页岩气调查评价技术

Transcription

1 页 岩 气 调 查 评 价 技 术 培 训 材 料 中 国 地 质 调 查 局 二 零 一 五 年 四 月. 成 都

2 目 录 第 一 章 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 计 划 概 况 一 需 求 分 析 二 总 体 思 路 三 主 要 目 标 四 基 本 要 求 五 工 作 部 署 六 执 行 情 况 第 二 章 南 方 页 岩 气 勘 查 开 发 进 展 与 工 作 安 排 一 基 本 情 况 二 勘 查 开 发 进 展 三 调 查 进 展 四 下 一 步 工 作 安 排 第 三 章 上 扬 子 地 区 页 岩 气 ( 含 油 气 ) 资 源 调 查 现 状 与 进 展 引 言 页 岩 气 勘 探 研 究 现 状 主 要 成 果 与 认 识 工 作 部 署 思 路 32 第 四 章 页 岩 气 分 析 测 试 技 术 方 法 34 一 页 岩 气 实 验 测 试 技 术 概 况 34 二 页 岩 气 实 验 测 试 分 类 35 三 页 岩 含 气 性 分 析 35 四 页 岩 有 机 地 球 化 学 分 析 37 五 页 岩 矿 物 组 成 分 析 40 六 页 岩 结 构 与 物 性 分 析 40 七 页 岩 力 学 性 质 分 析 43 八 页 岩 气 分 析 测 试 技 术 名 词 与 术 语 43 九 附 表 46 第 五 章 页 岩 气 地 震 数 据 采 集 处 理 技 术 方 法 50 一 概 论 50 二 页 岩 气 地 震 数 据 采 集 50 三 页 岩 气 地 震 资 料 处 理 59 第 六 章 广 域 电 磁 法 及 其 在 页 岩 气 勘 探 中 的 应 用 67 一 广 域 电 磁 法 基 本 原 理 67 二 广 域 电 磁 法 的 基 本 特 点 69 三 广 域 电 磁 系 统 组 成 70 四 案 例 71 五 结 语 78 第 七 章 页 岩 气 测 录 井 技 术 82 一 前 言 82 二 页 岩 气 测 井 评 价 技 术

3 三 页 岩 气 测 井 系 列 选 择 第 八 章 油 气 基 础 地 质 调 查 野 外 工 作 方 法 一 依 据 二 目 的 任 务 三 野 外 石 油 天 然 气 地 质 调 查 工 作 程 序 四 资 料 收 集 与 整 理 五 踏 勘 六 设 计 编 制 七 调 查 内 容 第 九 章 沉 积 岩 及 岩 相 古 地 理 工 作 方 法 第 一 节 准 备 工 作 第 二 节 野 外 工 作 第 三 节 实 验 室 测 试 分 析 方 法 第 四 节 综 合 研 究 与 沉 积 相 分 析 第 五 节 岩 相 古 地 理 编 图 工 作 方 法

4 第 一 章 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 计 划 概 况 叶 建 良 紧 紧 围 绕 实 现 两 个 百 年 目 标 中 国 梦 的 重 大 需 求, 坚 持 国 家 地 质 调 查 工 作 的 基 础 性 公 益 性 战 略 性 定 位, 以 解 决 经 济 社 会 发 展 大 局 中 的 重 大 地 质 问 题 为 出 发 点 和 立 足 点, 年, 中 国 地 质 调 查 局 将 在 国 土 资 源 部 的 领 导 下, 紧 紧 围 绕 国 家 重 大 需 求, 实 施 地 质 调 查 九 大 计 划, 满 足 五 项 服 务 要 求 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 计 划 是 地 质 矿 产 调 查 评 价 专 项 的 重 大 计 划 之 一, 主 要 目 标 是 取 得 能 源 矿 产 找 矿 的 重 大 新 发 现, 有 力 支 撑 能 源 安 全 战 略 实 施 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 计 划 ( 油 气 领 域 ) 包 括 羌 塘 盆 地 油 气 资 源 战 略 调 查 松 辽 盆 地 外 围 油 气 基 础 地 质 调 查 天 山 兴 蒙 构 造 带 油 气 基 础 地 质 调 查 南 方 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 煤 层 气 等 非 常 规 能 源 矿 产 调 查 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 与 评 价 等 6 大 工 程, 并 进 一 步 分 解 出 44 项 重 要 项 目 一 需 求 分 析 1 瞄 准 北 方 新 区 新 层 系, 力 争 实 现 战 略 性 突 破 当 前, 我 国 油 气 资 源 勘 探 开 发 后 备 基 地 严 重 缺 乏, 已 有 的 油 气 生 产 主 要 集 中 在 几 十 年 前 发 现 的 富 油 气 盆 地 中, 探 明 石 油 储 量 品 质 相 对 下 降, 石 油 稳 产 增 产 困 难, 迫 切 需 要 在 工 作 程 度 低 的 油 气 新 区 开 展 油 气 资 源 战 略 勘 查, 以 期 取 得 重 大 发 现 和 战 略 突 破, 为 国 家 提 供 新 的 大 型 油 气 资 源 战 略 接 替 区 因 此, 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 计 划 首 先 瞄 准 北 方 新 区 新 层 系, 力 争 取 得 新 的 发 现 比 如 羌 塘 盆 地, 虽 然 之 前 石 油 公 司 和 地 质 部 门 在 这 里 做 了 大 量 工 作, 但 对 于 这 片 22 万 平 方 公 里 的 区 域, 工 作 量 明 显 偏 少, 工 作 部 署 也 显 得 零 星 分 散 经 过 中 国 地 质 调 查 局 近 几 年 的 努 力, 初 步 明 确 了 中 生 代 油 气 勘 探 目 的 层 系, 探 索 了 优 选 油 气 有 利 区 的 评 价 方 法 和 指 标, 形 成 了 高 原 地 区 油 气 勘 探 方 法 组 合, 在 羌 塘 盆 地 优 选 出 6 个 油 气 勘 探 有 利 区 带 和 9 个 重 点 区 块 2 摸 清 全 国 页 岩 气 家 底, 促 进 大 型 页 岩 气 田 发 现 我 国 南 方 页 岩 气 资 源 丰 富, 可 采 潜 力 为 万 亿 立 方 米, 占 全 国 的 58%, 有 利 区 总 面 积 万 平 方 公 里, 占 全 国 的 72% 南 方 页 岩 气 一 直 备 受 关 注, 国 土 资 源 部 地 方 政 府 企 事 业 单 位 在 四 川 盆 地 中 扬 子 贵 州 等 地 区 均 不 同 程 度 开 展 了 页 岩 气 潜 力 评 价 和 选 区 工 作, 取 得 了 显 著 成 效 但 页 岩 气 勘 探 开 发 依 然 存 在 不 少 问 题, 比 如 仅 在 局 部 地 区 个 别 层 位 取 得 突 破, 区 域 上 尚 未 展 开 ; 优 质 页 岩 的 分 布 规 律 不 清, 评 价 参 数 体 系 缺 少 标 准 ; 一 些 页 岩 气 1

5 招 标 区 块 中 标 企 业 勘 查 工 作 进 展 缓 慢 这 就 要 求 必 须 加 强 页 岩 气 基 础 性 公 益 性 的 调 查 工 作, 为 企 业 提 供 资 料 和 技 术 支 撑, 带 动 企 业 积 极 性, 推 动 页 岩 气 的 勘 查 进 展 3 加 强 非 常 规 能 源 调 查, 实 施 勘 查 开 发 示 范 工 程 当 前, 我 国 煤 层 气 油 页 岩 油 砂 等 非 常 规 能 源 矿 产 地 质 工 作 程 度 总 体 较 低, 绝 大 部 分 地 区 有 利 目 标 区 和 可 采 资 源 的 分 布 依 然 不 清 迫 切 需 要 国 家 组 织 开 展 非 常 规 能 源 矿 产 调 查 与 选 区 评 价 工 作, 加 强 全 国 非 常 规 能 源 矿 产 勘 查 开 发 动 态 跟 踪 与 综 合 研 究, 及 时 掌 握 资 源 家 底, 提 高 地 质 认 识 程 度, 落 实 一 批 可 供 勘 查 的 资 源 远 景 区 煤 层 气 等 非 常 规 能 源 矿 产 调 查 工 程, 采 取 点 面 结 合 的 工 作 方 式 面 上 将 在 全 国 范 围 内 开 展 非 常 规 能 源 矿 产 资 源 潜 力 跟 踪 与 动 态 评 价, 在 点 上 开 展 重 点 地 区 典 型 类 型 非 常 规 能 源 矿 产 基 础 地 质 调 查 与 勘 查 开 发 示 范 二 总 体 思 路 坚 决 贯 彻 党 中 央 国 务 院 和 部 党 组 关 于 加 强 能 源 矿 产 勘 查 开 发 的 要 求, 进 一 步 统 一 思 想, 转 变 观 念, 将 能 源 矿 产 地 质 调 查 作 为 地 调 工 作 的 重 中 之 重, 作 为 地 质 矿 产 调 查 评 价 专 项 的 重 中 之 重, 在 今 后 6 年 中, 要 加 大 投 入 力 度, 集 中 全 系 统 的 智 慧 和 力 量, 充 分 依 靠 科 技 创 新 机 制 创 新 和 管 理 创 新, 全 力 支 撑 国 家 油 气 勘 探 开 发 体 制 改 革, 努 力 实 现 我 国 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 重 大 突 破 三 主 要 目 标 按 照 国 家 重 大 需 求 和 党 中 央 国 务 院 和 部 党 组 的 要 求, 推 进 国 家 公 益 性 地 质 工 作 结 构 调 整 和 转 型 升 级, 充 分 发 挥 国 家 公 益 性 地 质 工 作 在 紧 缺 能 源 矿 产 勘 查 开 发 上 的 基 础 和 先 行 作 用, 为 保 障 国 家 能 源 安 全 提 供 强 有 力 的 技 术 支 撑 和 公 益 服 务 突 出 四 项 重 点 目 标 : 第 一, 支 撑 油 气 勘 探 开 发 体 制 改 革 所 需 要 的 竞 争 性 出 让 区 块, 优 先 提 供 新 疆 油 气 勘 探 开 发 体 制 改 革 试 点 所 需 要 的 勘 查 区 块 第 二, 在 页 岩 气 勘 查 开 发 进 程 中 抢 占 制 高 点, 支 撑 形 成 至 少 100 亿 立 方 米 产 能, 为 推 进 页 岩 气 产 业 化 发 挥 关 键 性 基 础 性 先 行 性 作 用 第 三, 创 新 机 制, 推 进 煤 铀 兼 探 油 铀 兼 探, 为 夯 实 我 国 核 电 发 展 的 资 源 基 础 改 善 能 源 结 构 和 国 防 安 全 发 挥 关 键 性 基 础 性 先 行 性 作 用 第 四, 集 中 优 势 力 量, 组 织 技 术 攻 关, 力 求 打 开 羌 塘 油 气 宝 库 的 大 门 四 基 本 要 求 第 一, 统 筹 规 划, 突 出 重 点 坚 持 多 部 门 多 单 位 多 专 业 多 技 术 方 法 综 合 部 署 安 排, 突 出 重 点 目 标 重 点 矿 种 重 点 地 区 在 工 作 布 局 上, 突 出 南 方 海 相 页 岩 气 北 方 砂 岩 型 铀 矿 油 气 新 区 新 层 系 青 藏 高 原 油 气 等 重 点 第 二, 坚 持 三 个 坚 定 不 移 一 是 坚 定 不 移 地 坚 持 中 央 公 益 性 地 质 工 作 的 定 位 2

6 不 动 摇 二 是 坚 持 紧 扣 国 家 重 大 需 求 确 定 工 作 的 轻 重 缓 急 三 是 坚 定 不 移 地 加 强 项 目 和 资 金 管 理 第 三, 坚 持 基 础 地 质 先 行 战 略 调 查 突 破 商 业 勘 探 跟 进 的 工 作 机 制 第 四, 基 础 地 质 调 查 与 矿 政 管 理 ( 特 别 是 矿 业 权 管 理 ) 充 分 协 调, 无 缝 对 接 五 工 作 部 署 ( 一 ) 羌 塘 盆 地 油 气 资 源 战 略 调 查 工 程 1. 目 标 任 务 完 成 羌 塘 盆 地 油 气 资 源 战 略 侦 察 工 作, 调 查 羌 塘 盆 地 油 气 资 源 潜 力 对 前 期 已 优 选 出 来 的 9 个 远 景 区, 开 展 地 质 - 地 球 物 理 调 查 与 井 位 论 证, 实 施 8 口 战 略 调 查 井 与 5~6 口 油 气 勘 探 预 探 井 工 程, 实 现 羌 塘 盆 地 及 伦 坡 拉 盆 地 群 油 气 勘 探 的 战 略 性 突 破, 获 取 羌 塘 盆 地 油 气 勘 查 突 破 形 成 具 高 原 特 色 的 油 气 勘 探 模 式 与 地 质 理 论, 集 成 与 创 新 高 原 油 气 勘 探 技 术, 取 得 一 批 具 有 重 大 影 响 的 成 果 2. 工 作 部 署 总 体 工 作 部 署 : 以 优 选 的 9 个 区 块 为 重 点, 分 层 次 按 照 有 利 区 构 造 详 查 井 位 论 证 实 施 战 略 调 查 井 综 合 研 究 与 集 成 的 工 作 思 路, 逐 步 实 现 西 藏 油 气 战 略 突 破 的 目 标 开 展 横 穿 盆 地 的 二 维 反 射 地 震 大 剖 面 调 查 ; 开 展 重 点 区 块 石 油 地 质 与 地 球 物 理 详 查 优 选 目 标 实 现 战 略 突 破 ; 系 统 开 展 青 藏 高 原 油 气 勘 探 综 合 研 究, 创 新 高 原 油 气 地 质 理 论 与 勘 探 技 术 2015 年 项 目 设 臵 : 伦 坡 拉 盆 地 油 气 基 础 地 质 调 查 项 目 羌 塘 盆 地 油 气 资 源 战 略 调 查 项 目 羌 塘 盆 地 重 要 构 造 油 气 地 质 调 查 项 目 3. 主 要 实 物 工 作 量 ( 表 1) 表 1 羌 塘 盆 地 油 气 资 源 战 略 调 查 工 程 2015 年 主 要 实 物 工 作 量 工 作 内 容 单 位 2015 年 工 作 量 1:5 万 地 球 化 学 调 查 km :5 万 矿 产 地 质 调 查 km 地 质 调 查 井 ( 地 质 浅 钻 ) m 2400 二 维 地 震 调 查 km 1360 重 磁 电 综 合 物 探 剖 面 测 量 km 300 地 质 剖 面 测 量 km 332 二 维 地 震 资 料 处 理 km 1200 样 品 测 试 件

7 4. 预 期 成 果 实 现 羌 塘 盆 地 油 气 战 略 突 破, 获 取 羌 塘 盆 地 第 一 桶 油 ; 客 观 评 价 羌 塘 盆 地 石 油 地 质 条 件 以 及 资 源 潜 力 ; 集 成 与 创 新 高 原 油 气 地 质 理 论 ; 形 成 具 高 原 特 色 的 地 质 地 球 物 理 和 钻 探 工 程 等 油 气 勘 探 系 列 技 术 与 高 原 油 气 勘 探 模 式 ( 二 ) 松 辽 盆 地 外 围 油 气 基 础 地 质 调 查 工 程 1. 目 标 任 务 以 新 区 新 层 系 为 调 查 目 标, 通 过 开 展 地 质 剖 面 测 量 非 震 物 探 土 壤 油 气 化 探 及 重 点 区 二 维 地 震 剖 面 采 集 和 地 质 调 查 井 钻 探, 查 明 松 辽 外 围 盆 地 油 气 地 质 条 件 初 步 评 价 区 域 油 气 资 源 潜 力, 提 交 一 批 油 气 远 景 区 有 利 目 标 区 和 可 供 招 标 的 油 气 勘 查 区 块, 力 争 取 得 油 气 新 发 现 2. 工 作 部 署 总 体 工 作 部 署 : 立 足 新 区 新 层 系, 开 展 油 气 基 础 地 质 调 查, 明 确 松 辽 外 围 西 部 盆 地 群 南 部 盆 地 群 东 部 盆 地 群 油 气 基 本 条 件 ; 开 展 地 震 及 重 磁 电 联 合 攻 关, 探 索 火 山 岩 下 沉 积 盆 地 勘 探 的 理 论 技 术 方 法 ; 实 施 松 辽 外 围 西 部 根 河 舍 布 尔 图 商 都 南 部 金 羊 东 部 三 江 松 江 等 盆 地 物 探 和 地 质 钻 探 工 程, 落 实 有 利 目 标 区, 寻 求 调 查 突 破 ; 实 施 东 北 地 区 油 气 地 质 廊 带 调 查, 开 展 综 合 研 究, 编 制 相 关 图 件, 建 设 数 据 库, 开 展 跨 境 盆 地 对 比 研 究 2015 年 项 目 设 臵 : 松 辽 外 围 东 部 盆 地 群 油 气 基 础 调 查 项 目 松 辽 外 围 南 部 盆 地 群 油 气 基 础 调 查 项 目 松 辽 外 围 西 部 盆 地 群 油 气 基 础 地 质 调 查 项 目 3. 主 要 实 物 工 作 量 ( 表 2) 表 2 松 辽 盆 地 外 围 油 气 基 础 地 质 调 查 工 程 2015 年 主 要 实 物 工 作 量 工 作 内 容 单 位 2015 年 工 作 量 重 磁 电 综 合 物 探 剖 面 测 量 km 2400 二 维 地 震 调 查 km 400 地 质 剖 面 测 量 km 20 测 井 m 1674 地 震 资 料 处 理 km 1570 样 品 采 集 与 测 试 件 预 期 成 果 查 明 松 辽 外 围 盆 地 油 气 地 质 条 件 初 步 评 价 油 气 资 源 潜 力 ; 明 确 东 北 地 区 重 大 4

8 地 质 事 件 及 其 对 油 气 盆 地 成 生 演 化 的 影 响 ; 总 结 火 山 岩 覆 盖 区 油 气 基 础 调 查 有 效 方 法 技 术 ; 优 选 油 气 远 景 区 15~20 个 有 利 目 标 区 8~10 个, 提 供 油 气 矿 权 建 议 区 块 5~8 个, 力 争 实 现 2-3 处 油 气 新 发 现 ( 三 ) 天 山 - 兴 蒙 构 造 带 油 气 基 础 地 质 调 查 工 程 1. 目 标 任 务 基 本 查 明 天 山 - 兴 蒙 构 造 带 中 古 生 界 及 西 北 中 小 盆 地 中 生 界 沉 积 盆 地 石 油 地 质 条 件, 提 交 一 批 油 气 远 景 区 有 利 目 标 区 和 油 气 勘 查 区 块, 新 区 新 层 系 力 争 取 得 重 要 发 现 和 突 破, 引 领 拉 动 油 气 风 险 勘 探 ; 解 决 一 批 制 约 新 区 新 层 系 油 气 勘 查 开 发 的 关 键 地 质 问 题, 丰 富 油 气 地 质 理 论, 建 立 复 杂 地 区 新 区 新 层 系 油 气 调 查 有 效 技 术 方 法 体 系 2. 工 作 部 署 总 体 工 作 部 署 : 根 据 我 国 北 方 地 区 地 质 条 件 复 杂 性 各 区 带 和 盆 地 油 气 地 质 调 查 工 作 程 度 和 油 气 成 藏 有 利 条 件 差 异 性, 按 照 整 体 部 署, 分 战 略 突 破 探 索 准 备 和 全 面 评 价 北 方 新 区 资 源 量, 按 照 主 攻 东 段 突 破 中 部 探 索 西 北 思 路 部 署 工 作 具 体 到 各 个 主 要 区 带, 部 署 思 路 则 是 先 摸 大 盆 小 坳, 再 探 小 盆 主 坳 2015 年 项 目 设 臵 : 塔 里 木 盆 地 油 气 基 础 地 质 调 查 银 额 盆 地 及 周 缘 油 气 基 础 地 质 调 查 准 噶 尔 - 吐 哈 - 三 塘 湖 及 周 缘 盆 地 油 气 基 础 地 质 调 查 河 西 走 廊 盆 地 群 油 气 基 础 地 质 调 查 鄂 尔 多 斯 及 周 缘 盆 地 群 油 气 基 础 地 质 调 查 中 国 西 部 大 型 盆 地 海 相 碳 酸 盐 岩 油 气 地 质 调 查 评 价 柴 达 木 盆 地 及 周 缘 油 气 基 础 地 质 调 查 3. 主 要 实 物 工 作 量 ( 表 3) 表 3 天 山 - 兴 蒙 构 造 带 油 气 基 础 地 质 调 查 工 程 主 要 实 物 工 作 量 工 作 量 名 称 单 位 总 工 作 量 1:25 万 盆 地 地 质 调 查 km 地 质 调 查 井 m 二 维 地 震 调 查 km 1060 重 磁 电 综 合 物 探 剖 面 测 量 km 7378 地 质 剖 面 测 量 km 62 样 品 采 集 与 测 试 件 9630 地 震 资 料 处 理 解 释 km 预 期 成 果 在 新 区 新 层 系 圈 定 油 气 远 景 区 40~50 个, 优 选 有 利 目 标 区 30~40 个, 提 交 勘 查 5

9 区 块 10~15 个, 取 得 10~15 项 重 要 发 现 和 突 破 形 成 油 气 勘 探 接 续 区 1 个 ( 四 ) 南 方 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 工 程 1. 目 标 任 务 发 挥 公 益 性 地 质 工 作 的 基 础 性 和 先 行 性 作 用, 在 推 进 我 国 页 岩 气 产 业 化 的 初 期 发 挥 举 足 轻 重 作 用, 为 商 业 性 页 岩 气 勘 探 开 发 助 力 查 明 我 国 页 岩 气 资 源 家 底, 提 供 可 靠 的 资 源 潜 力, 建 立 全 国 页 岩 气 资 源 数 据 库 圈 定 一 批 页 岩 气 远 景 区 有 利 区 勘 查 区 块, 提 出 页 岩 气 招 标 区 块 建 议, 向 社 会 提 供 资 料 服 务 建 立 不 同 类 型 不 同 层 系 的 页 岩 气 勘 查 示 范 基 地, 促 进 页 岩 气 产 能 实 现 形 成 复 杂 构 造 海 相 页 岩 气 低 成 熟 陆 相 页 岩 油 气 海 陆 过 渡 相 三 气 成 藏 地 质 理 论, 形 成 页 岩 气 勘 查 评 价 技 术 地 球 物 理 甜 点 识 别 与 预 测 技 术 选 区 评 价 技 术 等 方 法 技 术 体 系 和 标 准 体 系 2. 工 作 部 署 总 体 工 作 部 署 : 以 主 攻 评 价 南 方 海 相, 探 索 突 破 北 方 陆 相, 面 向 全 国 摸 清 家 底, 强 化 基 础 提 升 服 务 为 部 署 思 路, 按 照 页 岩 气 资 源 潜 力 调 查 远 景 区 调 查 有 利 区 评 价 勘 查 示 范 4 个 层 次 开 展 工 作 同 时, 根 据 页 岩 气 勘 查 开 发 产 业 化 发 展 的 实 践, 围 绕 招 标 区 块 的 迫 切 需 求, 系 统 梳 理 制 约 页 岩 气 勘 探 突 破 的 重 大 科 学 问 题, 进 一 步 明 确 主 攻 方 向 重 大 地 区 首 选 地 区, 加 强 对 页 岩 气 开 发 条 件 和 环 境 条 件 的 调 查 2015 年 项 目 设 臵 : 四 川 盆 地 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 项 目 武 陵 山 地 区 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 项 目 滇 黔 桂 地 区 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 项 目 中 扬 子 地 区 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 项 目 下 扬 子 地 区 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 项 目 页 岩 气 资 源 潜 力 评 价 项 目 中 国 典 型 页 岩 气 富 集 机 理 与 综 合 评 价 参 数 体 系 项 目 构 造 体 系 控 制 页 岩 气 形 成 与 分 布 调 查 项 目 南 方 地 区 1:5 万 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 项 目 3. 主 要 实 物 工 作 量 ( 表 4) 表 4 南 方 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 工 程 主 要 实 物 工 作 量 工 作 量 名 称 单 位 工 作 量 1:5 万 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 km 重 磁 电 综 合 物 探 剖 面 测 量 km 400 地 质 剖 面 测 量 km 100 地 震 资 料 处 理 km 2700 样 品 采 集 与 测 试 件 预 期 成 果 6

10 全 面 完 成 南 方 海 相 页 岩 气 调 查 评 价, 部 分 完 成 北 方 陆 相 海 陆 过 渡 相 页 岩 油 气 调 查 评 价 ; 圈 定 80~100 个 页 岩 气 远 景 区, 提 交 100~120 个 有 利 区 80 个 勘 查 区 块, 编 制 50~70 个 页 岩 气 区 块 数 据 包 ( 五 ) 煤 层 气 等 非 常 规 能 源 矿 产 调 查 工 程 1. 目 标 任 务 开 展 全 国 非 常 规 能 源 矿 产 资 源 潜 力 动 态 评 价, 掌 握 资 源 家 底 及 勘 查 开 发 动 态, 为 国 家 能 源 战 略 规 划 与 政 策 制 定 提 供 依 据 开 展 重 点 地 区 煤 层 气 油 页 岩 油 砂 等 非 常 规 油 气 资 源 基 础 地 质 调 查 与 探 索 研 究, 圈 定 资 源 远 景 区, 评 价 资 源 潜 力 选 择 重 点 远 景 区, 开 展 非 常 规 油 气 资 源 调 查 评 价, 进 一 步 查 明 成 矿 地 质 条 件 资 源 分 布 与 富 集 规 律, 优 选 勘 查 有 利 目 标 区, 评 价 勘 查 与 开 发 利 用 前 景 开 展 重 点 地 区 煤 层 气 等 非 常 规 能 源 矿 产 调 查 与 勘 查 开 发 示 范, 建 立 非 常 规 油 气 资 源 调 查 评 价 技 术 体 系 技 术 规 范 与 标 准 体 系 开 展 重 点 地 区 煤 系 资 源 综 合 调 查 与 数 据 库 建 设, 掌 握 含 煤 岩 系 多 矿 种 资 源 成 矿 机 制 和 规 律, 基 本 查 明 调 查 区 煤 系 资 源 潜 力, 促 进 煤 系 多 能 源 多 矿 种 综 合 评 价 综 合 利 用 落 实 勘 查 开 发 有 利 区 及 可 采 资 源, 拉 动 引 领 企 业 勘 探 开 发, 促 进 非 常 规 能 源 矿 产 行 业 发 展 2. 工 作 部 署 总 体 工 作 部 署 : 以 煤 层 气 为 主, 兼 顾 油 页 岩 油 砂 等 其 他 非 常 规 能 源 矿 产, 开 展 重 点 地 区 典 型 类 型 的 非 常 规 能 源 矿 产 基 础 地 质 调 查, 落 实 有 利 区 和 可 采 资 源 依 托 勘 查 示 范, 开 展 非 常 规 能 源 矿 产 勘 查 开 发 科 技 攻 关, 形 成 有 效 技 术 体 系 规 范 与 标 准 体 系 开 展 全 国 非 常 规 能 源 矿 产 综 合 研 究 与 编 图 勘 查 开 发 动 态 跟 踪 资 源 潜 力 动 态 评 价 与 数 据 库 建 设 2015 年 项 目 设 臵 : 煤 层 气 基 础 地 质 调 查 项 目 油 页 岩 油 砂 等 资 源 基 础 地 质 调 查 项 目 重 点 地 区 煤 系 矿 产 资 源 综 合 调 查 与 数 据 库 建 设 项 目 3. 主 要 实 物 工 作 量 ( 表 5) 表 5 煤 层 气 等 非 常 规 能 源 矿 产 调 查 工 程 主 要 实 物 工 作 量 工 作 量 名 称 单 位 工 作 量 1:5 万 矿 产 地 质 调 查 km 二 维 地 震 调 查 km 64 地 质 调 查 井 ( 含 煤 层 气 参 数 井 ) m 重 磁 电 综 合 物 探 剖 面 测 量 点 655 地 质 剖 面 测 量 Km 60 样 品 采 集 与 测 试 件

11 4. 预 期 成 果 全 面 提 升 我 国 煤 层 气 油 页 岩 油 砂 煤 系 资 源 等 非 常 规 能 源 矿 产 地 质 认 识 水 平, 及 时 掌 握 资 源 家 底 和 勘 查 开 发 动 态 预 测 煤 层 气 资 源 远 景 区 30~40 个, 优 选 有 利 目 标 区 15~25 个, 提 出 勘 查 区 块 10~15 个 ; 预 测 油 页 岩 资 源 远 景 区 12~19 个, 优 选 有 利 目 标 区 7~10 个, 提 出 勘 查 区 块 5~8 个 ; 预 测 油 砂 远 景 区 7~10 个, 优 选 有 利 目 标 区 5~8 个, 提 出 勘 查 区 块 5~7 个 ; 建 成 10 个 示 范 基 地, 拉 动 引 领 非 常 规 能 源 矿 产 调 查 勘 探 开 发, 为 实 现 2030 年 全 国 煤 层 气 产 量 500 亿 立 方 米 油 页 岩 油 800~1500 万 吨 油 砂 油 500 万 吨 目 标 做 好 基 础 支 撑 ( 六 ) 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 与 评 价 工 程 1. 目 标 任 务 实 施 并 完 成 新 一 轮 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 与 评 价, 基 本 查 明 重 点 远 景 区 油 气 资 源 潜 力, 落 实 勘 探 有 利 区 ; 加 大 实 物 工 作 量 投 入, 取 得 一 批 油 气 重 大 发 现 和 突 破, 形 成 一 批 油 气 勘 探 开 发 接 续 区 ; 引 领 油 气 基 础 理 论 创 新 和 复 杂 地 区 油 气 勘 查 技 术 突 破, 形 成 新 区 新 领 域 新 层 系 新 类 型 油 气 地 质 理 论 勘 查 与 评 价 技 术 体 系 通 过 人 才 队 伍 技 术 装 备 基 地 等 建 设, 逐 步 建 成 地 质 调 查 局 人 员 精 干 技 术 先 进 装 备 精 良 能 够 胜 任 国 家 油 气 资 源 调 查 工 作 的 队 伍 体 系, 在 国 内 外 的 影 响 和 地 位 显 著 提 升 ; 形 成 公 益 性 油 气 资 源 调 查 与 商 业 勘 探 的 良 性 互 动 机 制 ; 油 气 资 源 管 理 业 务 支 撑 能 力 和 成 果 社 会 化 服 务 能 力 显 著 提 升 2. 工 作 部 署 总 体 工 作 部 署 : 天 山 - 兴 蒙 - 吉 黑 地 区 上 古 生 界 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 继 续 开 展 准 东 - 三 塘 湖 - 吐 哈 地 区 索 伦 - 林 西 地 区 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查, 启 动 松 辽 盆 地 东 南 缘 双 阳 盆 地 油 气 战 略 调 查 ; 塔 里 木 盆 地 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 启 动 塔 里 木 盆 地 塔 东 南 坳 陷 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 ; 继 续 开 展 塔 里 木 盆 地 柯 坪 断 隆 塔 西 南 坳 陷 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 ; 青 藏 高 原 重 点 盆 地 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 继 续 开 展 伦 坡 拉 盆 地 群 油 气 资 源 综 合 研 究 ; 南 方 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 继 续 开 展 川 东 南 下 古 生 界 天 然 气 资 源 战 略 选 区 调 查, 楚 雄 盆 地 南 盘 江 坳 陷 桂 中 坳 陷 油 气 资 源 前 景 调 查 和 中 下 扬 子 地 区 油 气 资 源 综 合 调 查 与 评 价 ; 华 北 新 层 系 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 以 周 口 坳 陷 为 主 要 工 作 区, 兼 顾 南 华 北 盆 地 南 部 地 区, 继 续 开 展 南 华 北 盆 地 古 生 界 油 气 资 源 调 查 ; 非 常 规 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 继 续 开 展 国 内 外 页 岩 油 气 勘 查 开 发 动 态 与 技 术 跟 踪 研 究 重 点 远 景 区 带 煤 层 气 资 源 重 点 地 区 油 页 岩 与 油 砂 资 源 战 略 选 区 调 查 ; 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 综 合 研 究 继 续 开 展 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 综 合 研 究 调 查 选 区 研 究 与 编 图, 提 出 年 度 和 十 三 五 战 略 选 区 的 规 划 部 署 建 议, 更 新 8

12 全 国 油 气 资 源 调 查 战 略 选 区 与 规 划 部 署 图 ; 继 续 开 展 油 气 矿 业 权 区 块 优 选 调 查 评 价, 优 选 油 气 探 矿 权 出 让 区 块 ; 继 续 开 展 油 气 资 源 管 理 数 据 库 和 信 息 系 统 建 设 ; 启 动 油 气 资 源 发 展 战 略 研 究 2015 年 项 目 设 臵 : 天 山 - 兴 蒙 - 吉 黑 地 区 上 古 生 界 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 项 目 塔 里 木 盆 地 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 项 目 青 藏 高 原 重 点 盆 地 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 项 目 南 方 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 项 目 华 北 新 层 系 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 项 目 非 常 规 油 气 资 源 战 略 选 区 项 目 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 综 合 研 究 项 目 3. 主 要 实 物 工 作 量 ( 表 6) 表 6 全 国 油 气 资 源 战 略 选 区 调 查 与 评 价 工 程 主 要 实 物 工 作 量 工 作 量 名 称 单 位 工 作 量 野 外 地 质 路 线 调 查 km 1870 地 质 剖 面 实 测 km 28 重 磁 电 综 合 物 探 剖 面 测 量 km 1150 二 维 地 震 调 查 km 390 地 质 调 查 井 ( 参 数 井 ) 口 /m 20/30500 样 品 分 析 测 试 项 次 预 期 成 果 优 选 15~20 个 有 利 目 标 区 7~10 个 油 气 ( 包 括 非 常 规 油 气 ) 探 矿 权 出 让 区 块 ; 促 进 油 公 司 勘 探, 实 现 1~2 个 油 气 勘 探 接 续 区 六 执 行 情 况 截 止 目 前, 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 计 划 正 有 序 推 进 稳 步 开 展 ( 一 ) 明 确 工 作 定 位, 优 化 项 目 部 署 多 次 向 财 政 部 部 财 务 司 勘 查 司 局 党 组 等 进 行 汇 报, 并 按 照 最 新 要 求 不 断 优 化 工 作 部 署 在 局 统 一 领 导 下, 能 源 计 划 在 前 期 立 项 论 证 工 作 基 础 上, 进 一 步 明 确 了 公 益 性 油 气 基 础 地 质 调 查 定 位, 明 确 提 出 以 查 明 油 气 基 础 地 质 条 件 提 高 工 作 程 度 圈 定 远 景 区 为 目 标 根 据 最 新 定 位, 细 化 分 解 了 各 工 程 年 度 目 标 任 务, 形 成 能 源 计 划 总 体 方 案 和 工 程 项 目 实 施 方 案 优 化 了 2015 年 工 作 部 署 及 工 作 量 安 排, 年 度 拟 投 入 主 要 实 物 工 作 量 见 下 表 7 表 7 陆 域 能 源 矿 产 地 质 调 查 计 划 2015 年 主 要 实 物 工 作 量 9

13 工 作 量 名 称 单 位 工 作 量 1:5 万 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 km :25 万 盆 地 地 质 调 查 km :5 万 矿 产 地 质 调 查 km 油 气 地 质 调 查 井 m 二 维 地 震 调 查 km 3844 重 磁 电 综 合 物 探 剖 面 测 量 km 地 质 剖 面 测 量 km 574 样 品 采 集 与 测 试 件 ( 二 ) 加 强 成 果 宣 传, 搭 建 共 享 平 台 进 一 步 梳 理 近 期 我 局 在 新 区 新 层 系 新 领 域 新 类 型 取 得 的 重 要 进 展, 提 出 突 参 1 井 获 轻 质 原 油 等 8 项 油 气 成 果, 及 慈 页 1 井 发 现 页 岩 气 等 8 项 非 常 规 成 果, 深 入 分 析 了 成 果 的 社 会 化 意 义, 显 现 出 我 局 引 领 商 业 性 勘 探 的 重 要 作 用, 发 行 中 国 地 质 调 查 成 果 快 讯 ( 第 2 期 ) 油 气 专 刊 同 时, 为 做 好 能 源 计 划 的 成 果 宣 传 数 据 集 成 信 息 服 务 等 工 作, 搭 建 了 全 新 能 源 计 划 网 络 平 台, 明 确 了 计 划 工 程 和 项 目 的 联 络 员 共 32 人, 设 立 了 陆 域 能 源 矿 产 计 划 QQ 群 : 截 止 目 前, 已 向 局 报 送 能 源 计 划 简 报 5 份 专 报 1 份 ( 三 ) 开 展 调 研 对 接, 加 大 支 撑 力 度 分 别 赴 武 汉 地 调 中 心 中 国 地 质 大 学 地 科 院 力 学 所 等 项 目 实 施 单 位 进 行 沟 通 交 流, 进 一 步 对 接 工 作 部 署 安 排 与 中 国 地 质 科 学 院 物 化 探 研 究 所 中 国 航 天 空 气 动 力 技 术 研 究 院 等 专 家 就 新 型 无 人 机 航 磁 测 量 系 统 2015 年 在 油 气 盆 地 的 工 作 部 署 进 行 了 对 接 积 极 服 务 部 矿 政 管 理, 支 撑 部 开 展 油 气 体 制 改 革, 完 成 支 撑 服 务 部 油 气 勘 查 开 发 体 制 改 革 工 作 方 案 ( 年 ), 全 力 配 合 部 开 展 新 疆 油 气 勘 查 开 发 勘 查 区 块 竞 争 性 出 让 工 作 对 新 疆 地 区 连 续 三 年 投 入 不 足 的 85 个 油 气 勘 查 区 块 和 已 退 出 的 58 个 勘 查 区 块 进 行 资 料 收 集 和 分 析, 编 写 勘 查 区 块 资 料 包 ( 四 ) 力 争 目 标 可 考 核, 着 手 编 制 一 张 图 为 保 障 能 源 计 划 各 工 程 的 工 作 部 署 和 目 标 分 解 具 体 可 考 核 可 评 估, 以 各 工 程 为 单 元 编 制 了 部 署 情 况 汇 总 表, 包 括 : 项 目 区 范 围, 地 质 调 查 井 二 维 地 震 非 震 物 探 等 主 要 工 作 量 安 排, 预 计 提 交 远 景 区 等, 并 将 上 述 信 息 落 在 图 上 ( 不 小 于 1:50 万 比 例 尺 ), 形 成 各 工 程 油 气 地 质 调 查 工 作 部 署 一 张 表 一 张 图 10

14 第 二 章 南 方 页 岩 气 勘 查 开 发 进 展 与 工 作 安 排 任 收 麦 一 基 本 情 况 我 国 南 方 地 区 位 于 秦 岭 - 大 别 - 苏 鲁 造 山 带 以 南, 西 侧 为 三 江 造 山 带, 东 侧 与 环 太 平 洋 构 造 带 相 邻 南 方 含 气 页 岩 分 布 广 泛 类 型 较 多, 依 据 形 成 的 沉 积 环 境 划 分 为 海 相 页 岩 陆 相 页 岩 及 海 陆 过 渡 相 页 岩, 海 相 页 岩 主 要 有 震 旦 系 陡 山 沱 组 下 寒 武 统 下 志 留 统 中 上 泥 盆 统 下 石 炭 统 ; 海 陆 过 渡 相 页 岩 主 要 有 上 二 叠 统 ; 陆 相 为 三 叠 系 和 侏 罗 系 目 前 页 岩 气 勘 探 开 发 的 主 力 页 岩 有 两 套, 即 上 奥 陶 统 - 下 志 留 统 和 下 寒 武 统 页 岩, 主 要 分 布 在 扬 子 地 区 震 旦 系 陡 山 沱 组 分 布 于 中 上 扬 子 区, 二 叠 系 在 扬 子 地 区 不 连 续 分 布, 中 上 泥 盆 统 和 下 石 炭 统 分 布 在 湘 桂 地 块 湘 中 地 区 海 相 页 岩 具 有 分 布 面 积 大 地 层 时 代 老 热 演 化 程 度 高 构 造 活 动 强 烈 岩 性 较 纯 等 特 点 陆 相 页 岩 具 有 分 布 面 积 相 对 局 限 地 层 时 代 较 新 热 演 化 程 度 较 低 等 特 点 海 陆 过 渡 相 页 岩 主 要 分 布 上 二 叠 统 煤 系 地 层 中 截 至 2014 年 12 月 底, 我 国 南 方 地 区 通 过 公 开 招 标 设 臵 页 岩 气 探 矿 权 21 个, 面 积 2.1 万 平 方 公 里 ; 累 计 投 资 200 余 亿 元, 完 成 二 维 地 震 2.20 万 公 里, 三 维 地 震 3245 平 方 公 里, 钻 井 395 口, 其 中 调 查 井 94 口 ( 直 井 ) 探 井 102 口 ( 直 井 ), 评 价 井 149 口 ( 水 平 井 ) 中 国 石 油 中 国 石 化 相 继 在 四 川 盆 地 的 长 宁 威 远 昭 通 涪 陵 綦 江 南 和 井 研 - 犍 为 等 地 取 得 突 破, 获 得 页 岩 气 三 级 地 质 储 量 近 5000 亿 立 方 米, 探 明 地 质 储 量 亿 立 方 米 二 勘 查 开 发 进 展 1. 中 国 石 化 从 2009 年 开 始, 中 国 石 化 就 开 始 在 我 国 南 方 地 区 部 署 和 实 施 页 岩 气 勘 探 工 作, 以 方 深 1 井 压 裂 试 气 为 标 志, 相 继 对 南 方 下 古 生 界 海 相 四 川 盆 地 及 周 缘 上 三 叠 统 - 下 侏 罗 统 陆 相 南 方 二 叠 系 海 陆 过 渡 相 东 部 断 陷 盆 地 古 近 系 陆 相 等 领 域 进 行 勘 查 评 价 2011 年, 首 先 在 四 川 盆 地 及 周 缘 ( 建 南 区 块 元 坝 区 块 涪 陵 区 块 ) 中 - 下 侏 罗 统 实 现 了 陆 相 页 岩 气 勘 探 突 破, 并 在 湖 南 涟 源 区 块 的 二 叠 系 南 襄 盆 地 泌 阳 凹 陷 古 近 系 分 别 取 得 海 陆 过 渡 相 页 岩 气 陆 相 页 岩 油 勘 探 进 展 ;2012 年 在 四 川 盆 地 涪 陵 区 块 上 奥 陶 统 五 峰 组 - 下 志 留 统 龙 马 溪 组 取 得 海 相 页 岩 气 勘 探 重 大 突 破, 焦 页 HF1 井 分 段 压 裂 最 高 日 产 20.3 万 立 方 米,2013 年 启 动 了 产 能 建 设 ;2013 年 分 别 在 川 西 地 区 上 三 叠 统 陆 相 川 中 下 寒 武 统 海 相 实 现 了 页 岩 气 勘 探 突 破 截 至 2014 年 12 月 底, 中 国 石 化 在 页 岩 油 气 领 域 累 计 实 施 二 维 地 震 公 里, 三 维 地 震 平 方 公 里, 累 计 完 井 120 口, 完 成 试 气 69 11

15 口, 其 中 53 口 井 分 段 压 裂 均 获 工 业 气 流, 平 均 单 井 测 试 产 气 量 为 万 立 方 米 / 天, 累 计 生 产 页 岩 气 亿 立 方 米 探 明 我 国 第 一 个 大 型 页 岩 气 田, 拉 开 页 岩 气 商 业 开 发 序 幕 2013 年 中 国 石 化 启 动 了 涪 陵 区 块 焦 石 坝 页 岩 气 产 能 建 设 项 目 涪 陵 区 块 海 相 ( 焦 石 坝 ) 下 志 留 统 龙 马 溪 组 海 相 领 域 完 成 三 维 平 方 公 里, 部 署 水 平 钻 井 25 口 焦 页 1HF 井 在 志 留 系 龙 马 溪 组 压 裂 测 试 获 高 产 工 业 气 流, 测 试 最 高 20.3 万 立 方 米 / 日,2013 年 1 月 9 日 CNG 投 产 试 采, 截 止 12 月 31 日, 套 压 20.2 兆 帕, 油 压 18.5 兆 帕, 日 产 气 6.0~6.5 万 立 方 米, 试 气 以 来 累 计 产 气 2678 万 立 方 米 2013 年 在 焦 页 1HF 井 突 破 基 础 上, 优 选 28 平 方 公 里 有 利 区 部 署 开 发 试 验 井 组 进 行 产 能 评 价 及 产 能 建 设, 部 署 完 成 钻 井 平 台 建 设 10 个 ( 水 平 井 24 口 ), 压 裂 15 口 和 投 入 试 采 15 口, 测 试 产 量 在 13.4~54.7 万 立 方 米 / 日 之 间, 无 阻 流 量 在 15~156 万 立 方 米 / 日 之 间, 日 产 量 已 达 200 万 立 方 米 2014 年 7 月 8 日, 国 土 资 源 部 油 气 储 量 评 审 办 公 室 对 中 国 石 化 重 庆 涪 陵 页 岩 气 田 焦 石 坝 区 块 焦 页 1- 焦 页 3 井 区 探 明 地 质 储 量 进 行 了 评 审 经 认 定, 涪 陵 页 岩 气 田 是 典 型 的 优 质 海 相 页 岩 气, 新 增 探 明 地 质 储 量 亿 立 方 米, 标 志 着 我 国 首 个 大 型 页 岩 气 田 正 式 诞 生, 使 中 国 正 式 成 为 继 美 国 加 拿 大 之 后, 世 界 上 第 三 个 实 现 页 岩 气 商 业 开 发 的 国 家 截 至 2014 年 底, 涪 陵 页 岩 气 田 年 内 完 成 试 气 井 75 口, 提 前 完 成 全 年 新 建 20 亿 立 方 米 产 能 任 务, 目 前 该 气 田 已 累 积 产 气 超 过 亿 立 方 米, 日 产 气 360~370 万 立 方 米 下 寒 武 统 筇 竹 寺 组 获 得 突 破 中 国 石 化 西 南 油 气 分 公 司 在 川 西 南 坳 陷 威 远 构 造 南 西 斜 坡 部 署 页 岩 气 水 平 井 金 页 1HF 井, 目 的 层 系 为 下 寒 武 统 筇 竹 寺 组, 完 钻 井 深 4623 米 对 目 的 层 长 1160m 的 水 平 段 分 15 段 压 裂 试 求 产 期 间 日 产 天 然 气 达 4.73~7.08 万 立 方 米, 该 井 的 突 破 对 其 它 地 区 的 勘 探 开 发 具 有 较 好 的 指 导 作 用, 将 为 川 南 地 区 乃 至 四 川 盆 地 页 岩 气 的 勘 探 开 发 奠 定 坚 实 的 基 础 龙 马 溪 组 深 层 页 岩 气 勘 探 取 得 突 破 部 署 实 施 的 丁 页 2HF 丁 页 1HF 先 后 获 页 岩 气 流, 进 一 步 验 证 了 丁 山 地 区 页 岩 气 层 整 体 具 有 良 好 的 含 气 性, 同 时 也 预 示 着 丁 山 地 区 有 望 成 为 继 涪 陵 页 岩 气 田 之 后 中 国 石 化 的 第 二 个 页 岩 气 商 业 开 发 阵 地, 是 我 国 页 岩 气 勘 探 进 程 中 又 一 重 大 突 破 四 川 盆 地 陆 相 页 岩 气 取 得 重 要 进 展 涪 陵 区 块 北 部 中 下 侏 罗 统 陆 相 完 成 钻 井 10 口 ( 水 平 井 7 口 ), 压 裂 4 口, 涪 页 HF-1 井 测 试 1.4~1.7 万 立 方 米 / 日 ; 元 坝 区 块 中 下 侏 罗 统 陆 相 元 页 HF-1 井 压 裂 后, 试 获 页 岩 油 最 高 产 量 14 立 方 米 / 日, 页 岩 气 7000 立 方 米 / 日 ; 建 南 区 块 中 下 侏 罗 统 陆 相 完 成 水 平 井 2 口, 并 压 裂, 建 页 HF-1 井 最 高 1.23 万 立 方 米 / 日, 试 采 稳 产 2000~3000 立 方 米 / 日 川 西 地 区 三 叠 系 须 家 河 组 完 成 水 平 钻 井 2 口, 并 进 行 压 裂 新 页 HF-1 井 日 产 最 高

16 立 方 米 2013 年 1 月 5-7 日 对 新 页 HF-2 井 成 功 实 施 6 级 加 砂 压 裂, 入 地 总 液 量 立 方 米, 入 地 总 砂 量 409 吨,10 日 点 火 成 功, 最 高 日 产 气 4.6 万 立 方 米 在 此 基 础 上, 优 选 老 井 实 施 压 裂 改 造 效 果 显 著, 新 场 26 井 获 日 产 气 4.96 万 立 方 米, 新 场 32 井 获 日 产 气 1.2 万 立 方 米, 展 示 了 川 西 地 区 三 叠 系 须 家 河 组 陆 相 页 岩 气 良 好 的 勘 探 前 景 2. 中 国 石 油 中 国 石 油 自 2009 年 启 动 页 岩 气 勘 探 评 价 工 作, 先 后 开 展 了 区 块 勘 探 资 源 潜 力 评 价 目 标 优 选 评 价 井 钻 探 技 术 研 发 示 范 井 建 设 等 页 岩 气 实 践 工 作 中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 中 国 石 油 西 南 油 气 田 公 司 综 合 运 用 伽 马 能 谱 仪 元 素 捕 获 仪 探 地 雷 达 陆 地 激 光 三 维 全 信 息 扫 描 仪 等 新 技 术, 开 展 了 中 国 南 方 古 生 界 页 岩 露 头 地 质 调 查 与 实 测, 在 四 川 盆 地 长 宁 地 区 建 立 了 中 国 第 一 个 海 相 页 岩 地 层 数 字 化 标 准 剖 面 长 宁 双 河 上 奥 陶 统 五 峰 组 下 志 留 统 龙 马 溪 组 页 岩 地 层 剖 面 中 国 石 油 页 岩 气 区 块 自 2010 年 投 入 商 业 开 发 以 来, 在 11 个 页 岩 气 区 块 内, 已 累 计 投 资 近 100 亿 元, 完 成 页 岩 气 二 维 地 震 4561 公 里 三 维 地 震 679 平 方 公 里 完 钻 井 108 口 ( 直 井 34 口, 水 平 井 74 口 ), 累 计 进 尺 超 过 40 万 米, 累 计 生 产 页 岩 气 商 品 气 量 近 2.4 亿 立 方 米 年 输 量 15 亿 立 方 米 的 长 宁 外 输 管 线 建 成 投 运 开 展 选 区 评 价 钻 探 落 实 资 源 状 况, 奠 定 规 模 建 产 基 础 在 四 川 盆 地 发 育 的 6 套 页 岩 中, 综 合 评 价 龙 马 溪 组 和 筇 竹 寺 组 两 套 海 相 页 岩 最 为 有 利, 龙 马 溪 组 是 目 前 最 现 实 的 勘 探 开 发 层 系 优 选 长 宁 威 远 富 顺 - 永 川 三 个 页 岩 气 有 利 区, 面 积 8266 平 方 公 里, 龙 马 溪 组 资 源 量 3.81 万 亿 立 方 米 确 定 长 宁 威 远 两 个 建 产 区, 面 积 2350 平 方 公 里, 龙 马 溪 组 资 源 量 1.07 万 亿 立 方 米 中 国 石 油 与 壳 牌 合 作 在 富 顺 永 川 区 块 实 施 的 来 101 坛 202-H1 坛 202-H2 井, 完 成 试 气 ; 来 101 井 自 2013 年 1 月 开 始 试 产, 已 累 计 产 气 999 万 立 方 米 坛 202-H1 与 坛 202-H2 同 井 场, 预 计 2015 年 3 月 投 产 足 201 井 ( 完 钻 井 深 4402 米 ), 钻 遇 龙 马 溪 组 黑 色 页 岩 54 米, 目 前 该 井 正 在 准 备 试 油 巫 溪 2 井 ( 完 钻 井 深 1642 米 ), 见 良 好 显 示, 展 现 了 该 区 块 良 好 的 资 源 潜 力 中 国 石 油 成 为 国 家 页 岩 气 标 准 委 员 会 挂 靠 单 位, 已 完 成 标 准 10 项 行 标,1 项 国 标 ; 组 建 了 国 家 能 源 页 岩 气 研 发 ( 试 验 ) 中 心, 完 成 国 家 省 部 级 研 究 项 目 30 余 项 ; 承 担 973 项 目 中 国 南 方 海 相 页 岩 气 高 效 开 发 的 基 础 研 究 强 力 推 进 长 宁 - 威 远 示 范 区 建 设, 努 力 实 现 页 岩 气 规 模 效 益 开 发 中 国 石 油 启 动 了 长 宁 - 威 远 示 范 区 20 亿 立 方 米 产 能 建 设 工 程 根 据 开 发 方 案, 实 现 2015 年 20 亿 立 方 米 产 量, 需 新 建 23 个 平 台 新 钻 121 口 井, 利 用 已 有 9 口 井, 总 计 生 产 井 130 口 目 前,23 个 建 产 平 台 钻 前 工 程 已 完 成 22 个,9 个 备 用 平 台 钻 前 工 程 全 部 启 动 ; 动 用 钻 机 38 台, 开 钻 平 台 20 个, 开 钻 井 70 口, 完 钻 井 19 口 ; 13

17 完 成 压 裂 井 7 口, 获 气 井 7 口, 投 产 井 9 口 按 照 运 行 方 案,2015 年 3 月 生 产 井 达 到 30 口, 日 产 规 模 160 万 立 方 米 ;6 月 生 产 井 达 到 90 口, 日 产 规 模 510 万 立 方 米 ;9 月 生 产 井 达 到 138 口, 日 产 规 模 950 万 立 方 米 ;11 月 187 口 建 产 井 全 部 投 产, 日 产 规 模 1100 万 立 方 米 以 上 2015 年 实 现 产 量 20 亿 立 方 米 长 宁 外 输 管 线 威 204 井 区 外 输 管 线 于 4 月 19 日 和 10 月 29 日 相 继 投 运 长 宁 威 远 脱 水 工 程 已 开 工 建 设, 长 宁 预 计 年 底 前 建 成 投 运, 威 远 明 年 5 月 前 建 成 投 运 中 国 石 油 在 筠 连 - 威 信 地 区 投 入 页 岩 气 评 价 井 和 产 能 评 价 井 60 口, 完 钻 51 口, 其 中 YS108 井 Ⅰ 段 页 岩 气 储 层 TOC 为 3.7% 含 气 量 为 4.1 立 方 米 / 吨 孔 隙 度 为 5.4% 硅 质 含 量 为 50% 粘 土 含 量 为 36%, 属 于 页 岩 气 优 质 储 层 ( 图 5-5) YS108H1-1 水 平 井 获 得 了 测 试 页 岩 气 日 产 量 万 立 方 米 / 天 气 井 测 试 产 量 高 于 方 案 设 计, 生 产 效 果 与 方 案 预 测 基 本 吻 合 长 宁 - 威 远 示 范 区 已 完 成 7 口 建 产 井 的 压 裂 试 气, 井 均 测 试 产 量 万 立 方 米 / 天, 高 于 方 案 设 计 长 宁 区 块 单 井 平 均 配 产 7 万 立 方 米 / 天 可 稳 产 一 年, 高 于 开 发 方 案 设 计 的 6 万 立 方 米 / 天 长 宁 区 块 投 入 试 采 井 8 口, 最 高 产 量 80 万 立 方 米 / 天 平 均 日 产 气 57 万 立 方 米,2014 年 已 产 气 9919 万 立 方 米 ; 威 远 区 块 投 入 试 采 井 1 口, 日 产 气 10 万 立 方 米, 累 产 气 211 万 立 方 米 根 据 宁 201-H1 长 宁 H2-2 井 生 产 数 据 预 测, 单 井 两 年 累 计 采 气 可 达 到 4500 万 立 方 米 以 上, 三 年 达 到 5000 万 立 方 米 以 上,20 年 累 计 采 气 8000 万 立 方 米 以 上 预 测 已 达 拟 稳 态 流 的 宁 201-H1 井 EUR 为 8900 万 立 方 米 大 力 推 进 合 资 合 作, 促 进 页 岩 气 勘 探 开 发 整 体 协 调 发 展 中 国 石 油 页 岩 气 对 外 合 作 3 个 区 块, 分 别 为 康 菲 公 司 赫 石 公 司 壳 牌 公 司, 合 作 面 积 7575 平 方 公 里 ( 图 5-6) 2009 年, 在 富 顺 - 永 川 区 块 与 壳 牌 合 作 开 展 页 岩 气 联 合 评 价, 2013 年 3 月 PSC 合 同 获 得 国 家 商 务 部 批 复 历 年 累 计 开 钻 井 22 口, 完 钻 井 21 口, 完 成 井 17 口, 获 气 井 17 口, 获 测 试 日 产 量 万 立 方 米, 投 产 井 11 口, 2014 年 生 产 页 岩 气 4691 万 立 方 米, 累 产 页 岩 气 9621 万 立 方 米 实 施 井 17 口, 投 入 资 金 亿 元 2014 年 完 成 井 3 口, 新 投 产 井 7 口 2013 年, 在 内 江 - 大 足 区 块, 与 康 菲 公 司 开 展 联 合 评 价, 目 前 康 菲 公 司 已 决 定 退 出 2014 年, 在 荣 昌 北 区 块, 与 赫 石 公 司 开 展 联 合 评 价, 计 划 2016 年 前 完 成 国 内 合 作 3 个 区 块, 分 别 为 四 川 公 司 长 宁 公 司 重 庆 公 司, 合 作 面 积 合 计 平 方 公 里 其 中, 已 经 合 作 的 长 宁 公 司 重 庆 公 司, 合 作 面 积 平 方 公 里 ; 正 积 极 谈 判 的 四 川 页 岩 气 公 司, 面 积 平 方 公 里 3. 中 国 海 油 中 海 石 油 ( 中 国 ) 有 限 公 司 于 2010 年 12 月 获 得 安 徽 芜 湖 下 扬 子 西 部 石 油 天 然 气 ( 页 岩 气 ) 勘 查 区 块 探 矿 权 截 至 2014 年 12 月, 中 海 石 油 累 计 完 成 二 维 14

18 地 震 采 集 公 里 ; 地 质 调 查 井 4 口, 总 进 尺 米 ; 页 岩 气 预 探 井 1 口, 进 尺 3001 米 通 过 二 维 地 震 采 集 处 理 解 释, 昌 参 1 井 何 参 1 井 等 4 口 地 质 调 查 井 的 实 施, 结 合 1:5 万 高 精 度 重 磁 电 资 料 处 理, 落 实 了 安 徽 芜 湖 勘 查 区 块 区 域 构 造 沉 积 特 征 及 其 演 化 主 要 含 气 地 层 及 其 含 气 性 等 基 础 地 质 条 件 并 对 下 寒 武 统 黄 柏 岭 组 上 奥 陶 五 峰 组 - 下 志 留 统 高 家 边 组 和 二 叠 系 孤 峰 组 - 大 隆 组 3 套 页 岩 气 主 要 目 的 层 和 中 - 下 奥 陶 统 宁 国 组 - 胡 乐 组 1 套 次 要 目 的 层 进 行 评 价, 确 定 无 为 盆 地 东 北 侧 是 二 叠 系 页 岩 层 勘 探 的 有 利 区, 矿 区 西 北 巢 湖 怀 宁 隆 起 带 是 下 二 叠 统 栖 霞 组 下 志 留 统 高 家 边 组 页 岩 勘 探 有 利 区 2014 年 3 月 实 施 的 区 块 内 第 一 口 探 井 徽 页 1 井 揭 示 了 区 内 二 叠 系 上 统 大 隆 组 下 统 孤 峰 组 为 两 套 优 质 页 岩, 具 有 较 好 的 含 气 性 4. 页 岩 气 中 标 企 业 国 土 资 源 部 能 源 局 等 相 关 部 门 先 后 出 台 多 项 政 策 鼓 励 页 岩 气 的 勘 查 开 发 工 作, 并 将 页 岩 气 设 为 独 立 矿 种,2011 年 以 来, 国 土 资 源 部 组 织 两 轮 页 岩 气 探 矿 权 招 标, 共 出 让 21 个 区 块, 面 积 平 方 公 里, 除 中 国 石 化 外, 还 有 17 家 企 业 中 标 截 至 2014 年 12 月 底,21 家 页 岩 气 中 标 区 块 累 计 完 成 野 外 地 质 路 线 调 查 公 里 ; 地 质 剖 面 测 量 公 里 ; 大 地 电 磁 测 量 公 里 ; 航 遥 测 量 平 方 公 里, 二 维 地 震 公 里 ; 样 品 分 析 测 试 项 次 ; 地 质 调 查 井 27 口 ; 探 井 16 口 2013 年 以 来 中 国 石 化 华 东 分 公 司 在 渝 黔 南 川 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 830 公 里, 实 施 调 查 井 1 口 探 井 2 口 其 中 南 页 HF-1 井 是 目 前 国 内 最 深 的 页 岩 气 水 平 井, 井 深 5820 米, 水 平 段 1103 米, 钻 井 显 示 较 好, 浸 水 实 验 中 见 串 珠 状 气 泡,2014 年 经 分 段 压 裂 初 始 日 产 气 量 1000 立 方 米 左 右 2013 年 以 来 河 南 煤 层 气 有 限 公 司 在 重 庆 秀 山 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 524 公 里, 电 磁 测 量 20.4 公 里, 实 施 地 质 调 查 井 5 口, 探 井 1 口,2014 年 开 展 了 探 井 秀 页 6 井 的 钻 探, 进 一 步 获 得 了 牛 蹄 塘 组 页 岩 的 基 本 储 层 特 性 和 含 气 性 特 征 2013 年 以 来 国 投 重 庆 页 岩 气 公 司 在 重 庆 城 口 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 试 验 采 集 处 理 公 里, 共 实 施 了 5 口 调 查 井 和 1 口 探 井 的 钻 探, 通 过 调 查 井 CD1 井 的 钻 探, 在 寒 武 系 水 井 陀 组 发 现 良 好 的 页 岩 气 显 示,30 岩 心 解 析 气 1.3~2.82 立 方 米 / 吨,90 现 场 解 析 气 最 高 4 立 方 米 / 吨 左 右 2014 年 又 开 展 了 探 井 CT1 井 的 钻 探, 从 132 米 开 始 有 烃 类 气 体 显 示, 最 高 气 测 全 烃 值 达 到 47.4%, 岩 心 现 场 解 析 含 气 量 达 3.3 立 方 米 / 吨 2013 年 以 来, 重 庆 市 能 源 投 资 集 团 公 司 在 重 庆 黔 江 区 块 ( 面 积 平 方 公 15

19 里 ) 完 成 二 维 地 震 公 里, 共 实 施 了 3 口 调 查 井 和 2 口 探 井 的 钻 探, 重 庆 黔 江 区 块 黔 地 1 井 的 五 峰 - 龙 马 溪 组 平 均 含 气 量 为 2.01 立 方 米 / 吨, 且 气 体 组 分 以 甲 烷 为 主,2014 年 开 展 了 探 井 濯 页 1 井 和 濯 页 2 井 钻 探, 其 中 濯 页 1 井 钻 井 显 示 较 好 2013 年 以 来 重 庆 矿 产 资 源 开 发 有 限 公 司 在 重 庆 酉 阳 东 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 航 遥 测 量 平 方 公 里, 电 磁 测 量 29 公 里, 二 维 地 震 329 公 里, 实 施 了 2 口 调 查 井 和 1 口 探 井 的 钻 探,2 口 调 查 井 都 是 针 对 区 块 内 龙 马 溪 组 - 五 峰 组 目 的 层 进 行 的 钻 探, 获 取 了 储 层 评 价 参 数 2014 年 开 展 了 探 井 酉 页 1 井 的 钻 探, 目 的 层 是 牛 蹄 塘 组, 设 计 井 深 3895 米, 但 牛 蹄 塘 组 页 岩 含 气 性 较 差 2013 年 以 来 湖 南 华 晟 能 源 投 资 发 展 有 限 公 司 在 湖 南 龙 山 区 块 ( 面 积 878 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 245 公 里, 并 实 施 了 1 口 探 井 钻 探 2014 年 龙 参 1 井 完 钻 显 示 龙 马 溪 组 页 岩 含 气 性 较 好, 后 进 行 了 压 裂 改 造, 返 排 过 程 中 气 体 点 火 6~8 米, 展 示 了 龙 马 溪 组 页 岩 良 好 的 勘 探 开 发 前 景 2013 年 以 来, 神 华 地 质 勘 查 有 限 责 任 公 司 在 湖 南 保 靖 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 325 公 里, 并 实 施 了 调 查 井 2 口 探 井 2 口 2014 年 开 展 了 针 对 龙 马 溪 组 的 页 岩 气 探 井 保 页 1 井 和 针 对 牛 蹄 塘 组 的 页 岩 气 探 井 保 页 2 井 钻 探, 其 中 保 页 1 井 龙 马 溪 组 页 岩 显 示 较 好, 后 进 行 了 压 裂 试 气, 气 体 点 火 2 米 左 右 2013 年 以 来, 华 电 湖 北 发 电 有 限 公 司 在 湖 北 来 凤 咸 丰 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 公 里, 湖 北 鹤 峰 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 公 里 2014 年 在 来 凤 咸 丰 区 块 实 施 了 1 口 调 查 井 - 来 地 1 井 钻 探, 获 得 较 好 的 页 岩 气 显 示, 岩 心 现 场 解 析 平 均 1.72 立 方 米 / 吨, 甲 烷 含 量 高 2013 年 铜 仁 市 能 源 投 资 有 限 公 司 在 贵 州 岑 巩 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 电 磁 测 量 250 公 里, 二 维 地 震 430 公 里, 实 施 探 井 2 口 其 中 天 星 完 钻 井 深 1800 米, 在 1765~1802 米 段 钻 遇 目 的 层 段 牛 蹄 塘 组, 含 气 性 较 好,2014 年 进 行 了 压 裂 改 造, 返 排 过 程 中 气 体 点 火 火 焰 2~3 米, 后 期 返 排 率 较 高 2013 年 以 来 贵 州 永 泰 能 源 页 岩 气 开 发 有 限 公 司 在 贵 州 凤 岗 2 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 采 集 公 里, 并 实 施 了 2 口 调 查 井 和 1 口 探 井 钻 探 调 查 井 显 示 牛 蹄 塘 组 页 岩 具 有 较 好 的 含 气 性 和 开 发 前 景 2013 年 以 来 北 京 泰 坦 通 源 天 然 气 资 源 技 术 有 限 公 司 在 贵 州 凤 岗 3 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 公 里, 实 施 探 井 2 口 2014 年 完 成 探 井 凤 参 2 井 的 钻 探, 证 实 了 牛 蹄 塘 组 页 岩 的 含 气 性, 但 气 体 组 分 主 要 为 氮 气 和 二 氧 化 碳 2013 年 以 来 江 西 省 天 然 气 ( 赣 投 气 通 ) 控 股 有 限 公 司 在 江 西 修 武 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 275 公 里 2014 年 实 施 了 1 口 探 井 - 江 页 1 井 钻 探, 进 一 步 揭 示 了 区 块 内 主 要 目 的 层 的 页 岩 储 层 特 性 和 含 气 性 2013 年 以 来 安 徽 省 能 源 集 团 有 限 公 司 在 浙 江 临 安 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 16

20 完 成 二 维 地 震 493 公 里 并 实 施 了 2 口 调 查 井 钻 探, 进 一 步 证 实 了 区 块 内 主 要 目 的 层 的 页 岩 储 层 特 性 和 含 气 性 2013 年 以 来 中 国 华 电 工 程 ( 集 团 ) 有 限 公 司 在 湖 南 花 垣 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 公 里 2013 年 以 来 湖 南 省 页 岩 气 开 发 有 限 公 司 在 湖 南 永 顺 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 公 里 2014 年 华 电 煤 业 集 团 有 限 公 司 在 贵 州 绥 阳 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 完 成 二 维 地 震 公 里 2014 年 中 煤 地 质 工 程 总 公 司 在 贵 州 凤 岗 1 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 和 湖 南 桑 植 区 块 ( 面 积 平 方 公 里 ) 部 署 的 二 维 地 震 测 量 目 前 正 在 进 行 中 三 调 查 进 展 1. 国 土 资 源 部 调 查 工 作 截 至 到 2014 年 7 月, 国 土 资 源 部 及 地 质 勘 查 系 统 南 方 页 岩 气 调 查 评 价 累 计 投 入 近 过 3 亿 元, 完 成 页 岩 气 调 查 井 52 口, 主 要 集 中 在 贵 州 四 川 盆 地 及 周 缘 地 区 2008 年, 国 土 资 源 部 油 气 资 源 战 略 研 究 中 心 在 对 比 了 中 美 页 岩 气 地 质 特 征, 重 点 分 析 上 扬 子 地 区 页 岩 气 资 源 前 景, 初 步 优 选 页 岩 气 远 景 区 ;2009 年 国 土 资 源 部 启 动 中 国 重 点 地 区 页 岩 气 资 源 潜 力 及 有 利 区 优 选 项 目, 以 川 渝 黔 鄂 地 区 为 主, 兼 顾 中 下 扬 子 和 北 方 地 区, 开 展 页 岩 气 资 源 调 查, 优 选 页 岩 气 远 景 区 在 重 庆 彭 水 县 实 施 了 我 国 第 一 口 页 岩 气 地 质 调 查 井 渝 页 1 井, 目 的 层 为 下 志 留 统 龙 马 溪 组 富 有 机 质 页 岩 层 系, 完 钻 井 深 325 米, 获 取 岩 心 200 米 2010 年, 根 据 我 国 页 岩 气 地 质 特 点, 在 上 扬 子 川 渝 黔 鄂 地 区 和 下 扬 子 苏 皖 浙 地 区, 开 展 页 岩 气 资 源 调 查 ; 在 华 北 东 北 西 北 地 区, 重 点 针 对 陆 相 海 陆 过 渡 相 页 岩 开 展 页 岩 气 资 源 前 景 调 查 研 究 通 过 上 述 工 作, 总 结 了 我 国 富 有 机 质 页 岩 类 型 分 布 规 律 及 页 岩 气 资 源 潜 力 评 价 方 法 和 有 利 区 优 选 标 准 年, 部 油 气 中 心 在 重 庆 贵 州 浙 江 广 西 等 地, 针 对 下 志 留 统 龙 马 溪 组, 下 寒 武 统 变 马 冲 组 牛 蹄 塘 组 水 井 沱 组, 下 震 旦 统 南 沱 组, 中 泥 盆 统 东 岗 岭 组, 石 炭 系, 上 二 叠 统 大 隆 组 等 页 岩 地 层, 部 署 实 施 11 口 地 质 调 查 井, 其 中 7 口 井 见 页 岩 气 显 示 年, 中 国 地 质 调 查 局 通 过 实 施 地 质 矿 产 调 查 评 价 和 油 气 资 源 战 略 选 区 项 目, 在 全 国 范 围 内 优 选 页 岩 气 有 利 目 标 区, 实 施 页 岩 气 地 质 调 查 井 工 程, 在 一 些 地 区 取 得 了 进 展 和 发 现 在 湘 西 北 等 地 实 施 二 维 地 震 150 公 里, 先 后 在 修 武 盆 地 湖 南 石 门 - 慈 利 云 南 曲 靖 川 北 汉 中 渝 东 北 镇 巴 湖 北 巴 东 桂 中 等 地, 针 对 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 下 志 留 统 龙 马 溪 组 以 及 泥 盆 - 石 炭 系 等 泥 页 岩 地 层, 部 署 实 施 页 岩 气 调 查 井 15 口, 探 井 7 口, 完 钻 20 口, 其 中 8 口 井 见 到 页 岩 油 气 发 现 或 显 示 17

21 其 中 2013 年 部 署 实 施 的 慈 页 1 井 在 目 的 层 段 牛 蹄 塘 组 内 选 择 有 利 页 岩 段 取 心 共 13 回 次, 总 进 尺 m, 获 得 岩 心 总 长 97.3m, 收 获 率 达 96.5% 现 场 对 取 出 的 页 岩 岩 心 进 行 含 气 量 解 析, 解 析 气 量 达 0.05~0.2m 3 /t, 总 气 量 达 0.33~0.95m3/t, 且 解 析 气 中 甲 烷 气 体 成 分 占 比 较 高, 现 场 点 火 实 验 成 功 2. 各 省 市 地 调 部 门 全 国 各 省 市 地 方 政 府 加 强 页 岩 气 调 查 与 评 价 工 作, 推 动 并 促 进 页 岩 气 的 勘 探 开 发 各 省 市 从 政 策 上 进 行 扶 持, 出 资 部 署 实 施 一 定 实 物 工 作 量, 共 实 施 页 岩 气 调 查 井 31 口, 部 分 页 岩 气 探 井 和 二 维 地 震 物 探 工 程 重 庆 市 自 2009 年 在 全 国 率 先 拉 开 页 岩 气 勘 探 开 发 序 幕 市 级 财 政 安 排 专 项 资 金 2.4 亿 元, 开 展 全 市 页 岩 气 资 源 调 查 评 价 工 作, 优 选 有 利 目 标 区 和 勘 探 开 发 靶 区 同 时 累 计 协 调 安 排 市 级 财 政 专 项 资 金 约 7500 万 元, 在 渝 东 南 地 区 组 织 实 施 了 页 岩 气 基 础 地 质 综 合 研 究 参 数 井 钻 探 和 地 震 勘 探 等 工 作, 成 功 实 施 了 首 个 获 得 工 业 气 流 的 评 价 井 黔 页 1 井, 取 得 了 油 气 空 白 区 页 岩 气 勘 探 重 大 突 破 2013 年, 贵 州 省 自 筹 资 金 1.5 亿 元, 完 成 全 省 页 岩 气 调 查 评 价, 实 施 页 岩 气 调 查 井 26 口, 基 本 查 明 了 页 岩 气 发 育 层 系 7 套, 优 选 26 个 页 岩 气 勘 查 开 发 有 利 区, 估 算 页 岩 气 地 质 资 源 量 万 亿 立 方 米, 可 采 资 源 量 1.95 万 亿 立 方 米 2013 年 12 月, 部 署 实 施 了 凤 冈 首 口 页 岩 气 参 数 井 2014 年, 在 长 顺 地 区 针 对 下 石 炭 统 打 屋 坝 组 部 署 实 施 调 查 井 1 口, 获 得 了 系 统 的 含 气 性 数 据, 含 气 量 在 0.24~4.97 立 方 米 / 吨 之 间, 平 均 为 1.54 立 方 米 / 吨 湖 南 省 也 不 断 加 强 页 岩 气 调 查 评 价 工 作 年 期 间, 完 成 全 省 页 岩 气 资 源 潜 力 评 价, 估 算 全 省 页 岩 气 资 源 量 为 4.67~7.35 万 亿 立 方 米 2013 年, 在 常 德 市 附 近 针 对 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 实 施 了 常 页 1 井, 在 1100~1250 米 页 岩 层 段 含 气 量 达 到 0.5~2.1 立 方 米 / 吨 2014 年, 湖 南 省 煤 田 地 质 局 牵 头 编 制 了 湖 南 省 页 岩 气 钻 井 技 术 规 程, 于 12 月 26 日 正 式 颁 布 实 施 此 外, 湖 南 省 国 土 资 源 厅 科 技 厅 分 别 设 立 了 湖 南 省 页 岩 气 有 利 目 标 区 优 选 及 产 业 发 展 路 径 研 究 和 湖 南 省 页 岩 气 勘 查 开 发 现 状 及 产 业 发 展 模 式 研 究 课 题, 正 在 有 序 进 行 2014 年, 湖 北 省 地 质 调 查 院 开 展 宜 昌 - 神 农 架 地 区 页 岩 气 资 源 远 景 调 查 项 目 研 究, 针 对 区 内 震 旦 系 陡 山 沱 组 下 古 生 界 牛 蹄 塘 组 及 龙 马 溪 组 三 套 页 岩 层 系, 完 成 1:5 万 地 质 路 线 调 查 218 公 里,1:200-1:500 地 层 剖 面 实 测 4.03 公 里, 部 署 实 施 页 岩 气 地 质 调 查 井 两 口 兴 地 1 井 和 秭 地 1 井, 总 进 尺 米 秭 地 1 井 钻 探 揭 示 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 和 震 旦 系 陡 山 沱 组 两 套 页 岩 厚 度 较 大, 具 有 较 好 含 气 性 其 他 南 方 省 份 也 筹 集 资 金, 开 展 了 页 岩 气 政 策 研 究 及 综 合 研 究 工 作 江 苏 省 18

22 政 府 于 2013 年 3 月 下 发 了 关 于 推 进 页 岩 气 勘 查 开 发 工 作 的 意 见, 南 京 大 学 南 京 地 质 调 查 中 心 共 同 编 制 了 江 苏 省 页 岩 气 勘 查 开 发 利 用 专 项 规 划 ( )( 初 稿 ) 安 徽 广 西 与 广 东 等 省 市 都 由 政 府 组 织, 对 各 省 市 的 页 岩 气 资 源 进 行 了 政 策 制 定 与 管 理 工 作, 并 与 当 地 地 矿 部 门 石 油 企 业 和 其 他 招 标 企 业 签 订 了 合 作 协 议 与 项 目 合 作 四 下 一 步 工 作 安 排 1. 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 在 上 一 轮 页 岩 气 资 源 潜 力 评 价 的 基 础 上, 结 合 近 年 勘 查 工 作 进 展, 优 选 重 要 远 景 区, 以 富 含 有 机 质 页 岩 为 评 价 对 象, 以 野 外 地 质 调 查 和 非 地 震 物 探 为 主, 必 要 时 部 署 二 维 地 震 和 少 量 调 查 井 原 则 上 每 个 远 景 区 次 级 构 造 单 元 至 少 应 有 1 条 地 震 剖 面 和 1 口 调 查 井 控 制 查 明 构 造 格 局 富 含 有 机 质 页 岩 的 时 空 分 布 规 律, 建 立 富 有 机 质 泥 页 岩 层 系 地 层 剖 面, 获 取 页 岩 TOC RO 有 机 质 类 型 热 解 分 析 含 气 性 岩 石 矿 物 组 合 和 结 构 等 地 质 评 价 基 本 参 数, 圈 定 含 气 页 岩 有 利 区 在 常 规 油 气 矿 权 区 内, 充 分 利 用 已 有 地 震 和 钻 井 资 料, 识 别 海 相 陆 相 富 气 页 岩 层 段, 优 选 有 利 区 2. 页 岩 气 战 略 选 区 调 查 在 已 圈 定 的 页 岩 气 有 利 区 基 础 上, 以 含 气 页 岩 为 评 价 对 象, 以 二 维 地 震 和 钻 探 为 主 ( 调 查 井 和 参 数 井 ), 基 本 查 明 页 岩 气 储 层 的 岩 石 矿 物 学 及 物 性 特 征, 研 究 气 体 赋 存 与 富 集 方 式, 储 层 孔 隙 度 渗 透 率 及 微 裂 缝 发 育 等 特 征, 圈 定 有 效 页 岩 气 储 层 的 分 布 区 ( 目 标 区 ), 建 立 页 岩 气 储 层 的 精 细 剖 面, 进 一 步 获 得 含 气 页 岩 的 有 机 质 丰 度 类 型 热 演 化 等 有 机 地 化 参 数, 力 争 获 得 页 岩 气 发 现 3. 推 进 典 型 页 岩 气 勘 查 示 范 基 地 建 设 选 择 典 型 页 岩 气 类 型, 与 企 业 合 作, 开 展 勘 查 示 范 以 川 南 页 岩 气 示 范 区 和 黔 北 页 岩 气 示 范 区 为 重 点, 实 施 勘 查 示 范 井 及 压 裂 试 气, 探 索 总 结 不 同 类 型 的 页 岩 气 勘 查 技 术 方 法, 获 取 技 术 评 价 参 数, 研 制 页 岩 气 勘 查 开 发 技 术 标 准, 评 价 开 发 的 经 济 性 开 展 水 文 地 质 调 查 及 保 存 条 件 研 究 ; 开 展 页 岩 气 渗 流 机 理 研 究 与 产 能 预 测 评 价 ; 开 展 页 岩 气 开 发 经 济 性 评 价 及 页 岩 气 勘 查 开 发 环 境 影 响 评 价 研 究 4. 开 展 页 岩 气 资 源 动 态 评 价 在 基 础 调 查 和 战 略 选 区 调 查 的 基 础 上, 分 年 度 分 区 块 开 展 南 方 地 区 志 留 系 龙 马 溪 组 寒 武 系 牛 蹄 塘 组 泥 盆 系 石 炭 系 海 相 页 岩 气 和 三 叠 系 侏 罗 系 等 陆 相 页 岩 气 资 源 动 态 评 价 19

23 第三章 上扬子地区页岩气 含油气 资源调查现状与进展 余谦 摘要 上扬子地区基本油气地质条件较好 无论常规油气还是页岩气均具有较好的 勘探潜力 灯影组古岩溶-滩相储层分布广 油气勘探潜力较好 龙马溪组已获得重 大突破 仍具大规模发现页岩气田的潜力 石炭系页岩气调查获较好气显示 是有 望获得突破的重要勘探层系 根据中国地质调查局统一规划部署 提出了四川盆地 以深化龙马溪组 突破龙潭组 攻关牛蹄塘组 准备三叠-侏罗系 兼探油气勘探新 领域的原则部署工作 1.引言 上扬子地区 图 1 富有机质页岩发育 包括牛蹄塘组 龙马溪组 石炭-二叠 系 三叠系和侏罗系等 页岩气地质条件较好 已在威远 长宁 富顺-永川 彭水 涪陵和丁山等地区获得页岩气突破 并发现了国内首个页岩气田 涪陵页岩气 田 探明储量 亿方 目前 龙马溪组为页岩气主力勘探层系 仍具有较好的 页岩气勘探潜力 石炭系有望成为其后的重要页岩气勘探层系 图 1 上扬子地区范围与构造单元划分图 20

24 2. 页 岩 气 勘 探 研 究 现 状 上 扬 子 地 区 是 在 南 华 纪 裂 陷 盆 地 基 础 上, 主 要 经 历 了 震 旦 纪 - 早 奥 陶 世 的 克 拉 通 及 其 边 缘 裂 陷 中 晚 奥 陶 世 至 志 留 纪 隆 后 盆 地 泥 盆 - 石 炭 纪 隆 起 与 裂 陷 二 叠 纪 - 早 中 三 叠 世 碳 酸 盐 台 地 与 裂 陷 晚 三 叠 世 - 侏 罗 纪 前 陆 盆 地 与 陆 内 坳 陷 盆 地 等 阶 段, 形 成 了 牛 蹄 塘 组 龙 马 溪 组 打 屋 坝 组 龙 潭 组 须 家 河 组 和 自 流 井 组 等 多 套 分 布 广 泛 的 富 有 机 质 页 岩 层 系 1) 基 础 地 质 调 查 现 状 上 扬 子 地 区 地 质 工 作 历 史 悠 久, 而 系 统 的 区 域 地 质 调 查 主 要 始 于 上 世 纪 50 年 代, 先 后 进 行 了 1:100 万 1:50 万 及 1:20 万 区 域 地 质 调 查 部 分 1:5 万 区 域 地 质 调 查, 并 开 展 了 多 轮 基 础 地 质 攻 关 项 目 特 别 是 1999 年 以 来, 国 土 资 源 部 中 国 地 质 调 查 局 开 展 国 土 资 源 大 调 查 以 来, 完 成 了 大 量 的 1:5 万 部 分 1:25 万 以 及 相 关 的 物 化 遥 工 作, 并 设 立 了 川 渝 滇 黔 基 础 地 质 与 成 矿 效 应 华 南 扬 子 古 大 陆 演 化 及 其 资 源 效 应 等 计 划 地 质 调 查 项 目, 获 得 了 丰 富 的 资 料, 在 地 层 构 造 沉 积 盆 地 形 成 演 化 岩 相 古 地 理 等 多 个 方 取 得 了 较 系 统 的 基 础 性 先 导 性 前 瞻 性 地 质 研 究 成 果 2) 油 气 勘 探 开 发 研 究 现 状 上 扬 子 地 区 常 规 油 气 勘 探 主 要 集 中 于 四 川 盆 地, 矿 权 区 块 基 本 上 全 覆 盖, 大 部 分 为 中 石 油 区 块, 盆 外 的 川 西 南 - 滇 东 北 黔 西 北 米 仓 - 大 巴 地 区 也 有 中 石 化 部 分 区 块 盆 内 已 开 展 了 数 十 年 的 勘 探 工 作, 油 气 勘 探 程 度 较 高, 已 建 成 我 国 重 要 的 天 然 气 基 地 近 期 先 后 发 现 普 光 龙 岗 元 坝 安 岳 特 大 海 相 气 田 和 新 场 成 都 等 陆 相 气 田, 展 示 了 四 川 盆 地 巨 大 的 油 气 资 源 潜 力 ; 同 时, 盆 外 的 黔 西 北 川 西 - 滇 东 北 开 展 了 一 些 探 索, 证 实 基 本 油 气 地 质 条 件 较 好 四 川 盆 地 内 油 气 地 质 资 料 极 为 丰 富, 钻 井 地 震 及 非 地 震 基 本 覆 盖 了 盆 地 大 部 分 地 区, 已 在 古 - 中 生 代 海 相 中 新 生 代 陆 相 获 得 大 规 模 的 天 然 气 突 破, 基 本 上 从 震 旦 系 - 侏 罗 系 均 有 工 业 油 气 流 的 突 破 盆 外 的 黔 西 北 川 西 - 滇 东 北 投 入 工 作 相 对 较 少, 勘 探 程 度 较 低, 仅 完 成 了 部 分 地 区 石 油 地 质 普 查 和 一 些 地 区 构 造 详 查, 完 成 了 多 条 与 MT 叠 合 的 区 域 走 廊 地 质 大 剖 面 和 地 质 构 造 廊 带 大 剖 面, 完 成 了 局 部 地 区 地 震 航 磁 重 力 测 量 与 重 磁 测 量, 累 计 完 成 探 井 十 多 口 ( 以 浅 井 为 主 ) 大 量 探 井 和 开 发 井 钻 遇 了 富 有 机 质 泥 页 岩 地 层, 录 井 和 测 井 中 留 下 了 富 有 机 质 泥 页 岩 的 编 录 和 测 井 信 息, 而 且 页 岩 气 显 示 丰 富, 甚 至 部 分 钻 井 在 页 岩 层 位 中 获 得 少 量 气 流 3) 页 岩 气 地 质 勘 探 研 究 现 状 目 前, 我 国 页 岩 气 勘 探 开 发 已 处 于 调 查 与 勘 探 初 期 阶 段 已 有 研 究 成 果 表 明, 上 扬 子 地 区 是 我 国 页 岩 气 资 源 前 景 最 好 的 地 区 之 一, 勘 探 研 究 程 度 相 对 较 低 年, 国 土 资 源 部 油 气 资 源 战 略 研 究 中 心 组 织 中 国 地 质 大 学 ( 北 京 ) 中 石 油 中 石 化 成 都 地 质 调 查 中 心 和 重 庆 地 质 矿 产 院 实 施 中 国 重 点 地 区 页 岩 气 资 源 潜 力 及 有 利 区 优 选 项 目, 将 上 扬 子 地 区 作 为 重 点 2010 年 开 始, 在 上 扬 子 地 区 建 21

25 立 川 渝 黔 鄂 先 导 试 验 区, 包 括 了 四 川 盆 地 川 东 和 川 南 地 区, 开 展 了 较 为 系 统 的 页 岩 气 调 查 评 价 工 作, 并 在 邻 区 实 施 了 岑 页 1 井 和 松 浅 1 井, 取 得 了 系 统 的 页 岩 气 资 料 2011 年, 国 土 资 源 部 油 气 资 源 战 略 研 究 中 心 组 织 实 施 全 国 页 岩 气 资 源 潜 力 调 查 评 价 及 有 利 区 优 选 项 目, 除 继 续 深 化 川 渝 黔 鄂 先 导 试 验 区 外, 还 专 门 设 计 上 扬 子 及 滇 黔 桂 页 岩 气 调 查 评 价, 基 本 摸 清 了 上 扬 子 地 区 发 育 多 套 富 有 机 质 页 岩 层 系, 初 步 掌 握 了 页 岩 气 地 质 特 征 和 页 岩 气 基 本 参 数, 初 步 查 明 了 上 扬 子 地 区 页 岩 气 资 源 潜 力, 页 岩 气 资 源 量 约 万 亿 方, 可 采 资 源 万 亿 方 ( 国 土 资 源 部,2012), 推 动 了 页 岩 气 突 破 和 勘 探 开 发 2012 年 以 来, 贵 州 重 庆 四 川 和 云 南 等 地 方 政 府 开 展 或 正 在 开 展 全 省 或 部 分 地 区 页 岩 气 资 源 调 查 评 价, 优 选 了 一 批 页 岩 气 有 利 区 同 时, 中 石 油 中 石 化 在 各 自 区 块 内 也 开 始 了 页 岩 气 的 勘 探 开 发 探 索, 主 要 集 中 在 四 川 盆 地 南 部 与 东 部 黔 西 北 宽 缓 褶 皱 带 北 部 与 湘 鄂 西 地 区 中 石 油 在 川 南 滇 黔 北 地 区 优 选 了 威 远 长 宁 昭 通 和 富 顺 - 永 川 ( 与 壳 牌 合 作 区 块 )4 个 有 利 区 块, 已 完 钻 60 余 口 页 岩 气 探 井, 其 中 均 获 得 了 页 岩 气 突 破, 其 中 富 顺 的 阳 101 长 宁 宁 201 均 获 得 高 产 页 岩 气 流, 威 201 井 成 为 首 口 实 现 页 岩 气 开 发 的 钻 井 目 前, 建 立 了 威 远 - 长 宁 昭 通 2 个 国 家 级 页 岩 气 勘 查 示 范 区 2014 年, 在 建 和 新 建 平 台 32 个, 预 期 2015 年 产 量 26 亿 方,2017 年 120 亿 方,2020 年 120 亿 方 中 国 石 化 主 要 集 中 于 四 川 盆 地 东 南 部 的 涪 陵 南 川 綦 江 犍 为 及 盆 外 的 彭 水 等 地 区, 已 完 钻 页 岩 气 探 井 50 余 口 ( 截 止 ), 在 涪 陵 綦 江 彭 水 获 得 了 页 岩 气 突 破, 建 立 了 涪 陵 国 家 级 页 岩 气 勘 查 示 范 区, 发 现 中 国 首 个 页 岩 气 田 涪 陵 页 岩 气 田, 探 明 储 量 亿 方 预 计 2015 年 实 现 产 能 40 亿 方 同 时, 二 轮 招 标 区 块 勘 探 已 进 入 到 第 三 年, 目 前 基 本 完 成 了 二 维 地 震 采 集, 大 部 分 区 块 已 完 成 或 正 在 实 施 探 井 尽 管 也 少 量 区 块 获 得 了 较 好 的 页 岩 气 显 示, 但 大 部 分 区 块 勘 探 效 果 不 理 想, 进 一 步 证 实 后 期 改 造 作 用 对 页 岩 气 控 制 明 显, 页 岩 气 富 集 条 件 复 杂 总 之, 调 查 与 勘 探 中 积 累 了 丰 富 的 资 料, 为 页 岩 气 进 一 步 调 查 评 价 打 下 了 坚 实 的 基 础 3. 主 要 成 果 与 认 识 通 过 野 外 地 质 调 查 重 磁 电 测 量 调 查 井 钻 ( 测 井 ) 与 地 震 资 料 分 析, 以 富 有 机 质 页 岩 层 系 为 评 价 对 象, 确 定 其 分 布 规 律, 系 统 总 结 页 岩 气 地 质 特 征, 探 索 页 岩 气 富 集 条 件 与 富 集 规 律, 优 选 有 利 目 标 区, 为 勘 探 部 署 提 供 依 据 项 目 实 施 一 年 来, 以 龙 马 溪 组 为 重 点 研 究 层 系, 兼 顾 石 炭 系 及 油 气 勘 探 新 领 域, 取 得 了 一 些 初 步 的 成 果 与 认 识 1) 预 测 了 龙 马 溪 组 页 岩 气 富 集 规 律 与 勘 探 方 向 根 据 优 质 相 带 应 力 场 与 异 常 压 力 分 布 埋 深 及 保 存 条 件 等 初 步 预 测 了 龙 马 溪 组 页 岩 气 富 集 规 律 ( 图 2) 由 于 受 构 造 控 制 作 用, 盆 内 页 岩 气 富 集 较 好 川 南 川 22

26 东 和 川 西 南 是 盆 内 较 好 的 页 岩 气 富 集 区, 前 者 受 帚 状 构 造 带 控 制, 构 造 相 对 稳 定 优 质 相 带 压 力 系 数 2.0 左 右, 测 试 产 量 较 高, 最 高 可 达 43 万 方, 是 页 岩 气 富 集 最 有 利 的 区 域 ; 川 东 南 和 川 西 南 也 是 页 岩 气 富 集 区 域, 分 别 受 高 陡 断 褶 带 和 低 陡 断 褶 带 控 制, 除 了 局 部 发 育 断 裂 外, 大 部 分 区 域 稳 定, 优 质 相 带 压 力 系 数 , 焦 石 坝 平 均 产 量 大 于 20 万 方, 已 成 为 国 内 首 个 页 岩 气 田, 威 远 产 量 也 较 好 盆 外 因 为 改 造 相 对 较 强, 压 力 系 数 仅 0.8-1, 但 宽 缓 复 向 斜 相 对 较 稳 定, 且 彭 水 已 获 得 页 岩 气 突 破, 也 具 有 一 定 的 页 岩 气 勘 探 潜 力 图 2 川 南 黔 北 地 区 龙 马 溪 组 页 岩 气 富 集 规 律 预 测 分 布 图 ( 压 力 系 数 数 据 来 自 中 石 油 中 石 化 ) 结 合 涪 陵 长 宁 威 远 富 顺 - 永 川 和 彭 水 页 岩 气 勘 探 经 验, 盆 内 选 区 评 价 参 数 包 括 四 个 方 面, 即 优 质 相 带 决 定 了 基 本 页 岩 气 地 质 条 件 埋 深 m 决 定 了 经 济 可 采 性 压 力 系 数 决 定 页 岩 气 产 量 正 向 构 造 兼 具 常 规 油 气 聚 集 机 理 ; 盆 外 由 于 改 造 强 度 较 大, 保 存 条 件 为 首 先 考 虑 因 素, 评 价 参 数 主 要 包 括 稳 定 区 域 保 存 条 件 相 对 较 好 优 质 相 带 决 定 了 基 本 页 岩 气 地 质 条 件 据 此, 四 川 盆 地 川 东 川 南 正 向 构 造 带 为 首 选 勘 探 方 向, 埋 深 适 中 的 宽 缓 向 斜 勘 探 潜 力 也 较 好, 并 认 为 仍 具 有 发 现 涪 陵 式 或 长 宁 式 页 岩 气 田 的 潜 力 ; 其 次 为 米 仓 山 - 大 巴 山 前 缘, 特 别 是 大 巴 山 前 缘 双 向 构 造 结 合 带 页 岩 气 勘 探 潜 力 较 大 ; 川 西 南 地 区 优 质 相 带 分 布 区 也 具 有 较 好 的 勘 探 潜 力 ; 盆 外 宽 缓 复 向 斜 也 具 有 一 定 的 勘 探 潜 力, 特 别 是 利 川 复 向 斜 西 南 段 规 模 大, 潜 力 相 对 较 好 ( 图 3) 23

27 图 3 四 川 盆 地 及 邻 区 龙 马 溪 组 页 岩 气 勘 探 方 向 预 测 图 2) 石 炭 系 是 有 望 获 得 突 破 的 重 要 页 岩 气 勘 探 层 系 下 石 炭 统 打 屋 坝 组 C 1 d 是 黔 西 南 地 区 重 要 的 页 岩 气 勘 探 层 系 水 页 1 井 钻 进 过 程 中 有 顶 钻 井 喷 现 象, 未 压 裂 条 件 下 日 产 气 约 m 3 ( 据 贵 州 煤 田 地 质 局, 2014), 展 示 了 较 好 的 页 岩 气 勘 探 潜 力 本 年 度 于 贵 州 长 顺 代 化 实 施 的 页 岩 气 调 查 井 代 页 1 井, 终 孔 井 深 712.8m, 打 屋 坝 组 井 深 m, 钻 厚 197m 揭 示, 富 有 机 质 页 岩 垂 厚 130m, 现 场 解 析 量 m 3 /t, 总 含 气 量 m 3 /t, 一 般 m 3 /t, m 段 含 气 量 较 高 ( 图 4) 烃 类 组 分 含 量 平 均 89.0%( 表 1), 为 较 优 质 天 然 气 No Name 系 统 组 深 度 (m) 400 岩 性 解 吸 气 量 损 失 气 量 残 余 气 量 总 含 气 量 0 5 上 石 炭 统 南 丹 组 石 炭 系 下 石 炭 统 打 屋 坝 组 550 a 现 场 解 析 浸 水 实 验 睦 化 组 泥 盆 系 晚 泥 盆 统 代 化 组 700 b 岩 心 冒 泡 留 下 气 孔 特 征 图 4 代 页 1 井 下 石 炭 统 打 屋 坝 组 含 气 性 分 布

28 表 1 代 页 1 井 下 石 炭 统 打 屋 坝 组 页 岩 气 组 分 特 征 编 号 样 品 深 度 CH 4 /% C2-C6/% CO 2 /% N2/% 平 均 富 有 机 质 页 岩 分 布 受 早 石 炭 世 大 塘 期 岩 相 古 地 理 格 局 的 控 制, 属 台 缘 斜 坡 - 台 盆 相 沉 积, 富 有 机 质 页 岩 厚 度 m 有 机 碳 %, 最 大 6.93%;II 2 -III 型, 成 熟 度 % 脆 性 矿 物 平 均 40%, 基 本 页 岩 气 地 质 条 件 较 好 广 泛 分 布 于 滇 黔 桂 地 区, 富 有 机 质 页 岩 厚 度 大, 有 机 质 丰 度 高, 热 演 化 适 中, 已 获 得 页 岩 气 突 破, 可 能 是 仅 次 于 龙 马 溪 组 的 重 要 页 岩 气 勘 探 层 系 ; 且 除 石 炭 系 外, 泥 盆 系 二 叠 系 也 具 有 较 好 的 页 岩 气 资 源 潜 力 3) 探 讨 了 牛 蹄 塘 组 与 龙 马 溪 组 页 岩 气 地 质 条 件 差 异 性 近 年 勘 探 结 果 表 明, 与 龙 马 溪 组 相 比, 牛 蹄 塘 组 具 有 分 布 范 围 广 优 质 页 岩 厚 度 大 有 机 质 丰 度 高, 同 时 也 具 有 热 演 化 程 度 高 物 性 相 对 较 差 含 气 性 较 低 特 别 是 氮 气 含 量 高 的 特 点, 勘 探 效 果 不 理 想 二 者 差 异 性 较 大, 主 要 有 以 下 几 个 方 面 原 因 (1) 在 烃 源 岩 沉 积 性 质 上, 牛 蹄 塘 组 属 于 早 寒 武 世 扬 子 被 动 大 陆 边 缘 盆 地 快 速 海 侵 的 产 物, 底 部 为 硅 质 页 岩, 中 上 部 为 黑 色 厚 层 块 状 泥 岩, 页 理 缝 普 遍 不 发 育 ( 图 5-a), 而 龙 马 溪 组 在 中 上 部 地 层 中 页 岩 分 布 广 发, 地 表 露 头 页 理 ( 图 5-b) 及 井 下 页 理 缝 发 育, 如 焦 石 坝 地 区 龙 马 溪 组 页 岩 页 理 缝 异 常 发 育 是 其 高 产 关 键 之 一 a b a 金 沙 岩 孔, 牛 蹄 塘 组, SP3-1-SY3; b 仁 怀, 五 马, 龙 马 溪 组, D001sy1 图 5 牛 蹄 塘 组 与 龙 马 溪 组 富 有 机 质 页 岩 微 观 特 征 25

29 (2) 缺 乏 龙 马 溪 组 页 岩 类 似 的 顶 底 板 条 件, 牛 蹄 糖 组 底 板 为 灯 影 组 白 云 岩, 桐 湾 运 动 造 成 牛 蹄 塘 组 与 灯 影 组 不 整 合 接 触, 若 没 有 良 好 的 保 存 条 件, 赋 存 于 牛 蹄 塘 组 的 游 离 态 烃 易 沿 不 整 合 面 和 灯 影 组 储 层 构 成 的 输 导 体 系 逸 散 ( 图 6) 图 6 川 南 黔 西 北 地 区 震 旦 纪 - 早 志 留 世 沉 积 演 化 模 式 3) 热 演 化 差 异 性, 牛 蹄 塘 组 有 机 质 Ro 普 遍 大 于 2.5%, 局 部 到 达 3.5% 以 上, 而 五 峰 组 - 龙 马 溪 组 Ro 普 遍 小 于 3.0%, 主 要 处 于 1.7%~2.5%, 仍 处 于 生 气 门 限 4) 对 于 南 方 构 造 改 造 区, 页 岩 气 成 藏 与 常 规 油 气 一 样, 需 要 具 有 一 定 的 保 存 条 件, 页 岩 气 保 存 条 件 与 常 规 油 气 具 有 一 定 共 性, 也 同 样 存 在 一 些 差 异 与 常 规 油 气 不 同 的 是, 富 有 机 质 页 岩 在 一 定 厚 度 范 围 内 能 构 成 生 储 盖 三 位 一 体 的 成 藏 模 式, 因 此 厚 度 巨 大 的 富 有 机 质 页 岩 在 一 定 程 度 上 可 以 抵 消 保 存 条 件 的 不 利, 即 使 作 为 灯 影 组 常 规 油 气 保 存 较 差 的 区 域, 若 牛 蹄 塘 组 页 岩 厚 度 较 大, 仍 然 可 以 具 有 可 观 的 含 气 性, 如 黔 西 坳 陷 大 方 背 斜 实 施 的 常 规 钻 井 方 深 1 井, 灯 影 组 顶 部 埋 藏 深 度 约 1700m, 灯 影 组 气 测 显 示 较 差, 主 要 水 型 为 NaHCO 3 型, 地 层 压 力 系 数 为 1.0, 保 存 条 件 较 差, 但 是 在 牛 蹄 塘 组 中 可 见 明 显 的 气 测 异 常, 这 是 由 于 在 早 寒 武 世 成 都 - 泸 州 - 贵 阳 裂 陷 槽 的 控 制 下, 方 深 1 井 牛 蹄 塘 组 黑 色 岩 系 段 厚 度 超 过 80m, 具 有 一 定 的 自 封 闭 性 一 般 认 为 四 川 盆 地 及 周 缘 龙 马 溪 组 页 岩 气 勘 探 普 遍 的 认 识 是 优 质 页 岩 段 厚 度 下 限 为 20-30m, 对 于 牛 蹄 塘 组 优 质 页 岩 段 厚 度 建 议 下 限 应 为 40-50m 4) 提 出 了 多 个 油 气 勘 探 目 标 区 综 合 分 析 认 为 贵 州 黔 西 沙 厂 新 田 息 烽 九 庄 新 民 及 桑 植 四 望 山 背 斜 为 震 旦 26

30 系 灯 影 组 下 寒 武 统 石 龙 洞 组 等 层 系 油 气 勘 探 目 标 区 (1) 黔 西 北 地 区 油 气 勘 探 目 标 区 为 沙 厂 新 田 九 庄 新 民 两 处 a 烃 源 岩 黔 西 北 地 区 下 寒 武 区 牛 蹄 塘 组 黑 色 页 岩 分 布 与 该 区 早 寒 武 世 沉 积 模 式 有 较 大 关 系, 早 寒 武 世 牛 蹄 塘 组 沉 积 期 存 在 两 个 相 对 高 点, 第 一 个 高 点 为 分 布 于 习 水 仁 怀 遵 义 瓮 安, 第 二 个 高 点 位 于 研 究 区 东 南 部 织 金 一 带, 受 沉 积 高 点 控 制, 主 要 发 育 两 个 生 烃 洼 陷 第 一 个 生 烃 洼 陷 分 布 主 要 分 布 于 古 蔺 金 沙 开 阳 麻 江 东 南, 黑 色 页 岩 (TOC>1%) 厚 度 50~110 m, 烃 源 岩 最 厚 处 分 布 在 大 方 黔 西 清 镇 一 线, 烃 源 岩 厚 80~110 m; 平 均 有 机 碳 含 量 均 在 4.0% 以 上 第 二 个 生 烃 洼 陷 分 布 于 桐 梓 绥 阳 湄 潭 以 东 地 区, 例 如 绥 页 1 井 正 页 1 井 及 德 页 1 井 钻 遇 的 牛 蹄 塘 组 厚 度 均 大 于 90 m; 平 均 有 机 碳 含 量 均 在 3.0% 以 上 上 述 两 个 生 烃 洼 陷 均 与 上 扬 子 东 南 缘 早 寒 武 世 深 水 盆 地 相 连, 呈 现 出 烃 源 岩 厚 度 较 大 的 特 征, 在 两 个 生 烃 坳 陷 之 间, 从 早 寒 武 世 陆 地 一 侧 向 盆 地 深 水 沉 积 的 方 向, 烃 源 岩 厚 度 整 体 表 现 为 薄 厚 薄 厚 变 化 趋 势, 如 湄 潭 梅 子 湾 开 阳 花 梨 瓮 安 白 岩 等 地 黑 色 页 岩 厚 度 仅 12~29 m, 这 与 早 寒 武 世 继 承 了 震 旦 纪 晚 期 浅 水 碳 酸 盐 岩 滩 相 沉 积 有 关 b 储 盖 发 育 及 油 气 成 藏 期 次 调 查 区 晚 震 旦 世 灯 影 期 发 育 边 缘 滩 及 滩 内 滩 相, 边 缘 滩 位 于 瓮 安 湄 潭 一 线, Ⅱ 类 及 以 上 储 层 累 计 厚 约 150m, 台 内 滩 可 见 金 沙 - 仁 怀 等 露 头 分 布 区, 颗 粒 白 云 岩 厚 103m,Ⅱ 类 储 层 厚 20~50m 主 要 岩 石 类 型 为 鲕 粒 白 云 岩 砂 屑 白 云 岩 粗 晶 白 云 岩 等, 来 源 于 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 的 固 体 沥 青 主 要 充 填 于 铸 模 孔 粒 内 溶 孔 及 晶 间 溶 孔 中, 阴 极 发 光 分 析 表 明, 主 要 发 生 了 1 期 古 岩 溶 溶 蚀 及 3 期 埋 藏 溶 蚀 作 用 另 外 下 寒 武 统 明 心 寺 金 顶 山 砂 岩 普 遍 含 沥 青, 砂 岩 储 集 性 能 较 好, 为 调 查 区 重 要 的 目 标 层 系 主 要 盖 层 有 下 寒 武 统 泥 岩 页 岩 及 粉 砂 岩, 具 有 厚 度 大, 区 域 分 布 稳 定, 封 闭 性 能 好 等 特 点 黔 北 灯 影 组 含 烃 流 体 活 动 及 油 气 成 藏 耦 合 关 系 研 究 表 明 灯 影 组 经 历 了 3 个 油 气 成 藏 期, 即 加 里 东 中 晚 期 ( 距 今 470~428 Ma) 印 支 期 ( 距 今 252~ 228 Ma) 和 燕 山 早 期 ( 距 今 177~145 Ma) 其 中 加 里 东 中 晚 期 为 油 藏 形 成 阶 段, 来 源 为 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组, 印 支 期 为 凝 析 油 及 湿 气 形 成 阶 段, 燕 山 早 期 为 干 气 形 成 阶 段 c 保 存 条 件 黔 北 灯 影 组 储 层 孔 洞 充 填 的 方 解 石 C-O-Sr 同 位 素 及 包 裹 体 分 析 结 果 表 明, 87 Sr/ 86 Sr=0.714~0.716, 显 示 其 淡 水 来 源, 氧 同 位 素 各 地 有 一 定 差 异 性, 金 沙 岩 孔 δ 18 O V-PDB =-15.1 ~-9.3, 对 应 形 成 温 度 和 深 度 分 别 为 41.2~80.6 和 782~ 2446m, 包 裹 体 均 一 温 度 为 95.3~116.4, 对 应 深 度 为 2779 ~ 3557m 仁 怀 大 湾 27

31 δ 18 O V-PDB =-16.1 ~-12.6, 对 应 的 形 成 温 度 和 深 度 分 别 为 65~86 和 2195 ~ 2631m, 包 裹 体 均 一 温 度 为 81.2~92.5, 对 应 深 度 为 2443~2860m 相 关 研 究 表 明 习 水 桑 木 场 背 斜 寒 武 系 及 志 留 系 断 裂 方 解 石 脉 的 形 成 深 度 约 4000m 黔 西 坳 陷 断 裂 带 内 方 解 石 氧 同 位 素 证 据 显 示 淡 水 下 渗 深 度 主 要 介 于 1700~2800m 之 间 综 合 上 述 结 果 认 为, 调 查 区 二 级 构 造 单 元 通 常 以 深 大 断 裂 作 为 边 界, 靠 近 边 界 断 裂 的 地 区 淡 水 下 渗 相 对 较 深, 如 川 南 坳 陷 和 黔 北 褶 皱 带 淡 水 渗 透 深 度 达 4000m, 位 于 黔 西 坳 陷 和 黔 北 褶 皱 带 边 界 断 裂 附 近 的 岩 孔 背 斜, 淡 水 下 渗 深 度 达 3600m, 而 位 于 黔 北 褶 皱 带 中 部 且 缺 乏 大 型 断 裂 的 中 枢 背 斜, 淡 水 最 大 渗 透 深 度 为 2800m 因 此 淡 水 下 渗 深 度 ( 保 存 深 度 ) 不 仅 与 盖 层 发 育 有 关, 更 多 的 与 J 3 -K 1 之 际 的 构 造 强 度 与 构 造 样 式 有 关 相 关 研 究 表 明, 背 斜 圈 闭 在 构 造 抬 升 过 程 中, 构 造 形 变 埋 藏 变 浅 断 裂 形 成 天 然 气 逸 散 及 淡 水 下 渗 等 几 乎 是 同 一 时 间 段 发 生 的, 例 如 受 川 中 隆 起 控 制 的 威 远 气 田, 灯 影 组 顶 部 埋 藏 深 度 约 2000m, 天 然 气 散 失 量 约 70%, 应 该 为 一 个 典 型 的 残 余 型 气 藏, 位 于 四 川 盆 地 东 南 缘 丁 山 林 滩 场 构 造 带 的 丁 山 1 井 和 林 1 井, 灯 影 组 顶 部 埋 深 分 别 为 3490m 和 2580m, 灯 影 组 埋 藏 深 度 均 大 于 威 远 构 造, 但 油 气 保 存 条 件 均 遭 受 过 破 坏, 压 力 系 数 为 1.0, 水 型 为 NaHCO 3 型, 且 矿 化 度 低, 这 与 四 川 盆 地 边 界 断 裂 淡 水 下 渗 深 度 较 大 有 关 d 灯 影 组 油 气 富 集 主 控 因 素 黔 西 北 地 区 灯 影 组 油 气 富 集 主 控 因 素 :1 早 期 石 油 成 藏 主 控 因 素 为 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 烃 源 岩 灯 影 组 滩 相 储 层 加 里 东 晚 期 古 隆 起, 表 现 为 近 源 成 藏 ;2 晚 期 天 然 气 成 藏 主 控 因 素 为 燕 山 晚 期 构 造 改 造 油 气 运 移 的 指 向 区, 即 燕 山 期 古 陆 及 大 型 边 界 断 裂 ( 息 烽 断 裂 );3 保 存 关 键 为 燕 山 期 深 大 断 裂 不 发 育 的 正 向 构 造, 黔 西 坳 陷 灯 影 组 埋 藏 1500~3000m 可 发 育 威 远 式 残 余 型 气 藏, 埋 深 3000~3600m 可 发 育 磨 溪 式 原 生 型 气 藏 e 目 标 区 分 析 调 查 区 目 标 区 的 优 选 主 要 受 控 基 本 石 油 地 质 条 件 和 油 气 成 藏 改 造 保 存 特 征 基 本 条 件 为 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 烃 源 岩 灯 影 组 储 层 发 育 带, 动 态 要 素 为 为 燕 山 晚 期 构 造 改 造 油 气 运 移 的 指 向 区 和 保 存 条 件 黔 西 沙 厂 新 田 地 区 : 调 查 表 明 沙 山 穹 窿 背 斜 形 态 完 整, 核 部 最 老 地 层 为 上 寒 武 统, 地 层 平 缓, 地 形 切 割 较 小, 无 断 裂 发 育, 灯 影 组 埋 藏 深 度 约 1500m, 新 田 构 造 位 于 沙 厂 构 造 SE 方 向 约 20km, 核 部 地 层 为 下 三 叠 统 灯 影 组 埋 藏 深 度 约 2500m( 图 7) 28

32 目 标 区 : 沙 厂 新 田 目 的 层 : 震 旦 系 灯 影 组 + 下 寒 武 统 明 心 寺 组 目 标 区 : 九 庄 新 民 目 的 层 : 震 旦 系 灯 影 组 + 下 寒 武 统 明 心 寺 组 构 造 剖 面 位 置 图 7 川 南 黔 西 北 有 利 目 标 区 评 价 息 烽 九 庄 - 新 民 地 区 : 地 表 出 露 为 侏 罗 系, 发 育 小 型 逆 断 裂, 在 二 维 地 震 剖 面 下 清 楚 可 见 一 次 级 背 斜 构 造, 灯 影 组 顶 部 埋 藏 深 度 约 3000~4000m, 是 灯 影 组 油 气 成 藏 有 利 部 位, 且 具 有 良 好 的 保 存 条 件 ( 图 8) 29

33 燕 山 晚 期 天 然 气 运 移 指 向 区 埋 深 m 图 8 黔 北 震 旦 系 灯 影 组 燕 山 晚 期 气 藏 形 成 模 式 与 现 今 构 造 样 式 (2) 桑 植 石 门 地 区 油 气 勘 探 目 标 区 为 四 望 山 背 斜 桑 植 石 门 复 向 斜 中 的 发 育 两 个 重 要 的 油 气 构 造 圈 闭, 分 别 为 大 同 山 四 望 山 构 造 带 中 的 四 望 山 背 斜 和 燕 子 岩 天 子 山 构 造 带 中 的 车 坊 背 斜 ( 图 9) 四 望 山 背 斜 在 地 理 位 臵 上 位 于 湖 南 桑 植 县 境 内 的 四 望 山 - 人 潮 溪 - 西 莲 一 带, 是 四 望 山 - 大 同 山 构 造 带 内 ( 图 10) 四 望 山 背 斜 是 一 个 有 志 留 系 地 层 覆 盖 的 大 型 背 斜 其 北 西 与 官 地 坪 向 斜 及 东 山 峰 背 斜 相 连, 南 东 与 走 马 坪 向 斜 天 子 山 背 斜 以 及 车 坊 背 斜 相 隔 北 东 在 袁 家 垭 一 带 与 叶 家 峪 鼻 状 背 斜 相 接 通 过 1:5 万 油 气 地 质 调 查 发 现 调 查 区 四 望 山 背 斜 的 核 部 最 老 地 层 可 能 是 志 留 系 秀 山 组, 而 非 前 人 调 查 认 识 的 龙 马 溪 组, 因 此 四 望 山 一 带 盖 层 的 残 余 厚 度 比 以 前 的 认 识 要 厚 些, 志 留 系 的 盖 层 厚 度 一 般 大 于 1km 车 坊 背 斜 位 于 研 究 区 石 门 车 坊 慈 利 三 岔 溪 一 带, 处 于 燕 子 岩 天 子 山 构 造 带 内 a 油 气 成 藏 地 质 特 征 调 查 区 内 烃 源 岩 主 要 分 布 于 震 旦 系 陡 山 沱 组 及 下 寒 武 统 水 井 沱 组, 主 要 岩 性 有 暗 色 泥 岩 泥 灰 岩 等 有 机 地 球 化 学 分 析 表 明 寒 武 统 水 井 沱 组 暗 色 泥 岩 有 机 碳 含 量 2.0% 4.0%, 有 机 类 型 为 腐 泥 型,Ro 约 为 3.0%, 震 旦 系 陡 山 沱 组 泥 岩 及 泥 灰 岩, 暗 色 泥 岩 及 页 岩 类 型 的 烃 源 岩 主 要 分 布 于 陡 山 沱 组 二 段 和 四 段, 有 机 碳 含 量 2.0% 3.0%, 暗 色 泥 灰 岩 的 烃 源 岩 主 要 分 布 于 陡 山 沱 组 三 段, 有 机 碳 含 量 0.5% 2.0%, 平 均 1.0%, 陡 山 沱 组, 有 机 类 型 为 腐 泥 型,Ro 为 % 30

34 车坊背斜 路线 MT 四望山背斜 图 9 桑植 石门地质简图及主要背斜分布 图 10 四望山背斜 MT 测线综合解译图 主要发育震旦系灯影组和下寒武统石龙洞组两套储层 受保靖 慈利断裂带控 制 震旦纪 早寒武世调查区处于台地边缘 发育边缘滩相储层 例如调查区以南 慈利南山坪灯影组发育多层鲕粒白云岩 砂屑白云岩 其中铸模孔 晶间溶孔中充 填大量固体沥青 表明在加里东晚期及印支期油气受大型古断裂 沉积古地理及古 隆起控制发生运移及成藏 滩相储层若向北展布于调查区内 灯影组及清虚洞组将 是重要的目的层系 调查区内区域盖层有下寒武统及志留系盖层 主要岩性为泥岩 页岩及粉砂岩 具有厚度大 区域分布稳定 封闭性能好等特点 生烃史研究表明陡山沱组及下寒武统烃源岩初次生烃为加里东晚期 早志留 世 以生油为主 约占总生烃量的 40% 此时调查区内主要为岩性圈闭 油气运 移的方向由南向北 原生油气藏应以岩性油气藏为主 二次生烃主要发生在印支期 晚二叠世 中三叠世 以凝析油 湿气形成为主 约占总生烃量的 60% 油气 运移指向古陆边界 运移方向应为由北向南 主要形成岩性油气藏及构造 岩性油 31

35 气 藏, 燕 山 运 动 形 成 的 现 今 构 造 则 是 寻 找 次 生 油 气 藏 b 保 存 条 件 根 据 桑 植 石 门 及 周 边 的 方 解 石 脉 的 流 体 包 裹 体 测 温 及 测 盐 分 析, 孔 王 溪 组 之 下 的 方 解 石 脉 具 有 较 高 的 盐 度 特 征, 而 上 覆 娄 山 关 组 方 解 石 脉 相 对 盐 度 较 低, 推 测 可 能 是 孔 王 溪 组 具 有 较 好 的 盖 层 条 件, 同 一 地 区 孔 王 溪 组 及 其 以 下 受 到 大 气 水 的 影 响 弱, 而 娄 山 关 组 受 到 大 气 水 的 影 响 强 流 体 包 裹 体 的 均 一 温 度 表 明 宜 都 鹤 峰 复 背 斜 地 区 淡 水 下 渗 深 度 约 3km 分 析 宜 都 - 鹤 峰 复 背 斜 寒 武 系 白 云 岩 储 层 受 到 大 气 水 的 影 响 较 大, 已 不 具 备 封 闭 条 件, 但 是 影 响 强 度 由 断 裂 带 向 远 离 断 裂 带 逐 渐 减 弱 桑 植 - 石 门 复 向 斜 核 部, 震 旦 系 和 寒 武 系 清 虚 洞 组 之 上 盖 层 厚 度 较 大, 孔 王 溪 组 膏 盐 盖 层 之 下 层 系 仍 具 有 较 好 封 闭 条 件 的 可 能 性 c 圈 闭 条 件 分 析 通 过 对 桑 植 石 门 地 区 多 个 圈 闭 的 生 储 盖 组 合 圈 闭 条 件 保 存 条 件 以 及 古 构 造 条 件 进 行 了 比 较 详 细 的 对 比 分 析 根 据 桑 植 石 门 复 向 斜 区 域 调 查 的 实 际 资 料 情 况, 在 评 价 的 过 程 中 结 合 研 究 区 烃 原 岩 的 厚 度 TOC Ro 以 及 排 烃 等 热 解 参 数, 初 步 认 为 四 望 山 背 斜 圈 闭 最 优 ( 图 11) 寒 武 系 石 龙 洞 组 白 云 岩 储 集 层 埋 深 m; 震 旦 系 灯 影 组 白 云 岩 埋 深 m 4. 工 作 部 署 思 路 图 11 四 望 山 背 斜 MT1101 综 合 解 译 图 按 照 南 方 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 工 程 要 求, 设 立 四 川 盆 地 页 岩 气 基 础 地 质 调 查 项 目 目 前, 四 川 盆 地 还 存 在 富 有 机 质 页 岩 分 布 规 律 龙 马 溪 组 页 岩 气 富 集 规 律 筇 竹 寺 组 富 集 条 件 复 杂 构 造 改 造 强 度 对 页 岩 气 保 存 的 控 制 作 用 页 岩 气 富 集 模 式 页 岩 气 资 源 家 底 尚 需 进 一 步 落 实 等 关 键 地 质 问 题, 调 查 工 作 部 署 主 要 围 绕 项 目 目 标 任 务 和 关 键 地 质 问 题 开 展 1) 目 标 任 务 通 过 项 目 实 施, 为 寻 找 新 的 涪 陵 或 长 宁 式 页 岩 气 田 提 供 勘 探 方 向, 建 立 海 相 32

36 页 岩 气 调 查 评 价 技 术 体 系, 集 成 四 川 盆 地 海 相 页 岩 气 调 查 评 价 成 果, 推 进 国 内 特 别 是 四 川 盆 地 页 岩 气 勘 探 开 发 重 点 开 展 页 岩 气 资 源 调 查 评 价, 兼 顾 油 气 勘 探 新 领 域 ; 建 立 四 川 盆 地 及 邻 区 页 岩 气 地 质 剖 面, 解 决 勘 探 过 程 中 关 键 地 质 问 题 ; 以 富 有 机 质 页 岩 为 评 价 对 象, 确 定 富 有 机 质 页 岩 分 布 规 律, 系 统 总 结 页 岩 气 地 质 特 征, 探 索 页 岩 气 富 集 条 件 与 富 集 模 式 ; 建 立 动 态 的 页 岩 气 资 源 数 据 库 ; 开 展 页 岩 气 资 源 潜 力 和 有 利 目 标 区 优 选, 提 交 8-10 个 远 景 区,10-12 个 有 利 区,25-30 个 目 标 区, 引 导 建 立 页 岩 气 示 范 基 地 1 个 ; 发 表 论 文 篇 2) 工 作 思 路 与 部 署 原 则 (1) 工 作 思 路 动 态 跟 踪 强 化 对 比 尽 管 我 国 页 岩 气 勘 探 开 发 处 于 探 索 起 步 阶 段, 但 已 经 拉 开 了 页 岩 气 资 源 调 查 评 价 和 勘 探 开 发 的 序 幕, 需 要 不 断 借 鉴 北 美 页 岩 气 评 价 和 勘 探 开 发 经 验 在 动 态 跟 踪 国 内 外 页 岩 气 勘 探 开 发 进 程 的 基 础 上, 强 化 四 川 盆 地 与 北 美 相 似 地 质 背 景 四 川 盆 地 内 部 页 岩 气 成 气 地 质 条 件 和 评 价 方 法 的 对 比 研 究, 总 结 获 得 突 破 的 页 岩 气 富 集 控 制 因 素 和 评 价 方 法 关 键 突 出 技 术 攻 关 四 川 盆 地 富 有 机 质 页 岩 发 育, 页 岩 气 资 源 潜 力 较 好 具 有 后 期 改 造 强 度 大 热 演 化 程 度 高 富 集 条 件 复 杂 等 特 点 实 施 过 程 中, 突 出 页 岩 气 保 存 条 件 应 力 场 分 布 富 集 模 式 及 其 控 制 因 素, 开 展 技 术 攻 关 统 筹 规 划 分 步 实 施 按 照 总 体 和 分 阶 段 目 标 任 务, 按 照 6 年 2 个 阶 段 统 筹 规 划 部 署 各 项 工 作, 第 一 阶 段 ( 年 ) 以 潜 力 区 和 远 景 区 评 价 为 主, 第 二 阶 段 ( 年 ) 以 有 利 目 标 区 评 价 为 主 区 块 优 选 推 动 突 破 把 握 对 比 研 究 和 区 块 优 选 两 条 主 线 在 国 内 外 相 似 地 质 背 景 页 岩 气 藏 对 比 研 究 基 础 上, 系 统 总 结 页 岩 气 成 气 地 质 条 件, 探 索 页 岩 气 富 集 模 式 与 富 集 规 律, 评 价 页 岩 气 资 源 潜 力, 优 选 有 利 目 标 区, 推 动 实 现 页 岩 气 勘 探 的 进 一 步 突 破 (2) 工 作 部 署 原 则 按 深 化 龙 马 溪 组 突 破 石 炭 - 二 叠 系 攻 关 牛 蹄 塘 组 准 备 三 叠 - 侏 罗 系 探 索 油 气 勘 探 新 领 域 部 署 原 则, 开 展 潜 力 区 远 景 区 有 利 目 标 区 油 气 资 源 调 查 评 价 工 作 33

37 第 四 章 页 岩 气 分 析 测 试 技 术 方 法 汪 双 清 一 页 岩 气 实 验 测 试 技 术 概 况 石 油 地 质 实 验 测 试 包 括 对 于 石 油 与 天 然 气 本 身 及 其 烃 源 岩 油 气 藏 的 储 集 岩 和 封 盖 岩 体 的 生 物 化 学 物 理 性 质 地 质 信 息, 以 及 油 气 运 移 聚 集 和 保 存 的 条 件 与 状 况 等 方 面 信 息 的 实 验 测 试, 是 石 油 地 质 勘 探 与 开 发 工 作 中 及 其 重 要 不 可 或 缺 的 工 作 内 容, 它 利 用 各 种 实 验 分 析 技 术 手 段, 获 取 众 多 的 石 油 地 质 信 息 和 油 气 评 价 参 数, 进 行 油 气 藏 微 观 地 质 条 件 与 成 藏 过 程 研 究, 为 油 气 资 源 的 理 性 勘 探 开 发 提 供 科 学 依 据 油 气 地 质 实 验 测 试 技 术 是 实 施 油 气 地 质 实 验 测 试 的 灵 魂, 包 括 技 术 方 法 技 术 ( 设 备 ) 条 件 技 术 ( 人 员 ) 能 力 三 个 方 面 在 技 术 方 法 方 面, 国 际 标 准 化 组 织 (ISO) 发 布 了 天 然 气 分 析 国 际 标 准 43 项, 原 油 分 析 国 际 标 准 14 项, 美 国 试 验 与 材 料 协 会 (ASTM) 发 布 了 天 然 气 分 析 标 准 27 项, 原 油 分 析 国 际 标 准 13 项 其 中, 扣 除 作 为 油 气 计 量 等 方 面 的 标 准, 作 为 判 断 原 油 和 天 然 气 成 因 类 型 的 分 析 项 目, 有 12 项 天 然 气 分 析 和 9 项 原 油 分 析 的 国 际 标 准 已 被 我 国 采 用 在 国 内, 已 发 布 实 施 的 各 级 石 油 地 质 分 析 测 试 项 目 标 准 有 一 百 多 项 ( 参 见 表 1), 涵 盖 油 气 化 探 烃 源 岩 储 集 岩 分 析 原 油 与 天 然 气 分 析 油 田 水 分 析 等 整 个 油 气 领 域 随 着 油 气 勘 探 开 发 形 势 的 发 展, 设 备 条 件 与 技 术 方 法 的 不 断 进 步, 以 及 人 们 对 于 技 术 标 准 化 工 作 的 不 断 重 视, 油 气 地 质 分 析 测 试 技 术 标 准 还 在 继 续 增 加 此 外, 还 有 大 量 的 企 业 标 准, 其 中 不 乏 具 有 先 进 性 和 可 操 作 性 者 这 些 技 术 方 法 可 以 为 页 岩 气 勘 探 与 开 发 实 践 所 借 鉴, 其 中 大 部 分 技 术 原 理 适 合 于 页 岩 气 地 质 样 品 的 实 验 测 试 但 是, 总 体 来 说 目 前 我 国 的 油 气 地 质 测 试 体 系 对 于 页 岩 气 分 析 测 试 缺 乏 针 对 性, 主 要 存 在 4 个 方 面 的 问 题 : 1 部 分 技 术 方 法 不 能 满 足 页 岩 气 地 质 样 品 分 析 测 试 的 特 殊 情 况 和 测 试 指 标 需 求, 如 岩 石 孔 隙 度 渗 透 率 测 试 技 术 不 能 适 应 致 密 泥 页 岩 相 关 指 标 测 试 的 需 要 ; 2 部 分 仪 器 设 备 的 性 能 指 标 不 能 满 足 页 岩 气 地 质 样 品 的 测 试 需 求, 如 岩 石 热 解 评 价 仪 的 温 度 范 围 不 能 满 足 我 国 高 成 熟 度 海 相 页 岩 测 试 的 需 要 3 部 分 测 试 项 目 的 技 术 方 法 有 待 改 进, 如 对 于 页 岩 含 气 量 测 定, 现 有 标 准 方 法 的 多 个 测 试 操 作 指 标 要 求 缺 乏 充 分 的 实 验 依 据, 而 且 没 有 能 够 给 出 测 试 结 果 的 不 确 定 度, 也 就 是 说 标 准 本 身 并 不 能 保 证 测 试 结 果 的 准 确 性, 以 致 不 同 测 试 者 的 测 试 结 果 往 往 不 具 可 比 性, 测 量 结 果 受 到 质 疑 4 大 量 页 岩 气 测 试 核 心 技 术 设 备 有 待 研 发, 如 : 高 演 化 有 机 质 成 熟 度 测 试 技 术, 页 岩 微 孔 隙 测 定 及 其 三 维 结 构 重 建 技 术 页 岩 力 学 性 质 实 验 测 试 技 术 页 岩 含 气 量 测 试 技 术 及 其 设 备 野 外 现 场 快 速 实 验 测 试 技 术 及 其 设 备, 等 等 此 外, 虽 然 国 外 ( 美 国 ) 页 岩 实 验 测 试 技 术 比 较 成 熟, 设 备 也 比 较 先 进, 对 于 我 国 来 说 并 不 能 有 效 利 用, 主 要 存 在 三 方 面 的 问 题 : 一 是 他 们 技 术 保 密 十 分 严 格, 提 供 样 品 测 试 服 务 的 费 用 昂 贵 ; 二 是 他 们 的 部 分 实 验 技 术 并 不 满 足 或 不 能 适 应 我 国 页 岩 气 藏 的 地 质 条 件 及 其 复 杂 性 ; 三 是 出 于 我 国 能 源 安 全 和 商 业 机 密 问 题 考 虑, 我 国 页 岩 气 实 验 测 试 应 该 立 足 国 内 的 技 术 能 力 34

38 二 页 岩 气 实 验 测 试 分 类 页 岩 实 验 测 试 是 页 岩 气 勘 查 与 评 价 中 的 重 要 环 节, 分 析 测 试 的 类 型 和 内 容 繁 多, 在 实 验 测 试 对 象 上 涵 盖 页 岩 气 气 体 本 身 页 岩 气 赖 以 生 成 与 赋 存 的 岩 石 以 及 页 岩 气 的 物 源 提 供 者 固 态 和 液 态 有 机 质, 按 照 测 试 对 象 与 测 试 指 标 划 分, 可 分 为 页 岩 含 气 性 分 析 有 机 地 球 化 学 分 析 岩 石 矿 物 分 析 储 集 岩 结 构 与 物 性 分 析 储 集 岩 岩 石 力 学 性 质 分 析 等 五 大 类 三 页 岩 含 气 性 分 析 页 岩 含 气 性 分 析 是 指 对 于 页 岩 气 的 含 量 与 化 学 组 成 的 分 析 测 试, 包 括 含 气 量 测 定 天 然 气 组 分 分 析 气 体 稳 定 同 位 素 测 定 等, 有 关 测 试 参 数 是 页 岩 气 勘 探 与 资 源 量 评 价 中 最 直 接 最 重 要 的 数 据 1. 页 岩 气 含 气 量 测 定 方 法 页 岩 的 含 气 量 是 指 单 位 质 量 页 岩 中 页 岩 气 的 体 积, 是 页 岩 气 勘 探 评 价 中 的 基 础 性 重 要 参 数, 对 其 进 行 准 确 测 定 是 当 前 页 岩 气 实 验 测 试 的 难 点 之 一 1) 直 接 法 直 接 法 又 称 解 析 法, 最 先 由 美 国 矿 务 局 (USBM) 提 出, 故 被 称 为 USBM 法, 本 是 测 定 煤 层 气 含 量 的 工 业 标 准, 现 也 用 于 页 岩 含 气 量 测 量 中 USBM 法 中 页 岩 含 气 量 分 为 三 部 分 : 解 析 气 量, 损 失 气 量 和 残 余 气 量, 其 方 法 是 在 模 拟 地 层 温 度 的 条 件 下 测 量 页 岩 中 自 然 解 析 气 的 量, 利 用 实 测 解 析 气 量 和 解 析 时 间 加 上 损 失 时 间 的 平 方 根 进 行 线 性 回 归 求 得 散 失 气 量, 最 后 将 岩 心 粉 碎, 测 量 其 残 余 气 量 ( 图 1) 图 1 USBM 法 测 量 页 岩 含 气 量 流 程 页 岩 气 含 量 的 直 接 测 试 方 法 目 前 尚 处 在 发 展 和 完 善 的 过 程 当 中 在 国 内, 用 直 接 法 测 试 页 岩 气 量 已 有 了 石 油 天 然 气 行 业 标 准 页 岩 含 气 量 测 定 方 法 (SY/T ), 但 该 标 准 的 技 术 成 熟 度 较 低 目 前, 建 议 按 照 由 中 国 地 质 调 查 局 油 气 资 源 调 查 中 心 国 土 资 源 部 油 气 资 源 战 略 研 究 中 心 国 家 地 质 试 验 测 试 中 心 中 国 地 质 大 学 ( 北 京 ) 联 合 编 制 的 页 岩 含 气 量 测 定 恒 温 解 析 法 进 行, 该 方 法 的 技 术 成 熟 度 相 对 较 高, 正 在 申 报 中 华 人 民 共 和 国 地 质 行 业 标 准 在 USBM 法 测 量 页 岩 含 气 量 时, 其 准 确 性 主 要 取 决 于 以 下 两 点 : 35

39 (A) 设 法 减 少 损 失 气 量 常 规 取 心 起 钻 时 间 长, 损 失 气 量 占 有 较 大 比 例, 含 气 量 的 可 靠 性 变 差 在 技 术 和 资 金 都 具 备 的 条 件 下, 可 以 采 用 保 压 取 心, 减 少 损 失 气 量 使 用 绳 索 取 心 也 可 以 缩 短 取 心 时 间, 减 少 损 失 气 量, 适 用 于 勘 探 初 期 (B) 实 测 解 析 量 时 应 模 拟 地 层 条 件, 尤 其 是 地 层 温 度 条 件 这 样 既 能 反 映 页 岩 中 气 体 在 地 层 原 始 条 件 下 的 解 析 速 率, 又 能 使 散 失 气 量 的 计 算 更 加 准 确 页 岩 含 气 量 比 煤 层 少, 在 测 量 页 岩 含 气 量 时 需 要 比 煤 层 分 辨 率 更 高 的 设 备, 特 别 是 当 测 量 的 样 品 较 小 时 ( 如 旋 转 式 井 壁 样 品 或 钻 屑 ), 便 无 法 采 用 常 规 煤 层 气 测 量 设 备 因 此, 页 岩 气 解 析 设 备 应 该 比 煤 层 气 解 析 设 备 具 有 更 高 的 分 辨 率 页 岩 和 煤 的 渗 透 率 也 不 同, 在 碎 小 的 页 岩 样 品 中 基 质 渗 透 率 非 常 低, 不 像 煤 具 有 广 泛 的 天 然 割 理 系 统 由 于 页 岩 基 质 渗 透 率 极 低, 解 析 速 度 很 慢, 特 别 是 当 岩 心 样 品 直 径 很 大 时, 解 析 时 间 更 长 直 接 法 测 量 页 岩 含 气 量 时, 岩 心 在 钻 进 过 程 中 和 取 心 过 程 中 独 有 气 体 散 失, 这 是 影 响 解 析 气 量 测 量 结 果 准 确 度 的 主 要 因 素, 因 此 减 少 钻 井 和 取 心 过 程 中 的 气 体 散 失 是 提 高 测 量 精 度 的 重 要 方 法, 目 前 针 对 这 一 问 题,Weatherford 实 验 室 采 用 的 保 压 取 心 技 术 在 一 定 程 度 上 解 决 了 气 体 散 失 的 问 题 目 前, 美 国 SCAL Inc 开 发 的 Quick-Desorption 快 速 解 析 技 术 在 美 国 多 个 含 气 页 岩 中 实 验 取 得 了 很 好 的 效 果,Quick-Desorption 采 用 二 次 取 心 的 方 法, 从 大 直 径 的 岩 心 中 取 出 直 径 小 的 岩 心 进 行 测 量, 减 少 了 自 然 解 析 的 时 间, 而 且, 该 系 统 采 用 了 多 种 自 动 计 量 的 技 术, 能 够 方 便 地 记 录 页 岩 的 解 析 过 程 Weatherford Laboratory 页 岩 含 气 量 分 析 测 试 包 括 总 含 气 量 分 析 气 体 同 位 素 分 析 吸 附 气 储 集 能 力 游 离 气 储 集 能 力, 在 取 心 过 程 中 采 用 密 闭 取 心 技 术, 最 大 程 度 减 少 了 气 体 的 散 失 2) 间 接 法 间 接 法 就 是 通 过 等 温 吸 附 测 井 等 间 接 的 方 式 评 估 页 岩 含 气 量 的 方 法, 所 得 结 果 一 般 不 是 真 实 的 页 岩 含 气 量 等 温 吸 附 曲 线 是 通 过 测 定 页 岩 粉 末 的 吸 附 气 量 与 压 力 的 关 系 曲 线, 进 而 描 述 不 同 温 度 和 压 力 条 件 下 页 岩 储 层 对 与 甲 烷 气 体 的 吸 附 能 力 趋 势 在 给 定 的 温 度 下, 页 岩 中 被 吸 附 气 体 的 压 力 与 吸 附 气 量 呈 一 定 的 函 数 关 系, 代 表 了 页 岩 中 游 离 气 与 吸 附 气 之 间 的 一 种 平 衡 关 系, 由 等 温 吸 附 线 得 到 的 气 体 含 量 反 映 了 页 岩 储 层 所 具 有 的 最 大 吸 附 气 容 量 通 过 测 井 方 法 也 能 反 映 页 岩 的 含 气 量, 如 使 用 单 位 体 积 密 度 测 井 的 方 法 可 以 获 得 页 岩 气 含 气 量 2. 页 岩 气 组 分 的 分 析 方 法 页 岩 气 的 化 学 组 成 是 评 价 其 品 位 的 重 要 参 数, 同 时 也 能 为 研 究 其 生 成 来 源 与 成 藏 富 集 提 供 重 要 的 地 质 地 球 化 学 信 息 对 于 页 岩 气 组 分 分 析 的 技 术 方 法 比 较 成 熟, 可 以 直 接 应 用 常 规 天 然 气 组 分 的 分 析 方 法, 已 有 技 术 标 准 ( 见 表 1) 一 般 采 用 气 相 色 谱 方 法 分 析, 将 页 岩 气 中 各 种 气 体 组 分 用 气 相 色 谱 柱 使 其 相 互 分 离, 用 氢 火 焰 离 子 化 检 测 器 (FID) 检 测 各 烃 类 气 体 组 分, 用 热 导 检 测 器 (TCD) 检 测 非 烃 类 的 无 机 气 体 组 分 3. 气 体 组 分 稳 定 同 位 素 测 定 方 法 页 岩 气 组 分 的 稳 定 同 位 素 指 标 是 研 究 其 源 岩 品 质 成 烃 地 质 热 史 成 藏 富 集 与 赋 存 条 件 等 地 质 地 球 化 学 条 件 的 重 要 参 数 页 岩 气 组 分 碳 氢 稳 定 同 位 素 指 标 一 般 用 气 相 色 谱 - 同 位 素 比 值 质 谱 联 用 仪 测 定, 其 技 术 方 法 和 分 析 条 件 与 常 规 天 然 气 相 同 但 是, 对 于 页 岩 气 而 言, 乙 烷 以 上 36

40 重 烃 组 分 的 含 量 一 般 较 低, 分 析 测 试 难 度 较 大, 技 术 方 法 有 待 改 进 四 页 岩 有 机 地 球 化 学 分 析 围 绕 液 态 和 固 态 有 机 质 的 地 球 化 学 分 析 是 页 岩 气 研 究 中 所 需 的 重 要 分 析 测 试 内 容, 贯 穿 于 页 岩 生 气 性 储 气 性 和 产 气 性 分 析 的 各 个 环 节 地 球 化 学 指 标 是 页 岩 气 勘 探 评 价 的 最 重 要 依 据, 包 括 有 机 质 含 量 有 机 质 热 成 熟 度 有 机 质 类 型 有 机 质 结 构 与 组 成 烃 的 相 态 和 演 化 程 度 等 等 在 内 的 地 球 化 学 指 标 是 进 行 页 岩 气 评 价 的 基 本 参 数 1. 页 岩 有 机 质 含 量 分 析 目 前 进 行 烃 源 岩 有 机 质 含 量 分 析 的 技 术 方 法, 根 据 分 析 对 象 与 分 析 目 的 的 不 同, 有 燃 烧 法 碳 硫 测 定 仪 测 定 法 岩 石 热 解 法 岩 样 热 解 气 相 色 谱 分 析 法 岩 石 氯 仿 沥 青 A 测 定 法 和 工 业 灰 分 分 析 法, 等 1) 岩 石 总 有 机 碳 含 量 测 定 页 岩 中 的 有 机 碳 是 页 岩 气 的 物 质 来 源, 也 是 页 岩 气 赋 存 的 重 要 介 质, 总 有 机 碳 含 量 是 评 价 页 岩 气 生 成 与 赋 存 条 件 的 重 要 指 标, 众 多 含 气 页 岩 研 究 实 例 表 明 页 岩 气 含 量 与 页 岩 有 机 碳 含 量 之 间 存 在 着 线 性 关 系, 因 而 有 机 碳 含 量 是 进 行 页 岩 气 生 成 潜 力 及 含 气 性 评 价 的 基 本 参 数 一 般 用 碳 硫 测 定 仪 测 定 烃 源 岩 中 的 总 有 机 碳 含 量 : 用 稀 盐 酸 祛 除 试 样 中 的 无 机 碳, 然 后 在 高 温 氧 化 气 流 中 燃 烧 试 样, 直 至 使 总 有 机 碳 完 全 转 化 成 为 二 氧 化 碳, 再 以 红 外 检 测 器 检 测 并 将 其 转 换 成 碳 元 素 的 含 量 2) 岩 石 热 解 分 析 岩 石 热 解 分 析 所 测 试 的 是 烃 源 岩 中 不 同 类 型 有 机 质 的 含 量 一 般 用 岩 石 热 解 分 析 仪 分 析 : 试 样 在 氦 气 流 中 加 热, 使 其 依 次 在 90 下 热 解 排 出 游 离 气 态 烃 在 > 下 排 出 游 离 液 态 烃 在 > 下 通 过 热 裂 解 释 放 出 束 缚 态 烃, 并 由 氢 火 焰 离 子 化 检 测 器 检 测, 所 得 分 析 参 数 分 别 记 录 为 S0 S1 和 S2; 用 热 导 检 测 器 检 测 在 下 热 解 排 出 的 二 氧 化 碳, 并 记 录 为 S3; 最 后, 将 经 热 裂 解 后 的 残 余 有 机 碳 加 热 氧 化 为 二 氧 化 碳 并 排 出, 由 热 导 检 测 器 检 测 并 记 录 为 S4; 此 外, 将 释 放 束 缚 态 烃 量 最 大 时 刻 的 热 裂 解 温 度 记 录 为 Tmax, 称 为 最 大 热 解 温 度 根 据 岩 石 热 解 分 析 参 数 可 对 烃 源 岩 中 有 机 质 进 行 类 型 分 析 成 熟 度 评 估 和 生 烃 能 力 评 价 首 先, 划 分 烃 源 岩 的 有 机 质 类 型 的 具 体 方 法 有 三 种 :1 根 据 烃 源 岩 的 氢 指 数 IH 和 氧 指 数 IO 图 版 划 分 有 机 质 类 型 ;2 根 据 烃 源 岩 的 氢 指 数 IH 与 最 大 热 解 温 度 Tmax 图 版 划 分 有 机 质 类 型 3 根 据 烃 源 岩 的 类 型 指 数 (S2/S3) 划 分 有 机 质 类 型 ; 其 次, 还 可 根 据 烃 源 岩 中 热 解 出 的 不 同 类 型 烃 类 物 质 的 量 来 定 量 评 价 其 生 烃 潜 力 ; 而 且, 还 可 以 根 据 Tmax 值 判 断 气 源 岩 有 机 质 的 热 演 化 程 度 3) 岩 石 氯 仿 沥 青 A 含 量 测 定 烃 源 岩 的 氯 仿 沥 青 A 含 量 反 映 的 是 烃 源 岩 中 游 离 有 机 质 的 丰 度 游 离 有 机 质 对 页 岩 气 的 富 集 与 保 存 有 重 要 影 响 它 与 总 有 机 碳 的 比 值 还 可 以 用 于 评 价 有 机 质 的 热 演 化 程 度, 因 此 也 是 烃 源 岩 生 排 烃 潜 力 评 价 的 重 要 指 标 一 般 以 氯 仿 为 溶 剂, 用 索 氏 抽 提 器 或 加 速 溶 剂 萃 取 仪 提 取 烃 源 岩 中 的 可 溶 有 机 质, 通 过 称 重 法 测 定 其 含 量, 具 体 方 法 是 : 岩 石 样 品 粉 碎 至 100 目, 用 三 氯 甲 烷 ( 氯 仿 ) 提 取 其 中 的 可 溶 有 机 质 ( 即 氯 仿 沥 青 A), 以 质 量 法 求 取 氯 仿 沥 青 A 的 含 量 37

41 2. 页 岩 有 机 质 结 构 与 组 成 分 析 1) 烃 源 岩 有 机 质 结 构 分 析 页 岩 中 有 机 质 的 化 学 结 构 及 其 组 成 可 提 供 丰 富 的 地 球 化 学 信 息 用 热 解 气 相 色 谱 所 获 得 的 不 同 碳 数 段 的 正 烷 烃 和 正 烯 烃 的 百 分 含 量, 以 及 甲 烷 苯 和 甲 苯 的 含 量 等 都 可 以 用 于 页 岩 有 机 质 类 型 分 析 一 般 采 用 热 解 气 相 色 谱 对 页 岩 样 品 进 行 直 接 分 析, 具 体 方 法 是 : 将 页 岩 粉 碎 至 200 目 左 右, 试 样 粉 末 通 过 热 解 炉 在 不 同 温 度 下 使 可 蒸 发 的 游 离 烃 直 接 蒸 发, 使 不 可 蒸 发 有 机 质 通 过 热 裂 解 产 生 裂 解 烃, 两 者 在 惰 性 气 体 携 带 下 经 过 毛 细 管 色 谱 柱 分 离 成 各 种 单 体 烃 化 合 物, 用 火 焰 离 子 化 检 测 器 (FID) 进 行 检 测 2) 有 机 质 稳 定 碳 同 位 素 组 成 分 析 页 岩 气 及 其 烃 源 岩 有 机 质 的 碳 氢 同 位 素 组 成 是 研 究 其 有 机 质 类 型 母 质 来 源 热 演 化 程 度 的 重 要 而 有 效 的 地 球 化 学 指 标, 也 可 用 于 页 岩 气 的 生 成 排 出 富 集 保 存 条 件 与 状 况 的 评 价 研 究 测 试 方 法 : 提 取 烃 源 岩 中 的 有 机 质, 对 有 机 质 进 行 化 学 处 理, 使 其 中 的 碳 元 素 (C) 和 氢 元 素 (H) 分 别 转 化 为 二 氧 化 碳 (CO2) 和 水 (H2O) 用 气 体 同 位 素 比 值 质 谱 计 针 对 CO2 测 定 质 量 数 离 子 流 信 号 并 计 算 出 相 应 的 45/44,46/44 离 子 流 信 号 比 值, 经 数 据 处 理 获 得 碳 同 位 素 13C 与 12C 的 比 值 并 基 于 标 准 值 计 算 其 偏 离 值 δ13c( ); 同 理, 针 对 H2O 测 定 氢 同 位 素 2H 与 1H 的 比 值, 并 基 于 标 准 值 至 计 算 其 偏 离 值 δd( ) 3. 页 岩 的 有 机 岩 石 学 分 析 页 岩 气 的 有 机 岩 石 学 分 析 是 指 对 于 气 源 岩 中 干 酪 根 组 成 结 构 性 质 的 分 析 测 试 干 酪 根 是 烃 源 岩 中 不 溶 于 酸 不 溶 于 碱 不 溶 于 有 机 质 溶 剂 的 高 分 子 量 有 机 质, 它 伴 随 着 源 岩 的 成 岩 作 用 过 程 而 形 成, 在 源 岩 的 地 质 受 热 过 程 中 不 断 熟 化 并 释 放 烃 类 物 质, 是 页 岩 气 藏 中 一 切 有 机 质 的 母 源, 同 时 也 对 页 岩 气 的 赋 存 起 重 要 作 用 1) 干 酪 根 制 备 干 酪 根 制 备 是 有 机 岩 石 学 分 析 的 基 础, 样 品 制 备 的 质 量 是 保 障 相 关 分 析 数 据 质 量 的 关 键 基 本 制 备 过 程 是 将 页 岩 破 碎 到 目, 用 盐 酸 和 氢 氟 酸 去 掉 可 溶 的 无 机 组 分, 所 得 不 溶 物 一 般 含 有 无 机 矿 物, 需 用 一 定 比 重 的 重 液 通 过 离 心 机 将 密 度 ( 比 重 ) 较 大 的 矿 物 与 密 度 较 小 的 有 机 质 进 行 分 离 浮 选, 有 机 质 经 氯 仿 洗 去 可 溶 有 机 质 后, 不 溶 部 分 即 为 干 酪 根 传 统 上 干 酪 根 制 备 全 由 人 工 完 成, 目 前 国 内 已 有 半 自 动 化 的 专 用 设 备 2) 干 酪 根 元 素 分 析 干 酪 根 的 元 素 组 成 与 其 母 质 类 型 和 有 机 质 演 化 有 关 因 此, 干 酪 根 元 素 分 析 数 据 是 分 析 页 岩 气 母 质 类 型 和 成 熟 度, 评 价 气 源 岩 成 烃 成 气 潜 力 的 重 要 参 数 干 酪 根 的 元 素 组 成 一 般 用 有 机 元 素 分 析 仪 分 两 路 进 行 分 析, 一 路 测 定 干 酪 根 中 的 碳 氢 氮 (C H N) 元 素, 另 一 路 测 定 氧 (O) 元 素 碳 氢 氮 元 素 测 定 流 程 : 干 酪 根 在 1030 ±10 的 石 英 管 中 热 解, 热 解 产 物 在 氦 - 氧 混 合 气 流 带 动 下 经 三 氧 化 铬 和 四 氧 化 钴 氧 化 分 别 形 成 二 氧 化 碳 水 和 氮 氧 化 物 ; 氮 氧 化 物 再 在 620 ±20 下 用 单 质 铜 还 原 成 氮 气, 其 中 的 氧 被 铜 反 应 吸 收 ; 所 生 成 的 二 氧 化 碳 (CO2) 水 (H2O) 和 氮 气 (N2) 通 过 气 相 色 谱 柱 分 离, 用 热 导 检 测 器 和 / 或 红 外 检 测 器 检 测, 并 基 于 测 试 数 据 分 别 计 算 干 酪 根 中 C H N 元 素 38

42 的 含 量 (%) 氧 元 素 分 析 流 程 : 干 酪 根 在 1060 ±10 的 石 英 管 中 热 解, 热 解 产 物 在 氦 气 流 带 动 下 经 镍 碳 或 镍 铂 碳 涂 层 材 料 还 原, 将 氧 定 量 转 化 为 一 氧 化 碳, 并 在 100 ±2 下 用 50nm 分 子 筛 将 其 与 氮 气 和 氧 气 分 离, 用 热 导 检 测 器 或 红 外 检 测 器 检 测 一 氧 化 碳, 并 基 于 测 试 数 据 计 算 干 酪 根 中 O 元 素 的 含 量 (%) 3) 有 机 显 微 组 分 分 析 页 岩 中 有 机 显 微 组 分 对 页 岩 气 的 研 究 具 有 重 要 的 意 义 作 为 气 源 岩 而 言, 研 究 黑 色 页 岩 的 有 机 显 微 组 分 特 征 及 其 类 型 划 分, 可 以 直 观 地 定 量 有 机 质 的 数 量 来 源 和 母 质 类 型, 同 时 也 可 区 分 页 岩 的 变 质 程 度, 是 提 供 生 烃 潜 力 的 定 性 指 标 之 一 对 页 岩 气 的 成 因 类 型 分 布 规 律 资 源 评 价 等 提 供 依 据 分 析 方 法 : 1 显 微 组 分 鉴 定 : 将 干 酪 根 固 定 在 载 玻 片 上, 在 生 物 显 微 镜 下 放 大 倍, 以 其 在 透 射 白 光 和 落 射 荧 光 下 的 特 征 按 相 关 标 准 进 行 组 分 类 型 鉴 定 与 形 态 分 析, 并 拍 摄 彩 色 照 片 存 留 2 显 微 组 分 百 分 含 量 统 计 : 在 40 倍 物 镜 下 根 据 干 酪 根 的 透 射 光 落 射 荧 光 特 征 和 粒 径 大 小, 按 照 相 关 标 准 将 显 微 组 分 鉴 定 为 腐 泥 组 壳 质 组 镜 质 组 惰 性 组 4 个 组 分, 并 用 计 数 法 进 行 统 计 至 少 要 鉴 定 统 计 300 个 单 位, 然 后 按 各 组 分 的 单 位 数 计 算 出 其 各 自 的 百 分 含 量 应 用 综 合 光 学 分 析 法 不 仅 可 以 直 观 地 研 究 有 机 显 微 组 分 的 含 量, 还 可 以 根 据 不 同 组 分 的 形 态 特 征 灰 度 和 荧 光 颜 色 等 来 研 究 判 断 干 酪 根 的 生 物 母 质 来 源 变 质 程 度 及 生 烃 潜 力 的 差 异 4) 镜 质 体 反 射 率 测 定 镜 质 体 反 射 率 是 煤 岩 学 中 确 定 煤 阶 的 通 用 指 标,1950 年 开 始 被 应 用 于 油 气 源 岩 有 机 质 成 熟 度 的 研 究, 目 前 已 成 为 国 际 上 判 别 烃 源 岩 成 熟 度 的 唯 一 可 对 比 的 成 熟 度 指 标, 能 够 客 观 的 表 征 晚 古 生 代 以 来 的 绝 大 多 数 烃 源 岩 的 有 机 质 成 熟 度 通 过 页 岩 气 源 岩 镜 质 体 的 反 射 率, 可 以 划 分 源 岩 的 热 演 化 阶 段, 判 别 有 机 质 的 热 成 熟 度 有 关 指 标 是 页 岩 气 资 源 潜 力 评 价 的 重 要 参 数 测 定 方 法 : 将 干 酪 根 或 页 岩 本 身 制 成 薄 片, 用 显 微 光 度 计 测 定 镜 质 体 的 油 浸 反 射 率 (Ro,%) 5) 多 组 分 显 微 荧 光 探 针 (FAMM) 分 析 技 术 热 演 化 程 度 较 高 的 海 相 泥 页 岩, 以 及 下 古 生 界 地 层 中 的 泥 页 岩 因 镜 质 体 少 而 小 或 缺 乏 镜 质 体 而 无 法 准 确 获 得 镜 质 体 反 射 率 数 据, 不 能 用 镜 质 体 反 射 率 测 定 其 成 熟 度 我 国 页 岩 气 气 源 岩 具 有 热 成 熟 度 高 的 显 著 特 点, 因 此 需 要 开 发 测 定 页 岩 有 机 质 成 熟 度 的 新 方 法 实 践 证 明, 有 机 质 多 组 分 显 微 荧 光 探 针 (FAMM) 分 析 技 术 可 以 弥 补 在 成 熟 度 应 用 研 究 中 因 富 氢 而 出 现 检 测 结 果 偏 低 的 这 种 偏 差 该 分 析 技 术 利 用 测 定 样 品 中 不 同 显 微 组 分 的 荧 光 光 谱, 得 到 各 组 分 颗 粒 的 初 始 荧 光 强 度 和 最 终 荧 光 强 度 值 计 算 各 组 分 颗 粒 的 最 终 / 初 始 荧 光 强 度 比, 然 后 投 影 到 标 准 荧 光 变 异 图 上, 得 到 等 效 镜 质 体 反 射 率 值 FAMM 技 术 在 评 价 泥 页 岩 煤 和 分 散 有 机 质 成 熟 度 上 具 有 较 为 明 显 的 优 势, 为 特 殊 烃 源 岩 样 品 分 析 提 供 了 较 为 有 效 的 解 决 方 法, 从 而 使 其 成 熟 度 评 价 的 准 确 性 得 以 提 高 此 外,FAMM 技 术 也 可 用 于 烃 源 岩 的 有 机 质 类 型 及 有 机 显 微 组 分 的 鉴 定 39

43 五 页 岩 矿 物 组 成 分 析 页 岩 的 矿 物 组 成 是 页 岩 储 层 评 价 的 重 要 组 成 部 分 页 岩 气 勘 探 实 践 表 明, 矿 物 组 成 决 定 着 页 岩 气 藏 的 品 质, 不 但 影 响 着 气 体 含 量, 而 且 还 能 提 供 页 岩 的 成 熟 度 信 息, 同 时 也 能 为 钻 井 完 井 和 压 裂 工 程 提 供 技 术 条 件 参 数 资 料 页 岩 的 矿 物 成 分 较 复 杂, 矿 物 组 成 以 粘 土 矿 物 石 英 为 主, 另 外 还 含 有 长 石 碳 酸 盐 黄 铁 矿 等 成 分 国 内 外 常 通 过 全 岩 分 析 方 式 检 测 页 岩 的 矿 物 组 成, 技 术 与 设 备 都 相 对 成 熟 斯 伦 贝 谢 公 司 开 发 的 ECS 元 素 俘 获 能 谱 仪 器 能 够 通 过 记 录 中 子 与 地 层 作 用 后 感 生 的 自 然 伽 马 能 谱 获 得 准 确 的 地 层 成 分 评 价 结 果, 包 括 粘 土 碳 酸 盐 硬 石 膏 石 英 长 石 和 云 母 等 除 此 之 外,ECS 探 头 还 能 测 定 储 层 中 硅 钙 硫 铁 钛 钆 氯 钡 氢 等 元 素 的 含 量 国 内 页 岩 全 岩 分 析 技 术 比 较 成 熟, 能 够 准 确 测 量 出 页 岩 中 各 种 矿 物 的 含 量 ( 图 2) X 衍 射 是 分 析 页 岩 粘 土 矿 物 组 成 的 常 用 方 法 六 页 岩 结 构 与 物 性 分 析 图 2 我 国 南 方 地 区 野 外 样 品 全 岩 分 析 图 1. 岩 石 结 构 分 析 岩 石 结 构 分 析 包 括 对 于 作 为 储 集 岩 的 页 岩 的 孔 隙 度 孔 隙 与 裂 隙 的 类 型 及 其 结 构 特 征 等, 是 研 究 页 岩 气 赋 存 保 存 与 开 采 条 件 的 不 可 或 缺 的 参 数 由 于 泥 页 岩 的 特 别 致 密 性, 已 有 的 对 于 常 规 储 层 的 实 验 测 试 方 法 的 适 用 性 差, 需 要 研 制 系 列 的 新 技 术 和 方 法 扫 描 电 镜 是 研 究 页 岩 微 观 特 征 的 重 要 设 备, 通 过 扫 描 电 镜 能 够 观 察 分 析 页 岩 的 微 观 孔 隙 特 征, 如 微 裂 缝 溶 蚀 孔 隙 等 ( 图 3), 高 倍 的 扫 描 电 镜 还 能 够 清 楚 的 观 察 40

44 页 岩 有 机 质 中 的 裂 缝 另 外, 在 扫 描 电 镜 下, 根 据 各 种 粘 土 矿 物 的 特 征 能 够 定 性 地 识 别 粘 土 矿 物 组 份, 判 识 粘 土 矿 物 的 成 岩 作 用 现 在, 根 据 扫 描 电 镜 发 展 起 来 的 环 境 扫 描 电 镜 (ESEM) 开 始 应 用 在 页 岩 研 究 中 环 境 扫 描 电 镜 能 够 模 拟 样 品 在 地 层 条 件 下 的 状 态, 更 加 真 实 的 反 映 页 岩 特 性 图 3 南 方 地 区 古 生 界 泥 页 岩 扫 描 电 镜 下 的 溶 蚀 孔 隙 2. 氩 离 子 光 束 抛 光 制 样 技 术 进 行 岩 石 结 构 分 析 需 要 制 备 样 品 薄 片 并 进 行 表 面 抛 光 常 规 岩 石 表 面 抛 光 是 根 据 矿 物 软 硬 程 度 不 同, 选 择 不 同 的 磨 料 和 抛 光 布 进 行 抛 光 但 作 为 页 岩, 遇 水 容 易 膨 胀 变 形 和 改 变 物 性, 因 而 一 般 抛 光 技 术 对 于 页 岩 都 不 适 用 现 在 通 常 的 技 术 是 氩 离 子 光 束 抛 光 制 样 技 术 利 用 氩 离 子 光 束 抛 光 页 岩 岩 石 样 品 表 面, 然 后 通 过 扫 描 电 镜 薄 片 岩 相 鉴 定 仪 和 X- 衍 射 仪 进 行 分 析 采 用 氩 离 子 光 束 抛 光 制 样 技 术 在 页 岩 结 构 研 究 粉 末 具 有 以 下 优 势 : 用 离 子 光 束 抛 光 技 术 制 备 岩 片 样 品 具 有 简 便 快 捷, 成 功 率 高 的 优 势 样 片 的 观 察 视 域 广 图 像 景 深 大, 放 大 倍 数 范 围 宽 且 连 续 可 调, 可 进 行 单 组 分 细 微 结 构 的 多 方 位 观 察, 能 对 样 品 表 面 进 行 多 种 信 息 综 合 分 析 等 特 点 能 够 清 楚 地 观 察 到 岩 石 的 主 要 孔 隙 类 型 : 粒 间 孔 微 孔 隙 ( 包 括 粒 内 溶 孔 杂 基 内 微 孔 隙 微 裂 缝 ) 喉 道 类 型 ( 包 括 点 状 片 状 和 缩 颈 喉 道 ) 测 定 出 孔 喉 半 径 等 参 数 和 孔 隙 度 岩 样 构 造 面 组 分 界 面 矿 物 质 纳 米 级 及 其 它 更 小 的 孔 隙 裂 缝 等 可 较 为 方 便 地 观 察, 便 可 获 得 不 同 放 大 倍 数 较 为 优 质 的 图 像 和 照 片 ( 图 5) 晶 内 溶 蚀 孔 隙 有 机 质 图 5 高 含 碳 页 岩 中 的 有 机 质 及 微 孔 隙 ( 辽 河 页 岩, 氩 离 子 抛 光 扫 描 电 镜 照 片 ) 41

45 3. 脉 冲 式 岩 石 渗 透 率 测 试 方 法 页 岩 类 基 质 孔 隙 极 不 发 育 ( 浅 层 孔 隙 度 可 大 于 10%,2300m 以 下 深 度 通 常 小 于 10%), 多 为 微 毛 细 管 孔 隙, 渗 透 率 也 远 小 于 致 密 砂 岩, 属 于 渗 透 率 极 低 的 沉 积 岩, 常 规 孔 渗 测 试 方 法 很 难 获 得 准 确 数 据, 目 前 主 要 利 用 脉 冲 式 岩 石 渗 透 率 测 试 方 法 进 行 测 量 美 国 Core Laboratory 的 脉 冲 式 岩 石 渗 透 率 测 试 系 统 是 目 前 测 量 盖 层 渗 透 率 致 密 砂 岩 和 其 它 低 渗 多 孔 介 质 测 量 的 较 为 有 效 的 设 备 系 统, 测 量 范 围 1md~ 10nd Chesapeake 公 司 脉 冲 式 岩 石 渗 透 率 测 试 技 术 具 有 测 试 速 度 快 测 量 精 度 高 的 特 点, 整 个 测 试 过 程 仅 需 10 分 钟, 测 试 范 围 可 达 md 该 实 验 方 法 原 理 是 设 想 一 个 小 的 压 力 脉 冲 信 号 作 用 在 岩 心 夹 持 器 样 品 上 流 已 知 压 力 容 器 V1, 当 孔 隙 流 动 介 质 在 孔 隙 压 力 和 脉 冲 压 力 驱 动 下 穿 过 样 品 进 入 下 面 已 知 压 力 容 器 V2 时, 样 品 渗 透 率 便 可 由 样 品 上 流 压 力 容 器 V1 的 压 力 随 时 间 的 衰 变 特 性 来 确 定 ( 图 4) 容 器 V 1 进 气 岩 心 样 品 出 气 容 器 V 2 压 力 传 感 器 图 4 脉 冲 渗 透 率 测 试 系 统 示 意 图 4. 压 汞 和 比 表 面 联 合 测 定 微 孔 结 构 技 术 由 于 按 传 统 的 单 独 采 用 压 汞 法 或 气 体 吸 附 法 之 一 进 行 测 定 均 不 能 得 到 岩 样 微 孔 隙 结 构 的 全 貌, 即 完 整 的 毛 细 管 压 力 曲 线 和 孔 径 分 布 图, 因 此 采 用 压 汞 技 术 和 气 体 吸 附 比 表 面 方 法 进 行 联 合 测 定 微 孔 结 构 的 技 术 方 法, 通 过 将 二 者 的 测 试 结 果 进 行 综 合 换 算 和 衔 接, 可 以 得 到 较 完 整 的 岩 样 孔 隙 结 构 数 据 首 先 将 压 汞 法 测 得 的 岩 样 微 孔 毛 细 管 压 力 曲 线 换 算 成 气 水 条 件 下 的 毛 细 管 压 力 曲 线, 然 后 与 气 体 吸 附 法 测 得 的 岩 样 微 孔 毛 细 管 压 力 曲 线 相 接, 从 而 可 以 得 到 较 为 完 整 的 毛 细 管 压 力 曲 线 及 其 孔 径 分 布 图 利 用 这 一 方 法 可 以 描 述 和 评 价 岩 石 孔 隙 结 构 特 征, 在 压 汞 和 比 表 面 联 合 测 定 所 取 得 的 毛 细 管 压 力 曲 线 上 读 取 获 得 试 样 孔 隙 中 值 半 径, 同 时 也 可 以 测 得 试 样 的 微 缝 隙 目 前 国 内 的 相 关 测 试 能 力 不 足, 在 两 种 测 试 数 据 的 衔 接 方 面 尚 有 技 术 难 点 待 克 服 5. 岩 石 敏 感 性 分 析 页 岩 的 敏 感 性 分 析 包 括 对 于 页 岩 气 储 集 层 泥 页 岩 的 酸 敏 碱 敏 水 敏 压 敏 温 敏 的 实 验 测 试, 即 测 试 酸 性 物 质 碱 性 物 质 水 压 力 和 温 度 对 于 泥 页 岩 的 渗 透 率 等 物 理 性 质 影 响 的 敏 感 度 有 关 参 数 是 研 究 制 定 页 岩 气 钻 井 压 裂 工 艺 条 件 的 重 要 考 量 相 关 的 实 验 测 试 方 法 可 以 参 考 对 于 常 规 储 集 岩 的 相 关 技 术 方 法 ( 见 表 1), 但 是, 由 于 泥 页 岩 的 物 性 特 别 差, 需 要 开 发 应 用 新 的 检 测 设 备 与 技 术 手 段 42

46 七 页 岩 力 学 性 质 分 析 页 岩 气 储 层 压 裂 成 功 是 页 岩 气 开 采 的 关 键 页 岩 岩 石 力 学 特 征 是 进 行 压 裂 设 计 的 重 要 参 数, 它 包 括 页 岩 的 弹 性 模 量 泊 松 比 地 应 力 特 征 岩 石 强 度 等 参 数 页 岩 岩 石 力 学 特 征 影 响 到 储 层 改 造 时 水 力 压 裂 裂 缝 的 方 向 长 度 形 态 等 特 征, 因 此, 对 页 岩 压 实 力 学 特 征 的 准 确 表 征 是 水 力 压 裂 成 功 的 关 键 页 岩 岩 石 力 学 特 征 分 析 是 页 岩 气 实 验 分 析 的 重 要 组 成 部 分, 由 于 页 岩 的 力 学 性 质 范 围 较 砂 岩 宽, 因 此 页 岩 力 学 特 征 测 量 比 常 规 储 层 岩 石 更 难 弹 性 模 量 是 弹 性 材 料 的 最 重 要 最 具 特 征 的 力 学 性 质, 也 是 物 体 变 形 难 易 程 度 的 表 征 根 据 不 同 的 受 力 情 况, 分 别 有 相 应 的 拉 伸 弹 性 模 量 ( 杨 氏 模 量 ) 剪 切 弹 性 模 量 ( 刚 性 模 量 ) 体 积 弹 性 模 量 等 对 于 页 岩 气 一 般 研 究 页 岩 的 杨 氏 模 量 对 页 岩 来 说, 杨 氏 模 量 越 高 脆 性 越 大, 在 钻 井 或 压 裂 过 程 中 越 容 易 产 生 裂 缝, 有 利 于 页 岩 气 的 开 采 测 量 杨 氏 模 量 的 方 法 有 拉 伸 法 梁 弯 曲 法 振 动 法 内 耗 法 等, 最 常 用 的 方 法 是 拉 伸 法 此 外, 测 量 杨 氏 模 量 的 实 验 技 术 和 方 法 还 包 括 利 用 光 纤 位 移 传 感 器 莫 尔 条 纹 电 涡 流 传 感 器 和 波 动 传 递 技 术 ( 微 波 或 超 声 波 ), 等 泊 松 比 是 横 向 正 应 变 与 轴 向 正 应 变 的 绝 对 值 的 比 值 泊 松 比 越 低 页 岩 脆 性 越 大, 容 易 在 压 裂 下 产 生 裂 缝 泊 松 比 的 测 量 方 法 和 杨 氏 模 量 相 同, 常 用 方 法 是 拉 伸 法 页 岩 岩 石 应 力 分 析, 包 括 岩 体 内 应 力 的 来 源 初 始 应 力 ( 构 造 应 力 自 重 应 力 等 ) 二 次 应 力 附 加 应 力 等 初 始 应 力 由 现 场 测 量 决 定, 常 用 钻 孔 应 力 解 除 法 和 水 压 致 裂 法, 有 时 也 用 应 力 恢 复 法 二 次 应 力 和 附 加 应 力 的 计 算 常 用 固 体 力 学 经 典 公 式, 复 杂 情 况 下 采 用 数 值 方 法 页 岩 岩 石 强 度 测 试, 包 括 抗 压 抗 拉 抗 剪 ( 断 ) 强 度 及 岩 石 破 坏 断 裂 的 机 理 和 强 度 准 则 室 内 用 压 力 机 直 剪 仪 扭 转 仪 及 三 轴 仪 现 场 做 直 剪 试 验 和 三 轴 试 验, 以 确 定 强 度 参 数 ( 凝 聚 力 和 内 摩 擦 角 ) 强 度 准 则 大 多 采 用 库 伦 - 纳 维 准 则 这 个 准 则 假 定 对 破 坏 面 起 作 用 的 正 应 力 会 增 加 岩 石 的 抗 剪 强 度, 其 增 加 量 与 正 ( 压 ) 应 力 的 大 小 成 正 比 其 次 采 用 莫 尔 准 则, 也 可 采 用 格 里 菲 思 准 则 和 修 正 的 格 里 菲 思 准 则 八 页 岩 气 分 析 测 试 技 术 名 词 与 术 语 1) 页 岩 气 (shale gas) 关 于 页 岩 气 的 定 义, 国 内 外 学 术 界 还 没 有 取 得 完 全 一 致 的 意 见, 其 含 义 随 着 页 岩 气 工 业 的 快 速 发 展 也 经 历 了 变 化 在 早 期 是 指 富 有 机 质 (TOC 值 一 般 大 于 2%) 源 岩 层 段 中 商 业 性 产 出 的 天 然 气 ( 张 金 川, 薛 会, 张 德 明, 等. 页 岩 气 及 其 成 藏 机 理 [J]. 现 代 地 质,2003,17(4): 466; 张 金 川, 金 之 钧, 袁 明 生. 页 岩 气 成 藏 机 理 和 分 布 [J]. 天 然 气 工 业,2004,24(7): 15-8), 而 目 前 普 遍 将 页 岩 气 定 义 为 细 粒 低 渗 透 地 层 单 元 ( 主 体 为 源 岩 层 ) 中 自 生 自 储 的 天 然 气, 既 指 主 体 为 泥 页 岩 层 段 自 生 自 储 的 天 然 气, 也 包 括 了 泥 页 岩 层 段 中 其 他 致 密 岩 层 中 的 天 然 气, 关 键 在 于 页 岩 气 的 开 发 必 须 要 用 体 积 压 裂 技 术 增 加 储 集 层 的 渗 透 率, 页 岩 气 方 能 成 功 开 发 同 时, 其 气 源 既 可 以 是 热 裂 解 成 因 的 热 解 气, 也 可 以 是 细 菌 降 解 成 因 的 生 物 气 ( 王 飞 宇, 贺 志 勇, 孟 晓 辉, 等. 页 岩 气 赋 存 形 式 和 初 始 原 地 气 量 (OGIP) 预 测 技 术 [J]. 天 然 气 地 球 科 学,2011, 22(3): ) 在 页 岩 气 藏 中, 天 然 气 也 存 在 于 夹 层 状 的 粉 砂 岩 粉 砂 质 泥 岩 泥 质 粉 砂 岩, 甚 至 砂 岩 地 层 中, 为 天 然 气 生 成 之 后 在 源 岩 层 内 就 近 聚 集 的 结 果, 表 现 43

47 为 典 型 的 原 地 成 藏 模 式 与 其 他 类 型 天 然 气 藏 相 比, 页 岩 气 具 有 6 个 显 著 特 点 : 1 页 岩 气 主 要 分 布 于 富 有 机 质 泥 岩 地 层 中, 由 地 层 中 有 机 质 热 演 化 形 成, 具 有 自 生 自 储 自 保 的 成 藏 特 征 而 常 规 天 然 气 的 烃 源 灶 和 储 层 圈 闭 往 往 是 分 开 的 2 烃 类 气 体 在 页 岩 中 有 多 种 赋 存 方 式, 包 括 吸 附 游 离 和 溶 解 但 以 游 离 和 吸 附 赋 存 方 式 为 主 吸 附 相 的 存 在, 使 其 明 显 区 别 于 常 规 气 和 致 密 气 ; 游 离 相 的 存 在 使 其 区 别 于 煤 层 气 3 页 岩 储 层 基 质 孔 隙 度 一 般 10%; 孔 隙 类 型 包 括 粒 间 孔 粒 内 孔 有 机 孔 隙 和 微 裂 缝 等 页 岩 的 渗 透 率 一 般 极 低, 页 岩 气 无 法 自 行 流 动, 不 能 像 常 规 天 然 气 一 样 形 成 自 然 产 能 4 页 岩 气 主 要 受 富 有 机 质 页 岩 分 布 控 制, 而 常 规 油 气 的 分 布 则 主 要 受 烃 源 岩 和 圈 闭 的 控 制 5 与 煤 层 气 相 比, 页 岩 气 生 产 过 程 中 无 需 排 水, 生 产 周 期 长, 一 般 年, 勘 探 开 发 效 率 高, 具 有 较 高 的 工 业 经 济 价 值 6 页 岩 气 的 开 发 程 度 依 赖 于 技 术 进 步, 主 要 受 页 岩 层 系 水 平 井 钻 完 井 技 术 和 水 平 井 分 段 压 裂 技 术 等 的 影 响 页 岩 层 系 水 平 井 技 术 关 键 是 按 照 最 优 方 向 准 确 钻 遇 目 的 地 层 并 保 持 井 眼 完 整 水 平 井 分 段 压 裂 技 术 的 关 键 是 实 现 页 岩 层 系 的 体 积 压 裂, 要 求 尽 量 在 页 岩 层 系 中 形 成 网 状 裂 缝, 增 加 泄 气 面 积 这 与 常 规 油 气 储 层 改 造 中 要 求 尽 量 造 长 缝 的 理 念 完 全 不 同, 技 术 细 节 差 别 较 大 2) 孔 隙 度 (porosity) 页 岩 的 孔 隙 度 是 岩 石 中 孔 隙 裂 隙 体 积 之 和 与 岩 石 总 体 积 之 比, 通 常 以 百 分 数 表 示 它 表 征 页 岩 中 有 可 能 为 页 岩 气 所 充 填 的 物 理 空 间 同 时, 孔 隙 度 越 大, 越 有 利 于 页 岩 气 的 流 动, 对 页 岩 气 开 采 越 有 利 3) 渗 透 率 (permeability) 渗 透 率 是 衡 量 流 体 通 过 多 孔 介 质 的 能 力 的 度 量, 定 义 为 在 规 定 的 条 件 下, 流 体 穿 过 孔 隙 介 质 的 流 速 按 照 达 西 定 律 (Darcy's law) 流 体 流 过 孔 隙 介 质 时, 其 流 速 与 流 动 方 向 上 的 压 力 梯 度 成 正 比 传 统 上, 将 具 有 1 厘 泊 粘 度 的 流 体 完 全 饱 和 于 介 质 孔 隙 时, 在 每 厘 米 1 个 大 气 压 的 压 力 梯 度 下, 以 层 流 方 式 流 经 面 积 为 1 平 方 厘 米, 长 度 为 1 厘 米 的 孔 隙 介 质 的 流 量 为 1 立 方 厘 米 / 秒 时 的 渗 透 率 定 义 为 一 个 达 西 (Darcy,D) 达 西 是 孔 隙 介 质 渗 透 率 的 非 法 定 计 量 单 位 对 于 岩 石 来 说, 达 西 单 位 太 大, 所 以 一 般 用 毫 达 西 (md),1md=10-3d, 与 法 定 计 量 单 位 的 换 算 关 系 为 :1md = μm2 页 岩 的 渗 透 率 越 高, 页 岩 气 的 通 过 能 力 越 强, 越 有 利 于 页 岩 气 开 采 4) 杨 氏 模 量 (Young's modulus) 杨 氏 模 量 是 表 征 固 体 材 料 在 其 弹 性 范 围 内 的 抗 拉 或 抗 压 能 力 的 一 个 物 理 量, 定 义 为 理 想 材 料 有 小 形 变 时 应 力 与 相 应 的 应 变 之 比, 用 E 表 示 E 以 单 位 面 积 上 承 受 的 力 表 示, 单 位 为 N/m2 页 岩 的 杨 氏 模 量 标 志 了 页 岩 的 刚 性, 量 值 越 大, 页 岩 越 不 容 易 发 生 形 变 1807 年, 英 国 物 理 学 家 托 马 斯 杨 (Thomas Young) 首 次 发 现, 物 体 在 其 弹 性 范 围 内, 应 力 与 应 变 成 正 比, 因 而 得 名 5) 泊 松 比 (Poisson's ratio) 杨 氏 模 量 表 征 的 是 固 体 材 料 受 挤 压 或 拉 伸 时 的 膨 胀 或 收 缩 属 性, 定 义 为 在 材 料 的 比 例 极 限 内, 由 均 匀 分 布 的 纵 向 应 力 所 引 起 的 横 向 应 变 与 相 应 的 纵 向 应 变 之 比 的 绝 对 值, 它 是 反 映 固 体 材 料 横 向 变 形 的 弹 性 常 数, 因 法 国 数 学 家 泊 松 (Simeon-Denis Poisson) 于 1829 年 首 次 研 究 发 现 固 体 材 料 的 横 向 收 缩 应 变 与 纵 向 伸 长 应 变 之 比 为 一 常 数 的 规 律 而 得 名 页 岩 的 泊 松 比 越 高, 受 挤 压 后 的 膨 胀 越 显 著, 形 变 量 越 大, 44

48 不 利 于 压 裂 造 缝 改 造 6) 页 岩 敏 感 性 (sensitivities of shale) 页 岩 的 敏 感 性 指 泥 页 岩 的 孔 隙 度 和 渗 透 率 等 物 理 参 数 对 于 酸 性 物 质 碱 性 物 质 水 压 力 和 温 度 影 响 的 敏 感 程 度 7) 解 析 气 (desorbed shale gas) 解 析 气 是 指 以 游 离 状 态 吸 附 状 态 等 形 式 赋 存 于 岩 心 样 品 中, 在 一 定 的 压 力 与 温 度 条 件 下 可 以 通 过 自 由 解 析 途 径 向 开 放 环 境 释 放 的 气 体 部 分 解 析 气 量 是 岩 心 样 品 的 个 性 参 数, 与 其 所 处 储 层 的 页 岩 气 含 量 岩 心 钻 取 过 程 与 条 件 样 品 的 采 集 处 理 与 装 罐 过 程 有 关, 一 般 用 恒 温 解 析 方 法 测 定, 测 定 结 果 用 单 位 质 量 岩 心 气 体 体 积 表 示 (m3/t) 8) 损 失 气 (lost shale gas) 散 失 气 是 指 从 钻 遇 被 测 试 岩 心 所 在 层 位 到 将 岩 心 臵 于 密 闭 解 析 罐 密 封 过 程 中 页 岩 岩 心 所 散 失 掉 的 天 然 气 部 分 损 失 气 量 是 岩 心 样 品 的 个 性 参 数, 与 其 所 处 储 层 的 页 岩 气 含 量 岩 心 钻 取 过 程 与 条 件 样 品 的 采 集 处 理 与 装 罐 过 程 有 关, 一 般 依 岩 心 的 解 析 气 测 试 数 据 及 损 失 时 间 按 USBM 直 线 回 归 方 法 计 算, 计 算 结 果 用 单 位 质 量 岩 心 所 损 失 的 气 体 体 积 表 示 (m3/t) 9) 残 余 气 (residue shale gas) 残 余 气 是 指 页 岩 中 处 于 微 封 闭 体 系 中, 以 游 离 状 态 和 吸 附 状 态 存 在, 在 自 然 解 析 条 件 下 不 能 释 放 的 气 体 部 分 这 部 分 气 体 一 般 通 过 机 械 破 碎 干 预 方 式 破 坏 微 封 闭 体 系 后 对 其 进 行 测 定, 测 定 结 果 一 般 用 单 位 质 量 岩 心 的 气 体 体 积 表 示 (m3/t) 10) 损 失 时 间 (shale gas losing time) 用 于 计 算 损 失 气 量 的 时 间, 用 分 钟 表 示 根 据 钻 井 工 程 条 件 的 不 同 采 用 不 同 的 计 算 方 法 一 般 根 据 钻 遇 地 层 时 间 起 钻 时 间 和 岩 心 封 装 时 间 等 确 定 钻 井 循 环 介 质 为 清 水 或 泥 浆 时, 采 用 式 (1) 计 算 : t t tl t4 t3 ( ) (1) 钻 井 循 环 介 质 为 泡 沫 或 空 气 时, 采 用 式 (2) 计 算 : t t t l 4 1 (2) 式 中 : tl 损 失 时 间,min; t1 钻 遇 地 层 时 间,dd:hh:mm:ss; t2 起 钻 时 间,dd:hh:mm:ss; t3 岩 心 到 达 井 口 时 间,dd:hh:mm:ss; t4 岩 心 封 装 时 间,dd:hh:mm:ss 11) 稳 定 同 位 素 (stable isotope) 在 自 然 条 件 下 不 会 衰 变 的 元 素 同 位 素, 它 们 的 化 学 性 质 相 同 但 原 子 质 量 不 同, 在 页 岩 气 中 主 要 指 13C 和 12C 两 种 碳 同 位 素, 以 及 2H 和 1H 两 种 氢 同 位 素 12) 总 有 机 碳 (total organic carbon) 烃 源 岩 ( 页 岩 ) 中 以 有 机 质 状 态 存 在 的 碳 元 素 总 量, 一 般 以 百 分 含 量 的 方 式 表 示 有 机 质 是 页 岩 中 天 然 气 来 源 的 物 质 基 础 13) 干 酪 根 (kerogen) 干 酪 根 是 烃 源 岩 中 不 溶 于 酸 不 溶 于 碱 不 溶 于 有 机 溶 剂 的 高 分 子 量 有 机 质, 45

49 它 伴 随 着 源 岩 的 成 岩 作 用 过 程 而 形 成, 在 源 岩 的 地 质 受 热 过 程 中 不 断 熟 化 并 释 放 烃 类 物 质, 是 页 岩 气 藏 中 一 切 有 机 质 的 母 源, 同 时 也 对 页 岩 气 的 赋 存 起 重 要 作 用 14) 有 机 质 显 微 组 分 (maceral) 有 机 质 显 微 组 分 是 指 烃 源 岩 干 酪 根 中 的 有 机 质 个 体, 一 般 按 照 其 在 显 微 镜 下 的 形 状 大 小 及 光 学 性 质, 可 划 分 为 腐 泥 组 (sapropelinite) 壳 质 组 (exinite) 镜 质 组 (vitrinite) 惰 性 组 (inertinite)4 类 不 同 的 显 微 组 分 是 其 生 物 先 质 经 受 一 定 地 质 演 化 后 的 继 承 体, 具 有 不 同 化 学 结 构 和 生 成 油 气 的 潜 力 15) 成 熟 度 (maturity) 成 熟 度 指 烃 源 岩 中 有 机 质 的 热 演 化 程 度 热 演 化 程 度 越 高, 有 机 质 的 成 熟 度 越 高, 有 机 质 转 化 为 液 态 石 油 烃 与 天 然 气 的 程 度 也 越 高 16) 镜 质 体 反 射 率 (vitrinite reflectance) 镜 质 体 反 射 率 是 将 干 酪 根 臵 于 23 ±1 时 折 射 率 为 士 的 油 的 浸 润 状 态 下, 用 显 微 分 光 光 度 计 通 过 油 浸 物 镜 测 定 的 镜 质 体 显 微 组 分 对 于 波 长 为 546nm±5nm 光 的 反 射 能 力, 以 百 分 数 方 式 表 述, 以 Ro 表 示 其 大 小 与 有 机 质 的 热 演 化 程 度 ( 成 熟 度 ) 有 关, 热 演 化 程 度 越 高, 反 射 率 越 高 一 般 情 况 下,Ro<0.5% 为 未 成 熟 阶 段 ( 无 石 油 烃 从 干 酪 根 释 放 出 来 );Ro 0.5~0.7% 为 低 成 熟 阶 段 ( 干 酪 根 开 始 释 放 石 油 烃 );Ro 0.7~1.3% 为 成 熟 阶 段 ( 进 入 石 油 窗, 干 酪 根 大 量 释 放 液 态 石 油 烃 );Ro % 为 高 成 熟 阶 段 ( 湿 气 - 凝 析 油 带, 干 酪 根 主 要 释 放 低 碳 数 液 态 石 油 烃 并 开 始 大 量 生 成 天 然 气 );Ro >2.0% 为 过 成 熟 阶 段 ( 干 气 带, 干 酪 根 释 放 产 物 几 乎 全 部 为 天 然 气 ) 17) 有 机 岩 石 学 (organic petrology) 有 机 岩 石 学 是 关 于 烃 源 岩 中 固 态 有 机 质 干 酪 根 的 组 成 结 构 性 质 的 分 析 测 试 及 其 地 质 地 球 化 学 表 现 与 应 用 研 究 的 学 术 领 域 九 附 表 序 号 表 1 部 分 油 气 分 析 测 试 技 术 方 法 标 准 ( 注 : 标 准 是 在 不 断 更 新 的, 请 及 时 采 用 新 版 标 准, 此 处 所 列 仅 供 参 考 ) 1 酸 解 烃 测 定 气 相 色 谱 法 测 试 项 目 / 方 法 名 称 应 用 范 围 方 法 标 准 编 号 SY/T 溶 解 烃 测 定 气 相 色 谱 法 SY/T 顶 空 轻 烃 测 定 气 相 色 谱 法 SY/T 热 释 烃 测 定 气 相 色 谱 法 油 气 SY/T 游 离 烃 测 定 气 相 色 谱 法 化 探 样 SY/T 蚀 变 碳 酸 盐 (ΔC) 测 定 品 分 析 SY/T 热 释 汞 测 定 SY/T 稠 环 芳 烃 测 定 荧 光 法 SY/T 芳 烃 及 其 衍 生 物 总 量 测 定 紫 外 光 谱 法 SY/T 微 体 化 石 ( 介 形 类 腹 足 类 轮 藻 类 ) 分 析 鉴 定 方 法 SY/T 几 丁 石 分 析 鉴 定 方 法 古 生 SY/T 牙 形 石 分 析 鉴 定 方 法 物 分 析 SY/T 孢 粉 分 析 鉴 定 鉴 定 SY/T 古 生 物 化 石 形 貌 扫 描 电 镜 鉴 定 46

50 序 号 测 试 项 目 / 方 法 名 称 应 用 范 围 方 法 标 准 编 号 15 沉 积 岩 中 总 有 机 碳 的 测 定 GB/T 岩 石 热 解 分 析 GB/T 岩 石 中 氯 仿 沥 青 A 的 测 定 脂 肪 抽 提 器 法 SY/T 岩 石 可 容 有 机 物 和 原 油 族 组 分 柱 层 析 分 析 方 法 SY/T 岩 石 可 溶 有 机 物 和 原 油 族 组 分 棒 薄 层 火 焰 离 子 化 分 析 方 法 SY/T 地 质 样 品 有 机 地 化 测 试 岩 石 可 溶 有 机 物 和 原 油 中 饱 和 烃 气 相 色 谱 分 析 方 法 GB/T 岩 石 氯 仿 抽 提 物 和 原 油 芳 烃 气 相 色 谱 分 析 方 法 SY/T 气 相 色 谱 - 质 谱 法 测 定 沉 积 物 和 原 油 中 生 物 标 志 物 GB/T 地 质 样 品 有 机 地 化 测 试 有 机 质 稳 定 碳 同 位 素 组 成 分 析 分 析 方 法 烃 源 GB/T 石 油 和 沉 积 有 机 质 的 氢 碳 同 位 素 分 析 方 法 岩 评 价 SY/T 岩 石 有 机 质 及 原 油 红 外 光 谱 分 析 方 法 分 析 SY/T 岩 石 可 溶 有 机 物 和 原 油 的 核 磁 共 振 氢 谱 与 碳 谱 分 析 方 法 SY/T 沉 积 岩 中 干 酪 根 分 离 方 法 GB/T 岩 石 有 机 质 中 碳 氢 氧 元 素 分 析 方 法 GB/T 沉 积 岩 中 镜 质 组 反 射 率 测 定 方 法 SY/T 透 射 光 - 荧 光 干 酪 根 显 微 组 分 鉴 定 及 类 型 划 分 方 法 SY/T 全 岩 光 片 显 微 组 分 测 定 方 法 SY/T 沉 积 岩 中 金 属 元 素 的 电 感 耦 合 等 离 子 体 原 子 发 射 光 谱 分 析 方 法 SY/T 岩 石 中 金 属 元 素 原 子 吸 收 光 谱 测 定 方 法 SY/T 油 气 生 成 热 模 拟 实 验 方 法 35 沉 积 岩 中 总 有 机 碳 的 测 定 GB/T 岩 石 热 解 分 析 GB/T 古 生 界 海 相 碳 酸 盐 岩 类 型 划 分 分 析 扫 描 电 子 显 微 镜 法 古 生 38 古 生 界 海 相 碳 酸 盐 岩 类 型 划 分 分 析 激 光 共 聚 焦 法 界 海 相 39 古 生 界 海 相 碳 酸 盐 岩 成 熟 度 判 别 分 析 伊 利 石 结 晶 度 法 碳 酸 盐 40 古 生 界 海 相 碳 酸 盐 岩 成 熟 度 判 别 分 析 沥 青 反 射 率 测 定 法 岩 评 价 41 古 生 界 海 相 碳 酸 盐 岩 成 熟 度 判 别 分 析 镜 状 体 测 定 法 42 古 生 界 海 相 油 源 对 比 分 析 生 物 标 志 物 色 / 质 分 析 法 43 岩 心 常 规 分 析 方 法 SY/T 岩 石 制 片 方 法 SY/T 岩 石 薄 片 鉴 定 SY/T 油 气 储 层 砂 岩 样 品 扫 描 电 子 显 微 镜 分 析 方 法 GB/T 岩 石 样 品 扫 描 电 子 显 微 镜 分 析 方 法 SY/T 岩 石 样 品 扫 描 电 子 显 微 镜 分 析 方 法 储 集 SY/T 沉 积 岩 中 粘 土 矿 物 总 量 和 常 见 飞 粘 土 矿 物 X 射 线 衍 射 定 量 分 析 方 岩 评 价 法 SY/T 岩 石 矿 物 能 谱 定 量 分 析 方 法 SY/T 岩 石 矿 物 能 谱 定 量 分 析 方 法 SY/T 岩 石 矿 物 能 谱 定 量 分 析 方 法 SY/T 碎 屑 岩 粒 度 分 析 方 法 SY/T

51 序 号 测 试 项 目 / 方 法 名 称 应 用 范 围 方 法 标 准 编 号 54 岩 石 样 品 阴 极 发 光 鉴 定 方 法 SY/T 岩 石 荧 光 显 微 镜 鉴 定 方 法 SY/T 沉 积 岩 包 裹 体 均 一 温 度 和 盐 度 测 定 方 法 SY/T 碳 酸 盐 岩 化 学 分 析 方 法 SY/T 碳 酸 盐 岩 碳 氧 同 位 素 测 定 磷 酸 法 SY/T 沉 积 岩 粘 土 颗 粒 含 量 测 定 SY/T 岩 石 粒 度 和 孔 隙 特 征 的 测 定 图 像 分 析 方 法 SY/T 岩 石 孔 隙 环 氧 树 脂 铸 体 实 验 方 法 SY/T 油 水 相 对 渗 透 率 测 定 63 油 气 相 对 渗 透 率 测 定 非 稳 态 法 64 气 水 相 对 渗 透 率 测 定 65 压 汞 法 岩 石 孔 隙 结 构 测 定 方 法 66 岩 石 中 气 体 突 破 压 力 测 定 SY/T 岩 石 中 烃 类 气 体 扩 散 系 数 测 定 盖 层 SY/T 煤 岩 中 甲 烷 吸 附 量 测 定 容 量 法 样 品 评 SY/T 岩 石 比 表 面 和 孔 径 分 布 测 定 静 态 氮 吸 附 容 量 法 价 SY/T 压 汞 和 比 表 面 联 合 测 定 盖 层 微 孔 结 构 方 法 71 原 油 脱 水 实 验 方 法 压 力 釜 法 SY/T 原 油 含 水 量 测 定 法 ( 蒸 馏 法 ) GB/T 原 油 含 水 量 测 定 法 ( 卡 尔 费 休 法 ) GB/T 原 油 蒸 馏 标 准 实 验 方 法 GB/T 原 油 简 易 蒸 馏 实 验 方 法 GB/T 原 油 粘 度 测 定 旋 转 粘 度 计 平 衡 法 SY/T 原 油 和 液 体 或 固 体 石 油 产 品 密 度 测 定 法 ( 毛 细 管 塞 比 重 瓶 和 带 刻 度 双 毛 细 管 比 重 法 ) GB/T 原 油 和 液 体 石 油 产 品 密 度 实 验 室 测 定 法 ( 密 度 计 法 ) GB/T 原 油 凝 点 测 定 法 GB/T 原 油 蜡 含 量 测 定 法 SY/T 原 油 中 硫 含 量 的 测 定 能 量 色 散 X 射 线 荧 光 光 谱 法 原 油 GB/T 原 油 中 铁 镍 钠 钒 量 的 测 定 原 子 吸 收 光 谱 法 分 析 GB/T 地 层 原 油 物 性 分 析 方 法 SY/T 凝 析 气 藏 流 体 物 性 分 析 方 法 SY/T 稠 油 油 藏 流 体 物 性 分 析 方 法 原 油 粘 度 的 测 定 SY/T 原 油 中 蜡 胶 质 沥 青 质 含 量 测 定 法 SY/T 原 油 盐 含 量 测 定 法 SY/T 原 油 及 产 品 中 氮 含 量 的 测 定 化 学 发 光 法 GB/T 原 油 中 有 关 氯 含 量 的 测 定 微 库 伦 计 法 GB/T 原 油 酸 值 的 测 定 电 位 滴 GB/T 原 油 残 碳 的 测 定 康 氏 法 GB/T 原 油 闪 点 ( 开 口 杯 ) 及 燃 点 测 定 法 GB/T 原 油 倾 点 测 定 法 SY/T

52 序 号 测 试 项 目 / 方 法 名 称 应 用 范 围 方 法 标 准 编 号 94 原 油 中 油 质 胶 质 沥 青 质 含 量 气 相 色 谱 分 析 方 法 SY/T 原 油 全 烃 气 相 色 谱 分 析 方 法 SY/T 地 质 样 品 有 机 地 化 测 试 重 馏 分 石 油 饱 和 烃 族 组 成 质 谱 分 析 方 法 GB/T 地 质 样 品 有 机 地 化 测 试 重 馏 分 石 油 芳 香 烃 族 组 成 质 谱 分 析 方 法 GB/T 地 质 样 品 有 机 地 化 测 试 汽 油 族 组 成 质 谱 分 析 方 法 GB/T 天 然 气 的 组 成 分 析 气 相 色 谱 法 GB/T 天 然 气 中 丁 烷 至 十 六 烷 烃 类 的 测 定 气 相 色 谱 法 GB/T 天 然 气 中 硫 化 氢 含 量 的 测 定 碘 量 法 GB/T 天 然 气 中 硫 化 氢 含 量 的 测 定 亚 甲 蓝 法 GB/T 天 然 气 中 硫 化 氢 含 量 的 测 定 醋 酸 铅 反 应 速 率 双 光 路 检 测 法 GB/T 天 然 气 中 硫 化 氢 含 量 的 测 定 醋 酸 铅 反 应 速 率 单 光 路 检 测 法 GB/T 天 然 气 中 总 硫 的 测 定 氢 解 速 率 计 比 色 法 GB/T 岩 屑 气 和 天 然 气 中 轻 烃 (C 1 -C 9 ) 毛 细 管 柱 色 谱 分 析 方 法 DZS 岩 屑 罐 顶 气 轻 烃 的 气 相 色 谱 分 析 方 法 SY/T 天 然 气 在 汞 含 量 的 测 定 原 子 吸 收 光 谱 法 天 然 GB/T 天 然 气 在 汞 含 量 的 测 定 冷 原 子 荧 光 光 度 计 法 气 和 油 GB/T 天 然 气 中 水 含 量 的 测 定 卡 尔 费 休 - 库 仑 法 田 水 分 GB/T 用 三 根 毛 细 柱 测 定 氦 氮 二 氧 化 碳 和 C 1 -C 8 烃 类 112 气 态 烃 (C 1 -C 5 ) 稳 定 碳 同 位 素 组 成 质 谱 分 析 方 法 析 标 准 DZS 天 然 气 中 氢 碳 同 位 素 制 样 方 法 SY/T 天 然 气 中 氦 氩 同 位 素 分 析 方 法 115 天 然 气 中 氡 含 量 测 定 116 油 田 水 分 析 方 法 SY/T 原 子 吸 收 光 谱 法 测 定 油 气 田 水 中 金 属 元 素 SY/T 化 学 试 剂 标 准 滴 定 溶 液 的 制 备 GB/T 水 中 氢 同 位 素 分 析 方 法 锌 还 原 封 管 法 SY/T 水 中 氢 氧 同 位 素 组 成 测 定 法 121 地 质 样 品 有 机 地 化 测 试 轻 质 油 气 相 色 谱 分 析 方 法 122 原 油 中 高 分 子 烃 化 合 物 分 离 分 析 方 法 123 薄 层 色 谱 - 火 焰 离 子 化 定 量 检 测 方 法 124 原 油 C 5 -C 7 轻 烃 单 体 烃 同 位 素 分 析 125 轻 质 原 油 族 组 分 顶 替 色 谱 分 析 方 法 126 原 油 中 咔 唑 化 合 物 分 离 分 析 方 法 127 K-Ar 法 自 生 伊 利 石 同 位 素 测 年 法 128 页 岩 含 气 量 测 定 方 法 油 藏 地 球 化 学 分 析 页 岩 气 分 析 SY/T

53 第 五 章 页 岩 气 地 震 数 据 采 集 处 理 技 术 方 法 邹 家 建 一 概 论 常 规 油 气 地 震 勘 探 是 由 采 集 处 理 解 释 三 部 分 组 成 采 集 施 工 是 依 据 采 集 工 程 设 计 获 得 合 格 的 地 震 主 采 集 数 据 和 有 关 的 地 震 辅 助 信 息 ( 主 要 有 测 量 和 地 表 调 查 ); 数 据 处 理 是 用 采 集 获 得 的 全 部 数 据 经 处 理 获 得 优 质 的 地 震 成 果 数 据 体 ( 或 剖 面 ); 资 料 解 释 是 用 处 理 提 供 的 地 震 成 果 数 据 ( 含 叠 前 道 集 数 据 ) 结 合 地 质 测 井 等 资 料 获 得 关 于 地 质 构 造 地 层 沉 积 圈 闭 储 层 岩 性 及 含 油 气 性 等 合 理 有 据 的 推 断 和 预 测 页 岩 气 为 非 常 规 油 气 资 源, 其 富 集 并 不 形 成 类 似 于 常 规 油 气 的 圈 闭, 属 于 自 生 自 储 型 低 丰 度 连 续 性 气 藏 是 与 油 气 共 生 的 矿 种, 勘 探 方 法 相 类 似 页 岩 气 埋 深 米 范 围 内 为 最 佳 勘 探 层 系, 地 震 勘 探 的 主 要 任 务 是 : 查 明 探 区 地 层 构 造 沉 积 的 空 间 展 布 及 局 部 构 造 特 征 ; 查 明 区 内 断 裂 系 统 的 分 布 规 律 及 其 对 页 岩 气 成 藏 的 控 制 作 用 ; 搞 清 富 有 机 质 页 岩 层 的 展 布 及 厚 度 分 布, 并 对 其 进 行 裂 缝 检 测, 弹 性 参 数 评 价, 甜 点 区 预 测, 提 出 井 位 建 议 目 前 我 国 页 岩 气 勘 探 开 发 区 主 要 分 布 在 川 南 重 庆 黔 北 川 东 - 鄂 西 川 北 湘 西 北 等 四 省 一 市 交 接 处 的 武 陵 山 脉, 主 要 目 的 层 为 下 古 生 界 志 留 系 龙 马 溪 组 中 寒 武 系 牛 蹄 塘 组, 属 于 南 方 海 相 页 岩 气 山 地 地 震 地 质 条 件 南 方 海 相 山 地 地 震 是 一 个 三 复 杂 区, 复 杂 之 一 是 地 形 高 差 变 化 大 沟 壑 纵 横, 悬 崖 陡 坎 多 植 被 发 育 ; 复 杂 之 二 是 地 表 出 露 不 同 年 代 地 层, 岩 性 复 杂 变 化 大, 地 层 倾 角 大, 碳 酸 盐 岩 裸 露 ; 复 杂 之 三 是 地 下 构 造, 断 层 多, 产 状 变 化 大 ; 是 低 信 噪 比 区 复 杂 地 表 复 杂 近 地 表 复 杂 地 质 目 标 三 个 条 件 共 同 制 约 山 地 地 震 勘 探 的 精 度 与 地 震 资 料 品 质 也 导 致 地 震 采 集 测 量 钻 井 排 列 布 放 的 工 作 量 成 倍 增 加, 需 要 人 员 设 备 成 本 的 大 投 入 而 换 取 从 设 计 到 施 工 组 织, 再 到 后 续 处 理 解 释 存 在 于 常 规 的 地 震 勘 探 理 论 和 方 法 技 术 不 相 适 应 处, 需 要 经 过 大 胆 地 探 索 与 创 新, 形 成 适 应 页 岩 气 山 地 勘 探 的 特 色 技 术 与 质 量 管 理 体 系 二 页 岩 气 地 震 数 据 采 集 1. 复 杂 山 地 地 震 观 测 系 统 设 计 针 对 地 质 目 标 的 观 测 系 统 设 计 是 地 震 勘 探 采 集 中 重 要 的 一 步, 关 系 到 勘 探 工 程 的 成 败 具 体 设 计 流 程 如 下 : 50

54 图 1 观 测 系 统 设 计 框 图 1.1 地 质 任 务 与 前 期 地 震 资 料 分 析 首 先 明 晰 地 质 目 标 的 特 点, 刻 画 出 最 小 地 质 体 的 尺 度 ( 平 面 面 积 纵 向 厚 度 ) 进 行 前 期 资 料 分 析, 单 炮 记 录 上 分 析 频 率 能 量 干 扰 波 的 特 点 ; 剖 面 上 分 析 资 料 的 信 噪 比 主 要 目 的 层 的 分 辨 率, 评 估 原 观 测 系 统 利 用 VSP 测 井 声 波 测 井 录 井 资 料 处 理 成 果 资 料 地 质 解 释 野 外 表 层 调 查 资 料 二 维 原 始 资 料 等, 多 途 径 精 确 提 取 地 球 物 理 参 数 1.2 基 本 采 集 参 数 计 算 与 模 型 模 拟 论 证 基 于 均 匀 性 充 分 性 对 称 性 连 续 性 的 观 测 系 统 设 计 理 念 对 于 提 高 资 料 信 噪 比, 提 高 资 料 的 成 像 精 度 具 有 重 要 意 义, 均 匀 性 要 求 炮 检 距 方 位 角 均 匀, 充 分 性 要 求 加 大 空 间 采 样 密 度, 对 称 性 要 求 道 距 等 于 炮 点 距 接 收 线 距 等 于 炮 线 距, 连 续 性 要 求 观 测 系 统 炮 检 点 的 空 间 分 布 应 是 连 续 的 从 简 单 到 复 杂, 先 假 设 在 水 平 层 状 均 匀 介 质 条 件 下 进 行 基 本 的 观 测 系 统 设 计, 再 针 对 南 方 海 相 地 层 成 像 困 难 进 行 基 于 成 像 效 果 的 观 测 系 统 论 证 优 化 多 角 度 反 映 观 测 系 统 的 成 像 特 性 去 解 决 南 方 页 岩 气 复 杂 目 标 的 能 力 ( 图 1.2) ( 图 1.2) 观 测 系 统 认 证 流 程 51

55 1.2.1 常 规 观 测 系 统 设 计 * 面 元 边 长 (b) : 为 满 足 横 向 分 辨 率 时 的 面 元 边 长 按 : b v rms /( 2f dom ) b 面 元 边 长, 单 位 为 米 (m); Vrms 目 的 层 均 方 根 速 度, 单 位 为 米 每 秒 (m/s); fdom 反 射 波 主 频, 单 位 为 赫 兹 (Hz) 信 噪 比 高 构 造 较 简 单 地 区 的 面 元 边 长 应 取 目 标 尺 度 的 1/4, 复 杂 区 块 的 面 元 边 长 取 目 标 尺 度 的 1/10 * 道 间 距 ( X) : 道 间 距 应 为 面 元 边 长 的 2 倍 * 覆 盖 次 数 (n): 覆 盖 次 数 应 根 据 地 质 任 务 技 术 要 求 和 目 的 层 资 料 品 质 确 定 总 覆 盖 次 数 (n) 按 计 算 : n 总 覆 盖 次 数 ; nx 纵 向 ( 平 行 接 收 线 方 向 ) 覆 盖 次 数 ; ny 横 向 ( 垂 直 接 收 线 方 向 ) 覆 盖 次 数 三 维 覆 盖 次 数 选 择 应 考 虑 横 向 介 质 的 非 均 匀 性, 保 证 横 向 有 足 够 的 覆 盖 次 数, 并 保 证 构 造 主 体 部 位 与 陡 倾 角 部 位 的 有 效 覆 盖 次 数 陡 构 造 地 区 不 宜 过 大 的 纵 横 比 一 般 在 资 料 品 质 较 好 的 地 区 覆 盖 次 数 可 以 低 些, 而 品 质 较 差 的 地 区 覆 盖 次 数 要 高 * 最 大 炮 检 距 (Xmax) : 最 大 炮 检 距 选 择, 应 考 虑 最 深 目 的 层 埋 藏 深 度 叠 加 速 度 有 足 够 的 精 度 动 校 正 拉 伸 产 生 的 频 率 畸 变 较 小 反 射 系 数 相 对 稳 定 及 能 有 效 压 制 多 次 波 页 岩 气 < 3500 米, 取 值 偏 小 些 * 最 小 炮 检 距 (Xmin) : 最 小 炮 检 距 选 择, 应 考 虑 最 浅 目 的 层 的 有 效 覆 盖 次 数, 提 高 分 辨 高 效 率, 避 开 激 发 源 的 强 干 扰, 页 岩 气 取 值 不 易 过 大, 要 保 护 浅 层 信 息 * 横 纵 比 : 应 根 据 地 质 任 务 合 理 设 计 横 纵 比 ( 宽 方 位 角 ); 在 地 层 倾 角 较 大 地 区, 需 对 方 位 角 进 行 一 定 限 定 纵 向 激 发 点 间 距 与 线 束 滚 动 距 : 纵 向 激 发 点 滚 动 距 线 束 滚 动 距 按 计 算 : dx 纵 向 激 发 点 移 动 间 距 相 当 道 距 的 个 数 ; dy 线 束 滚 动 距 离 相 当 横 向 激 发 点 距 的 个 数 ; S 双 边 放 炮 时 为 2, 其 它 为 1; P 线 束 不 滚 动 时 横 向 激 发 点 数 ; Nx 纵 向 单 条 接 收 线 的 接 收 道 数 ; Ny 横 向 单 线 束 的 接 收 线 数 ; nx 纵 向 覆 盖 次 数 ; 52

56 ny 横 向 覆 盖 次 数 横 向 滚 动 距 离 炮 线 间 距 和 接 收 线 间 距 是 可 能 产 生 采 集 足 印 的 主 要 参 数, 尤 其 是 横 向 滚 动 距 离 影 响 最 大 观 测 系 统 优 化 : 理 想 的 数 据 体 是 目 标 反 射 层 上 CRP 点 分 布 均 匀 覆 盖 次 数 炮 检 距 方 位 角 属 性 均 匀 针 对 南 方 海 相 地 层 成 像 困 难 的 原 因 ; 一 是 地 表 起 伏 大, 带 来 静 校 正 困 难 ; 二 是 地 下 构 造 复 杂, 速 度 横 向 变 化 大 带 来 反 射 信 息 正 确 归 位 的 困 难 创 新 地 提 出 和 引 进 CRP 成 像 代 替 CMP 叠 加 真 地 表 设 计 代 替 水 平 地 表 设 计 正 演 测 试 与 实 际 测 试 结 合 的 全 新 设 计 理 念, 进 行 了 基 于 复 杂 山 地 地 质 目 标 成 像 精 度 的 观 测 系 统 技 术 论 证, 不 断 优 化 前 面 设 计 的 基 本 观 测 系 统, 使 其 针 对 性 更 强, 解 决 地 质 问 题 的 能 力 与 效 果 更 佳 基 于 成 像 效 果 的 观 测 系 统 论 证 技 术 观 测 系 统 剩 余 静 校 正 耦 合 性 分 析 要 提 高 地 震 资 料 的 剩 余 静 校 量 的 计 算 精 度, 必 须 提 高 观 测 系 统 的 剩 余 静 校 正 耦 合 性, 就 是 处 理 好 检 波 点 和 炮 点 的 耦 合 关 系, 避 免 出 现 空 洞 一 般 连 接 次 数 越 高, 说 明 耦 合 强 度 越 高, 越 有 利 于 对 静 校 正 的 求 解 而 且 反 射 静 校 耦 合 性 好 的 观 测 系 统, 不 但 有 利 于 反 射 剩 余 静 校 正 量 的 计 算, 还 有 利 于 各 种 地 表 一 致 性 计 算, 利 于 地 表 一 致 性 能 量 补 偿, 地 表 一 致 性 反 褶 积 图 静 校 正 耦 合 性 分 析 针 对 地 质 目 标 的 观 测 系 统 DMO 覆 盖 谱 分 析 DMO 的 作 用 是 将 倾 斜 地 层 的 地 震 信 息 返 回 到 其 真 实 的 反 射 点 上,DMO 覆 盖 分 析 就 是 对 所 设 计 的 观 测 系 统 下 得 到 的 地 震 数 据 分 析 是 否 含 有 在 DMO 处 理 中 所 需 要 的 倾 角 及 走 向 信 息 DMO 覆 盖 谱 计 算 方 法 是 通 过 建 立 简 单 的 倾 斜 地 质 模 型, 使 用 某 一 频 率 的 地 震 子 波 进 行 模 拟 并 对 每 个 面 元 使 用 DMO 偏 移 方 法 进 行 偏 移 计 算, 得 到 每 个 面 元 的 DMO 影 响 波 形, 通 过 对 每 个 波 形 的 差 异 对 比, 分 析 观 测 系 统 是 否 适 合 于 DMO 处 理, 如 图 所 示 针 对 目 标 层 的 速 度 分 析 痕 迹 准 确 地 速 度 分 析 能 够 使 资 料 进 行 同 相 叠 加, 提 高 地 震 资 料 的 成 像 质 量, 均 匀 性 好 的 面 元 有 利 于 提 高 速 度 分 析 精 度 53

57 图 部 分 面 元 DMO 响 应 波 形 图 炮 检 距 不 均 匀 时 ( 左 ) 和 均 匀 时 ( 右 ) 的 速 度 谱 分 析 观 测 系 统 叠 前 偏 移 响 应 分 析 使 用 双 聚 焦 理 论 研 究 观 测 系 统 参 数 对 叠 前 偏 移 成 像 的 影 响 双 聚 焦 成 像 主 要 组 成 部 分 是 主 瓣 和 许 多 旁 瓣, 主 瓣 的 宽 度 决 定 了 空 间 分 辨 率, 主 瓣 的 高 度 决 定 了 成 像 能 量, 旁 瓣 是 偏 移 假 频, 它 是 由 有 限 的 震 源 带 宽 偏 移 孔 径 目 标 点 埋 深 观 测 系 统 共 同 决 定 的 偏 移 假 象, 它 的 大 小 决 定 了 信 噪 比, 决 定 了 采 集 痕 迹 的 大 小 基 于 起 伏 地 表 复 杂 地 下 结 构 的 照 明 分 析 及 CRP 分 析 技 术 通 过 建 立 地 质 模 型, 使 用 波 动 方 程 照 明 分 射 线 追 踪 的 CRP 属 性 分 析, 对 地 质 体 和 基 于 目 标 进 行 照 明 及 CRP 属 性 分 析, 论 证 观 测 系 统 完 成 地 质 任 务 的 能 力 54

58 图 照 明 统 计 确 定 最 佳 激 发 点 ( 红 框 内 点 位 ) 图 加 密 前 ( 左 ) 后 ( 右 ) 高 陡 构 造 位 臵 照 明 分 析 基 于 起 伏 地 表 及 地 质 目 标 分 析 的 CRP 属 性 观 测 系 统 评 价 基 于 起 伏 地 表 及 面 向 目 标 的 面 元 分 析 方 法 在 观 测 系 统 论 证 过 程 中 具 有 重 要 作 用 在 建 立 模 型 的 基 础 上, 对 目 标 区 的 面 元 进 行 射 线 追 踪, 分 析 观 测 系 统 的 采 集 脚 印 阴 影 区 集 中 区 低 信 噪 比 区 ( 即 低 覆 盖 次 数 区 ), 然 后 进 行 局 部 范 围 针 对 性 设 计 图

59 从基本观测系统参数分析到后续处理静校正 提高剖面信噪比 归位成像需求 可知 页岩气勘探的观测系统一般采用: 小道距 20-30m) 小偏移距 20-30m) 小面元(10-15m) 高叠次( 100 次以 上 排列长度 4500m 以下 低信噪比区二维地震最好采用宽线加组合攻关 线距不易过大 为 2 倍的道距 常用的山地二维宽线采集主要技术方案 1 炮点与接收点不在同一线上的宽方 位宽线观测 2 炮点与接收点位于同一线上接收线等距设臵的宽线观测技术 3 炮点与接收点位于同一线上接收线非等距设臵的宽线观测技术 图 山地宽线观测系统示意图 LMS 宽线水平叠加剖面(覆盖次数 240 次) LMS 宽线水平叠加剖面(覆盖次数 120 次) 图 图 为不同叠次宽线水平叠加剖面剖面比较 可以看出 240 次剖面信 噪比较高 连续性好 构造形态清楚 反射信息丰富 满足地质解释要求 三维则采用 二宽一高 的设计理念 激发条件 深井 大药量 56

60 接 收 条 件 :2-4 串 检 波 器 面 积 组 合 2 野 外 采 集 地 震 野 外 采 集 是 多 工 种 多 班 组 具 体 实 施 过 程, 主 要 分 测 量 钻 井 检 波 器 放 炮 仪 器 室 内 等 班 组, 见 采 集 施 工 的 信 息 流 ( 图 2 1) 图 踏 勘 层 次 与 设 计 阶 段 山 地 条 件 下 地 震 采 集 作 业 受 到 的 制 约 和 限 制 远 远 超 过 平 原 沙 漠 等 其 它 探 区, 踏 勘 工 作 异 常 重 要, 该 项 工 作 贯 穿 整 个 项 目 的 全 过 程, 大 致 分 为 四 个 层 面, 即 部 署 踏 勘 详 细 踏 勘 精 细 踏 勘 逐 点 踏 勘 与 踏 勘 四 个 层 面 相 对 应 的 是 设 计 的 四 个 阶 段, 即 技 术 设 计 施 工 设 计 束 线 设 计 过 障 碍 物 设 计 ( 图 2-2-1) S 宽 线 水 平 叠 加 剖 面 ( 覆 盖 次 数 240 次 ) LMS 宽 线 水 平 叠 加 剖 面 ( 覆 盖 数 240 次 ) LMS 宽 线 水 平 叠 加 剖 面 ( 覆 盖 次 数 120 次 ) 部 署 踏 勘 详 细 踏 勘 精 细 踏 勘 逐 点 踏 勘 地 理 人 文 资 料 岩 性 资 料 测 绘 资 料 地 球 物 理 资 料 测 录 井 地 质 管 理 规 范 测 量 成 果 钻 井 成 果 特 殊 接 收 点 资 料 测 量 成 果 与 障 碍 物 系 统 资 料 整 体 设 计 施 工 设 计 57

61 2.2 表层结构调查 表层结构调查是地震勘探一项基础而非常重要的工作 激发井深的确定在相当 程度上依赖于表层结构 并为后期地震资料的处理提供准确的表层基础数据 调查 的方法有很多种 见图 南方山地主要适应于深井微测井 20m 表层 岩性取心 图 表层结构调查 2.3 地震采集技术-激发与接收 图 图 地震采集施工 关键节点与质控点图

62 三 页 岩 气 地 震 资 料 处 理 图 地 震 采 集 关 键 节 点 与 质 控 点 数 据 处 理 是 地 震 勘 探 至 关 重 要 且 必 不 可 少 的 中 间 关 键 环 节 必 备 条 件 是 计 算 机 与 地 震 数 据 处 理 软 件 处 理 是 想 获 得 高 信 噪 比 高 分 辨 率 高 保 真 的 数 据 体, 其 具 体 处 理 过 程 见 流 程 框 图 ( 图 3 1) 图 3 1 地 震 资 料 处 理 流 程 框 图 从 技 术 层 面 说, 地 球 物 理 是 建 立 在 水 平 层 状 模 型 或 复 杂 构 造 模 型 基 础 上 进 行 静 校 动 校 叠 加 偏 移 成 像 的 ; 从 信 号 处 理 线 性 时 不 变 系 统 出 发, 按 信 噪 比 频 带 宽 度 去 噪 合 适 度 频 带 扩 展 等 进 行 地 震 资 料 处 理 的 过 程 是 一 个 系 统 工 程, 叠 前 去 噪 多 次 波 压 制 及 反 褶 积 到 叠 加 后 的 各 种 处 理, 前 后 都 有 关 联, 所 以 不 是 一 个 方 法 或 一 个 模 块 可 以 单 独 判 定 其 好 坏 的 判 断 资 料 处 理 好 坏 的 唯 一 标 准 是 分 频 扫 描, 就 是 说 信 噪 比 谱 中 间 的 有 效 频 带 变 宽 了 就 是 好 的, 变 窄 了 就 是 坏 的 59

63 3.1 主 要 处 理 方 法 简 述 成 像 ( 静 校 动 校 偏 移 ) 近 地 表 静 校 正 : 对 地 震 资 料 所 作 的 校 正, 用 于 补 偿 由 高 程 风 化 层 厚 度 及 风 化 层 速 度 产 生 的 影 响, 把 资 料 校 正 到 一 个 指 定 的 基 准 面 上 其 目 的 是 获 得 通 常 在 一 个 平 面 上 进 行 采 集, 且 没 有 风 化 层 或 低 速 介 质 存 在 时 的 反 射 波 达 到 时 间 动 校 正 ( 正 常 时 差 校 正 ): 反 射 波 的 到 达 时 间 随 炮 检 距 的 改 变 而 变 化, 反 射 波 到 达 有 一 定 炮 检 距 的 检 波 点 的 时 间 要 比 位 于 震 源 点 的 检 波 点 的 时 间 长 对 地 震 资 料 应 用 上 述 时 间 校 正, 获 得 似 零 炮 检 距 的 反 射 地 震 资 料 是 一 种 几 何 改 正 偏 移 ( 叠 后 ): 使 叠 加 处 理 获 得 共 中 心 点 剖 面 ( 近 似 于 自 激 自 收 剖 面 ) 上 的 倾 角 反 射 归 位 到 它 们 真 正 的 地 下 界 面 位 臵, 并 使 绕 射 波 回 转 波 等 收 敛, 提 高 空 间 分 辨 率 和 改 善 地 震 成 像 效 果 地 震 数 据 处 理 中 的 一 个 基 本 准 则 是 同 相 叠 加 理 论 计 算 表 明 2 毫 秒 时 差 的 两 道 相 同 波 形 的 地 震 道 叠 加 相 当 于 62.5Hz 的 高 截 滤 波, 而 涉 及 到 同 相 轴 对 齐 的 静 校 正 和 速 度 分 析 动 校 正 则 是 处 理 的 关 键 环 节 动 静 校 正 技 术 作 为 解 决 多 次 覆 盖 所 带 来 的 地 球 物 理 问 题 的 重 要 手 段, 提 高 了 有 效 反 射 的 信 噪 比 叠 后 偏 移 是 解 决 地 球 物 理 归 位 问 题 的 重 要 手 段 叠 前 成 像 ( 时 间 / 深 度 ) 是 解 决 相 对 复 杂 的 构 造 和 空 间 速 度 变 化 条 件 下 的 同 相 叠 加 的 成 像 方 法 从 信 号 处 理 综 合 考 虑 : 去 噪 滤 波 叠 加, 造 成 频 带 变 窄 ; 反 褶 积 是 提 高 分 辨 率 ; 动 静 校 正 叠 加 偏 移 各 类 去 噪 滤 波 是 改 善 信 嗓 比 3.2 南 方 页 岩 气 区 资 料 处 理 的 难 点 与 对 策 难 点 : (1) 静 校 正 及 静 校 正 不 静, 影 响 动 静 校 正 效 果 ; (2) 频 率 和 振 幅 不 一 致, 影 响 同 相 叠 加 ; (3) 压 制 各 种 干 扰 波, 很 大 程 度 上 要 损 害 有 效 波 ; (4) 波 场 复 杂, 构 造 高 陡, 偏 移 成 像 困 难 对 策 : (1) 加 强 基 础 资 料 整 理 及 分 析, 精 确 计 算 野 外 静 校 正, 结 合 初 至 折 射 或 层 析 静 校 正 剩 余 静 校 正, 消 除 地 形 近 地 表 的 影 响 静 校 正 (2) 压 制 干 扰 波, 消 除 噪 声, 提 高 信 噪 比 去 噪 (3) 消 除 不 同 激 发 接 收 条 件 下 造 成 的 资 料 能 量 频 率 的 一 致 性 处 理 问 题 地 表 一 致 性 (4) 加 强 速 度 分 析 研 究, 改 善 迭 加 剖 面 效 果, 各 类 波 场 准 确 归 位 偏 移 成 像 3.3 南 方 页 岩 气 低 信 噪 比 区 资 料 处 理 静 校 正 处 理 技 术 采 用 层 析 静 校 正 和 剩 余 静 校 正 相 结 合 解 决 静 校 正 问 题 60

64 采 用 分 频 迭 代 剩 余 静 校 正 技 术, 逐 步 提 高 静 校 正 的 精 度, 使 有 效 信 号 能 同 相 叠 加 速 度 分 析 - 动 校 正 - 不 同 频 带 滤 波 - 静 校 正 - 叠 加 图 是 静 校 正 测 试 处 理 及 效 果 分 析, 高 程 静 校 正 后 单 炮 遗 留 了 较 大 的 静 校 正 问 题, 有 将 近 30ms 的 静 校 正 量, 这 是 剩 余 静 校 正 所 无 法 解 决 的 ; 折 射 波 静 校 正 和 层 析 成 像 静 校 正 较 好 的 解 决 表 层 结 构 对 单 炮 的 影 响, 从 上 图 单 炮 的 校 正 效 果 来 看, 层 析 成 像 静 校 正 效 果 好 于 高 程 静 校 正 和 折 射 静 校 正 图 是 剖 面 比 较, 层 析 静 校 正 在 浅 中 层 明 显 好 于 高 程 和 折 射 静 校 正 剖 面 图 是 经 过 三 次 剩 余 静 校 正 资 料 比 较, 多 次 迭 代 处 理, 逐 步 提 高 记 录 品 质 图 单 炮 静 校 正 测 试 效 果 分 析 61

65 图 剖面静校正测试效果分析 图 剩余静校正效果分析 去噪处理技术 主要做法 1 对于静校正问题较大的地区要先做好静校正 使相干噪音和有效波的相干 性更好 以利于相干噪音的去除 同时也有利于保护有效波成份 2 要具体分析干扰波与有效波在不同域中的特征差异 使它们的差异在某个 域中最大 并针对不同的噪音选择相应的去噪技术 才能获得好的去噪效果 3 在低信噪比资料处理中 叠前叠后联合逐项去噪是提高信噪比的有效途径 4 叠前去噪应慎重 注重资料的保幅 合理选择去噪方法和参数是关键 在 去噪的过程中要把握好一个度 使有效波成份不受损失 具体迭代处理流程见图

66 图 叠 前 去 噪 效 果 分 析 : 噪 声 自 动 识 别 与 衰 减 模 块 : 可 以 有 效 地 去 除 有 规 律 的 干 扰 和 随 机 干 扰, 从 而 提 高 地 震 资 料 的 信 噪 比 ( ) 图 ( ) 叠 后 去 噪 效 果 分 析 : 页 岩 气 地 震 资 料 处 理 要 特 别 注 意 对 浅 层 信 息 的 保 护, 叠 后 初 至 切 除 一 定 要 精 细 图 手 工 切 除 对 浅 层 同 相 轴 保 护 更 好 叠 后 去 噪 一 般 加 滤 波, 重 点 放 在 叠 前 去 噪 上 63

67 图 振幅补偿技术处理 在地震资料处理中要尽量保持振幅真实性 保证资料的可靠性 振幅差异直接 影响地震资料的叠加效果 如果叠加道集中不同道的振幅差异大 叠加统计效应就 会降低 不利于压制干扰 影响叠加的信噪比 为保证随时空变化的地震波的振幅 一致性 处理中采用在炮点 检波点 炮检距道 CMP 四个域进行地表一致性振 幅处理 使其纵横向能量补偿一致 进而保证叠加的统计效应 在振幅处理中 采 取两步法振幅补偿处理 首先进行几何扩散补偿来补偿由于球面扩散造成的能量损 失 然后采用地表一致振幅补偿来补偿由于横向变化造成的振幅不一致现象 图 为单炮记录补偿效果分析 YSG 振幅衰减和频率吸收的差异 振幅补偿+频率补偿后的单炮记 YSG 振幅补偿后的单炮记录 YSG 振幅补偿+频率补偿+反褶积后单炮记录 图

68 3.3.4 偏 移 技 术 处 理 偏 移 常 用 的 有 叠 后 时 间 偏 移 处 理, 叠 前 时 间 偏 移 处 理 和 叠 前 深 度 偏 移 处 理 针 对 不 同 的 地 质 条 件 不 同 地 质 目 标 任 务, 采 取 针 对 性 的 处 理 流 程, 分 别 解 决 不 同 的 地 质 问 题 ( 见 流 程 图 ) 叠 前 偏 移 速 度 是 关 键, 精 确 的 速 度 分 析 是 做 好 精 确 成 像 基 础 ( 图 ) 速 度 差 8%~10% 会 有 极 大 的 变 化, 尤 其 深 层 偏 移 量 更 大 根 据 叠 加 速 度 乘 一 个 百 分 比 的 方 法 不 科 学 利 用 层 速 度 控 制 法 建 立 偏 移 速 度 场 技 术, 可 建 立 精 确 的 偏 移 速 度 场 在 大 倾 角 地 区, 采 用 DMO 叠 加 与 叠 后 时 间 偏 移 结 合 可 改 善 成 像 精 度 应 使 用 DMO 速 度, 加 以 平 滑 后 作 叠 前 初 始 速 度 偏 移 效 果 好 图 偏 移 成 像 流 程 图 叠 前 时 间 偏 移 流 程 图 图 分 别 是 一 个 高 信 噪 比 一 个 低 信 噪 区 偏 移 剖 面 效 果 所 以 低 信 噪 比 区 资 料 处 理 难 度 更 大, 一 环 扣 一 环, 前 级 对 后 级 负 责 必 须 建 立 在 准 确 的 静 校 正 量 彻 底 的 净 化 工 作 精 确 的 速 度 函 数 良 好 的 波 组 一 致 性 正 确 的 偏 移 速 度 建 模 先 进 的 偏 移 成 像 技 术 上 开 展 工 作 图 图 图

69 3.3.5 地 震 数 据 处 理 质 量 控 制 影 响 地 震 数 据 处 理 质 量 的 最 重 要 环 节 : (1) 试 处 理 后 处 理 流 程 及 参 数 确 定 (2) 近 地 表 静 校 正 及 其 应 用 (3) 叠 前 (/ 叠 后 ) 去 噪 反 褶 积 方 法 选 择 和 流 程 组 合 (4) 叠 加 剖 面 (5) 叠 前 偏 移 速 度 场 的 建 立 与 检 查 (6) 最 终 成 果 数 据 所 以, 对 处 理 过 程 的 每 一 个 步 骤 设 质 量 控 制 点 和 节 点 检 查 在 勘 探 程 度 高 的 地 区 用 井 震 标 定 控 制 参 数, 用 技 术 质 量 控 制 处 理 过 程 中 的 静 校 正 速 度 频 率 能 量 信 噪 比, 用 解 释 中 属 性 技 术 进 行 效 果 评 价 66

70 第 六 章 广 域 电 磁 法 及 其 在 页 岩 气 勘 探 中 的 应 用 何 继 善 前 言 广 域 电 磁 法 是 相 对 于 传 统 的 可 控 源 音 频 大 地 电 磁 法 (Controlled Source Audio frequency Magnetotellurics, 简 称 CSAMT)[3] 和 磁 偶 源 频 率 测 深 法 (Frequency Sounding with Magnetic Dipole, 简 称 MELOS) 方 法 提 出 来 的 CSAMT 采 用 人 工 场 源, 克 服 了 大 地 电 磁 法 (Magnetotellurics, 简 称 MT) 场 源 的 随 机 性 和 信 号 微 弱 的 缺 点 但 是 它 沿 用 在 远 区 测 量 一 对 正 交 电 磁 分 量, 按 远 区 近 似 公 式 计 算 视 电 阻 率 的 做 法, 又 限 制 了 它 的 适 用 范 围 远 区 测 量 的 信 号 微 弱, 背 离 了 采 用 人 工 源 使 信 号 强 大 的 初 衷 ; 如 果 在 近 一 些 的 地 方 测 量, 确 实 能 增 大 信 号 强 度, 可 是 远 区 近 似 公 式 又 难 以 成 立 ( 略 去 了 不 可 略 去 的 高 次 项, 牺 牲 了 精 度 ) 出 现 了 新 的 矛 盾 MELOS 方 法 突 破 了 远 区 的 限 制, 大 大 拓 展 了 频 率 域 电 磁 法 的 观 测 范 围 与 CSAMT 相 比, 它 本 来 是 可 以 取 得 一 定 优 势 的 但 是 它 把 非 远 区 的 测 量 结 果 校 正 到 远 区 去 的 作 法, 花 费 了 增 加 野 外 和 室 内 工 作 的 代 价, 又 回 到 了 远 区 的 老 路 有 点 得 不 偿 失 针 对 上 述 两 种 常 用 电 磁 法 的 不 足, 何 继 善 教 授 提 出 了 广 域 电 磁 法, 广 域 电 磁 法 继 承 了 CSAMT 使 用 人 工 场 源 克 服 场 源 随 机 性 的 优 点, 也 继 承 了 MELOS 方 法 非 远 区 测 量 的 优 势 摒 弃 了 CSAMT 远 区 信 号 微 弱 的 劣 势, 扩 展 了 观 测 适 用 的 范 围 也 摒 弃 了 MELOS 方 法 的 校 正 办 法, 保 留 了 计 算 公 式 中 的 高 次 项 既 不 是 沿 用 卡 尼 亚 公 式, 也 不 是 把 非 远 区 校 正 到 远 区, 而 是 用 适 合 于 全 域 的 公 式 计 算 视 电 阻 率, 大 大 拓 展 了 人 工 源 电 磁 法 的 观 测 范 围, 提 高 了 观 测 速 度 精 度 和 野 外 效 率 广 域 电 磁 法 和 伪 随 机 信 号 电 磁 法 结 合 起 来, 形 成 了 独 具 特 色 的 一 种 新 的 电 法 勘 探 方 法 一 广 域 电 磁 法 基 本 原 理 广 域 电 磁 法 根 据 场 源 形 式 或 观 测 方 式 可 以 做 详 细 的 划 分, 考 虑 到 野 外 实 际 情 况, 目 前 为 止 采 用 水 平 电 流 源 发 射 信 号 测 量 电 场 的 x 分 量 的 E-Ex 广 域 电 磁 法 应 用 最 为 广 泛, 这 里 以 电 场 水 平 分 量 Ex 来 说 明 E-Ex 广 域 电 磁 法 和 广 域 电 阻 率 的 概 念 均 匀 大 地 表 面 水 平 电 流 源 的 电 场 x 分 量 的 计 算 公 式 为 E x IL d 2π r 2 ikr [1 3sin e 1 i kr ] 3 式 中 :I 为 供 电 电 流 ;dl 为 电 偶 极 源 的 长 度 ;i 表 示 纯 虚 数 ;k 为 均 匀 半 空 间 的 波 数 ;r 为 收 发 距, 即 观 测 点 距 偶 极 子 中 心 的 距 离 ; 为 电 导 率 ; 为 电 偶 极 源 方 67 (1)

71 向 和 源 的 中 点 到 接 收 点 矢 径 之 间 的 夹 角 视 电 阻 率 是 地 下 电 性 不 均 匀 体 和 地 形 起 伏 的 综 合 反 应, 它 能 够 反 映 介 质 电 性 的 空 间 变 化, 或 者 说 视 电 阻 率 是 空 间 上 介 质 真 电 阻 率 的 复 杂 加 权 平 均 从 均 匀 大 地 表 面 水 平 谐 变 电 偶 极 子 的 电 场 x 分 量 表 达 式 (1) 可 知, 其 包 含 了 地 下 电 阻 率 参 数, 可 通 过 反 算 求 得 电 阻 率 参 数 将 电 场 水 平 分 量 Ex 的 表 达 式 改 写 为 IL d Ex F (i ) 3 E E kr x 2π r (2) 式 中 : F kr kr 2 ikr E E (i ) 1 3sin e 1 i x 式 (3) 是 一 个 与 地 下 电 阻 率 工 作 频 率 以 及 发 送 - 接 收 距 离 有 关 的 函 数 实 际 勘 探 中, E x 测 量 是 通 过 测 量 两 点 (MN) 之 间 的 电 位 差 实 现, 即 (3) 令 IL d VMN Ex MN F (i ) 3 E E kr MN x 2πr K E Ex 3 2πr dl MN (5) (4) 式 (5) 中 MN 为 测 量 电 极 距 K E Ex 是 一 个 只 与 极 距 有 关 的 系 数, 称 为 广 域 电 磁 测 深 提 取 视 电 阻 率 的 装 臵 系 数 于 是, 式 (4) 可 以 提 取 视 电 阻 率 如 下 : K a E Ex VMN 1 I F (i kr) E Ex (6) 式 (6) 定 义 的 就 是 广 域 视 电 阻 率, 只 要 测 量 出 电 位 差 发 送 电 流 以 及 有 关 的 极 距 参 数, 采 用 迭 代 法 计 算, 便 可 提 取 视 电 阻 率 信 息 广 域 视 电 阻 率 是 一 个 严 格 的 定 义, 没 有 经 过 任 何 近 似 和 舍 弃, 而 CSAMT 采 用 CAGNIARD 视 电 阻 率 计 算 公 式 (7), 其 定 义 是 在 满 足 远 区 条 件 而 舍 弃 了 一 些 高 次 项 得 出 的 一 个 近 似 计 算 公 式, 当 不 满 足 远 区 条 件 时,CSAMT 的 CAGNIARD 电 阻 率 公 式 不 成 立, 因 此 CSAMT 只 能 在 远 区 测 量 广 域 视 电 阻 率 定 义 是 一 个 严 格 的 表 达 式, 不 必 限 制 在 远 区, 可 以 在 广 大 非 远 区 工 作 y 2 1 Ex a H (7) 68

72 发 射 机 Transmitter A 1~3 km 60 度 B 2-5 km 5-30km 测 区 Survey line 接 收 机 Receiver 图 1 广 域 电 磁 法 野 外 布 臵 示 意 图 二 广 域 电 磁 法 的 基 本 特 点 广 域 电 磁 法 也 是 一 种 人 工 源 频 率 域 电 磁 勘 探 方 法, 通 过 发 送 与 接 收 不 同 频 率 的 信 号 来 探 测 不 同 深 度 的 地 电 信 息 广 域 电 磁 法 发 送 的 是 伪 随 机 电 流 信 号, 而 不 是 普 通 CSAMT 的 变 频 方 法, 一 次 所 发 送 的 伪 随 机 电 流 信 号 中 包 含 多 个 主 频 成 分, 它 们 的 振 幅 大 小 相 近 广 域 视 电 阻 率 的 计 算 公 式 是 严 格 的, 没 有 近 似 舍 弃 的, 可 以 在 非 远 区 工 作, 而 且 只 需 要 测 量 电 磁 场 的 一 个 分 量 广 域 电 磁 法 摒 弃 了 CSAMT 法 变 频 发 送 只 能 在 远 区 测 量 且 必 须 测 量 正 交 两 个 电 磁 场 分 量 的 弱 点, 总 而 言 之, 广 域 电 磁 测 深 法 有 以 下 主 要 特 点 : 1) 只 需 要 测 量 电 磁 场 的 一 个 分 量, 大 大 提 高 了 勘 探 速 度 和 精 度 2) 广 域 电 磁 勘 探 不 必 要 求 在 远 区 工 作, 可 以 在 非 远 区 测 量 3) 广 域 电 磁 发 送 伪 随 机 电 流 信 号, 一 次 发 送 就 包 含 了 多 个 有 效 频 率, 且 每 个 频 率 幅 值 接 近, 相 对 于 CSAMT 法 每 次 只 能 发 送 一 个 频 率 信 号 的 变 频 法 而 言, 效 率 大 大 提 高, 电 源 利 用 率 高 4) 广 域 电 磁 接 收 机 仅 需 测 量 一 个 电 磁 场 分 量, 信 号 通 道 量 最 低 可 减 少 到 一 个, 因 而 接 收 机 的 成 本 相 对 较 低, 能 够 实 现 一 台 发 送 机 发 送 许 多 台 接 收 机 同 时 接 收, 实 现 大 规 模 三 维 电 磁 勘 探, 极 大 地 提 高 了 电 磁 法 勘 探 效 率 以 及 勘 探 的 精 度 和 勘 探 效 果 5) 非 远 区 测 量, 获 得 的 接 收 信 号 大, 观 测 精 度 和 效 率 都 能 得 到 明 显 提 高 采 用 多 收 发 距 工 作 方 法 广 域 电 磁 法 还 具 有 以 下 基 本 特 点 : 1) 在 远 区 利 用 电 磁 感 应 原 理 测 深, 在 中 近 区 通 过 多 次 覆 盖 利 用 了 几 何 测 深 的 原 理 测 深, 因 而 将 电 磁 感 应 测 深 和 直 流 电 法 几 何 测 深 有 机 融 合, 具 有 坚 实 的 理 论 基 础, 是 电 磁 勘 探 的 方 法 创 新 2) 增 加 了 不 同 收 发 距 这 个 新 增 的 一 维 信 息 量, 频 谱 激 电 的 信 息 就 蕴 含 其 中, 69

73 又 由 于 可 以 得 到 高 信 噪 比 和 高 精 度 的 数 据, 因 而 为 电 性 全 信 息 ( 电 阻 率 与 激 电 参 数 ) 同 时 反 演 成 像 奠 定 的 坚 实 基 础, 为 高 分 辨 率 反 演 成 像 提 供 了 必 需 的 信 息, 为 实 现 勘 探 目 标 的 定 量 分 析 解 释 和 评 价 提 供 了 可 能 性, 对 提 高 勘 探 效 果 十 分 有 益 广 域 电 磁 法 的 核 心 是 采 用 电 磁 场 的 全 域 精 确 公 式 迭 代 计 算 提 取 视 电 阻 率, 这 样 可 以 在 非 远 区 进 行 测 量, 大 大 拓 展 了 人 工 源 电 磁 法 的 观 测 范 围, 提 高 了 观 测 速 度 精 度 和 野 外 勘 探 效 率, 形 成 了 独 具 特 色 的 一 种 新 的 电 法 勘 探 方 法 图 2 广 域 电 磁 法 CSAMT 和 MT 曲 线 对 比 图 图 2 是 三 层 K 型 断 面 的 数 值 模 拟 得 到 的 频 率 - 视 电 阻 率 曲 线,K 型 断 面 的 参 数 如 图 所 示, 在 进 行 广 域 电 磁 法 和 CSAMT 数 值 模 拟 时 的 参 数 完 全 一 致, 收 发 距 均 为 10km 由 图 可 知,MT 曲 线 很 好 的 反 映 了 K 型 断 面 的 电 性 特 征 由 于 CSAMT 采 用 卡 尼 亚 视 电 阻 率 定 义, 舍 弃 了 高 次 项 信 息, 导 致 低 频 段 的 非 平 面 波 效 应 严 重, 视 电 阻 率 曲 线 以 45 斜 角 上 升, 没 有 了 信 息 量 而 广 域 电 磁 法 采 用 的 是 广 域 视 电 阻 率 定 义, 是 一 种 全 区 视 电 阻 率, 在 进 行 视 电 阻 率 运 算 时 没 有 舍 弃 任 何 信 息, 因 而 有 效 的 压 制 了 非 平 面 波 效 应, 有 效 的 反 映 了 基 底 的 电 阻 率 特 征 三 广 域 电 磁 系 统 组 成 广 域 电 磁 系 统 为 中 南 大 学 和 湖 南 继 善 高 科 技 有 限 公 司 自 行 研 制 的 广 域 电 磁 观 测 系 统, 主 要 设 备 有 : 广 域 电 磁 发 射 机 广 域 电 磁 接 收 机 大 功 率 发 电 机 等 1 广 域 电 磁 发 射 机 基 本 指 标 广 域 电 磁 发 射 机 的 信 号 源 为 a n 序 列 伪 随 机 信 号, 可 根 据 勘 探 需 要 选 用 不 同 的 信 号 频 率, 且 目 前 能 同 时 发 射 7 个 频 率, 实 现 了 多 个 频 率 同 时 测 量 的 要 求, 大 大 提 高 勘 探 的 效 率 1) 电 压 范 围 :<1000V 2) 电 流 范 围 :<200A( 国 内 外 电 磁 法 仪 器 的 发 射 电 流 一 般 小 于 30A) 3) 频 率 范 围 :0.0117~8192HZ 70

74 2 广 域 电 磁 接 收 机 基 本 指 标 广 域 电 磁 仪 接 收 机, 具 体 指 标 为 : 1) 模 数 转 换 器 分 辨 率 :24bit( 国 内 外 电 磁 法 仪 器 的 一 般 为 16bit) 2) 模 数 转 换 器 速 率 : 大 于 600KSPS 3) 信 号 输 入 范 围 :-37.5mv~+37.5mv 4) 信 号 频 率 范 围 :0.1Hz~10KHz 5) 检 测 灵 敏 度 : 0.05mV 6) 电 位 差 测 量 精 度 :±0.5% 7) 输 入 阻 抗 :3MΩ 8) 固 定 增 益 :100 倍 9) 程 控 增 益 :1-2 n 倍,n=0-12, 即 倍 10) 50Hz 工 频 压 制 :60dB 四 案 例 4.1 哈 密 地 区 广 域 电 磁 法 探 测 研 究 研 究 背 景 为 了 加 大 对 石 炭 系 火 山 岩 的 勘 探 力 度, 在 哈 密 地 区 布 臵 广 域 电 磁 法 勘 探 以 获 取 石 炭 系 火 山 岩 及 沉 积 岩 电 阻 率 分 布 特 征 ; 基 本 查 清 区 内 盆 山 接 触 关 系, 坳 陷 隆 起 接 触 关 系, 坳 陷 内 凹 陷 与 凸 起 的 接 触 关 系 ; 基 本 搞 清 二 叠 系 石 炭 系 火 山 岩 石 炭 系 沉 积 岩 在 坳 陷 内 发 育 情 况 横 向 展 布 特 征 物 性 参 数 通 过 测 井 资 料 的 地 层 电 性 特 征 和 岩 石 电 性 特 征 的 统 计 分 析, 显 示 工 区 内 二 叠 系 及 更 老 的 地 层 显 示 为 明 显 的 高 阻 特 征, 三 叠 系 及 侏 罗 系 为 低 阻 特 征, 二 叠 系 阻 值 相 对 较 高 些 中 酸 性 ( 安 山 岩 ) 酸 性 喷 发 岩 具 有 高 电 阻 特 征, 碎 屑 岩 ( 包 括 火 山 碎 屑 岩 ) 具 有 中 - 低 电 阻 特 征, 火 山 碎 屑 岩 ( 角 砾 岩 除 外 ) 与 砂 岩 泥 岩 等 碎 屑 岩 均 为 低 电 阻 率 特 征, 但 实 际 上 砂 岩 泥 岩 的 电 阻 率 要 比 火 山 碎 屑 岩 低 一 些 综 合 区 域 电 性 特 征 电 测 井 电 阻 率 资 料 及 首 支 电 阻 率 资 料, 构 建 哈 密 地 区 电 性 模 型 : 表 工 区 电 性 层 电 性 层 地 层 电 阻 率 范 围 (.m) 电 性 特 征 第 一 电 性 层 第 四 系 (Q) 10~50(30) 次 低 阻 第 二 电 性 层 新 近 系 (N) 古 近 系 (E) 5~35(22) 低 阻 第 三 电 性 层 侏 罗 系 (J) 5~60(10.5) 低 阻 第 四 电 性 层 三 叠 系 (T) 10~60(26) 低 阻 第 五 电 性 层 上 二 叠 系 (P 2 ) 12~120(44.3) 次 低 阻 第 六 电 性 层 下 二 叠 系 (P 1 ) 150~1500(334) 次 高 阻 第 七 电 性 层 石 炭 系 (C) 及 下 伏 地 层 大 于 350 高 阻 施 工 参 数 及 工 作 量 测 网 如 图 所 示, 工 区 共 布 臵 测 线 4 条, L1 长 86.9km L2 长 86.4km L3 长 112km L4 长 100.8km, 点 距 100m, 测 线 构 成 两 纵 两 横 井 字 形 测 区 71

75 图 广域电磁法探测工作布臵图 研究成果简介 图 吐哈盆地某区地震和广域电磁法剖面 背靠背处理 图 为其中一条测线的地震剖面和与其对应的广域电磁法的二维反演成 像 由于种种原因 地震没有达到预期效果 如图中的石炭系中是否有沉积岩分布 剖面两端的同相轴不明显等 对比地震和广域电磁法结果可知 在大的构造上 二者并无差异 断层系统的 划分上 地震甚至更优 但广域电磁法的优势在于地震同相轴资料差的地方取得了 更好的成像效果 如图中 15~25km 段 地震无法识别石炭系内部是否有沉积岩分 布 而广域电磁法通过电阻率差异 较好的解决了疑点 图中 50~60km 段 不但是 在石炭系内部发育了沉积岩 并且发育有断裂系统 是勘探的有利区 72

76 4.2 湖 南 龙 山 地 区 页 岩 气 广 域 电 磁 法 探 测 研 究 研 究 背 景 为 了 促 进 湖 南 省 页 岩 气 的 勘 探 开 发, 中 南 大 学 在 龙 山 地 区 采 用 广 域 电 磁 法 开 展 页 岩 气 调 查 评 价, 以 了 解 工 作 区 内 1500 米 以 浅 的 地 层 ( 尤 其 是 页 岩 地 层 ) 分 布 埋 深 产 状 及 构 造 断 裂 情 况 为 页 岩 气 调 查 研 究 项 目 的 钻 井 设 计 井 位 选 择 提 供 地 球 物 理 参 数 及 电 磁 法 勘 查 成 果 资 料, 为 勘 查 开 发 提 供 基 础 资 料 数 据 试 验 区 地 质 概 况 图 试 验 区 周 边 地 质 图 ( 红 框 为 试 验 区 ) 试 验 区 位 于 龙 山 县 城 东 10km, 区 内 地 质 构 造 较 简 单, 出 露 的 地 层 主 要 是 寒 武 系, 无 大 的 断 裂 构 造 ( 图 4-2-1) 试 验 区 泥 页 岩 厚 度 在 300m 左 右 ( 图 4-2-2) 龙 山 地 区 下 寒 武 统 黑 色 泥 页 岩 的 沉 积 环 境 为 陆 棚 相, 可 与 渝 东 地 区 进 行 类 比, 其 黑 色 泥 页 岩 有 机 碳 含 量 为 3% 左 右, 有 机 质 类 型 为 Ⅰ 型, 是 以 海 洋 菌 藻 类 为 主 的 生 源 组 合, 其 原 始 组 分 属 富 氢 富 脂 质, 具 高 生 烃 潜 力, 热 演 化 程 度 较 高, 已 普 遍 达 到 高 - 过 成 熟 阶 段 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 的 泥 页 岩 埋 藏 深 度 相 对 较 小, 主 要 分 布 在 m 之 间, 平 均 埋 深 在 2000m 左 右, 同 时 断 层 也 不 发 育, 具 有 良 好 的 页 岩 气 保 存 条 件 图 湘 西 北 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 黑 色 泥 页 岩 等 厚 图 73

77 4.2.3 物 性 参 数 依 据 龙 山 地 区 部 分 实 测 物 性 标 本, 各 岩 性 层 物 性 参 数 值 统 计 见 表 牛 蹄 塘 页 岩 与 上 覆 的 明 心 寺 组 砂 质 页 岩 细 砂 岩 以 及 下 覆 的 震 旦 系 上 统 灰 岩 白 云 岩 均 有 明 显 的 电 阻 率 差 异, 灰 岩 的 电 阻 率 一 般 大 于 1000Ω.m( 均 值 约 为 1500Ω.m), 表 现 为 高 阻, 页 岩 的 电 阻 率 一 般 小 于 150Ω.m( 均 值 约 为 90Ω.m), 表 现 为 相 对 低 阻 当 上 覆 地 层 为 明 心 寺 组 细 砂 岩 时, 下 覆 地 层 为 震 旦 系 灰 岩 时, 如 果 存 在 页 岩 层, 在 电 阻 率 断 面 上 呈 明 显 的 低 阻 不 同 地 层 岩 性 之 间 的 电 性 差 异 为 广 域 电 磁 法 的 应 用 提 供 了 良 好 的 地 球 物 理 前 提 表 物 性 参 数 统 计 表 地 层 主 要 岩 性 电 阻 率 范 围 (Ω m) 电 性 特 征 清 虚 洞 组 ( 1q ) 灰 岩 和 白 云 岩 N 10 2 ~n 10 3 次 低 阻 金 山 顶 组 ( 1j ) 砂 质 页 岩 细 砂 岩 粉 砂 岩 60~150(100) 低 阻 明 心 寺 组 ( 1m ) 砂 质 页 岩 细 砂 岩 120~350(200) 次 高 阻 牛 蹄 塘 组 ( 1n ) 灰 黑 - 黑 色 炭 质 页 岩, 夹 少 量 粉 砂 岩 细 砂 岩, 底 部 夹 炭 质 灰 岩 50~150(90) 低 阻 震 旦 系 上 统 ( Z 3 ) 灰 岩 白 云 岩 1050~6080(1500) 高 阻 成 果 简 介 图 为 剖 面 的 二 维 反 演 及 推 断 解 释 断 面 图, 整 个 电 阻 率 断 面 分 层 信 息 清 楚 结 合 已 知 地 质 资 料 和 岩 石 标 本 电 性 测 试 数 据, 推 断 认 为 第 一 电 性 层 为 清 虚 洞 组 灰 岩 和 白 云 岩, 第 二 电 性 层 为 金 山 顶 组 砂 质 页 岩 细 砂 岩 粉 砂 岩, 第 三 电 性 层 为 明 心 寺 组 砂 质 页 岩 细 砂 岩, 第 四 电 性 层 为 牛 蹄 塘 组 炭 质 页 岩, 第 五 电 性 层 为 震 旦 系 上 统 的 灰 岩 白 云 岩 地 质 解 释 结 果 与 龙 山 2# 揭 示 的 地 层 柱 状 图 吻 合 图 龙 山 地 区 页 岩 气 广 域 电 磁 法 反 演 解 释 断 面 图 74

78 4.3 湘 西 地 区 页 岩 气 广 域 电 磁 法 探 测 研 究 研 究 背 景 为 进 一 步 扩 大 勘 探 成 果 拓 展 勘 探 新 领 域 明 确 勘 探 潜 力 指 导 勘 探 生 产, 开 展 了 广 域 电 磁 法 探 测 炭 质 页 岩 的 相 关 工 作 此 次 广 域 电 磁 法 勘 探 的 主 要 地 质 任 务 为 :(1) 查 明 区 块 向 斜 地 层 分 布 构 造 形 态 断 裂 特 征 ;(2) 落 实 目 的 层 分 布 构 造 特 征 埋 深 厚 度 分 布 等 情 况 ;(3) 探 索 页 岩 气 甜 点 区 评 价 方 法, 为 预 探 井 井 位 选 择 钻 井 地 质 设 计 编 制 等 提 供 地 球 物 理 参 数 及 广 域 电 磁 法 勘 查 成 果 试 验 区 地 质 概 况 区 块 出 露 的 地 层 主 要 是 寒 武 系 和 奥 陶 系, 该 区 块 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 的 泥 页 岩 埋 藏 深 度 相 对 较 小, 基 本 上 在 2000 米 以 下, 平 均 埋 深 仅 1500m 左 右, 页 岩 气 封 盖 能 力 较 好 但 是, 区 内 由 于 构 造 抬 升, 上 覆 地 层 剥 蚀 严 重, 下 部 地 层 压 力 释 放, 在 此 过 程 中 牛 蹄 塘 组 泥 页 岩 岩 层 层 面 裂 缝 会 较 发 育 因 此, 在 断 裂 构 造 较 发 育 的 情 况 下, 页 岩 气 会 通 过 层 面 裂 缝 断 裂 构 造 而 逸 散, 对 页 岩 气 的 保 存 条 件 不 利 页 岩 气 勘 探 有 利 区 块 下 寒 武 统 发 育 的 海 相 泥 页 岩 厚 度 大 有 机 碳 含 量 高 有 机 质 类 型 好, 已 达 高 - 过 成 熟 阶 段, 具 有 良 好 的 页 岩 气 生 成 条 件 该 区 页 岩 气 埋 藏 较 浅, 对 页 岩 气 开 采 有 利 但 是, 该 区 页 岩 气 保 存 条 件 一 般, 不 利 于 页 岩 气 的 富 集 成 藏 图 工 区 周 边 地 质 图 图 岩 石 标 本 视 电 阻 率 分 布 图 物 性 参 数 各 岩 性 层 电 阻 率 序 列 为 : 页 岩 < 泥 岩 < 板 岩 < 泥 灰 岩 < 白 云 岩 < 灰 岩 灰 岩 的 电 阻 率 均 值 约 为 300Ω.m, 表 现 为 相 对 高 阻, 页 岩 的 电 阻 率 均 值 约 为 10Ω.m, 表 现 为 相 对 低 阻 75

79 页岩中有机碳可引起极化率异常 有机碳含量越高极化率值亦越高 TOC 与极 化率呈正相关 因此 可通过极化率指示 TOC 的高低 推断优质页岩分布 岩性 极化率可能的序列为 页岩>灰岩>板岩>泥灰岩>泥岩>白云岩 表 物性参数统计表 岩性名称 岩石样本视电阻率(Ω.m) 岩石样本极化率(%) 页岩 泥岩 板岩 泥灰岩 白云岩 灰岩 施工参数及工作量 图 广域电磁法工作部署图 成果简介 广域电磁法工作组通过分析牛蹄塘组电性特点及上覆与下伏地层岩性电性特 征 结合电磁法一维连续介质 二维连续介质反演结果 并应用技术分析手段 给 出了页岩气勘探区块基本的电性分布 目的层埋深及主要构造特征等信息 整体上来看 区块南部牛蹄塘组保存比较完整 地层识别情况好 测线交点地 层能够较好的完成闭合 目的层埋藏深部不大 根据 7 条测线电阻率分布情况 绘 制了不同海拔的电阻率平面切片图 提取了目的层顶底界面的海拔位臵平面图及埋 深平面图 对广域电磁信号的进行了极化率提取工作 并绘制了极化率平面分布图 76

80 图 广 域 电 磁 勘 探 反 演 剖 面 立 体 图 图 目 的 层 立 体 分 布 图 根 据 7 条 剖 面 地 层 识 别 及 推 断 结 果, 推 断 出 目 的 层 的 构 造 形 态, 顶 界 面 与 底 界 面 埋 藏 深 度 目 的 层 厚 度 情 况 建 立 目 的 层 埋 藏 立 体 图, 给 出 了 顶 界 面 海 拔 及 埋 深 图 底 界 面 海 拔 及 埋 深 图, 根 据 顶 底 界 面 分 布 位 臵, 给 出 了 区 块 广 域 电 磁 测 区 目 的 层 厚 度 分 布 平 面 图 图 为 目 的 层 立 体 分 布, 最 上 第 一 层 为 地 表 位 臵, 中 间 层 为 目 的 层 顶 板, 最 下 为 目 的 层 底 板 牛 蹄 塘 组 整 体 呈 向 斜 构 造, 测 线 CR22 穿 过 向 斜 核 部, 两 侧 分 别 为 向 斜 两 翼, 核 部 地 层 埋 藏 深, 向 两 翼 延 伸 埋 藏 逐 渐 变 浅 图 为 广 域 电 磁 法 与 地 震 比 对, 可 见 广 域 电 磁 法 对 牛 蹄 塘 组 炭 质 页 岩 的 分 辨 能 力 与 地 震 一 致, 由 于 牛 蹄 塘 组 与 上 覆 地 层 的 波 阻 抗 相 近, 地 震 无 法 分 辨 牛 蹄 塘 的 顶 板, 只 分 辨 出 了 底 板 位 臵 广 域 电 磁 法 如 果 计 算 了 极 化 率 后, 还 可 以 推 断 优 质 页 岩 分 布 77

81 图 广 域 电 磁 法 与 地 震 对 比 图 实 现 利 用 电 磁 法 资 料 识 别 页 岩 气 有 利 区 基 于 物 性 测 试 揭 示 了 南 方 海 相 富 有 机 质 页 岩 具 有 低 电 阻 率 和 高 极 化 率 的 特 征, 且 该 特 征 随 着 有 机 碳 含 量 的 升 高 越 发 显 著 首 次 提 出 联 合 电 阻 率 和 极 化 率 参 数 实 现 了 页 岩 气 储 层 关 键 地 质 参 数 ( 埋 深 厚 度 有 机 碳 含 量 等 ) 的 高 效 低 耗 高 精 度 大 深 度 识 别 和 勘 探, 综 合 分 析 圈 定 页 岩 气 的 甜 点 区 ( 适 当 的 埋 深 一 定 的 厚 度 低 电 阻 率 高 极 化 率 及 构 造 完 整 性 ), 形 成 了 适 用 于 我 国 特 殊 地 形 地 质 条 件 的 页 岩 气 甜 点 预 测 技 术 ( 图 4-3-7) 4.4 XF 区 块 页 岩 气 广 域 电 磁 法 探 测 研 究 研 究 背 景 区 内 具 有 2 万 亿 方 页 岩 气 资 源 规 模, 勘 探 潜 力 较 大 为 加 快 勘 探 步 伐, 尽 快 解 剖 盆 地 结 构 构 造 地 层 发 育 埋 深 及 火 成 岩 发 育 情 况, 实 施 大 深 度 电 磁 法 探 测, 整 78

82 体 评 价 页 岩 气 有 利 区 带 和 目 标, 优 选 该 区 页 岩 气 勘 探 突 破 口 主 要 解 决 以 下 地 质 任 务 :(1) 查 明 区 块 电 磁 性 特 征 ;(2) 解 剖 区 块 基 底 结 构 及 沉 积 - 构 造 特 征 ;(3) 了 解 寒 武 系 地 层 展 布 及 埋 深 情 况 工 区 地 质 概 况 从 区 域 沉 积 充 填 特 征 来 看, 中 扬 子 区 震 旦 纪 ~ 奥 陶 纪 中 期 主 体 表 现 为 碳 酸 盐 岩 沉 积 充 填 范 围 由 小 到 大 的 完 整 旋 回 ; 奥 陶 纪 晚 期 ~ 志 留 纪 表 现 为 碎 屑 岩 沉 积 充 填 范 围 的 扩 大 和 碳 酸 盐 岩 沉 积 充 填 范 围 的 缩 小 ; 泥 盆 纪 ~ 石 炭 纪 沉 积 岩 性 分 区 不 明 显, 均 为 下 部 砂 岩 上 部 碳 酸 盐 岩 结 构 ; 二 叠 纪 ~ 三 叠 纪 中 期 沉 积 表 现 出 较 强 的 统 一 性, 以 充 填 碳 酸 盐 岩 为 主, 夹 硅 质 页 岩 总 体 上, 中 扬 子 区 沉 积 厚 度 较 为 稳 定, 只 是 后 期 受 印 支 ~ 燕 山 构 造 运 动 的 影 响, 使 得 现 今 各 区 地 层 出 露 与 保 存 状 况 各 异 依 据 野 外 地 质 调 查 区 域 地 质 及 邻 区 钻 井 资 料, 区 块 基 底 为 前 震 旦 系 浅 变 质 岩, 沉 积 盖 层 发 育 元 古 界 古 生 界 地 层, 以 元 古 界 震 旦 系 ~ 古 生 界 二 叠 系 为 主 区 内 地 层 主 要 发 育 震 旦 系 寒 武 系, 局 部 发 育 奥 陶 系, 缺 失 石 炭 系 以 上 地 层, 黑 色 页 岩 主 要 发 育 在 下 寒 武 统 牛 蹄 塘 组 物 性 参 数 本 区 块 志 留 系 以 上 地 层 的 电 性 特 征 主 要 参 考 离 工 区 不 远 的 BC1# 电 阻 率 测 井 资 料, 奥 陶 系 以 下 地 层 的 电 性 特 征 主 要 参 考 DY1# 的 电 阻 率 测 井 资 料 此 外, 以 广 域 电 磁 法 首 支 电 阻 率 统 计 和 前 人 对 雪 峰 分 区 的 电 性 特 征 研 究 成 果 作 为 补 充 龙 马 溪 组 页 岩 层 电 阻 率 为 低 阻 或 者 为 中 低 阻, 以 页 岩 为 主 ; 上 覆 地 层 新 滩 组 就 电 性 来 看 同 样 为 低 阻 或 为 中 低 阻, 两 层 电 阻 率 差 异 不 大, 下 伏 地 层 宝 塔 组 为 奥 陶 纪 灰 岩 地 层, 电 阻 率 显 示 为 高 阻, 岩 性 为 灰 岩, 因 此 可 以 通 过 清 晰 的 高 低 阻 界 面 确 定 龙 马 溪 的 底 界 面 图 BC1# 测 井 曲 线 图 DY1# 测 井 曲 线 寒 武 系 内 部 各 组 电 阻 率 差 异 参 考 测 区 附 近 DY-1 井 的 测 井 资 料 DY-1 井 各 岩 性 层 物 性 参 数 值 LLD 统 计 与 LLS 统 计 见 表 1-3 与 1-4 牛 蹄 塘 页 岩 与 上 覆 的 寒 武 系 明 79

83 心 寺 组 砂 质 页 岩 细 砂 岩 以 及 下 覆 的 震 旦 系 灯 影 组 上 统 灰 岩 白 云 岩 均 有 明 显 的 电 阻 率 差 异, 上 覆 明 心 寺 组 电 阻 率 均 值 超 过 15000Ω.m, 表 现 为 高 阻, 下 覆 灯 影 组 电 阻 率 均 值 也 超 过 7000Ω.m, 同 样 表 现 为 高 阻, 而 牛 蹄 塘 组 电 阻 率 均 值 不 到 350Ω.m, 表 现 为 相 对 低 阻 从 以 上 分 析 可 知, 牛 蹄 塘 组 在 工 区 地 层 中 为 最 低 电 阻 率 不 同 地 层 岩 性 之 间 的 电 性 差 异 为 广 域 电 磁 法 的 应 用 提 供 了 良 好 的 地 球 物 理 前 提 成 果 简 介 根 据 二 维 连 续 介 质 反 演 结 果, 结 合 地 质 相 关 信 息 电 阻 率 梯 度 图 及 采 集 岩 层 电 性 信 息, 对 区 块 南 部 地 区 广 域 电 磁 法 剖 面 进 行 了 牛 蹄 塘 组 的 识 别 及 划 分, 并 绘 制 了 牛 蹄 塘 组 埋 深 剖 面 图 在 此 基 础 上, 推 断 了 牛 蹄 塘 组 的 顶 底 界 面 的 海 拔 和 埋 深 情 况, 同 时 也 给 出 了 牛 蹄 塘 组 的 厚 度 分 布 图 区 块 南 部 牛 蹄 塘 组 保 存 比 较 完 整, 地 层 识 别 情 况 好, 测 线 交 点 地 层 能 够 较 好 的 完 成 闭 合, 牛 蹄 塘 组 埋 藏 深 度 不 大 对 整 个 工 区 的 地 层 构 造 褶 皱 进 行 了 解 译 ; 根 据 4 条 测 线 电 阻 率 分 布 情 况, 绘 制 了 不 同 海 拔 的 电 阻 率 平 面 切 片 图 ; 提 取 了 牛 蹄 塘 组 顶 底 界 面 的 海 拔 位 臵 平 面 图 及 牛 蹄 塘 组 厚 度 分 布 平 面 图 图 深 度 - 电 阻 率 断 面 图 图 电 阻 率 梯 度 图 图 电 阻 率 梯 度 图 ( 背 景 为 深 度 - 电 阻 率 断 面 图 ) 80

84 图 地 质 解 释 五 结 语 广 域 电 磁 法 是 根 据 深 部 金 属 矿 产 和 石 油 天 然 气 勘 探 的 需 要, 针 对 传 统 有 源 电 磁 法 的 缺 陷 和 不 足, 开 展 的 电 磁 地 球 物 理 领 域 的 国 际 前 沿 研 究, 得 到 国 家 重 大 科 研 仪 器 设 备 研 制 专 项 的 支 持 广 域 电 磁 法 已 经 在 金 属 矿 产 石 油 天 然 气 勘 探 煤 矿 采 空 区 地 热 地 下 水 探 测 等 方 面 开 展 了 大 量 应 用, 取 得 了 明 显 的 应 用 效 果 广 域 电 磁 法 及 其 应 用 的 研 究, 既 是 国 民 经 济 发 展 的 迫 切 需 要, 也 是 对 电 磁 勘 探 领 域 现 有 仪 器 的 有 力 创 新, 同 时 也 发 展 了 电 磁 勘 探 方 法 和 仪 器 的 理 论, 提 高 了 电 磁 勘 探 的 应 用 效 果, 对 二 三 维 地 质 结 构 的 探 测 能 力 强 分 辨 力 高 实 现 勘 查 技 术 的 跨 越 式 发 展, 有 力 支 撑 社 会 经 济 的 发 展, 具 有 十 分 重 要 的 现 实 意 义 和 长 远 的 战 略 意 义 REFERENCES [1] 何 继 善. 广 域 电 磁 法 和 伪 随 机 信 号 电 法 [M]. 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社, HE Ji-shan. Wide field electromagnetic sounding methods and pseudo-random signal coding electrical method [M]. Beijing: Higher Education Press, 2010 [2] 何 继 善. 广 域 电 磁 测 深 法 研 究 [J]. 中 南 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版, 2010, 41(3): HE Ji-shan. Wide field electromagnetic sounding methods [J]. Journal of Central South University: Science and Technology, 2010, 41(3): [3] GOLDSTEIN M A, STRANGWAY D W. Audio-frequency magnetotellurics with a grounded electric dipole source [J]. Geophysics, 1975, 40(4): [4] CAGNIARD L. Basic theory of the magneto-telluric method of geophysical prospecting [J]. Geophysics, 1953, 18(3): [5] TIKHONOV A. On determining electrical characteristics of the deep layers of the earth s crust [J]. Dok1. Akad. Nauk SSSR, 1950, 73:

85 第 七 章 页 岩 气 测 录 井 技 术 何 黄 生 测 井 部 分 一 前 言 页 岩 气 层 具 有 低 孔 特 低 渗 自 生 自 储 连 续 成 藏 等 特 点, 纳 米 级 孔 隙 和 非 达 西 渗 流 是 其 最 根 本 的 地 质 特 征 ; 油 基 钻 井 液 和 水 平 井 钻 完 井 是 页 岩 气 层 最 主 要 的 钻 井 特 征 ; 多 级 水 力 体 积 压 裂 是 页 岩 气 层 最 常 用 的 开 采 方 式 水 平 井 钻 井 设 计 钻 头 选 型 井 壁 稳 定 安 全 钻 井 地 质 导 向 都 离 不 开 测 录 井 技 术 的 支 持 ; 压 裂 层 位 优 选 压 裂 方 案 设 计 及 压 裂 效 果 评 价, 同 样 需 要 测 录 井 技 术 作 支 持 测 录 井 技 术 在 页 岩 油 气 的 勘 探 开 发 过 程 中 具 有 眼 睛 和 参 谋 的 双 重 作 用 纳 米 孔 隙 自 生 自 储 油 基 钻 井 液 水 平 井 常 规 仪 器 的 适 用 性? 解 释 模 型 的 适 用 性? 需 要 新 工 具 和 方 法? 钻 井 设 计 钻 头 选 型 井 壁 稳 定 安 全 钻 井 地 质 导 向 压 裂 选 层 方 案 制 定 效 果 评 价 优 快 钻 井 可 钻 性 可 压 性 寻 找 甜 点 骨 架 成 分 : 元 素 化 学 地 层 剖 面 储 集 空 间 : 裂 缝 物 性 孔 隙 结 构 储 集 流 体 : 页 岩 油 气 识 别 与 评 价 应 力 环 境 : 三 压 力 剖 面 钻 井 地 质 环 境 描 述 图 1 测 录 井 技 术 在 页 岩 油 气 中 的 难 点 与 作 用 纳 米 孔 隙 自 生 自 储 等 地 质 特 性 及 油 基 钻 井 液 水 平 井 等 钻 井 特 性 给 常 规 测 录 井 仪 器 的 分 辨 率 适 用 性 提 出 了 挑 战, 也 给 常 规 油 气 层 测 录 井 解 释 模 型 的 适 用 性 提 出 了 挑 战, 同 时 需 要 研 发 新 的 工 具 建 立 新 的 方 法 以 满 足 页 岩 油 气 层 评 价 的 特 殊 需 求 页 岩 气 的 评 价 内 容 一 般 应 包 括 : 页 岩 的 深 度 厚 度 和 边 界, 有 机 质 类 型 和 含 量 有 机 质 的 热 成 熟 度 和 吸 附 能 力, 成 因 类 型 ( 生 物 成 因 热 成 因 混 合 成 因 ) 数 量 82

86 天 然 气 成 分, 孔 隙 结 构 和 分 布, 岩 石 矿 物 成 分 ( 李 世 臻 等,2010) 围 绕 页 岩 气 层 的 评 价 重 点 及 测 录 井 技 术 的 难 点 在 页 岩 油 气 勘 探 开 发 中 的 定 位 和 作 用, 测 录 井 技 术 应 着 力 从 骨 架 成 分 储 集 空 间 孔 隙 流 体 应 力 环 境 四 个 方 面 开 展 好 元 素 化 学 地 层 剖 面 的 建 立 与 应 用 纳 米 级 孔 隙 的 储 层 物 性 和 孔 隙 结 构 评 价 ( 油 基 钻 井 液 条 件 下 ) 页 岩 气 识 别 与 定 量 评 价 页 岩 地 层 应 力 分 析 及 水 平 井 地 层 压 力 随 钻 预 监 测 等 钻 井 地 质 环 境 描 述 工 作, 为 页 岩 气 的 勘 探 开 发 及 钻 井 工 程 压 裂 改 造 提 供 强 有 力 的 技 术 支 撑 二 页 岩 气 测 井 评 价 技 术 页 岩 气 测 井 评 价 不 仅 包 括 页 岩 储 层 参 数 评 价, 即 评 价 页 岩 地 质 甜 点, 还 包 括 对 页 岩 地 层 工 程 特 性 的 评 价, 即 评 价 最 优 改 造 层 段 页 岩 储 层 特 征 参 数 评 价 包 括 页 岩 岩 性 物 性 孔 隙 结 构 含 气 量 等 与 常 规 储 层 类 似 的 参 数 评 价, 也 包 含 着 对 页 岩 自 身 成 烃 成 藏 的 评 价, 即 对 矿 物 组 分 有 机 质 含 量 及 成 熟 度 裂 缝 发 育 状 况 等 方 面 的 评 价 这 些 评 价, 起 着 敲 门 砖 的 作 用, 对 于 页 岩 气 是 否 值 得 开 发 及 在 什 么 部 位 开 发 都 起 着 至 关 重 要 的 作 用 ( 一 ) 岩 性 及 矿 物 组 分 评 价 1 元 素 化 学 地 层 剖 面 建 立 与 矿 物 成 份 评 价 元 素 矿 物 成 份 的 检 测 与 评 价 是 页 岩 油 气 层 的 重 要 研 究 内 容 之 一 在 化 学 地 层 评 价 沉 积 环 境 识 别 应 力 环 境 描 述 水 平 井 地 质 导 向 压 裂 改 造 选 层 等 方 面 具 有 重 要 的 作 用 国 外 三 大 服 务 公 司 都 有 各 自 的 测 录 井 商 业 化 产 品, 如 Schlumberger 公 司 的 ECS TM ( Elemental Capture Spectroscopy) 元 素 俘 获 能 谱 测 井 仪 Halliburton 公 司 的 GEM TM (Elemental Analysis Tool) 地 层 元 素 测 井 仪 和 LIBS ( Laser-induced breakdown spectroscopy) 激 光 诱 导 击 穿 光 谱 仪 (LaserStrat 井 场 化 学 地 层 服 务 ) Baker Hughes 的 地 层 岩 性 测 井 仪 FLeX TM (Formation Lithology explorer) ( 表 1), 并 在 页 岩 油 气 领 域 发 挥 了 突 出 的 作 用 国 外 的 设 备 不 销 售 只 提 供 服 务, 且 价 格 昂 贵, 在 此 情 况 下 发 展 元 素 录 井 和 矿 物 录 井 技 术 具 有 十 分 重 要 的 意 义, 也 是 页 岩 油 气 勘 探 开 发 的 必 要 配 套 技 术 之 一 开 展 X 射 线 荧 光 光 谱 实 验, 分 析 出 P S U Th Cl Mn Ti Si Al Fe Ca Mg K Na 等 元 素 含 量, 并 计 算 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O 等 氧 化 物 含 量 通 过 XRF 元 素 录 井 XRD 矿 物 录 井 技 术 的 对 比, 对 页 岩 地 层 的 元 素 地 层 特 征 进 行 了 系 统 分 析 与 总 结, 建 立 包 括 粘 土 矿 物 在 内 的 矿 物 计 算 方 法, 并 编 制 了 由 元 素 向 矿 物 转 换 的 软 件 实 现 方 法 83

87 服 务 项 目 表 1 国 外 三 大 公 司 的 元 素 仪 器 输 出 参 数 输 出 参 数 Si Ca Fe Al S Ti Cl Gd Cr 的 百 分 含 量 ; ECS TM SO 2 Al 2 O 3 K 2 O Na 2 O FeO Fe 2 O 3 CaCO 3 TO 2 CaSO 4 FeS 的 百 分 含 量 主 曲 线 :Si Ca Fe Al S Ti Cl Gd H C O Mg K GEM TM Mn 的 产 额 ; 次 曲 线 :Mg Al Si S K Ca Ti Mn Fe Gd 的 百 分 含 量 微 量 元 素 :S Cl V Cr Co Ni Zn Ga As Rb Sr Y Zr Nb Mo Sn Cs Ba Hf Ta Th U; LaserStrat 稀 土 元 素 :La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Yb Lu 主 要 元 素 氧 化 物 :SO 2 Al 2 O 3 TiO 2 Fe 2 O 3 MnO CaO MgO NaO 2 K 2 O P 2 O 5 FLeX TM Si Ca Fe Al S Ti Cl Gd H C O Mg K Mn 的 产 额 2 页 岩 矿 物 组 份 测 井 评 价 根 据 页 岩 测 井 响 应 特 征, 结 合 地 质 背 景 岩 屑 录 井 及 岩 心 矿 物 组 分 实 验 分 析 资 料, 建 立 利 用 常 规 测 井 资 料 计 算 矿 物 组 分 计 算 模 型 ; 如 有 ECS 等 元 素 测 井 资 料, 也 可 直 接 求 出 页 岩 地 层 矿 物 组 分 利 用 常 规 测 井 资 料 建 立 页 岩 矿 物 组 分 计 算 方 法, 通 常 是 应 用 多 元 线 性 回 归 方 法, 分 别 建 立 粘 土 硅 质 等 主 要 页 岩 矿 物 组 份 计 算 模 型 在 利 用 常 规 测 井 资 料 求 取 矿 物 组 分 前, 首 先 需 充 分 分 析 全 岩 分 析 矿 物 中 粘 土 硅 质 等 数 据 与 常 规 测 井 曲 线 之 间 的 关 系, 分 析 每 种 矿 物 含 量 与 测 井 曲 线 之 间 的 相 关 性, 找 到 对 相 应 相 关 性 较 好 的 测 井 曲 线, 寻 找 对 应 的 多 条 测 井 曲 线, 在 岩 心 刻 度 测 井 基 础 上, 建 立 多 元 回 归 方 程 ( 方 程 1~4), 达 到 求 解 矿 物 含 量 的 目 的 粘 土 含 量 : Vsh=A 0 +A1 DEN+A2 CNL (1) 式 中,A 0 A 1 A 2 为 为 地 区 经 验 值, 常 数 硅 质 含 量 : SI=a 1 DEN+a 2 CNL+a 3 AC+a 4 GR+a 0 (2) 式 中,a 0 a 1 a 2 a 3 a 4 为 为 地 区 经 验 值, 常 数 钙 质 含 量 : DOLO=B 1 DEN+B 2 CNL+B 3 AC+B 4 GR+B 0 (3) 式 中,B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 为 为 地 区 经 验 值, 常 数 黄 铁 矿 : PYR=C 1 AC+C 2 GR+C 0 (4) 84

88 式 中,C 0 C 1 C 2 为 为 地 区 经 验 值, 常 数 式 中,Vsh SI DOLO PYR 分 别 是 粘 土 含 量 硅 质 含 量 钙 质 含 量 黄 铁 矿 含 量, 单 位 为 % 图 2 A 井 矿 物 组 分 计 算 结 果 图 图 2 利 用 已 建 立 的 计 算 矿 物 组 分 模 型 计 算 的 A 井 的 矿 物 组 分 结 果, 对 比 分 析 实 验 数 据 与 计 算 数 据, 结 果 表 明, 所 建 立 的 矿 物 组 分 计 算 模 型 计 算 的 矿 物 组 分 与 实 验 结 果 具 有 一 致 性, 由 此 可 看 出, 常 规 测 井 资 料 在 应 用 方 面, 具 有 较 大 的 优 势, 应 用 范 围 更 广 且 更 方 便 利 用 元 素 测 井 资 料 求 取 页 岩 地 层 矿 物 组 分 时, 通 常 根 据 非 线 性 加 权 方 法 建 立 元 素 测 井 最 优 化 解 释 目 标 函 数 数 学 模 型 : min F( x, a) min m i 1 [ a i f i 2 i i 85 x, z ] 2 2 p 2 g j ( x) j 1 j (5) 其 中,F(x,a) 为 最 优 化 元 素 测 井 解 释 的 目 标 函 数 值 ; a i 为 元 素 含 量 值,%;x 为 反 演 矿 物 质 量 含 量,%;z 为 测 井 深 度,m; ( x, z) 为 第 i 种 在 z 深 度 时 不 同 矿 物 模 型 下 f i 的 元 素 测 井 响 应 方 程 ; i 为 第 i 种 元 素 的 不 确 定 性 系 数 ; i 为 构 造 的 第 i 种 元 素 测 井 响 应 方 程 误 差 ; g j (x) 与 j 为 所 求 矿 物 含 量 x 的 第 j 种 不 等 式 约 束 条 件 及 其 误 差 大 小 元 素 测 井 中 的 不 确 定 性 系 数 大 小 由 元 素 测 井 原 始 谱 曲 线 解 谱 误 差 大 小 决 定, i

89 解 谱 过 程 是 由 元 素 测 井 仪 器 处 理 软 件 完 成 的, 元 素 测 井 原 始 资 料 解 谱 得 到 地 层 元 素 含 量 和 不 确 定 系 数, 因 此 该 系 数 对 于 元 素 测 井 资 料 评 价 来 说 是 已 知 的 元 素 测 井 优 化 方 法 评 价 地 层 矿 物 流 程 示 意 图 如 图 所 示, 图 3 元 素 测 井 评 价 流 程 示 意 图 图 4 B 井 ECS 元 素 测 井 资 料 反 演 地 层 矿 物 含 量 错 误! 未 找 到 引 用 源 为 根 据 岩 心 实 验 结 果 确 定 反 演 矿 物 类 型 的 测 井 解 释 成 果 图 图 中 第 一 道 到 第 十 四 道 为 ECS 资 料 曲 线 和 反 演 矿 物 结 果, 第 十 五 道 为 斯 伦 贝 谢 的 ECS 解 释 结 果, 解 释 结 果 包 含 泥 岩 硅 质 矿 物 灰 质 矿 物 和 黄 铁 矿 从 评 价 结 果 第 八 道 到 第 十 三 道 中 看 出, 反 演 结 果 与 岩 心 实 验 结 果 有 较 好 的 一 致 性 ( 二 ) TOC 测 井 计 算 模 型 页 岩 总 有 机 碳 TOC 含 量 高 低 直 接 影 响 页 岩 储 层 质 量, 而 对 于 页 岩 TOC 含 量 的 86

90 测 井 评 价 是 建 立 在 以 地 化 分 析 数 据 基 础 上, 通 过 调 研 TOC 计 算 公 式, 并 对 其 在 页 岩 地 层 应 用 分 析, 发 现 已 有 的 公 式 不 适 于 研 究 地 区 据 此, 开 展 了 TOC 含 量 与 测 井 曲 线 相 关 性 分 析, 发 现 TOC 与 自 然 伽 马 声 波 时 差 电 阻 率 补 偿 密 度 与 补 偿 中 子 之 间 有 较 好 的 相 关 性, 从 而 建 立 了 两 种 计 算 TOC 含 量 的 计 算 方 法, 即 多 元 线 性 回 归 法 与 电 阻 率 与 声 波 时 差 重 叠 法, 其 中 以 多 元 线 性 回 归 方 法 效 果 较 好 TOC A* AC B * CNL C * DEN D* GR E (6) 式 中 :a b c d e: 地 区 经 验 值, 常 数 ;AC: 声 波 时 差 测 井 值,μm/m;DEN: 密 度 测 井 值,g/cm 3 ;GR: 自 然 伽 马 测 井 值,API 图 5 第 四 道 为 G 井 TOC 计 算 结 果 与 岩 心 分 析 结 果 对 比 图, 由 此 可 看 出, 多 元 回 归 方 法 计 算 结 果 与 实 验 分 析 结 果 相 关 性 较 好, 在 区 域 岩 心 分 析 数 据 齐 全 情 况 下, 可 利 用 测 井 资 料 建 立 相 关 测 井 响 应 值 与 有 机 碳 含 量 的 定 量 评 价 关 系 式, 同 时 推 广 到 有 效 区 域 范 围 深 度 ( 米 ) 地 层 分 析 孔 隙 度 曲 线 声 波 时 差 440 (us/ft) 40 总 有 机 碳 电 阻 率 曲 线 井 径 密 度 TOC 浅 电 阻 率 0 (cm) (g/cm 3) % 10 2 (Ω.m) 2000 自 然 伽 马 中 子 总 有 机 碳 深 电 阻 率 0 (API) (%) (%) 10 2 (Ω.m ) 图 5 G 井 TOC 计 算 结 果 与 岩 心 分 析 结 果 对 比 图 目 前 斯 仑 贝 谢 公 司 针 对 现 今 油 藏 复 杂 性 不 断 增 加 要 求 准 确 了 解 地 层 元 素 组 分 和 矿 物 含 量, 特 别 是 非 常 规 油 气 藏, 定 量 测 量 矿 物 和 有 机 碳 含 量 对 资 源 评 价 至 关 重 要 特 点, 新 开 发 了 岩 性 扫 描 成 像 测 井 仪 器 该 仪 器 结 合 非 弹 性 和 俘 获 伽 马 能 谱 测 量 的 优 点, 大 幅 提 高 地 层 元 素 测 量 的 精 度, 并 能 独 立 地 定 量 确 定 总 有 机 碳 含 量 (TOC), 使 得 TOC 测 井 成 为 现 实, 对 非 常 规 和 常 规 油 气 评 价 具 有 非 常 重 要 的 作 用 该 仪 器 结 合 了 现 代 闪 烁 探 测 器 高 输 出 脉 冲 中 子 发 生 器 和 非 常 快 速 的 脉 冲 处 理 系 统, 采 用 大 型 掺 铈 溴 化 镧 (LaBr3:Ce) 伽 马 射 线 探 测 器 及 先 进 的 耐 高 温 光 电 倍 增 管 LaBr3:Ce 探 测 器 具 有 优 异 的 性 能 : 光 输 出 量 大, 比 NaI 高 约 50%, 有 助 于 提 高 光 谱 分 辨 率 ; 高 温 性 能 优 异,200 摄 氏 度 时 光 输 出 和 分 辨 率 只 有 少 量 降 低 ; 光 衰 减 时 间 比 NaI 要 快 一 个 数 量 级, 利 于 提 高 测 量 精 度 和 测 速 其 次, 仪 器 采 用 新 一 代 脉 冲 中 子 发 生 器, 每 秒 至 少 产 生 3 亿 个 中 子, 是 放 射 性 同 87

91 位 素 源 的 8 倍 第 三, 采 用 专 利 电 子 元 件, 对 每 秒 超 过 250 万 之 高 的 计 数 率 实 现 快 速 处 理 图 6 岩 性 扫 描 成 像 测 井 资 料 解 释 TOC 成 果 图 新 仪 器 已 经 在 美 国 和 加 拿 大 的 主 要 非 常 规 油 气 藏 进 行 了 广 泛 的 现 场 测 试 测 试 结 果 显 示, 在 测 速 为 每 小 时 900 英 尺 时 仪 器 的 重 复 性 很 好, 在 测 速 每 小 时 3600 英 尺 时 重 复 性 变 差, 但 仍 能 比 现 有 仪 器 更 好 地 定 量 描 述 岩 性 为 了 验 证 测 井 结 果 的 准 确 性, 将 测 井 与 岩 芯 分 析 结 果 进 行 了 对 比, 两 者 的 一 致 性 非 常 好,TOC 计 算 结 果 与 岩 心 分 析 结 果 基 本 一 致 ( 图 6) ( 三 ) 页 岩 气 储 层 物 性 参 数 评 价 1 页 岩 孔 隙 度 评 价 由 于 页 岩 具 低 孔 特 低 渗 特 点, 孔 隙 度 约 为 4%~6%, 基 质 渗 透 率 小 于 μm 2, 页 岩 孔 隙 度 受 干 酪 根 与 矿 物 复 杂 多 变 的 影 响, 孔 隙 度 计 算 十 分 困 难 目 前 主 要 采 用 统 计 学 方 法 : 一 是 选 择 与 所 计 算 的 地 质 参 数 相 关 的 敏 感 测 井 方 法 ; 二 是 考 虑 不 同 尺 度 条 件 下, 经 过 数 据 的 关 系 建 立, 即 准 确 的 实 验 室 分 析 方 法 和 高 精 度 实 验 数 据, 得 到 孔 隙 度 计 算 方 法 POR=a1*den+a2*cnl+a3*ac+a0 (7) 式 中,a0 a1 a2 a3 为 地 区 经 验 值, 常 数 88

92 深 度 ( 米 ) 地 层 分 析 孔 隙 度 曲 线 声 波 时 差 440 (us/ft) 40 孔 隙 度 曲 线 电 阻 率 曲 线 井 径 密 度 岩 心 孔 隙 度 浅 电 阻 率 0 (cm) (g/cm 3) % 15 2 (Ω.m) 2000 自 然 伽 马 中 子 孔 隙 度 深 电 阻 率 0 (API) (%) (%) 15 2 (Ω.m ) 图 6 G 井 孔 隙 度 计 算 结 果 与 岩 心 分 析 结 果 对 比 图 图 6 第 4 道 为 G 井 测 井 计 算 与 实 验 分 析 的 孔 隙 度 对 比 图, 可 以 看 出, 用 多 元 回 归 分 析 法 建 立 的 孔 隙 度 计 算 模 型, 计 算 的 孔 隙 度 与 岩 心 分 析 孔 隙 度 具 有 较 好 吻 合 性 2 含 气 量 评 价 页 岩 气 含 气 量 主 要 取 决 于 原 始 天 然 气 地 质 储 量 完 井 质 量 及 基 质 渗 透 率 等 因 素, 其 中 天 然 气 地 质 储 量 通 常 是 远 景 区 经 济 评 价 的 关 键 参 数 天 然 气 蕴 藏 在 地 层 中 的 孔 隙 空 间 及 裂 缝 内 ( 游 离 气 ), 或 吸 附 在 页 岩 有 机 质 表 面 ( 吸 附 气 ), 上 述 游 离 气 和 吸 附 气 一 起 构 成 页 岩 天 然 气, 确 定 了 游 离 气 和 吸 附 气 的 比 例 后, 由 公 式 8 就 可 以 评 估 天 然 气 的 地 质 储 量 页 岩 的 总 含 气 量 = 吸 附 气 含 量 + 游 离 气 含 量 (8) 计 算 吸 附 气 含 量 的 Langmuir 等 温 吸 附 方 程 如 下 : V V P 1 吸 附 (9) P P1 其 中,V 吸 附 为 吸 附 气 含 量,m 3 /t;p 为 储 层 压 力,MPa;V 1 为 朗 格 缪 尔 体 积, m 3 /t;p 1 为 朗 格 缪 尔 压 力,MPa 游 离 气 含 气 量 与 有 效 孔 隙 度 含 水 饱 和 度 则 按 照 以 下 公 式 计 算 : (1 S ) B w V f (10) b g 89

93 其 中,Vf 为 游 离 气 含 气 量,m 3 /t;bg 为 地 层 气 体 体 积 系 数 ;φ 为 地 层 有 效 孔 隙 度,%;Sw 为 地 层 含 水 饱 和 度,%;ρ b 为 气 体 体 积 密 度,g/cm 3 去 铀 伽 马 自 然 电 位 声 波 时 差 深 侧 向 地 下 吸 附 体 积 地 温 兰 氏 压 力 伽 马 甲 烷 密 度 浅 侧 向 地 面 吸 附 体 30 度 兰 氏 压 井 径 全 烃 中 子 微 侧 向 积 岩 心 吸 附 体 力 岩 心 兰 氏 压 吸 附 气 含 量 积 力 图 7 吸 附 气 含 量 计 算 成 果 图 图 7 是 利 用 公 式 9 计 算 出 吸 附 气 含 量, 计 算 结 果 与 岩 心 分 析 结 果 非 常 吻 合 ( 四 ) 页 岩 裂 缝 及 地 应 力 评 价 1 页 岩 裂 缝 评 价 页 岩 裂 缝 存 在 于 否 直 接 关 系 到 页 岩 气 含 量 的 高 低 及 开 发 手 段 的 选 择 在 裂 缝 评 价 中, 采 用 以 岩 心 刻 度 成 像 与 常 规 测 井 的 方 法, 分 析 裂 缝 发 育 情 况 目 前 市 场 上 主 流 的 电 成 像 测 井 FMI 和 EMI 分 属 于 Schlumberger 和 Halliburton 两 个 公 司, 前 者 仪 器 有 8 个 极 板 共 192 个 微 电 极, 后 者 有 6 个 极 板 150 个 微 电 极, 相 比 而 言 FMI 比 EMI 的 井 眼 覆 盖 率 要 高 些 这 两 种 电 成 像 测 井 仪 垂 向 和 周 向 分 辨 率 均 为 0.2in (5mm), 可 以 很 准 确 的 识 别 裂 缝 层 理 溶 洞 等 沉 积 成 岩 现 象 和 孔 隙 特 征, 识 别 裂 缝 开 度 在 几 十 微 米 到 几 百 微 米 之 间, 并 且 能 够 提 供 裂 缝 的 走 向 倾 向 和 倾 角 等 方 位 信 息, 还 能 够 识 别 充 填 缝 和 诱 导 缝 90

94 图 8 裂 缝 评 价 综 合 图 通 过 全 面 裂 缝 评 价, 不 仅 可 判 定 裂 缝 的 类 型 ( 诱 导 缝 高 导 缝 高 角 度 缝 低 角 度 缝 等 ), 同 时, 还 能 确 定 裂 缝 的 走 向 大 小 与 方 向, 通 过 这 些 定 性 与 定 量 的 评 价, 可 为 工 程 开 发 提 供 重 要 的 支 撑 作 用 从 图 8 中 可 判 定 裂 缝 的 类 型 ( 诱 导 缝 高 导 缝 高 角 度 缝 低 角 度 缝 等 ), 同 时, 还 能 确 定 裂 缝 的 走 向 大 小 与 方 向, 通 过 这 些 定 性 与 定 量 的 评 价, 可 为 工 程 开 发 提 供 重 要 的 支 撑 作 用 2 地 应 力 评 价 由 于 地 应 力 方 位 与 井 壁 崩 落 及 诱 导 缝 的 方 位 关 系 密 切, 因 此 从 FMI 图 像 上 分 析 井 壁 崩 落 及 钻 井 诱 导 缝 的 发 育 方 位 便 可 确 定 现 今 最 大 或 最 小 水 平 主 应 力 方 向 在 裂 缝 发 育 段, 古 构 造 应 力 多 被 释 放, 保 留 的 应 力 很 小, 其 应 力 的 非 平 衡 性 也 弱 但 在 致 密 地 层 中 古 构 造 应 力 未 得 到 释 放, 并 且 近 期 构 造 应 力 在 致 密 岩 石 中 不 易 衰 减, 因 而 产 生 一 组 与 之 相 关 的 诱 导 缝 及 井 壁 崩 落 诱 导 缝 在 FMI 成 像 图 上 应 为 一 组 平 行 且 呈 180 对 称 的 高 角 度 裂 缝, 这 组 裂 缝 的 方 向 即 为 现 今 最 大 水 平 主 应 力 的 方 向 ; 井 壁 崩 落 在 FMI 图 像 上 表 现 为 两 条 180 对 称 的 垂 直 长 条 暗 带 或 暗 块, 井 壁 崩 落 的 方 位 即 为 地 层 现 今 最 小 水 平 主 应 力 方 位 91

95 井 眼 崩 落 方 位 指 示 水 平 最 小 主 应 力 方 向 为 北 北 西 方 向 钻 井 诱 导 缝 指 示 最 大 水 平 主 应 力 方 位 北 东 东 - 南 西 西 图 9 利 用 成 像 测 井 资 料 分 析 彭 页 1 井 地 应 力 方 向 FMI 图 像 显 示 钻 井 诱 导 缝 的 走 向 为 北 东 东 - 南 西 西 向 ( 图 9), 井 壁 崩 落 的 方 位 为 北 北 西 向, 且 双 井 径 分 析 的 结 果 与 FMI 图 像 一 致 因 此 推 断 此 地 层 现 今 最 大 水 平 主 应 力 方 向 为 北 东 东 - 南 西 西 向 (50-80 ) ( 五 ) 脆 性 及 可 压 性 分 析 1 脆 性 评 价 技 术 岩 石 一 定 条 件 下 可 视 为 弹 性 体, 在 长 期 的 重 力 和 应 力 作 用 下 会 发 生 变 形, 岩 性 变 形 大 小 决 定 了 其 脆 性 能 力, 可 以 用 脆 性 指 数 模 型 来 表 示 Jarvie et al.(2007) 和 Rickman et al.(2008) 通 过 对 Barnett 页 岩 脆 性 指 数 计 算 方 法 的 研 究, 提 出 基 于 计 算 得 到 的 硅 质 含 量 泥 质 含 量 钙 质 含 量 等 矿 物 含 量 计 算 脆 性 指 数 (Brittleness Index): BI=Quartz/( Quartz+Carb+Clays) (11) 其 中,Quartz,Carb,Clays 分 别 代 表 硅 质 含 量 钙 质 含 量 泥 质 含 量 2. 基 于 岩 石 力 学 参 数 的 脆 性 评 价 方 法 Rickman et al.(2008) 提 出 利 用 常 规 测 井 曲 线 和 纵 横 波 时 差 计 算 的 杨 氏 模 量 和 泊 松 比 计 算 脆 性 指 数, 公 式 如 下 : YM BRIT PR BRIT YM (12) 8 1 PR (13)

96 BRIT avg YM BRIT PR BRIT (14) 2 其 中,YM 和 PR 为 利 用 测 井 曲 线 计 算 的 静 态 杨 氏 模 量 和 泊 松 比,YM BRIT PR BRIT 分 别 为 利 用 杨 氏 模 量 和 泊 松 比 计 算 的 脆 性 指 数, 二 者 平 均 值 BRIT avg 为 最 后 的 脆 性 指 数 值 得 注 意 的 是 YM 的 单 位 是 x10 6 psi 图 10 页 岩 地 层 脆 性 特 征 参 数 计 算 结 果 图 10 中 Brit 为 第 一 种 方 法 计 算 的 结 果,Brit_ME1 Brit_ME2 分 别 是 第 二 种 和 第 三 种 方 法 计 算 的 脆 性 指 数 从 图 中 可 以 看 出, 三 种 方 法 计 算 的 脆 性 指 数 具 有 较 好 的 一 致 性 2 可 压 裂 性 评 价 可 压 裂 性 受 多 种 因 素 的 影 响, 根 据 不 同 地 质 区 域 的 实 际 测 井 情 况 选 择 不 同 的 可 压 裂 影 响 因 素, 如 脆 性 指 数 工 程 地 质 指 数 流 动 指 数 有 效 应 力 和 裂 缝 数 量 等 等 工 程 地 质 指 数 用 页 岩 地 层 中 裂 缝 条 数 和 最 小 地 应 力 比 值 来 表 示 页 岩 地 层 可 压 裂 性 用 页 岩 地 层 的 脆 性 指 数 工 程 地 质 指 数 和 地 层 流 动 指 数 来 表 征, 不 仅 考 虑 了 页 岩 地 层 的 脆 性, 还 考 虑 其 应 力 状 态 裂 缝 分 布 孔 隙 度 和 渗 透 率, 页 岩 地 层 的 压 裂 不 仅 考 虑 是 否 含 气 是 否 能 产 生 压 裂 裂 缝, 还 且 还 考 虑 到 压 裂 效 果 地 层 本 身 的 岩 石 物 理 性 质, 使 压 裂 改 造 后 页 岩 地 层 中 气 体 能 有 效 开 采 这 三 个 参 数 的 权 重 系 数 利 用 层 次 分 析 确 定 其 权 重 ( 图 11) 93

97 脆 性 指 数 工 程 地 质 指 数 流 动 指 数 权 重 X1 权 重 X2 权 重 X3 页 岩 地 层 可 压 裂 性 ( 六 ) 压 裂 层 段 优 选 图 1 页 岩 地 层 可 压 裂 性 评 价 模 型 前 面 探 讨 了 页 岩 储 层 与 工 程 特 性 参 数 评 价 方 法, 获 得 了 页 岩 地 层 储 层 与 工 程 参 数, 为 页 岩 气 储 层 的 开 发 层 位 确 定 及 压 裂 层 段 选 择 奠 定 了 基 础 为 了 获 得 较 好 的 工 业 价 值 与 经 济 效 益, 页 岩 开 发 选 层 需 要 具 备 两 个 条 件 : 一 是 页 岩 储 层 具 有 较 好 的 物 性 与 含 气 性 ; 二 是 需 要 具 有 良 好 的 工 程 特 性, 易 于 压 裂 改 造 根 据 美 国 页 岩 气 研 究 成 果, 将 理 想 含 气 页 岩 特 征 划 分 为 : 总 有 机 碳 含 量 TOC > 4%; 热 成 熟 度 VR > 1.3%; 黑 色 页 岩 厚 度 > 30 米 ; 脆 性 < 30% 粘 土, 相 对 高 的 硅 质 或 碳 酸 盐 ; 深 度 / 压 力 > 1500 米 / 异 常 高 压 ; 沉 积 环 境 为 海 相 页 岩, 远 岸 ( 远 离 三 角 洲 ); 区 域 性 沉 积, 构 造 复 杂 性 低 由 于 我 国 与 国 外 页 岩 沉 积 环 境 及 地 质 背 景 存 在 较 大 差 异, 因 而 针 对 国 内 页 岩 地 质 特 征, 建 立 国 内 页 岩 地 质 甜 点 选 择 依 据 通 常 以 反 映 储 层 物 性 含 气 性 等 参 数, 说 明 储 层 是 否 具 有 产 生 工 业 价 值 气 流 的 潜 力 而 页 岩 地 层 的 脆 性 岩 石 力 学 特 征 地 应 力 裂 缝 发 良 情 况, 则 是 页 岩 压 裂 选 层 的 工 程 依 据 表 2 中 罗 列 了 对 于 几 项 最 基 本 的 页 岩 压 裂 选 层 的 参 数 充 分 考 虑 页 岩 储 层 与 工 程 特 性 参 数, 综 合 考 虑 固 完 井 质 量, 确 定 压 裂 段 数 及 确 定 每 段 射 孔 簇 数 表 2 页 岩 储 层 压 裂 选 层 依 据 表 储 层 类 型 有 机 碳 含 量 (%) 含 气 指 示 曲 线 孔 隙 度 (%) 硅 质 含 量 泥 质 含 量 脆 性 指 数 (%) (%) (%) 泊 松 比 (%) 杨 氏 模 量 (Gpa) Ⅰ 类 >2.5 >31 >5 >50 <30 >65 >0.23 <31 Ⅱ 类 1.5~2.5 21~31 3~5 42~50 30~40 45~ ~ ~38 Ⅲ 类 <1.5 21~31 <3 <42 >40 <45 >0.19 >38 图 11 是 综 合 评 价 页 岩 的 成 果 图, 图 中 第 六 道 是 成 像 成 果, 第 七 八 道 是 岩 性 评 价 结 果, 第 九 道 是 杨 氏 模 量 与 泊 松 比, 第 十 道 是 三 压 力 剖 面, 第 十 一 道 是 裂 缝 解 释 结 果, 第 十 三 道 是 含 气 量, 第 十 四 道 是 脆 性 评 价 结 果, 第 十 五 道 是 可 压 性 评 价 结 果 94

98 图 11 测 井 综 合 评 价 成 果 图 通 过 综 合 评 价, 可 将 该 井 划 分 为 三 个 储 层 段, 第 一 段 为 m, 为 优 质 页 岩 层 段, 含 气 性 高, 脆 性 高 及 可 压 性 好 ; m 为 次 之, 相 对 较 差 ( 七 ) 页 岩 气 随 钻 地 层 评 价 方 法 水 平 井 随 钻 地 层 评 价 以 区 域 地 震 资 料 和 已 钻 井 测 录 井 资 料 为 基 础, 应 用 三 维 地 质 导 向 软 件 建 立 工 区 地 质 模 型, 以 地 质 模 型 为 基 础, 在 钻 进 过 程 中, 综 合 应 用 随 钻 测 井 和 综 合 录 井 数 据, 动 态 分 析 井 眼 轨 迹 与 地 层 的 关 系, 并 进 行 模 型 动 态 调 整 井 轨 迹 动 态 分 析 和 控 制, 确 保 井 眼 轨 迹 在 目 的 层 穿 行, 提 高 钻 遇 率 ( 图 12) 图 12 水 平 井 随 钻 地 层 评 价 技 术 流 程 95

99 1 三 维 构 造 模 型 建 立 三 维 地 质 模 型 是 水 平 井 地 质 导 向 基 础, 是 充 分 利 用 区 域 的 地 质 资 料 包 括 研 究 区 的 测 井 资 料 录 井 资 料 区 块 井 的 小 层 划 分 地 震 解 释 成 果 及 其 他 区 域 地 质 资 料, 实 现 井 眼 轨 迹 的 三 维 可 视 化, 并 通 过 小 层 数 据 建 立 构 造 模 型, 刻 画 目 的 层 在 空 间 的 展 布 形 态 深 度 位 臵 和 边 界 特 征 ( 图 13) 2 三 维 测 井 属 性 模 型 建 立 图 13 井 眼 轨 迹 三 维 可 视 化 以 构 造 建 模 为 基 础, 利 用 已 钻 井 测 井 数 据 建 立 区 域 测 井 属 性 模 型, 观 察 目 的 层 测 井 属 性 空 间 变 化 特 征, 包 括 中 子 密 度 伽 马 及 电 阻 率 等 三 维 测 井 属 性, 并 实 现 三 维 测 井 属 性 的 可 视 化 ( 图 14), 进 一 步 可 模 拟 待 钻 井 测 井 曲 线 图 14 GR 属 性 模 型 96

100 3 水 平 井 随 钻 评 价 方 法 水 平 井 随 钻 地 层 评 价 核 心 是 实 时 分 析 井 眼 轨 迹 与 地 层 空 间 位 臵 关 系, 为 地 质 导 向 提 供 依 据, 目 前 主 要 采 用 评 价 方 法, 第 一 种 方 法 是 以 三 维 地 质 模 型 为 基 础, 确 定 实 时 井 眼 轨 迹 经 过 的 地 层 界 线, 从 而 确 定 井 眼 轨 迹 与 地 层 接 触 关 系, 第 二 种 方 法 是 以 邻 近 井 的 测 井 曲 线, 比 如 常 规 伽 马 电 阻 率 及 声 波, 找 出 地 层 的 特 殊 标 志 层 的 测 井 响 应 特 征, 与 正 钻 井 的 随 钻 测 井 曲 线 进 行 实 时 对 比, 从 而 确 定 井 眼 与 地 层 空 间 位 臵 关 系, 而 不 依 赖 于 三 维 地 质 模 型 的 可 靠 性 1) 基 于 三 维 地 层 模 型 的 随 钻 评 价 方 法 此 种 方 法 要 依 赖 于 地 层 三 维 建 模 的 可 靠 性, 如 下 井, 通 过 建 模 之 后 导 入 的 地 层 界 面 模 型 明 显 存 在 问 题 ( 图 15), 此 时 得 结 合 实 时 的 测 井 曲 线 进 行 调 整 地 层 模 型, 更 符 合 实 际 的 地 质 特 征 ( 图 16) 图 15 调 整 之 前 的 地 层 模 型 图 16 调 整 之 后 的 地 层 模 型 97

101 2) 等 厚 地 层 对 比 评 价 方 法 此 种 方 法 是 选 取 地 层 标 志 层 的 测 井 响 应 特 征, 以 此 为 基 础, 建 立 正 钻 井 的 地 层 模 型 界 面, 与 直 井 测 井 曲 线 特 征 进 行 对 比, 确 定 直 井 和 水 平 井 对 应 标 志 层, 依 据 直 井 分 层 结 果, 利 用 等 厚 法 自 动 对 水 平 井 相 应 位 臵 进 行 小 层 划 分, 并 连 层, 如 图 20 自 然 伽 马 曲 线 5 自 然 伽 马 曲 线 井 眼 轨 迹 直 井 曲 线 水 平 井 曲 线 等 厚 地 层 对 比 法 图 17 等 厚 对 比 地 层 模 型 建 立 4 随 钻 井 眼 轨 迹 预 警 在 实 时 评 价 井 眼 轨 迹 与 地 层 空 间 位 臵 关 系 基 础 之 上, 能 够 预 测 沿 当 前 钻 井 参 数 增 斜 和 降 斜 三 种 状 态 下 的 井 轨 迹, 并 实 现 井 轨 迹 上 任 意 点 坐 标 位 移 和 地 层 倾 角 显 示, 能 够 进 行 钻 井 参 数 报 警 界 面 报 警 测 井 曲 线 报 警 井 倾 矩 形 报 警 数 据 缺 失 报 警 ( 图 18 图 19) 图 18 随 钻 地 层 评 价 井 眼 轨 迹 预 测 98

102 三 页 岩 气 测 井 系 列 选 择 图 19 随 钻 地 层 评 价 预 警 提 示 针 对 页 岩 气 勘 探 开 发 阶 段 的 不 同, 关 注 的 对 象 与 讫 待 解 决 的 问 题 不 同, 因 而 选 择 的 测 井 系 列 也 将 不 同, 表 2 分 别 介 绍 了 在 不 同 阶 段 所 就 选 择 的 测 井 系 列 表 2 不 同 阶 段 测 井 系 列 选 择 阶 段 项 目 测 井 内 容 解 决 问 题 自 然 电 位 自 然 伽 马 高 分 辨 率 阵 列 常 规 项 目 感 应 补 偿 声 波 中 子 岩 性 密 度 岩 性 识 别 参 数 计 算 烃 源 岩 TOC 井 径 井 斜 井 斜 方 位 角 盐 水 泥 浆 计 算 以 及 页 岩 气 有 利 储 集 段 划 分 及 地 层 电 阻 率 较 高 时 应 测 双 侧 向 必 测 项 目 自 然 伽 马 能 谱 计 算 有 机 碳 含 量 TOC 热 解 生 烃 潜 量 勘 探 解 释 泥 页 岩 段 裂 缝 发 育 和 分 布 地 必 测 项 目 电 成 像 测 井 阶 段 层 特 征 岩 相 沉 积 相 及 微 相 必 测 项 目 元 素 测 井 评 价 矿 物 组 份, 确 定 混 合 矿 物 骨 架, 配 合 其 他 信 息 评 价 岩 层 脆 性 必 测 项 目 多 极 子 阵 列 声 波 测 井 地 层 各 向 异 性, 岩 石 力 学 参 数 计 算, 裂 缝 分 析 技 术 等 必 测 项 目 核 磁 共 振 测 井 计 算 总 孔 隙 度 有 效 孔 隙 度 渗 透 率 等 地 质 参 数 评 价 井 和 开 发 井 阶 段 水 平 井 及 油 基 泥 浆 常 规 项 目 自 然 电 位 自 然 伽 马 高 分 辨 率 阵 列 感 应 补 偿 声 波 中 子 岩 性 密 度 岩 性 识 别 参 数 计 算 TOC 计 算 以 井 径 井 斜 井 斜 方 位 角 盐 水 泥 浆 及 页 岩 油 气 有 利 储 集 段 划 分 及 地 层 电 阻 率 较 高 时 应 加 测 双 侧 向 计 算 有 机 碳 含 量 TOC 热 解 生 烃 潜 自 然 伽 马 能 谱 量 特 殊 项 目 裂 缝 分 析 技 术, 地 层 各 向 异 性, 岩 正 交 偶 极 子 声 波 测 井 石 力 学 参 数 计 算 等,, 压 裂 设 计 自 然 伽 马 高 分 辨 率 感 应 中 子 声 波 岩 性 密 度 井 径 井 斜 井 斜 方 岩 性 识 别 参 数 计 算 TOC 计 算 以 常 规 项 目 位 角 盐 水 泥 浆 及 地 层 电 阻 率 较 高 时 及 页 岩 气 有 利 储 集 段 划 分 应 测 双 侧 向 99