深層頁巖氣資源勘探的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

近年來，全球頁巖氣資源開發(fā)如火如荼的趨勢已經(jīng)蔓延到了中國，四川盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地等已被列為中國主要的頁巖油氣區(qū)，然而，中國頁巖氣勘探開發(fā)起步尚晚，地質(zhì)環(huán)境更加復(fù)雜，還要面臨低油價(jià)，高成本，高風(fēng)險(xiǎn)的挑戰(zhàn)，在一定程度上限制了對頁巖氣勘探技術(shù)的投資與投入力度。而北美煤層氣、頁巖氣勘探開發(fā)的成功案例已向我們證明了非常規(guī)油氣資源是未來可實(shí)現(xiàn)的接替能源，其成熟的頁巖氣勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，也給了我們更多的啟示。頁巖氣具有特殊的成藏機(jī)理，游離氣和吸附氣多種賦存狀態(tài)；非浮力成藏動(dòng)力；分布規(guī)律變化大，不直接受控于常規(guī)意義上的圈閉；聚集豐度低但基數(shù)大：連續(xù)型，“彌散”分布；微達(dá)西或納米達(dá)西低孔特低滲的特點(diǎn)；需要找到合適的含油氣地層厚層；需要大密度水平（多分支）鉆井；需要大規(guī)模壓裂改造儲層體積?；仡櫭绹鴮搸r氣的勘探開發(fā)歷史，2013年4月份15-17僅三天時(shí)間，共投入生產(chǎn)井616口，約40%的井是失利的，研究發(fā)現(xiàn)，約73%的原因是由于對地質(zhì)情況認(rèn)知錯(cuò)誤導(dǎo)致的，18%是因?yàn)楹笃趬毫言O(shè)計(jì)不合理，其它原因還包括如井下工具達(dá)不到要求、地表設(shè)備問題，以及氣泵問題等，完善對頁巖氣特殊成藏機(jī)理的認(rèn)識才能夠有效提高頁巖氣開發(fā)成功的概率。縱觀中國的頁巖氣研究現(xiàn)狀，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，首先，中國頁巖氣資源既有如四川上三疊統(tǒng)的陸相沉積環(huán)境，也有以北方石碳系為例的海相主體環(huán)境，同時(shí)還有南方二疊系為代表的海陸過渡相沉積環(huán)境，資源的分布存在較大的不確定性；中國復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景，導(dǎo)致頁巖氣勘探開發(fā)核心技術(shù)的缺失和相關(guān)技術(shù)不成熟，開采投入大，成本高、氣價(jià)低；地表多山構(gòu)造使得在開采頁巖氣過程中對水資源的需求及污水處理成為亟待解決的問題；頁巖氣開發(fā)相關(guān)配套證詞及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)急需出臺；同時(shí)，還要考慮到物流成本及官方標(biāo)準(zhǔn)等問題。基于2D和3D精細(xì)含油氣系統(tǒng)模擬技術(shù)，既要考慮頁巖內(nèi)部自生自儲油氣資源量，在上覆地層存在常規(guī)儲層時(shí)，也存在壓力釋放和氣態(tài)烴類遠(yuǎn)距離運(yùn)移的可能。PetroMod軟件工具在盆地演化和溫壓演化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行非常規(guī)資源的研究被認(rèn)為是目前最專業(yè)的輔助工具，其內(nèi)置多個(gè)頁巖氣/煤層氣生烴動(dòng)力學(xué)模型，采用的模型樣品均來自于：Boghead煤（賓西法尼亞紀(jì)，俄亥俄）、AlaskanTasmanite頁巖（侏羅紀(jì)，阿拉斯加）、Woodford頁巖（泥盆紀(jì)/密西西比紀(jì)，俄克拉何馬）、Kimmeridge泥巖（上侏羅紀(jì)，英國）、第三紀(jì)煤（中新世紀(jì)，印尼）、Teruel油頁巖（中新世紀(jì)，西班牙）、Toarcian頁巖（下侏羅紀(jì)，德國）和Brown石灰?guī)r（麥斯特里希特階、約旦），從中獲得的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型也往往成為國內(nèi)頁巖氣/煤層氣最值得借鑒的研究成果。頁巖氣資源量主要為吸附氣和游離氣構(gòu)成，且多以吸附氣為主，煤層氣吸附量更大，基于Langmuir方程，綜合溫度、壓力、體積、等溫TOC和解吸附能量等因素計(jì)算吸附在干酪根表面吸附氣量被認(rèn)為是目前最有效的解決該問題的方法。多組分吸附模型計(jì)算，更精確地分析四維下多組分烴類資源分布隨構(gòu)造演化、溫壓的變化；基于有機(jī)質(zhì)孔隙度演化模型，建立孔隙度與有機(jī)質(zhì)成熟度之間的函數(shù)，在正?？紫堆莼紫抖?深度）的基礎(chǔ)上，可以模擬有機(jī)質(zhì)孔隙度的研究，并作為單獨(dú)UMiAiiiNfTiom已艾UMiAiiiNfTiom已艾LewU:NewEualiattzuTecbkk|ie$tirGasSbaleReservoir的輸出結(jié)果進(jìn)行顯示；生烴增壓計(jì)算可計(jì)算生烴過程造成的烴源巖內(nèi)部壓力的增加，包括二次裂解產(chǎn)生的壓力；地地質(zhì)力學(xué)作為非常規(guī)油氣勘探的重要地質(zhì)參數(shù)，近些年來為地質(zhì)家廣泛關(guān)注，油氣的歷史充注過程受控于地質(zhì)應(yīng)力場的變化，地質(zhì)力學(xué)與含油氣系統(tǒng)模擬整合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力場變化控制流體動(dòng)態(tài)模擬過程；頁巖氣的勘探開發(fā)過程是需要對地下更加扎實(shí)的認(rèn)識基礎(chǔ)，在循序漸進(jìn)的研究過程中，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)一體化，基于多學(xué)科的交叉驗(yàn)證，能夠更好的對深層、源巖內(nèi)部氣藏的非均質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確把握，提高頁巖氣井位部署的精確性，保證頁巖氣開發(fā)周期的穩(wěn)定性，基于含油氣動(dòng)態(tài)模擬與Petrel勘探開發(fā)一體化技術(shù)，在勘探階段，可以基于含油氣系統(tǒng)模擬溫壓場變化過程，在對頁巖氣的分布的動(dòng)態(tài)研究基礎(chǔ)上，也能與靜態(tài)疊前地震屬性（如波縱屬性）研究相結(jié)合，從而為后期頁巖氣的開發(fā)與井位部署提供建議。P威悔！VhH頁巖F煤層氣朝技術(shù)Langmu辻（RRtt模型：所有藪數(shù)可以自定義吸附模型毒慮壓力和溫度混合豪特的運(yùn)移算法達(dá)西和流線混合運(yùn)移算法孔隙度作為有機(jī)質(zhì)成熟的函數(shù)