，所述构造样式、页岩埋深、层理缝发育程度、构造缝发育程度、最大水平主应力、水平应力差异系数、硅质含量、曲率的权重依次为0.07、0.04、0.01、0.01、0.04、0.03、0.03、0.02。
（4）依据常压页岩气富集高产目标优选参数表，对分析目标进行综合分析，计算出综合评价值O，具体计算见公式（1—4），依据O值对分析目标进行分类分析，以指导可开采区优选和井位部署。
O=O资源基础+O富集程度+O构造应力场 （1）
O资源基础=0.15×O优质页岩厚度+0.05×O有机质丰度+0.05×O优质页岩分布面积+0.1×O页岩气资源丰度 （2）
O富集程度=0.25×O地层压力系数+0.05×O含气量+0.1×O孔隙度 （3）
O构造应力场=0.07×O构造样式+0.04×O页岩埋深+0.01×O层理缝发育程度+0.01×O构造缝发育程度+0.04×O最大水平主应力+0.03×O水平应力差异系数+0.03×O硅质含量+0.02×O曲率 （4）
式中：
O为分析目标综合评价值，O优质页岩厚度、O有机质丰度、O优质页岩分布面积、O页岩气资源丰度、O地层压力系数、O含气量、O孔隙度、O优质页岩厚度等可根据分析目标资料进行打分赋值，并参与计算。
具体地，当O值大于0.75时，分析目标为一类区，具有较大的页岩气勘探开发潜力，可开采性条件好。
具体地，当O值介于0.5-0.75之间时，分析目标为二类区，具有一定的页岩气勘探开发潜力，可开采性条件一般。
具体地，当O值小于0.5时，分析目标为三类区，页岩气勘探开发潜力较小，可开采性条件较差。
本发明针对常压页岩气资源丰度低、保存条件差和构造应力场复杂的特点，提供了基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法，具有以下优点：
1、本发明明确了影响常压页岩气富集和高产的三大主控因素，即富碳富硅富笔石页岩相控制页岩气富集的资源基础，保存条件控制页岩气的富集程度，构造应力场影响压裂改造效果，是页岩气高产的关键因素；以常压页岩气富集和高产主控因素为主线，从资源基础、富集程度、构造应力场等方面优选出三大类15项分析参数，建立常压页岩气富集高产目标优选参数表，更加注重保存条件和构造应力场对常压页岩气富集高产的影响，两者权重占比达65%，依据目标综合评价值实现对分析目标的定量化分类分析，以指导可开采区优选和井位部署。
2、在本发明指导下，渝东南地区优选出金佛斜坡、东胜南斜坡、武隆向斜等分析目标为一类区，其中金佛斜坡部署实施JY10井，测试日产气19.6万方，取得常压页岩气高产突破，后期部署的开发分析井，测试日产气18.1-22.3万方；东胜南斜坡部署实施SY2井，测试日产气32.26万方；武隆向斜部署LY1井、LY2井，测试日产气分别为4.6万方、9.2万方。综合分析结果与实际勘探效果高度吻合，有效指导了渝东南地区常压页岩气的勘探开发。
附图说明
图1为本发明实施例分析目标分析参数赋值及综合分析结果表。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面实施例以渝东南地区金佛斜坡、东胜南斜坡、武隆向斜三个分析目标为例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例如图1所示，本实施例提供一种基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法，包括以下步骤：
（1）在对常压页岩气井单井解剖、目标富集高产规律分析基础上，明确常压页岩气富集高产主控因素。
常压页岩气富集高产主要受沉积相、保存条件和构造应力场三因素控制。富碳富硅富笔石页岩相控制页岩气富集的资源基础，保存条件控制页岩气的富集程度，构造应力场影响压裂改造效果，是页岩气高产的关键因素。
具体地，对于所述的富碳富硅富笔石页岩沉积相控制页岩气富集的资源基础。渝东南地区五峰组—龙马溪组底部黑色页岩，可以根据岩性、岩矿、地化、古生物、电性等特征，划分为多个沉积微相，其中位于深水陆棚亚相下部的富碳富硅富笔石页岩相具有高有机质丰度、高孔隙度、高含气性、高脆性、低粘土的“四高一低”典型特征，生烃能力强，储层物性好，是页岩气富集的资源基础。富碳富硅富笔石页岩相沉积时间越长，优质页岩厚度越大，分布面积越广，页岩气资源规模越大，越利于页岩气富集。
具体地，对于所述的保存条件控制页岩气的富集程度。一方面，保存条件控制了含气量的高低和地层能量的强弱。渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩在志留纪末—二叠纪时期，Ro为0.5%～1.0%，干酪根大量生油；在三叠纪—侏罗纪时期， Ro为1.0%～2.65%，油裂解生干气，伴随体积膨胀，部分气体从页岩排出，部分原地滞留，最大埋深处生成气量达到最大；此后地层差异抬升剥蚀，页岩气藏进入调整阶段。若保存条件好，则页岩气逸散量较小，大部分得以保存在原地聚集成藏，生烃增压和构造抬升增压形成的超压环境得以保持，地层能量充足，页岩气富集程度高。另一方面，保存条件是影响储层物性好坏的关键因素。热模拟实验分析表明，当页岩处于过成熟晚期后，作为页岩气主要储集空间的有机孔隙不再增加，随着围压增大，有机孔开始大幅减小；此后若保存条件好，储层超压，孔隙内部受气体支撑可以较好保存，储层物性好；若保存条件差，有机孔在压实作用下不断减小以致消失，储层物性变差。
具体地，对于所述的构造应力场影响压裂改造效果，是页岩气高产的关键因素。页岩气藏较大程度上属人工气藏，需要充分压裂改造，才能获得高产稳产，构造应力场是影响压裂改造效果的关键地质因素。渝东南地区多期构造运动形成了复杂的应力场体系。古构造应力场控制着天然裂缝发育程度，天然裂缝是页岩气的重要储集空间和渗流通道，发育程度越高越利于页岩气储集和压裂形成复杂网缝，但天然裂缝也可能加剧保存条件不好地区页岩气逸散，造成页岩含气量低甚至不含气。今构造应力场决定人工造缝的复杂程度，直接影响页岩气藏的改造效果和单井产量。一方面，现今地应力大小与差异系数，决定裂缝起裂方式和压裂施工难易程度，影响人造裂缝的改造体积和支撑效果。另一方面，现今地应力方位可影响压裂缝延展，裂缝形成机理研究和钻井压裂实践表明，水平井方位与最小水平主应力方位夹角越小，越利于压裂缝沟通天然缝，向四周延展形成复杂缝，压裂改造效果越好，单井测试产量越高，稳产时间越长，单井控制经济可采储量越大。
（2）以常压页岩气富集和高产主控因素为主线，优选与主控因素关联性强的参数作为分析参数，主要包括以下参数：
分析页岩气资源基础参数：包括优质页岩厚度、有机质丰度、优质页岩分布面积、页岩气资源丰度，该参数影响页岩气形成的资源基础。
具体地，所述的优质页岩厚度为分析目标有机质丰度大于2%的连续页岩厚度。
具体地，所述的有机质丰度为分析目标优质页岩有机质丰度的平均值。
具体地，所述的优质页岩分布面积为分析目标优质页岩连片分布的面积。
具体地，所述的页岩气资源丰度为分析目标含气页岩的资源丰度平均值。
分析页岩气资源富集程度参数：包括地层压力系数、含气量、孔隙度，该参数影响页岩气保存条件和富集程度。
具体地，所述的地层压力系数为分析目标优质页岩对应的地层压力系数平均值。
具体地，所述的含气量为分析目标优质页岩对应的含气量平均值。
具体地，所述的孔隙度为分析目标优质页岩对应的孔隙度平均值。
分析控制页岩气高产的构造应力场参数：包括构造样式、页岩埋深、层理缝发育程度、构造缝发育程度、最大水平主应力、水平应力差异系数、硅质含量、曲率，该参数影响页岩压裂效果。
具体地，所述的构造样式为分析目标优质页岩对应的构造样式。
具体地，所述的页岩埋深为分析目标优质页岩底面对应的埋深平均值。
具体地，所述的层理缝发育程度为分析目标优质页岩对应的层理缝发育程度。
具体地，所述的构造缝发育程度为分析目标优质页岩对应的构造缝发育程度。
具体地，所述的最大水平主应力为分析目标优质页岩对应的最大水平主应力平均值。
具体地，所述的水平应力差异系数为分析目标优质页岩对应的水平应力差异系数平均值。
具体地，所述的硅质含量为分析目标优质页岩对应的硅质矿物体积百分比的平均值。
具体地，所述的曲率为分析目标优质页岩对应的曲率。
（3）依据资源基础、富集程度、构造应力场等分析参数对单井产量的影响对其赋予不同的权重，具体见表1，建立常压页岩气富集高产目标优选参数表。
表1 常压页岩气富集高产目标优选参数表
（4）依据常压页岩气富集高产目标优选参数表，对分析目标进行综合分析，按照公式（1—4）计算出综合评价值O，依据O值对分析目标进行分类分析，以指导可开采区优选和井位部署。
O=O资源基础+O富集程度+O构造应力场 （1）
O资源基础=0.15×O优质页岩厚度+0.05×O有机质丰度+0.05×O优质页岩分布面积+0.1×O页岩气资源丰度 （2）
O富集程度=0.25×O地层压力系数+0.05×O含气量+0.1×O孔隙度 （3）
O构造应力场=0.07×O构造样式+0.04×O页岩埋深+0.01×O层理缝发育程度+0.01×O构造缝发育程度+0.04×O最大水平主应力+0.03×O水平应力差异系数+0.03×O硅质含量+0.02×O曲率 （4）
式中：
O为分析目标综合评价值，O优质页岩厚度、O有机质丰度、O优质页岩分布面积、O页岩气资源丰度、O地层压力系数、O含气量、O孔隙度、O优质页岩厚度等可根据分析目标资料进行打分赋值，并参与计算。
按照表1中，对分析目标各项分析参数进行打分赋值，将各项参数的分值与对应权重相乘，累加得到分析目标综合评价值O（见公式1—4）。
具体地，当O值大于0.75时，分析目标为一类区，具有较大的页岩气勘探开发潜力，可开采性条件好。
具体地，当O值介于0.5-0.75之间时，分析目标为二类区，具有一定的页岩气勘探开发潜力，可开采性条件一般。
具体地，当O值小于0.5时，分析目标为三类区，页岩气勘探开发潜力较小，可开采性条件较差。
按照表1中，利用步骤4计算公式计算出金佛斜坡、东胜南斜坡、武隆向斜O值见图1。
Claims (2)
1.基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）在对常压页岩气井单井解剖、目标富集高产规律分析基础上，明确常压页岩气富集高产主控因素；
常压页岩气富集高产受沉积相、保存条件和构造应力场三因素控制，是页岩气高产的关键因素，其中，富碳富硅富笔石页岩相控制页岩气富集的资源基础，保存条件控制页岩气的富集程度，构造应力场影响压裂改造效果；
（2）以常压页岩气富集和高产主控因素为主线，优选与主控因素关联性强的参数作为分析参数，主要包括以下参数：
分析页岩气资源基础参数，包括优质页岩厚度、有机质丰度、优质页岩分布面积和页岩气资源丰度，该参数影响页岩气形成的资源基础；
分析页岩气资源富集程度参数，包括地层压力系数、含气量和孔隙度，该参数影响页岩气保存条件和富集程度；
分析控制页岩气高产的构造应力场参数，包括构造样式、页岩埋深、层理缝发育程度、构造缝发育程度、最大水平主应力、水平应力差异系数、硅质含量和曲率，该参数影响页岩压裂效果；
（3）依据资源基础、富集程度和构造应力场分析参数对单井产量的影响对其赋予不同的权重，建立常压页岩气富集高产目标优选参数表；
（4）依据常压页岩气富集高产目标优选参数表，对分析目标进行综合分析，计算出综合评价值O，依据O值对分析目标进行分类分析，进行开采区优选和井位部署；
其中，当O值大于0.75时，分析目标为一类区；
其中，当O值介于0.5-0.75之间时，分析目标为二类区；
其中，当O值小于0.5时，分析目标为三类区。
2.根据权利要求1所述的基于三因素控气的常压页岩气富集高产目标优选方法，其特征在于，所述步骤（3）中相关分析参数的权重分配如下：
所述资源基础、富集程度和构造应力场的权重依次为0.35、0.4、0.25；
其中，对于所述的资源基础，包括的优质页岩厚度、有机质丰度、优质页岩分布面积和页岩气资源丰度的权重依次为0.15、0.05、0.05、0.1；
其中，对于所述的富集程度，包括的地层压力系数、含气量和孔隙度的权重依次为0.25、0.05、0.1；
其中，对于所述的构造应力场，包括的构造样式、页岩埋深、层理缝发育程度、构造缝发育程度、最大水平主应力、水平应力差异系数、硅质含量和曲率的权重依次为0.07、0.04、0.01、0.01、0.04、0.03、0.03、0.02。
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