一种异常高压形成机制判别方法与应用

系统总结异常高压形成机制,分析岩石沉积压实过程的力学关系,在此基础上对异常高压形成机制进行分类。根据地层加载和卸载时的不同测井参数响应特征以及构造挤压环境下的典型构造地质特征,建立一种异常高压形成机制判别方法。收集南海莺琼盆地一口高温高压井的测井数据,利用该方法对该井进行分析。结果表明:该方法能够准确判别区分出欠压实、构造挤压和流体膨胀等异常高压形成机制,进而可以为优选地层压力计算模型提供依据;该井3.45 km以下地层存在流体膨胀机制造成的异常高压;利用判别结果选择的压力计算模型能够有效提高地层压力的计算精度。     

异常高压页岩气藏应力敏感及其合理配产研究

异常高压页岩气藏生产中表现为初期产量迅速递减的特征,这种情况一方面和页岩气低渗透压裂投产的方式 有关,另一方面可能和储层及压裂缝应力敏感有关。分析了页岩气井储层及压裂缝应力敏感特征,认为储层和压裂缝 在力学性质上有较大差别,应分别进行考虑,采用数值模拟方法计算了考虑应力敏感和配产大小对最终采气量的影 响,结果表明,储层的应力敏感对页岩气的生产影响较小,压裂缝应力敏感影响相对较大,如果考虑渗透率应力敏感只 和压力有关,则配产大小对最终采气量影响不大,而假设高产下具有更强的渗透率应力敏感衰竭曲线,则初期配产对 最终采气量影响较大,并采用图形诊断法进行分析,证实了这种情况下初期低配产气井生产潜能更大,研究成果可以 用于高压页岩气井的合理配产优化。     

页岩气成藏的储集与保存条件研究

介绍了地层压力、厚度与埋深、孔隙度与渗透率和裂缝4个方面对页岩气成藏的影响。通过对页岩气的典型过渡性成藏机理的分析,指出了其成藏所需的保存条件较为宽松和构造作用对不同成因类型的页岩气藏的保存会产生不同影响的结论。     

页岩气选区评价方法与关键参数

页岩气是产自泥页岩等细粒沉积岩层中,并需要通过水平井钻探以及多段水力压裂技术才能商业开采的一类非常规天然气。在北美地区页岩气革命取得巨大成功的示范下,以及对页岩气资源量乐观评估结果的鼓舞下,国内近年来掀起了页岩气开发热潮。然而,北美地区页岩气取得的成功并非一蹴而就,经验之一是通过20世纪70年代以来即已实施的地质研究与工程技术研发计划,选择了一批页岩气资源禀赋高的页岩气区开展水平井钻探与多级水力加砂压裂。通过页岩气选区评价工作,按照页岩气评价参数标准,优选页岩气资源禀赋较高的有利区块以及具有商业开采价值的页岩气储层(即含气页岩)进行勘探,这是页岩气开采能否取得商业成功的关键一步。本文论述了页岩气选区评价的一些具体方法,对影响页岩气藏规模和产能大小的关键评价参数及其取值标准进行了探讨,并且对目前在页岩气评价认识上存在的一些问题进行了初步讨论。分析认为,有机质含量是评价页岩气资源禀赋高低的一个关键参数。北美地区主要页岩气开发区的含气页岩TOC质量分数均在2%以上。四川盆地南部龙马溪组底部伽马值最高的页岩气储层段的TOC质量分数一般在3%以上,为整个龙马溪组页岩层系中页岩气资源禀赋最高的层段,也是目前页岩气勘探的重要目的层段。埋藏浅、有机质高度富集的页岩以吸附气资源为主,而深层、高温高压条件下的页岩则以游离气资源占主导地位。页岩储层压力异常高有利于页岩气的保存与富集。在构造条件极为复杂、油气保存条件较差的中国南方地区开展海相页岩气勘探工作,不仅要面临钻完井工程技术上的巨大挑战,而且更要面临页岩气资源规模、水资源、地面管网设施以及开发经济性等诸多方面的挑战。     

赣东北地区下寒武统荷塘组页岩气保存条件分析

通过剖面测量等野外地质调查手段和"X"射线衍射分析等室内实验测试方法,分析了赣东北地区下寒武统荷塘组页岩气赋存的物质基础、孔隙特征、演化特征及构造发育特征等地质条件,在确认了下寒武统荷塘组页岩具有良好生烃条件的前提下,重点研究了荷塘组页岩气的保存条件及其差异性。研究结果表明:研究区页岩气保存条件整体良好,下寒武统荷塘组页岩含气量在(1.0~5.0)m3/t之间;受构造和岩浆活动的影响,不同地区页岩气保存条件存在差异;扬子地块、上饶地块及怀玉山区块在断裂、岩浆活动及成岩作用综合影响下,页岩层构造变形程度大,完整度遭到一定破坏,页岩气保存条件相对较差;玉山区块受后期构造运动影响小,岩浆活动弱,褶皱相对宽缓,下寒武统荷塘组页岩埋深和厚度大,页岩气保存条件相对较好。     

库车坳陷膏盐岩对异常高压保存的控制作用

近年来 ,库车坳陷所发现的大中型天然气田 (藏 )几乎都具有异常高压的特征 ,且在纵向剖面上异常高压位于古近系库姆格列木组和新近系吉迪克组膏盐岩之下 .这说明了库车坳陷天然气的富集成藏与异常高压密不可分 ,而异常压力又与膏盐岩有十分重要的关系 .因此 ,研究膏盐岩与异常高压之间的关系对于认识高压气藏的成藏有重要意义 .通过对库车坳陷地质概况、膏盐的分布特征及地层压力特征的研究 ,探讨了膏盐岩对异常高压的控制作用 .结果表明 :在平面上 ,库车坳陷膏盐的分布从盆地边缘向盆地中心逐渐加厚 ,具有西部厚、东部薄的特点 .而异常高压的分布呈南北分带的反“S”型 ,高压区分布在中带 ,表现为受膏盐岩分布的控制 .膏盐岩不但具有强烈的塑性 ,而且本身具有很高的突破压力和超压 ,对异常高压起到了压力和物性的双重封闭 ,有效地阻止了异常高压的泄露 ,进而使得高压气藏得以完好保存     

武陵山地区普子向斜龙马溪组页岩气保存条件研究

普子向斜为槽档转换带上的残留向斜,保存条件优劣是该区页岩气能否富集成藏的关键因素.从地质情况、地震勘查、水化学特征等方面对龙马溪组页岩气保存条件进行分析,富有机质页岩厚度大,顶底板致密岩性决定了三种富集模式的存在、且以自生自储型为主;构造活动强度相对弱对页岩气藏破坏程度有限,构造改造关键时间较晚延长了干酪根持续生烃时间、延缓了气藏调整破坏时间,页岩埋藏深度适中、有效盖层厚度大、异常高压出现、衰减梯度大等多因素综合证明了普子向斜逆断层封堵的性能;地下水化学特征表明龙马溪组页岩处于交替停滞区.综合分析该区龙马溪组页岩具有立体的封闭的保存条件,西翼地层高压区至向斜轴部区域为该区有利勘探区带,是进一步勘探的重点地区.     

准噶尔盆地南缘古近系-新近系异常高压系统与油气成藏机理

运用钻井压力监测、电缆测试实测压力和声波时差等资料,对准噶尔盆地南缘古近系一新近系中普遍存在的异常高压地层进行了识别。研究结果表明,研究区存在滞排型和顶封滞排型两种异常高压系统,其中欠压实作用、封隔层封闭作用和构造抬升作用是异常高压系统的主要成因;同时认为异常高压对该地区油气成藏具有控制作用。准噶尔盆地南缘呼图壁地区的滞排型异常高压系统有益于气藏的形成和保存;独山子异常高压系统只对超压系统形成之前和同期运移来的油气起封隔和保存作用,而对后期的油气向系统内运移起阻止作用,从而影响油气聚集。     

酒泉盆地营尔凹陷下白垩统异常高压成因及模拟

酒泉盆地营尔凹陷下白垩统普遍发育异常高压,综合利用试油、测井、黏土矿物转化等信息分析地层压实特征和异常高压的成因,在此基础上,利用流体流动压实模型对压力进行模拟.研究结果表明:营尔凹陷纵向上可划分出常压带(＜2.5 km)、浅层超压带(2.5～3.2 km)、压力过渡带(3.2～3.6 km)和深层超压带(＞3.6 km)共4个压力带,平面上以长沙岭为界具有南强北弱的超压特征;超压带普遍具有欠压实特征,晚期的快速沉降所导致的不均衡压实作用是形成超压的最主要原因,黏土矿物转化对超压带的分布具有重要的影响,受有机质低丰度(w(TOC)＜1.5％)的限制,生烃作用对超压的直接贡献较小;通过对比机械压实和化学压实不同模型的模拟结果发现,机械压实和化学压实的联合模型模拟的孔隙压力和孔隙演化史更加合理,说明不均衡压实和化学成岩的共同作用是形成营尔凹陷现今超压特征的主要原因.     

Deep overpressure gas accumulation

The Kela-2 gas field in the Kuqa Depression of the Tarim Basin is one of the greatest fields recently discov- ered in the deep overpressure reservoir in the world. The play conditions of Kela-2 field and Ya21-l structure features in the Qiongdongnan Basin on the South China Sea shelf has been studied, and a gas accumulation under deep overpres- sure must have the following two conditions (besides other favourable conditions for gas accumulation): one is that the time of gas charge matches with overpressure occurrence time, and the other is a good quality caprock. If the charge was early and the overpressure occurrence was late, and a fine caprock of the evaporite bed existed, the accumulation of gas is favourable; conversely, it is difficult to form a gas reservoir.     

Abnormal overpressure distribution and natural gas accumulation in foreland basins, Western China

Abnormal overpressure occurs in the forelandbasins of Kuqa, South Junggar and West Sichuan in China.The pressure coefficients are high. Overpressure exists inwide areas and various strata. The layers of overpressurehave a very close relationship with lithology, and the area ofoverpressure is controlled by the piedmont depression. Themechanisms of overpressure formation in the Kuqa andSouth Junggar Depression include disequilibrium compac-tion and tectonic compression; the importance of these twofactors varies in different basins and in different stages of thesame basin. Different models of gas accumulation are estab-lished to explain the relationship between overpressure dis-tribution and gas pool formation, and the influence of over-pressure on the gas pools. These models include: (i) theviolent tectonic movement leads to the pool formation inoverpressure belt (Kela-2 gas field in Kuqa); (ii) the pres-sure releases at shallow part and the gas pool forms in latetime (Hutubi gas field in southern Junggar Basin); (iii)through the pressure transfer the gas migrates and accumu-lates (Xinchang gas field in Western Sichuan Basin).     

Mechanisms of abnormal overpressure generation in Kuqa foreland thrust belt and their impacts on oil and gas reservoir formation

 Based on overview for mechanism of abnormaloverpressure generation in sedimentary basins, an insightdiscussion is made by the authors for the distribution, fea-tures and generation mechanisms of abnormal overpressurein the Kuqa foreland thrust belt. The abnormal overpressurein the Kelasu structure zone west to the Kuqa forelandthrust belt was primarily distributed in Eogene to lowerCretaceous formations; structural compression and struc-tural emplacement as well as the containment of Eogenegyps-salt formation constituted the main mechanisms for thegeneration of abnormal overpressure. The abnormal over-pressure zone in the eastern Yiqikelike structure zone wasdistributed primarily in lower Jurassic Ahe Group, resultingfrom hydrocarbon generation as well as structural stressother than from under-compaction. Various distributionsand generating mechanisms have different impacts upon theformation of oil and gas reservoirs. K-E reservoir in the Ke-lasu zone is an allochthonous abnormal overpressure system.One of the conditions for reservoir accumulation is the mi-gration of hydrocarbon (T-J hydrocarbon source rock) alongthe fault up to K-E reservoir and accumulated into reservoir.And this migration process was controlled by the abnormaloverpressure system in K-E reservoir. The confined abnor-mal overpressure system in the Yiqikelike structure zoneconstituted the main cause for the poor developing of dis-solved porosity in T-J reservoir, resulting in poor physicalproperty of reservoir. The poor physical property of T-J res-ervoir of Yinan 2 structure was the main cause for the ab-sence of oil accumulation, but the presence of natural gasreservoir in the structure.     

黔西南地区龙潭组煤系页岩气勘探前景

黔西南地区龙潭组煤系地层富有机质泥页岩广泛发育,通过野外地质调查、实测剖面、钻井验证以及样品测试等手段,系统分析了上二叠统龙潭组泥页岩分布特征和储层特征。结果表明,研究区龙潭组泥页岩主要形成于海陆过渡相沉积环境,页岩单层厚度较薄、层数多、累计厚度大。泥页岩有机质类型主要以Ⅱ2型为主,Ⅲ型和Ⅱ1型次之,为偏生气型;有机质丰度高,变化范围大,TOC介于0.6%~18.87%之间,平均为4.37%;热演化程度适中,Ro主体介于1.00%~2.50%之间,平均为2.03%,处于高一过成熟阶段,利于干气生成;脆性矿物含量相对较低,平均为37.11%,黏土矿物含量相对较高,平均为48.56%,有利于页岩气的吸附赋存;页岩含气量较高,平均可达到2.4 m~3/t,达到工业开发标准。综上所述,研究区龙潭组页岩具备较好的页岩气勘探前景,可考虑与相邻煤层和致密砂岩实施多目标分段压裂、"三气"合采。     

页岩气吸附与解吸附机理研究进展

页岩气渗流机理研究中,纳米孔隙中的渗流和多尺度储渗空间中气体传质的研究条件还都不成熟,唯吸附与解吸附的研究仅通过宏观实验就可进行。目前国内页岩气的研究热点也主要在与工艺密切相关的领域,对页岩气渗流的起点或基础——吸附和解吸附关注相对较少。对页岩气对吸附与解吸附机理国内外研究现状就行分析,并提出一系列值得深入研究的问题或方向。页岩气的主体赋存状态存有争议,对固溶态的甲烷的研究还很少;页岩气含气量测试中解吸法和等温吸附实验及其数学解释模型可靠程度有待提高;甲烷在超临界状态下的吸附规律研究较少,相关吸附模型对此鲜有涉及;单一矿物和有机质的吸附特性关注较少,多组分气体中各气体间竞吸机理还未有详细研究。     

页岩气的开发

 页岩气作为一种资源量巨大的非常规天然气,具有“自生自储,原地成藏”的特征,其储层致密、开采难度大、气井投产后“初产高,递减快,长期低产”的特点明显。综述了全球页岩气的储量、开发技术及意义,介绍了目前中国页岩气的开发现状。中国页岩气资源丰富,地质资源量134.42×10¹² m³,技术可采资源量25.08×10¹² m³,“水平井+体积压裂+工厂化作业”是页岩气成功开发的基本模式,目前在长宁-威远、昭通和涪陵3个南方海相页岩气示范区实现了初步规模开发,已经具备了年产气97亿m³的生产能力。分析表明,合理高效地开发页岩气,对于缓解中国能源供需矛盾、调整能源消费结构、增强国际天然气定价影响力及促进区域经济发展均具有重要意义。     

低阻页岩气储层的测井解释评价

为正确解释评价区域页岩气储层,探讨了低电阻率页岩气储层的形成机理。结合大量区域页岩地层的测井特征和地质特点,主要分析了黏土含量、黄铁矿含量、页岩中有机质的成熟度、地层可动水及矿化度、页理(层理、裂缝)等对页岩气地层电阻率的影响,结果表明形成低电阻率页岩储层的原因多,不同区块低电阻率页岩储层的形成机理不同,在实际页岩气井的综合解释评价中得到应用和检验。低阻页岩储层的形成机理和影响因素有五高,即:黏土含量高、地层水矿化度高、有机质成熟度高、黄铁矿含量高、页理(层理、裂缝)发育程度高,同时这些影响因素大多相互叠加。     

渤海湾盆地东濮凹陷压力演化与超压形成机制

通过实测压力、泥岩声波时差、流体包裹体古压力恢复及盆地模拟,对东濮凹陷北部地区地层压力的演化和现今压力特征进行分析,结合岩心观察解析超压的形成机制,探讨不同机制对超压的贡献率。结果表明:剩余压力的演化经历"超压原始积累-超压释放-超压重新形成"3个阶段,两次超压的形成时期与油气成藏的时期相对应;古今超压的空间展布均受构造格局、断裂活动和膏盐岩分布的控制,洼陷带以及盐下、盐间地层的剩余压力较大;超压的形成主要为欠压实作用、生烃作用及膏盐岩作用的结果,生烃作用对超压的贡献率与烃源岩的热演化相关。     

由北美页岩气勘探开发看我国页岩气选区评价

美国是世界上最早对页岩气进行商业性勘探开发的国家.2009年,美国页岩气勘探开发更是取得了惊人成就,页岩气产量接近900×108 m3.页岩气快速勘探开发使得美国天然气储量增加了40%.加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气投入勘探开发的国家,勘探开发的地区主要集中在不列颠哥伦比亚省东北部中泥盆统Horn River盆地与三叠纪Montney页岩,近年来又逐渐扩展到了其他省份.分析北美地区页岩气勘探开发特点与成功经验,对比我国页岩气形成的地质条件,可以得出以下几点启示:(1)页岩气是一种潜力巨大、近期可实现经济勘探开发的现实资源,应引起勘探开发决策的高度重视;(2)页岩气是一种广分布、低丰度、易发现、难开采的自生自储连续型非常规低效气藏,其勘探开发需要先进的技术、严格的成本控制、优惠的税收扶持政策以及考虑必要的环境保护;(3)我国页岩气形成的地质背景比北美地区复杂,页岩气的选区评价需要建立适合我国页岩气形成地质条件特点的标准.     

页岩气藏运移机制及数值模拟

基于双重连续介质,采用尘气模型(DGM)建立基岩和裂缝运动方程,基岩中考虑气体在基岩孔隙中黏性流、Knudsen扩散、分子扩散以及气体在基岩孔隙表面的吸附解吸,吸附采用Langmuir等温吸附方程;裂缝中考虑黏性流、Knudesen扩散和分子扩散机制,在此基础上建立基岩-裂缝双重介质数值模型并采用有限元方法对模型进行求解.根据数值模拟结果对影响页岩气藏产能的因素进行分析.结果表明:页岩气产出气是游离气和吸附气解吸共同采出的结果,在给定的页岩气藏条件下,游离气影响更大,吸附对页岩气产能有较大影响,忽略吸附会导致预测产能偏低;Knudsen扩散(或Klinkenberg效应)对基岩视渗透率影响较大,越靠近生产井,Knudsen扩散和Klinkenberg效应的影响越大,基岩视渗透率随生产时间延长变大;裂缝渗透率越大,页岩气产量越大,基岩渗透率对页岩气产能影响不大.