中国石化川东南彭水区块页岩气勘探实践

冲推覆构造带的稳定区为勘探有利区，保存条件是主控因素； Louisiana盆地
Haynesville页岩气高产井分布在孔隙度较高（6-7%）的地区，储层物性是主控因素。
②中国南方与北美页岩气地质条件存在明 显差异，主要表现在页岩发育层系老，热演化 程度高，构造作用期次多、改造强，断裂发育 等。因此，页岩气保存条件（断层系统、压力 系数、顶底板封闭性及含水性、与目的层出露 区距离等）、热演化程度、储层物性等可能的 主控因素有待分区深入评价、研究。
地表条件 可上钻面积/ 稳定区面积 （%） ＞40 20-40 丰富 中等 水资源
长（km） 宽（km）
Ⅰ Ⅱ
＞300 100-300
＞25 15-25
＞10 5-10
500-3000 3000-4500 ＞4500或 ＜500
＜5 5-10
Ⅲ
＜100
＜15
＜5
＞10
＞20
＜20
差
2、明确了保存条件是稳定区的核心
（3）优选出多个有利稳定区
2、明确了保存条件是稳定区的核心
（4）确定了桑柘坪向斜为突破目标
3、钻探验证了评价结论
彭页1井揭示了深水陆棚相优质页岩
直井取参数
4、深化研究，厘定甜点段评价标准
甜点段优选原则
好中选优：富有机质泥岩中优选有机质含量最高的页岩； 高中选低；优质页岩中选择高伽马段中的相对低伽马段； 脆中选脆：脆性页岩段中选择石英含量相对高的层； 甜中选甜：页岩段成藏“甜点”层中选择工程“甜点”段。
（二）钻井周期长、成本高 钻井成本高
（1）页岩气水平井埋藏深、水平段长、位移大， 需要采用旋转导向技术克服摩阻和控制井眼轨迹， 目前旋转导向钻井技术掌握在外国公司手中，服务 成本较高； （2）页岩层层理发育，水平段井壁易失稳，需要 采用油基钻井液维护井壁稳定，目前国产油基钻井 液渐趋成熟，但成本依然很高； （3）地形、地貌复杂，钻前工程大，特别是勘探
对页岩气井生产动态预测、剩余储量分布、水力压裂施工等提供基础参数。
页岩气解吸附-扩散-渗流过程
4、 页岩气藏主控因素有待分区、分类研究
①北美不同盆地页岩气高产富集主控因素不同：Fort Worth盆地Barnett页岩富集 在Ro>1.1%的区域，热演化程度是主控因素；Appalachian盆地Marcellus页岩远离逆
彭水区块：2010年8月登记获取的页岩气专属区块，勘探面积6837.087km2。 行政区划：包括重庆市彭水、武隆县以及贵州省道真、正安等县市。
构造位置：位于四川盆地与雪峰隆起之间的褶皱带。
川东南地区构造单元划分图
提
纲
一、勘探概况
二、主要做法 三、面临的挑战
中国南方地区与北美地区页岩气地质要素特征对比
资料参考：Fred P Wang ，2009
有机质内孔隙
粒间孔隙
中国南方页岩埋深较大、时代较老，成岩作用
强，有机质演化程度高，页岩储层孔隙以有机质孔 隙为主。进一步加强孔隙类型及孔隙结构研究，对 认识页岩气赋存方式、渗流机理具有重要意义。
2、页岩层压力、气赋存方式及含气性间的关系有待揭示
北美地区Antrim（生物气、常压）、Lewis（热解气、低压）两套页岩以吸 附气为主，含气量较低（小于2m3/t）；Barnett、Marcellus、Haynesville 等页岩气藏多为超压、以游离气为主或游离气、吸附气各占50%，含气量较高 （2-9.9m3/t）。 四川盆地及周缘页岩气勘探、开发时间短，游离气及吸附气比例主要源于 测井资料解释，有待生产实践进一步证实。
态宽缓，面积较大，保存条件好，页岩埋深适中
的特点，是页岩气勘探的重点目标。
2、明确了保存条件是稳定区的核心
（2）开展了页岩气富集要素研究，结合地表上钻条件，初步制定了 页岩气稳定区评价标准
页岩气稳定区评价标准
形态 级 别 面积 （km ）
2
保 存 条 件 埋深（m） 断裂规模 地层倾角 延伸长度 （km） 断距 （m） ＜50 50100 ＞100 ＜10 10-20 （ °）
阶段钻前成本更高。
旋转导向系统
（三）如何实现中国南方页岩的体积改造？
压裂改造的基础研究不够，配套工程工艺技术不足
一是复杂裂缝形成机理、地质力学条件、裂缝拓展规律等基础理论研究尚处于 起步阶段； 二是页岩气水平井分段压裂配套技术（压裂工具、液体配方、裂缝监 测等）国产化工作取得一定进展，但技术可靠性仍有待进一步现场试验。
川东南彭水区块页岩气勘探实践
何希鹏
中国石化华东分公司 2013年06月
提
纲
一、勘探概况 二、主要做法 三、面临的挑战
中国石化2008年开展页岩气研究与勘探以来，通过区域地质调查及 相关资料、成果研究，积极开展对外交流与合作，在全国范围内对海相、 陆相、海陆过渡相三大领域页岩气资源潜力及技术经济条件进行评价， 确立了中国南方海相页岩气作为首选勘探评价区。
建立了不同级别的评价标准
1、明确了稳定构造单元是区带优选的重点
（1）区域性分布的两套海相页岩是评价对象
下志留统龙马溪组优质页岩厚度60-120m，有机碳含量2-3%，镜质体反 射率Ro2.5-3%。
1、明确了稳定构造单元是区带优选的重点
（2）不同构造样式评价对象不同
彭水：槽档过渡带，向斜宽缓
黄平：隔槽式构造带，背斜宽缓
隔槽式 隔档式 槽-档过 渡带
1、明确了稳定构造单元是区带优选的重点
（3）建立了区带评价标准
1、明确了稳定构造单元是区带优选的重点
（4）优选出川东南地区以龙马溪组为目的层的有利勘探区带
2、明确了保存条件是稳定区的核心
（1）残留向斜是川东南地区的主要勘探目标
川东南构造稳定区（残留向斜）具有构造形
个数量级，渗透率
相差几个数量级。
（二）钻井周期长、成本高 钻井周期长
川东南地区钻井周期长的主要原因： （1）南方二叠、三叠系碳酸盐岩岩溶地
层发育，缝、洞性漏失严重，且漏失层位、
漏失程度难以准确预测，堵漏时间长； （2）灰岩及石英砂岩致密坚硬且厚度大， 可钻性差，机械钻速低； （3）部分层位地层出水、含硫化氢，空 气钻井等提效措施的应用受限制。
岩石力学
泊松比 杨氏模量 抗压强度 抗拉强度
软化系数
（1）页岩含气量测试
◢ 华东分公司实验室含气量测试与国内外重点实验室对标情况良好
（威德福、斯伦贝谢、中石油）
华东 2.0 威德福
与威德福对比
1.5
含气量（cm • g ）
-1 3
1.0
0.5
0.0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47
3、 对页岩气渗流机理认识不足，影响产能评价与生产参数优化
页岩气藏致密的储集空间及孔隙结构决定其复杂的多尺度流动过程，目前 对纳米孔隙中的分子流动认识还不清楚；亟需建立纳米级孔隙储层的开发物理 模型，开展页岩解吸 - 扩散 - 渗流耦合实验，深入研究页岩气藏渗流机理，评价 预测开采中气藏能量分布和产能特征；建立准确描述其渗流规律的数学模型，
水平井求产能
6、实现中石化构造复杂区海相页岩气勘探战略突破
7、实验分析技术是选区评价的关键
页岩气实验分析项目
含气性
含气量 等温吸附 气体组分 气体同位素
地球化学
有机碳含量 镜质体反射率 有机质类型
岩石学
薄片鉴定 全岩矿物组成 粘土矿物组成 氩离子抛光+ 扫描电镜
岩石物性
孔隙度 渗透率 比表面 孔径分布 核磁共振分析
5、页岩气评价参数、实验测试技术方法尚未建立统一标准
①国内诸多学者、油公司对页岩气评价参数进行了深入探索，但页岩气 评价参数及标准在国家或行业层面尚未统一制定；②尚未建立统一的针对 页岩物性、微观结构、含气量等关键分析测试的技术方法及标准。
不同物性测试
方法，孔隙度相差1
7个常规测试数据 5个GRI测试数据
（4）页岩孔隙度、渗透率测定
Φ=孔隙体积/总体积 孔隙体积=总体积-颗粒体积
非稳态渗透率测定理论和应用气体 瞬时压力技术
Matrix Cup
V1 P 1 或P 1V1 P 2V2 V2 P2
Sample Valve Pressure Transducer C2 C1 Reference Cells
4、深化研究，厘定甜点段评价标准
初步制定了“甜点段”评价标准
页岩气甜点段评价标准
甜 点 段 优 选 成藏甜点段 生烃潜力 TOC （%） 厚度 （m） 含气量 （m3/t） 赋存与富集因素 孔隙度 （%） 渗透率 （md） 孔径 （nm） 岩矿特征 脆性 矿物 （%） 粘土 矿物 （%） 测井曲线 特征 高伽马、 高电阻、 高声波、 低密度 应力场 特征 压裂甜点段 距水层 距离 （m）
Ⅰ 类
2-20
>30
>25-15>0.01>20
35-60
25-40
低应力 闭合段 最低应 力闭合 段、最 大与最 小水平 主应力 差值适 中
>50
Ⅱ 类
2-5
<30
1-2
3-10
0.0010.01
10-20
25-35
35-50
相对低伽 马、高电 阻、高声 波、中中 子
>30
5、明确彭页1井甜点段，侧钻水平井
中国页岩气勘探刚刚起步，已展现出良好的勘探前景，但距经济高
效开发仍有很长的路要走，加大工程设备、仪器、材料自主创新力度、 研发适合页岩气地质特点的工程工艺技术至关重要； 中国南方海相页岩发育，页岩气资源丰富，随着页岩气理论、技术 的创新、勘探力度的加大，中国页岩气一定能又好又快发展，为国家能 源结构优化做出重大贡献！
对比样品
华东 2.0
廊坊
与中石油对比
含气量（cm • g ）
1.5
3
-1
1.0
0.5
0.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
对比样品
（2）页岩等温吸附
◢ 开展等温吸附实验，研究页岩气赋存状态
美国麦克HPVA等温吸附仪
法国TCTPro等温吸附仪
（3）氩离子抛光+电镜扫描
氩离子抛光-场发射扫描电镜研究页岩微观孔隙结构
He
V2 Inlet Valve
V1
Outlet Valve
华东分公司实验室
Helium Supply
（5）页岩比表面积与孔径分布测试
华东分公司实验室
提
纲
一、勘探概况
二、主要做法 三、面临的挑战
（一）页岩气基础研究亟需加强
1、页岩储层特征认识
页岩主要发育无机孔隙、有机孔隙及微裂 隙三种孔隙类型，孔隙大小从10-750nm不等， 孔隙度3-10%。 页岩究竟以哪种孔隙为主？ Fred P Wang、Sondergeld认为以基质孔隙 （无机孔隙）为主，有机孔隙占总孔隙的 1230%； Passey（埃克森美孚）认为有机孔隙占总 孔隙50%以上，Slatt认为页岩以微裂隙及有 机质内孔隙为主，粘土转化形成孔隙也非常 重要。
天然裂缝半径
分形维数
剪切扩张机理图示
SPE106289
裂缝粗糙度
分形理论表征复杂裂缝扩展
结 束 语
中国南方页岩气地质条件与北美地区具有显著差异，北美地区页岩 气成功经验只能借鉴、不能照搬，应遵循勘探规律，循序渐进；
加强页岩气成藏要素、富集规律、主控因素、预测技术等基础地质
和理论研究，建立适合中国地质特点的选区评价体系和标准是做好页岩 气勘探工作的基础；