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页岩气的储存形式多样,地层岩石成分复杂,有机质类型和丰度区域性变化大,非均质性较强,孔隙空间多样,这些特点决定了页岩气的勘探与开发与常规砂岩或碳酸岩油气藏存在较大差别,对其评价思路和方法提出更高的要求。目前对于页岩气的研究与评价主要针对于成藏模式和条件、储层地质和资源潜力评价方面,技术趋于成熟,页岩气地球物理建模、地震模拟和预测也已经有所突破,但此方面的研究工作还留有巨大空间。南川-彭水地区龙马溪组-五峰组页岩气储层是一套典型的深海陆棚沉积地层,并经历了多期构造运动改造。研究区内主要含气储层为龙马溪组一段-五峰组地层,优质页岩为以五峰组底开始1-5小层,但优质页岩储层特征并不明确。
为了分析研究区优质页岩储层的各项规律以及对页岩气“甜点”进行预测,形成针对于常压页岩气的“甜点”地震预测体系,本文在彭水及其周缘地区地质条件基础上,基于地球物理方法进行了页岩气井震模拟研究和“甜点”地震预测研究。首先在测井资料的基础上对研究区目的层进行岩石物理分析,找出了优质页岩的敏感参数以及敏感参数对。然后通过岩石物理建模工作,构建了针对于页岩地层各向异性的岩石物理体积模型,在此基础上进行了关键地质参数的岩石物理模拟,分析出有总机碳含量、孔隙度等地质参数变化情况下的岩石物理特征。在井震标定的基础上,分常压区和超压区进行了实际井的AVO正演模拟,分析了各个井的AVO响应特征,寻找常压区与超压区的地震响应规律。同时进行了变地层厚度、变TOC和孔隙度的AVO正演模拟。然后通过分析研究区“甜点”主控因素,对各个因素进行了叠后反演,对地层厚度、孔隙度、TOC、地层压力、裂缝、脆性指数进行了预测。在AVO正演模拟的基础上,进行叠前AVO属性反演,实现“甜点”分布直接预测。最终根据研究区实际情况建立“甜点”评价标准实现“甜点”综合预测。得出以下结论:
(1)岩石物理分析认为龙一段可分为上中下三个亚段;测井曲线可以较好地区分不同岩性,纵横波速度在高纵横波速度条件下可以将硅质页岩和富粘土硅质页岩区分出来。通过对TOC、孔隙度和泊松比的敏感参数的分析,优质页岩对应着低密度、低纵横波速度比和低拉梅阻抗与剪切阻抗比。不同地质参数状态下岩石物理参数变化率与岩石硅质含量、有机质含量关系密切,硅质含量越高,变化幅度越大;随孔隙度增大,纵横波速度和密度呈减小的趋势,但硅质页岩纵波速度减小幅度较小。
(2)以南川-武隆-彭水超压区至常压区胜页1井、焦页194-3井、隆页1井和彭页1井为代表井对龙马溪组下部优质页岩层进行了AVO正演模拟研究。超压区胜页1井表现为第四类AVO响应特征,焦页194-3井为第三类AVO异常响应特征;常压区隆页1井表现为第三类AVO响应特征,彭页1井表现为第四类响应特征。第四类特征表示极低阻含气储层,与第三类同为气层响应特征。
(3)常压井与超压井的AVO响应说明不同压力下AVO响应特征区别很小或者差异并不是因为压力差异引起的,地层压力对页岩储层的AVO响应没有影响或者影响不大。有影响也是由于压力变化引起的含气性变化而间接导致的。
(4)通过叠后反演等方法,对优质页岩厚度、总有碳含量、孔隙度、地层压力、裂缝以及脆性指数等“甜点”要素进行了预测。研究区龙溪组一段-五峰组优质页岩层厚度在25m~40m,TOC平均大于2.5%,孔隙度整体平均大于2%,南川地区超压地层的压力系数平均都在1.1以上,常压区由西向东压力系数逐渐减小,武隆地区地层压力系数约为0.9-1.2,桑拓坪地区地层压力系数大部分低于1.0。研究区龙马溪组下部脆性普遍较高,优质页岩层段平均脆性指数达到60%以上。
(5)通过AVO属性提取与井震对比分析,确定了差异横波速度DVP、横波变化率DRS和差异密度DRHO为烃类指示敏感参数,平均负异常可有效的进行烃类指示,可以为“甜点”综合预测提供重要参考依据。
(6)建立了研究区有利区评价标准,对于优质页岩,厚度要求大于25m,TOC大于2%,孔隙度大于2%,裂缝较发育,常压区地层压力系数需大于0.9,脆性指数大于50%。多种因素叠合初步划分有利区,然后利用AVO反演结果作为参考和指示可以优选出有利目标区。
为了分析研究区优质页岩储层的各项规律以及对页岩气“甜点”进行预测,形成针对于常压页岩气的“甜点”地震预测体系,本文在彭水及其周缘地区地质条件基础上,基于地球物理方法进行了页岩气井震模拟研究和“甜点”地震预测研究。首先在测井资料的基础上对研究区目的层进行岩石物理分析,找出了优质页岩的敏感参数以及敏感参数对。然后通过岩石物理建模工作,构建了针对于页岩地层各向异性的岩石物理体积模型,在此基础上进行了关键地质参数的岩石物理模拟,分析出有总机碳含量、孔隙度等地质参数变化情况下的岩石物理特征。在井震标定的基础上,分常压区和超压区进行了实际井的AVO正演模拟,分析了各个井的AVO响应特征,寻找常压区与超压区的地震响应规律。同时进行了变地层厚度、变TOC和孔隙度的AVO正演模拟。然后通过分析研究区“甜点”主控因素,对各个因素进行了叠后反演,对地层厚度、孔隙度、TOC、地层压力、裂缝、脆性指数进行了预测。在AVO正演模拟的基础上,进行叠前AVO属性反演,实现“甜点”分布直接预测。最终根据研究区实际情况建立“甜点”评价标准实现“甜点”综合预测。得出以下结论:
(1)岩石物理分析认为龙一段可分为上中下三个亚段;测井曲线可以较好地区分不同岩性,纵横波速度在高纵横波速度条件下可以将硅质页岩和富粘土硅质页岩区分出来。通过对TOC、孔隙度和泊松比的敏感参数的分析,优质页岩对应着低密度、低纵横波速度比和低拉梅阻抗与剪切阻抗比。不同地质参数状态下岩石物理参数变化率与岩石硅质含量、有机质含量关系密切,硅质含量越高,变化幅度越大;随孔隙度增大,纵横波速度和密度呈减小的趋势,但硅质页岩纵波速度减小幅度较小。
(2)以南川-武隆-彭水超压区至常压区胜页1井、焦页194-3井、隆页1井和彭页1井为代表井对龙马溪组下部优质页岩层进行了AVO正演模拟研究。超压区胜页1井表现为第四类AVO响应特征,焦页194-3井为第三类AVO异常响应特征;常压区隆页1井表现为第三类AVO响应特征,彭页1井表现为第四类响应特征。第四类特征表示极低阻含气储层,与第三类同为气层响应特征。
(3)常压井与超压井的AVO响应说明不同压力下AVO响应特征区别很小或者差异并不是因为压力差异引起的,地层压力对页岩储层的AVO响应没有影响或者影响不大。有影响也是由于压力变化引起的含气性变化而间接导致的。
(4)通过叠后反演等方法,对优质页岩厚度、总有碳含量、孔隙度、地层压力、裂缝以及脆性指数等“甜点”要素进行了预测。研究区龙溪组一段-五峰组优质页岩层厚度在25m~40m,TOC平均大于2.5%,孔隙度整体平均大于2%,南川地区超压地层的压力系数平均都在1.1以上,常压区由西向东压力系数逐渐减小,武隆地区地层压力系数约为0.9-1.2,桑拓坪地区地层压力系数大部分低于1.0。研究区龙马溪组下部脆性普遍较高,优质页岩层段平均脆性指数达到60%以上。
(5)通过AVO属性提取与井震对比分析,确定了差异横波速度DVP、横波变化率DRS和差异密度DRHO为烃类指示敏感参数,平均负异常可有效的进行烃类指示,可以为“甜点”综合预测提供重要参考依据。
(6)建立了研究区有利区评价标准,对于优质页岩,厚度要求大于25m,TOC大于2%,孔隙度大于2%,裂缝较发育,常压区地层压力系数需大于0.9,脆性指数大于50%。多种因素叠合初步划分有利区,然后利用AVO反演结果作为参考和指示可以优选出有利目标区。