石油与天然气地质 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 1378-1392.doi: 10.11743/ogg20230604
王光付1,2(), 李凤霞1,2, 王海波1,2, 周彤1,2, 张亚雄1,2, 王濡岳1,2, 李宁1,2, 陈昱辛1,2, 熊晓菲1,2
收稿日期:
2023-08-01
修回日期:
2023-10-09
出版日期:
2023-12-01
发布日期:
2023-12-20
第一作者简介:
王光付(1965—),男,博士、教授级高级工程师,油气田开发。E?mail:基金项目:
Guangfu WANG1,2(), Fengxia LI1,2, Haibo WANG1,2, Tong ZHOU1,2, Yaxiong ZHANG1,2, Ruyue WANG1,2, Ning LI1,2, Yuxin CHEN1,2, Xiaofei XIONG1,2
Received:
2023-08-01
Revised:
2023-10-09
Online:
2023-12-01
Published:
2023-12-20
摘要:
四川盆地内部和盆缘页岩气资源丰富,但由于沉积类型多样、构造复杂,页岩气井压裂测试产量差异大,部分高产井压裂工艺技术推广存在局限性,迫切需要探索和形成针对不同类型页岩气特点的压裂对策和模式。从页岩气高效开发角度出发,通过对比四川盆地已探明页岩气区块地质工程参数特征,依据沉积类型及岩相组合特征、埋藏深度和压力系统,划分出6种类型页岩气:海相中-浅层(深度<3 500 m)超压页岩气、海相深层(深度>3 500 m)超压页岩气、海相深层常压页岩气、海相新类型页岩气、海-陆过渡相深层超压页岩气及陆相中-浅层超压页岩气。开展数值模拟和实验研究发现:①天然裂缝发育及复杂的地应力分布会导致压裂裂缝非均匀扩展和裂缝合并,优化射孔参数和采用暂堵工艺可有效调控裂缝形态,增大改造体积;②夹层和纹层影响缝高纵向扩展和支撑剂的运移铺置,提高前置高黏压裂液和小粒径支撑剂用量,有利于裂缝纵向穿层与支撑剂均衡支撑;③高黏土页岩强水化作用会导致页岩力学性质劣化和加剧支撑剂嵌入,优化压裂液体系添加剂类型和用量可抑制页岩水化作用。探索并提出了不同类型页岩气水平井体积压裂优化设计原则及工艺技术对策,并应用于丁山复杂构造应力场的深层高压页岩气、林滩场深层常压页岩气、井研-犍为海相碎屑岩新类型页岩气、普光大隆组海-陆过渡相和千佛崖组湖相页岩气开发,提高单井产能显著,为不同复杂类型页岩气高效压裂和效益开发提供经验和借鉴。
中图分类号:
表1
不同区块页岩气藏地质工程参数[12-22]"
页岩气 类型 | 区块 | 构造位置 | 层系 | 岩石类型 | 沉积环境 | 埋深/m | 优质页岩 厚度/m | TOC/% | Ro/% | 含气量/(m3/t) | 孔隙度/ % | 石英 含量/% | 黏土矿物 含量/% | 泊松比 | 杨氏模量/ GPa | 水平应 力差/MPa | 压力 系数 | 天然裂缝 发育程度 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
海相盆内中-浅层 超压页岩气 | 焦石坝 | 川东高陡褶皱带万县复向斜南部 | 志留系 龙马溪组 | 硅质页岩 | 深水陆棚 | 2 250 ~ 3 500 | 80 ~ 114 | 2.53 ~ 4.13 | 2.4 ~2.8 | 5.5 ~ 7.0 | 4.3 ~ 7.8 | 46.0 ~65.0 | 17.0 ~35.0 | 0.19 ~0.25 | 34.0 ~ 46.0 | 3.0 ~ 7.5 | 1.55 ~ 1.60 | 欠发育 |
长宁 | 川南褶皱带与娄山断褶带交界处 | 硅质页岩 | 半深水- 深水陆棚 | 2 300 ~ 3 200 | 29 ~ 38 | 3.00 ~ 5.00 | 2.1 ~2.9 | 2.9 ~ 7.4 | 4.0 ~ 7.0 | 46.4 ~63.0 | 23.9 ~32.1 | 0.16 ~0.27 | 25.0 ~ 36.0 | 10.0 ~ 16.0 | 1.20 ~ 2.00 | 欠发育- 发育 | ||
威远 | 川西南古中斜坡低褶带 | 含灰硅质 页岩 | 半深水- 深水陆棚 | 2 000 ~ 3 500 | 34 ~ 49 | 2.50 ~ 3.40 | 2.2 ~2.6 | 3.0 ~ 9.2 | 3.8 ~ 6.5 | 40.0 ~78.0 | 36.9 ~43.7 | 0.16 ~0.22 | 29.3 ~ 37.3 | 6.0 ~ 8.0 | 1.00 ~ 1.96 | 较发育 | ||
海相盆缘 深层常压 页岩气 | 白马 | 白马向斜 | 硅质页岩 | 深水陆棚 | 3 800 ~ 4 600 | 28 ~ 44 | 3.17 ~ 5.20 | 2.4 ~2.9 | 2.7 ~ 5.6 | 3.4 ~ 4.1 | 57.4 ~74.6 | 21.0 ~24.0 | 0.19 ~0.22 | 28.5 ~ 47.4 | 17.0 ~ 21.0 | 1.10 ~ 1.30 | 欠发育 | |
武隆 | 利川- 武隆复向斜 | 硅质页岩 | 深水陆棚 | 3 500 ~ 5 000 | 32 ~ 40 | 3.91 ~ 4.20 | 2.5 ~2.7 | 5.4 ~ 5.6 | 4.7 ~ 4.8 | 56.0 ~70.0 | 25.3 ~28.5 | 0.22 ~0.25 | 34.0 ~ 41.3 | 13.0 ~ 17.7 | 1.05 ~ 1.10 | 较发育 | ||
林滩场 | 齐岳山断裂以西,桑木场构造带上的次级背斜 | 硅质页岩、 粉砂质泥岩 | 深水陆棚 | 3 800 ~ 5 000 | 11 ~ 21 | 0.65 ~ 5.78 | 2.2 ~2.4 | 1.8 ~ 8.4 | 1.8 ~ 7.3 | 37.0 ~66.0 | 16.5 ~24.6 | 0.18 ~0.38 | 27.0 ~ 47.3 | 14.6 ~ 25.4 | 1.08 ~ 1.20 | 发育 | ||
海相盆内 深层超压 页岩气 | 江东 | 万县复向斜 东南部 | 硅质页岩 | 深水陆棚 | 3 577 ~ 4 350 | 37 ~ 44 | 2.30 ~ 3.15 | 2.4 ~2.8 | 3.5 ~ 4.5 | 3.6 ~ 5.2 | 56.0 ~74.4 | 22.4 ~54.7 | 0.20 ~0.22 | 29.1 ~ 36.0 | 7.0 ~ 8.5 | 1.45 ~ 1.70 | 发育 | |
威荣 | 川西南古中斜坡低褶带 | 含灰硅质 页岩 | 深水陆棚 | 3 500 ~ 4 500 | 27 ~ 39 | 2.50 ~ 3.20 | 2.4 ~2.6 | 2.6 ~ 8.7 | 4.7 ~ 7.4 | 41.5 ~58.3 | 24.5 ~46.0 | 0.22 ~0.25 | 21.6 ~ 27.3 | 11.0 ~ 16.0 | 1.80 ~ 2.00 | 较发育 | ||
永川 | 新店子背斜 | 硅质页岩 | 深水陆棚 | 3 800 ~ 4 200 | 27 ~ 39 | 1.11 ~ 7.83 | 2.2 ~2.5 | 1.5 ~ 8.3 | 2.2 ~ 2.5 | 46.0 ~52.8 | 23.9 ~32.1 | 0.19 ~0.23 | 20.0 ~ 31.8 | 7.4 ~ 25.4 | 1.77 ~ 2.10 | 欠发育- 发育 | ||
大足- 铜梁 | 西山背斜、蒲吕场向斜和西温泉背斜 | 硅质页岩、 灰质页岩 | 深水陆棚 | 4 086 ~ 5 800 | 29 ~ 66 | 1.30 ~ 5.60 | 2.4 ~3.1 | 3.6 ~ 5.7 | 3.4 ~ 5.9 | 51.6 ~68.3 | 10.6 ~58.8 | 0.19 ~0.26 | 27.2 ~ 45.3 | 13.0 ~ 18.0 | 1.95 ~ 2.04 | 较发育, 层理缝 发育 | ||
泸州 | 川南低褶构造带 | 硅质页岩 | 深水陆棚 | 3 540 ~ 3 625 | 32 ~ 65 | 2.80 ~ 3.30 | 2.4 ~3.5 | 3.6 ~ 5.7 | 4.4 ~ 5.7 | 55.0 ~72.1 | 25.5 ~47.2 | 0.13 ~0.24 | 26.0 ~ 45.0 | >20.0 | 1.86 ~ 2.05 | 层理缝 发育 | ||
丁山 | 丁山断鼻 | 炭质页岩、 硅质页岩 | 深水陆棚 | 3 727 ~ 4 367 | 39 ~ 35 | 1.90 ~ 3.80 | 2.0 ~2.2 | 2.0 ~ 3.7 | 4.5 ~ 6.0 | 42.5 ~57.1 | 7.2 ~ 43.5 | 0.20 ~0.22 | 27.6 ~ 32.3 | 22.0 ~ 27.0 | 1.78 ~ 1.90 | 发育 | ||
东溪 | 川东南东溪高陡构造 | 硅质页岩 | 深水陆棚 | 4 058 ~ 4 335 | 26 ~ 30 | 2.43 ~ 3.62 | 2.1 ~2.5 | 5.1 ~ 7.8 | 3.2 ~ 6.3 | 46.0 ~62.0 | 18.5 ~45.0 | 0.19 ~0.28 | 32.0 ~ 43.0 | 15.0 ~ 24.0 | 1.60 ~ 1.80 | 发育 | ||
海相新类型页岩气 | 井研- 犍为 | 绵阳-长宁拉张 槽西侧宽缓 斜坡带 | 寒武系 筇竹寺组 | 页岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩 | 深水-浅水 陆棚 | 3 235 ~ 3 591 | 104 | 0.11 ~ 2.10 | 2.2 ~5.6 | 0.1 ~ 3.3 | 0.8 ~ 4.5 | 66.8 ~81.7 | 20.1 ~28.8 | 0.18 ~0.23 | 34.3 ~ 46.4 | 4.0 ~ 9.1 | 1.30 ~ 1.50 | 欠发育 |
海-陆过渡相盆内超压页岩气 | 普光 大隆 | 川东北滑脱褶 皱带 | 二叠系 大隆组 | 泥岩、含灰 泥岩 | 浅水-深水 陆棚 | 3 500 ~ 4 600 | 18 ~ 35 | 3.24 ~ 5.82 | 2.0 ~3.1 | 4.5 | 0.6 ~ 4.9 | 38.0 ~52.3 | 4.3 ~ 9.4 | 0.23 ~0.27 | 36.0 ~ 57.6 | 9.7 ~ 10.4 | 1.65 ~ 1.68 | 较发育 |
红星 | 川东高陡褶皱带石柱复向斜建南构造 | 二叠系 吴家坪组 | 页岩、白云质灰岩 | 深水-斜坡浅水陆棚 | 3 300 ~ 3 500 | 33 | 0.20 ~ 9.04 | 2.0 ~2.1 | 0.3 ~ 9.4 | 1.7 ~ 9.7 | 22.5 ~57.4 | 5.0 ~ 38.0 | 0.22 ~0.25 | 40.1 ~ 58.8 | 8.2 ~ 14.8 | 1.15 ~ 1.30 | 层理缝 发育 | |
陆相盆缘超压页岩气 | 复兴 | 川东高陡褶皱带万县复向斜 | 侏罗系 自流井组 | 黏土质页岩 | 半深湖- 浅湖 | 2 000 ~ 3 000 | 25 ~ 30 | 1.88 ~ 2.04 | 1.5 ~1.9 | 0.8 ~ 1.6 | 3.7 ~ 4.1 | 20.4 ~60.6 | 43.6 ~59.0 | 0.23 ~0.29 | 20.0 ~ 26.0 | 5.07 ~ 6.16 | 1.70 ~ 2.05 | 不发育 |
普光 千佛崖 | 普光东向斜低缓 单斜构造 | 侏罗系 千佛崖组 | 夹粉砂岩、 介壳层 | 湖泊 | 2 500 ~ 3 700 | 22 ~ 26 | 1.42 | 1.9 ~2.2 | 1.4 ~ 4.2 | 5.4 | 29.6 | 56.0 | 0.23 | 31.5 | 4.0 ~ 9.0 | 1.32 | 发育 | |
元坝 | 川东弧形褶皱带叠加区 | 侏罗系 自流井组 | 深灰色泥岩、深灰色粉砂质泥岩 | 半深湖- 浅湖 | 3 800 ~ 4 500 | 30 ~ 130 | 1.05 | 1.7 | 3.0 | 3.9 | 46.8 | 24.9 | 0.25 | 25.0 | 15.0 | 1.88 | 发育 |
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