页岩气成藏条件综述

页岩气成藏条件综述

【摘要】以美国典型页岩气盆地的页岩气成藏条件为基础，结合国内学者讨论，归纳出页岩气成藏条件包括：生烃条件（沉积环境、有机质类型、丰度、成熟度、单层厚度）、储集条件（孔隙度、渗透率、裂缝发育程度、矿物成分）、盖层及保存条件（构造运动强度、地层水条件）以及地层压力和埋深等，有利的页岩气成藏指标的下限

【关键词】页岩气；成藏条件；有机质含量；成熟度

0.引言

页岩气是指天然气在富有机质泥页岩中生成之后，在层内以吸附或游离状就近富集，表现为“原地成藏”特征[1]。页岩气勘探、开发始于美国，1821年在纽约Chautauqua县泥盆系Dunkirk页岩中钻下第一口页岩气井，产出可照明天然气[2]。近年来，国内学者对页岩气成藏条件也进行了一些讨论[3-4]，但不够全面。本文通过对美国典型页岩气盆地的页岩气成藏条件进行分析，结合国内学者讨论，总结页岩气成藏条件、成藏控制因素及下限指标。

1.烃源条件

1.1沉积环境

沉积环境从根本上控制和决定了页岩发育的厚度、有机质类型和丰度，所以我们应该把它作为分析页岩烃源条件的前提。通常安静、缺氧还原的水体对有机质的保存有利，例如，在海相中，浅海陆棚环境最适合富有机质泥页岩的形成，四川盆地的寒武系筇竹寺组及志留系龙马溪组页岩均属深水陆棚相沉积[5]，已发现大量页岩气资源。

1.2有机质类型

裂缝不仅可作为页岩气的聚集场所，还可作为页岩气的运移渠道。裂缝有助于吸附气的解析，增加游离气的含量[2]。李登华（2009）认为真正对页岩储层起到改善作用的是微裂缝，而不是宏观裂缝[3]。对热成因型的页岩气藏而言，宏观裂缝会导致页岩气的逸散，对其保存不利；对于生物成因气藏而言，断裂越多，地层水活动性越强，生成的生物气量反而越大[3]。

2.2岩石学特征

当页岩中脆性矿物含量越高时，越易形成天然裂缝和人工诱导裂缝。北美主要页岩气产层的石英含量一般在20%～75%之间（表1），对于具有商业开发价值页岩而言，脆性矿物含量一般高于40%，石英含量大于30%[8]。

3.盖层及保存条件

3.1盖层条件

页岩因具有低孔低渗的特性，本身就可以作为页岩气藏的盖层。当然，如果存在良好的封盖条件，页岩气自然可以得到更好的保存。

3.2保存条件

页岩气藏相比常规油气藏而言，对于保存条件的要求更低。不过，考虑到游离气逸散和随着压力减小导致吸附气解吸，较好的保存条件仍是必要成藏条件之一。

3.2.1构造运动强度

构造运动对页岩气藏的影响可分以下情况：a.构造运动形成大型开启性通天断层、节理或使得页岩地层暴露地表、遭受剥蚀，会导致页岩气逸散；如果该构造运动仅形成层内构造裂缝，或因地层压力释放形成顺层裂缝，反而增大储集空间。可见，在稳定的大背景下，适当强度的构造运动对于页岩气的聚集成藏是无害甚至是有利的。b.若大规模的构造运动发生在富有机质页岩大量生气之前，该构造运动形成的裂缝在后期可以作为页岩气的储集和聚集场所。当然对于生物成因型气藏而言，其形成与活跃的淡水交换紧密相关，因此，构造运动反而起到积极影响[3]。

3.2.2地层水条件

地层水条件可以综合反映油气保存条件好坏，主要受抬升幅度、盖层条件、断裂活动等影响。地层水活动性越强，页岩气的保存条件越差。

5.结论

页岩气的成藏条件包括生烃条件、储集条件、盖层、保存条件及地层压力和埋深条件等，页岩气富集主要取决于：有机碳含量、成熟度、厚度、裂缝发育程度、矿物组成及构造运动强度。同时，非通天型裂缝发育程度越高、构造运动强度适当性较强时，有利于页岩气聚集成藏。[科]

【参考文献】

[1]张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业，2004，24（7）：15-18.

[2]Curtis J B.Fractured shale-gas system[J].AAPG Bulletin，2002，86（11）：1921-1938.

[3]李登华，李建忠，王社教，等.页岩气藏形成条件分析[J].天然气工业，2009，29（5）：22-26.

[4]李建忠，李登华，董大忠，王社教.中美页岩气成藏条件、分布特征差异研究与启示[J].中国工程科学，2012，14（6）：56-63.

[5]刘树根，曾祥亮，黄文明等.四川盆地页岩气藏和连续型—非连续型气藏基本特征[J].成都理工大学学报（自然科学版），2009，36（6）：578-591.

[6]陈更生，董大忠，王世谦.页岩气藏形成机理与富集规律初探[J].天然气工业，2009，29（5）：17-21.

[7]李新景，吕宗刚，董大忠，等.北美页岩气资源形成的地质条件[J].天然气工业，2009，29（5）：27-32.

[8]DowWG.Kerogen studies andgeological interpretations[J].Journal of Geochemical Exploration，1977，7（2）：79-99.