·1406 工程科学学报，第43卷，第10期 岩气开发理论所提出的解析解有很大不同.本文 保存条件不如北美；(2)我国页岩气藏埋深浅于 所介绍的解析解完全避免了数值模拟所需的大量 3000m的相对较少，部分页岩储层埋深可超过 人力和时间成本，可以更为方便地进行影响因素 5000m,而美国的优质页岩资源埋深范围通常介 分析，而且两者拟合程度很高. 于1000~3500m.因此，有必要发展我国的适应性 目前，对于页岩气藏开发的预测模型多基于 分级评价及优选目标评价方法 单相甲烷.实际上，页岩气压裂开发过程中需要注 4.1.1页岩储层分级评价标准 入大量的压裂液，地层之中的流动实际上为气-水 此前的国外油气研究人员在页岩气勘探开发 两相流.通常，两相流动与单相流动的区别很大， 过程中形成了一系列储层评价方法，选择的评价 因此，有必要考虑含水的存在.同时，含水页岩的 参数大体一致，通过结合我国海相页岩气开采工 物性往往会与干燥页岩有巨大差别，体现在页岩 作，已提出了一套页岩气勘探开发的储层评价参 的孔、渗变化，岩石力学参数的变化等方面.尤其 数与阈值.与国外油气公司的评价方法相比，重点 是在深层页岩气开发过程中，地应力的作用凸显， 增加了对页岩储层保存条件的评价.这一方法优 含水的影响变得很重要，有必要加以模拟计算.在 选了4个指标作为分级评价标准，并按优选程度 此基础上，下一步需要对含水及应力作用于缝网 分为3类60-，如表1所示 的特性加以考虑，形成考虑流固耦合及多场耦合 作用机理的页岩气水平井开发渗流数学模型，以 表1页岩储层分级评价标准@ Table 1 Classification and evaluation criteria for shale reservoirs2 便更加精确地对页岩气开发进行模拟计算 Shale reservoir TOC/Effective Brittleness Total gas content/ classification porosity/% index (m3t) 4中国页岩气开发适应性技术 Class I ≥3 ≥5 ≥55 ≥3 在页岩气理论的基础上，还需进一步发展页 ClassⅡ 2-3 3-5 45-55 2-3 岩气适应性技术.目前，国外的页岩气开发技术无 ClassⅢ 1-2 2-3 30-45 1-2 法直接借鉴，也不能完全用以指导中国的页岩气 开发.这主要是由于，国外的页岩气储层孔隙度通 目前我国页岩气的分级评价标准主要基于对 常在10%以下，而在国内通常是5%以下，两者的 含气量及钻采成功率的认识，多方法综合评价体 成藏条件与储层结构都不相同.中国的页岩气开 系尚在起始阶段.接下来，应进一步加人经济、环 采研究面临着孔径更小、纳微米效应更加凸显、 境评价方法，扩展储层的分级评价方法体系 多尺度非线性影响更大的复杂问题57-需要在 4.1.2有利开发目标优选方法与指标 适应性研究中有所创新进步，以形成适应我国页 有利开发目标的优选旨在定位地质上的页岩 岩气特点的开发技术. 气富集区以及工程上易于实施的目标.目前在西 4.1页岩储层分级评价及优选目标评价方法 南地区页岩气田所广泛应用的优选方法采用了单 此前，我国没有页岩气田适应性分级评价和 因素分析多因素综合叠加法，分别形成了优质页 有利目标优选方法，导致含气富集区难以定位.同 岩厚度、压力系数、埋深以及地面条件4张基础地 时，国外经验不适用于我国储层.其主要原因在 质图件，在此基础上叠加这4幅图件，重叠的有利 于：(1)我国页岩储层的构造运动次数多且剧烈， 区范围即为最终优选出的开发有利目标（表2）63-的 表2页岩气开发有利目标优选指标与标准啊 Table 2 Preferred indicators and standards for favorable targets for shale gas development Reservoir Reservoir thickness of Distance to erosion Distance to depth/m Class I+Il/m Pressure coefficient line /km Ground conditions fault/m <3500 >20 >1.2(gas content >3 mt,vertical well test >7-8 >700 Fulfill the requirement of production >10000 m3.d-) wells deployment 不过，目前对页岩气有利目标优选标准的研 中埋深的储层有所不同，对其主要特征进行研究 究还仅限于海相页岩气储层，并且只针对浅-中埋 应是下一步的重点研究方向 深的地层，对于陆相储层以及深层-超深层的页岩 4.2页岩气限压控制产量快速递减开发方法 储层尚需进一步探索研究.目前页岩气开发已逐 我国页岩气开采呈现典型的“L型”曲线递减 渐向深层-超深层进发，其物理、化学特性均与浅- 规律，初始产量高，但递减非常快，单井第一年产岩气开发理论所提出的解析解有很大不同. 本文 所介绍的解析解完全避免了数值模拟所需的大量 人力和时间成本，可以更为方便地进行影响因素 分析，而且两者拟合程度很高. 目前，对于页岩气藏开发的预测模型多基于 单相甲烷. 实际上，页岩气压裂开发过程中需要注 入大量的压裂液，地层之中的流动实际上为气−水 两相流. 通常，两相流动与单相流动的区别很大， 因此，有必要考虑含水的存在. 同时，含水页岩的 物性往往会与干燥页岩有巨大差别，体现在页岩 的孔、渗变化，岩石力学参数的变化等方面. 尤其 是在深层页岩气开发过程中，地应力的作用凸显， 含水的影响变得很重要，有必要加以模拟计算. 在 此基础上，下一步需要对含水及应力作用于缝网 的特性加以考虑，形成考虑流固耦合及多场耦合 作用机理的页岩气水平井开发渗流数学模型，以 便更加精确地对页岩气开发进行模拟计算. 4    中国页岩气开发适应性技术 在页岩气理论的基础上，还需进一步发展页 岩气适应性技术. 目前，国外的页岩气开发技术无 法直接借鉴，也不能完全用以指导中国的页岩气 开发. 这主要是由于，国外的页岩气储层孔隙度通 常在 10% 以下，而在国内通常是 5% 以下，两者的 成藏条件与储层结构都不相同. 中国的页岩气开 采研究面临着孔径更小、纳微米效应更加凸显、 多尺度非线性影响更大的复杂问题[57−59] . 需要在 适应性研究中有所创新进步，以形成适应我国页 岩气特点的开发技术. 4.1    页岩储层分级评价及优选目标评价方法 此前，我国没有页岩气田适应性分级评价和 有利目标优选方法，导致含气富集区难以定位. 同 时，国外经验不适用于我国储层. 其主要原因在 于：（1）我国页岩储层的构造运动次数多且剧烈， 保存条件不如北美；（2）我国页岩气藏埋深浅于 3000 m 的相对较少 ，部分页岩储层埋深可超过 5000 m，而美国的优质页岩资源埋深范围通常介 于 1000～3500 m. 因此，有必要发展我国的适应性 分级评价及优选目标评价方法. 4.1.1    页岩储层分级评价标准 此前的国外油气研究人员在页岩气勘探开发 过程中形成了一系列储层评价方法，选择的评价 参数大体一致，通过结合我国海相页岩气开采工 作，已提出了一套页岩气勘探开发的储层评价参 数与阈值. 与国外油气公司的评价方法相比，重点 增加了对页岩储层保存条件的评价. 这一方法优 选了 4 个指标作为分级评价标准，并按优选程度 分为 3 类[60−62] ，如表 1 所示. 表 1 页岩储层分级评价标准[62] Table 1   Classification and evaluation criteria for shale reservoirs[62] Shale reservoir classification TOC/ % Effective porosity/% Brittleness index Total gas content / (m3 ·t−1) Class Ⅰ ≥3 ≥5 ≥55 ≥3 Class Ⅱ 2−3 3−5 45−55 2−3 Class Ⅲ 1−2 2−3 30−45 1−2 目前我国页岩气的分级评价标准主要基于对 含气量及钻采成功率的认识，多方法综合评价体 系尚在起始阶段. 接下来，应进一步加入经济、环 境评价方法，扩展储层的分级评价方法体系. 4.1.2    有利开发目标优选方法与指标 有利开发目标的优选旨在定位地质上的页岩 气富集区以及工程上易于实施的目标. 目前在西 南地区页岩气田所广泛应用的优选方法采用了单 因素分析多因素综合叠加法，分别形成了优质页 岩厚度、压力系数、埋深以及地面条件 4 张基础地 质图件，在此基础上叠加这 4 幅图件，重叠的有利 区范围即为最终优选出的开发有利目标（表 2） [63−65] . 表 2 页岩气开发有利目标优选指标与标准[65] Table 2   Preferred indicators and standards for favorable targets for shale gas development[65] Reservoir depth /m Reservoir thickness of Class I+II/m Pressure coefficient Distance to erosion line /km Distance to fault /m Ground conditions <3500 >20 >1.2(gas content >3 m3 ·t−1, vertical well test production >10000 m 3 ·d−1) >7–8 >700 Fulfill the requirement of wells deployment 不过，目前对页岩气有利目标优选标准的研 究还仅限于海相页岩气储层，并且只针对浅−中埋 深的地层，对于陆相储层以及深层‒超深层的页岩 储层尚需进一步探索研究. 目前页岩气开发已逐 渐向深层−超深层进发，其物理、化学特性均与浅− 中埋深的储层有所不同，对其主要特征进行研究 应是下一步的重点研究方向. 4.2    页岩气限压控制产量快速递减开发方法 我国页岩气开采呈现典型的“L 型”曲线递减 规律，初始产量高，但递减非常快，单井第一年产 · 1406 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期