非常规油气成因及其测井评价

摘要：目前我国页岩油&气行业的发展仍然面临着关键技术尚未攻克、高成本、开发模式效率低、投入与产出回报不确定等问题。

本届论坛以“完善勘探开采技术、降低运营成本、提高生产与投资效率加速中国页岩油气商业化发展进程”为主题重点探讨页岩油气在我国天然气行业中的发展战略地位，页岩气钻完井技术的挑战与成本控制，我国页岩气油&气发展风险分析，如何发现更多储量提高勘探成功率，如何解决页岩油气开发后产量递减快与产量影响因素多等问题，页岩油&气开采对于技术与设备的需求，我国页岩油气开发现状与未来发展建议，微地震技术在勘探中的应用效果，美国页岩气行业发展的新认识与技术革命以及如何将新的认识应用到我国页岩气行业的发展。

关键词：非常规油气；地球物理技术；成藏地质；问题；新技术方法；建议中图分类号：P631.4 文献标识码：A随着中国经济持续快速的发展，油气供需矛盾已经成为制约中国经济和社会发展的主要瓶颈之一。

2010年我国原油产量突破2×108t，但对外依赖度达到54%，但截至2010年底，中国天然气消费占一次能源消费比重约 3.8%左右。

根据“新一轮全国油气资源评价”结果，我国非常规油气总资源量达1.9 × 1014m3，是常规油气的2倍[1]，因此如果能够将国内非常规能源开发利用起来，对于保障国家能源安全具有重要的战略意义。

文献调研发现，非常规油气勘探开发理论聚焦于成藏地质理论研究和钻井开发技术研究，对地球物理技术方法的关注少之又少，目前还没有一篇专门综述非常规油气地球物理勘探技术现状与研究进展的文献。

地震技术在非常规油气勘探开发中的作用没有得到充分体现，制约了非常规油气的规模发展，有必要对非常规油气地球物理勘探技术的应用现状及新技术的发展趋势进行总结。

一中国非常规油气资源分布及开发现状非常规油气指成藏机理、赋存状态、分布规律及勘探开发方式等不同于常规油气藏的烃类资源，现阶段非常规油气资源主要指油页岩、油砂、煤层气、页岩气、致密砂岩气等。

我国非常规油气总资源量达1.9 ×1014m3，其中煤层气3.7 × 1013m3，位居世界第三，已探明储量2.8 × 1011m3。

我国页岩气资源量达1 ×1014m3，其中可采储量2.6 × 1013m3，与美国相当；目前，我国页岩气资源仍处于未开发状态，开发潜力巨大;我国致密砂岩天然气资源量约为1.48 × 1013m3，2010年全国致密砂岩气产量达到3×1010m3[2～6]。

我国非常规油气成藏特点、分布状况及地球物理勘探现状见表1，其特点如下：①资源储量丰富，分布区域广；②油气类型多样，成藏类型多；③储层非均质性强，受构造、裂缝及孔隙等因素控制;④大都表现为低孔低渗。

可见非常规油气藏与常规油气藏相比，其成藏地质条件更复杂，勘探开发技术要求更高。

二地球物理勘探技术应用现状1 测井评价技术目前非常规油气储层测井评价技术大致分为4类:基于常规油气储层评价思想的定性识别方法；基于体积模型的储层评价方法；基于概率统计模型的储层评价方法;基于神经网络模型的储层评价方法。

测井地层评价主要围绕3个方面展开:①非常规油气地层的岩性和储集参数评价，包括孔隙度、含气量（包括吸附气、游离气）、渗透率等参数;②烃源岩的生烃潜力评价，主要包括干酪根的识别与类型划分、有机质含量、热成熟度等一系列指标的定性或定量解释;③岩石力学参数和裂缝发育指标的评价[14～17]。

2 地震勘探技术目前还没有专门针对非常规油气勘探的地震技术系列。

当前地震采集和处理技术主要以提高构造成像为主，但一批新的方法技术已经被初步应用到工业生产，比如针对鄂尔多斯盆地苏里格致密砂岩气采用的高密度、大偏移距、小道距采集技术系列等;四川、鄂尔多斯等盆地大力开展地震多波多分量勘探技术，大力促进了非常规油气勘探的发展[18～21]。

利用地震技术进行有利储层预测已形成多手段、多系列的特点,主要包括如下几个方面。

（1）地震正、反演技术系列:正演主要体现在数值模拟方面，反演包括各种叠后、叠前反演技术；目前叠后反演主要预测储层厚度，叠前反演在识别储层岩性及流体方面具有重要作用。

（2）地震属性分析技术:包括各种常规地震属性分析、基于A VO的多种属性分析和多属性融合技术；地震属性在描述地震相、沉积相以及刻画裂缝、雕刻可能的储集体等方面具有独到之处。

（3）地震裂缝检测技术:包括基于地震属性相干技术、面向对象的像素成像技术、基于叠前方位A VO/A V A裂缝检测技术以及多波多分量预测技术。

（4）烃类检测技术:主要体现在吸收和衰减两个方面，并从不同角度有针对性地发展了多项检测技术，例如基于流体因子检测技术、基于神经网络的气层识别方法、基于各种变换的时、频域对比检测技术等。

地震技术在多个非常规油气区块勘探中取得较好效果。

例如针对吐哈盆地致密砂岩形成有效的地震储层预测技术系列:①利用叠前、叠后波阻抗反演技术预测煤层厚度及煤层下部致密砂岩厚度；②利用A VO属性及多属性融合技术预测与含气性有关的岩性参数，进一步确定有利致密砂岩范围，降低反演多解性;③利用制订的测井解释量版，结合前面解释结果，最终可以定性地圈定致密砂岩气中的有利储层（图1）。

这些技术为致密砂岩气藏上钻提供了依据，多口井位获得工业气流。

另外，如淮南煤田开展的三维三分量地震勘探,初步建立了煤层厚度、裂缝发育和煤层气富集的预测方法。

长庆油田针对苏里格气田致密砂岩气利用叠前、叠后反演技术、A VO属性以及烃类检测技术形成一套有效地震储层预测技术系列，并在实际工业生产中带来巨大的经济效益[。

三常规地球物理勘探技术应用存在的问题尽管成熟技术的新用取得一定的成果，但非常规油气更加复杂的岩性特征及成藏条件使常规地球物理勘探技术应用存在多种困难，主要表现为：（1）非常规油气储层强非均质性和各向异性使得储层地质与测井响应及地震预测结果呈现更加复杂的非线性关系，与常规油气预测相比其多解性更强。

例如非常规油气藏低孔、低渗的特点导致利用测井方法直接计算储层含气量仍是难点。

（2）目前常规的地震岩石物理分析主要是针对测井响应的交汇分析，形式单一，没有综合考虑地下岩性及流体受温度、压力、裂缝等因素的影响，分析得到的结果不精确，同时也无法定量地应用到地震储层预测中来。

（3）目前尚无一套较普遍适用的、定量计算非常规油气储层裂隙参数和评价其孔隙度、渗透性的方法，成为制约测井技术和地震技术推广应用的“瓶颈”。

查明非常规油气储层孔隙及裂缝发育情况，是今后地球物理勘探技术的一个主要任务。

（4）常规地震构造成像技术无法满足非常规油气勘探的需求。

目前地震成像技术可以归纳为克希霍夫积分法和波动方程微分法。

它们存在的共同问题是：在解决高陡复杂构造地震成像问题、保幅保幅、波形保真等方面仍存在不足影响后续地震储层岩性预测，这也是造成目前地震储层预测不准的又一“瓶颈”。

（5）目前常规地震波反演技术最大的问题就是构造模型过于理想化，不能很好适应复杂构造的需要，当构造比较复杂的时候反演结果不可信;另外，大量应用的地震属性技术、烃类检测技术以及反演技术对地震数据质量要求高、依赖性强，但没有和数据处理有机融合，在生产应用中多解性较强。

四地球物理勘探新技术展望从地球物理角度看，与常规油气勘探一样，非常规油气勘探就是要解决好如下几个点：（1）储层厚度预测；（2）储层孔隙度、裂缝预测；（3）储层含油气量预测（; 4）保存条件分析。

二者不同的就是非常规油气储层物性更差、预测难度更大。

因此以上述对象为研究的新技术通过有针对性的发展、完善都可以应用到非常规油气勘探这一新领域中来。

针对前述5 个方面的问题，下面有针对性地介绍几项今后在非常规油气地球物理勘探中可能取得成功的新技术、新方法。

1 测井新技术[（1）针对储层有效厚度及矿物含量预测发展的高分辨率测井技术系列。

（2）针对非常规油气储层孔隙和裂缝预测发展的ESC测井和交叉偶极横波测井、多种成像测井等技术系列。

（3）利用多种常规测井技术与新技术有机结合估算非常规油气储层孔隙度、渗透率及含气饱和度等参数的技术系列。

（4）正在发展的随钻测井技术系列，可以实时监控直井、斜井以及水平井，得到更加有效的地层信息，由于和钻井开发直接结合，这种技术可能在非常规油气勘探中得到广泛应用。

这些技术有的已初步应用于实际生产，有些还处于攻关阶段，还有一些新的技术方法这里不一一列举。

2 地震新技术[（1）目前中石油已经成功应用万道地震仪、数字检波器进行采集，采集技术已经向宽方位、高密度、大偏移距、小道距方向发展，采集目的已经不局限于构造成像而是直接面向储层预测和油藏描述。

例如CGG公司推出的Eye-D技术，具有小道距、长排列、宽方位采集特点，其利用高效可控震源激发，小道距、宽方位接收，优点在于能够展宽频率、提高地震资料纵、横向分辨率，从而提高油藏描述精度。

（2）波动方程叠前逆时偏移技术。

常规地震处理技术存在的问题是无法解决高陡复杂构造成像问题和无法准确保幅。

波动方程叠前逆时偏移技术是基于双程波动方程的一种解决方案，能够对复杂高陡构造精确成像，同时具有适应各向异性和振幅保真等特点。

随着计算机技术的快速发展，这种技术已经开始在中石油、中石化的多个油田局部尝试。

图2为吐哈盆地北部山前带致密砂岩目标层段叠前深度偏移构造成像对比，可以看到逆时偏移在复杂构造和小断层地震反射成像方面具有明显优势。

（3）微地震监测技术。

微地震监测已成为国外压裂监测常规技术，在国内长庆、胜利、吉林等油田已开始使用此技术。

微地震检测技术主要检测由于压裂而引起的油气藏储层破裂产生的微地震活动。

目前该项技术已经开始应用于非常规油气勘探。

（4）井间地震技术。

井间地震技术是井资料与地面地震的桥梁。

井间地震技术可以很好地解决非常规油气藏横向展布情况，获取储层的高分辨率静态和动态数据，提供高分辨率的下构造信息，甚至比地面地震高出上百倍的解析度。

目前辽河、吐哈、大港、大庆等开展了井间地震试验。

目前国内井间地震勘探理论不成熟，设备落后，采集、处理及解释技术方法有待提高。

（5）地震波全波形反演技术。

地震波全波形反演技术是一种基于全波场正演模拟技术，从地震数据反演地球物理参数的方法。

地震波全波形反演利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构，具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力。

近年来，高密度宽方位角的采集方式和高性能计算机技术为全波形反演技术的实际应用提供了可能。

由于一次逆时偏移相当于全波形反演的一次迭代，因此全波形反演技术具有常规反演技术无法比拟的优越性：与地震处理技术有机融合，能够在更加准确的地层构造成像和更加真实振幅条件下精确揭示储层岩性与流体特征。