海相页岩气藏精细描述与开发优化技术

前言

第一章 富有机质页岩发育特征研究

 第一节 富有机质页岩发育背景

 一、区域地质演化

 二、区域地层发育特征

 三、区域构造特征

 第二节 层序地层分析与小层划分技术

 一、层序地层分析技术

 二、小层划分与对比技术

 第三节 沉积相划分技术

 一、沉积微相划分思路与方法

 二、典型井/剖面沉积微相分析

 三、沉积相分析

 四、沉积模式

 第四节 富有机质页岩发育特征

 一、富有机质页岩概念及发育特征

 二、优质页岩平面分布特征

第二章 页岩气储层表征与评价技术

 第一节 矿物组成及其分布特征

 一、矿物组成分析

 二、矿物组成分布特征

 第二节 富有机质页岩地球化学特征

 一、地球化学特征

 二、成烃生物及其生烃潜力

 第三节 页岩微观孔隙结构及物性表征

 一、微观孔隙结构及连通性

 二、物性分析

 三、四孔隙发育模型

 第四节 页岩成岩作用及其影响

 一、页岩成岩作用特点及研究方法

 二、成岩作用类型

 三、彭水地区五峰组—龙马溪组泥页岩成岩阶段

 四、主要成岩作用对页岩孔隙度的影响

 第五节 页岩储层评价方法

 一、页岩储层非均质性评价技术

 二、含气性特征分析

 三、可压性评价技术

 四、岩石相评价技术

第三章 页岩气测井评价技术

 第一节 页岩气测井识别

 第二节 页岩气储层测井定量评价

 一、矿物组分测井评价

 二、有机碳丰度测井估算方法

 三、“四孔隙组分”模型

 四、实验及测井评价中总孔隙度和有效孔隙度内涵差异

 五、页岩渗透率测井评价

 六、有机质孔与无机质孔孔径分布的高精度核磁共振表征

 七、页岩含气性测井定量评价

 八、岩石力学参数计算

 九、页岩气水平井测井解释评价

 十、页岩气测井评价实例

第四章 页岩气地震解释预测技术

 第一节 岩石物理建模及分析

 一、页岩岩石物理建模

 二、岩石物理分析

 第二节 构造精细解释

 一、合成记录与层位标定

 二、构造精细解释

 三、断层解释

 第三节 裂缝预测

 一、叠后地震裂缝预测

 二、叠前地震裂缝预测

 第四节 页岩目的层段地质甜点预测

 一、厚度预测

 二、TOC预测

 三、孔隙度预测

 四、含气性预测

 第五节 页岩层段工程甜点预测

 一、脆性预测

 二、应力场预测

 三、页岩目的层压力预测

第五章 压裂目标优选与压后评估技术

 第一节 页岩水平井段内分段压裂裂缝扩展模拟方法

 一、物理模型

 二、数学模型

 第二节 页岩气水平井分段压裂选段及簇间距优化技术

 一、页岩气水平井压裂选段技术

 二、页岩水平井分段压裂簇间距优化技术

 第三节 页岩压裂主裂缝与天然裂缝间相互作用

 一、天然裂缝控制压裂缝扩展

 二、裂缝性地层裂缝扩展数学模型的建立

 三、天然裂缝对主裂缝扩展的影响

 四、计算实例

 第四节 页岩气压后评价技术

 一、页岩气井压裂微地震监测技术

 二、其他页岩气水平井压后评估技术

 第五节 重复压裂技术

 一、重复压裂增效机理

 二、重复压裂选井选段原则

 三、重复压裂选井选段方法

 四、重复压裂改造时机

第六章 页岩气藏地质模型建立技术

 第一节 页岩气藏地质建模进展与面临的难点

 一、页岩气藏地质建模概念及研究进展

 二、页岩气藏地质建模面临的困难与挑战

 第二节 建模思路与网格确定、模型分类

 一、建模思路

 二、建模范围确定与网格划分

 三、页岩气藏地质模型分类

 第三节 建模基础资料收集整理与可靠性分析

 一、井数据

 二、地震数据

 三、地质解释数据

 四、试井和动态数据

 五、压裂施工数据

 六、其他数据

 七、数据检查与可靠性分析

 第四节 构造模型和小层发育模型建立

 一、构造模型建立

 二、小层发育模型建立

 第五节 页岩气藏基质地质属性模型建立

 一、基质地质属性模型建立的一般流程和技术

 二、基质地质属性模型建立实例

 第六节 页岩气藏天然裂缝模型建立

 一、页岩储层天然裂缝表征主要特点

 二、天然裂缝地质模型建立一般流程与方法技术

 三、页岩气藏天然裂缝模型建立实例

 第七节 页岩气藏人工裂缝模型建立

 一、人工裂缝地质模型建立一般流程及方法技术

 二、人工裂缝模型建立实例

 第八节 地质模型融合与质量控制

 一、地质模型融合

 二、模型粗化

 三、模型质量控制

第七章 页岩气解吸附与流动机理

 第一节 页岩气孔隙赋存方式及机理

 一、等温吸附实验

 二、吸附的分子模拟研究

 第二节 页岩纳米级微孔中气体流动机理研究

 一、纳米级孔隙气体流动的分子动力学模拟

 二、纳米级孔隙中气体流动微观机理的数学模型

 三、单相渗流实验—扩散系数

第一章富有机质页岩发育特征研究　　页岩气储层是富有机质页岩，其基本特点是颗粒细、有机质含量高，推测距离物源区远、沉积于深水、水体总体动力弱、生物发育、强还原环境。这种沉积环境在海相、陆相及海陆过渡相均可能存在，只要该环境展布足够大、距离物源区足够远即可。具体而言，海相富有机质页岩主要发育在深水陆棚-陆坡，海陆过渡相富有机质页岩主要发育在相对深水区，陆相富有机质页岩主要发育在深湖等。按此条件要求，我国四川盆地及周缘是发育各类富有机质页岩的良好地区之一。下面以四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组一段为例，阐述富有机质页岩发育特征。　　第一节富有机质页岩发育背景　　一、区域地质演化　　四川盆地及周缘是在太古宙—古元古代结晶基底与中元古代褶皱基底上逐步发展形成的。袁玉松等(2020)收集整理前人成果①，认为四川盆地自震旦纪以来经历了扬子期、加里东期、海西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期六个主要构造旋回，具体特征如下。　　扬子期构造旋回：包括晋宁运动和澄江运动，以晋宁运动为主。晋宁运动是发生在震旦纪以前(850Ma左右)的一次强烈构造，它使前震旦纪地槽褶皱回返，扬子准地台普遍固结成为统一基底。早震旦世早期，在黔江、都匀一线以西为古陆，以东榕江、怀化一带出现裂谷性质的以陆源碎屑岩为主的沉积，厚达1500～5000m；晚期(南沱期)为大冰期，冰川冰碛砾岩一般厚50～3000m。晚震旦世开始出现相对稳定的被动大陆边缘的初期特征。晚震旦世早期的陡山沱期，在华蓥山基底断裂以东，主要沉积黑色页岩夹泥质白云岩、磷块岩，厚50～300m；在华蓥山基底断裂以西，沉积两套不同的紫红、黄灰色砂泥岩、泥质白云岩夹磷质岩组合。晚震旦世晚期的灯影组沉积期，出现西高东低、西浅东深的海盆特征，川东南地区属于局限海碳酸盐岩台地白云岩夹膏质白云岩沉积，残厚500～1000m；长宁附近有咸化潟湖的膏盐存在。震旦纪末的织金运动(或桐湾运动，570Ma左右)表现为大规模抬升，灯影组上部广遭剥蚀。该期澄江运动导致了一次大规模的海侵，产生陡山沱组较厚的黑色页岩层。　　加里东期构造旋回：早寒武世早期一次大规模海侵与缺氧事件，沉积了牛蹄塘组黑色碳质页岩、粉砂质页岩，厚度为50～200m。中晚寒武世，大面积出现半局限—潟湖相碳酸盐岩沉积。中奥陶世—志留纪，古太平洋板块向西俯冲，导致中上奥陶统和下奥陶统湄潭(大湾)组大面积剥蚀殆尽，部分地区已剥蚀至红花园组；到志留纪，乐山—龙女寺古陆(或川中古陆)、黔中—滇东古陆(或黔中古陆)和雪峰南部古陆(或江南古陆)形成。　　另一次海侵发生在晚奥陶世和早志留世，沉积了五峰组—龙马溪组含笔石黑色页岩，厚度具有西南部薄、东南部厚的特点，为一套优质烃源岩，即富有机质页岩层。志留纪末的广西运动导致华南地台与扬子地台拼接而组成新的华南陆块(又称南华板块)，出现大面积的古陆，板内差异升降形成隆拗格局。总之，该期两次大规模的海侵沉积了下寒武统巨厚的黑色页岩与上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组黑色页岩。　　海西期构造旋回：广西运动后，四川盆地及边缘通过“填平补齐”方式，堆积了厚度不大的泥盆系—石炭系沉积；而川东南地区大部处于古陆且又在石炭纪末经历了云南运动的抬升剥蚀，缺失泥盆系—石炭系沉积。早二叠世早期，由于全球海平面上升，海水自南而北席卷淹没了整个扬子古陆区，沉积了厚350～500m的浅海碳酸盐岩；晚期，由于受古特提斯洋打开的强烈拉张作用的影响与区域性的东吴运动的影响，沿北东向的华蓥山断裂产生玄武岩溢流。晚二叠世，水体自西而东加深，涪陵、贵阳一带以西为冲积平原相的砂泥岩及海岸平原相含煤砂泥岩，称龙潭相区，赤水一带属此相区；以东为灰岩相区，称吴家坪相区。晚二叠世晚期(长兴组沉积时期)，宜宾以东至万州一带大面积为正常浅海相灰岩，古宋、自贡以西为滨海平原相砂泥岩。　　印支期构造旋回(前陆隆起演化阶段)：发生了四川盆地由海相沉积向陆相沉积转变。早三叠世早期，川东南地区大面积沉积飞仙关组滨海平原相页岩、粉砂岩，泸州、赤水地区为潮下碳酸盐岩、砂泥岩，厚450～500m；早三叠世晚期沉积嘉陵江组灰岩、白云岩、膏岩。中三叠世，海盆更为封闭，沉积雷口坡组白云岩、泥质白云岩夹泥岩，中三叠世末期形成“周缘大前陆盆地”，出现北东向展布的“泸州古隆起”和北部万州以西的“开江古隆起”，为前陆隆起的核心部位。晚三叠世晚期(诺利期—瑞替期)的晚印支运动(205～195Ma)，龙门山前强烈拗陷，进入川西类前陆盆地演化阶段，须家河组自北西向南东方向扩展形成超覆沉积，赤水、涪陵以东须家河组厚250～50m，以西至泸州厚500m左右，成都一带厚达2000m，由西向东沉积了滨海—湖泊—河流含煤碎屑岩相，从此结束了全区海相沉积历史。　　燕山期构造旋回(前陆隆后拗陷演化阶段)：出现江南古陆、龙门山古陆、大巴山古陆。在川西前陆盆地沉积背景下，该前陆隆后拗陷更多具有前陆隆起(泸州—达川)之后的隆后拗陷色彩。侏罗纪末—早白垩世晚期为燕山运动主幕(140Ma左右)，川东、川中地区也隆起成陆，大面积缺失下白垩统—古近系沉积。侏罗系和白垩系沉积由陆相红色砂岩、泥岩和黑色页岩组成，厚度为2000～5000m。该期发现多次大规模湖平面上升与多个陆相富有机质页岩层，尤其是下侏罗统巨厚的富有机质页岩层。