2020年我國天然氣供需差距預計在80×108m3以上，頁巖氣作為一種清潔能源，具有開采壽命長的優(yōu)點，一旦突破形成產(chǎn)能，必將對緩解中國油氣資源緊張的壓力產(chǎn)生重大深遠的影響。據(jù)專家估算，我國頁巖氣可采資源量約為26×1012m3，與美國大致相當，主要分布在我國南方、華北及塔里木海相盆地，以及北方大片陸相盆地。資源評價結果表明，四川盆地下志留統(tǒng)龍馬溪組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組海相頁巖氣潛力巨大，頁巖氣資源與整個四川盆地常規(guī)資源量相當。從目前勘探準備和可能提交儲量情況分析，四川盆地及其周緣川渝黔鄂將是近期頁巖氣開發(fā)的主陣地，“十二五”期間力爭在盆地南部頁巖氣資源戰(zhàn)略調查先導試驗區(qū)取得突破。
我同頁巖氣資源勘探開發(fā)尚處于資源評估和勘探探索啟動階段。當務之急，就是要通過借鑒國外的頁巖氣勘探開發(fā)技術，進行多學科聯(lián)合攻關，逐步形成頁巖氣勘探開發(fā)配套技術，如地質選區(qū)技術、地震勘探技術、儲層評價技術、鉆完井技術、儲層改造技術、資源評價技術等。2010年首次分別在四川盆地南部完鉆了頁巖氣井Wx井和Nx井，繼而又開始了水平分支井的實施。Wx井龍馬溪組、九老洞組和Nx井筇竹寺組頁巖氣藏的地質特征指標與美國Barnett頁巖氣藏的深度、總有機碳含量、有效孔隙度、含氣孔隙度、吸附氣含量、氣藏壓力及氣蘊藏量等指標具有較好可比性，經(jīng)壓裂儲層改造后均獲得大于1.0×104m3/d的工業(yè)氣流，向頁巖氣勘探開發(fā)邁出了成功的一步，特別是在頁巖氣地質選區(qū)、鉆完井技術、儲層改造技術等方面有了初步的認識，同時對利用測井和地震勘探等地球物理方法進行頁巖氣高產(chǎn)富集區(qū)識別預測和評價，以及為鉆井軌跡設計和儲層改造目標提供技術支撐方面提出了迫切要求。
1頁巖氣地質特征及勘探開發(fā)難點
1.1成藏條件和聚集方式與常規(guī)氣藏不同
頁巖氣藏與常規(guī)天然氣成藏機理和聚集方式有很大差別，頁巖氣既是烴源巖又是儲層，呈區(qū)域性分布，缺少明顯的蓋層，無圈閉，無明顯氣水界面(不含水或極少含水)。據(jù)美國頁巖氣勘探開發(fā)表明，地質預測頁巖氣藏關鍵參數(shù)的最小值Ⅲ：有機碳含量大于2%、熱成熟度(Ro)大于0.4%、孔隙度大于1%、滲透率大于1mD、厚度大于9m。與常規(guī)氣藏相比，具有弱敏感地球物理參數(shù)特征，要求利用地球物理技術方法識別雕刻出頁巖氣藏特征，大大增加了難度和提高了精度要求。
1.1儲集層條件差
頁巖氣主體上是以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣。頁巖氣儲集層是由巖化的黏土、有機物質和礦物質混合而成。頁巖產(chǎn)層厚度一般為15～100m，儲集空間由孔隙和微裂縫組成，頁巖以小粒徑物質為主，一般以黏土(粒徑小于5μm)和泥質(粒徑5～63μm)為其最主要組分，砂(大于63μm)所占的組分相對較少。具典型的低孔、低滲物性特征，孔隙度一般為4%～6%，滲透率小于0.001mD，最低可達10mD，處于斷裂帶或裂縫發(fā)育帶的頁巖儲層滲透率可以增加，孔隙度最高可達11%，滲透率可達1mD[7]。頁巖氣的生產(chǎn)是通過地層壓力降低不斷解吸吸附氣為游離氣獲得的，因此，利用常規(guī)天然氣勘探開發(fā)技術難以有效獲得頁巖氣，成為頁巖氣勘探開發(fā)的技術瓶頸，也給利用地球物理方法識別評價和預測提出了新的挑戰(zhàn)。
2地球物理技術在頁巖氣勘探開發(fā)中的作用
根據(jù)國外勘探開發(fā)成功經(jīng)驗，頁巖氣井初始無阻流量沒有工業(yè)價值，其經(jīng)濟產(chǎn)量依賴于天然裂縫發(fā)育程度、頁巖脆性以及鉆、完井技術[7]，頁巖的孔隙度、基巖滲透率都非常低，必然要考慮如何提高系統(tǒng)的滲透率，水平井及多級壓裂改造等工藝技術便成為頁巖氣勘探開發(fā)的關鍵技術。如何指導頁巖氣鉆井部署和儲層改造優(yōu)化方面，地球物理技術是必要的手段，作為技術支撐具有舉足輕重的作用，能貫穿始終服務和指導勘探開發(fā)工程。
2.1優(yōu)化鉆井及儲層壓裂改造部署
1)通過地球物理技術選擇最佳鉆井目標和鉆進延伸方向。在頁巖氣宏觀區(qū)帶選擇和目標確定時，需要全面分析預測有利的頁巖氣生儲地質條件分布范圍。鉆井目標應選擇在有機質與硅質富集、孔隙度及裂縫發(fā)育程度高的頁巖區(qū)及層位，鉆井軌跡應選擇大致沿頁巖最大水平應力即垂直于主要裂縫網(wǎng)絡系統(tǒng)的方位鉆井，能夠生成眾多橫向誘導裂縫，使天然或誘導裂縫網(wǎng)絡彼此聯(lián)通，提高頁巖氣鉆探成功率。
2)結合地球物理技術分析如何在儲層改造中獲得最有效的多層裂縫。根據(jù)巖石力學脆性選擇壓裂模式，通過加砂水力壓裂改造，盡可能多的溝通天然裂縫，形成一定導流能力的網(wǎng)狀裂縫，產(chǎn)生較大的裂縫與地層接觸面積，使氣藏的壓力降低可能傳遞到更大的區(qū)域，使更多的吸附氣解吸出來，從而提高頁巖氣產(chǎn)量。
3)利用地球物理方法在設計中指導鉆井避開大斷層、復雜地層和水層，防止壓裂裂縫高度溝通可能的巖溶。
2.1壓裂裂縫效果監(jiān)測
利用地球物理方法確定儲層壓裂是否成功和下一步開發(fā)目標。在壓裂后必須診斷壓裂裂縫數(shù)據(jù)和落實壓裂效果，壓裂是否成功，并實現(xiàn)頁巖氣藏多級改造部署的優(yōu)化。還可利用這些診斷信息，改善油氣藏管理，減少壓裂未波及產(chǎn)層和不必要的鉆進，用于確定有效的布井方案，實現(xiàn)加密鉆井開發(fā)等。
3頁巖氣測井識別評價技術
3.1測井識別評價目標
就是要形成對頁巖氣層的生烴能力、儲集能力和開發(fā)生產(chǎn)能力的測井評價配套技術系列，主要包括以下方面：
1)分析建立頁巖含氣儲層巖電評價關系參數(shù)，建立巖石物性參數(shù)測井計算模型。
2)研究選擇有效的頁巖氣測井配套系列，建立含氣頁巖敏感的地球物理參數(shù)測井響應特征和識別評價方法。
3)建立頁巖中總有機碳(TOC)、熱成熟度(Ro)計算及評價方法。
4)建立含氣頁巖孔隙度、孔隙壓力及滲透率等儲層特征參數(shù)計算及儲層有效性評價方法。
5)建立頁巖氣儲層游離氣、吸附氣、含氣飽和度及天然氣總量計算及評價方法。
6)進行頁巖泥質、含砂量、黏土礦物組成及脆性礦物(石英、方解石、長石等)含量計算。
7)確定頁巖巖石力學參數(shù)，形成定量識別含氣頁巖裂縫和地層應力評價技術。
3.2測井識別評價技術討論
結合國外經(jīng)驗及在Wx井、Nx井等頁巖氣儲層測井識別評價實踐結果，目前已取得頁巖氣測井技術系列初步認識并有待進一步發(fā)展完善。圖1中Wx井龍馬溪組共發(fā)育1套頁巖儲層，裂縫不發(fā)育，主要以基質孔隙為主，深度為1503.6～1543.3m。
3.2.1含氣頁巖儲層的測并識別
頁巖氣與常規(guī)氣一樣，是不導電介質，具有密度值很小、含氫指數(shù)低、傳播速度慢等物理特性。與普通頁巖相比，頁巖氣中有機質含量較高，放射性元素鈾含量比較高，干酪根的密度較低，通常介于0.95～1.05g/cm3之間。含氣頁巖測井響應為“四高兩低”特征(圖1)，即高伽馬、高電阻率、高聲波時差、高中子孔隙度，低密度、低光電效應。
3.2.2總有機碳(TOC)含量、熱成熟度(Ro)指標計算
干酪根的形成多是在一個放射性元素鈾含量比較高的還原環(huán)境，因而它使自然伽馬曲線出現(xiàn)高值。利用自然伽馬測井，通過ECS測井測得自然伽馬能譜分析鉀、鈾、釷主要元素的豐度，可以定量確定總有機碳的含量。中子-密度法可以指示鏡質體反射率(Ro)。
3.2.3頁巖孔隙、裂縫參數(shù)評價
根據(jù)補償聲波和長源距聲波、補償中子、體積密度密度評價孔隙度?？筛鶕?jù)OFM模型由ECS測得的元素含量換算有關骨架參數(shù)的方法(Michael，2002)來計算含氣頁巖的孔隙度。微電阻率掃描成像測井和核磁共振測井對天然縫、誘導縫以及斷層等，都有著良好的分辨能力。壓裂后裂縫識別評價可采用井溫測井、同位素測井或交叉偶極橫波測井來識別評價裂縫高度和長度。
3.2.4頁巖儲集層含氣飽和度估算
利用雙側向、感應測井、CMR核磁共振測井等來估算。另外還可根據(jù)等溫吸附曲線和測井得到地層溫度、壓力計算地層的吸附氣含量，在精確得到黏土礦物含量及其類型和地層孔隙度的基礎上，計算游離氣飽和度。
3.2.5頁巖滲透性評價
利用自然電位、自然伽馬能譜、微電極、CMR核磁共振測井等來評價。
3.2.6頁巖巖礦組成測定
ECS元素俘獲能譜測井是一種很好的方法，其ECS探頭應用中子感生的俘獲自然伽馬能譜測定礦物硅、鈣、硫、鐵、鈦、釓、氯、鋇和氫的含量，可以獲得準確的地層成分評價結果，包括黏土、碳酸鹽、硬石膏、石英、長石和云母等[8]。
3.2.7頁巖巖石力學參數(shù)計算
根據(jù)聲波掃描測井、中子密度、成像測井來綜合計算巖石彈性參數(shù)(泊松比、楊氏模量)，確定地層應力和最大主應力方位。
3.3發(fā)展水平井隨鉆測井系統(tǒng)(MWD)
隨鉆測井[9]可在水平井整個井筒長度范圍內進行自然伽馬、電阻率、成像測井和井筒地層傾角分析，能夠實時監(jiān)控關鍵鉆井參數(shù)、進行控制和定位，可以將井數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)進行對比，避開已知有井漏問題和斷層的區(qū)域。及時提供構造信息、地層信息、力學特性信息，將天然裂縫和鉆井誘發(fā)裂縫進行比較，用于優(yōu)化完井作業(yè)、幫助作業(yè)者確定射孔和氣井增產(chǎn)的最佳目標。
4頁巖氣地震預測及地震監(jiān)測技術
4.1地震描述及氣藏評價目標
白2009年至今，川渝鄂已經(jīng)開展了蜀南、富順-永川、長寧、昭通等4個區(qū)塊頁巖氣二維地震項目，威遠、長寧2個頁巖氣三維地震項目，從采集到處理解釋全面攻關。旨在通過獲取高信噪比地震資料，結合頁巖氣地質地震條件形成南方海相頁巖氣藏地震勘探技術。該環(huán)節(jié)的技術進步將會帶來對一大批頁巖氣勘探目標的重新認識，通過對地下日標客觀處理和成像實現(xiàn)可優(yōu)化井位部署，以提高頁巖氣勘探成功率，降低頁巖氣勘探風險，加快頁巖氣資源向儲量和產(chǎn)能的轉化。巖氣地震描述及氣藏評價目標主要包括以下幾方面：
1)地層特征包括目標泥頁巖層發(fā)育特征、埋深及橫向變化及可能存在的水層、巖溶和隔擋層。
2)構造特征包括目標泥頁巖層區(qū)塊地層構造位置、構造演化特征、構造發(fā)育特征。
3)區(qū)域沉積特征包括目標泥頁巖層區(qū)域地層沉積環(huán)境及沉積相劃分。
4)頁巖氣層段分布特征包括頁巖氣層段縱、橫向分布變化及埋藏深度。
5)頁巖氣層段儲層特征包括貞巖氣層段孔隙、裂縫發(fā)育及展布特征。
6)石力學特征包括目標頁巖氣層段彈性參數(shù)泊松比、楊氏模量等及地層應力特征。
4.2頁巖氣三維地震勘探技術討論
目前國內的頁巖氣地震識別、綜合預測及儲層改造監(jiān)測都尚處于摸索階段。其發(fā)展方向為：①頁巖氣地震勘探技術，即二維地震勘探主要是為頁巖氣勘探選區(qū)工作提供方向，三維地震勘探才是頁巖氣勘探的有效途徑，它能為頁巖氣水平井部署和提高單井產(chǎn)量提供良好的技術支撐；②頁巖氣井中地震技術，即借鑒國外成功經(jīng)驗，該項技術能有效監(jiān)測壓裂效果，為壓裂工藝提供部署優(yōu)化技術支撐，這是頁巖氣勘探開發(fā)的必要手段。
4.2.1發(fā)展頁巖氣高精度三維地震采集技術系列
在頁巖氣地震勘探中，鑒于與碎屑巖和碳酸鹽巖儲層不同，屬于低孔、低滲氣藏，因此，要做到精益求精，在實現(xiàn)地震的“采集、處理、解釋和建模一體化”條件下，做好精細表層結構調查，優(yōu)化激發(fā)接收參數(shù)，選擇合理有效的觀測系統(tǒng)，包括而元大小、道距、覆蓋次數(shù)、最大炮檢距等。在保證經(jīng)濟允許的前提下，最大限度提高地震資料的分辨能力，真正做到“振幅保真、信噪比高、分辨率高”，獲得高品質原始地震資料，以能夠較好地滿足疊前反演的要求。
4.2.2發(fā)展頁巖氣高分辨率地震資料處理配套技術
頁巖氣氣藏與常規(guī)的構造型油氣藏和砂巖巖性油氣藏有差異。針對頁巖氣埋藏淺、低波阻抗、弱反射，頁巖氣儲層與有效厚度及裂縫發(fā)育帶有密切關系，頁巖氣地質目標要求地震資料實現(xiàn)嚴格的保幅和提高分辨率處理；進行各向同性疊前時間偏移和各向同性疊前時間偏移處理，保護地震資料中所“隱藏的”小斷層，保護儲層弱信息，有效提高優(yōu)質頁巖層和可能的薄砂體的識別能力和精度；開展多參數(shù)疊前反演提取頁巖氣有效的地球物理和巖石物理信息；利用井間地震(或VSP)資料提取井周高分辨信息；搞好井地聯(lián)合處理，提高三維地震的分辨率。
4.2.3發(fā)展頁巖氣地震識別綜合預測技術
4.2.3.1落實目標頁巖氣層區(qū)域展布特征
借鑒過去相對成熟的常規(guī)油氣勘探地震描述技術，從井震聯(lián)合層位標定入手，分析建立頁巖氣目標層及優(yōu)質頁巖儲層的地震反射波形特征(圖2)，在地震剖面上進行常規(guī)精細資料解釋，確定目標頁巖層及優(yōu)質頁巖層深度、厚度及分布范圍，并獲得頁巖層構造形態(tài)、斷層展布及可能的水層和溶巖等特征。另外，發(fā)現(xiàn)含氣頁中的粉砂也很重要，粉砂顆粒組分(特別是石英)提供了很大的空隙度，這對于水力壓裂早期高采收率非常重要。圖2中筇竹寺組表現(xiàn)為：整段為優(yōu)質頁巖與普通頁巖互層發(fā)育，它們之間具有一定波阻抗差。形成較為穩(wěn)定的界面，整體表現(xiàn)為平行～亞平行反射。
4.2.3.2進行優(yōu)質頁巖氣層預測技術攻關
以測井巖一電關系為基礎，建立頁巖氣儲層特征與地震反射波響應特征及地震反射波敏感動力學參數(shù)關系，形成頁巖氣儲層分析技術及解釋模型，利用多屬性融合技術及多參數(shù)疊前反演技術預測優(yōu)質頁巖氣層發(fā)育區(qū)域。
4.2.3.3開展頁巖氣層孔隙、裂縫地震預測及巖石物理參數(shù)反演技術攻關
通過地震屬性相干分析、曲率研究，分析含氣頁巖裂縫密度、方位、裂縫強度及地層最大水平主應力方向等；通過分方位疊前波阻抗反演和泊松比反演等，分析含氣頁巖巖石密度，孔隙度趨勢，確定頁巖氣層地震各向異性等。
4.2.3.4發(fā)展頁巖氣井軌跡三維空間跟蹤技術
利用地震識別和綜合預測成果，采用三維地震可視化技術設計水平井軌跡，直觀、準確地確定鉆探目標，指導鉆井在構造相對平緩的區(qū)域，避開大斷層、復雜結構地層和解釋可能的地層溶巖(會抑制和破壞頁巖氣的生產(chǎn))，穿過優(yōu)質頁巖厚度較大、小斷層及微裂縫較為發(fā)育區(qū)域，以沿垂直于裂縫發(fā)育方向穿過，盡量增加井筒與裂縫連接的可能性，以提高鉆探成功率和開發(fā)效益。
4.3發(fā)展頁巖氣井中地震技術
井中地震技術是在地面地震技術基礎上向“高分辨率、高信噪比、高保真”發(fā)展的～種地球物理手段，在油氣勘探開發(fā)中，可將鉆、測井和地震技術很好的結合起來，成為有機聯(lián)系鉆測井資料和地面地震資料對儲層進行綜合解釋的有效途徑。
4.3.1微地震監(jiān)測技術
微地震監(jiān)測是一種用于油氣田開發(fā)的新地震方法，該方法優(yōu)于利用測井方法監(jiān)測壓裂裂縫效果，在壓裂施工中，可在鄰井(或在增產(chǎn)壓裂措施井中)布置井下地震檢波器，也可在地面布設常規(guī)地震檢波器，監(jiān)測壓裂過程中地下巖石破裂所產(chǎn)生的微地震事件，記錄在壓裂期間由巖石剪切造成的微地震或聲波傳播情況，通過處理微地震數(shù)據(jù)確定壓裂效果，實時提供壓裂施工過程中所產(chǎn)生的裂縫位置、裂縫方位、裂縫大小(長度、寬度和高度)、裂縫復雜程度，評價增產(chǎn)方案的有效性，并優(yōu)化頁巖氣藏多級改造的方案。圖3、4以直井為列展示了微地震監(jiān)測壓裂裂縫的微地震事件。從圖4可以看出微地震活動性表征的復雜裂縫系統(tǒng)顯示，裂縫模式隨時間推移而擴展。
4.3.2其他井中地震技術
由Zer0-0ffsetVSP、OffsetVSP、WalkawayVSP、WalkaroundVSP逐步發(fā)展到3DVSP技術，都是較為成熟的井中地震技術。其中，3DVSP技術和微地震采集配套施工配合監(jiān)測儲層改造人工裂縫發(fā)育分布狀況是國外石油大公司的通常做法。3DVSP觀測是一種可靠的識別裂隙方向和裂隙密度分布的方法，3DVSPP-P和P-S成像用于陸上構造解釋，可大大改善縱、橫向分辨率和斷裂系統(tǒng)分辨率。3DVSP測井與地面地震結合體現(xiàn)了綜合地震勘探能力。此外，四維地震可用于檢測在生產(chǎn)過程中，隨著溫度壓力變化頁巖氣(游離氣及吸附氣)的變化情況，以助頁巖氣開發(fā)優(yōu)化開采。井驅動地震數(shù)據(jù)處理是一種提高地震數(shù)據(jù)處理水平和質量的手段，也是發(fā)展趨勢，使用這種技術配套，需要提高地震資料處理技術人員的整體水平。
5結論與認識
1)頁巖氣地震預測和儲層測井識別評價技術是優(yōu)化頁巖氣鉆井及儲層壓裂改造部署的必要技術支撐。
2)必須在加強對頁巖氣巖石物理認識和發(fā)展測井識別評價技術系列基礎上，緊緊圍繞頁巖氣低孔、低滲、微裂縫特征的地震精細描述目標，加快形成適合我國南方海相頁巖氣地震勘探配套技術步伐。
3)3DVSP技術聯(lián)合微地震監(jiān)測技術是壓裂裂縫監(jiān)測的有效手段，井中地震與地面地震的聯(lián)合是提高頁巖氣綜合勘探能力一種必然發(fā)展趨勢。當前急需加強井中地震數(shù)據(jù)采集技術創(chuàng)新，其數(shù)據(jù)處理和資料解釋技術亟待研發(fā)。
參考文獻
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1頁巖氣地質特征及勘探開發(fā)難點
1.1成藏條件和聚集方式與常規(guī)氣藏不同
頁巖氣藏與常規(guī)天然氣成藏機理和聚集方式有很大差別，頁巖氣既是烴源巖又是儲層，呈區(qū)域性分布，缺少明顯的蓋層，無圈閉，無明顯氣水界面(不含水或極少含水)。據(jù)美國頁巖氣勘探開發(fā)表明，地質預測頁巖氣藏關鍵參數(shù)的最小值Ⅲ：有機碳含量大于2%、熱成熟度(Ro)大于0.4%、孔隙度大于1%、滲透率大于1mD、厚度大于9m。與常規(guī)氣藏相比，具有弱敏感地球物理參數(shù)特征，要求利用地球物理技術方法識別雕刻出頁巖氣藏特征，大大增加了難度和提高了精度要求。
1.1儲集層條件差
頁巖氣主體上是以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣。頁巖氣儲集層是由巖化的黏土、有機物質和礦物質混合而成。頁巖產(chǎn)層厚度一般為15～100m，儲集空間由孔隙和微裂縫組成，頁巖以小粒徑物質為主，一般以黏土(粒徑小于5μm)和泥質(粒徑5～63μm)為其最主要組分，砂(大于63μm)所占的組分相對較少。具典型的低孔、低滲物性特征，孔隙度一般為4%～6%，滲透率小于0.001mD，最低可達10mD，處于斷裂帶或裂縫發(fā)育帶的頁巖儲層滲透率可以增加，孔隙度最高可達11%，滲透率可達1mD[7]。頁巖氣的生產(chǎn)是通過地層壓力降低不斷解吸吸附氣為游離氣獲得的，因此，利用常規(guī)天然氣勘探開發(fā)技術難以有效獲得頁巖氣，成為頁巖氣勘探開發(fā)的技術瓶頸，也給利用地球物理方法識別評價和預測提出了新的挑戰(zhàn)。
2地球物理技術在頁巖氣勘探開發(fā)中的作用
根據(jù)國外勘探開發(fā)成功經(jīng)驗，頁巖氣井初始無阻流量沒有工業(yè)價值，其經(jīng)濟產(chǎn)量依賴于天然裂縫發(fā)育程度、頁巖脆性以及鉆、完井技術[7]，頁巖的孔隙度、基巖滲透率都非常低，必然要考慮如何提高系統(tǒng)的滲透率，水平井及多級壓裂改造等工藝技術便成為頁巖氣勘探開發(fā)的關鍵技術。如何指導頁巖氣鉆井部署和儲層改造優(yōu)化方面，地球物理技術是必要的手段，作為技術支撐具有舉足輕重的作用，能貫穿始終服務和指導勘探開發(fā)工程。
2.1優(yōu)化鉆井及儲層壓裂改造部署
1)通過地球物理技術選擇最佳鉆井目標和鉆進延伸方向。在頁巖氣宏觀區(qū)帶選擇和目標確定時，需要全面分析預測有利的頁巖氣生儲地質條件分布范圍。鉆井目標應選擇在有機質與硅質富集、孔隙度及裂縫發(fā)育程度高的頁巖區(qū)及層位，鉆井軌跡應選擇大致沿頁巖最大水平應力即垂直于主要裂縫網(wǎng)絡系統(tǒng)的方位鉆井，能夠生成眾多橫向誘導裂縫，使天然或誘導裂縫網(wǎng)絡彼此聯(lián)通，提高頁巖氣鉆探成功率。
2)結合地球物理技術分析如何在儲層改造中獲得最有效的多層裂縫。根據(jù)巖石力學脆性選擇壓裂模式，通過加砂水力壓裂改造，盡可能多的溝通天然裂縫，形成一定導流能力的網(wǎng)狀裂縫，產(chǎn)生較大的裂縫與地層接觸面積，使氣藏的壓力降低可能傳遞到更大的區(qū)域，使更多的吸附氣解吸出來，從而提高頁巖氣產(chǎn)量。
3)利用地球物理方法在設計中指導鉆井避開大斷層、復雜地層和水層，防止壓裂裂縫高度溝通可能的巖溶。
2.1壓裂裂縫效果監(jiān)測
利用地球物理方法確定儲層壓裂是否成功和下一步開發(fā)目標。在壓裂后必須診斷壓裂裂縫數(shù)據(jù)和落實壓裂效果，壓裂是否成功，并實現(xiàn)頁巖氣藏多級改造部署的優(yōu)化。還可利用這些診斷信息，改善油氣藏管理，減少壓裂未波及產(chǎn)層和不必要的鉆進，用于確定有效的布井方案，實現(xiàn)加密鉆井開發(fā)等。
3頁巖氣測井識別評價技術
3.1測井識別評價目標
就是要形成對頁巖氣層的生烴能力、儲集能力和開發(fā)生產(chǎn)能力的測井評價配套技術系列，主要包括以下方面：
1)分析建立頁巖含氣儲層巖電評價關系參數(shù)，建立巖石物性參數(shù)測井計算模型。
2)研究選擇有效的頁巖氣測井配套系列，建立含氣頁巖敏感的地球物理參數(shù)測井響應特征和識別評價方法。
3)建立頁巖中總有機碳(TOC)、熱成熟度(Ro)計算及評價方法。
4)建立含氣頁巖孔隙度、孔隙壓力及滲透率等儲層特征參數(shù)計算及儲層有效性評價方法。
5)建立頁巖氣儲層游離氣、吸附氣、含氣飽和度及天然氣總量計算及評價方法。
6)進行頁巖泥質、含砂量、黏土礦物組成及脆性礦物(石英、方解石、長石等)含量計算。
7)確定頁巖巖石力學參數(shù)，形成定量識別含氣頁巖裂縫和地層應力評價技術。
3.2測井識別評價技術討論
結合國外經(jīng)驗及在Wx井、Nx井等頁巖氣儲層測井識別評價實踐結果，目前已取得頁巖氣測井技術系列初步認識并有待進一步發(fā)展完善。圖1中Wx井龍馬溪組共發(fā)育1套頁巖儲層，裂縫不發(fā)育，主要以基質孔隙為主，深度為1503.6～1543.3m。
3.2.1含氣頁巖儲層的測并識別
頁巖氣與常規(guī)氣一樣，是不導電介質，具有密度值很小、含氫指數(shù)低、傳播速度慢等物理特性。與普通頁巖相比，頁巖氣中有機質含量較高，放射性元素鈾含量比較高，干酪根的密度較低，通常介于0.95～1.05g/cm3之間。含氣頁巖測井響應為“四高兩低”特征(圖1)，即高伽馬、高電阻率、高聲波時差、高中子孔隙度，低密度、低光電效應。
3.2.2總有機碳(TOC)含量、熱成熟度(Ro)指標計算
干酪根的形成多是在一個放射性元素鈾含量比較高的還原環(huán)境，因而它使自然伽馬曲線出現(xiàn)高值。利用自然伽馬測井，通過ECS測井測得自然伽馬能譜分析鉀、鈾、釷主要元素的豐度，可以定量確定總有機碳的含量。中子-密度法可以指示鏡質體反射率(Ro)。
3.2.3頁巖孔隙、裂縫參數(shù)評價
根據(jù)補償聲波和長源距聲波、補償中子、體積密度密度評價孔隙度?？筛鶕?jù)OFM模型由ECS測得的元素含量換算有關骨架參數(shù)的方法(Michael，2002)來計算含氣頁巖的孔隙度。微電阻率掃描成像測井和核磁共振測井對天然縫、誘導縫以及斷層等，都有著良好的分辨能力。壓裂后裂縫識別評價可采用井溫測井、同位素測井或交叉偶極橫波測井來識別評價裂縫高度和長度。
3.2.4頁巖儲集層含氣飽和度估算
利用雙側向、感應測井、CMR核磁共振測井等來估算。另外還可根據(jù)等溫吸附曲線和測井得到地層溫度、壓力計算地層的吸附氣含量，在精確得到黏土礦物含量及其類型和地層孔隙度的基礎上，計算游離氣飽和度。
3.2.5頁巖滲透性評價
利用自然電位、自然伽馬能譜、微電極、CMR核磁共振測井等來評價。
3.2.6頁巖巖礦組成測定
ECS元素俘獲能譜測井是一種很好的方法，其ECS探頭應用中子感生的俘獲自然伽馬能譜測定礦物硅、鈣、硫、鐵、鈦、釓、氯、鋇和氫的含量，可以獲得準確的地層成分評價結果，包括黏土、碳酸鹽、硬石膏、石英、長石和云母等[8]。
3.2.7頁巖巖石力學參數(shù)計算
根據(jù)聲波掃描測井、中子密度、成像測井來綜合計算巖石彈性參數(shù)(泊松比、楊氏模量)，確定地層應力和最大主應力方位。
3.3發(fā)展水平井隨鉆測井系統(tǒng)(MWD)
隨鉆測井[9]可在水平井整個井筒長度范圍內進行自然伽馬、電阻率、成像測井和井筒地層傾角分析，能夠實時監(jiān)控關鍵鉆井參數(shù)、進行控制和定位，可以將井數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)進行對比，避開已知有井漏問題和斷層的區(qū)域。及時提供構造信息、地層信息、力學特性信息，將天然裂縫和鉆井誘發(fā)裂縫進行比較，用于優(yōu)化完井作業(yè)、幫助作業(yè)者確定射孔和氣井增產(chǎn)的最佳目標。
4頁巖氣地震預測及地震監(jiān)測技術
4.1地震描述及氣藏評價目標
白2009年至今，川渝鄂已經(jīng)開展了蜀南、富順-永川、長寧、昭通等4個區(qū)塊頁巖氣二維地震項目，威遠、長寧2個頁巖氣三維地震項目，從采集到處理解釋全面攻關。旨在通過獲取高信噪比地震資料，結合頁巖氣地質地震條件形成南方海相頁巖氣藏地震勘探技術。該環(huán)節(jié)的技術進步將會帶來對一大批頁巖氣勘探目標的重新認識，通過對地下日標客觀處理和成像實現(xiàn)可優(yōu)化井位部署，以提高頁巖氣勘探成功率，降低頁巖氣勘探風險，加快頁巖氣資源向儲量和產(chǎn)能的轉化。巖氣地震描述及氣藏評價目標主要包括以下幾方面：
1)地層特征包括目標泥頁巖層發(fā)育特征、埋深及橫向變化及可能存在的水層、巖溶和隔擋層。
2)構造特征包括目標泥頁巖層區(qū)塊地層構造位置、構造演化特征、構造發(fā)育特征。
3)區(qū)域沉積特征包括目標泥頁巖層區(qū)域地層沉積環(huán)境及沉積相劃分。
4)頁巖氣層段分布特征包括頁巖氣層段縱、橫向分布變化及埋藏深度。
5)頁巖氣層段儲層特征包括貞巖氣層段孔隙、裂縫發(fā)育及展布特征。
6)石力學特征包括目標頁巖氣層段彈性參數(shù)泊松比、楊氏模量等及地層應力特征。
4.2頁巖氣三維地震勘探技術討論
目前國內的頁巖氣地震識別、綜合預測及儲層改造監(jiān)測都尚處于摸索階段。其發(fā)展方向為：①頁巖氣地震勘探技術，即二維地震勘探主要是為頁巖氣勘探選區(qū)工作提供方向，三維地震勘探才是頁巖氣勘探的有效途徑，它能為頁巖氣水平井部署和提高單井產(chǎn)量提供良好的技術支撐；②頁巖氣井中地震技術，即借鑒國外成功經(jīng)驗，該項技術能有效監(jiān)測壓裂效果，為壓裂工藝提供部署優(yōu)化技術支撐，這是頁巖氣勘探開發(fā)的必要手段。
4.2.1發(fā)展頁巖氣高精度三維地震采集技術系列
在頁巖氣地震勘探中，鑒于與碎屑巖和碳酸鹽巖儲層不同，屬于低孔、低滲氣藏，因此，要做到精益求精，在實現(xiàn)地震的“采集、處理、解釋和建模一體化”條件下，做好精細表層結構調查，優(yōu)化激發(fā)接收參數(shù)，選擇合理有效的觀測系統(tǒng)，包括而元大小、道距、覆蓋次數(shù)、最大炮檢距等。在保證經(jīng)濟允許的前提下，最大限度提高地震資料的分辨能力，真正做到“振幅保真、信噪比高、分辨率高”，獲得高品質原始地震資料，以能夠較好地滿足疊前反演的要求。
4.2.2發(fā)展頁巖氣高分辨率地震資料處理配套技術
頁巖氣氣藏與常規(guī)的構造型油氣藏和砂巖巖性油氣藏有差異。針對頁巖氣埋藏淺、低波阻抗、弱反射，頁巖氣儲層與有效厚度及裂縫發(fā)育帶有密切關系，頁巖氣地質目標要求地震資料實現(xiàn)嚴格的保幅和提高分辨率處理；進行各向同性疊前時間偏移和各向同性疊前時間偏移處理，保護地震資料中所“隱藏的”小斷層，保護儲層弱信息，有效提高優(yōu)質頁巖層和可能的薄砂體的識別能力和精度；開展多參數(shù)疊前反演提取頁巖氣有效的地球物理和巖石物理信息；利用井間地震(或VSP)資料提取井周高分辨信息；搞好井地聯(lián)合處理，提高三維地震的分辨率。
4.2.3發(fā)展頁巖氣地震識別綜合預測技術
4.2.3.1落實目標頁巖氣層區(qū)域展布特征
借鑒過去相對成熟的常規(guī)油氣勘探地震描述技術，從井震聯(lián)合層位標定入手，分析建立頁巖氣目標層及優(yōu)質頁巖儲層的地震反射波形特征(圖2)，在地震剖面上進行常規(guī)精細資料解釋，確定目標頁巖層及優(yōu)質頁巖層深度、厚度及分布范圍，并獲得頁巖層構造形態(tài)、斷層展布及可能的水層和溶巖等特征。另外，發(fā)現(xiàn)含氣頁中的粉砂也很重要，粉砂顆粒組分(特別是石英)提供了很大的空隙度，這對于水力壓裂早期高采收率非常重要。圖2中筇竹寺組表現(xiàn)為：整段為優(yōu)質頁巖與普通頁巖互層發(fā)育，它們之間具有一定波阻抗差。形成較為穩(wěn)定的界面，整體表現(xiàn)為平行～亞平行反射。
4.2.3.2進行優(yōu)質頁巖氣層預測技術攻關
以測井巖一電關系為基礎，建立頁巖氣儲層特征與地震反射波響應特征及地震反射波敏感動力學參數(shù)關系，形成頁巖氣儲層分析技術及解釋模型，利用多屬性融合技術及多參數(shù)疊前反演技術預測優(yōu)質頁巖氣層發(fā)育區(qū)域。
4.2.3.3開展頁巖氣層孔隙、裂縫地震預測及巖石物理參數(shù)反演技術攻關
通過地震屬性相干分析、曲率研究，分析含氣頁巖裂縫密度、方位、裂縫強度及地層最大水平主應力方向等；通過分方位疊前波阻抗反演和泊松比反演等，分析含氣頁巖巖石密度，孔隙度趨勢，確定頁巖氣層地震各向異性等。
4.2.3.4發(fā)展頁巖氣井軌跡三維空間跟蹤技術
利用地震識別和綜合預測成果，采用三維地震可視化技術設計水平井軌跡，直觀、準確地確定鉆探目標，指導鉆井在構造相對平緩的區(qū)域，避開大斷層、復雜結構地層和解釋可能的地層溶巖(會抑制和破壞頁巖氣的生產(chǎn))，穿過優(yōu)質頁巖厚度較大、小斷層及微裂縫較為發(fā)育區(qū)域，以沿垂直于裂縫發(fā)育方向穿過，盡量增加井筒與裂縫連接的可能性，以提高鉆探成功率和開發(fā)效益。
4.3發(fā)展頁巖氣井中地震技術
井中地震技術是在地面地震技術基礎上向“高分辨率、高信噪比、高保真”發(fā)展的～種地球物理手段，在油氣勘探開發(fā)中，可將鉆、測井和地震技術很好的結合起來，成為有機聯(lián)系鉆測井資料和地面地震資料對儲層進行綜合解釋的有效途徑。
4.3.1微地震監(jiān)測技術
微地震監(jiān)測是一種用于油氣田開發(fā)的新地震方法，該方法優(yōu)于利用測井方法監(jiān)測壓裂裂縫效果，在壓裂施工中，可在鄰井(或在增產(chǎn)壓裂措施井中)布置井下地震檢波器，也可在地面布設常規(guī)地震檢波器，監(jiān)測壓裂過程中地下巖石破裂所產(chǎn)生的微地震事件，記錄在壓裂期間由巖石剪切造成的微地震或聲波傳播情況，通過處理微地震數(shù)據(jù)確定壓裂效果，實時提供壓裂施工過程中所產(chǎn)生的裂縫位置、裂縫方位、裂縫大小(長度、寬度和高度)、裂縫復雜程度，評價增產(chǎn)方案的有效性，并優(yōu)化頁巖氣藏多級改造的方案。圖3、4以直井為列展示了微地震監(jiān)測壓裂裂縫的微地震事件。從圖4可以看出微地震活動性表征的復雜裂縫系統(tǒng)顯示，裂縫模式隨時間推移而擴展。
4.3.2其他井中地震技術
由Zer0-0ffsetVSP、OffsetVSP、WalkawayVSP、WalkaroundVSP逐步發(fā)展到3DVSP技術，都是較為成熟的井中地震技術。其中，3DVSP技術和微地震采集配套施工配合監(jiān)測儲層改造人工裂縫發(fā)育分布狀況是國外石油大公司的通常做法。3DVSP觀測是一種可靠的識別裂隙方向和裂隙密度分布的方法，3DVSPP-P和P-S成像用于陸上構造解釋，可大大改善縱、橫向分辨率和斷裂系統(tǒng)分辨率。3DVSP測井與地面地震結合體現(xiàn)了綜合地震勘探能力。此外，四維地震可用于檢測在生產(chǎn)過程中，隨著溫度壓力變化頁巖氣(游離氣及吸附氣)的變化情況，以助頁巖氣開發(fā)優(yōu)化開采。井驅動地震數(shù)據(jù)處理是一種提高地震數(shù)據(jù)處理水平和質量的手段，也是發(fā)展趨勢，使用這種技術配套，需要提高地震資料處理技術人員的整體水平。
5結論與認識
1)頁巖氣地震預測和儲層測井識別評價技術是優(yōu)化頁巖氣鉆井及儲層壓裂改造部署的必要技術支撐。
2)必須在加強對頁巖氣巖石物理認識和發(fā)展測井識別評價技術系列基礎上，緊緊圍繞頁巖氣低孔、低滲、微裂縫特征的地震精細描述目標，加快形成適合我國南方海相頁巖氣地震勘探配套技術步伐。
3)3DVSP技術聯(lián)合微地震監(jiān)測技術是壓裂裂縫監(jiān)測的有效手段，井中地震與地面地震的聯(lián)合是提高頁巖氣綜合勘探能力一種必然發(fā)展趨勢。當前急需加強井中地震數(shù)據(jù)采集技術創(chuàng)新，其數(shù)據(jù)處理和資料解釋技術亟待研發(fā)。
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