煤系气是非常规天然气领域的重要组成部分,也是近年来非常规天然气领域研究的热点。总结煤系气研究进展,明确亟待解决的重要科学问题,对于完善煤系气地质理论、推动煤系气勘探开发具有重要意义。当前煤系气研究进展主要表现在以下5 个方面:
①基于煤系地层沉积特点,总结了煤系气共生成藏的6 个基本地质特征;
②初步划分了煤系气共生组合方式,分析了煤系气4 大成藏要素及其配置关系的控气作用;
③分析了煤系含气系统叠置性地质成因,提出了叠置煤系气系统的识别与评价方法及控制叠置含气系统合采兼容性的地质要素;
④总结了煤系“三气”共探合采理论研究、技术方法、产层贡献识别技术及合采产层优化组合与“甜点”评价;
⑤在煤系气资源评价与有利区预测方面进行了有效的探索性研究。
中国煤系气勘探开发尚处于探索阶段,有待于开展煤系气共生特性、共探方法、合采兼容性地质评价方面的系统性研究工作,完善共探共采模式,创新煤系气共探共采技术方法,逐步实现煤系气资源利用的“立体勘查、综合开发、一井多用、节约高效”。当前亟待解决的重要科学问题包括以下4个方面:
(1)煤系气储层精细描述及可改造性评价
煤系储层非均质性强且垂向叠置组合关系多样,直接影响不同岩性组合条件下煤系气资源评价和有利区预测。目前,煤系储层非均质性研究经历了由单一到综合、由粗略到精细、由定性到定量的过程,重点开发区(如沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘)开展了精细层间、平面、层内和微观非均质性研究。今后,有必要开展区域性地质调查,结合钻孔揭示,精细表征不同岩性配置关系下煤系气储层层域和区域非均质性发育特征。
储层可改造性是非常规油气开采中的重要参数,是评价煤系储层是否能作为“甜点”的关键指标之一。煤系“三气”合采储层可改造性评价,“单独评价不同储层、叠加后得到合采储层可改造性优选区”的方法缺少储层组合观念;将多种可采储层划分为不同的产层组,通过层次分析法、数值模拟法等将脆性指数、石英含量、孔隙度、TOC、渗透率、含气量、水平应力差、断裂韧性、黏土矿物含量、含水饱和度等影响产层组可改造性的储层参数转化为产层组参数,建立了产层组可改造性多级评价模型。可参考页岩可压性评价方法,从岩石脆性、地应力特征、天然裂缝发育程度三方面、利用Rickman 公式、结合叠前地震反演预测煤系页岩脆性指数,评价煤系储层可压性。
储层精细表征的目标是查明叠置含气系统内,同一产层组合层段内各储层渗流特征、储层岩石物性特征的差异,针对其储层特征差异,建立分层压裂或合层压裂的判别方法,选择储层改造工艺。
(2) 煤系气资源评价方法及有利区优选
目前,煤层气资源评价的方法已较为成熟,但煤系致密砂岩气、煤系泥页岩气资源评价标准尚不统一,因此煤系“三气”资源评价及有利区预测体系尚不完善。
煤系气有利层位优选不同于单纯的煤层气有利层位优选,需要综合考虑多套储层自身特性及层系组合关系,包括储层渗透性、含气性、厚度、层间距及潜在的层间干扰,针对不同类型储层的特点确定其特有的资源评价参数,建立多元、差异性资源评价方法。因此,煤系气资源评价、有利区预测及有利层系组合优选仍是一项较为复杂的工作。
(3)煤系气开发甜点区(段)评价技术
煤系气开发甜点区(段)综合评价技术对于煤系气勘探开发选区、提高产能具有重要意义。以往的评价方法更多侧重于资源富集条件,而对储层改造与多层合采适配性技术应用重视不够,导致勘探开发工作失败。如何从资源富集区中优选开发甜点区是制约煤系气高产的关键。从气藏分析与产能预测入手,围绕资源富集、储层导流能力及地层能量等因素,深入剖析各相关因素对产能的影响机理和影响程度,建立影响煤系气富集高产综合评价指标体系和基于产能分析的高产“甜点”区综合评价模型,是今后研究的主要方向。考虑合采门限是煤系气合采无法回避的问题,需建立以产气贡献为目标的煤系气合采产层组合优化与甜点区预测方法。
(4) 叠置煤系气系统合采兼容性评价
目前,对煤系气资源的共生特性和可采潜势认识不足,针对叠置含气系统之间压力、含气性、渗透性、储层可改造性质等差异,建立叠置含气系统合采兼容性的判识方法,是煤系气开发的基础科学问题之一。
煤系气叠置含气系统具有多类型气藏叠置、多流体系统共存的地质特点,叠置含气系统合采兼容性研究对煤系气合采工艺技术优化和创新至关重要。煤系中不同类型气藏的合采不同于煤层气、致密砂岩气、页岩气等同种气藏的多层合采,储层物性、流体赋存状态、储层压裂工艺和排采工艺的差异更加显著,层间干扰等地质兼容性问题更加突出,煤系气合采难度更大。与常规油气藏、煤层气、页岩气等单一非常规气藏评价相比,叠置煤系气系统合采兼容性的量化表征与级别划分成为判断甜点区和甜点层位开采的必要条件。合采兼容性地质规律包括复合含气系统中气体的赋存条件、成藏模式及可采潜势、系统间流体动力条件兼容性、系统内不同储层可改造条件兼容性、产水产气层间干扰等均需进行定量化描述。
参考文献:《煤系气研究进展与待解决的重要科学问题》
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