引用本文
韩贵生, 张海杰, 田艳红, 庞江平, 王君. 武隆地区页岩储集层评价及水平井箱体优选[J]. 录井工程, 2020,31(2): 86-90.
HAN Guisheng, ZHANG Haijie, TIAN Yanhong, PANG Jiangping, WANG Jun. Shale reservoir evaluation and horizontal well box optimization in Wulong area[J]. Mud Logging Engineering, 2020,31(2): 86-90.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2020.02.015  
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武隆地区页岩储集层评价及水平井箱体优选
韩贵生①, 张海杰②, 田艳红③, 庞江平①, 王君①
① 中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院
② 重庆页岩气勘探开发有限责任公司
③ 四川省川冶陆零伍环保工程有限公司

作者简介：韩贵生 高级工程师,1984年生,2007年硕士研究生毕业于中国石油大学(北京)矿产普查与勘探专业,现从事石油勘探与评价方面的工作。通信地址:610000 四川省成都市建设北路一段83号。电话:(028)86015891。E-mail:hangs_sc@cnpc.com.cn

修回日期: 2020-04-16
摘要

为探索、评价和开发浅层页岩气资源,以重庆武隆地区五峰组-龙马溪组页岩储集层为研究对象,通过岩心分析等资料,明确了武隆地区优质页岩储集层各小层非均质性较强。五峰组-龙一13小层表现出 TOC、孔隙度、脆性矿物含量、含气量均高的特点,其中又以五峰组和龙一11小层最佳,且随深度增大,页岩储集层各项参数有变好的趋势,只有龙一14小层页岩储集层各项参数略差。根据储集层静态评价参数进行初步分类,赋以权重系数,计算出综合品质,按综合品质将页岩储集层分为I类、Ⅱ类和Ⅲ类,并优选出水平井箱体:武隆地区五峰组中上部-龙一13小层均为Ⅰ类页岩储集层,垂向厚度达29 m;武隆地区水平井箱体高度设计为5 m,箱体以龙一11小层为主,包括五峰组顶部及龙一12小层底部,水平箱体中心线设置在龙一11小层最高自然伽马( GR)值处,在水平段钻进中依据 GR曲线特征指导地质导向和地层追踪,从而确保水平段轨迹在龙一11小层和最优储集层内穿行,以期获得较高水平井产能。

关键词: 武隆地区; 页岩; 储集层; 水平井箱体; 综合品质; TOC; 孔隙度; 脆性
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Shale reservoir evaluation and horizontal well box optimization in Wulong area
HAN Guisheng①, ZHANG Haijie②, TIAN Yanhong③, PANG Jiangping①, WANG Jun①
① Research Institute of Geologic Exploration & Development of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Limited, Chengdu,Sichuan 610000
② Chongqing Shale Gas Exploration and Development Co., Ltd., Chongqing 400000, China
③ Sichuan Chuanye 605 Environment Protection Engineering Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610036, China
Abstract

In order to explore, evaluate and develop shallow shale gas resources, the shale reservoirs from Wufeng Formation to Longmaxi Formation in Chongqing Wulong area are taken as the research objects. Through core analysis and other data, it is clear that each subzone of high-quality shale reservoirs in Wulong area has strong heterogeneity. Wufeng Formation-subzone 3 of Sub-Member 1 of the Longmaxi Formation shows the characteristics of high TOC, porosity, brittle mineral concentration and gas concentration, among which Wufeng Formation and subzone 1 are the best. With the increase of depth, the parameters of the shale reservoirs tend to get better, while the parameters of the shale reservoir in subzone 4 are slightly worse. According to the reservoir static evaluation parameters, the shale reservoirs are classified preliminarily, and the weight coefficient is assigned to calculate the comprehensive quality. The shale reservoirs are divided into Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ types based on the comprehensive quality, and the horizontal well box is optimized. The middle and upper parts of the Wufeng Formation-subzone 3 in Wulong area is Ⅰtype shale reservoir with a vertical thickness of 29 meters. The design height of the horizontal well box in Wulong area is 5 m, and the box is dominated by subzone 1, including the uppermost part of the Wufeng Formation and the bottom of subzone 2. The central line of the horizontal box is set at the highest GR value of subzone 1. In the drilling of horizontal section, the geosteering and formation tracing are guided according to the characteristics of GR curve, so as to ensure that the trajectory of the horizontal section through subzone 1 and optimum reservoir to obtain higher horizontal well productivity.

Keyword: Wulong area; shale; reservoir; horizontal well box; comprehensive quality; TOC; porosity; brittleness
0 引言

中国页岩气勘探正处于快速发展阶段, 探明了焦石坝、长宁-威远等千亿立方米的大气田, 页岩气藏埋深主要集中在3 000~3 500 m。进入“ 十三五” 期间, 页岩气勘探在向深层不断发展的同时, 也积极探索、评价和开发浅层页岩气资源, 云南地区、南川地区的浅层页岩气评价相继有所突破[1], 中石油在重庆武隆地区也积极开展浅层页岩气资源的勘探与开发。本文以重庆武隆地区钻探的Y井五峰组-龙马溪组为研究对象, 从构造特征、页岩品质各项参数等进行研究分析, 优选水平段箱体, 为武隆地区浅层页岩气的勘探开发提供技术支撑。

1 区域地质特征

武隆地区双河向斜位于川东高陡构造带, 介于华蓥山断裂和齐岳山断裂之间, 两侧为万县复向斜和石柱复向斜, 受西侧华蓥山、东侧齐西深大断裂带的影响, 广泛发育北-北东向和北东-北东东向隔挡式褶皱[2, 3]:陡窄紧闭的背斜与开阔宽缓的向斜相间排列, 背斜较窄, 地层陡峭紧闭, 两翼通常不对称, 其中一翼陡倾斜甚至倒转, 核部常伴随发育逆断层; 向斜通常较为宽缓, 呈“ 屉” 状, 内部构造相对简单。

该区地表出露层位为二叠系长兴组, 五峰组底界埋深主要分布在1 500~3 500 m。Y井自上而下钻遇有二叠系长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组, 石炭系中统黄龙组、志留系韩家店组、小河坝组、龙马溪组, 奥陶系上统五峰组, 至奥陶系上统宝塔组完钻。龙马溪组又可分为龙一1亚段和龙一2亚段, 龙一1亚段自下至上可进一步划分为龙一11、龙一12、龙一13、龙一144个小层。该井目的层是五峰组-龙马溪组龙一1亚段, 五峰组底界埋深约1 624 m。

2 页岩储集层特征

页岩储集层品质对气井产量有重要影响。在沉积背景、构造特征相似的地区, 页岩储集层差异主要体现在生气潜力、储集物性、可压裂性和含气性4方面, 故分别选取总有机碳含量(TOC)、孔隙度、脆性矿物含量及总含气量4个参数描述页岩储集层静态特征[4]。

2.1 总有机碳含量(TOC)

TOC是页岩气藏评价的一个重要指标, 它既是页岩生气的物质基础, 也是页岩吸附气的载体之一, 还是页岩孔隙空间增加的重要因素之一[5]。

对武隆地区五峰组-龙一1亚段页岩中有机碳含量进行了统计分析, 结果表明, 五峰组页岩TOC值在3.92%~5.59%之间, 均值为4.53%, 龙一1亚段页岩TOC值在0.44%~5.98%之间。龙一11小层页岩TOC均值5.49%, 龙一12小层均值4.65%, 龙一13小层均值3.76%, 龙一14小层均值1.71%。总体而言, TOC高值主要集中在五峰组和龙马溪组底部黑色页岩层, 这也是目前四川盆地页岩气开发的主力层段, 且随着深度的增加, TOC含量有逐渐变大的趋势(图1), 自龙一13小层往下, TOC含量明显增大, 大部分高于4%。

图1 五峰组-龙一1亚段页岩TOC纵向分布

2.2 孔隙度

孔隙度和渗透率是储集层研究中最重要的两个参数, 一般含气页岩都属低孔隙度、低渗透率储集层[6]。

武隆地区五峰组页岩孔隙度在3.4%~7.7%之间, 均值为5.2%, 龙一1亚段页岩孔隙度在1.6%~6.6%之间。龙一11小层孔隙度均值为6.1%, 龙一12小层均值为5.7%, 龙一13小层均值为5.0%, 龙一14小层均值为3.0%。

武隆地区五峰组页岩孔隙度与TOC具备同样的特征, 自龙一13小层往下, 孔隙度明显增大, 大部分可达5%以上, 随着深度的增加, 孔隙度有逐渐变大的趋势(图2), 在龙一11小层和五峰组顶部达到最大。

图2 五峰组-龙一1亚段页岩孔隙度纵向分布

2.3 脆性矿物含量

页岩脆性是评价页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数, 体现储集层改造的难易程度[7]。

页岩脆性矿物主要包括石英、长石以及碳酸盐矿物。根据Y井岩心全岩X射线衍射数据, 武隆地区五峰组-龙一1亚段页岩矿物成分主要为石英、长石、方解石、白云石、黏土和黄铁矿等。脆性矿物含量在36%~91%之间, 均值为63%, 自上往下呈现逐渐增加的趋势(图3); 黏土矿物含量在7%~63%之间, 均值为34%, 自上往下呈现逐渐减少的趋势。龙一14小层黏土矿物含量较高, 均值达42%, 龙一13小层-五峰组黏土矿物含量急速降低, 脆性矿物含量逐渐增大。

图3 五峰组-龙一1亚段页岩矿物含量纵向分布

2.4 总含气量

含气性是页岩气富集的主控因素之一。页岩气具有自生自储的特征, 以游离态和吸附态赋存于孔隙和裂缝中, 游离气主要充填于孔隙与微裂缝中, 吸附气主要吸附于有机质和黏土矿物表面[8]。

武隆地区五峰组-龙一1亚段具有良好的含气性, 含气量为1.3~5.8 m3/t, 其中:五峰组含气量为3.5~5.0 m3/t, 均值为4.3 m3/t; 龙一11小层含气量为5.2 m3/t, 龙一12小层为4.5 m3/t, 龙一13小层为4.0 m3/t, 龙一14小层为2.3 m3/t。从数据对比来看, 五峰组-龙一13小层含气量相差不大, 含气性好, 只有龙一14小层含气性略差(图4)。

图4 五峰组-龙一1亚段页岩含气量纵向分布

3 水平段箱体选择

综上所述, 武隆地区五峰组中上部-龙一13小层具有“ 四高” 特征, 即高TOC值(TOC≥ 4%)、高孔隙度(≥ 5%)、高含气量(≥ 3 m3/t)和高脆性矿物含量(≥ 55%)。

根据储集层静态评价参数, 将页岩储集层由好到差依次分为Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 3类, 赋以单项分类权重系数, 计算出综合品质, 按综合品质将页岩储集层最终分为Ⅰ 类、Ⅱ 类和Ⅲ 类(表1)。

表1 武隆地区页岩储集层分类指标(据《页岩气测井评价技术规范》修改)

按此分类, 可将武隆地区五峰组中上部-龙一13小层划为Ⅰ 类页岩储集层(图5), 垂向厚度达29 m。与长宁、威远地区相比, 武隆地区Ⅰ 类页岩储集层厚度更大, 长宁地区“ 五峰组中上部+龙一11小层+龙一12小层” 为Ⅰ 类储集层, 厚度近12 m, 威远地区Ⅰ 类储集层主要集中在龙一11小层, 部分分布在龙一13小层, 其厚度一般为5 m[9]。

图5 Y井五峰组-龙一1亚段测井解释成果

根据已开发区块的钻探经验, 为确保水平井获得高产, 主要地质主控因素有:最优靶体位置、优质小层钻遇长度和Ⅰ 类储集层钻遇率[9], 其中最优靶体位置是前提保障。根据前述分析, Y井优质储集层主要分布在五峰组中上部-龙一13小层, 以龙一11小层为最优, 因此将Y井水平井箱体设计为井段1 615~1 620 m, 以龙一11小层(厚1.7 m)为主, 箱体高度取5 m, 包括五峰组顶部及龙一12小层底部。同时, 龙一11小层GR值最高, 一般在240~420 API之间, 最高值可达420 API, 曲线形态为单峰高尖状, 为本区标志层, 水平箱体中心线设置在龙一11小层最高GR值处, 水平段钻进中依据龙一11小层GR曲线特征指导地质导向和地层追踪, 确保水平段轨迹在龙一11小层和最优储集层内钻进, 以利于获得较高水平井产能。

4 结论

(1)武隆地区页岩储集层具有较强的非均质性。五峰组-龙一13小层表现出TOC、孔隙度、脆性矿物含量、含气量均高的特点, 其中又以五峰组和龙一11小层最佳, 且随深度增大, 各项页岩品质参数有变好的趋势, 龙一14小层页岩品质各项参数略差。

(2)根据储集层静态评价参数, 赋以单项分类权重系数, 计算出综合品质, 按综合品质将页岩储集层最终分为Ⅰ 类、Ⅱ 类和Ⅲ 类。武隆地区五峰组中上部直至龙一13小层均为Ⅰ 类页岩储集层, 垂向厚度合计达到29 m。

(3)武隆地区水平井箱体以龙一11小层为主, 包括五峰组顶部及龙一12小层底部, 水平箱体中心线设置在龙一11小层最高GR值处, 水平段钻进中依据龙一11小层GR曲线特征指导地质导向和地层追踪, 从而确保水平段轨迹在龙一11小层和最优储集层内钻进, 以利于获得较高水平井产能。

(编辑 王丽娟)

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