页岩气勘探技术

斯伦贝谢

页岩气勘探技术

斯伦贝谢科技服务（北京）有限公司

目录

一、斯伦贝谢页岩气勘探技术概述 (1)

二、页岩气资源量评价 (3)

三、页岩井筒综合评价 (5)

四、有利区（甜点）预测 (6)

五、地质风险分析与经济评价 (7)

六、页岩气勘探技术应用实例 (7)

附斯伦贝谢勘探平台介绍 (11)

一、斯伦贝谢页岩气勘探技术概述

非常规油气资源页岩（油）气目前在国内非常火热，一谈到页岩气，大家首先想到的是水平钻井和多段压裂技术。确实，工程技术是页岩气田成功的必要条件，没有成熟的工程技术，无法将页岩气从这种特殊的油气藏中开发出来。但工程技术成功的前提是，寻找较好的页岩气区块，即从地质上页岩达到生气阶段，有机质的丰度较高，因此地质评价是页岩气勘探的充分条件。这就对研究工作提出了较高的要求，即在钻井等工程工作进行之前，首先通过区域地质研究，对地下页岩的基础地质情况进行分析与预测，为后期的工程施工提供依据，减少钻井和压裂的风险。

与常规油气藏勘探相比较，页岩气藏的特殊性主要表现在以下几点：

1、页岩气藏为自生自储的类型，页岩本身即为烃源岩，同时又是储集层和盖层。气生成后保存于烃源岩中。

2、页岩气包括自由气（孔隙裂缝中）和吸附气（在碳原子表面）两部分，因此在评估页岩气资源量时，除了计算孔隙裂缝中的自由气，还要计算吸附气的资源量，这是有别于常规气藏的一个重要方面

3、储集层为页岩，属特低孔、特低渗储层。对于该类特殊储层，需要总结一套特殊的储层评价标准。同时，需要研究页岩内部裂缝的发育情况和地应力的状况，为后期工作改造提供依据。

与页岩气藏的特殊性相对应，目前勘探难点主要表现在：

1、页岩气资源评价存在很大不确定性。

2、页岩气勘探开发技术缺失成熟的行业标准。

3、页岩气开采投入大、成本高、气价低，经济风险较大。

针对页岩气上述勘探难点，斯伦贝谢公司研发和整合了所有勘探软件系列，形成了以模型为中心的页岩气勘探技术系列。该技术系列主要包括以下主要内容（图1）：

1、数据整合阶段：与常规油气藏相比，页岩气区块除了收集地震资料和井数据

外，还需要收集地化数据，如总有机碳、烃源岩厚度和干酪根类型，同时需

要对岩石物理数据和岩石力学数据进行收集和整理。

2、地质模型的建立：不同勘探阶段，建立的地质模型精度不同。从区域地质资

料建立的概念模型到根据地震和井数据建立的三维模型。随着数据的增加，

模型的精度也逐渐增加。

3、地质演化模拟：使用现今的地质模型，可以恢复古构造，进行页岩成熟度、

生烃量（包括自由气和吸附气）模拟；同时，可以模拟孔隙演化史，模拟整

个模型的应力场的分布和演化

4、甜点预测：以模型为中心，可以整合地质、地球物理、测井和工程等多专业、

多领域内的研究成果，综合储层质量、完井潜力两类对页岩气评价至关重要

的数据，进行有利区评价，为井位设计提供依据。

5、有利区评价：对页岩区块的资源量进行不确定性分析，得出勘探成功概率曲

线。随后根据勘探部署，进行经济评价，为勘探决策和投资提供参考。

图1 斯伦贝谢页岩气勘探技术

针对页岩气勘探的特殊性，在上述勘探技术系列中，关键的技术包括以下几点：○1页

岩气资源量评价；○2单井岩芯-测井综合评价；○3各领域研究成果的整合；○4地质风险分析

与经济评价。以下从这四方面来详述，以模型为中心的页岩气勘探技术。

二、页岩气资源量评价

无论对于页岩气，还是常规油气藏，烃源岩的研究是整个研究的基础。对于页岩气来讲，该项研究更为重要，研究的程度应该更深入。具体的研究内容包括：

1、盆地演化与页岩成熟度研究：在盆地构造演化的基础上，研究页岩的演化，包括物性和成熟度，划分页岩的成岩演化阶段，为勘探选取提供依据。页岩孔隙度演化除遵循常规的机械压实规律外，还与有机质的演化相关，通过PetroMod的模拟技术，可以建立页岩孔隙度与有机质成熟度之间的关系，有效地研究页岩孔隙度的演化规律，预测页岩物性有利分布区。

2、页岩气资源量评价：页岩气资源量包括自由气和吸附气两种，其中吸附气是甲烷气体分子吸附在碳原子表面而形成的。该吸附气的资源量与地下的温度压力相关，随着页岩埋藏深度的变化，温压随之变化，因此页岩气资源量也在变化。PetroMod软件内置页岩气生烃模型，支持使用固定的吸附系数或Langmuir 公式自动计算吸附量。通过模拟的方法，可以更加客观的对页岩气资源量进行评估，为勘探决策提供依据。

不同勘探阶段，能获得的资料不同，因此进行页岩气资源量评价的方法也不同。

图2 一维模型-划分页岩烃源岩演化阶段

在页岩气勘探初期的盆地优选阶段，主要利用收集到的野外露头、区域地质图、柱状

图为基础数据，根据地层柱状图建立进行一维模型，制作埋藏史曲线，划分生油气窗，以确

定主要页岩层位与生气窗内，同时可以得到单位面积内生气量（生烃强度），为页岩气选区

提供依据。

图3 二维模型-模拟页岩气富集区（应力场分布）

页岩气区块购买后，会进行初步的勘探部署，如野外地质调查、部署二维地震测线。

通过这些资料，可以获得页岩气区块基本的地层、构造信息。此时，可以建立二维地质模型，研究构造演化，温压演化，在此基础上，研究页岩气的成熟度、生烃量和滞留烃量（包括自

由气和吸附气），以确定页岩气富集的区带。同时，可以模拟地应力场的分布。

图4 三维模型-页岩气资源量计算

随着钻井的增加和三维地震的部署，可以建立三维地质模型。在地层、构造研究的基础上，利用三维地震解释成果，建立精细的三维地质模型。三维地质模型模拟可以得到较准确页岩的生烃量、排烃量以及页岩内的滞留量，为页岩气勘探井位部署提供依据。

总之，使用盆地及含油气系统模拟的方法，在不同勘探阶段建立相应的一维、二维和三维地质模型，在盆地演化的基础上（剥蚀），可以综合研究页岩成熟度和物性演化，对资源量进行模拟评价。同时，可以对整个页岩气藏的地应力进行预测，为后期工程改造提供依据。

三、页岩井筒综合评价

对于页岩这种特低孔、特低渗气藏，其评价方法，无法套用常规的评价标准。对美国页岩气区块研究表明，不同的页岩气田，其有效的页岩类型也不同，有的区块有效储层为硅质页岩、有的为钙质页岩，有的为粘土质页岩。因此，对于我国不同盆地的页岩，究竟何种岩石类型为其有效储层，需要根据岩芯、测井和开发生产数据，综合研究。

对于页岩的单井评价，需要以先进的测井解释技术为核心，进行多领域综合分析，即将岩芯分析、测井研究，宏观与微观等不同类型和尺度的多种数据整合在一体，进行综合分析与研究。测井评价包括常规测井解释，如孔隙度、渗透率、饱和度、游离气等参数；通过岩芯与测井曲线的标定，建立测井解释模板，进行针对页岩气的特殊测井解释包括分析页岩的有机质、矿物成分、流体组成，计算页岩气含量。

图5 页岩井筒综合评价-Shale Advisor