中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院2010年8月《复杂气藏开发技术》系列讲座低渗致密砂岩气藏开发特点与开发技术万玉金中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所2主要内容一、气藏基本概况二、气藏基本特征三、开发技术对策四、技术发展方向中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所3 一、气藏基本概况１、定义低渗致密砂岩气藏是指储层物性差，需采取增产工艺措施才能投入有效开发的气藏＜0.001超致密0.005-0.001很致密0.1-0.005致密层≤0.1致密气藏1-0.1近致密层＞1一般层＞0.1-5低渗气藏地下渗透率(mD)名称有效渗透率(mD)名称美国(Elkins)气藏分类标准(2009)中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所4Stephen A．Holditch认为: 致密气藏是指需经大型水力压裂改造措 施，或者是采用水平井、多分支井，才能产出工业气流的气藏引自Stephen A．Holditch，2006年SPE 103356致密气储层渗透率：0.0001mD ~ 0.1mD一、气藏基本概况１、定义中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所5美国最早使用致密气藏的概念。

20世纪70年代，美国联邦能源管理委员会将储层渗透率小于0.1mD 的气藏（不包含裂缝）定义为致密气藏，并以此作为是否给予生产商税收补贴的标准引自Stephen A．Holditch，2006年SPE 103356（1）致密气层，用现有技术不能进行工业性开采，无法获得工业规模可采储量；（2）含气砂层的有效厚度至少为30.48m (100英尺)，含水饱和度必须低于65％，孔隙度为5～15％；1973年，美国能源部对一个确定为致密含气层又可作为资源进行开采的标准作了如下规定：（3）目的层埋深1500～4500m±(5000～15000英尺)；（4）产层总厚度中至少有15％为有效厚度；（5）可供勘探面积不少于31km 2(12平方英里)；（6）位于边远地区；（7）产气砂岩不与高渗透的含 水层互层。

一、气藏基本概况１、定义中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所6致密气没有典型与非典型之分压力与温度有高有低埋藏有深有浅既有席状，也有透镜体状有的发育天然裂缝，也有的不存在天然裂缝Piceance盆地南部深部探井中钻遇的三个不同超压带一、气藏基本概况１、定义中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所7世界上无统一的致密气藏标准和界限，不同的国家是根据不同时期的资源状况、技术经济条件、税收政策来制定其标准和界限的，并且在 同一国家、同一地区，随着认识程度的提高，致密气藏的概念也是在不断的更新引自Senergy公司美国<0.1mD 德国<0.6mD英国< 1 mD一、气藏基本概况１、定义中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所8低渗砂岩气藏远景资源量超过10万亿方，占天然气总资源量的1/5①长庆上古生界②四川须家河组③库车侏罗、白垩系一、气藏基本概况2、资源现状1 、中国低渗砂岩气藏主要分布在长庆、西南和塔里木三大气区松辽、吐哈等盆地也广泛分布中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所9（1）美国致密砂岩气资源潜力大，据EIA 2008年评价结果：资源量19.8~42.5万亿方，为常规气资源量（66.5万亿方）的29.8％~63.9％（2）美国本土现有含气盆地113个，其中发现具有致密砂岩气藏的盆地23个，主要分布在西部，特别是落基山地区美国陆上致密气藏分布图2 、美国致密气资源现状一、气藏基本概况2、资源现状中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所1035.9%78.5%78.7%低渗砂岩中高渗砂岩碳酸岩盐 1.6%11.1%24.0%低渗砂岩中高渗砂岩碳酸岩盐1 、我国低渗砂岩气藏处于规模开发的早期阶段动用程度采出程度截止到2008年底，中石油低渗砂岩气藏动用程度35.9%、采出程度只有1.6%，远低于碳酸岩盐和常规砂岩气藏3 、开发现状一、气藏基本概况中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所111980197019902000201020201050100％20％30％40％％60％70％80％90％％0％引自美国EIA，2009年2、自1990年以来，美国致密气产量快速增长，2008年致密气产量达1757 亿方，占美国天然气总产量的30.2 ％，在非常规气中占62.9％常规气致密气煤层气页岩气1757亿方516亿方520亿方3028亿方2008年 一、气藏基本概况3、开发现状中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所122007年美国前25个大气田年产量页岩气致密气煤层气常规气28357227170113J o n a h I g n a c io -B la nco P i n e d a l eC a r th a g e Fogart yCreekB l a n c o 108m 3一、气藏基本概况3、开发现状5常规气3页岩气1煤层气16致密气数量类型1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24 25中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所13主要内容一、气藏基本概况二、气藏基本特征三、开发技术对策四、技术发展方向中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所14二、气藏基本特征沉积相有河流相、三角洲相、滨浅湖相等多种类型 储层分布广泛，在大型沉积盆地中可形成大型、特大型气田 以构造-岩性气藏为主，岩石类型有砂岩、砂砾岩等大型砂岩四川上三叠统大型砂岩大北1大型砂岩榆林特大型砂砾岩苏里格储量规模岩性典型气藏（1 ）陆相沉积，以构造-岩性气藏为主1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所15（2）埋藏深度大，成岩作用强烈中3000-3200J 八角场中浅1500～2600T 广安四川中3100-3150P 乌审旗中深3000-3500P 苏里格中2650-3100P 榆林鄂尔多斯超深4750-5550E 迪那塔里木埋深类型气藏埋深(m)层位气田(藏)名称盆地或坳陷 埋深多数在3000m 以下，超过5000m的气田越来越多 二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所16储层经历一系列的成岩演化，成岩作用强度大（晚成岩阶段B、C 期）压实（压溶）作用颗粒呈缝合-凹凸接触胶结作用、连晶方解石胶结方解石石英方解石溶蚀作用－长石溶蚀形成的孔洞压实（压溶）和胶结作用使储层孔隙度减少，溶蚀作用是次生孔隙的主要来源 二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所17煤系地层和非煤系地层的成岩作用特点煤系地层 非煤系地层 早期水介质 酸性 弱碱性 早期成岩作用 压实作用为主 胶结作用为主 压实作用 强 弱 快速压实向缓慢压实转化深度 浅 深 自生矿物 高岭石为主 绿泥石、伊利石 次生孔隙成因 碱性溶蚀为主 酸性溶蚀为主 碳酸盐胶结物 晚期铁方解石、铁白云石等 早期方解石 硅质胶结物 对砂岩孔隙保存不利 对粒间孔隙起到保护作用低渗透（致密）砂岩气藏成岩作用受煤系地层影响，不同储层成岩特征存在明显的差异二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所18以次生孔隙为主，常见粒间和粒内的溶蚀孔等粒间孔和粒间溶蚀孔，S4，3323.86m 长石颗粒铸模溶孔、S6井，3318.8m 岩屑颗粒溶孔，S6井，3321.0m 颗粒溶孔和高岭石晶间孔，S3，3603.56 二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所19●储层中裂缝发育不均砂岩高角度构造缝砂岩微裂缝 二、气藏基本特征1 、地质条件复杂DB101井：5725～5783m 中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所20（3 ）储层物性差，孔隙结构复杂2.172.562.201.730.734.520.500.94平均类型低、特低0.1-1.45.8-10迪那塔里木特低渗0.54-1.0010.00八角场低渗11.20洛带低渗12.31新场低渗11.78白马庙四川低渗0.10-120.549.035.00-20.60乌审旗低、特低0.10-5618.955.00-21.84苏里格低渗0.10-1006.305.00-12.00榆林低、特低0.02－3.606.800.30－13.90山1 低、特低0.01－17.27.881.07－18.60盒3大牛地鄂尔多斯分布范围平均分布范围渗透率(mD)孔隙度（％）气田(藏)名称盆地或坳陷 孔隙度5~10%，渗透率0.5~5mD二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所21致密气储层渗透率一般呈对数正态分布，其间不乏甜点区。

对于此类气藏的评价，采用渗透率中值能更准确地反映气藏的渗流能力例如：美国4个致密气藏（Travis Peak、Cotton Valley、Wilcox Lobo、Cleveland ）渗透率率中值在0.028～0.085mD ，但算术平均值范围在0.179～7.378mD 之间引自Stephen A．Holditch，2006年SPE 103356二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所22在评价致密砂岩气时，需要应用地层条件下的基质渗透率（不包含裂缝），即覆压校正后的岩心渗透率因此开发评价时必须将岩心分析渗透率还原到地层条件下的真实情况0.1mD 以下的砂岩储层，渗透率应力敏感性极强，地层条件渗透率比大气压下渗透率小一个数量级引自Stephen A．Holditch，2006年SPE 103356覆压条件下渗透率常压条件下渗透率二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所23孔隙与喉道小①渗透率小于0.1mD ，主要发育微细孔隙，且以片状孔隙吼道为主②吼道与孔隙比例接近③<0.1um吼道控制孔隙比例超过50%平均喉道半径0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.010.1110渗透率（md）喉道半径（微米）00小于0.1微米喉道控制体积比例（％）0.010.020.030.040.050.060.070.00.00.20.40.60.8 1.01.21.4渗透率(mD)进汞饱和度(%)孔隙进汞饱和度(%)喉道进汞饱和度(%)③②①二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所24测试层段电阻率与无阻流量交会图低阻气层孔喉分布频率图高阻气层孔喉分布频率图微孔隙中的束缚水和薄膜水形成复杂的导电网络造成气层电阻率降低，在低渗透（致密）砂岩储层中形成大量的低阻气层复杂孔隙结构导致的低阻气层二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所25存在非线性渗流特征①渗透率大于0.1mD的储层单相渗流以克氏渗流为主，在实验室内，即使在较高的压力梯度下，也没有发现紊流效应②渗透率小于0.1mD的储层单相渗流存在低压下的克氏渗流和高速下的紊流效应00.020.040.060.080.10.1201234567891/Paver(1/Mpa)G112(8-19/75)G101(2-76/132)G101(3-59/149)G107(1-26/72-4轴压3.4Mpa)G112（7-5/82）G107（1-26/72）G107(1-26/72-4)轴压20.2Mpa00.10.20.30.40.50.60.70.80.9102468101/Paver(1/Mpa)②①二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所26（4 ）水的影响严重•渗透率越小，毛管压力越高，含水饱和度越高•低渗高含水饱气藏储层内存在可动水1020304050607080901000.0100.1001.00010.000渗透率(md)S w (%)(序号8，合川127井51号样内部))010********60700.1110100100010000T2弛豫时间(ms)幅 度初始状态饱和状态天然气可动水束缚水02468101214160.0100.1001.00010.000渗透率(md)可动水S w (%)②①二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所27含水饱和度高，水锁效应强强水锁93.66.7411.81香4278角50强水锁83.22.546.25香4156角41八角场中-强水锁60.70.1429.2盒82-129-87-7苏平2中-强水锁67.80.1796.4盒81-158-156-5苏平1强水锁72.330.3658.9盒83-22-6苏148强水锁71.290.3410.5山15-33-6苏145强水锁80.040.2619.9山15-33-5苏145苏里格评价结果伤害程度(%)渗透率mD 孔隙度(%) 层位样号井号气田59.249.31-84.712180合计50.529.31-79.87373角5767.8649.43-83.06240角5156.7919.39-78.15562角5067.2510.96-84.71169角4865.7343.40-80.58426角46-059.739.59-81.77410角40-0香4八角场平均值区间值含水饱和度(%)样品总数井号层位气田名称八角场气田储层含水饱和度统计表低渗透气田水琐实验表二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所28（5 ）储层非均质性强，透镜状气藏有效砂体分布连续性差大牛地气田气藏剖面图E苏里格气田气藏剖面图二、气藏基本特征1、地质条件复杂中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所29按储层产状，分为透镜状、层状和块状三类苏里格大牛地72%⏹辩状河三角洲相⏹有效砂体分布不连续⏹储层非均质性强透镜状5%23%储量比例示意图⏹储层厚度/气藏高度比大于1⏹断块、断背斜为主⏹纵向较均质、压力系统统一⏹多数有底水⏹储层厚度/气藏高度比小于1⏹曲流河三角洲相、网状河道⏹平面相对均质⏹纵向上非均质强主要特点文23邛西块状迪那榆林层状典型气田分类2 、气藏类型多样二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所30榆 林 气 田 榆 43 - 5 ～ 榆 43 - 13 井 气 藏 剖 面 图(WE)（2）层状低渗气藏（榆林等）储层呈层状连续分布，有效厚度5~15m储量丰度1~2×108m 3/km 2 气井产量1~10×104m 3/d单井控制储量2~5×108m 3（1 ）块状低渗气藏（八角场）气层厚度20~90m 储量丰度2~5×108m 3/km 2 气井产量1~3×104m 3/d2 、气藏类型多样二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所31（3 ）大面积低丰度低渗气藏（苏里格等）分布面积广，整体储量规模大 储层非均质性强，有效砂体分布不连续 储量丰度低 气井产量低单井控制储量小，稳产能力较差2 、气藏类型多样二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所32SH-56SU-1SU-3SU-22SU-30SU-23SH-188SU-19SU-24TAO-6SH-53Shihezi-1Shihezi-2Shihezi-3Shihezi-4Shihezi-5Shihezi-6Shihezi-7Shihezi-8 Upper Shihezi-8 Mid 71000 m3/dShihezi-8 Lower 59000 m3/d33000 m3/d 45000 m3/d 54000 m3/dShanxi-1.141000 m3/dShanxi-1.241000 m3/dShanxi-1.377000 m3/dShanxi-1.489000 m3/dShanxi-2 Upper missed test41000 m3/dShanxi-2 Lower27000 m3/d高产储层低产储层预测储层含气层数多，物性差别大，同一口井中高低产层均有分布2 、气藏类型多样二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所33以落基山地区为例，南部以河流相为主，发育透镜状砂体，纵向多层叠置 ，厚度大；北部以海陆交互相为主，发育层状砂体，厚度较小☐浅层层状气藏分布：北部大平原、威列斯顿深度：200~800m 厚度：一般10~20m☐中浅-中深层层状气藏分布：丹佛、圣胡安、风河、棉花谷等 深度：700~2700m 厚度：一般10~30m☐透镜状气藏分布：大绿河、尤因它、皮申斯 深度：1500~4000m厚度：一般60~150m美国致密气藏地质特征2 、气藏类型多样二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所3464.341.314.713.111.510203040506070PinedaleJonahRulison ParachuteGrand valley储量丰度，108m 3/k m 220406080100C l i n t o n –M e d i n aC o t t o n V a l l e yW i l c o xR e d F o r kM o r r o wC a n y o nM e s a v e r d eP i c t u r e d C l i f f sD a k o t aM e s a v e r d eM e s a v e r d e G r o u p有效厚度，m美国致密气藏中透镜状含气砂体储量占43%，纵向上多层叠置•有效厚度☐一般5~30m☐Canyon ：6.1~91.4m•储量丰度☐多大于10×108m 3/km 2美国已开发气田有效厚度图砂体叠置示意图部分致密气田储量丰度图2 、气藏类型多样二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所35河道决口扇射孔610m460m400m 460m 560m储层横向不连续性，纵向多层（多期河道）叠置美国南德克萨斯州Stratton 气田实例610m460m400m460m560m2 、气藏类型多样二、气藏基本特征A BCB中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所36块状和层状气藏措施后有较好的稳产条件透镜状 气藏气藏压力、产量下降快，气井稳产条件差3 、多数气藏产能低二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所3763715210280310002000300040005000600070001996-20002001-20022003-2005平均单井控制储量，万方美国致密气藏气井单井产量低，单井可采储量少，并呈逐年下降趋势①平均单井产量一般0.2~1.2万方/天Pinedale ，Jonah 和Wilcox 平均2～3万方/天②单井累积采气量一般1000~5000万方③新井单井可采储量1996－2005 逐年降低，由6400降低到2800万方20004000600080001000012000C l i n t o n –M e d i n aC o t t o n V a l l e yW i l c o xR e d F o r kM o r r o wC a n y o nM e s a v e r d eP i c t u r e d C l i f f sD a k o t aM e s a v e r d eM e s a v e r d e G r o u p单井累积产气量，万方美国已开发气田单井累积产气量图0.00.51.01.52.02.53.03.5C l i n t o n –M e d i n aC o t t o n V a l l e yW i l c o xR e d F o r kM o r r o wC a n y o nM e s a v e r d eP i c t u r e d C l i f f sD a k o t aM e s a v e r d eM e s a v e r d e G r o u p平均单井产量，万方/天美国已开发致密气田平均单井产量美国1996-2005年平均单井可采储量图平均4130万方3 、多数气藏产能低二、气藏基本特征①②③中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所38102030405060197119761980198219841986198819901992199419961998时间（年）递减率（%）第一年平均5年美国气井以定压方式生产，单井初期高产，递减速度较快•定压生产优点☐投资回收期短☐充分利用地层能量☐快速得到动态资料•单井动态☐早期快速递减☐长期低产☐生产期30~40年美国德克萨斯州新井产量递减率0123451015202530时间（年）日产气（万方）246810压力（M P a ）实际产量模型产量井口压力3 、多数气藏产能低二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所39●河道主砂带附近，单井日产大于10万方●砂体边部一般在4×104m 3/d 以下，甚至低于1×104m 3/d榆林气田●单井控制储量较少●单井产量低苏里格气田二、气藏基本特征4、单井控储和产量差异大ⅠⅡⅢ中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所40经济和技术条件影响较大备注八角场苏里格靖边、榆林中原文23典型气田48低5080最终采收率(%)35低3050稳产期末采出程度(%) 1.4<22.5~32.5~4采气速度(%)块状透镜状层状块状特低渗气藏低渗气藏气藏类型5 、气藏采速低，采收率不高二、气藏基本特征中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所41主要内容一、气藏基本概况二、气藏基本特征三、开发技术对策四、技术发展方向中国石油中国石油勘探开发研究院廊坊分院开发所42针对低渗透气藏储层变化大、地质条件差的实际情况，在气藏开发前期评价中，需要通过气藏描述，深化气 藏认识，为气藏开发奠定基础。