页岩油气资源分级评价标准探讨.pdf

2 0 1 2 年 4 月 石油勘探与开发 PETRoLEUM EXPLORAT1 0N AND DEVEL0PM ENT VO l | 39 No ． 2 24 9 文章编号1 0 0 0 - 0 7 4 7 2 0 1 2 0 2 - 0 2 4 9 - 0 8 页岩油气资源分级评价标准探讨 卢双舫 1 ，黄文彪 1 陈方文 1 ，李吉君 ，王民1 7薛海涛 ，王伟明 1 ，蔡希源 2 1 ．东北石油大学地球科学学院；2 ．中国石油化工股份有限公司 基金项目国家重点基础研究发展计划 “ 9 7 3 ”计划前期专项 2 0 1 1 C B 2 1 1 7 0 1 ；国家自然科学基金项 目 4 1 1 7 2 1 3 4 国土资源部全国油气资源战略选区调查与评价专项 2 0 0 9 Q YX Q1 5 0 7 - 1 1 摘要研究页岩油气资源分级评价标准，以准确评价页岩油气资源潜力。对松辽、海拉尔、济阳等 5个地 区烃源岩 层地球化学指标进行统计分析，利用烃源岩含油量与 T O C关系的 “ 三分性” ，按富集程度将页岩油气分为分散 无 效 资源、低效资源和富集资源 3级；有机质大量生油／ 气的成熟阶段对应 富集页岩油／ 气窗，页岩油气资源级别按 T O C值划分 。结合页岩中脆性矿物的含量、页岩 层系 的厚度、埋深等，定义评价页岩油气可采性的可采性指数 并建立其计算公式， 以定量评价页岩油气的可采性。 实际应用 中， 根据用 T O C - R 井响应相关性确定的井剖面上的 T O C 值变化，可以得到不同级别页岩的等厚图及分级页岩油气资源量； 再结合分级标准， 利用 T O C等值线和 R 。 等值线的 叠合，可识别有利的页岩油气区。图 8表 3参 2 6 关键词页岩油；页岩气；资源评价；分级资源；分散资源；低效资源；富集资源 中图分类号T El 3 2 ． 2 文献标识码A Cl a s s i f i c a t i o n a n d e v a l ua t i o n c r i t e r i a o f s h a l e o i l a nd g a s r e s o u r c e s Di s c u s s i o n a nd a p pl i c a t i o n L u S h u a n g n g ， Hu a n g We n b i a o ， C h e n F a n g we n ， L i J ij u n ， Wa n g Mi n ， X u e Ha i t a o ， Wa n g We i mi n g ， C a i Xi y u a n 1 ． C o l l e g e o fE a r t h S c i e n c e s ， N o r t h e a s t Pe t r o l e u m U n i v e r s i ty ， Da q i n g 1 6 3 3 1 8 ， C h i n a ； 2 ． C h i n a P e t r o l e u m＆ C h e mi c a l C o r p o r a t i o n ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 9 ， C h i n a Ab s t r a ct Re s e a r c h o n t he e v a l u a ti on c rit e r i a o f s h a l e o i l ／ g a s i s c o n d uc t e d S O a s t 0 a c c u mt e l y a s s e s s the r e s o u r c e s p o t e n tia l o f s h a l e o i l a n d g a s ． Af t e r ma k i n g s t a t i s t i c a n a l y s i s o f t h e g e o c h e mi c a l i n d e x o f h y d r o c a r b o n s o ur c e r o c k l a y e r s i n fi v e are a s s u c h a s S o n g l i a o ， Ha i l a e r , J i y an g， ba s e d o n t h e c h a r a c t e ris t i c of t r i pl e d i v i s i o n be t we e n the oi l c o n t e n t a n d TOC of s o u r c e r o c k， t hi s p a pe r c l a s s i fie s s ha l e o i l／ g a s i n t o t h r e e l e v e l s o f r e s o urc e s i n t e r ms o f e n r i c h me n t d e g r e e s c a t t e r e d i n e ff e c t i v e r e s o urc e s ． 1 O W e ffic i e n t r e s o u r c e s a n d e n r i c h e d r e s o urc e s ．Th e ma t u r e s t a ge ， a t whi c h o r g an i c ma t t e r g e ne r a t e s o i l ／ g a s i n l arg e a mo u nt s ， c o r r e s po n d s t o s h a l e oi l ／ g a s e n r i c hme n t wi nd o w． Fu r t he r mo r e ．r e c o ve r a bl e i nd e x i S de fine d an d i t s c o mp ut a t i o n f o r mu l a i s pr o p os e d t o p r o v i d e a q u a n t i t a t i v e i n d e x f or r e c o ve r a b i l i t y e v a l u a t i o n，c on s i d e rin g t h e b ritt l e mi n e r a l c o n t e n t ，t hi c k n e s s a nd de p th o f s h a l e ，e t c ．I n p r a c t i c e ，T OC v a r i a b l e va l u e s i n we l l p r ofil e o b t a i n e d by T OC- l o g gi n g c o r r e s po n d e n c e C an b e us e d t o dra w the T OC i s o pa c h ma p a nd c a l c ul a t e t he r e s o u r c e s a mou n t o f d i ffe r e nt l e v e l s ． Th e n c o mbi n e d wi th the e v a l u a t i o n c rit e ria ， T OC an d Ro i s o p a c h ma p s are s u p e rimpo s e d t o i d e n t i f y the f a v0 r a bl e s h a l e o i l ／ g a s a r e a s ． Ke y wo r ds s h a l e oi l ； s h a l e ga s ； r e s o ur c e e v a l u a t i o n； c l a s s i fie d r e s o urc e ； s c a t t e r e d r e s o ur c e ；l o w e ffi c i e n t r e s o ur c e s ； e n r i c h e d r e s ou r c e 0引言 北美页岩气藏的成功开发 ，极大地推动了全球页 岩气勘探开发进程[ 】 。 】 。中国的地质工作者在关注国外 页岩油气的研究成果及勘探开发成效的同时 ，结合本 国的地质条件 ， 初步探讨 了中国页岩油气的形成条件、 赋存形式 、成藏机理 、资源潜力及有利发育区[4 - 1 2 】 。中 国的页岩油气资源潜力 巨大[ 1 3 - 1 5 】 ，应用现有的烃源岩 定量评价方法，不难计算出页岩中残存的油气总量[ 1 剞 。但 是受沉积环境 、矿物组成及其中有机质的丰度、类型 、 成熟度及排烃效率的影响 ，不同页岩 中含油气量有 明 显的差别 ，而且 由于页岩具有致密 、低孔尤其是低渗 的特征 ，页岩油气的开采难度较常规油气大。那么页 岩中所赋存 的大量油气哪些是近期可 以有效开采的 ， 哪些是待未来技术突破后有望开采的，而哪些可能是 永远都难以被有效开采的这就需要有一套标准来指 导页岩油气资源的分级评价工作。 张金川基于美国海相页岩气勘探开发 的经验 ，依 据页岩 T O C、R 。 值 ，综合考虑埋深 、含气量、页岩面 积、厚度 、地表条件、保存条件 、可压裂性等因素将 海相页岩气分为远景区、有利区和核心 目标 区资 源 3级，分别对应 0 ． 3 ％≤T O C≤1 ． 5 ％、1 ． 5 ％ 2 ． 0 ％l 】 。这一分级标准的提出对页岩气 资源的分级评价有一定的参考价值 ，但是在实际应用 中可操作性不强 ，如有些指标 如脆性矿物含量 与 资源潜力无关 ，有些指标 如含气量 在资源评价 早 期还难 以获得 ；更 为重要的是，该分级界限的提 出缺 乏实际数据的支持 。关于页岩油资源的分级评价 ，目 前还 没有 研究 涉及 。 笔者开展了页岩油气资源分级评价标准的研究 ， 以期 为中国即将开展的大规模的页岩油气资源潜力评 价 r 作提供一套可行性强的标准 ，以提高页岩油气资 源评 价认 识 的可对 比性 。 1页岩油气资源分级评价标准探讨 理论上讲 ，页岩油气资源的分级应基于油气的富 集程度和可采性 ，但 由于油气的 经济 可采性与技 术 、油价等有关 ，且富集程度是 经济 可采性的基 础和前提 ，因此 ，将油气的富集性作为资源分级评 价 的第 一考 察要 素 。 1 ． 1 页岩 油资源 分级 评价 标准 直接反映页岩含油量的地球化学指标首推氯仿沥 青 “ A”含量和热解烃量 ． 。但由于干酪根不仅是 生成油气的主要先质 ，也是吸附油气的主要介质 ，所 以 ，本文 将 反映干 酪根含 量最 直观 、有 效 的指 标 T O C 值和上述 2项指标结合 ，对页岩油进行分级评价。 以松辽盆地南部地 区为例 ，其主要烃源岩为嫩江 组和青山 口组 ，当烃源岩埋藏较浅 、成熟度较低时 ， 随 T OC的增大呈线性增加 见图 1 。当烃源岩埋藏 较 深 、成熟 度较 高 时 后 文均 利用 成熟 有 机 质地 化指 标分析残留烃与 T O C的关系 ， 随 T OC的增大表现 出明显的 3段性特征 见图 2 a 当 T OC较高 1 ． 8 ％ 时 ， ． 为相对稳定 的高值 ；当 T OC较低 I ． 8 ％的区域则 为 页岩油 富集 区 ； 将 风 1 ． 1 ％、T O C值为 0 ． 8 ％～1 ． 8 ％的区域定为页岩气低 效区，尺 1 ． 1 ％、T OC 1 ． 8 ％的区域定为页岩气富集区， 其 他为 无效 区 见图 8 。从 图 8中可 以看 ，松辽 盆 地南部以页岩油为主 ，仅长岭凹陷沉积／ 沉降中心青山 口组存在页岩气的富集区，应结合可采性对有利区开 展进一 步评 价 。 表 3 松 辽盆地 南部 页岩油 资源 量 洮 4 西部斜坡区 图 8 松辽 盆地 南部 青一段 页岩 油气有 利 区 3 结论 依据页岩含油量与 T O C 关系的 “ 三分性” ，可按 富集程度将页岩油资源分为分散 无效 资源 、低效 资源和富集资源 3个级别。在含油量与 T O C的关系曲 线上 ，分散资源对应稳定低值段 ，低效资源对应上升 段 ，而富集资源对应稳定高值段 。成熟度在主油窗范 围以外的页岩难以富集页岩油。对缺少有关资料的地 区，可直接用 T OC值为 1 ． 0 ％和 2 ． 0 ％作为页岩油 3级 资源的界限。页岩气 3级资源的界限可直接应用页岩 油 的分 界标 准 ，即在有 机质 大量 成 气 的 阶段 按 照 页岩 油的分级标准来划分页岩气资源的级别，但必须加上 成熟度限制 。参考美同页岩油气的勘探 开发经验 ，综 合考虑页岩中脆性矿物含量 大于 5 0 ％ 、 砂岩夹层及 裂缝发育程度 、页岩 层系 的厚度 大于 3 0 1 1 3 或纯 厚度大于 9 m 、埋深 、面积 、地面条件等 ，可 以在 达到富集 资源级别或以富集资源为主的页岩 层 系 中，进一步评价可采资源。可采性的定量评价可南可 2 5 6 石油勘探与开发 学术讨论 V _0 1 ． 3 9 No ． 2 采性指数来指示 ， 指数越接近 1 ，可采性越高。根据用 ， c - 测井响应相关性确定的井剖面上的 T O C值变化 ， 可以得到不 同级别页岩的等厚图及分级页岩油气资源 量 ； 再结合分级标准 ， 利用 T OC等值线和 R 。 等值线的 叠合 ，可识别有利的页岩油气区。 参考文献 【 1 】 R o g n e r H H．An a s s e s s me n t o f wo r l d h y d r o c a r b o n r e s o u r c e s [ J ] ． A n n u a l R e v i e w o f E n e r g y a n d E n v i r o n me n t ， 1 9 9 7 2 2 2 1 7 - 2 6 1 ． 【 2 ]Hi l l D G ， L o mb a r d i T E ， Ma r t i n J P F r a c t u r e d s h a l e g a s p o t e n t i a l i n Ne w Y o r k [ J ] ． No r t h e a s t e r n Ge o l o g y a n d E n v i r o n me n t a l S c i e n c e s ， 2 0 0 4 ， 2 6 1 ／ 2 5 7 7 8 ． 【 3 ]P e r r y K， L e e J ． Un c o n v e n t i o n a l g a s r e s e r v o i r s t i g h t g a s ， c o a l s e a ms ， a n d s h a l e s [ R] ． Wa s h i n g t o n Na t i o n a l P e t r o l e u m C o u n c i l ， 2 0 0 7 ． [ 4 ] 张金川，薛会，张德 明，等 ．页岩气 及其成藏机 理[ J ] ．现代地质 ， 2 0 0 3 ， 1 7 4 4 6 6 ． Z h a n g J i nc h u a n ，Xu e Hu i ，Zh a n g De mi n g ，e t a 1 ．S ha l e g a s a n d i t s a c c u mu l a t i o n me c h a n i s m[ J ] ． G e o s c i e n c e ， 2 0 0 3 ， 1 7 4 4 6 6 ． 【 5 】 张金川，徐波，聂海宽，等．中国页岩气资源勘探潜力 [ J ] ．天然气 工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 6 1 3 6 1 4 0 ． Z h a n g J in c h u a n ， Xu Bo ， Ni e Ha i k u a n ， e t a 1 ． E x p l o r a t i o n p o t e n t i a l o f s h a l e g a s r e s o u r c e s i n C h i n a [ J ] ．Na t u r a l Ga s I n d u s t r y ， 2 0 0 8 ， 2 8 6 1 3 6 1 4 0 ． [ 6 】 李建忠，董大忠 ，陈更生 ，等 ．中国页岩气资源前 景与 战略地位 [ J ] ．天然气工业， 2 0 0 9 ， 2 9 5 1 1 1 6 ． L i J i a n z h o n g ， Do n g Da z h o n g ，Ch e rt Ge n g s h e ng ， e t a 1 ． P r o s p e c t s a n d s t r a t e g i c p o s i t i o n o f s h a l e g a s r e s o u r c e s i n C h i n a [ J ] ．Na t u r a l G a s I n d u s t r y , 2 0 0 9 ， 2 9 5 1 1 1 6 ． 【 7 】 聂海宽，唐玄，边瑞康．页岩气成藏控制 因素及 中国南方 页岩气 发育有利区预测【 J ] ．石油学报， 2 0 0 9 ， 3 O 4 4 8 4 4 9 1 ． Ni e Ha i k u a n ，T a n g Xu a n， Bi a n Ru i k a n g ． Co n t r o l l i n g f a c t o r s f o r s h a l e g a s a c c u mu l a t i o n a n d p r e di c t i o n o f p o t e n t i a l d e v e l o p me n t a r e a i n s h a l e g a s r e s e r v o i r o f S o u t h C h i n a [J ] ． A c t a P e t r o l e i S inic a , 2 0 0 9 ， 3 0 4 4 8 4 - 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1 8 ． Z h ang J i n c h u an， ] in Z h i j an， Y u a n Mi n g s h e n g ． R e s e r v o i r i n g me c h a n i s m o f s h a l e g as and i t s d i s t r ib u ti o n [ J ] ． N a t u r a l G as I n d u s t r y , 2 0 0 4 ， 2 4 7 1 5 1 8 ． [ 2 5 ] 刘超，卢双舫，黄文彪，等．A l o g R技术 改进及其在烃源岩评价中 的应用[ J ] ．大庆石油地质与开发 ， 2 0 1 1 ， 3 O 3 2 7 - 3 1 ． Li u Cha o ，Lu S h u a n g n g，Hu a n g W e n b i a o ，e t a 1 ．I mp r o v e me n t o f A l o a n d i t s a p p l i c a t i o n i n s o u r c e r o c k s e v a l u a t i o n[ J 】 ． P e t r o l e u m Ge o l o g y O i l fi e l d De v e l o p me n t i n Da q i n g ， 2 0 1 1 ， 3 0 3 2 7 3 1 ． [ 2 6 ] 盛志纬 ，葛修丽 ．生油岩定量评价 中的轻烃问题 [ J ] ．石油 实验地 质， 1 9 8 6 ， 8 2 1 3 9 - 1 5 1 ． S he n g Zh i we i ， Ge Xi u l i ． Di s c u s s i o n o n l i g h t h y d r o c arb o n s i n q u a n t i t a t i v e e v a l u a t i o n o f s o u r c e b e d s [ J ] P e t r o l e u m G e o l o g y E x p e r i me n t ， 1 9 8 6 ， 8 2 1 3 9 1 5 1 ． 第一作者简介卢双舫 1 9 6 2 ． ，男，湖北天 门人，东北石油大学教 授 、博士生导师，主要从事油气地球化学和油气地质学方面的研究和教学 工作 。地址黑龙江省 大庆市 东北石 油大学地球科学学院，邮政编码 1 6 3 3 1 8 。E ma i l l u s h u a n g f ang q q ． c o m 收稿 日期2 0 1 1 - 1 1 ． 0 7 修回日期2 0 1 1 - l 1 ． 2 O 编辑 胡媛 王大锐 绘图 刘方方