摘要:鉆探頁巖氣井皆未取得實質(zhì)性成果除了對頁巖氣的成藏地質(zhì)特征及其勘探選區(qū)方面存在認識問題外,可能還與目前一些頁巖氣開采企業(yè)不熟悉或不遵循頁巖氣勘探開發(fā)程序有關(guān)。
從20世紀80年代初第一口Barnett頁巖氣井的發(fā)現(xiàn)至今,美國近代的頁巖氣勘探開發(fā)已經(jīng)歷了30余年的發(fā)展歷程。從早期的直井泡沫壓裂到目前的水平井多段滑溜水壓裂,從早期東部頁巖氣的開采逐步向中西部擴展,其發(fā)展過程是循序漸進的,針對頁巖氣基礎(chǔ)理論方面系統(tǒng)而深入的研究及開采技術(shù)的進步,為2006年以來美國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。 受北美地區(qū)頁巖氣革命巨大成功的影響,中國自2009年以來開展了較大規(guī)模的頁巖氣勘探工作。尤其是自2012年中華人民共和國國土資源部(以下簡稱國土資源部)第二輪頁巖氣探礦權(quán)區(qū)塊公開招標以來,吸引了大批地勘、煤電企業(yè)以及地方民營公司積極投入到頁巖氣開采熱潮中。迄今為止,中石油、中石化等多家油氣公司已經(jīng)在四川盆地的海相頁巖氣勘探中取得了商業(yè)性突破,頁巖氣產(chǎn)量從2011年的約200×104m3迅猛增至2014年的13×108 m3。然而,其余非油氣公司在21個招標區(qū)塊內(nèi)的頁巖氣勘探成果卻乏善可陳。據(jù)部分媒體報道,國土資源部、地方政府及中標企業(yè)雖鉆探頁巖氣井已達50余口,但皆未取得實質(zhì)性成果。究其原因,除了對頁巖氣的成藏地質(zhì)特征及其勘探選區(qū)方面存在認識問題外,可能還與目前一些頁巖氣開采企業(yè)不熟悉或不遵循頁巖氣勘探開發(fā)程序有關(guān)。因此,有必要通過對近幾年來國內(nèi)外在頁巖氣勘探開發(fā)方面所取得認識進行梳理,總結(jié)出頁巖氣勘探開發(fā)所應(yīng)遵循的程序或模式,以期減少頁巖氣勘探?jīng)Q策風險,提高勘探成功率。 頁巖氣勘探開發(fā)基本特征 根據(jù)石油評估工程師協(xié)會(SPEE)在2009年成立的“資源型油氣勘探委員會”(ResourcePlayCommittee)給出的定義,頁巖氣屬于資源型油氣勘探的一種類型,其他類型還包括煤層氣、致密氣、盆地中心氣和某些致密油藏,也即美國石油地質(zhì)家協(xié)會(AAPG)和石油工程師協(xié)會(SPE)所稱的非常規(guī)油氣藏。它們具有“連續(xù)性”油氣聚集的特征,而與構(gòu)造圈閉或地層圈閉油氣藏為代表的常規(guī)“非連續(xù)性”油氣聚集特征明顯不同,主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 1.頁巖含油氣系統(tǒng)一般呈區(qū)域性廣泛分布,氣藏分布范圍往往與高伽馬值富有機質(zhì)的含氣頁巖(hotshale)分布范圍相當。盡管頁巖氣是一種“連續(xù)性”的氣藏,但是這并不意味著在一個頁巖氣區(qū)塊內(nèi)鉆到商業(yè)性氣井的機遇相等,因為頁巖氣藏在縱、橫向上的非均質(zhì)性較強,局部存在相對富集的“甜點區(qū)”。而且,即使在同一“甜點區(qū)”內(nèi),受完井質(zhì)量和壓裂效果等工程因素的影響,單井氣產(chǎn)量和最終可采儲量(EUR)較高的“好井”與較低的“差井”也會交替分布。 2.頁巖氣藏集生烴層、儲集層和封蓋層為一體,自生自儲連續(xù)性聚集成藏,無運移或運移距離極短,且不受構(gòu)造圈閉和水動力的控制,無明顯的氣水界面。但這并不意味著頁巖氣井不產(chǎn)地層水,在頁巖氣藏埋深較淺(如美國Antrim 和NewAlbany頁巖氣藏)、頁巖天然裂縫中若充注地層水或者壓裂過程中若溝通了下伏潛在水層(如Barnett頁巖氣層下伏的奧陶系Viola組或Ellenburger組灰?guī)r[9]以及五峰組—龍馬溪組底部頁巖氣層下伏的寶塔組灰?guī)r)等情況下,均可能產(chǎn)地層水。這勢必會嚴重影響頁巖氣井的生產(chǎn),既可能降低氣井最終可采儲量,又可能增加水處理成本,最終影響頁巖氣開采的商業(yè)性。而這也是目前國內(nèi)一些頁巖氣開采區(qū)塊面臨的巨大挑戰(zhàn)。 3.“頁巖”實際上是一個很寬泛的地質(zhì)術(shù)語,泛指顆粒粒徑小于63μm 的所有細粒沉積巖。按傳統(tǒng)的地質(zhì)學認識,并非所有的頁巖油氣都產(chǎn)自“頁巖”,例如美國最大的兩個頁巖油田(EagleFord和Bakken)實際上都屬于碳酸鹽巖。而且,含氣頁巖儲層巖相類型多樣,從硅質(zhì)含量較高、脆性的硅質(zhì)或粉砂質(zhì)頁巖到黏土含量較高、塑性的黏土質(zhì)頁巖均有分布。實踐證明,最有利于水力壓裂且效果最佳的頁巖巖相類型當屬硅質(zhì)頁巖和粉砂質(zhì)頁巖。 區(qū)域上,頁巖分布并不均質(zhì),巖相變化較大,由此造成頁巖儲層質(zhì)量不一。這是造成同一區(qū)塊內(nèi)甚至是同一“甜點區(qū)”內(nèi)頁巖氣壓裂效果千差萬別的一個重要原因。在頁巖氣開采中,許多被認為是“工程”引起的問題恰恰可能是“地質(zhì)”問題。因此,為取得最佳的井軌跡和壓裂設(shè)計方案,加強頁巖氣地質(zhì)評價研究,建立“甜點區(qū)”地質(zhì)模型顯得尤為重要。盡管目前在頁巖氣的開采中都傾向于采用“工廠化”批量作業(yè)的開發(fā)模式,而且叢式井組的實施效果明顯好于單口井效果,但正如Sprunt所指出的,工廠化鉆井并不能代替對頁巖層的綜合地質(zhì)評價。沒有頁巖氣藏是完全相同的,也不存在適用于所有頁巖氣藏的通用技術(shù)。任何一項有效的頁巖氣開采技術(shù)都是針對具體的頁巖儲層條件經(jīng)反復(fù)的現(xiàn)場試驗探索而獲得的。 4.頁巖氣資源潛力巨大,原始地質(zhì)儲量(GIIP )一般為千億或萬億立方米級,資源豐度介于4×108~13×108 m3/km2。盡管頁巖氣分布范圍廣,資源量巨大,但是頁巖氣勘探區(qū)內(nèi)存在局部高產(chǎn)的富集區(qū)或核心區(qū)。例如,美國東部阿帕拉契亞盆地的Marcellus頁巖氣區(qū)帶經(jīng)勘探評價證實存在北部和南部兩個核心區(qū)。這兩個核心區(qū)的含氣頁巖具有高有機碳、高孔隙度和異常高壓特征(表1)。
·頁巖氣勘探開發(fā)的基本特征與程序 2015-04-21
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