天然气、煤层气、页岩气成藏特征及成藏机理对比
页岩气特点及成藏机理
页岩气特点及成藏机理---陈栋、王杰页岩气作为一种重要的非常规油气资源，随着能源资源的日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，其重要性已经日益突出。
随着国家新一轮页岩气勘探开发部署的大规模展开，正确认识和掌握页岩气的成因、成藏条件等知识，对于今后从事页岩气现场录井的工作人员提高录井质量具有较好的指导意义。
1.概况页岩气（shale gas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。
其形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的页岩烃源岩地层中。
2.特点2.1 页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间；以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地的有利目标。
页岩气的资源量较大但单井产量较小，美国页岩气井的单井采气量为2800-28000m3/d。
2.5 在成藏机理上具有递变过渡的特点，盆地内构造较深部位是页岩气成藏的有利区，页岩气成藏和分布的最大范围与有效气源岩的面积相当。
2.6 原生页岩气藏以高异常压力为特征，当发生构造升降运动时，其异常压力相应升高或降低，因此页岩气藏的地层压力多变。
2.7 页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点—-大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。
但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。
3.成因通过对页岩气组分特征、成熟度特征分析，页岩气是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合。
生物成因气是有机物在低温下经厌氧微生物分解作用形成的天然气；热成因气是有机质在较高温度及持续加热期间经热降解和裂解作用形成的天然气。
页岩气成藏机理及气藏特征
页岩气成藏机理及气藏特征页岩气是泛指赋存于富含有机质的暗色页岩或高碳泥页岩中，主要以吸附或游离状态存在的非常规天然气资源。
在埋藏温度升高或有细菌侵入时，暗色泥页岩中的有机质，甚至包括已生成的液态烃，裂解或降解成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝中，或吸附于有机质和矿物表面，在一定地质条件下就近聚集，形成页岩气藏。
从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。
据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24xl0i2m3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源［1-6］。
页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。
页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。
1.1 页岩气成藏机理1.1.1成藏气源页岩气藏的生烃、排烃、运移、聚集和保存全部在烃源岩内部完成，页岩既是烃源岩、储层，也是盖层。
研究表明，烃源岩中生成的烃类能否排出，关键在于生烃量必须大于岩石和有机体对烃类的吸附量，同时必须克服页岩微孔隙强大的毛细管吸附等因素。
因此，烃源岩所生成的烃类只有部分被排出，仍有大量烃类滞留于烃源岩中。
北美地区目前发现的页岩气藏存在3种气源，即生物成因、热成因以及两者的混合成因。
其中以热成因为主，生物成因及混合成因仅存在于美国东部的个别盆地中，如Michigan盆地Antrim生物成因页岩气藏及Illinois盆地NewAlbany混合成因页岩气藏［2l］。
1.1.2成藏特点页岩气藏中气体的赋存形式多种多样，其中绝大部分是以吸附气的形式赋存于页岩内有机质和黏土颗粒的表面，这与煤层气相似。
游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝中，这与常规气藏中的天然气相似。
因此，页岩气的形成机理兼具煤层吸附气和常规天然气两者特征，为不间断充注、连续聚集成藏（图l-l）。
有机质和黏土颗粒气体流入气体进入最终形成表面吸附与解吸页岩基质孔隙天然裂缝网络页岩气藏图1-1页岩气赋存方式与成藏过程示意图在页岩气成藏过程中，随天然气富集量增加，其赋存方式发生改变，完整的页岩气藏充注与成藏过程可分为4个阶段。
煤层气、页岩气开发地质条件及其对比分析
煤层气、页岩气开发地质条件及其对比分析摘要：非常规天然气包括煤层气、页岩气、致密砂岩气及天然气水合物等，其中，煤层气与页岩气在世界上均已实现商业性开发。
目前，我国的煤层气产业已经进入商业开发阶段，形成了成熟的地面集输技术；而页岩气尚处于起步阶段，仅限于四川盆地及周边地区的试验开发研究。
但是，煤层气与页岩气均为自生自储式的非常规天然气，在油气藏、地面集输等方面也存在许多共性和差异性。
因此，研究煤层气、页岩气开发地质条件及其对比分析，具有重要的指导意义。
关键词：煤层气；页岩气；开发地质条件；对比分析引言随着世界经济发展对油气需求的不断增加，常规油气资源已不能满足这种需求的快速增长，人们纷纷把目光转向一些非常规油气资源：煤层气、页岩气等。
世界部分地区的非常规油气资源储量巨大、分布集中，开发技术日趋进步，相信煤层气等非常规油气资源将成为未来世界油气发展的一个重要方向。
但是，煤层气与页岩气均为自生自储式的非常规天然气，在油气藏、地面集输等方面也存在许多共性和差异性。
下文将对煤层气、页岩气开发地质条件及其对比进行研究分析。
1 煤层气、页岩气开发地质条件1.1 煤层气成藏地质条件煤层气作为一种非常规的天然气，其成藏对地质条件的要求非常高，主要的成藏条件包括生气条件、储气条件以及保存条件3种，这3种条件之间的耦合作用将会直接影响煤层气的富集程度和开发情况。
煤层是煤层气的主要生成物质基础，同时也承担了煤层气的存储功能，一般来说，煤层气的生成量会随着煤层厚度的增高而增大，煤层的稳定也给煤层气的开发提供了有利条件。
煤层的矿物成分会影响煤层气的生成量，与煤层的力学特性也有直接关系。
煤层中的有机质含量越丰富，煤层气的生成量也会越大。
煤层除了给煤层气提供储气空间之外还保证了煤层气的流动性。
储气条件也是煤层气开发地质条件中的重点内容。
煤层的储气性取决于煤层表面的吸附性，吸附性的强弱会受到煤层的化学成分、有机质含量、温度、压力等因素的影响，在同样条件下，煤层储气量与有机碳的含量呈正比关系。
页岩气与煤层气成藏条件与开发技术对比
页岩气与煤层气成藏条件与开发技术对比摘要：继煤层气后，页岩气成为又一新兴天然气产业。
在调研页岩气相关资料中，笔者认为其与煤层气的特性有很多相似的地方。
故本文对比分析了我国页岩气与煤层气成藏条件及开发技术，根据具体情况展望未来研究方向。
关键词：页岩气煤层气成藏条件开发技术引言随着世界能源形式多样化发展，我国进年来加大了对煤层气和页岩气开发的重视。
相比于国外，我国对这两类非常规气藏的勘探开发，以及一些先进技术还处于探索准备阶段。
页岩气与煤层气有很多相似之处，所以对比他们之间的相似性，有利于技术之间的借鉴与发展。
1 成藏条件对比页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点，除天然气在孔隙水、干酪根有机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外，天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期的活塞式运聚，再到生烃高峰时期的置换式运聚，体现出了页岩气自身所构成的完整性天然气成藏机理序列页[1]。
煤化作用可分为未变质阶段，低变质阶段，中等变质阶段，高变质阶段。
中等变质阶段，煤层甲烷的主要生成阶段，油、气和重烃并存；高变质阶段，大部分氢侧链的脱落，且之前生成的油、重烃在高温下裂解等，均可导致甲烷的生成[2]。
虽然，它们的共同特点有储层本身又是气源岩；气体以吸附和游离状态赋存；生气来源于生物成因气和热成因气，但其成藏条件还有一些差异(见表1)。
表1页岩气与煤层气成藏条件对比对比项页岩气煤层气烃源岩暗色泥页岩或高碳泥页岩煤层成藏特点自生自储自生自储有机质演化初期Ro>0.4% 4%>Ro>0.5%气体成因热裂解生气阶段形异常高压原生与次生热形成高煤阶煤层气生物化学生气异常低压原生形成低煤阶煤层气气体赋存状态吸附态和游离态为主，其中吸附态20%~85%吸附态85%以上封存动力毛细管力、压力毛细管力成藏机理吸附机理、活塞式运聚机理吸附机理主控地质因素沉积环境构造地质条件总有机碳含量煤的变质程度储层有效厚度煤层埋藏深度地层压力地下水活动性分布特征盆地边缘斜坡为主，盆地中心亦可能克迪拉通盆地及前路盆地，构造斜坡带或埋藏式中的向斜带储集特征裂缝充当储集空间，低孔、低渗裂缝及微孔隙充当储集空间渗透率依赖于裂缝的发育和开启2 开发技术对比我国煤层气的孔隙度小于10%，渗透率小于1×10-3μm2，含气量小于20 m3/t，埋深在3000米以内，主要开发深度范围300~1500m；我国页岩气的孔隙度小于4~5%，渗透率小于1×10-3μm2，含气量小于10 m3/t，埋深4000m以内为主，主要开发深度范围200~3000m。
探讨煤层气和页岩气的对比问题
探讨煤层气和页岩气的对比问题一前言当前，煤层气/页岩气开发的过程中，很多开发队伍没有考虑到地质条件的特殊性，导致后期开发问题重重，所以，新一步分析煤层气/页岩气开发的地质条件很有必要。
二煤层气/页岩气开发地质条件页岩气与煤层气一样都属于自生自储式的非常规天然气。
煤层气是主要以吸附状态赋存于煤层中的非常规天然气；而页岩气（ShaleGas）是主要以吸附和游离状态赋存于富含有机质页岩/泥岩中的非常规天然气。
煤层气/页岩气的解吸与吸附是可逆过程，在温度、压力条件变化下相互转化。
富含有机质的页岩，在地质作用下，生成的大量烃类（油、气），部分被排出、运移到渗透性岩层（如砂岩、碳酸盐岩等）中，聚集形成了构造、岩性等油气藏，其余部分仍滞留在页岩中，富集形成页岩气藏。
1.煤层气/页岩气成藏地质条件常规天然气有生、储、盖、运、圈、保基本成藏地质条件；而煤层气/页岩气赋存于煤层/页岩中的一种自生自储式非常规天然气，其富集成藏主要取决于“生、储、保”基本地质条件是否存在、质量好坏以及相互之间的配合关系。
煤层气/页岩气开发地质条件不仅决定于煤层气/页岩气成藏地质条件，还取决于煤层气/页岩气赋存环境条件以及煤层气/页岩气开发工程力学条件，它们在煤层气/页岩气开发过程中缺一不可，且相互联系。
煤层气/页岩气成藏地质条件包括生气条件、储气条件和保存条件，这些因素相互耦合作用从而决定了煤层气/页岩气在储层中的富集程度，并控制煤层气/页岩气开发效果。
2.煤层气/页岩气赋存环境条件煤/页岩储层处在特定的环境条件（地应力、地温和地下水）之中，赋存环境因素是地球内能以不同形式在地壳上的表现，煤层气/页岩气开发地质条件受控于地应力场、地下水压力场和地温场等多场耦合作用。
煤层气与页岩气主要以3种形式赋存在煤/页岩层中，即吸附在煤/页岩基质孔隙表面上的吸附状态，分布在煤/页岩的孔隙及裂隙内呈游离状态和溶解在煤/页岩水中呈溶解状态。
煤层气的赋存状态随不同煤化程度有较大差异，并随赋存环境条件而发生变化。
煤层气与页岩气的对比
赋存方式 存在于煤岩的微孔隙和微裂隙中
存在于页/泥岩的微孔隙和微裂隙中
成藏特点 自生、自储、自保
自生、自储、自保
分布特点 具有生气能力的煤岩内部
盆地古沉降—沉积中心，及斜坡
埋藏方式 开采特点 勘探有利区 储集介质
盖层条件
一般大于 300 米
可以 200 米及以下（最浅 8.2 米）
排气降压解析开采
排气降压解析开采
1、煤层气 俗称瓦斯，又名煤层甲烷，是与煤伴生、共生的气体资源，其主要 成份为甲烷，含量组成为 80％～99％，其次含有少量的 CO2、N2、H2、 SO2、C2H6 等气体。在常温下其热值为 34—37 兆焦/每立方米（MJ/M）， 与天然气的热值相当，是一种很好的高效清洁气体燃料。煤层气主要以 吸附态赋存于煤层孔隙表面或填隙于煤层结构内部，另外煤层裂隙与煤 层水中存在少许游离气与溶解气。煤层孔隙及裂隙中的煤层气与煤层水 形成特殊的水动力系统，只有当储层压力低于解吸压力时，煤层气才能 解吸出来。 2、页岩气 是从富有机质页岩地层系统中开采出来的天然气，是位于暗色泥页 岩或高碳泥页岩中，主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力 的泥岩、页岩等地层中的天然气聚集。页岩气开发虽然产能低，但具有 开采寿命长和生产周期长的优点。由于含气页岩分布范围广、厚度大，
-3-
圈闭条件
分布特点 源岩及储层厚 度
煤层气以吸附作用为主，游离气和溶解 气比例很小，因此可以不需要通常的圈 闭存在 分布在具有生气能力的煤岩内部，具有 广布性
厚度大的煤层有利于煤层气的富集
页岩气藏形成于烃源岩层内，气藏范围可近似等 于生气源岩面积，不需要常规意义上的圈闭
通常位于或接近于盆地的沉降—沉积中心处，具 有广布性。 页岩气的富集需要源岩超过一定厚度，是富集的 主要影响因素
页岩气及其成藏机理
页岩气及其成藏机理页岩气及其成藏机理摘要：本文介绍了页岩气的特征、形成条件和富集机理等，认为不同阶段、不同成因类型的天然气都可能会在泥页岩中滞留形成页岩气；页岩气生气量的主要因素是有机质的成熟度、干酪根的类型和有机碳含量；吸附态的赋存状态是页岩气聚集的重要特征。
我国页岩地质结构特殊复杂，需要根据我国具体的地质环境进行分析以便更加合理的进行开采。
关键词：页岩气富集资源天然气作为一种高效、优质的清洁能源和化工原料，已成为实现低碳消费的最佳选择。
全球非常规天然气资源量非常巨大，是常规油气资源的1.65倍。
其中页岩气占非常规天然气量的49%约4561012m3，巨大的储量和其优质、高效、清洁的特点，使得页岩气这一非常规油气资源成为世界能源研究的热点之一。
我国页岩气可采储量丰富，约31 1012m3，与美国页岩气技术可采储量相当。
通过对页岩气资源的勘探和试采开发，发现其储集机理、生产机制与常规气藏有较大的差别。
一、页岩气及其特征页岩是一种具有纹层与页理构造由粒径小于0.004mm的细粒碎屑、黏土矿物、有机质等组成。
黑色页岩及含有机质高的碳质页岩是形成页岩气的主要岩石类型。
页岩气是从黑色页岩或者碳质泥岩地层中开采出来的天然气。
页岩气藏的形成是天然气在烃原岩中大规模滞留的结果，由于特殊的储集条件，天然气以多种相态存在，除了少数溶解状态的天然气以外，大部分在有机质和黏土颗粒表面上吸附存在和在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在。
吸附状态的天然气的赋存与有机质含量有关，从美国的开发情况来看，吸附气在85～20%之间，范围很宽，对应的游离气在15～80%，其中部分页岩气含少量溶解气。
页岩气主体上是以吸附态和游离态同时赋存与泥页岩地层且以自生自储为成藏特征的天然气聚集。
复杂的生成机理、聚集机理、赋存状态及富集条件等，使得页岩气具有明显的地质特殊性，具有低产量、产气时间长的特点（一般可稳产30～50年，递减率<5%）。
煤层气与天然气
利用率较低
利用率一般高于60%
政策
规定所有的高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井必须进行井下抽采，安装地面永久或井下移动式瓦斯抽放系统，如违反规定会受到责令停产整顿以及行政处罚的处理
指定中联煤层气公司、中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、河南省煤层气开发利用有限公司有对外合作经营权，并制定了一系统的优惠政策
煤层气与天然气特征对比
不同点
常规天然气
煤层气
生源条件
低等生物
高等植物
储集条件
储集形式
运移后成藏得圈闭气
自生自储的吸附气
储层
岩性
砂岩、灰岩
煤层
渗透性
渗透性高
渗透性低
孔隙结构
空隙或溶洞—单空隙
基质微孔隙和裂隙—双孔隙
比表面积
1.5*104m2/m3
3—7*107m2/m3
储层压力
高压
低压
勘察方式
找结构、找圈闭、试气
井口压力
高
低
集输处理
气水分离与水处理
不用
专门装置
首站加压
不用
建加压站
煤层气井下抽采与地面抽采特点与政策对比特点ຫໍສະໝຸດ 比井下抽采地面抽采
抽采气体俗称
瓦斯
煤层气
抽采
目的
为了解决矿井高瓦斯赋存给矿井生产带来的安全问题
把赋存于煤炭的种的煤层气看做一种宝贵的资源进行开发
抽采
方式
开采层抽采、邻近层抽采、围岩抽采、采空区抽采
直井抽采、水平井抽采
浓度
CH4浓度变化范围大，浓度较低，约20~40%
CH4浓度较高，一般80%以上
投资
一套抽采系统一般投资上千万元