CN110245855A - 低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法 - Google Patents

低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法，该方法包括以下步骤：（1）分析构造作用对页岩气保存条件的影响；（2）分析盖层及自身封闭性对页岩气保存条件的影响；（3）依据构造作用、盖层及自身封闭性等分析参数对保存条件的影响对其赋予不同的权重，建立低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表；（4）依据保存条件综合分析值对分析目标保存条件进行分类分析，以优选有利保存单元。本发明的有益效果是实现了低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析，利于快速准确地优选有利保存单元。

Description

低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法
技术领域
本发明属于页岩气勘探分析技术领域，具体说涉及一种低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法。
背景技术
随着我国页岩气勘探开发的不断深入，众多学者认识到保存条件是决定页岩气能否富集成藏的关键因素，保存条件越好，地层压力系数越高，页岩气富集程度越高，越利于获得高产。围绕页岩气保存条件分析，国内学者开展了大量工作（胡东风等，2014；汤济广等，2015；雷子慧等，2016；郭卫星等，2016；张健等，2016；舒逸等，2018；罗兵等，2018；范明等，2018；张海涛等，2018；赵文韬等，2018；姜磊等，2019），部分学者指出构造运动、顶底板条件、埋深等是影响保存条件的主要因素，但未建立分析体系；部分学者建立了保存条件综合分析指标体系（王濡岳等，2016；魏祥峰等，2017），但只能定性分析，不能定量分析；中国专利文献公开了一种页岩气保存条件评价方法及装置，初步实现保存条件定量分析，但分析过程复杂，主要适用于已钻探了大量页岩气井的高勘探程度区，地层压力系数已知，并且主要适用于地层压力系数大于1.2的超压页岩气。
我国地层压力系数小于1.2的常压页岩气资源丰富，主要分布在以四川盆地东南缘为代表的中国南方复杂构造区，地层剥蚀严重，构造变形强烈，保存条件复杂，页岩气钻井较少，现今勘探程度低，地层压力系数未知。因此，以上述专利及文献为代表的现有技术，不能适用于低勘探程度区常压页岩气保存条件分析，亟需建立更加适应低勘探程度区常压页岩气地质特点的定量化保存条件分析方法，以指导有利保存单元优选，为勘探开发目标优选和井位部署提供地质依据。发明内容
本发明旨在针对上述现有技术的缺陷和不足，提供一种低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法，以定量化分析常压页岩气区保存条件差异，优选有利保存单元。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法，根据低勘探程度区钻井资料少、地层压力系数未知的特点，着重突出剥蚀区、断层、埋深、构造隆升时间等对保存条件的影响，从构造作用、盖层及自身封闭性两方面选取与保存条件关联性强的分析参数，赋予分析参数不同的权重，建立低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表，依据保存条件综合评价值对分析目标进行保存条件定量分析。具体步骤包括：
（1）评价构造作用对页岩气保存条件的影响。分析参数包括构造样式、页岩分布面积、晚期主体隆升时间、断层发育程度、开启性断层发育情况、目的层出露地表程度、距剥蚀边界距离、页岩埋深等。
具体地，所述的构造样式，包括背斜、斜坡、宽缓向斜、紧闭向斜等，其中背斜利于页岩气汇聚，分值区间为0.75～1.0；斜坡和宽缓向斜由于泄压区的存在，页岩气向泄压区逸散，保存条件遭受一定程度破坏，分值区间为0.5～0.75；紧闭向斜地层产状陡，保存条件遭受更大破坏，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的页岩分布面积为评价目标内页岩连片分布面积，分布面积越大，页岩气保存条件越好。面积大于100km2，分值区间为0.75～1.0；面积介于50～100km2，分值区间为0.5～0.75；面积小于50km2，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的晚期主体隆升时间为评价目标晚期主体隆升距今时间，晚期主体隆升时间越晚，则页岩气逸散时间越短，保存条件越好。晚期主体隆升时间小于100Ma，分值区间为0.75～1.0；晚期主体隆升时间介于100～140Ma，分值区间为0.5～0.75；晚期主体隆升时间大于50Ma，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的断层发育程度为评价目标内断层发育程度，包含断层发育数量、断层规模等，断层越发育，则表明构造作用更强，保存条件破坏程度可能更大。评价目标断层较少、规模小，分值区间为0.75～1.0；评价目标断层较发育、规模小，分值区间为0.5～0.75；评价目标断层发育、规模大，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的开启性断层发育情况为评价目标内开启性断层发育情况，开启性断层为重要的页岩气泄压通道，将导致断层带附近页岩气大规模逸散，从而破坏页岩气保存条件。无开启性断层，分值区间为0.75～1.0；有开启性断层，但距离开启性断层大于1000m，分值区间为0.5～0.75；有开启性断层，但距离开启性断层小于1000m，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的目的层出露地表程度为评价目标内目的层出露地表程度，目的层出露区为重要的页岩气泄压区，将导致评价目标页岩气大规模逸散，从而破坏页岩气保存条件。目的层未出露，分值区间为0.75～1.0；目的层有1面或两面出露，分值区间为0.5～0.75；目的层四周出露，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的距剥蚀边界距离为评价目标距剥蚀边界距离，评价目标距离剥蚀边界越远，页岩气保存条件越好。距剥蚀边界距离大于4km，分值区间为0.75～1.0；距剥蚀边界距离介于2～4km，分值区间为0.5～0.75；距剥蚀边界距离小于2km，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的页岩埋深为评价目标目的层底面埋深，埋深越大，目的层上覆压力越大，页理缝越闭合，页岩气横向和纵向逸散减少，保存条件越好。页岩埋深大于2000m，分值区间为0.75～1.0；页岩埋深介于1500～2000m，分值区间为0.5～0.75；页岩埋深小于1500m，分值区间为0～0.5。
（2）评价盖层及自身封闭性对页岩气保存条件的影响。分析参数包括顶板封闭性、区域盖层发育情况、底板封闭性、自身封闭性等。
具体地，所述的顶板封闭性为分析目标目的层顶板封闭性，页岩气由于密度较小，自生成后总有向上运移的趋势，良好的顶部封闭性可阻止页岩气向上逸散，顶板封闭性越好，页岩气保存条件越好。顶板岩性致密、厚度大于100m、封闭性好，分值区间为0.75～1.0；顶板岩性较致密、厚度介于50～100m、封闭性能较好，分值区间为0.5～0.75；顶板岩性较致密、厚度小于50m、封闭性能较差，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的区域盖层发育情况为分析目标区域盖层发育情况，区域盖层发育能形成一定的压力封闭，有利于页岩气保存。地层齐全，发育三叠系嘉陵江组或之上地层，分值区间为0.75～1.0；地层较齐全，残留三叠系飞仙关组～二叠系梁山组地层，分值区间为0.5～0.75；地层剥蚀严重，出露志留系地层，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的底板封闭性为分析目标目的层底板封闭性，页岩气在浓度差和压力差驱使下，部分向下运移，良好的底板封闭性可阻止页岩气向下逸散，底板封闭性越好，页岩气保存条件越好。底板岩性致密、厚度大于20m、封闭性好，分值区间为0.75～1.0；底板岩性较致密、厚度介于10～20m、封闭性能较好，分值区间为0.5～0.75；底板岩性较致密、厚度小于10m、封闭性能较差，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的自身封闭性为分析目标目的层自身封闭性，由于页岩储层低孔低渗和吸附能力强，页岩本身具有封闭性，其封闭性的好坏取决于岩性组合、厚度、储层物性和吸附能力大小等，自身封闭性越好，页岩气保存条件越好。目的层厚度大于200m、自身封闭性好，分值区间为0.75～1.0；目的层厚度介于100～200m、自身封闭性较好，分值区间为0.5～0.75；目的层厚度小于100m、自身封闭性较差，分值区间为0～0.5。
（3）依据构造作用、盖层及自身封闭性等分析参数对保存条件的影响对其赋予不同的权重，建立低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表；
具体地，对于所述的构造作用，所述构造样式、页岩分布面积、晚期主体隆升时间、断层发育程度、开启性断层发育情况、目的层出露地表程度、距剥蚀边界距离、页岩埋深的权重依次为0.05、0.05、0.1、0.05、0.1、0.15、0.15、0.2。
具体地，对于所述的盖层及自身封闭性，所述顶板封闭性、区域盖层发育情况、底板封闭性、自身封闭性的权重依次为0.03、0.05、0.02、0.05。
（4）依据低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表，对分析目标保存条件进行综合分析，计算出保存条件综合评价值P，具体计算公式见公式（1—3），依据P值对分析目标保存条件进行分类分析，以优选有利保存单元。
P=P构造作用+P盖层及自身封闭性 （1）
P构造作用=0.05×P构造样式+0.05×P页岩分布面积+0.1×P晚期主体隆升时间+0.05×P断层发育程度+0.1×P开启性断层发育情况+0.15×P目的层出露地表程度+0.15×P距剥蚀边界距离+0.2×P页岩埋深 （2）
P盖层及自身封闭性=0.03×P顶板封闭性+0.05×P区域盖层发育情况+0.02×P底板封闭性+0.05×P自身封闭性 （3）
式中：
P为分析目标保存条件综合评价值，P构造样式、P页岩分布面积、P晚期主体隆升时间、P断层发育程度、P顶板封闭性、P区域盖层发育情况、P底板封闭性、P自身封闭性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P值大于0.8时，分析目标为一类保存单元，保存条件较好。
具体地，当P值介于0.6～0.8之间时，分析目标为二类保存单元，保存条件一般。
具体地，当P值小于0.6时，分析目标为三类保存单元，保存条件较差。
本发明针对低勘探程度区钻井资料少、地层压力系数未知的特点，解决了尚未有针对我国低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法的问题，具有以下优点：
1、本发明的方法着重从构造作用、盖层及自身封闭性两方面选取分析参数，建立低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表，通过赋予评分析价参数不同的权重，以突出剥蚀区、断层、埋深、构造隆升时间等对保存条件的影响，依据保存条件综合评价值实现对分析目标保存条件定量评价，从而优选有利保存单元。
2、本发明提出的保存条件分析因素较全面，评价方法简明合理，保存单元评价结果与实际钻探成果吻合率较高，有效指导了四川盆地东南缘低勘探程度区常压页岩气的勘探。
附图说明
图1为本发明实施例分析目标保存条件分析参数赋值及综合分析结果表。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例如图1所示，本实施例提供一种低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法，以四川盆地东南缘武隆向斜、桑柘坪向斜、老厂坪背斜为例，其特征在于：根据低勘探程度区钻井资料少、地层压力系数未知的特点，着重突出剥蚀区、断层、埋深、构造隆升时间等对保存条件的影响，从构造作用、盖层及自身封闭性两方面选取与保存条件关联性强的分析参数，赋予分析参数不同的权重，建立低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表，依据保存条件综合分析值对分析目标进行保存条件定量分析。包括以下步骤：
（1）分析构造作用对页岩气保存条件的影响。分析参数包括构造样式、页岩分布面积、晚期主体隆升时间、断层发育程度、开启性断层发育情况、目的层出露地表程度、距剥蚀边界距离、页岩埋深等。
具体地，所述的构造样式，包括背斜、斜坡、宽缓向斜、紧闭向斜等，其中背斜利于页岩气汇聚，分值区间为0.75～1.0；斜坡和宽缓向斜由于泄压区的存在，页岩气向泄压区逸散，保存条件遭受一定程度破坏，分值区间为0.5～0.75；紧闭向斜地层产状陡，保存条件遭受更大破坏，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的页岩分布面积为分析目标内页岩连片分布面积，分布面积越大，页岩气保存条件越好。面积大于100km2，分值区间为0.75～1.0；面积介于50～100km2，分值区间为0.5～0.75；面积小于50km2，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的晚期主体隆升时间为分析目标晚期主体隆升距今时间，晚期主体隆升时间越晚，则页岩气逸散时间越短，保存条件越好。晚期主体隆升时间小于100Ma，分值区间为0.75～1.0；晚期主体隆升时间介于100～140Ma，分值区间为0.5～0.75；晚期主体隆升时间大于50Ma，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的断层发育程度为分析目标内断层发育程度，包含断层发育数量、断层规模等，断层越发育，则表明构造作用更强，保存条件破坏程度可能更强。分析目标断层较少、规模小，分值区间为0.75～1.0；分析目标断层较发育、规模小，分值区间为0.5～0.75；分析目标断层发育、规模大，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的开启性断层发育情况为分析目标内开启性断层发育情况，开启性断层为重要的页岩气泄压通道，将导致断层带附近页岩气大规模逸散，从而破坏页岩气保存条件。无开启性断层，分值区间为0.75～1.0；有开启性断层，但距离开启性断层大于1000m，分值区间为0.5～0.75；有开启性断层，但距离开启性断层小于1000m，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的目的层出露地表程度为分析目标内目的层出露地表程度，目的层出露区为重要的页岩气泄压区，导致分析目标页岩气大规模逸散，从而破坏页岩气保存条件。目的层未出露，分值区间为0.75～1.0；目的层有1面或两面出露，分值区间为0.5～0.75；目的层四周出露，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的距剥蚀边界距离为分析目标距剥蚀边界距离，分析目标距离剥蚀边界越远，页岩气保存条件越好。距剥蚀边界距离大于4km，分值区间为0.75～1.0；距剥蚀边界距离介于2～4km，分值区间为0.5～0.75；距剥蚀边界距离小于2km，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的页岩埋深为分析目标目的层底面埋深，埋深越大，目的层上覆压力越大，页理缝越闭合，页岩气横向和纵向逸散减少，保存条件越好。页岩埋深大于2000m，分值区间为0.75～1.0；页岩埋深介于1500～2000m，分值区间为0.5～0.75；页岩埋深小于1500m，分值区间为0～0.5。
（2）分析盖层及自身封闭性对页岩气保存条件的影响。分析参数包括顶板封闭性、区域盖层发育情况、底板封闭性、自身封闭性等。
具体地，所述的顶板封闭性为分析目标目的层顶板封闭性，页岩气由于密度较小，自生成后总有向上运移的趋势，良好的顶部封闭性可阻止页岩气向上逸散，顶板封闭性越好，页岩气保存条件越好。顶板岩性致密、厚度大于100m、封闭性好，分值区间为0.75～1.0；顶板岩性较致密、厚度介于50～100m、封闭性能较好，分值区间为0.5～0.75；顶板岩性较致密、厚度小于50m、封闭性能较差，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的区域盖层发育情况为分析目标区域盖层发育情况，区域盖层发育能形成一定的压力封闭，有利于页岩气保存。地层齐全，发育三叠系嘉陵江组或之上地层，分值区间为0.75～1.0；地层较齐全，残留三叠系飞仙关组～二叠系梁山组地层，分值区间为0.5～0.75；地层剥蚀严重，出露志留系地层，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的底板封闭性为分析目标目的层底板封闭性，页岩气在浓度差和压力差驱使下，部分向下运移，良好的底板封闭性可阻止页岩气向下逸散，底板封闭性越好，页岩气保存条件越好。底板岩性致密、厚度大于20m、封闭性好，分值区间为0.75～1.0；底板岩性较致密、厚度介于10～20m、封闭性能较好，分值区间为0.5～0.75；底板岩性较致密、厚度小于10m、封闭性能较差，分值区间为0～0.5。
具体地，所述的自身封闭性为分析目标目的层自身封闭性，由于页岩储层低孔低渗和吸附能力强，页岩本身具有封闭性，其封闭性的好坏取决于岩性组合、厚度、储层物性和吸附能力大小等，自身封闭性越好，页岩气保存条件越好。目的层厚度大于200m、自身封闭性好，分值区间为0.75～1.0；目的层厚度介于100～200m、自身封闭性较好，分值区间为0.5～0.75；目的层厚度小于100m、自身封闭性较差，分值区间为0～0.5。
（3）依据构造作用、盖层及自身封闭性等分析参数对保存条件的影响对其赋予不同的权重，建立低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表，见表1。
表1 低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表
（4）依据低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表，对分析目标保存条件进行综合分析，计算出保存条件综合评价值P，具体计算公式见公式（1—3），依据P值对分析目标保存条件进行分类分析，以优选有利保存单元。
P=P构造作用+P盖层及自身封闭性 （1）
P构造作用=0.05×P构造样式+0.05×P页岩分布面积+0.1×P晚期主体隆升时间+0.05×P断层发育程度+0.1×P开启性断层发育情况+0.15×P目的层出露地表程度+0.15×P距剥蚀边界距离+0.2×P页岩埋深 （2）
P盖层及自身封闭性=0.03×P顶板封闭性+0.05×P区域盖层发育情况+0.02×P底板封闭性+0.05×P自身封闭性 （3）
式中：
P为分析目标保存条件综合评价值，P构造样式、P页岩分布面积、P晚期主体隆升时间、P断层发育程度、P顶板封闭性、P区域盖层发育情况、P底板封闭性、P自身封闭性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P值大于0.8时，分析目标为一类保存单元，保存条件较好。
具体地，当P值介于0.6～0.8之间时，分析目标为二类保存单元，保存条件一般。
具体地，当P值小于0.6时，分析目标为三类保存单元，保存条件较差。
按照表1中，利用步骤4计算公式计算出武隆向斜、桑柘坪向斜、老厂坪背斜P值见图1，保存条件分析结果见图1。

Claims (3)

1.低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）分析构造作用对页岩气保存条件的影响，构造作用分析参数包括构造样式、页岩分布面积、晚期主体隆升时间、断层发育程度、开启性断层发育情况、目的层出露地表程度、距剥蚀边界距离和页岩埋深；
（2）分析盖层及自身封闭性对页岩气保存条件的影响，盖层及自身封闭性分析参数包括顶板封闭性、区域盖层发育情况、底板封闭性和自身封闭性；
（3）依据构造作用分析参数和盖层及自身封闭性分析参数对保存条件的影响对其赋予不同的权重，建立低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表；
（4）依据低勘探程度区常压页岩气保存条件分析参数表，对分析目标保存条件进行综合分析，计算出保存条件综合评价值P，依据P值对分析目标保存条件进行分类分析，分类得到一类保存单元、二类保存单元或三类保存单元，进行保存单元选择。
2.根据权利要求1所述的低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法，其特征在于，所述步骤（3）中相关分析参数的权重分配如下：
具体地，对于所述的构造作用，所述构造样式、页岩分布面积、晚期主体隆升时间、断层发育程度、开启性断层发育情况、目的层出露地表程度、距剥蚀边界距离和页岩埋深的权重依次为0.05、0.05、0.1、0.05、0.1、0.15、0.15、0.2；
具体地，对于所述的盖层及自身封闭性，所述顶板封闭性、区域盖层发育情况、底板封闭性和自身封闭性的权重依次为0.03、0.05、0.02、0.05。
3.根据权利要求1所述的低勘探程度区常压页岩气保存条件定量分析方法，其特征在于，所述步骤（4）中保存条件分类分析方法如下：
具体地，当P值大于0.8时，分析目标为一类保存单元；
具体地，当P值介于0.6～0.8之间时，分析目标为二类保存单元；
具体地，当P值小于0.6时，分析目标为三类保存单元。
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