页岩气藏形成机理与富集规律初探
天然气工业２００９年５月
图１页岩气藏与其他类型油气藏关系示意图（据ＰｏＵａｓｔｒｏ，２００１年，有修改）可达３５％以上，随埋藏深度增加，迅速减少，在埋深２０００ｍ以后，孔隙度仅残留１０％或更低。据美国含气页岩统计（表２），页岩岩心孑Ｌ隙度小于４％～６．５％（测井孔隙度４％～１２％），平均５．２％；渗透率一般为（０．００１～２）Ｘ１０＿。“ｍ２，平均４０．９×１０叫肛ｍ２。但在断裂带或裂缝发育带，页岩储层的孑Ｌ隙度可达１１％。渗透率达２×１０～“ｍ２。
４）气体赋存状态多样：页岩气主要由吸附气和游离气组成。吸附气赋存于有机质颗粒与黏土颗粒
表２美国主要含气页岩储层特征统计表
表面，与煤层气相似；游离气则赋存于页岩基质孔隙和天然裂缝中，与常规天然气相似。
图２为美国页岩气藏中的气体组成统计结果，表明不同地质条件下形成的页岩气藏其吸附气与游离气的含量存在较大差别。页岩气藏中吸附气含量比例较高，变化范围较大。页岩含气量最高的（如Ｂａｒｎｅｔｔ页岩气藏）可达１０ｍ３／ｔ，最低（如ＮｅｗＡ卜ｂａｎｙ页岩气藏）仅有１．１ｍ３／ｔ，含气量平均为３．８１ｉｎ３／ｔ。其中，吸附气含量最低为１６％，最高达８０％。
图２北美地区各页岩气藏中吸附气与游离气
含量统计直方图
?１８?吸附气含量的变化主要受岩石组成、有机质含量、地层压力、裂缝发育程度等因素影响，详见后述。
５）页岩需具有一定的生烃条件：按油气有机成因理论，有机质在整个热演化过程中均可生成天然气。有机质演化进入生气窗后。生气量剧增，应是具有商业价值页岩气藏的主要形成阶段。根据北美地区页岩气勘探开发经验，页岩气藏勘探开发的最有利目标是有效厚度大于１５ｍ、有机碳含量大于２％、热演化程度处于生气窗范围内的页岩（表３、４）［１］。
需要指出的是，页岩有效厚度的下限不是一个固定值，其随着页岩气藏钻、完井技术的进步而变化。北美在贞岩气藏开发的早期是打直井，当时确定的页岩有效厚度下限值为３０ｍ。目前，由于水平井钻井技术和水力压裂、分段压裂等完井技术的成功应用，页岩有效厚度下限值已降至１０～１５ｍ。将来在技术进一步提高、开发成本不断降低的情况下，只要是在技术允许范围内的页岩厚度都会是有效页岩厚度‘引。
６）页岩气藏较易保存：与常规油气藏相比，页岩气藏不易遭受破坏，这主要基于以下３方面因素。首先，页岩气藏多形成于盆地区域构造低部位或盆
地中心（图２），这是由页岩地层的沉积特征所决定
天然气工业２００９年５月
两个方面：一是源岩中干酪根在各演化阶段生烃过程中形成的，另一方面是由原油裂解成气或遭破坏形成的。原油及沥青二次裂解生成的天然气量大小主要取决于烃源岩中有机质丰度、类型以及液态烃残留量。由烃源岩有机质热演化直接成气及原油裂解成气是页岩气藏中天然气的主要来源。
２．３页岩气藏的形成兼有常规气和煤层气的特征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。吸附气量与有机碳含量、地层压力等因素有关。游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝（主要为微裂缝）中，这与常规气藏中的天然气相似。此外，可能还有极少部分页岩气以溶解气形式存在于页岩孑Ｌ隙束缚水或沥青中。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５）。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［４］。第一阶段为天然气生成与吸附阶段，该阶段形成的页岩气藏具有与煤层气相似的成藏机理；第二阶段为吸附气量（包括部分溶解气量）达到饱和时，富余气体解吸或直接充注到页岩基质孑Ｌ隙中（也不排除少量直接进入了微裂缝中），其富集机理类似于孔隙型储层中天然气的聚集；第三阶段是随着大量气体的生成，贞岩基质孔隙内温度、压力升高，出现岩石造缝以及天然气以游离状态进入页岩裂缝中成藏；经过前述三个过程后，天然气最终以吸附气和游离气的形式富集形成页岩气藏，即页岩气藏形成阶段。
图５页岩气赋存方式与成藏过程示意图
（据ＲｏｎＭｃＤｏｎａｌｄ，２００２年，略作修改）
３页岩气藏富集规律
综上可知，无论是页岩气藏的特征，还是页岩气藏的形成机理，都表现出与常规气藏迥异的复杂性，?２０?从而使页岩气的富集规律受诸多因素的影响。页岩气藏为典型自生自储式的连续型气藏，控制页岩气藏富集程度的关键因素主要包括页岩厚度、有机质含量和页岩储层空间（孔隙、裂缝）３大冈素。
１）富有机质页岩厚度愈大，气藏富集程度愈高。与常规油气藏一样，要形成工业性页岩气藏，页岩储层需要达到一定的有效厚度和分布面积。页岩厚度和分布面积是保证页岩气藏有足够的有机质及充足的储集空间的重要条件［５］。一般而言，在海相沉积体系中，富有机质页岩主要形成于盆地相、大陆斜坡、台地凹陷等水体相对稳定的环境；在陆相湖盆沉积体系中，富有机质贞岩发育在深湖相、较深湖相以及部分浅湖相带中¨ｊ。这些沉积相带一般具有广泛的展布空间。在有效厚度大于１５ｍ、有机碳含量大于２％以及处于生气窗演化阶段等页岩气藏形成基本条件的限定下，页岩厚度愈大，所含有机质就愈多，天然气生成量与滞留量也就愈大，页岩气藏的含气丰度愈高（图６）。需要指出的是，要形成一定规模的页岩气藏，页岩厚度一般应在有效排烃厚度以匕‘７】。
图６页岩厚度、有机碳含量与含气量关系曲线图
２）有机碳含量愈高，气藏富集程度愈高。商业性页岩气藏需要达到页岩有机碳含量最低界限标准。斯伦贝谢公司对北美页岩气盆地的研究认为，页岩气藏的有机碳含量最低标准原则上应大于２．０％（表４）。因此，有机碳含量是贞岩气藏评价中的一个重要指标，它既是页岩生气的物质基础，决定页岩的生烃强度，也是页岩吸附气的载体之一，决定页岩的吸附气大小，还是页岩孔隙空间增加的重要因素之一，决定贞岩新增游离气的能力。在相同的地质条件及演化阶段下，页岩生烃强度、吸附气量大
小及新增游离气能力与页岩中有机碳含量呈明显的
页岩气藏形成机理与富集规律初探
作者：陈更生， 董大忠， 王世谦， 王兰生， CHEN Geng-sheng， DONG Da-zhong， WANG Shi-qian， WANG Lan-sheng
作者单位：陈更生,CHEN Geng-sheng(中国石油两南油气田公司)， 董大忠,DONG Da-zhong(中国石油勘探开发研究院)， 王世谦,王兰生,WANG Shi-qian,WANG Lan-sheng(中国石油西南油气田公
司勘探开发研究院)
刊名：
天然气工业
英文刊名：NATURAL GAS INDUSTRY
年，卷(期)：2009，""(5)
被引用次数：2次
参考文献(7条)
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相似文献(10条)
1.期刊论文张金川.金之钧.袁明生页岩气成藏机理和分布-天然气工业2004,24(7)
对页岩气成藏机理进行了全面分析,获得了四个方面的认识.①页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏特征,体现出了复杂的多机理递变特点.②在页岩气的成藏过程中,天然气的赋存方式和成藏类型逐渐改变,含气丰度和富集程度逐渐增加.③完整的页岩气成藏与演化可分为3个主要的作用过程,自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理序列.④相应的成藏条件和成藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影响作用,岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用.研究了我国的情况,认为我国的许多盆地存在工业性页岩气藏发育的基本地质条件,其中,吐哈盆地吐鲁番坳陷的水西沟群是页岩气发育的重要区域之一.
2.期刊论文徐波.郑兆慧.唐玄.郭华强.聂海宽.张培先.XU Bo.ZHENG Zhao-hui.TANG Xuan.GUO Hua-qiang.NIE
Hai-kuan.ZHANG Pei-xian页岩气和根缘气成藏特征及成藏机理对比研究-石油天然气学报2009,31(1)
页岩气和根缘气是非常规天然气藏的重要类型.对比分析表明,这2类气藏在成藏条件、成藏特征、成藏方式上具有相似性,表现为储层低孔低渗、气藏邻近源岩、气藏面积大,丰度低、不依赖常规圈闭存在等.同时,这2类气藏在储集层岩性、保存条件等方面也存在着明显区别;分析认为,这2类气藏在成藏机理和成藏过程上既有明显的区别,也有着密切的联系.进一步结合具体地区分析,指出页岩气和根缘气藏在分布上具有一定的序列性.
3.期刊论文张金川.薛会.张德明.蒲军页岩气及其成藏机理-现代地质2003,17(4)
页岩气是以多种相态存在并富集于泥页岩(部分粉砂岩)地层中的天然气.1821年在美国Chautauqua县钻探的第一口天然气生产井就是页岩气井(在井深21 m处,从8 m厚的页岩裂缝中产出天然气).1998年美国的页岩气当年采气量超过了100亿m3,其发现储量占美国天然气探明储量的2.3%.页岩气是目前经济技术条件下天然气工业化勘探的重要领域和目标.
4.期刊论文张金川.薛会.卞昌蓉.王艳芳.唐玄中国非常规天然气勘探雏议-天然气工业2006,26(12)
非构造控藏是包括煤层气、页岩气、根缘气、水溶气、水合物等类型在内的几乎所有非常规机理天然气聚集的共同特征,特殊的赋存状态和富集特点使它们在盆地空间内构成了依次渐变的分布序列.其中,根缘气、煤层气和页岩气的勘探开发价值较高,也是目前非常规天然气勘探中的主要类型.致密储层中的根缘气是中国非常规天然气勘探的主要类型,主要在中西部地区具有良好的发育地质条件,砂岩底部含气是其识别和勘探的主要特点.煤层气是吸附状态天然气富集的代表类型,对于大中小型盆地的油气勘探均具有重要意义.页岩气具有煤层气和根缘气在成藏意义上的双重特征,吸附机理的存在提高了页岩气资源量并延伸了勘探领域,页岩气可能是中国南方地区油气进一步勘探的重要突破口.中国非常规天然气具有广阔的勘探前景,加强理论、技术研究及交流,将能够更好地促进非常规天然气的勘探与发展.
5.会议论文孙超.朱筱敏页岩气与深盆气成藏的相似与相关性2006
页岩气藏和深盆气藏在生、储、排烃、运移、聚集、压力特征、分布特征等成藏诸要素间密切相关。对比分析表明，这两类气藏的形成都需要大面积厚层烃源岩，裂缝是其重要储集空间，排烃方式以扩散作用为主，短距离运移，属隐蔽圈闭。气藏内常具异常地层压力。盆地边缘斜坡是二者共同发育的最有利地区。预测我国南方志留系等富有机质页岩发育区是页岩气藏的勘探潜力地区。
6.期刊论文杨振恒.李志明.沈宝剑.韩志艳.Yang Zhenheng.Li Zhiming.Shen Baojian.Han Zhiyan页岩气成藏条
件及我国黔南坳陷页岩气勘探前景浅析-中国石油勘探2009,14(3)
页岩气具有自身的成藏机理,需要特殊的地质条件,其成藏主要受控于页泥岩厚度、面积、总有机碳含量、有机质成熟度、矿物岩石成分,压力和温度等因素.将页岩气评价总结为生气能力、储集气能力和易开采性3个方面.黔南坳陷页泥岩自下而上主要集中在震旦系陡山沱组、下寒武统、中寒武统、上
积广泛,厚度大,有机质含量和热演化程度高,并且含有较多的硅质成分,是最为有利的勘探层位.
7.期刊论文薛会.张金川.刘丽芳.卞昌蓉.XUE Hui.ZHANG Jin-chuan.LIU Li-fang.BIAN Chang-rong天然气机理
类型及其分布-地球科学与环境学报2006,28(2)
从天然气成因机理和成藏机理两个方面对天然气类型进行划分,天然气成因机理分为有机成因气和无机成因气;天然气成藏机理分为煤层气、页岩气、水溶气、根缘气(深盆气)、常规气以及气体水合物等.在天然气分类基础上,认为天然气在运聚过程中存在天然气成因机理和成藏机理两种序列关系,不同的天然气机理类型之间存在着过渡关系,两种机理分类不是孤立的而是相互联系的,具体运用到前陆盆地与裂谷盆地中,提出了前陆盆地与裂谷盆地的气藏可能分布模式.
8.期刊论文潘仁芳.伍媛.宋争.Pan Renfang.Wu Yuan.Song Zheng页岩气勘探的地球化学指标及测井分析方法初
探-中国石油勘探2009,14(3)
页岩气有别于已经大量开采的常规天然气,在成藏机理及赋存特征方面都有其独特的特点,识别页岩气的方法也有别于以往对常规天然气气藏的判别模式.总有机碳含量、成熟度是其重要的判别指标.通过对这些地球化学指标的认识,作为对可用地化分析样品的补充,利用测井资料计算这两个参数将有助于对页岩气藏的识别.总有机碳含量代表了页岩气源岩的生气潜力,成熟度则表现干酪根的演化程度,两者综合指示页岩储层中可能存在的天然气量.
9.期刊论文张金川.金之钧.袁明生.张杰油气成藏与分布的递变序列-现代地质2003,17(3)
在分析成藏过程的基础上,指出了不同类型油气藏分布的序列性.油气生成的多源性和不同聚集条件下成藏聚集的多变性构成了油气在平、剖面上发育和分布的序列性,它由生供烃序列、运移序列、封存序列以及成藏序列等构成,多因素变化导致不同盆地中的油气藏分布构成多种变化序列.若将不同盆地中的典型油气藏片段进行时空组接,则上述所有油气藏类型都将在理想的盆地中出现,构成理论上完整的油气成藏机理序列.对具体的盆地而言,由于不同类型油气藏的存在几率及发育的规模和程度各有差异,通常形成以几种机理类型为主的油气藏组合序列.单就一定条件下的天然气成藏分析而言,煤层气或页岩气、根缘气、致密砂岩气、水溶气、常规圈闭气以及甲烷水合物等可构成完整的油气成藏机理递变序列.
10.期刊论文刘洪林.王红岩.刘人和.赵群.张晓伟.雍洪.LIU Hong-lin.WANG Hong-yan.LIU Ren-he.ZHAO Qun.
ZHANG Xiao-wei.YONG Hong非常规油气资源发展现状及关键问题-天然气工业2009,29(9)
我国非常规油气资源非常丰富,加快对其的开发利用对确保国家能源安全具有重要的战略意义.为此介绍了我国煤层气、油砂、油页岩、页岩气、天然气水合物、致密砂岩气等非常规油气的资源状况,分析了国家对非常规油气资源的战略需求.结论指出,为加快我国非常规油气资源开发利用步伐,需对以下非常规油气领域的关键科学问题开展攻关:油砂成矿规律及提高分离效率基础研究、油页岩成矿规律及原位开采基础研究、页岩气成藏机制及高效开采基础研究、致密砂岩气成藏机理及开采基础研究、天然气水合物成藏富集规律及开采工艺基础研究.
引证文献(1条)
1.李桂范.赵鹏大地质异常找矿理论在页岩气勘探中的应用[期刊论文]-天然气工业 2009(12)
本文链接：https://www.360docs.net/doc/9a9368904.html,/Periodical_trqgy200905004.aspx
授权使用：中原油田采油院(cyyyyt)，授权号：efe8e605-b6fe-4841-b29a-9e310095af29
下载时间：2010年11月17日
页岩气及其成藏条件概述
页岩气及其成藏条件概述 2010年7月，在四川川南地区中国石油集团公司第一口页岩气井（威201井）顺利完成加砂压裂施工任务，标志着中国石油集团公司进入了页岩气的实战阶段。页岩气是一种非常规天然气资源，其储量巨大，有关统计表明全球页岩气资源量约为456.24×1012m3。较早对页岩气进行研究的是美国和加拿大，这些国家在勘探和开发中都取得了丰富的成果，形成了较为完备的页岩气系统理论，进入了快速的发展阶段；而我国对页岩气的勘探开发还在初级阶段，研究相对程度相对落后，但我国页岩气资源量也十分丰富（预测为30-100×1012m3）。据有关专家介绍，随着我国经济发展对油气资源的需求，页岩气将是我国今后油气资源勘探和开发的重点。 1 页岩气及其特点 1.1 页岩气储量 从世界范围来看泥、页岩约占全部沉积岩的60%， 表1 世界较大页岩气储量地区表(×1012m3) 其资源量巨大。全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、太平洋地区、拉美、前苏联等地区（表1） 在我国的松辽盆地白垩系、江汉盆地的第三系、渤海湾盆地、南华北、柴达木以及酒泉盆地均具有页岩气资源的分布。其中，四川盆地的古生代海相沉积环境形成的富有机碳页岩与美国东部的页岩气盆地发育相似。仅四川川南威远、泸州等地区的页岩气资源潜力（6.8-8.4×1012m3）,相当于整个四川盆地的常规天然气资源的总量。 1.2 页岩气及特点 页岩是由固结的粘土级的颗粒物质组成，具有薄页状或薄片层状的一种广泛分布的沉积岩。页岩致密且含有大量的有机质故成暗色（如黑色、灰黑色等）。在大多数的含油气盆地中，页岩既是生成油气的烃原岩也是封存油气的盖层。在某些盆地中，如果在纵向上沉积较厚（几十米-几百米），横向上分布广泛（几百-几万平方公里）的页岩同时作为了烃原岩和储集岩，且在其内聚集了大量的天然气，那就是页岩气。 所谓页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩，因热作用和生物作用而形成了大量储集在页岩裂缝、孔隙中的且以吸附和游离赋存形式为主的天然气。与常规储层天然气相比，页岩气具有独特的特点（表2）。表2 常规储层天然气与页岩气对比表 成因类型热成因、生物成因及石油裂解气热成因、生物成因
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。相对于热成因气，生物成因的页岩气分布极限，主要分布盆地边缘的泥页岩中，在美国研究比较深入的五个盆地的五套页岩中，密执安盆地和伊利诺斯盆地发现了生物成因的页岩气藏，并且是勘探目标中的主要构成(Schoell，1980；Malter 等，2000)。 3.1 生物成因
页岩气资源调查评价与勘查示范立项指导意见-资源评价部
页岩气资源调查评价与勘查示范立项指导意见 页岩气是一种清洁、高效的非常规天然气资源。中央高度重视页岩气资源调查工作，国土资源部积极落实中央部署，组织编制了《全国页岩气资源调查评价和勘查示范专项实施方案》，为专项的组织实施，规范页岩气资源调查项目立项工作，特提出如下指导意见。 一、项目设置 全国页岩气资源调查评价和勘查示范专项，按照页岩气地质理论和评价方法研究、页岩气资源调查评价（包括潜力评价、重点远景区调查评价、重点有利目标区调查评价）和勘查示范三个方面统筹部署。 页岩气资源调查评价，以沉积盆地或盆地群为单位设置计划项目，包括：盆地内页岩气资源潜力评价、重点远景区调查评价、重点有利目标区调查评价和勘查示范等4个方面的工作项目，以利于整体从盆地演化上，研究页岩气资源的时空分布和富集规律，也便于不同类型的项目资料共享，相互促进。 二、重点工作内容 页岩气资源潜力评价：以盆地或盆地群为单元，按类型、分层系，以富含有机质页岩为评价对象，进行潜力评价。主要以野外地质调查和非地震物探为主，必要时部署二维地
震，实施少量调查井。建立富有机质泥页岩层系地层剖面；分析和总结构造格局、富含有机质页岩的时空分布规律，获取地质评价基本参数（包括：TOC、Ro、有机质类型、热解分析、含气性、岩石矿物组合和结构），编制沉积盆地构造格架图、岩相古地理图、富有机质泥页岩等厚图及埋深图、TOC图、Ro图。评价页岩气资源潜力，提出页岩气远景区。 原则上盆地内重点二级构造单元有1口调查井控制。 重点远景区评价：以含气页岩为评价对象，以详细地质调查为主，辅以二维地震、调查井或参数井，确定含气页岩层段分布，建立含气页岩层系精细剖面；基本查明含气页岩层段的分布，岩石矿物学及物性特征，研究气体赋存与富集方式，储层孔隙度、渗透率及微裂缝发育等特征；获取有机质丰度、类型、热演化等有机地化参数。开展盆地模拟分析，研究页岩气富集规律，确定含油气性及有效含气页岩层分布，估算页岩气资源量，优选和评价有利目标区，分析勘查开发前景。 编制远景区含气页岩层系岩相古地理图、含气页岩层段等厚图及埋深图、含气页岩层系精细剖面图、TOC图、Ro 图、四性关系图（岩性、物性、电性、含气性）、资源评价图。 原则上每个重点远景区有3-5口调查井控制，有地球物理资料控制构造和地层展布。
《页岩气资源储量计算与评价技术规范》解读
今天给大家推送此文，是该规范的编制部门国土资源部矿产资源储量评审中心的两位老师写的，原文发在“中国矿业报”6月12日上。烟花未对内容有任何改动。谢谢原文作者。么么~ 2014年4月17日，国土资源部以公告形式，批准发布了由全国国土资源标准化技术委员会审查通过的《页岩气资源/储量计算与评价技术规范 （DZ/T0254-2014）》（以下简称《规范》），并于2014年6月1日实施。这是我国第一个页岩气行业标准，是规范和指导我国页岩气勘探开发的重要技术规范，是加快推进我国页岩气勘探开发的一项重大举措。《规范》的发布实施是我国非常规油气领域的一件大事，必将对我国页岩气资源储量管理和页岩气勘探开发产生重要影响。 《规范》的重要意义 2011年12月，国务院批准页岩气为新发现矿种，确立了页岩气作为我国第172个矿种的法律地位。国土资源部将页岩气按独立矿种进行管理，对页岩气探矿权实行招标出让，有序引入多种投资主体，通过竞争取得探矿权，实行勘查投入承诺制和区块退出机制，以全新的管理模式，促进页岩气勘探开发，促使页岩气勘探开发企业加大勘查投入，尽快落实储量，形成规模产量，从而推动页岩气产业健康快速发展。
继2012年3月国家发展改革委员会、国土资源部、财政部、国家能源局共同发布《页岩气发展规划（2011-2015年）》之后，国家有关部门又相继出台了加强页岩气资源勘查开采和监督管理、页岩气开发利用补贴、页岩气开发利用减免税、页岩气产业政策以及与页岩气相关的天然气基础设施建设与运营管理、油气管网设施公平开放监督管理、建立保障天然气稳定供应长效机制等一系列政策规定，为页岩气勘探开发创造了宽松政策环境。与此同时，其他有关页岩气环保、用水、科技和对外合作等政策措施也在加紧制定中。 目前，我国页岩气勘探开发已进入了实质性发展阶段，重庆涪陵、四川长宁等地区已开始转入页岩气商业性开发。截至2013年底，全国共设置页岩气探矿权52个，面积16.4万平方千米。中石油、中石化、中海油、延长石油等石油企业已在四川、重庆、贵州、云南、陕西、安徽、河南、山东、湖南、湖北、辽宁、黑龙江等10多个省（区、市）的各自常规油气区块中开展了页岩油气勘探工作。 国土资源部于2011年和2012年举行了两轮页岩气探矿权出让招标，中标的19家企业在21个区块上按勘探程序稳步推进页岩气勘探，总体进展情况良好。目前，已经实现规模勘探和正在部署或实施勘探的企业开始为提交页岩气储量做准备，中石化在涪陵焦石坝、中石油在长宁地区已率先形成产能，并将形成大规模开发，具备了提交储量的条件。页岩气储量作为产量的基础，在我国页岩气勘探开发进入到现在这个阶段，如何评价计算已是当务之急。为了促进页岩气科学合理勘探开发，做好页岩气储量估算和评审工作，规范不同勘探开发阶段页岩气资源/储量评价、勘探程度和认识程度等要求，为页岩气产能建设提供扎实的储量基础，出台和发布《规范》显得十分必要。 《规范》借鉴国外成功经验，根据我国页岩气特点和页岩气勘探开发实践，尊重地质工作规律和市场经济规律，参考相关技术标准规范，实现了不同矿种间规范标准的衔接。同时，鼓励采用科学适用的勘查技术手段，注重勘查程度和经济性评价，适应了我国页岩气勘探开发投资体制改革，比较切合我国页岩气勘探开发的实际，体现了页岩气作为独立矿种和市场经济的要求，必将对按照油气勘探规律和程序作业、提高勘探投资效益、避免和减少页岩气勘探资金的浪费、促进页岩气勘探开发起到重要的指导作用和促进作用。 《规范》是页岩气储量计算、资源预测和国家登记统计、管理的统一标准和依据，有利于国家对页岩气资源的统一管理、统一定量评价，更准确地掌握页岩气资源家底，制定合理的页岩气资源管理政策，促进页岩气资源的合理开发和利用。《规范》也是企业投资、产能建设和开发以及矿业权流转中资源/储量评价的依据，有利于企业自主行使决策权，确定勘探手段、网度安排以及进一步勘探的部署，以减少勘探开发投资风险，提高投资效益，有利于企业按照统一的标准
中国页岩气形成机理 地质特征及资源潜力
中国页岩气形成机理地质特征及资源潜力 摘要：页岩气是以自生自储为主的非常规天然气，是油气资源中的新型矿种。 由于页岩气储层低孔低渗，要实现大规模开采必须克服许多理论和技术上的难题。本文分析中国页岩气基本特征、形成机理与富集条件、面临的难题等, 对中国页 岩气资源潜力进行预测, 以期为中国页岩气的研究和勘探开发提供依据。 关键词：非常规油气 ;页岩气;源岩油气 页岩气是一种潜在资源量非常巨大的非常规天然气资源，具有含气面积广、 资源量大、开采技术要求高、生产寿命长、稳产周期长等特点。近年来，严峻的 能源紧张形势使页岩气资源在世界范围内受到了广泛的关注。 一、页岩气勘探开发现状 油气工业的发展主要历经构造油气藏、岩性地层油气藏、非常规油气藏三个 阶段。油气藏分布方式分别有单体型、集群型、连续型三种类型。从构造油气藏 向岩性地层油气藏转变是第一次理论技术创新,以寻找油气圈闭为核心;从岩性地 层圈闭油气藏向非常规连续型油气藏转变是第二次理论技术创新或革命,以寻找有 利油气储集体为核心,致密化“减孔成藏”机理新论点突破了常规储集层物性下限与 传统圈闭找油的理念。随着勘探开发技术不断进步,占有80%左右资源的非常规油气，如页岩气、煤层气、致密气、致密油、页岩油等已引起广泛关注,并得到有效 开发, 在油气储产量中所占比例也逐年提高。传统观点仅认识到页岩可生油、生气,未认识到页岩亦可储油、储气,更未认识到还能聚集工业性页岩油、页岩气。 近年来,典型页岩气的发展尤为迅速,地质认识不断进步,优选核心区方法、实验分 析技术、测井评价技术、资源评价技术、页岩储集层水平井钻完井、同步多级并 重复压裂等先进技术获得应用, 形成“人造气”是页岩气快速发展的关键因素。页岩气突破的意义在于: 突破资源禁区,增加资源类型与资源量。 2、挑战储集层极限,实现油气理论技术升级换代,水平井多级压裂等核心技术，应用于其他致密油气等非常规和常规油气储集层中更加经济有效,可大幅度提高油 气采收率。 3、带动非常规油气技术发展,推动致密油气、页岩油等更快成为常规领域。 二、中国富有机质页岩特征 源岩油气是一种新资源类型, 包括页岩油、页岩气、煤层气等,自生自储,主要 产自源岩内储集层中。页岩是由粒径小于0.0039 mm的细粒碎屑、黏土、有机质 等组成,具页状或薄片状层理、易碎裂的一类沉积岩,也称为细粒沉积岩。页岩气 是指从富有机质黑色页岩中开采的天然气,或自生自储、在页岩纳米级孔隙中连续 聚集的天然气。中国三类富有机质页岩泛指海相、海陆交互相及陆相页岩和泥岩, 重点指含油气盆地中的优质泥质烃源岩,图中为依据中国页岩发育的层系和分布特 点编制的三类页岩分布图。中国南方地区海相页岩多为硅质页岩、黑色页岩、钙 质页岩和砂质页岩,风化后呈薄片状,页理发育。海陆过渡相页岩多为砂质页岩和 炭质页岩。陆相页岩页理发育, 渤海湾盆地、柴达木盆地新生界陆相页岩钙质含 量高,为钙质页岩,鄂尔多斯盆地中生界陆相页岩石英含量较高。 2、中国页岩形成的区域地质背景。古生代，在中国南方、华北及塔里木地区形成了广泛 的海相和海陆过渡相沉积, 发育多套海相富有机质页岩和海陆过渡相煤系炭质页岩。在后期改造过程中, 部分古生界海相页岩经历了挤压变形或隆升。四川盆地、华北地区、塔里木盆地构
四 中国页岩气选取及标准
中国页岩气前景评价 1.中国页岩气成藏条件分析及勘探方向 页岩气的勘探开发始于美国，自从1821年在美国纽约Chautauqua县的第一口工业性天然气钻井在泥盆系Dunkil’k页岩(8m深度时产出裂缝气)中发现页岩气，至今已经有180多年历史，尤其是20世纪80年代以来，由于认识到了页岩气吸附机理，美国页岩气的勘探开发得到了快速发展。2006年美国拥有超过39500口页岩气井，页岩气产量达到了7245×108ft3 (204×108m3)，占美国总天然气产量的8％，页岩气总资源量估计在500～600×1012ft3范围内，是已投入工业性开发的三大非常规天然气类型(即致密砂岩气或称根缘气、煤层气、页岩气)之一，成为重要的天然气替代能源。近年来，加拿大、澳大利亚、俄罗斯等国也相继开展了页岩气的勘探和研究工作，但目前，除了美国以外还没有见到有关页岩气商业化开采的报道(T．Ahlbrandt，2001)，其原因要么是对页岩气的资源潜力和经济价值的认识不足，要么是页岩气井的产量和回收期未达到商业化标准，而不是缺乏潜在的产气泥页岩系统。随着世界能源消费量的猛增和供需矛盾的日益突出，非常规天然气资源引起了普遍重视，不少国家将页岩气、煤层气、油砂、油页岩等非常规油气资源的勘探开发提上了重要议事日程，将其列为2l世纪重要的补充能源，加大了勘探开发和综合利用力度。 自20世纪60年代以来，在中国东部的油气勘探中，陆续发现了一些泥页岩裂缝型油气藏(如四川盆地下古生界、沁水盆地上古生界泥页岩在钻井过程中气测异常强烈，甚至发生井喷)，只是作为常规油气勘探中的一些局部发现，并未引起足够的重视，研究不够深入，没有认识页岩气的吸附机理，页岩气的勘探开发没有实现突破。近年来，中国一些学者受美国页岩气成功开发的启示，加强了页岩气的形成条件和成藏机理研究，但是针对页岩气的勘探工作还未展开。目前，中国石油、中国石化针对页岩气相继开展了一些区域性、局部性的基础研究工作，取得了一些的研究成果，初步展示了中国页岩气勘探巨大的资源潜力。页岩气是目前经济技术条件下，天然气工业化勘探的重要领域和目标，页岩气勘探一旦突破并形成产能，将对缓解中国油气资源接替的压力具有重大而深远的意义。 一、页岩气藏特征及成藏机理 页岩气，以及煤层气、致密砂岩气、溶解气、天然气水合物通称为非常规天然气资源，与常规天然气相比，页岩气在成藏条件及成藏机理等方面既有相似之处，又有不同点。John B．unis认为页岩气系统基本上是生物成因、热成因或者二者混合成因的连续型天然气聚集，页岩气可以是储存在泥页岩天然裂隙和粒间孔隙内的游离气，也可以是干酪根和页岩黏土颗粒表面的吸附气或是干酪根和沥青中的溶解气。中国学者张金川等(2004)认为页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集，为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说，页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果。我们通过对国内外关于页岩气形成及聚集方式描述的分析，从成因、赋存机理两方面说明页岩气的概念、含义。页岩气是由泥页岩(作为烃源岩)连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，在页岩系统(作为储集岩)中以吸附、游离或溶解方式赋存的天然气。页岩系统包括：页岩及页岩中呈夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩。 页岩气藏的特征体现在生成、运移、赋存、聚集、保存等方面：(1)早期成藏。页岩气的生烃条件及过程与常规天然气藏相同，泥页岩的有机质丰度、有机质类型和热演化特征决定了其生烃能力和时间，但是页岩气边形成边赋存聚集，不需要构造背景，为隐蔽圈闭气藏； (2)自生自储，泥页岩既是气源岩层，又是储气层，页岩气以多种方式赋存，使得泥页岩具有普遍的含气性；(3)页岩气运移距离较短，具有“原地”成藏特征；(4)对盖层条件要求没有
国家能源局-页岩气2011-2015规划
国家能源局《页岩气发展规划（2011—2015年）》全文 2012年3月16日（周五）上午10:00 ，国家能源局在北京职工之家饭店召开新闻发布会，发布《页岩气发展规划（2011—2015年）》，并回答记者提问。国家能源局政策法规司司长曾亚川主持发布会，国家能源局石油天然气司司长张玉清、财政部经济建设司能源政策处副处长李成、国土资源部地质勘查司调研员高炳奇介绍《页岩气发展规划（2011—2015年）》。 页岩气发展规划（2011-2015 年） 一、前言 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或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，是一种清洁、高效的能源资源。近几年，美国页岩气勘探开发技术突破，产量快速增长，对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响，世界主要资源国都加大了对页岩气的勘探开发力度。国民经济和社会发展“十二五”规划明确要求“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”，为大力推动页岩气勘探开发，增加天然气资源供应，缓解我国天然气供需矛盾，调整能源结构，促进节能减排，特制定本规划。本规划期限为2011 年至2015 年，展望到2020 年。 二、规划基础和背景 （一）发展基础 1、页岩气资源潜力 我国富有机质页岩分布广泛，南方地区、华北地区和新疆塔里木盆地等发育海相页岩，华北地区、准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等广泛发育陆相页岩，具备页岩气成藏条件，资源潜力较大。据专家预测，页岩气可采资源量为25万亿立方米，超过常规天然气资源。 2、页岩气发展现状 （1）资源调查 我国页岩气资源战略调查工作虽处于起步阶段，但也取得初步进展。研究和划分了页岩气资源有利远景区，启动和实施了页岩气资源战略调查项目，初步摸清了我国部分有利区富有机质页岩分布，确定了主力层系，初步掌握了页岩气基本参数，建立了页岩气有利目标区优选标准，优选出一批页岩气富集有利区。
页岩气成藏富集主控因素研究及目标优选_姜振学
第45卷增刊1吉林大学学报(地球科学版)Vol.45Sup.1 2015年7月Journal of Jilin University(Earth Science Edition)July2015页岩气成藏富集主控因素研究及目标优选 姜振学1,2，李卓1,2，唐相路1,2，纪文明1,2，杨威1,2， 原园1,2，王朋飞1,2 1.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102200 2.中国石油大学（北京）非常规天然气研究院，北京102200 摘要：中国页岩气勘探取得了显著的成果，并建立了涪陵焦石坝、长宁—威远、昭通和延长4个国家级页岩气示范区。近年来，页岩气钻井近400口，其中探井143口（直井）、评价井130口（水平井），页岩气产量相差巨大，充分反应出对页岩气的富集条件、机理及其主控因素认识依然不够深入，这也从根本上制约了页岩气勘探开发的进程。为此本文采用页岩样品地球化学分析、薄片鉴定、X-射线衍射、N2吸附实验、CO2吸附实验、压汞实验、扫描电镜实验和现场解析等方法，对川东南及其周缘地区龙马溪组、牛蹄塘组页岩开展了与页岩气富集密切相关的页岩岩相、微纳米孔隙结构、页岩气赋存状态及保存条件等方面的研究，以期揭示页岩气成藏富集的主控因素。结果表明：①岩相控制了页岩的有机质丰度和脆性矿物含量。页岩岩相（lithic facies）是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合，它是沉积相的主要组成部分。有机质丰度、矿物组成和岩石力学特征是表征页岩岩相的重要指标。根据有机质丰度和矿物组成可划分出12种页岩岩相，不同页岩岩相在有机质丰度、脆性矿物含量和含气性等方面都具有较大的差异。涪陵地区龙马溪组底部深水陆棚以发育富有机质硅质页岩岩相为主，具有有机碳含量、脆性指数、有效孔隙度和含气量均较高的特征，有机碳含量高使其生烃潜力大，脆性指数高使其可压裂性好，有利于页岩气富集成藏及后期开发压裂。②多尺度孔隙结构控制了页岩气的赋存状态和含气量。涪陵地区龙马溪组和牛蹄塘组页岩主要发育原生和次生孔隙，原生孔隙主要包括原生晶间孔和原生粒间孔，次生孔隙主要有次生晶间孔、溶蚀孔和有机质孔。孔隙以微纳米孔为主，其中有机质对微孔和中孔（<50nm）贡献最大，二者对孔比表面积贡献占总孔贡献的90%以上，主要影响页岩气的吸附作用；石英等脆性矿物主要控制宏孔（＞50nm）的发育，中孔和宏孔贡献了孔体积的90%以上，对页岩中游离气的富集和页岩气的渗流具有决定作用。③不同演化阶段页岩气赋存状态随地质条件改变而发生转变。结合埋藏史及有机质生烃过程，将涪陵和渝东南地区页岩气赋存演化过程划分为早期生物游离气、热解吸附气、热解游离气和晚期游离气吸附4个阶段。不同阶段页岩气赋存状态可发生转化，后期构造抬升幅度决定了页岩气赋存状态和含气量的大小，抬升幅度越大，游离气和总含气量含量越少，深度越大，游离气含量越大。明确页岩气赋存状态对于资源潜力评价、开发方案制定及产能评价均具有重要的作用。④构造保存条件是页岩气有利区块优选关键要素之一。一般盆内抬升幅度小，盆内保存条件好与盆缘。有利于页岩气富集的区域构造样式主要为宽缓向斜和小倾角单斜，裂缝密度低、剥蚀厚度小、单层厚度大和扩散系数低等因素控制着页岩气的保存，进而影响页岩气成藏和富集，页岩气保存条件是南方页岩气有利区块优选的重要指标之一。利用资源潜力指数和地质风险系数双因素对川东南及其周缘地区龙马溪组页岩气进行了评价，优选了游离目标区，成果对指导川东南及其周缘地区龙马溪组勘探开发有重要参考价值。 关键词：页岩气富集；主控因素；页岩岩相；多尺度孔隙结构；赋存状态；保存条件；目标优选 基金项目：国家重大专项项目（2011ZX05018-02）；国土资源部项目（12120114046701） 作者简介：姜振学（1963-），男，教授，博士生导师，主要从事常规和非常规油气地质与资源评价研究，E-mail:jiangzx@https://www.360docs.net/doc/9a9368904.html,。 1515-32
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖要点
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖 1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统 （1）概况 阿巴拉契亚盆地（Appalachian）位于美国的东部,面积280000平方公里，包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等，是美国发现页岩气最早的地方。俄亥俄（Ohio）页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州，是该盆地的主要页岩区（图2）。该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体，总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。 图1 美国含页岩气盆地分布图 1953年，Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计，只有6%的井具有较高自然产能（平均无阻流量为2.98万m2/d），主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。其余94%的井平均产量为1726m3/d，经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d，提高产量4倍多。1988年前，美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。年产量将近34亿m3。天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。每口井的成本$200000-$300000，完井成本$25~$50。 （2）构造及沉积特征 阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉，西濒中部平原，构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型
向前陆盆地的演化过程。盆地以前寒武纪结晶岩为基底，古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩，奥陶系为碳酸盐岩夹页岩，宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3～4个沉积旋回构成，每个旋回底部通常为富有机质页岩，上部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中，分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内（James,2000）。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ，1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。 （3）页岩气成烃条件分析 ①页岩分布特征 阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪 页岩层系属于晚泥盆世。Antrim 页岩和New Albany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页 岩的横向同位层系（Matthews,1993）。在俄 亥俄东边和南边,Huron 段分岔。有的地区已 经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。 俄亥俄页岩系统，覆盖于Java 组之上 (图3)。由三个岩性段组成：下部 Huron 段 为放射性黑色页岩，中部Three Lick 层为 灰色与黑色互层的薄单元，上部Cleveland 段为放射性黑色页岩。俄亥俄页岩矿物组成 包括：石英、粘土、白云岩、重金属矿（黄 铁矿）、有机物。 图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥 盆纪页岩层的地层剖面。中上泥盆统的分布 面积约128，000mi 2(331，520km 2)，它们沿 盆地边缘出露地表。页岩埋藏深度为610～ 1520m ，页岩厚度一般在100－400ft(30— 120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等，1993)。 ②页岩地球化学特征 图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统－下密西西比系剖面 （据Moody 等，1987）
延安地区富有机质页岩储层特征与页岩气富集规律
延安地区富有机质页岩储层特征与页岩气富集规律鄂尔多斯盆地延长组长7富有机质泥页岩发育稳定,近期延安地区多口页岩气井的成功钻探证实了其巨大的勘探潜力。然而陆相页岩与海相页岩相比存在明显的特殊性,表现出“两高三低”,即高吸附气含量、高粘土矿物含量、低脆性矿物含量、低地层压力、低热演化程度的特点。 目前针对有陆相页岩的分类评价标准、成因机理、微观赋存特征等研究不够深入,尚未形成广泛适用的研究理论和评价标准,诸多科学问题有待解决。本文以延安地区延长组长7段泥页岩为研究对象,基于野外露头观察与样品采集、重点井岩心观察、测井综合解释分析,利用有机岩石学鉴定、全岩X-衍射、氮气等温吸附、岩石热解分析、氩粒子抛光-扫描电镜等多种实验方法,对研究区长7泥页岩岩相及其展布特征进行研究,对比分析了储集空间形态、结构、大小及孔径分布特征;进一步制定储层评价标准并进行页岩储层优选,探讨了页岩气富集规律,结合沉积相背景建立了延安地区长7陆相页岩成藏模式。 研究成果表明:延安地区长7陆相富有机质泥页岩分布广泛、发育稳 定,NW-SE向展布,总厚度10~110m,中值为43m,中南部富县地区较厚;其中长73以黑灰色至黑色纹层状油页岩为主,长72及长71以深灰色至浅灰色块状泥岩为主,夹薄层粉砂岩;泥页岩矿物成分复杂,石英、长石等脆性矿物总量占47.97%,偏低;富含粘土矿物,以伊蒙混层为主,占到57.39%;裂缝发育,以高角度斜交缝为主。TOC均值为4.78%,中西部地区较高;Ⅱ1型干酪根为主,Ⅱ2及Ⅲ型次之;Ro 平均为0.91%,西南部可达1.1%,总体位于成熟-高成熟的生、排烃高峰期阶段。 粒间孔、粒内孔、晶间孔、有机质孔及微裂缝均有发育;孔喉直径均值35nm,分选中等偏差;1.5~5nm的孔隙对孔比表面积与孔体积贡献最大,5.5~150nm的孔
南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续
南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续报告 委托业务设立专家论证意见 2016年7月1日，中国地质大学（武汉）组织相关专家就南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续报告中委托业务设立的相关内容进行了专家论证，经研究讨论形成意见如下： 1、南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年度委托业务设置必要性充分：委托业务（1）南方富有机质页岩储集能力及其控制因素、（2）南方富有机质页岩生气机理及生气量评价、（3）南方重点地区页岩气资源评价及参数优选是2016年各项工作的延续，是南方典型页岩气富集机理与综合评价的重要支撑工作。本单位需要与国内外优秀的科研团队交流合作，以期达到项目的总体目标，为油气基础性公益性事业服务。另外，部分分析测试是必要的工作手段，本单位缺少相应的实验平台，需要其他单位辅助测试。 2 、委托业务（1）、（2）、（3）以及样品分析测试目标任务、工作内容明确，工作部署符合项目要求。 3、委托业务的预算安排符合国土资源部、地调局预算相关要求，委托业务的单价及总经费合理。 4、达到政府采购限额的委托业务将采取政府采购招投标形式开展采购工作，未达到政府采购限额的委托业务承担单位为行业内知名的测试单位，资质满足要求，技术水平先进，履约能力突出。 5、经讨论，同意“南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续报告”中各项委托业务的设立（详见委托业务设立明细表）。 专家签名：
附件： 南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目 2017年延续报告委托业务设立明细表
中国地质大学（武汉） 2016年7月1日 南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目 2017年延续报告委托业务设立明细表
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456 1012m3，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
页岩气概述
一.页岩气概述 （一）页岩气 页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气常分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。2012年3月中国公布发现可采资源潜力为25.1万亿立方米页岩气可供中国使用近200年。 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。页岩气的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、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。 页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、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。 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。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。（二）储量分布 北美的克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系-密西西比系富集多种成因、多种成熟度的页岩气资源。而在中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，但尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一突破。 中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。 从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联。加拿大西部地区大约有550万至860万亿立方英尺页岩气储量。美国页岩气地质储量约28万亿立方米。2007年美国页岩气总产量500亿立方米，占当年美国天然气总量的8%以上。中国的页岩气储量超过其它任何一个国家，可采储量有36万亿立方米。按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300多年。 （三）成藏条件 1. 沉积环境 页岩气的工业聚集需要丰富的气源物质基础，要求生烃有机质含量达到一定标准。那些有机质丰度高的黑色泥页岩是页岩气成藏的最好源岩，它们的形成需要较快速的沉积条件和封闭性较好的还原环境。沉积速率较快可以使得富含有机质页岩在被氧化破坏之前能够大量沉积下来，而水体缺氧可以抑制微生物的活动
页岩气成藏地质条件分析
页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集为典型的“原地”成藏模式，页岩气大部分吸附在有机质和粘土矿物表面，与煤层气相似，另一部分以游离状态储集在基质孔隙和裂缝孔隙中，与常规储层相似。页岩气藏按其天然气成因可分为两种主要类型：热成因型和生物成因型，此外还有上述两种类型的混合成因型。北美地区是全球唯一实现页岩气商业开发的地区。目前北美地区已发现页岩气盆地近３０个，发现Ｂａｒｎｅｔｔ等６套高产页岩。２００８年，北美地区的页岩气产量约占北美地区天然气总产量的１３％。至２００８年底，美国页岩气井超过４．２万口；页岩气年产量６００亿方以上，约占美国当年天然气总产量的１０％。目前，美国已发现页岩气可采储量约７．４７万亿方。ＦｏｒｔＷｏｒｔｈ盆地密西西比系Ｂａｒｎｅｔｔ页岩气藏的成功开采掀起了全球开采页岩气的热潮。美国涉足页岩气的油气公司已从２００５年２３家增至２００８年６０多家；欧洲石油公司纷纷介入美国的页岩气勘探开发。页岩气作为一种非常规油气藏在国内也逐步受到关注。页岩气藏形成的主体是富有机质页岩，它主要形成于盆地相、大陆斜坡、台地凹陷等水体相对稳定的海洋环境和深湖相、较深湖相以及部分浅湖相带的陆相湖盆沉积体系，如ＦｏｒｔＷｏｒｔｈ盆地Ｂａｒｎｅｔｔ组沉积于深水（１２０￣２１５ｍ）前陆盆地，具有低于风暴浪基面和低氧带（ＯＭＺ）的缺氧厌氧特征，沉积营力基本上通过浊流、泥石流、密度流等悬浮机制完成，属于静水深斜坡盆地相。生物成因气的富集环境不同于热成因型页岩气。富含有机质的浅海地带，寒冷气候下盐度较低、水深较大的极地海域，以及大陆干旱－半干旱的咸水湖泊都是生物成因气形成的有利沉积环境；而缺氧和少硫酸盐是生物气大量生成的生化环境。在陆相环境中，由于淡水湖相盐度低，缺乏硫酸盐类矿物，甲烷在靠近地表不深的地带即可形成。但由于埋得太浅，大部分散失或被氧化，不易形成气藏。只有在半咸水湖和咸水湖，特别是碱性咸水湖中，可以抑制甲烷菌过早地大量繁殖，同时也有利于有机质的保存。埋藏到一定深度后，有机质分解，使ＰＨ值降低到６．５￣７．５范围时，产甲烷的细菌才能大量繁殖。这时形成的甲烷就比较容易保存，并能在一个条件下聚集成气藏。（１）热成熟度（Ｒｏ）。美国五大页岩气系统的页岩气的类型较多，既有生物气、未熟－低熟气、热解气，又有原油、沥青裂解气据（Ｃｕｒｔｉｓ，２００２），这些类型的天然气形成的成熟度范围较宽，可以从０．４００％变化到２．０％，页岩气的生成贯穿于有机质生烃的整个过程。不同类型的有机质在不同演化阶段生气量不同，页岩中只要有烃类气体生成（Ｒ＞０．４％），就有可能在页岩中聚集起来形成气藏。 生物成因气一般形成于成熟度较差的岩层中。密执安盆地Ａｎｔｒｉｍ生物成因型页岩的Ｒ仅为０．４％￣０．６％，未进入生气窗，页岩Ｒｏ越高，ＴＯＣ越低，越不利于生物气的形成。而福特沃斯盆地Ｂａｒｎｅｔｔ页岩热成因型气藏的页岩处于成熟度大于１．１％的气窗内，Ｒｏ值越高越有利于天然气的生成。所以热成熟度不是判断页岩生烃能力的唯一标准。 （２）有机碳含量（ＴＯＣ）。有机碳含量是评价页岩气藏的一个重要指标，多数盆地研究发现页岩中有机碳的含量与页岩产气率之间有良好的线性关系，原因有两方面：①是因为有机碳是页岩生气的 物质基础，决定页岩的生烃能力，②是因为它决定了页岩的吸附气大小，并且是页岩孔隙空间增加的重要因素之一，决定页岩新增游离气的能力。如Ａｎｔｒｉｍ黑色页岩页岩气以吸附气为主（７０％以上），含气量１．４１５￣２．８３ｍ／ｔ，高低与有机碳含量呈现良好的正相关性。Ｒｏｓｓ等的实验结果表明，有机碳与甲烷吸附能力具有一定关系，但相关系数较低（Ｒ２＝０．３９）。他认为在这个地区有机碳与吸附气量关系还可能受其他多种因素的影响，如粘土成分及含量、有机质热成熟度等。（１）矿物成分。页岩中的矿物成分主要是粘土矿物、陆源碎屑（石英、长石等）以及其他矿物（碳酸盐岩、黄铁矿和硫酸盐等），由于矿物结构、力学性质的不同，所以矿物的相对含量会直接影响页岩的岩石力学性质、物性、对气体的吸附能力以及页岩气的产能。粘土矿物为层状硅酸盐，由于Ｓｉ－Ｏ四面体排列方式，决定了它电荷丰富、表面积大，因此对天然气有较强的吸附能力，并且不同的粘土矿物对天然气的吸附能力也不同，蒙皂石吸附能力最强，高岭石、绿泥石次之，伊利石最弱。石英则增强了岩石的脆性，增强了岩石的造缝能力，也是水力压裂成功的保证。Ｎｅｌｓｏｎ认为除石英之外，长石和白云石也是黑色页岩段中的易脆组分。但石英和碳酸盐矿物含量的增加，将降低页岩的孔隙，使游离气的储集空间减少，特别是方解石的胶结作用，将进一步减少孔隙，因此在判断矿物成分对页岩气藏的影响时，应综合考虑各种成分对储层的影响。 （２）储集空间。页岩气除吸附气吸附在有机质和粘土矿物表面外，游离气则主要储集在页岩基质孔隙和裂缝等空间中。虽然页岩为超致密储层，孔隙度和渗透率极低，但是在孔隙度相对较高的区带，页岩气资源潜力仍然很大，经济可采性高，特别是吸附气含量非常低的情况下。页岩中孔隙包括原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙系统由微孔隙组成，内表面积较大。在微孔隙中拥有许多潜在的吸附地方，可储存大量气体。裂缝则沟通页岩中的孔隙，页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解析，增强岩层渗透能力，扩大泄油面积，提高采收率。一般来说，裂缝较发育的气藏，其品质也较好。美国东部地区产气量高的井，都处在裂缝发育带内，而裂缝不发育地区的井，则产量低或不产气，说明天然气生产与裂缝密切相关。实际上，裂缝一方面可以为页岩中天然气的运移提供通道和储集空间，增加储层的渗透性；另一方面裂缝也可以导致天然气的散失和水窜。 （３）储集物性。页岩的物性对产量有重要影响。在常规储层研究中，孔隙度和渗透率是储层特征研究中最重要的两个参数，这对于页岩气藏同样适用。据美国含气页岩统计，页岩岩心孔隙度小于４％￣６．５％（测井孔隙度４％￣１２％），平均５．２％；渗透率一般为 （０．００１￣２）×１０μｍ，平均４０．９×１０μｍ。页岩中也可以有很大的孔隙度，并且有大量的油气储存在这些孔隙中，如阿巴拉契亚盆地的Ｏｈｉｏ页岩和密歇根盆地的Ａｎｔｒｉｍ页岩，孔隙度平均为５％￣６％，局部可高达１５％，游离气可以充满孔隙中的５０％。页岩的基质渗透率很低，但在裂缝发育带，渗透率大幅度增加，如在断裂带或裂缝发育带，页岩储层的孔隙度可达１１％，渗透率达２×１０μｍ。页岩气藏是自生自储型气藏，从某种意义来说，页气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果，烃源岩中天然气向常规储层初次运移的通道为裂缝、断层等，所以连通烃源岩和常规［１］［２］［３］ ［４］［５］ ［６］［７］３－３２ －６２－３２１ 沉积环境 ２ 生烃条件 ３ 储集条件 ４ 保存条件 ｏｏ岩（转１２９页） 页岩气成藏地质条件分析 黄菲 王保全 ① ② （中法渤海地质服务有限公司 ②中海石油＜中国＞有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院） ①摘要关键词页岩气藏为自生自储型气藏，它的生烃条件、储集条件、保存条件相互影响，息息相关，热成熟度和有机碳含量控制页岩的生气能力，而有机碳含量还影响页岩的储集性，是增加页岩孔隙空间的重要因素；页岩气藏储层致密，孔隙度和渗透率极低，裂缝的存在会提高储层的渗透率，矿物成分影响其储集性能，其中粘土矿物有利于增加微孔隙，并且增加岩石对天然气的吸附能力，而石英和白云石脆性较大，则有利于增加储层中的裂缝，并且对水力压裂造缝有利；页岩气藏对保存条件的要求较低。 页岩气有机碳含量热成熟度储集条件保存条件