页岩气地震勘探技术初探

【前言】页岩气地震勘探技术初探由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。如图1，从世界范围看，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联[2]。2011年4月美国能源信息署（EIA）了“世界页岩气资源初步评价报告”，根据Advanced Resources国际有限公司负责完成的美国以外32个国家的页岩气资源...

[摘 要] 本文讲述了对页岩气的基本认识，并对其存在特点、应用价值进行了概述。结合国内外近年来在页岩气领域的勘探开发现状，提出了地震勘探技术在页岩气勘探时应着重解决的几个方面，即寻找页岩区构造，页岩层储层标定，页岩的厚度和埋深，并利用地震属性技术对页岩气敏感属性进行优选、分析和提取，最终实现对页岩气“甜点”的预测。

[关键词] 页岩气； 地震勘探； 构造； 储层标定； 敏感属性； 甜点

一 序言

页岩气是指以吸附、游离或溶解状态赋存于泥页岩中的天然气，其特点是页岩既是源岩，又是储层和封盖层。在埋藏温度升高或有细菌侵入时，泥页岩中的有机质，甚至包括已生成的液态烃，就裂解或降解成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝中，或吸附于有机质和黏土矿物表面，在一定地质条件下就近聚集，形成页岩气藏[1]，页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果，是“自生自储”式气藏，运移距离极短，现今保存状态基本上可以反映烃类运移时的状态[2]。页岩气作为一种非常规天然气资源，具有资源量大、含气面积广泛、生产寿命长、产量稳定等特点，已经越来越被人们所重视，国内外对页岩气的研究力度也日趋加强[3]。

二 国内外页岩气发展现状

如图1，从世界范围看，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联[2]。2011年4月美国能源信息署（EIA）了“世界页岩气资源初步评价报告”，根据Advanced Resources国际有限公司负责完成的美国以外32个国家的页岩气资源评价以及美国页岩气资源评价结果，全球页岩气技术可采资源总量为187.6×1012m3。这次评价没有包括俄罗斯、中亚、中东、东南亚和中非等地区，因为这些地区或有非常丰富的常规资源，或缺乏基础的评价资料[4]。

美国是世界上最早发现和生产页岩气的国家，1821 年在美国Chautauqua 县钻探的第一口天然气生产井就是页岩气井（在井深21 m 处， 从8 m厚的页岩裂缝中产出天然气）。1998 年美国的页岩气当年采气量超过了100 亿m3，其发现储量占美国天然气探明储量的2.3%[5]。2005年页岩气产量达到198×108m3，成为重要的天然气资源之一。

以煤为主的能源资源存量决定了中国在相当长的时间内以煤为主的能源消费结构[6]。在中国一次能源消费结构中，煤炭占到了69%，是世界煤炭消费量的50%，比美国高出47%、比世界平均水平高出约40%；而天然气仅占5%（为世界天然气消费量的4%），远低于美国的28%及24%的世界平均水平。为保障中国社会经济又好又快可持续发展，中国的能源结构亟待调整，需要充分开发和利用清洁能源，发展低碳经济。未来10年，中国政府希望在能源结构上发生重大改变，减少对煤炭和石油的依赖，尤其是对煤炭的需求量将从69%降低到60%。

目前在中国陆上已发现从前寒武纪到新生代均有丰富的富有机质页岩发育，初步预测中国具有丰富的页岩气资源量（见图2）。美国学者（Rogner，1997）、美国能源信息署（EIA，2011）所预测的中国页岩气资源量为100×1012～144.4×1012m3，占世界页岩气总资源量的20%左右。2005年以来，中国机构或学者借鉴北美成功经验，加快页岩气地质认识，强化页岩气勘探开发技术攻关，通过广泛开展中国页岩气地质评价与典型区块的勘探开发先导试验，在四川、鄂尔多斯等盆地和重庆黔江、湖南涟源等地区的页岩气勘探开发中相继取得突破，证实了中国页岩气（资源）的广泛存在，具有良好的勘探开发前景。利用露头地质调查、探井及实验测试等取得的实际数据，预测中国页岩气地质资源量为57×1012～224×1012 m3，技术可采资源量为10.3×1012～47×1012 m3[7]。2012年中国政府已依据中国丰富的页岩气资源量、勘探开发先导试验的可喜成果，制定了雄心勃勃的《中国页岩气“十二五”发展规划》：2015年中国页岩气产量达到65×108 m3，2020年力争实现页岩气产量600×108～800×108 m3[8]，目前国家能源局针对页岩气已成立了中美页岩气联合工作组， 2010年，在中国石油集团科学技术研究院廊坊分院成立了中国首个专门从事页岩气开发的科研机构-国家能源页岩气研发（实验）中心。国内众多石油公司以及国土资源部相关科研机构积极开展页岩气选区评价工作，优选出了一批有利区块，并部署勘探工作。壳牌、康菲、BP和挪威国家石油等国外石油公司也积极参与我国页岩气勘探开发。

三 地震勘探技术初探

目前，国内已陆续开展了部分地区的页岩气地震勘探试验，获得了一些原始地震数据，取得了一些有益的结论。整体而言，由于页岩层段通常表现为较为均一的泥岩、炭质页岩，内部缺乏较为明显的波阻抗反射界面，因此，通常情况下，其地震反射波特征均表现为弱反射，为解决好页岩气地震勘探，笔者粗浅认为应从以下几个方面入手：

（一） 寻找页岩区构造情况

对于页岩，其本身即是生气场所也是重要的盖层，在构造转折带、地应力相对集中带以及褶皱-断裂发育带，通常是页岩气富集的重要场所。在这些地区，裂缝发育程度较高，能够为页岩气提供大量的储集空间。成藏之后发生的构造运动也能诱发页岩裂缝的发育，也有利于页岩气的富集，但这可能会破坏页岩本身作为盖层的部分[3]，若是通过运移机制进入页岩外部的储集层，则外部储集层构造特征的研究也十分重要。地震勘探技术以物性差异（波阻抗差异）为基础，是一种探测构造最有效、经济的地球物理方法。因此，通过地震勘探技术探明勘探区内的构造情况，再根据页岩气的沉积储层预测，可有效获得区内页岩气有利区。

（二） 页岩气储层标定

前已叙述，由于页岩层段通常为较为均一的泥岩、炭质页岩，因此在地震剖面上常表现为弱反射特征，通过钻孔合成地震记录对储层上、下的围岩及主要地质层位进行标定，对于确定储层的厚度、埋深具有十分重要的意义。

（三） 预测页岩的厚度

预测页岩尤其是优质页岩的厚度，对页岩气勘探孔位选定及页岩气储量的预测都具有十分重要的意义，优质页岩与普通泥页岩的差别主要表现在自然伽马曲线上，虽然优质页岩速度并不一定比普通页岩层低，但是它的自然伽马数值要比普通泥页岩高，利用此特征，通过拟声波曲线重构，重构的曲线具有低频声波及高频自然伽马信息，它能够对优质页岩层进行很好的预测[9]。

（四） 确定页岩的埋深情况

根据合成记录结果确定的目标层位，对地震数据进行连续追踪，获得页岩气储层的全区时间场，利用钻孔反算的速度及叠加速度值，可获得区内近似的平均速度场，通过网格化数据，利用时深转换公式：储层埋深=时深转换深度-（基准面-地震测量高程），可获得区内储层埋深等值线。

（五） 开展地震多属性提取技术研究

地震数据体中含有大量的地震属性信息，如何成功的提取并优选与地质特性有关的地震属性是多信息综合预测的关键，尤其是对页岩气敏感的相关属性的提取。自20世纪70年代，人们对“亮点”技术进行研究，并在墨西哥湾等地方广泛应用，得到较好的结果。从此，人们开始重视地震反射波的振幅和极性等在油气藏识别中的应用。经过30多年的不断研究和深化，地震属性研究已由振幅、频率、相位、能量、波形和比率等点面信息扩展到速度、波阻抗、AVO、相干性等三维信息，从分类、提取到优化发展为一项系统的应用技术，它对于地震构造解释、地层分析、岩性特征描述、储层预侧以及油藏监测等具有十分重要的现实意义。

地震属性技术的发展促进了深层勘探尤其是石油储层预测技术的发展，近10年来国内储层预测方法研究空前活跃，有关函数逼近、神经网络、统计模式识别、模糊模式识别和地质统计学方法，以及它们之间的不同组合产生的综合方法等。

例如，地震属性的相干性在德克萨市州的沃斯堡盆地有很突出的表现。更突出的标志，速度各向异性能给一个直接关于干酪根和裂缝影响的度量。相干性特征可用在方位体地震数据的裂缝描述，通过方位体数据提取各个方位的断层裂缝信息产生方位裂缝玫瑰图，可检测裂缝发育程度及方向[10-11]。

（六） “甜点”预测

页岩气地震勘探的主要目的就是寻找页岩气勘探开发的有利区域-“甜点”，为井位部署和开发方案的制订提供科学依据，通过区域内构造的分布情况、页岩气储层的厚度及埋深、多属性优选、分析和提取技术，按照埋深介于1000～3000m范围、构造相对简单、优质页岩厚度大于30m的原则，可预测“甜点”的分布规律，从而有效实现对目标区块井位的部署以及开展其它相关工作[9]。

四 结论

页岩气作为一种非常规能源，是一种离源最近的致密型油气藏，是一种典型的“自生自储自盖型”油气藏，其成气、运移和储集过程较为复杂，除通过沉积构造环境认识其形成机制外，还应重视油气富集和保存油气方面的研究[4]。

页岩气是一种新型环保型能源，具有重要的商

业价值，在中国及世界范围均有巨大的储量，目前北美的加拿大、欧洲以及中国也在紧随美国之后积极地开展页岩气方面的技术研究和勘探开发工作。

地震勘探手段因其高效、经济，在石油、煤炭以及各种工程勘探领域都发挥着无可替代的作用，也必将成为页岩气勘探非常重要的地球物理勘探方法之一。

利用地震勘探技术，对页岩区域内构造的分布情况、页岩气储层的厚度及埋深、地震多属性优选、分析和提取技术，可圈定出最佳有利含气区，为页岩气的进一步勘探、开发提供科学依据。

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