页岩气形成及富集机理
目前,世界上对页岩气的研究并不普遍,只有美国和加拿大对此做过大量工作,特别是美国,页岩气是美国勘探开发最早和最成功的天然气类型之一，对国内的5大页岩气盆地进行了十分系统的研究工作,在页岩气勘探开采方面取得了很大的突破,积累了丰富的经验。目前已成为美国成功勘探开发的3大类非常规天然气之一,目前已发现5个商业化生产的页岩气盆地,可采储量大约为(8778～21521)×108m3。2006年,美国大约有39500口页岩气生产井,产量占全美天然气产量的8%[1]。我国对页岩气的研究与勘探开发还处于探索阶段。20世纪60—90年代,在页岩油藏有所发现的基础上,部分学者对页岩气藏做过一定的探讨。近2年,国内学者相继发表了一些关于页岩气方面的著作,将为我国的油气勘探打开新的局面。
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,在页岩气藏中,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源岩中大规模滞留的结果,由于储集条件特殊,天然气在其中以多种相态存在。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[5]。页岩气存在形式主要以吸附气与游离气为主,形成机制可划分为生物成因、热成因及二者混合成因。页岩气的地质储量丰富,影响其成藏的因素主要有总有机碳、有机质类型和成熟度、孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等,同时还要兼顾各参数之间的联系。
一、页岩气形成机理
页岩气与深盆气、煤层气一样都属于“持续式”聚集的非常规天然气。所谓页岩气( Shale Gas) 系指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙,使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因和/ 或热解成因天然气。页岩气系统具有典型的自生自储特性。
1.1页岩气的形成过程
在泥页岩中页岩气的形成过程主要分为三个阶段（如图一）：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，页岩气吸附在有机质和粘土颗粒表面; 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孔隙中(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,页岩基质孔隙内温度、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[ 9 ]。
图一页岩气赋存方式与成藏过程示意图
1.2页岩气成因类型
1.2.1生物成因气
生物成因气（如图二），一般指页岩在成岩的生物化学阶段直接由细菌降解而成的气体,也有气藏经后期改造而成的生物气。如美国密歇根盆地的Antrim 页岩气是干酪根成熟过程中所产生的热降解气和产甲烷菌新陈代谢活动中所产生的生物成因气,以后者为主。其原因可能是发育良好的裂缝系统不仅使天然气和携带大量细菌的原始地层水进入Antrim 页岩内,而且来自上覆更新统冰川漂移物中含水层的大气降水也同时侵入,有利于细菌甲烷的形成[11]。
图二生物成因气形成过程示意图
1.2.2热裂解成因气
页岩中热成因气的形成有3个途径(图3):①干酪根分解成气体和沥青;
②沥青
分解成油和气体(步骤1和步骤2为初次裂解);③油分解成气体、高含碳量的焦炭或者沥青残余物(二次裂解)。最后一个步骤主要取决于系统中油的残余量和储层的吸附作用。美国FortWorth盆地的Barnett页岩气就是通过来源于干酪根热降解和残余油的二次裂解[2],主要以残余油的二次裂解为主,正因为如此,使得Barnett页岩气具有较大资源潜力。
图三页岩气成因类型示意图
1.2.3混合成因
混合成因气为生物成因和热成因两者的混合（如图3），在烃源岩中由干酪根在热成因下裂解成热成因气和沥青。沥青在一定条件下进一步裂解成热成因气和油。油在一定的条件下经生物作用转变成生物成因气。其中以热成因气为主,生物成因气及混合成因气仅存在于个别地区，如美国东部的个别盆地中,例如Michigan盆地Antrim生物成因页岩气藏及Illinois盆地New Albany混合成因页
岩气藏。
1.3总有机碳含量
有机质含量是生烃强度的主要影响因素，它决定着生烃的多少。同时，页岩中的有机物质不仅是作为气体的母源，也可以“范德华力”将气体吸附在其表面。页岩对气的吸附能力与页岩的总有机碳含量之间存在正相关关系。在相同压力下，总有机碳含量较高的页岩吸附的甲烷比总有机碳含量较低的页岩吸附的甲烷明
显要高。。福特沃斯盆地Barnett页岩气藏生产表明,气体产量大的地方,有机碳含量对应也高[11],有机碳含量和气体含量(包括总气体含量和吸附气含量)有很好的正相关关系（如图4），说明总有机碳含量对页岩气含气量有重要的影响作用。
有机碳含量随岩性变化而变化,对于富含粘土的泥页岩来说,由于吸附量很大,有机碳含量最高,因此,泥页岩作为潜力源岩的有机含量下限值就愈高,而当
烃源岩的有机质类型愈好,热演化程度高时,相应的有机碳含量下限值就低。对泥质油源岩中有机碳含量的下限标准,目前国内外的看法基本一致,为0.4%～0.6%,而泥质气源岩有机碳含量的下限标准则有所不同。
图4TOC与含气量的关系图
1.4成熟度
沉积岩石中分散有机质的丰度和成烃母质类型是油气生成的物质基础,而有机质的成熟度则是油气生成的关键。干酪根只有达到一定的成熟度才能开始大量生烃和排烃。成熟度不仅决定天然气的生成方式,还决定气体的组分构成。页岩气藏生产的天然气除甲烷之外,还有二氧化碳、氮气、乙烷甚至丙烷等。二氧化碳在生物成因的页岩气藏中更为常见。天然气组分对页岩气藏整体的经济价值有一定的影响作用,并能对判断天然气是生物成因或热成因提供证据。成熟度同时还控制着气体的流动速度。由于气体的成因和赋存方式不同,高成熟度页岩气藏比低成熟度页岩气藏的气体流动速度要高[ 3 ]。随着成熟度的增大,气体的产生速度也加快(如下图) ,因为高成熟度的干酪根和业已生成的原油均裂解为天然气,并有大量天然气生成。
页岩成熟度和产气速度之间关系( 据文献[ 1])
1.5有机质类型
干酪根类型是衡量有机质产烃能力的参数，不同类型的干酪根同时也决定了产物以油为主还是以气为主，还影响天然气吸附率和扩散率。纵观美国页岩气盆地的页岩干酪根类型，主要以Ⅰ型干酪根与Ⅱ型干酪根为主，也有部分Ⅲ型干酪根，而且不同干酪根类型的页岩都生成了数量可观的气。实验证明，不同干酪根
类型主生气期(某一时期天然气的生成量占总生气量的70%～80%)对应的Ro值不同，Ⅰ型干酪根为1.2%～2.3%，Ⅱ型干酪根为1.1%～2.6%，Ⅲ型干酪根为0.7%～2.0%［10］。因此，页岩气可以在不同有机质类型的源岩中产出，有机质的总量和成熟度才是决定泥页岩岩产气能力的重要因素。
二、页岩气富集机理
2.1有效厚度和分布面积
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[1]。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,富有机质页岩发育在深湖相、较深湖相以及部分浅湖相带中。这些沉积相带一般具有广泛的展布空间。在有效厚度大于15 m、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(如下图) 。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上。
众所周知，广泛分布的泥页岩是形成页岩气的重要条件。只有当泥页岩的分布面积达到一定的范围，才能使在泥页岩内部形成的天然气保存下来。泥页岩连续分布的面积越大，其内部赋存的天然气就越多，天然气分布的面积就越大，就越有利于页岩气的大规模开发。同时也要保证泥页岩具有一定的有效厚度。
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。北美在页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30 m。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10～15 m。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[4]。
2.2温度
温度一方面影响着吸附气体含量,温度增高,气体分子的运动速度加快,降低了吸附态天然气的含量,这也是福特沃斯盆地Barnett页岩气藏中吸附气含量较
少的原因之一。另一方面温度影响有机质演化生烃的过程，温度越高，有机质成熟度就越大。但是当温度过高时，超出了有机质生烃所需要的生烃温度界限，就不会生烃。
2.3压力
地层压力也是影响页岩气产量的因素之一。研究表明,地层压力与吸附气有着正相关性,地层压力越大,页岩的吸附能力就越大,吸附气的含量也就越高。游离气含量也会随着压力的增加而增加,两者基本上呈线性关系(如下图)。值得注意的是,压力在6. 89MPa 以前,吸附气含量随压力增加的幅度很明显,而在其之后,增加的幅度不太明显,类似于常规的致密气藏[2]。当然,不同地区由于有机质含量和周围围岩封存能力的不同,压力梯度也会产生差异。
2.4埋藏深度
深度直接控制着页岩气藏的经济价值及其经济效益。美国发现的页岩气藏通常分布在7612～3 658 m范围的4个深度段[5,6]。由此可见,页岩气藏深度变化较大,深度不是页岩气藏发育的决定因素,关键问题是该页岩气藏是否具有商业开发价值。随着科技和工艺的进步,埋藏更深的页岩气藏也将得到开发。但深度不同,
2..5岩石矿物成分
岩石矿物的存在一方面将影响到吸附气含量的大小，另一方面对页岩气的开采产生影响。页岩气的产出部分依赖于天然裂缝、人工制造裂缝或是存在互层的可渗透岩相。页岩的矿物成分较复杂，除高岭石、蒙脱石、伊利石等黏土矿物以外，还混杂石英、硅质成分、长石、白云石、云母等许多碎屑矿物和物质。这些物质的存在影响了地层的脆性，从而影响天然裂缝的生成以及人工制造裂缝的能力。页岩中各种矿物含量对页岩气的开采影响很大，根据美国开发页岩气的经验，含气页岩作为细粒致密砂岩储层，碳酸盐含量的增加会降低页岩气的地质储量[7]，富含硅质的页岩要比富含黏土质页岩在人工压裂中起到更好的作用。
页岩的湿度直接影响着吸附态天然气的含量。岩石润湿后,因为水比气吸附性能好,从而会占据部分活性表面,导致甲烷吸附容量降低。湿度往往随页岩成熟度增加而减小,故成熟度高的页岩含气量可能更高。密执安盆地Antrim页岩气藏、伊利诺斯盆地New Al-bany 页岩气藏以及阿巴拉契亚盆地北部湖区Ohio页岩气藏的湿度均较大,含气饱和度较低,而演化程度较高的阿巴拉契亚盆地南部Ohio 页岩气藏、圣胡安盆地Lewis页岩气藏和福特沃斯盆地Barnett页岩气藏(平均含水饱和度为25 %[1])则含水较少,含气量较高。含水量高将降低气体的生产速度,导致处理产出水的麻烦,所以有利的页岩气区应该是产水较少的区域。
2.7构造运动
页岩气藏中的泥、页岩首先是作为烃源岩而存在，其次才是作为页岩气藏的储集层和盖层。因此，烃源岩在平面上的分布和剖面上的厚度是决定页岩气藏资源潜力的关键要素。而烃源岩的时空分布又取决于构造活动状况，研究表明，稳定的构造环境有利于“世界级”烃源岩的沉积，同时也为页岩气藏提供了坚实的物质基础。通过对美国福特沃斯盆地下石炭统Barnett页岩气藏和四川盆地下古生界下志留统龙马溪组页岩的构造演化特征的分析认为，构造稳定时间长、隆升幅度小有利于泥页岩的持续受热和一次成烃[4]。对比分析发现，福特沃斯盆地Barnett页岩比四川盆地龙马溪组页岩经历的构造稳定时间更长，后期的隆升幅度更小，因此，推测前者具有更好的页岩气成藏条件。
2.8孔隙度与渗透率
孔隙度是确定游离气含量和评价页岩渗透性的主要参数。作为储层，含气页岩显示出低的孔隙度(＜10%)，低的渗透率(通常远小于0.001μm2)。Chalmers等［10］认为孔隙度与页岩气的总含量之间具有正相关性，也就是说页岩气的总含量随页岩孔隙度的增大而增大。微孔对吸附态页岩气存储具有重要影响，微孔体积越大比表面积越大，对气体分子的吸附能力也就越强。渗透率在一定程度上影响页岩气的赋存形式，主要影响游离态气体的存储。页岩气渗透率越大，游离态气体的储集空间就越大。
通过研读10多篇有关页岩气形成与富集机理的文章，加深了笔者对页岩气成藏过程与影响因素的认识。主要认识有（1）页岩气藏为富有机质页岩集生、储、盖为一体的自生自储气藏,气源类型丰富,包括生物成因气、有机质热解气、原油裂解气以及沥青裂解气,以热成因气为主。完整的气藏充注与富集过程可分为生气与吸附、生气与孔隙充注、天然裂缝网络充注以及富集成藏4个阶段。(2)页岩气藏的富集受多种因素综合影响,包括页岩矿物成分和结构、有机碳含量、有机质类型、热演化程度、页岩有效厚度及面积、孔隙度及渗透率与裂缝空间、埋深以及温度压力、构造运动等。其中,页岩有效厚度、有机碳含量以及孔隙与裂缝的发育程度对页岩气藏的富集影响比较重要。
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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——未来能源世界的“主导者”》初中说明文阅读题及答案
《页岩气——未来能源世界的“主导者”》初中说明文阅读题及答案 《页岩气——未来能源世界的“主导者”》初中说明文阅读题及答案 ⑴随着世界各国对于煤、石油、天然气资源的需求不断攀升，能源供给压力日益增大。作为常规能源的重要补充，页岩气等非常规能源逐渐进入人们的视野。 ⑴页岩气，多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，成分以甲烷为主，是一种非常规天然气，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点。 ⑴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。根据中国石油经济技术研究院发布的《2012年国外石油科技发展报告》显示，全球总的页岩气技术可采资源量为187万亿立方米，其中中国为36．08亿立方米，约占总量的20%，排名世界第一。 ⑴虽然我国页岩气开发起步晚，但国家高度重视，国土资源部将其作为新矿种进行管理，国家先后于2012、2013年发布了《页岩气发展规划（2011–2015年）》、《页岩气开发利用补贴政策》及《页岩气产业政策》，从国家政策层面对这一新能源勘探、开发、利用加以支持。 ⑴目前，天然气在我国一次能源消费中所占的比重较低，仅为4%左右，较世界平均水平低了近20个百分点。按照规划，“十二五”期间，天然气在我国一次能源消费中的比重将上升到8%–12%。页岩气这种新能源，可以成为弥补我国常规天然气供给不足的有力补充。 ⑴国内相关企业、科研院校已经成立了专门机构，研究页岩气生成机理、富集规律、储集和保存条件，探索页岩气水平井钻完井和多段压裂技术，并与壳牌等多家外国公司开展合作开发与联合研究。 ⑴作为一种新兴的非常规能源，页岩气资源的开发需要大量技术、资金和人员投入。而我国页岩气资源的开发刚刚起步，经验匮乏，技术不成熟，这些因素都在一定程度上制约着国内页岩气产业的发展。我国页岩气资源的规模开发还有很长的路要走。 1.文中的划线句使用了哪两种说明方法？他们的作用是什么？（2分） 2.第三段最后一句中的加点字“约”能否删去？为什么？（2分） 参考答案： 1.列数字和作比较。（1分）准确具体地说明了我国天然气消费比重较低（1分) 2.不能（不写扣0．5分，写不得分）。约字表示估计，大概的意思，文中的20%并不是一个确数，而是引用数据时进行的一个估计（1分），假如删去就变成了一个有事实依据的确数，与实际情况不符（0．5分），因此不能删去，约一字体现了说明文语言的准确性。（0．5分）
《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
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。
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
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
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
页岩气时频电磁法勘探研究
＊ 全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选项目（2009GYXQ15）资助。 张春贺（1966年～），男，教授级高级工程师，从事地球物理勘探研究工作。E-mail：chunhezh＠https://www.360docs.net/doc/d18276563.html,。 页岩气时频电磁法勘探研究* 文/张春贺1 刘雪军2 何兰芳2 赵 国2 周印明2 朱永山2 （1 中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100029； 2 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，河北 涿州 072751） 摘 要：本文介绍了在研究和总结含气页岩密度、 极化率、电阻率等岩石物理特征基础上，在四川盆地 南部筠连地区开展的物性调查、时频电磁法勘探试验 工作。勘探研究结果表明，本地区分布的富有机质页 岩层系-志留系龙马溪组（S1l）具备开展电法勘探工 作的物性条件，时频电磁法具有勘探富有机质页岩层 系的能力。 关键词：页岩气；非地震勘探；时频电磁法；四川 盆地；龙马溪组 DOI:10.3772/j.issn.1009-5659.2013.24.034 页岩气于1821年在美国东部阿帕拉契亚盆地纽约 州Chautauga县泥盆系Perrysbury组Dunkirk黑色富 有机质页岩中被发现[1，2]。页岩气开发，起源于美国， 在美国成功实现产业化，正在不断显现出改变美国乃至 世界能源供应结构、地缘政治格局的趋势。 由于我国复杂的地质背景，必然导致页岩气形成与 富集地质条件的复杂。针对我国地质条件开展页岩气地 球物理勘探技术攻关，研究总结识别富有机质页岩层系 的地球物理分布特征，无疑是做好资源调查评价、有利 目标区优选工作的关键和重要基础。 采用时频电磁法进行页岩气勘探的研究区，位于四 川盆地川南低陡褶皱带南缘，是华蓥山断褶带向西南延 伸、呈帚状撒开的雁行式低背斜群，在加里东为坳陷区， 印支期为泸州古隆起的主体部分，是中生代以来的隆起 区。川南低陡褶皱带发育NE向、EW向和SN向3组构造， 各组构造之间相互影响，呈反接或斜接复合[3]。 勘探研究区内地层自上而下分下三叠统飞仙关组和 铜街子组，上二叠统峨眉山玄武岩组、下二叠统茅口组、 栖霞组和梁山组，中志留统大路寨组、嘶风崖组和下志 留统龙马溪组和黄葛溪组，上奥陶统五峰组、下奥陶统 湄潭组。下志留统龙马溪组和上奥陶统五峰组是四川盆 地开展页岩气勘探的主要目的层之一[4～6]。 1 勘探研究区物性特征 通过对研究区开展露头标本测定和钻孔资料分析， 按地层统计后的岩石物性特征如下页表所示。 从岩石物性特征上看，页岩相对灰岩、泥岩和玄武 岩而言，具有典型的低密度、低磁性、低电阻特征，而 页岩的高极化率特征可能是由于其富含有机质成分而产 生的。可以看到，利用电磁法从电性和极化性两个方面 研究页岩层的分布，进而研究富有机质层系的范围，具 有很好的物性基础。 a. 川南低陡褶皱带构造纲要 b. 2011年度时频电磁试验测线分布图 图1 川南低陡褶带构造纲要及时频电磁试验区区域地质图
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