鄂爾多斯盆地陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)研究

李國(guó)榮 張文哲

1. 延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 陜西 延安 716000; 2. 陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司延安分院, 陜西 延安 716004

0 前言

研究工區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部,是延長(zhǎng)石油油氣勘探的主體區(qū),也是延安國(guó)家級(jí)陸相頁(yè)巖氣示范區(qū)開發(fā)的主力區(qū)。

1 國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

北美頁(yè)巖氣勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)較為成熟,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要涉及勘探和開發(fā)的參數(shù)包括厚度、埋深、有機(jī)質(zhì)特征、儲(chǔ)層物性、含氣性、可壓裂性、地層壓力、儲(chǔ)量豐度等方面[4-6]。

國(guó)內(nèi)海相地層的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要以中上揚(yáng)子地區(qū)海相頁(yè)巖儲(chǔ)層勘探和開發(fā)成果為依據(jù)。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)涉及頁(yè)巖厚度、有機(jī)質(zhì)類型及含量、有機(jī)質(zhì)成熟度、埋深、脆性礦物含量、黏土礦物含量、孔隙度、與斷層的距離等因素[7-9]。

與海相地層評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相比,國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)陸相地層分區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究相對(duì)較少。陸相地層與海相地層相比,單層泥頁(yè)巖厚度以及泥頁(yè)巖總厚度更加受到重視。由于陸相頁(yè)巖的品質(zhì)如TOC、含氣量等相對(duì)海相頁(yè)巖較低,所以陸相頁(yè)巖分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)較低[10-14]。

總結(jié)前人提出的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),共涉及10個(gè)方面31個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)，見表1。

2 陸相頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)指標(biāo)建立

2.1 評(píng)價(jià)參數(shù)體系

針對(duì)我國(guó)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層沉積埋藏特征,認(rèn)為分類評(píng)價(jià)參數(shù)體系主要從以下三個(gè)方面考慮。

2.1.1 埋深和厚度

斯倫貝謝認(rèn)為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層埋藏深度應(yīng)該淺于4 500 m,北美大多數(shù)頁(yè)巖氣藏埋藏深度都小于3 000 m,只有少部分頁(yè)巖氣儲(chǔ)層埋藏深度在3 000～4 500 m。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段頁(yè)巖氣儲(chǔ)層埋藏主要小于2 000 m,只有少部分地區(qū)埋藏深度在2 000～3 000 m,因此鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段頁(yè)巖氣儲(chǔ)層埋藏深度是較為有利的開采深度。

表1 現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法涉及的評(píng)價(jià)參數(shù)

評(píng)價(jià)參數(shù)類型評(píng)價(jià)參數(shù)有機(jī)質(zhì)干酪根類型、有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度流體特征吸附氣含量、總含氣量、游離氣含量、含水飽和度、含油飽和度物性孔隙度、滲透率礦物組成脆性礦物含量、黏土礦物含量巖石力學(xué)泊松比、楊氏模量構(gòu)造條件埋深、地層傾角、與斷層距離、天然裂縫密度氣藏特征儲(chǔ)層壓力、地層壓力系數(shù)厚度單層泥巖厚度、頁(yè)巖有效厚度、儲(chǔ)層總厚度儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量豐度、單井儲(chǔ)量勘探開發(fā)較成熟的地區(qū)產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量、采收率

斯倫貝謝和貝克休斯都將頁(yè)巖厚度30 m作為頁(yè)巖氣選區(qū)的重要指標(biāo)。北美頁(yè)巖氣開發(fā)中,頁(yè)巖氣儲(chǔ)層厚度下限一般為30 m,多數(shù)在50 m或超過(guò)100 m;而我國(guó)海相地層開發(fā),一般將30 m作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的厚度下限,將40 m作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層優(yōu)選區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)。在鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段張家灘頁(yè)巖分布厚度差異較大,鉆井揭示的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層厚度在涇河地區(qū)最薄不到20 m,在盆地下寺灣地區(qū)最厚可以超過(guò)130 m。

2.1.2 生烴能力

2.1.3 可壓性指標(biāo)

2.2 陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段和新場(chǎng)須五段頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征以及對(duì)其分類評(píng)價(jià)參數(shù)的分析,具體單井評(píng)價(jià)分類的標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.2.1 厚度

對(duì)于連續(xù)性頁(yè)巖儲(chǔ)層,其連續(xù)厚度應(yīng)>30 m;要獲得較為穩(wěn)定的頁(yè)巖氣產(chǎn)量,建議厚度>40 m。對(duì)于非連續(xù)性儲(chǔ)層,建議頁(yè)巖層段累計(jì)厚度不小于40 m,當(dāng)頁(yè)巖層段累計(jì)厚度>60 m時(shí),可以作為有利的勘探開發(fā)目標(biāo)。另外,考慮到陸相頁(yè)巖厚度和巖性變化相對(duì)較快,單夾層厚度大于3 m不再作為一個(gè)單層考慮,同時(shí)需要考慮泥頁(yè)巖層段在總地層厚度中的比例。

2.2.2 生烴能力

我國(guó)陸相頁(yè)巖的演化程度普遍較低,根據(jù)泥頁(yè)巖的生烴能力,建議RO下限為0.9,此時(shí)烴源巖開始以生氣為主,生油能力下降;優(yōu)選區(qū)的RO應(yīng)>1.2,此時(shí)頁(yè)巖生氣能力明顯大于生油能力。

2.2.3 可壓性

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層選取評(píng)價(jià)主要考慮埋深、總厚度、面積、Ⅰ類和Ⅱ類儲(chǔ)層在總厚度中的比例、資源豐度等。在埋深方面,埋深在2 000 m以內(nèi)的儲(chǔ)層開采成本相對(duì)較低,有利于頁(yè)巖氣開發(fā)。埋藏深度>4 000 m,頁(yè)巖氣開發(fā)成本相對(duì)較高,不利于頁(yè)巖氣藏的開發(fā)。頁(yè)巖的品質(zhì)要求越高、儲(chǔ)量豐度要求越高,評(píng)價(jià)得到的連續(xù)分布的面積可能越小,因此核心區(qū)面積下限不小于100 km2,而有利區(qū)和遠(yuǎn)景區(qū)面積下限可以適當(dāng)放寬,陸相頁(yè)巖氣分區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表2 陸相泥頁(yè)巖儲(chǔ)層單井評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

項(xiàng)目關(guān)鍵評(píng)價(jià)參數(shù)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類厚度累計(jì)厚度/m≥30≥30≥20單層厚度/m≥20≥20≥10巖性變化泥(頁(yè))地比/()≥80≥60≥50單夾層厚度/m≤3≤3≤3生烴能力TOC/()≥2≥2≥1?R㊣O/()≥1.2≥0.9≥0.9儲(chǔ)集性能孔隙度/()≥1.50.8～1.5≥0.8滲透率/10-3 μm2≥0.02≥0.001≥0.001含氣參數(shù)總含氣量/(m3·t-1)≥1≥0.8≥0.5理論吸附氣量/(m3·t-1)≥0.4≥0.3≥0.1可壓性巖石力學(xué)脆性指數(shù)/()≥40≥40≥30礦物組分脆性指數(shù)/()≥40≥40≥30 注:單層厚度>3 m時(shí),不再作為一個(gè)泥頁(yè)巖單層考慮;含氣主要以總含氣量為準(zhǔn),吸附氣量作為參考值[20-21];TOC>5 時(shí),脆性指數(shù)可能極低,不作為分類標(biāo)準(zhǔn)。

表3 陸相頁(yè)巖氣分區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)參數(shù)核心區(qū)有利區(qū)遠(yuǎn)景區(qū)埋深/m<2 000<3 000<4 000厚度/m503010面積/km2≥100≥200≥500儲(chǔ)層類型Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層不低于40 Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層不低于20 Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層不低于20 資源豐度/(m3·km-2)100×10650×10615×106

3 延長(zhǎng)地區(qū)長(zhǎng)7段典型井對(duì)比分析

3.1 典型井概況

本次選取了延長(zhǎng)地區(qū)YYP-1井和YYP-2井兩口水平井。YYP-1井目的層段的水平段長(zhǎng)度為586 m,YYP-2井目的層段的水平段長(zhǎng)度為1 006 m。從開井生產(chǎn)至2016年底,YYP-1井和YYP-2井產(chǎn)油量和產(chǎn)水量均較低,都處于無(wú)水產(chǎn)氣階段，見圖1～2。YYP-1井日均產(chǎn)氣量在4 000 m3左右,YYP-2井日均產(chǎn)氣量初期較高,在 8 000 m3左右,但是套管壓力迅速下降,產(chǎn)氣量迅速降低到3 000 m3。

圖1 YYP-1井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)(至2016年底)

圖2 YYP-2井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)(至2016年底)

3.2 典型井綜合評(píng)價(jià)對(duì)比分析

根據(jù)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)YYP-1井和YYP-2井儲(chǔ)層類型進(jìn)行了劃分。延長(zhǎng)地區(qū)典型井綜合解釋結(jié)果見表4,單井綜合解釋曲線見圖3～4。

YYP-1井目的層可以分為A、B兩段,兩段均屬于Ⅰ類儲(chǔ)層。其中A段物性較好,平均滲透率k達(dá)到0.073×10-3μm2,遠(yuǎn)高于Ⅰ類儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)0.02×10-3μm2,而B段的滲透率相對(duì)較差,k為0.013×10-3μm2,高于儲(chǔ)層下限0.01×10-3μm2,但低于Ⅰ類儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)。YYP-2井目的層段可以分為A、B、C三段,其中B段物性最好,k為0.049×10-3μm2,A、C兩段平均滲透率相對(duì)較低,略高于Ⅰ類儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)0.02×10-3μm2。

對(duì)比認(rèn)為,YYP-2井和YYP-1井均屬于Ⅰ類儲(chǔ)層,但是其開發(fā)特征表現(xiàn)出一定差異。YYP-1井表現(xiàn)出更穩(wěn)定的產(chǎn)氣量。盡管YYP-2井的水平段長(zhǎng)度遠(yuǎn)高于YYP-1井的水平段長(zhǎng)度,但是其Ⅰ類儲(chǔ)層的平均滲透率較低,是影響其產(chǎn)氣量的主要因素。

根據(jù)以上分析結(jié)果,盡管新場(chǎng)地區(qū)的新場(chǎng)32井獲得較高的產(chǎn)量,而新場(chǎng)29井的產(chǎn)量和延長(zhǎng)地區(qū)的YYP-1井、YYP-2井相差不大。但是考慮到新場(chǎng)地區(qū)頁(yè)巖氣井的埋深普遍超過(guò)3 000 m,而YYP-1井、YYP-2井的埋深均小于2 000 m,延長(zhǎng)地區(qū)的井的成本遠(yuǎn)小于新場(chǎng)地區(qū),因此延長(zhǎng)地區(qū)比新場(chǎng)地區(qū)具有更好的頁(yè)巖氣勘探與開發(fā)前景。

表4 延長(zhǎng)地區(qū)典型井綜合解釋結(jié)果

井號(hào)層段水平段長(zhǎng)度/m自然伽馬(API)聲波時(shí)差/(ms·m-1)孔隙度/()滲透率/10-3 μm2綜合解釋結(jié)果YYP-1A303126.722.24.90.073ⅠB283108.720.93.60.013ⅠYYP-2A380132.220.93.90.021ⅠB260154.521.94.60.049ⅠC466133.121.24.50.03Ⅰ

圖3 YYP-1井綜合解釋

圖4 YYP-2井綜合解釋

4 結(jié)論

1)通過(guò)對(duì)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特性分析,優(yōu)選了該類儲(chǔ)層單井分類評(píng)價(jià)指標(biāo),包括厚度、巖性、生烴能力、儲(chǔ)集性能、含氣性、可壓性等。

2)建立了陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層選區(qū)評(píng)價(jià)參數(shù)體系,主要包括埋深、厚度、面積、儲(chǔ)層類型、資源豐度等關(guān)鍵考慮因素,結(jié)合儲(chǔ)層特征,確立了陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3)通過(guò)對(duì)延長(zhǎng)地區(qū)長(zhǎng)7段兩口典型井綜合評(píng)價(jià)和對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),兩口水平井儲(chǔ)層均屬Ⅰ類。該區(qū)儲(chǔ)層埋深遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新場(chǎng)地區(qū)儲(chǔ)層埋深,開發(fā)成本較低,具有更好的頁(yè)巖氣勘探與開發(fā)前景。