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岩溶地质综合调查助力南方页岩气勘探开发

2018-03-08 11:17:33    来源: 中国国土资源报    作者:淡永

中国页岩气可采资源量大约为31万亿立方米,其中南方地区占全国页岩气可采资源总量的46.8%。近年来,中国地质调查局油气资源调查中心承担实施了“南方页岩气基础地质调查工程”获得了一系列成果,同时也发现南方页岩气勘探开发中岩溶问题突出,在滇黔桂地区多口钻井钻遇大型溶洞,导致钻井漏失或失利。

针对以上问题,中国地质调查局岩溶地质研究所2017年设立了《滇黔桂地区1∶25万页岩气—岩溶地质综合调查》项目,成功解决了紫页1井、融地1井等井钻进过程中遇到的岩溶问题。

确定页岩气勘探中岩溶敏感层、封隔层

南方地区古生界海相页岩常分布于碳酸盐岩下部或与碳酸盐岩互层。碳酸盐岩与页岩间互发育是南方地区基本地质特征,加之西南地区地表是我国现代岩溶集中发育地区,使得页岩气勘探过程中遭遇碳酸盐岩岩溶的问题格外突出。

岩溶所项目组以泥盆系—石炭系暗色页岩发育的黔桂地区作为调查区,通过剖面测量、路线地质调查、老井复查等方法,调查与页岩相关碳酸盐岩发育分布,通过对碳酸盐岩储集性、封隔性、连续性的评价,确定了二叠系四大寨组、石炭系南丹组上段灰岩连续性岩溶层组为页岩气钻井敏感层,而石炭系南丹组下段夹层型灰岩层组及五指山组泥灰岩层组为页岩成藏的封隔层。该套碳酸盐岩层岩性致密,由于其力学性质与页岩差异,可以有效阻隔页岩中裂缝发育,起到阻隔裂缝、封闭页岩气成藏的作用。

划分页岩气开发岩溶回避区、岩溶敏感区及易开发区

对于页岩气远景区内开采难易程度评价,项目组总结了近年来在南方岩溶地区近10口页岩气钻井出现的岩溶地质问题,从而制定了相关评价指标。

例如:2013年,中石化丁页1HF井在井深15米处钻遇溶洞,多次漏失导致导管施工达22 天之多;焦页4HF 井从22~95 米钻遇裂缝, 出现间断性恶性漏失,漏失泥浆1900立方米, 损失时间达20天。2015年,中国地质调查局在广西环江页岩气井施工过程中,钻至800余米时钻遇溶洞,导致多次3次废井、移井。2017年,紫页1井地表及深部均出现岩溶问题,钻穿深部含水层导致井涌;融地1井近区域逆冲断层钻井,导致井漏。

在页岩气勘探开发过程中,有6个方面需要重点考虑,包括地面开采条件(地形、交通、水源等)、地面岩溶条件(溶洞、地下河发育情况)、构造条件(断层、褶皱)、深部岩溶含水层分布、深部碳酸盐岩隔层分布、井场物探异常等。根据这6个方面,项目组初步对黔南罗悃地区划分了页岩气开发岩溶回避区、岩溶敏感区及易开发区。

有效解决紫页1井钻遇的岩溶问题

2017年3月,地调局油气中心在黔南坳陷紫云县钻页岩气井——紫页1井。该井设计井深3000米,目的层为石炭系打屋坝组,但在钻井过程中多次出现地表溢流、井涌等问题。经油气中心、岩溶所专家讨论提出,钻穿水层,至下部隔水层,再下套管封固水层,有利于降低下一步施工的风险。施工方采用这一建议进行施工,后续钻井封隔后明显止住溢流,钻井顺利钻至目的层。

针对在岩溶区进行页岩气勘探开发,项目组建议,应实施大比例井场岩溶地质条件调查。钻井前,需要提前分析钻井区域岩溶含水层发育、分布;在钻井时,提前做好应对措施,有条件的在井场1公里范围内开展大比例尺井场岩溶水文调查,分析区域岩溶敏感层,防止出现钻井放空、漏失、泥浆溢出,甚至关井、废井情况。

此外,在钻井施工前,还要开展井场岩溶物探,精准确定井位。目前,岩溶所在岩溶区利用各种物探手段探测200米深度溶洞积累了丰富经验,有助于页岩气勘探开发有效避开近地表溶洞发育区。

(作者单位:中国地质调查局岩溶地质研究所)

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关键词: 页岩气
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