151 / 2023-07-14 10:00:45

基于孔隙类型的页岩气地质资源量计算方法：以焦石坝五峰组-龙马溪组页岩气为例

基于孔隙类型的页岩气地质资源量计算方法：以焦石坝五峰组-龙马溪组页岩气为例

目前国内外常用的页岩气资源评价方法主要包括成因法、统计法、类比法，其中，统计法中的体积法是应用最为广泛的方法之一。应用体积法评价焦石坝一期建产区五峰组-龙马溪组页岩气地质资源量主要存在以下问题：①该方法忽视了页岩储层中不同类型孔隙的含气性差异；②该方法对不同尺度孔隙中页岩气赋存状态缺少考虑；③体积法计算焦石坝一期建产区五峰组-龙马溪组页岩气地质资源量与勘探实践不符且忽视纵向不同层段页岩气资源潜力差异。本次研究以四川盆地焦石坝一期建产区五峰组-龙马溪组页岩气为例，在揭示页岩储层不同类型孔隙含气性差异、阐述不同尺度孔隙内页岩气赋存状态的基础上建立吸附气和游离气含量评价模型，提出页岩气地质资源评价方法。根据五峰组-龙马溪组页岩纵向岩相差异分段计算页岩气地质资源量，并采用FORSPAN方法对计算结果进行验证。

明确了不同类型孔隙及孔隙微观结构对页岩储层含气性的控制作用。综合核磁共振实验并对比含水饱和度与矿物含量关系可知，五峰组-龙马溪组页岩储层不同类型孔隙的含气性存在差异：有机孔以含气为主，无机孔既含水也含气。对不不同尺度孔隙和页岩气赋存状态可知，不同尺度孔隙内页岩气赋存状态不同：有机孔主要以微孔和介孔为主，其中微孔和介孔控制吸附气含量，微孔完全被吸附气占据，介孔和大孔控制游离气含量；无机孔主要以介孔和大孔为主，以游离气为主，黏土矿物孔对吸附气的富集具有一定的贡献，但是颗粒-气-水共存条件下，页岩黏土矿物吸附能力明显降低。在含水饱和度为20%~40%的情况下，五峰组-龙马溪组页岩黏土矿物的吸附能力只有干燥条件下10%~20%。

基于页岩储层孔隙含气性和孔隙微观结构对页岩气赋存状态控制作用建立了页岩气游离气和吸附气资源评价模型。综合内因（页岩气相态、有机孔、无机孔及微孔发育程度）和外因（温压条件等）对吸附气含量的控制作用，采用多元回归的方法建立了页岩吸附气含量评价模型。针对不同类型孔隙建立了游离气含量评价模型：基于前述“有机孔完全被天然气占据、微孔中不含游离气、介孔和大孔既含游离气也含吸附气”的认识建立了有机孔游离气含量评价模型；基于上述“脆性矿物孔中既含游离气又含水但不含吸附气”的规律建立了脆性矿物孔游离气含量评价模型；基于“黏土矿物孔中主要被游离气和水所占据”的结论建立了黏土矿物孔游离气含量评价模型。以焦页11-4井为例，单井计算结果表明五峰组-龙马溪组页岩气以游离态为主，游离气所占比例约为63.1%~70.2%。由于页岩岩相差异，页岩含气性纵向变化较大，其中①-③小层的含气量最大（7.16m³/t），④-⑤小层（6.15m³/t）和⑧小层（4.58m³/t）含气量次之，⑥-⑦小层（3.9m³/t）和⑨小层（3.1m³/t）含气量较差，含气量变化趋势与实测结果一致。

利用该方法计算的焦石坝一期建产区五峰组-龙马溪组页岩气地质资源潜力较大，且评价结果与目前页岩气勘探开发现状吻合。计算结果表明，五峰组-龙马溪组页岩气资源量P50为4791.41×10⁸m³，但纵向不同层段页岩资源潜力差异较大：①-③页岩气地质资源量最大，P50约为1637.27×10⁸m³，④-⑤小层页岩气地质资源量（P50）为1364.42×10⁸m³，⑥-⑧小层页岩气地质资源量（P50）为1355.93×10⁸m³，⑨页岩气地质资源量最小，P50约为404.41×10⁸m³。因此，从资源前景的角度建议下一步优先开发下部气层的④-⑤小层和上部气层的⑥-⑧小层。页岩气含量平面上变化较大，以①-③小层为例，该层段页岩在1-2井区含气性最好，靠近乌江断裂和石门山Ⅰ号断裂页岩含气性较差。以焦石坝一期建产区下部气层为目标利用FORSPAN方法对计算方法进行验证。结果证实，下部气层页岩气可采资源量（P50）为477.71×10⁸m³，折算地质资源量（P50）约为3184.73×10⁸m³，该结果与模型计算结论相符。