中国页岩气形成条件及勘探实践
重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实

重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实焦石坝,重庆涪陵区一个山区小镇。
在这里,我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生,被命名为“页岩气开发功勋井”。
今年3月24日,中国石化正式宣布,计划在2017年把涪陵页岩气田建成国内首个年产能100亿立方米的页岩气田,相当于一个1000万吨级大型油田。
重大突破页岩气田进入商业开发在中国石化勘探南方分公司岩芯库,保存着一筒采自焦页1HF井3000多米深处的深灰色页岩。
“在焦石坝地底下,这些页岩就像一床大棉被,包裹着丰厚的页岩气。
”分公司地质专家夏维书说。
撕开这床大棉被的“第一钻”在2012年2月14日晚8时开钻。
11月28日,一个振奋人心的消息从焦石坝传来:焦页1HF井当天钻获20.3万方高产页岩气,这标志着我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生了。
页岩气是一种重要的非常规天然气,被认为是继常规天然气之后,又一种可以大规模开发的优质清洁能源。
近年来,全球特别是北美地区,页岩气开发步伐明显加快。
美国由于页岩气的大规模开采,甚至可能从油气输入国变为油气输出国。
在我国,常规天然气储量有限,而页岩气储量相对丰富。
页岩气如果能得以大规模开发,对缓解我国天然气紧张局面、降低天然气对外依存度意义重大。
2011年,我国将页岩气列为独立矿种;2012年,出台《页岩气发展规划(2011—2015年)》;2013年,国家能源局正式批准涪陵页岩气田为国家级页岩气产能建设示范区。
继焦页1HF井后,环绕其周边数公里区域内,几口评价井也相继部署开采。
2013年7月2日,焦页1—3HF井投产,测试产量20多万方/日;9月29日,焦页6—2HF 井投产,测试产量达35万方/日;10月9日,焦页8—2HF井投产,测试产量再创新高,达55万方/日。
“到这时,我们已吃上了定心丸:焦石坝区块页岩气藏不是一点,而是一片;这里不仅有页岩气,而且是高产气藏。
”江汉油田涪陵工区项目部经理习传学说。
页岩气勘探综述

页岩气勘探综述通过学习调研,使我们对页岩气的成藏机理、地质特点、储层评价等方面有了一定的了解,对页岩气勘探开发的前景有进一步认识,对非常规油气勘探增强了信心。
页岩气大部分位于泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附、游离状态为主要存在方式聚集的天然气。
在页岩气藏中,天然气也存在于页岩夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,甚至砂岩地层中,页岩气藏是天然气生成后在源岩内或短距离运移就近聚集的结果,它与常规天然气藏最明显的区别是“自生自储”。
一、国内外页岩气勘探开发的情况根据有关资料介绍:全球页岩气资源量很丰富,预计达456.24×1012m3,主要分布在北美、中亚、中国、中东北非和前苏联。
美国的页岩气资源量达14.2×102m3-19.8×102m3。
目前已对多个含气盆地进行商业性开采,页岩气的产量超过了200×108m3,占美国天然气产量的3%。
加拿大紧随美国之后积极开展了页岩气的勘探开发试验。
页岩气的研究勘探开发最早始于美国,1821年,美国就打了第一口具有工业性的页岩天然气井,该井井深8米,由于产气量少,没有引起人们重视。
到1926年,东肯塔基和西弗吉尼亚盆系页岩气田的发现,到20世纪70年代美国能源部才发起并实施对页岩气的研究与开发。
页岩气的产量从1979年-1999年净增7倍。
研究的重要进展是认识到页岩气的吸附作用机理,使页岩气的储量和产量得以大幅度提高。
到2005年美国页岩气的产量占天然气总产量的45%。
美国页岩气主要来之于中-古生界地层中,目前勘探开发的区域正由东北部地区的12个盆地向中西部地区的盆地拓展。
据有关研究部门介绍:我国页岩气资源也十分丰富,预计资源量达100×1012m3,约为常规天然气源资量的两倍。
在我国四川盆地、中下扬子、吐哈等盆地页岩十分发育,最大厚度达1400米,这些地区的页岩都具有页岩气成藏的基本条件,勘探开发的潜力很大。
我国的页岩气勘探开发研究刚起步。
我国页岩气的勘探现状及发展建议

我国页岩气的勘探现状及发展建议一、勘探现状1.资源储量丰富:据国土资源部公布的数据显示,我国页岩气资源储量达到了8863.8亿立方米,为世界最大。
但由于该资源分布较广,油气地质条件复杂,难以对其进行高效勘探。
2.石油公司参与积极:目前,我国国内的大型石油公司和一些外资企业已经开始了页岩气的勘探,如中海油、中石油、中石化、壳牌等企业。
这些公司可以整合自身资源优势,进行综合勘探,从而提高效率。
3.技术水平不足:由于我国在页岩气勘探方面起步较晚,技术方面与国外企业还有一定的差距,需要在技术方面加大投入,提高技术水平。
二、发展建议1.提高投入:由于我国页岩气勘探工作需要大量资金投入,需要政府引导和支持石油公司加大投入。
同时,政府应鼓励和支持民间资本进入页岩气勘探领域。
2.加强科研开发:政府和企业应投入更多经费和人力资源进行科技创新研究,提高技术水平,从而降低勘探成本,提高勘探效率。
同时,企业也要加强与科研机构的合作,并积极引进国外先进技术,提高自身技术水平。
3.建立合理准入机制:政府应建立合理准入机制,规范页岩气勘探市场。
同时,政府部门也应积极打击违法行为,推动行业规范发展。
4.加强环境保护:页岩气的勘探需要大量的水、化学药剂等物质,对环境污染的风险较大。
政府和企业应该高度重视环境保护,在勘探和开发过程中始终遵守环保规定,减少环境影响。
总之,我国页岩气勘探具有巨大的发展潜力,但在发展过程中还需要政府引导、企业投资、科技创新、环境保护等方面共同推进。
只有在加强合作、提高技术水平和完善制度的基础上,才能实现页岩气勘探的规范发展和可持续发展。
页岩气“三元”成藏模式初探

页岩气“三元”成藏模式初探王亚青【摘要】页岩气藏本质上是游离气和吸附气处于动态平衡状态下以泥页岩为储集层的特殊类型的天然气藏.页岩层缝洞孔隙中的游离气在保存条件不佳的情况下容易散失,游离气和吸附气的动态平衡决定了吸附气也会转变成游离气而散失掉.多年的页岩气勘探实践证明,并不是具有巨厚的暗色泥岩层就会形成页岩气藏,页岩气成藏需要3个必要的成藏要素,即气源层、储集层和保护层.三者的有机组合共同组成页岩气的“三元”成藏模式.中国页岩气尚处于初期勘探阶段,存在许多待突破的难题.随着科学技术的进步,中国页岩气的勘探和开发一定会在不断探索中取得更大的成绩.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】3页(P255-257)【关键词】页岩气;气源层;储集层;保护层;三元成藏;成藏模式【作者】王亚青【作者单位】中国海油研究总院,北京100027【正文语种】中文【中图分类】TE112.41页岩气藏本质上是一个游离气、吸附气处于动态平衡状态下以泥页岩为储集层的天然气藏。
游离气的存在决定了页岩气需要缝洞孔隙等储集空间,也决定了游离气在缺少保护层和保存条件的情况下容易散失。
存在于黏土和有机质中的吸附气和游离气时刻保持着动态平衡,这也决定了吸附气也会随时转变成游离气而散失掉。
美国是最早进行页岩气研究和开采的国家,并取得巨大成功,截至2011年,页岩气产量占美国天然气总产量的25%[1],在一定程度上改变了美国的能源结构,并对世界油气勘探产生了重要影响,激发了加拿大、中国等国家对本土页岩气勘探开发的热潮。
研究认为,中国页岩气资源丰富,其形成的地质条件和美国具有可类比性,但也具有自己的特点[2-5]。
从地质条件上看,中国页岩气大致可以分为以下几种类型:中高演化程度的海相型、陆相型以及低演化程度的生物气型。
海相型主要以中国南方和中国西部广大区域为主,陆相型主要以中西部和东部陆相盆地为主。
生物气型以柴达木盆地等存在低成熟生物气的盆地为主[6]。
页岩气的形成与开发

页岩气的形成与开发随着全球能源需求的不断增长,页岩气作为一种清洁、高效的能源资源,正日益受到人们的。
本文将探讨页岩气的形成与开发相关问题,以期为页岩气钻探和开发工作提供一些启示和建议。
一、页岩气的概念与重要性页岩气是指赋存在页岩层中的天然气,其主要成分是甲烷。
与常规天然气相比,页岩气的开采更为复杂,但具有更高的能源密度和更低的碳排放。
随着全球常规天然气储量的逐渐减少,页岩气作为一种非常规能源资源,正变得越来越重要。
二、页岩气的形成页岩气的形成主要发生在沉积盆地中,由生物作用和热力作用共同作用形成。
生物作用指的是生物遗体在沉积盆地中分解产生甲烷的过程,而热力作用则是指地层中的有机质在高温高压条件下分解产生甲烷的过程。
这些甲烷分子在页岩层中不断聚集,形成了大量的页岩气。
三、页岩气的开发1、页岩气井的类型根据开采方式和地质条件的不同,页岩气井可分为水平井、垂直井和复合井三种类型。
水平井是指在目标层沿水平方向钻进的井,具有产量高、占地面积小等优点;垂直井则是在目标层垂直方向钻进的井,适用于地质条件较复杂的情况;复合井则是将水平井和垂直井结合起来,以提高开采效率。
2、钻探工艺页岩气钻探的主要工艺包括:钻井、固井、完井、压裂和酸化等。
其中,钻井是基础,完井和压裂则是关键环节。
在钻井过程中,需要使用特殊的钻头和钻具,以确保钻进稳定和快速;在完井和压裂过程中,则需采用高精度的设备和工艺,以实现页岩层的分离和裂缝的扩展。
3、开发流程页岩气开发的基本流程包括:资源评估、钻前准备、钻井、测井、完井、试气、生产和废弃管理等环节。
这些环节环环相扣,任何一个环节的失误都可能影响到整个开发项目的成败。
4、面临的问题尽管页岩气开发具有巨大的潜力,但也面临着诸多问题。
首先,页岩气开发需要大量的水资源,而水资源在某些地区可能难以获得;其次,页岩气开发过程中的压裂和酸化等工艺可能会对地下水造成污染;此外,页岩气开发还会产生大量的废气和废水,对环境造成一定的影响。
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。
页岩气的勘探开发现状和发展趋势

页岩气的勘探开发现状和发展趋势0前言页岩气(Shale Gas)是指在富含有机质的页岩中生成并富集在其中的非常规天然气,主要以游离、吸附以及溶解状态存在其中,吸附作用是页岩气存在的重要机理之一。
它与常规天然气藏最显著的区别是:它是一个自给的系统,页岩既是气源岩,又是储层和封盖层[1]。
页岩气在全球分布广泛,据统计,页岩气资源量约456万亿立方米,约占三种非常规天然气(煤层气、致密砂岩气、页岩气)总资源量的50%左右。
目前,美国和加拿大是页岩气规模开发的两个主要国家,主要集中在美国五大盆地以及加拿大西南部地区。
而美国是唯一实现页岩气商业开采的国家,并且已经形成了一套完整的页岩气勘探开发的评价系统。
我国页岩气勘探开发起步较晚,页岩气相关的资源情况、技术开发应用、理论研究、评价测试等基本问题,还处于探索起步阶段。
1世界页岩气资源潜力1.1全球页岩气潜力按2007年美国《石油杂志》的数据,全球页岩气资源量为456.24万亿立方米,超过全球常规天然气资源量(436.1万亿立方米),主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联(如图1)[2]。
2011年4月美国能源信息署(EIA)发布了“世界页岩气资源初步评价报告”,根据Advanced Resourse国际有限公司负责完成的美国以外32个国家的页岩气资源评价以及美国页岩气资源评价结果:全球页岩气技术可采资源总量为187.6万亿立方米。
图1 页岩气全球资源分布情况(1)美国是最早进行页岩气研究与开采的国家,美国是目前探明页岩气资源最多的国家,现已探明近30个页岩气盆地,其中7个高产盆地的页岩气资源量为80.84万亿立方米,可采储量为18.38万亿立方米[3]。
(2)加拿大紧随美国之后开展了页岩气方面的勘探和开发试验。
加拿大的页岩气资源同样很丰富,据加拿大非常规天然气协会(GSUG)初步估计,加拿大页岩气地质储量超过40.7万亿立方米,主要分布于西南部的British Colum-bia 、Alberta 和Saskatchewan 地区,东南部Quebec 、Ontario 等地区也有少量分布。
页岩气富集条件

页岩气富集条件(一)烃源条件。
(1)沉积环境。
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,它们的形成需要深水的、较快速的沉积条件和封闭性较好的缺氧环境。
(2)有机质丰度。
高的有机质丰度就意味着高的生气量和吸附量。
典型的页岩气具有丰富的有机质含量,一般认为总有机碳含量在0.5%以上就是有潜力的源岩。
(3)有机质成熟度。
对于热成因型气藏,有机质成熟度越高表明生气的可能越大,主要是由于有机质生成烃后,体积缩小会产生超微孔隙,有利于页岩气的保存。
对于生物成因型气藏,Antrim页岩所产的天然气便主要为生物成因甲烷,有机质成熟度小于0.8%,页岩有机质成熟度越高,有机质丰度越低,越不利于生物气的形成。
(二)储集条件。
(1)岩性特征。
页岩是由大量粘土矿物、有机质及细粒碎屑组成的,很容易碎裂的一类沉积岩,形成页岩气的岩石除页岩外,还包括与其伴生的泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、甚至很细的砂岩。
页岩气的烃源岩多为沥青质或富含有机质的暗色泥页岩,部分为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。
(2)有机质页岩厚度。
根据页岩厚度及展布范围可以判断页岩气藏的边界。
到目前为止,认为对于页岩气的形成而言,页岩厚度可由有机碳含量的增大和成熟度的提高而适当降低,拥有高TOC的页岩的连续厚度至少为45m。
但这一数值并不是绝对的(3)物性特征。
孔隙度大小影响页岩气是以吸附状态还是以游离状态为主,是确定游离气含量的主要参数。
页岩中可能含有大量的孔隙并且在这些孔隙中含有大量的游离态的天然气。
页岩最突出的特点是孔隙度和渗透率极低,因此气体在储层中的流动主要取决于页岩中天然裂缝的发育情况。
(三)保存条件。
构造作用对页岩气的生成和聚集有重要的影响。
构造作用能够直接影响泥页岩的沉积作用,进而对泥页岩的储集性能产生影响;构造作用还会造成泥页岩层的抬升和下降,从而控制页岩气的成藏过程;构造作用可以产生裂缝,可以有效改善泥页岩的储集性能,对储层渗透率的改善尤其明显。
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中国页岩气形成条件及勘探实践中国非常规天然气已实现了致密气、煤层气资源的规模化工业生产,正在寻求实现页岩气资源的有效开发。
为此,通过对中国富有机质页岩形成构造背景、地质特征、页岩气形成条件及影响因素的分析,认为中国富有机质页岩时代多、类型丰富、形成环境复杂,不同类型富有机质页岩地质特征与页岩气形成条件差异明显。
中国富有机质页岩形成环境有5类:①克拉通边缘半深水深水陆棚相(扬子地区下古生界);②克拉通边缘沼泽相(华北地区石炭-二叠系);③前陆盆地湖-沼相(四川盆地上三叠统、西部地区三叠-侏罗系);④裂谷盆地断(坳)陷半深-深湖相(渤海湾盆地古近系和新近系、松辽盆地白垩系);⑤大型陆内坳陷盆地深湖相(鄂尔多斯盆地三叠系)。
中国页岩气形成条件可归纳为:①富有机质页岩发育具有广泛性;②富有机质页岩展布具有不均衡性;③不同类型页岩成气潜力具有多样性;④页岩储层具有差异性。
中国页岩气区带类型可以划归4种类型:热裂解页岩含气区、热成熟页岩含气区、深埋热成熟页岩含气区和生物气低成熟页岩含气区。
中国页岩气勘探实践表明:中国拥有丰富的页岩气资源量,随着理论与技术的突破、经济条件的改善,未来中国页岩气资源有较好发展前景。
自20世纪80年代初中国改革开放以来,伴随着经济迅速发展和崛起,中国也成为越来越多资源的净进口国,1993年首次成为石油净进口国,2006年又跨入天然气净进口国之列。
目前,中国的石油对外依存度超过55%,天然气的对外依存度也接近10%。
为保障中国能源供给安全,缓解石油对外过渡依赖,扩大天然气消费量,1987年中国开始了煤层气的地质评价与勘探开发技术探索,2006年实现规模开发,至2010年底在鄂尔多斯、沁水、渤海湾3个盆地探明煤层气地质储量2734×108m3,年产煤层气15×108m3。
2000年开始了致密气的勘探开发和技术发展,至20 10年已在中国陆上形成了鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地上三叠统须家河组两大致密气产区,在吐哈、松辽、渤海湾、塔里木4个盆地发现规模致密气储量,累计探明致密气储量2.9×1012m3,年产致密气226×108m3。
随着北美页岩气勘探开发区带的快速扩展和页岩气产量的大幅飙升,页岩气迅速成为天然气重要勘探开发新热点,在全球掀起了一场轰轰烈烈的“页岩气革命”。
2005年以来,我国开始了规模性的页岩气前期地质评价与勘探开发先导试验,借鉴北美经验,依靠理论创新,强化技术进步,边研究边发展,有序推进。
迄今,中国已在富有机质页岩地质特征、页岩气形成地质条件、有利页岩气远景区带等认识上取得重要进展,在页岩气勘探开发先导试验中于四川盆地古生界海相页岩等取得重要发现,未来发展需要突破“理论、技术、成本与环境”四道关。
1页岩气内涵与特征页岩气为产白极低孔隙度和渗透率、以富有机质页岩为主的储集岩系中的天然气。
气体成分以甲烷为主,赋存方式为游离气和吸附气并存,属自生自储、原位饱和成藏[1]。
页岩气的开发必须通过大型人工造缝(网)工程才能形成工业产能,因此,也将其称之为“人造气藏”(Artificia l Reservoir)。
与常规及其他非常规天然气藏不同,页岩气自身具有明显特征(表1)[2~5]。
主要特征表现在:①页岩气成因类型多,可以形成于有机质演化的各阶段,包括生物成因气、热成因气和热裂解成因气,源储一体,成藏过程为持续充注、原位饱和聚集;②页岩储层超致密,孔隙类型多样,孔隙大小以微-纳米级为主;③页岩气组成以甲烷为主,乙烷、丙烷等含量少,可以存在N 2、C02等非烃气体,极少有H 2S 气体,气体赋存方式以吸附态、游离气两种方式为主,吸附气占总气量的比例为20%~80%;④页岩气分布不受构造控制,没有(或无明显)圈闭界限,含气范围受成气烃源岩面积和良好封盖层控制,资源规模大,可采程度低(一般介于10%~35%),存在高丰度“甜点”核心区;⑤页岩气产出以非达西渗流为主,存在解吸、扩散、渗流等相态与流动机制的转化,生产周期长;⑥页岩气开发形成工业产能必须进行储层大型体积压裂,改造前一般低产或无产,生产过程中不产水或产水很少。
在含油气区,页岩气的存在具有普遍性,只是由于埋藏深度、含气程度等经济、技术条件的差别,使其部分具有工业价值,部分暂无工业价值。
对比北美页岩气产区与中国页岩气勘探实践,形成工业价值页岩气基本地质条件为(表2)[6]:富有机质页岩必须具备较高有机质丰度(TOC>2.00%)、高热成熟度(R o >1.1%),高脆性(石英、长石等矿物含量大于40%)、低黏土矿物含量(小于30%)、有效页岩(Hot Shale)厚度超过30m 或50m、成气后保存条件较好、存在超压。
2中国页岩气形成条件2.1中国区域地质背景中国大陆处于太平洋、印度洋和西伯利亚等板块交汇处,动力学体系复杂,地质构造具多块体拼合、多期次、多旋回的复杂构造特征。
据童亨茂等的研究[7],中国的地质构造演化分为前南华纪陆核形成与古中国地台形成阶段,古地台解体与古中国大陆形成阶段,印支期后中、新生代中国大陆继承发展3大阶段。
在3大演化期中,形成了多类型、结构复杂、多期叠合、多期构造变动的沉积盆地(图1),每一阶段都有富有机质页岩发育。
古生代发育6种类型盆地,以海相坳拉槽和克拉通坳陷盆地为主,这些盆地多被中、新生代盆地叠置。
中、新生代盆地主要发育在大陆内部,中国东部以伸展(裂谷)盆地为主,西部以挤压挠曲(前陆)盆地为主,中部的四川盆地为前陆盆地、鄂尔多斯盆地为大型坳陷盆地,郯庐断裂带、阿尔金断裂带和横断山断裂带等走滑断裂带发育走滑类盆地。
不同演化阶段、不同类型盆地直接控制了中国富有机质页岩的发育与分布、类型与页岩气潜力。
2.2中国富有机质页岩类型与分布按沉积环境将富有机质页岩分为3大类:海相富有机质页岩、海陆过渡相与煤系富有机质页岩、湖相富有机质页岩(表3~5)[1~2,6]。
按其构造-岩相又细分为5种形成类型:海相富有机质页岩主要形成于克拉通内坳陷或边缘半深水-深水陆棚相,过渡相富有机质页岩形成于克拉通边缘沼泽相,煤系富有机质页岩主要形成于前陆盆地湖-沼相,湖相富有机质页岩形成于裂谷盆地断(坳)陷和大型陆内坳陷盆地的半深-深湖相。
2.2.1海相富有机质页岩全球海相富有机质页岩发育广泛,北美产气页岩以晚古生代泥盆系、石炭系和二叠系海相页岩为主,形成于克拉通边缘坳陷及前陆坳陷。
中国海相富有机质页岩主要发育在前古生代及早古生代,区域上分布于华北、南方、塔里木和青藏4个地区,层系上为盆地下部层位。
中国最古老的海相富有机质页岩为中上元古界长城-青白口系的下马岭组、蓟县系的铁岭组、洪水庄组页岩和震旦系陡山坨组页岩。
长城-青白口系页岩分布在华北北部地区的张家口下花园-承德宽城一带[8~10],在鄂尔多斯盆地西缘也有零星出露。
目前在露头区发现一些以此套页岩为源岩的油苗,但尚未发现以此为源岩形成的工业性油气藏。
震旦系页岩在南方扬子(尤其是中-上扬子)地区广泛分布,在塔里木盆地东北部库鲁克塔格及孔雀河斜坡、塔两南周边露头区也有发现。
以震旦系页岩为源岩的油气苗及沥青在露头区广泛存在,四川盆地威远气田及高石梯气田的形成也与其密切相关。
古生代是中国海相富有机质页岩发育的最主要时期,形成了多套海相富有机质页岩(图2),其中早古生代寒武纪和志留纪页岩最为典型。
寒武纪在扬子地台、塔里木地台和华北地台3大主要海相沉积区,都发育了较好的页岩地层,如南方扬子地区的筇竹寺组页岩(q)(或沧浪铺组、牛蹄塘组、水井沱组、巴山组、荷塘组、幕府山组页岩)和塔里木盆地玉尔吐斯组(y)与萨尔干组页岩(—O 1s)。
扬子地区的寒武系页岩形成于早寒武世,厚度大,分布范围遍及整个扬子地台区(图3),是麻江、凯里等古油藏及威远气田的主要烃源岩。
塔里木盆地寒武纪在早期和晚期各发育一套页岩,在柯平、塔里南、塔中隆起、塔北隆起、满加尔坳陷等区域广泛分布,是塔里木盆地的重要烃源岩。
志留纪页岩在扬子地区发育较好,以早直留世龙马溪组页岩为主,分布于整个扬子地区(图4),是四川盆地五百梯、罗家寨、建南等石灰系气田的主力烃源岩。
此外,在鄂尔多斯盆地西缘、塔里木盆地还发育有中-上奥陶统平凉组(O 2p)、印干组(O 3y)页岩,在黔南-桂中地区发育有泥盆系印堂-罗富组(D2-3y-l)页岩,在滇东北发育了石灰系旧司组(C 1j)页岩。
古生代海相富有机质页岩是中国页岩气勘探首选领域,除四川盆地、塔里木盆地等构造稳定的地台区页岩保存较好外,其余都处于现今盆地之外,遭受多次构造改造或大面积裸露,评价这些区域的页岩气潜力,寻找相对稳定、保存较好的页岩区带,将是中国页岩气勘探需要攻克的一个重大难题。
2.2.2过渡相与煤系富有机质页岩煤系富有机质页岩主要为中生代三叠-侏罗系浅湖-沼泽沉积环境下形成的含煤页岩[11]。
这类页岩的共同特征是有机质以陆源高等植物为主,页岩与煤层共存、砂岩与页岩互层。
石炭-二叠纪是中国大陆沉积环境由海向陆转化的重要阶段,在中国大陆形成了广泛的海陆交互相富有机质页岩,包括准噶尔盆地石炭系滴水泉-巴山组页岩(C 1d-C 26)、华北地区石炭系太原组页岩(C 3t)、二叠系本溪组(P 1b)、山西组页岩(P 1sh)和南方地区二叠系梁山-龙潭组页岩(P 1l-P 2l)。
目前,石炭-二叠纪页岩已被证实为准噶尔盆地陆东-五彩湾、鄂尔多斯盆地苏里格、渤海湾盆地苏桥、四川盆地普光、罗家寨等气田的主要烃源岩。
中生代晚三叠世以来,除青藏地区外,中国大陆全面进入内陆湖盆发展阶段,沉积了以河流、湖泊、沼泽相为主的陆相含煤碎屑岩建造,发育了上三叠统-中下侏罗统煤系页岩。
四川盆地上三叠统须家河组煤系页岩遍及全盆地,川西坳陷发育最好,川东及川东南厚度相对较小。
准噶尔-吐哈盆地侏罗系发育八道湾组(J 1b)、三工河组(J 1s)和西山窑组(J 2x)3套煤系页岩,分布在准噶尔盆地南缘及吐哈盆地台北坳陷。
塔里木盆地发育的黄山街组(T 3h)、塔里奇克组(T 3t)、阳霞组(J1y)和克孜勒努尔组(J 2k)4套煤系页岩,分布在库车、塔西南坳陷。
三叠-侏罗系煤系页岩是四川盆地、塔里木盆地、吐哈盆地重要的烃源岩,已发现了克拉2、迪那2、新场等一批与此相关的大气田,在吐哈盆地发现了大量工业性油藏。
2.2.3湖相富有机质页岩湖相富有机质页岩主要形成于二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪和新近纪、古近纪的陆相裂谷盆地、坳陷盆地[10]。
二叠纪湖相富有机质页岩发育在准噶尔盆地,分布于准噶尔盆地西部-南部坳陷,包括风城组(P 1f)、夏子街组(P 2x)、乌尔禾组(P 2-3w)3套页岩。
三叠纪湖相页岩发育在鄂尔多斯盆地,为晚三叠世大型坳陷湖盆沉积,长9段(T 3ch 9)、长7段(T 3ch 7)页岩最好,分布在盆地中南部,南部边缘铜川地区有出露。