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海相页岩气形成富集条件与勘探应用获重大突破

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    发表于 2014-11-30 09:19:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
    作者:中国页岩气网新闻中心  来源:科技日报  发布时间:2014-11-27 10:52:17

    页岩气是一种清洁、高效的能源资源。以中国石油勘探开发研究院为主,联合中国石油西南油气田分公司、浙江油田分公司、西南石油大学共同承担的“中国海相页岩气形成富集条件研究、勘探评价技术及应用”项目,经过科技人员5年的不懈攻关,形成了一系列具有国际领先水平的重大创新性成果和关键性技术突破,并初步获得了产业化应用,这对我国页岩气地质理论建立和勘探开发实践具有里程碑意义。无疑,该成果荣获2013年度中国石油和化工自动化行业科技进步一等奖,由此诞生了我国开展页岩气地质评价与勘探开发先导试验以来,迄今获得的第一个国家层面的页岩气科技进步大奖。

    项目主要完成人:邹才能,陈更生,董大忠,李建忠,王玉满,王社教,李登华,李新景,蔚远江,梁兴,黄金亮,吕宗刚,王兰生,王世谦,蒋裕强等。

    曾经历热捧、质疑甚至被判定为“阴谋论”的页岩气,因2000年的北美“页岩气革命”推动了全球非常规油气获得战略性突破,并成为当今最热的天然气勘探开发领域。北美产气页岩为泥盆系、石炭系和二叠系海相页岩。而中国海相页岩气资源丰富,华北、南方、塔里木和青藏等构造稳定地区大量发育了保存较好的古生界海相页岩。保守估计,仅四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组的海相页岩技术可采资源量就达5万亿立方米,与该盆地的常规天然气资源相当,是我国最为现实的页岩气勘探开发领域,勘探潜力巨大。

    项目团队调研认为,与北美页岩气相比,我国海相页岩由于埋藏较深、地表条件与页岩热演化史复杂、页岩分布层位和构造运动多、勘探研究程度低等,面临海相富有机质页岩发育特征与展布规律、海相页岩气形成及富集机理与主控因素、储层表征方法与评价技术、页岩气资源评价规范标准与评价技术和资源分布、有利区分布预测及优选评价技术和有利勘探目标和区带评价优选等五大关键技术问题亟待建立和发展。自2008年以来,研究团队依托页岩气国家专项等多项重大课题,跑遍川、渝、陕、滇、黔、桂、湘、鄂等十省市,风餐露宿五春秋,调查测量野外剖面60条近百公里,钻获岩芯万余米,钻井分析300口进尺万余米,采集样品数万件、近五吨重,分析测试30余项万余块次,通过大量实物工作量和扎实的基础研究,创新形成了一套如下所述具中国特色的海相页岩气形成富集地质理论、勘探评价方法与技术:

    1.揭示了中国海相页岩气形成地质条件与富集机理,丰富了我国非常规天然气地质理论,为海相页岩气勘探评价提供了理论基础。项目研究指出中国南方古生界下寒武统筇竹寺组(牛蹄塘组等相当层位)和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩地层主要沉积于滨岸体系与陆棚体系(局限浅海)中,总有机碳含量高(toc>2%)的海相页岩分布面积占页岩总面积的71%—87%,镜质体反射率ro>1.1%,发育天然(微)裂缝和基质孔隙,其中有机质热演化过程中所形成的有机质纳米级孔隙是海相页岩气赋存与富集的重要空间。明确半深水-深水陆棚相是海相富有机质页岩形成的主要环境,硅质页岩、钙质页岩为优质储层的主要岩石类型,连续厚度大、有机质纳米孔隙发育、地层超压、处于有效生气窗为页岩气富集重要条件。这为我国页岩气勘探评价提供了理论基础,明确提出了海相页岩气为我国页岩气勘探优先发展领域,增加了天然气资源新类型和新领域。

    2.创立了中国海相页岩气地质评价技术,有效指导和成功实现了我国海相页岩气有利区/层段的选择和地质评价。针对南方海相页岩发育层系多、分布面积广,勘探程度低、钻井少,露头丰富、页岩地层出露完整等特点,创新了海相页岩气地质研究方法与流程、富有机质页岩层段识别与评价方法、野外地质调查方法与技术、页岩岩相与沉积微相识别与表征方法,制定了《页岩气地质评价方法》国家标准,运用伽马能谱仪、元素捕获仪、探地雷达及陆地激光三维全信息扫描仪等数字化新方法建立了长宁双河、綦江-观音桥和华蓥溪口等首批海相页岩地层数字化标准剖面,钻探了我国第一口页岩气地质评价浅井—长芯1井,首次确定了浅水陆棚、半深水陆棚、深水陆棚三种沉积环境海相富有机质页岩岩相与沉积微相,指出有利岩相组合与富有机质页岩集中段的分布范围和有利区/层段优选标准,有效指导并成功实现了长宁、威远等区带的页岩气钻井卡层和取芯、先导试验区压裂层段的选择和资源量估算。

    3.研发形成了中国海相页岩储层表征与评价技术,为研究我国页岩气成藏机理、储层预测、富集区优选及资源量计算提供了重要手段和依据。首次将阴极发光、氩离子抛光、高分辨率场发射扫描电子显微镜(bsem)、聚焦离子束(fib)、纳米ct、核磁共振、气体等温吸附等多种测试手段组合应用,建立了海相页岩储层实验测试技术、页岩储层表征方法与评价技术。在国内首次发现南方古生界高成熟海相页岩发育大量有机质纳米孔隙,划分出粒间孔、粒内孔、晶间孔、有机质孔等多种孔隙类型,有机质纳米孔隙对页岩储层孔隙度贡献达12%—30%,是页岩储层孔隙重要的有效储集空间,有机质热演化是该类孔隙形成的主要控制因素。确定了中国高-过成熟海相页岩气储层评价参数与标准。这为揭示页岩气成藏机理、准确评价页岩气储层、预测优质页岩储层分布、寻找页岩气富集核心区带、评价页岩气资源潜力提供了理论依据,具有重要实践意义。

    4.创建了中国海相页岩气资源评价技术流程、方法与参数体系,完善和发展了我国油气资源评价技术系列,增加了非常规天然气资源。项目通过北美页岩气资源评价技术(方法)系统解剖,采用动、静态结合法,建立了中国海相页岩气资源评价流程和成因法、容积法、类比法、eur法、含气量法5种资源评价方法,确定了参数体系、取值方法、评价标准与技术规范。重点评价了我国海相页岩气资源潜力、有利区带分布与规模,建立了中国海相页岩气资源评价基础数据库,采用多种方法估算中国海相页岩气可采资源量8.8万亿立方米。明确了我国海相页岩气发展前景,指出上扬子地区以寒武系筇竹寺组和志留系龙马溪组为主的海相页岩气资源丰度高、含气量大,是最现实的页岩气突破区。

    5.创立了中国海相页岩气选区评价技术,助推了我国海相页岩气的勘探突破和非常规天然气的发展。剖析北美页岩气有利区、核心区地质条件与关键要素,创立形成了我国海相页岩气“四图一表”选区评价新技术,建立了以页岩脆性矿物、黏土矿物、有机碳、成熟度、物性和有效厚度等为重点的有利区、核心区评价关键参数体系和评价标准,优选了川南、黔北、渝东—湘鄂西等海相页岩气富集有利区,建立了威远—长宁和昭通等首批页岩气勘探开发工业化示范区、富顺—永川国际合作区及井位建议。突破了传统常规油气区带与目标评价模式,推动我国首口页岩气探井威201井获得高产气流,实现了中国页岩气的首次工业化突破,指导了中国南方海相页岩气的勘探开发。

    总之,该项目理论与技术达到了国际先进水平,在复杂地区页岩气富集条件和评价技术方法等方面处于国际领先水平,相关研究成果创造了数个国内首次:首口页岩气地质评价浅井(长芯1)、首批页岩地层数字化露头标准剖面、首批页岩气矿权区、首次发现页岩纳米孔隙、首口页岩气突破井(威201)、首批页岩气示范区(长宁—威远、昭通)、首个页岩气地质评价国家标准,丰富了非常规油气富集理论,增加了天然气资源和勘探新领域,对页岩气储层表征、富集区优选、资源量估算等具有非常重要的作用。研究团队应用该项目的研究认识和资料成果,出版专著3部,发表论文101篇,其中重要论文37篇,sci和ei收录10篇;制定国家标准1件、行业标准6件,已授权实用新型专利1件,申请受理技术发明专利1件、实用新型专利7件。

    项目成果在页岩气勘探开发实践中发挥了重要作用,推广应用见到了良好效果。长宁—威远、昭通国家级示范区、富顺—永川国际合作区的页岩气勘探开发均取得重大突破,2009—2012年,钻探的威201、宁201等130口页岩气井,压裂获工业气流1.0—43.0万方/日,累计产气2.1亿方,5年累计获得经济效益5亿多元,社会效益也十分显著。该研究成果和相关勘探评价技术也在国家页岩气发展战略、规划编制中得到广泛应用,对保障我国天然气安全供给具有重要的理论与现实意义。



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