页岩油“甜点”地球物理预测方法研究——以济阳坳陷为例

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石油工业的演化发展将经历常规油气突破、常规油气与非常规油气并重、非常规油气发展等三个阶段。1934年McCollough提出“圈闭学说”标志着常规油气地质理论形成,而二十世纪末期Schmoker等人提出的“连续型油气聚集”则为非常规资源的开发提供了科学依据。广义上非常规是指传统技术无法获得自然工业产量、需要新技术来改善储层渗透率或粘度以实现其商业开发。具体而言,主要包括致密油气、页岩油气、煤层气、碳酸盐岩缝洞油气、火山岩油气、变质岩油气、重油沥青、油页岩、天然气水合物等。按照有机生油理论,烃源岩中已生成的石油会有大约20%~50%滞留在原地层中,因此,会有相当数量的油气在生油岩内。
  页岩油资源量巨大,但其与常规资源相比有着两方面的本质区别:一是油气不受明显圈闭控制,二是单井是否有自然工业产量。虽然非常规资源页岩油总体上是低孔低渗,但含油气页岩在横向上或纵向上存在高孔高渗、产量较高层段或区域,表现为页岩油(气)勘探开发的最佳区域。因此,在页岩油勘探开发初级阶段,“甜点”的认识突破以及预测方法能有效加快非常规资源的利用。
  目前,国内页岩油勘探开发没有实际成功案例可借鉴,其勘探及评价思路一直借鉴国外页岩气。利用济阳坳陷页岩油勘探己取得的生产数据及重点井取心资料并结合国外页岩油成功经验,总结并归纳了页岩油“甜点”地质构成要素。具体包括如下:(1)有机质成熟度介于0.7%~2.0%、有机质含量大于2%。页岩中游离烃含量的多少是其具备商业价值的关键,济阳坳陷及其他含油气盆地烃源岩的研究均表明在一定范围内,游离烃随有机碳含量的增加而增大,而成熟度则能影响游离烃中胶质及沥青质的含量。
  (2)脆性矿物含量大于40%,粘土矿物含量小于30%。非常规页岩油气能成功开发关键之一在于水平压裂技术的突破。一定量的脆性矿物能保证在压裂过程中形成大量连通的裂缝系统。济阳坳陷实践表明,一定含量的碳酸盐岩是高产的关键。
  (3)异常高压的存在。目前,评价非常规资源保存条件的指标较少,但异常高压的存在是页岩油富集的重要标志。此外,济阳坳陷FY1井页岩油产量随压力降低而急剧减小也说明压力是页岩油产出的重要条件。
  (4)较低的原油粘度。由于泥页岩的低孔低渗特性,较低粘度的原油更易流动。东营凹陷出油井段如G7井、F119井、N52井、W76井生产数据对比表明,产能随粘度增大具有减小的趋势,可动性是页岩油富集、产出的先决条件。
  (5)页岩的体积规模。一定量的页岩体积规模能保证工业化作业的进行,参考国外页岩资源评价标准,页岩厚度不小于30m。
  地球物理技术是页岩油资源评价的重要手段。“甜点”是指页岩油勘探开发的最佳的区域或层位。在前期勘探阶段利用地球物理资料并结合泥页岩岩石物理特征,利用测井技术、地震叠前反演技术和地震多属性分析技术可以开展泥页岩储层各向异性(如裂缝及微裂缝评价),储层弹性参数及岩石力学各向异性特征分析。此外,还可以利用叠前地震方法手段,通过模拟泥页岩孔隙度、厚度、有机碳含量等表征各地质参数变化后地震响应规律,从而形成页岩油“甜点”地震预测技术。同时,测井技术对页岩气层厚度、裂缝、岩石力学参数、含气量、有机质丰度、主要矿物(如石英、碳酸盐矿物、粘土)含量的定性或定量评价。针对页岩油“甜点”地质构成要素,并结合济阳坳陷已有成果数据,主要开展了如下工作:(1)总结并对比了现阶段TOC预测方法及其适用性,利用济阳坳陷重点页岩油取心井(L69井、FY1井等)分析化验成果,建立了利用常规测井资料预测济阳坳陷烃源岩TOC含量模型。
  (2)济阳坳陷泥页岩主要由粘土、砂质、碳酸盐岩以及有机质等部分组成。主要矿物含量的确定有助于定性判断可压裂性。因此,基于可得到的常规测井资料,建立了碳酸盐岩、砂岩、粘土质量分数计算模型。
  (3)地震叠前储层预测技术是包括非常规资源在内一切复杂储层预测的关键技术。正演模型的研究能帮助了解不同地质条件下的AVO相应特征,这能够帮助对实际地震资料得到的AVO响应特征做出较合理的解释。本次论文探讨了泥页岩有机质含量变化下的岩石物理问题,并针对济阳坳陷具体实际井做了变TOC含量和变厚度正演模型和分析结果。
  综合以上工作,本文虽取得一些认识成果,但还有一些不足之处,如由于各地区岩石物理特征及地质条件差异,所得认识成果难免会有一些局限性,需要后续的更深次的探讨。
  
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