论文部分内容阅读
页岩气在北美及其他欧洲国家获得了巨大成功,给于人们一个新的视野,扩宽了能源勘探的空间,在能源紧缺的今天,以页岩气为代表的非常规能源引起了人们的重视。以往的北美页岩气勘探实践证明,页岩气的成藏主要受到有机碳含量、有机质成熟度、矿物组成和裂缝发育程度等条件控制,页岩气的开采需要采用水平钻井和大型多段压裂等先进技术,同时还要求有丰富的水资源。此外,污染问题也是限制页岩气开采的一个重要因素。虽然如此,页岩气勘探对能源消耗量巨大的我国而言是十分重要的,2011年中国国土资源部评估中国的页岩气可采资源量约25×1012m3,近几年来我国的页岩气勘探也已取得不少突破和重大进展,但总体来说仍属于起步阶段。四川盆地自1953年开始钻井勘探以来,于盆地内的侏罗系建成5个油气田,探明地质储量8118.36万吨,其中大安寨段占93%。由此可见,包括页岩气在内,大安寨段储层富含油气已经是一个不争的事实,但是大安寨段储层的特殊性很难对其进行客观评价,相同的问题在其他页岩气储层中也已遇到。作为典型的非常规油气资源,页岩气的核心问题明显不同于以寻找圈闭为主要目标的常规油气勘探,而是寻找储层为主要目标,而页岩储层的储集空间识别和定量分析,孔、缝分类、连通性判识及控制因素分析一直是困扰页岩气储层研究的技术难点和重点。本文以野外剖面观测和室内薄片鉴定为基础,应用氩离子抛光和场发射扫描电镜技术,结合沉积相、X衍射、物性资料和岩石力学分析等资料,探讨大安寨段页岩气储层的裂缝和纳米级孔隙的发育特征,在此基础上筛选评价参数,建立对大安寨段页岩气储层进行评价的标准。四川盆地大地构造单元隶属扬子地块西北部,其西依次为龙门山逆冲推覆带和松潘-甘孜褶皱带,北毗邻秦岭构造带的米仓山-大巴山逆冲推覆带。盆地范围以龙门山断裂为西界,七跃山断裂为东界,峨眉—瓦山断裂为南界,城口断裂为北界。以野外剖面观测和室内薄片鉴定为基础,结合以往测井和沉积相研究等资料,认为大安寨段为一完整的湖侵-湖退沉积旋回。平面上,围绕湖盆中心的沉降和沉积中心,依次发育有环带状分布的半深湖、浅湖、滨湖3个沉积亚相,其中浅湖亚相按沉积物特征可划分为碳酸盐浅湖和陆源碎屑浅湖2个类型,并建立测井响应模型和沉积相模式。应用氩离子抛光和场发射扫描电镜技术,对川东地区大安寨段页岩气储层的孔隙类型及其特征进行研究,确定储层中发育有6种孔隙类型:(1)有机质表面分散状nm级孔隙,连通性差;(2)颗粒内孔,主要为黄铁矿草莓状晶间孔,连通性差;(3)化石碎屑内孔,连通性差;(4)黏土矿物层间超微孔,连通性较好;(5)粘土矿物层间nm-um级溶孔,连通性好;(6)微裂缝,多发育于有机质和脆性矿物边缘,也为nm-um级,连通性好。其中(4)、(5)、(6)类孔隙为主要储集空间。通过低温液氮吸附法和BET方程,计算的大安寨段页岩储层孔径分布以10nm-25nm的中孔为主,100nm-150nm的大孔也占有较大比例,而<5nm的小孔较少。页岩储层的比表面积与孔容呈正相关性,证实孔径以纳米级中孔为主。将页岩储层的比表面积分别与粘土矿物和有机碳含量及镜质体反射率作相关分析,结果显示粘土矿物含量对页岩储层纳米级孔隙发育的控制最明显,有机质成熟度对其也有一定的影响,而其含量对孔隙发育的控制则十分有限。通过工区周边9个剖面点和工区内1口钻井进行的裂缝观察描述、测量和统计结果,确定裂缝的成因类型包括有层间缝、成岩收缩缝和构造缝,裂缝的发育主要受到岩性、岩层厚度、沉积-成岩作用和区域构造应力的多期次叠加的复合控制,其中由区域构造作用是产生区域性构造裂缝的主要因素,大安寨段自沉积-成岩以来,主要经历了三次区域构造作用,分别为燕山晚期由南东向北西和由北向南的挤压应力,喜山早期的南东向北西的挤压主应力,以及喜山晚期的北东-南西向主应力。基于纳米级孔隙及裂缝特征的研究,结合美国页岩气勘探成功经验,筛选有机碳含量及成熟度、含气性、页岩厚度、矿物组成、储层物性、储集空间、力学特征、测井响应、吸附性等9大关键地质因素尝试对大安寨段大二亚段页岩储层进行评价。该储层属于特低孔-特低渗的的致密型储层,有机碳含量相对于美国五大页岩气藏略偏低,就大安寨段本身而言以大二亚段的生烃潜力为最大,实测平均含气量为0.71 m3/t,明显大于下部的0.41 m3/t;大二亚段的有机质成熟度适中,最小值为1.1%,最大值为1.46%,平均值为1.2%。达到大量生烃阶段,满足页岩气的开发所需条件;大二亚段上部比表面积值远小于下部,但其等温吸附最大理论吸附量却大于下部,30℃等温吸附最大理论吸附量,上部1.992.65m3/t,均值为2.30m3/t;下部1.091.53m3/t,均值仅为1.32m3/t,100℃等温吸附最大理论吸附量也具有相同规律;大二亚段的富有机质的暗色页岩累积厚度为30m50m,矿物组成中脆性矿物含量较高且纵向上脆性矿物含量具有随深度增加而降低的变化趋势;黏土絮体间孔隙发育,连通性较好,微裂缝和超微裂缝也都较为发育,有机质边缘缝、刚性矿物边缘缝和有机质孔在大二段亚段上部更为发育,而在大二段亚段下部较少发育;岩石力学实验显示表明在承受相同压力条件下,含泥质介壳灰岩或含介壳的钙质页岩比单一页岩和介壳灰岩更易发生破裂,实验结果证明大二亚段的岩性组合较容易形成裂缝。测井特征中大二亚段上部“富有机质含气页岩测井响应”不明显,但也出现部分“典型含气页岩”的测井响应。依照上述评价标准,川东地区大安寨段大二亚段具有页岩气勘探开发的价值,而大二亚段上部更应该受到重视。