中国页岩气勘探地质相关问题
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中国页岩气资源基础及勘探开发基础问题学术研讨会
中国页岩气勘探相关地质问题
2010年6月 香山
汇报提纲
一、海相富有机质页岩中有机质富集
的构造与沉积背景问题
二、页岩气储层的评价问题
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价
问题
2020/7/23
2
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
1) 缺氧的分隔盆地：黑海、波罗的海，缺氧沉 积物中OM达1－15％。
现代海洋环境中的启示：
1、具上升洋流的大陆边缘陆棚环境：如加利福尼亚
、墨西哥、秘鲁、智利、非洲西南部、澳大利亚西海
岸等。缺氧沉积物中有机质含量达3－26％。
2、缺氧的滞流盆地：如黑海、波罗的海，缺氧沉积
物中有机质含量达1－15％。
3、局限海湾陆棚环境：如波斯湾、孟加拉湾、我国
南海等地，有机质含量达1-5 ％ 。
4、正常的陆棚环境：其泥质沉积物中有机质的含量
约占1％。
5、深海远洋环境：其沉积物中有机质的含量不足
0.5％。
2020/7/23
11
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
塔里木盆地不同构造沉积背景泥质岩中有机质富集特征
层位
下寒武统底
寒武系－下 中奥陶统
下中奥陶统
寒武系－下 奥陶统
中上奥陶统
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价问题 1、页岩气赋存状态
2020/7/23
吸附能力与显微孔隙体积和TOC的关系
Ross and Bustin, 2009
5
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
川北南江剖面
湘西张家界柑子坪剖面
（据程克明等，2009）
上扬子地区下寒武统底部富有机质页岩TOC剖面 （据陈波等，2009）
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
3、局限海湾陆棚环境：如波斯湾、孟加拉湾 、我国南海等地，有机质含量达1-5 ％ 。
沉积环境
具上升洋流 正常陆棚环 滞流海湾陆 深水盆地环 淹没台地陆
的陆棚环境
境
棚环境
境
棚环境
岩性组合 分布
代表井、剖 面
泥岩＋硅质 岩＋磷块岩 柯坪－阿克 苏南天山洋 南侧被动大
陆边缘
阿克苏肖尔 布拉克剖面
泥岩＋泥质 灰岩
环满加尔地 区、柯坪－ 阿克苏南天 山洋南侧
库南1井、 塔东1井
泥岩＋泥晶 灰岩
孔隙度 渗透率
孔隙体积 孔隙结构
孔隙分类（ IUPAC）：
孔隙直径<2 nm的称为微孔隙(micropores)， 2~50 nm的为中孔隙(mesopores)，>50 nm的为宏孔隙（macropores）
二、页岩气储层的评价问题
2、页岩气储层特殊性 1）孔隙结构的特殊性：以中孔-微孔为主； 2）矿物组成的特殊性：富粘土矿物和有机质； 3）岩石结构的特殊性：粒度细；
盆地构造背 景
具上升洋流 的被动大陆
边缘
正常的被动 大陆边缘
被动大陆边 缘上的滞流
海湾
裂陷槽盆
稳定克拉通
汇报提纲
一、海相富有机质页岩中有机质富集
的构造与沉积背景问题
二、页岩气来自百度文库层的评价问题
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价
问题
2020/7/23
13
二、页岩气储层的评价问题
1、储层评价的核心
储层评价
2020/7/23
15
二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性
常规方法难以奏效：孔渗测定、铸体薄片、
压汞（一般>50nm）；
气体赋存状态的特殊性：游离与吸附；
评价思路的特殊性：常规与特殊、直接与间 接；
2020/7/23
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二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性
1）直接方法：
柯坪－阿瓦 提
柯坪大湾沟 剖面
泥岩＋硅质 岩
满加尔槽盆
塔东2井、 库鲁克塔格
剖面
泥岩
柯坪－巴楚 －塔中广大 的台地区
柯坪印干村 剖面、巴楚 羊吉坎剖面
TOC／％
3.93-9.80%， 0.4-5.56％， 1.4-4.63％， 0.4-2.67％，0.36-1.87％， 平均 6.45% 平均1.67％ 平均2.67％ 平均1.06％ 平均0.56％
① 利用压汞方法测定黑色页岩样品的宏孔隙 （macropores）体积和孔隙大小分布；
② 利用低压N2比表面测定研究中孔隙（mesopores） 和宏孔隙的孔隙大小分布；
③ 利用低压CO2方法测定中孔隙和微孔隙 （micropores）的体积和大小分布。
④ 利用扫描电镜和透射电镜，观察黑色页岩显微孔 隙形态与分布。
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
中上奥陶统萨尔干组
TOC：1.4-5.05/2.67
2020/7/23
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一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
4、正常的陆棚环境：其泥质沉积物中有机质的含量
约占1％。
印干组
O3y
O3q
满加尔地区寒武系-下奥陶统
2020/7/23 2020/7/23
2020/7/23
17
二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性 2）间接方法：
显20微20孔/7/隙23体积与TOC、Al2O3的关系
SiO2 减小； Al2O3 增加
18
Ross and Bustin, 2009
二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性
2）间接方法： 利用控制孔隙体 积和孔隙结构的 主要因素进行定 性分析评价。
上奥陶统印干组
及其相当层位 0.4-5.52％/2.67％
TOC：0.36-1.87％/0.56％
9
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
5、深海远洋环境：其沉积物中有机质的含量不足 0.5％。
满加尔地区寒武系-下奥陶统
0.4-2.91％/1.06％
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
2020/7/23
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汇报提纲
一、海相富有机质页岩中有机质富集
的构造与沉积背景问题
二、页岩气储层的评价问题
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价
问题
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三、页岩气赋存状态与资源潜力评价问题
1、页岩气赋存状态
1）吸附态： 中孔隙-微孔隙
2）游离态： 宏孔隙、微裂缝
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一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
2、具上升洋流的大陆边缘陆棚环境：如加利 福尼亚、墨西哥、秘鲁、智利、非洲西南部、 澳大利亚西海岸等。缺氧沉积物中有机质含量 达3－26％。
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题 下寒武统玉尔吐斯组
2020/7/23
泥质岩TOC
3.93-9.80% 平均 6.45%
中国页岩气勘探相关地质问题
2010年6月 香山
汇报提纲
一、海相富有机质页岩中有机质富集
的构造与沉积背景问题
二、页岩气储层的评价问题
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价
问题
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一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
1) 缺氧的分隔盆地：黑海、波罗的海，缺氧沉 积物中OM达1－15％。
现代海洋环境中的启示：
1、具上升洋流的大陆边缘陆棚环境：如加利福尼亚
、墨西哥、秘鲁、智利、非洲西南部、澳大利亚西海
岸等。缺氧沉积物中有机质含量达3－26％。
2、缺氧的滞流盆地：如黑海、波罗的海，缺氧沉积
物中有机质含量达1－15％。
3、局限海湾陆棚环境：如波斯湾、孟加拉湾、我国
南海等地，有机质含量达1-5 ％ 。
4、正常的陆棚环境：其泥质沉积物中有机质的含量
约占1％。
5、深海远洋环境：其沉积物中有机质的含量不足
0.5％。
2020/7/23
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一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
塔里木盆地不同构造沉积背景泥质岩中有机质富集特征
层位
下寒武统底
寒武系－下 中奥陶统
下中奥陶统
寒武系－下 奥陶统
中上奥陶统
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价问题 1、页岩气赋存状态
2020/7/23
吸附能力与显微孔隙体积和TOC的关系
Ross and Bustin, 2009
5
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
川北南江剖面
湘西张家界柑子坪剖面
（据程克明等，2009）
上扬子地区下寒武统底部富有机质页岩TOC剖面 （据陈波等，2009）
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
3、局限海湾陆棚环境：如波斯湾、孟加拉湾 、我国南海等地，有机质含量达1-5 ％ 。
沉积环境
具上升洋流 正常陆棚环 滞流海湾陆 深水盆地环 淹没台地陆
的陆棚环境
境
棚环境
境
棚环境
岩性组合 分布
代表井、剖 面
泥岩＋硅质 岩＋磷块岩 柯坪－阿克 苏南天山洋 南侧被动大
陆边缘
阿克苏肖尔 布拉克剖面
泥岩＋泥质 灰岩
环满加尔地 区、柯坪－ 阿克苏南天 山洋南侧
库南1井、 塔东1井
泥岩＋泥晶 灰岩
孔隙度 渗透率
孔隙体积 孔隙结构
孔隙分类（ IUPAC）：
孔隙直径<2 nm的称为微孔隙(micropores)， 2~50 nm的为中孔隙(mesopores)，>50 nm的为宏孔隙（macropores）
二、页岩气储层的评价问题
2、页岩气储层特殊性 1）孔隙结构的特殊性：以中孔-微孔为主； 2）矿物组成的特殊性：富粘土矿物和有机质； 3）岩石结构的特殊性：粒度细；
盆地构造背 景
具上升洋流 的被动大陆
边缘
正常的被动 大陆边缘
被动大陆边 缘上的滞流
海湾
裂陷槽盆
稳定克拉通
汇报提纲
一、海相富有机质页岩中有机质富集
的构造与沉积背景问题
二、页岩气来自百度文库层的评价问题
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价
问题
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二、页岩气储层的评价问题
1、储层评价的核心
储层评价
2020/7/23
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二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性
常规方法难以奏效：孔渗测定、铸体薄片、
压汞（一般>50nm）；
气体赋存状态的特殊性：游离与吸附；
评价思路的特殊性：常规与特殊、直接与间 接；
2020/7/23
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二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性
1）直接方法：
柯坪－阿瓦 提
柯坪大湾沟 剖面
泥岩＋硅质 岩
满加尔槽盆
塔东2井、 库鲁克塔格
剖面
泥岩
柯坪－巴楚 －塔中广大 的台地区
柯坪印干村 剖面、巴楚 羊吉坎剖面
TOC／％
3.93-9.80%， 0.4-5.56％， 1.4-4.63％， 0.4-2.67％，0.36-1.87％， 平均 6.45% 平均1.67％ 平均2.67％ 平均1.06％ 平均0.56％
① 利用压汞方法测定黑色页岩样品的宏孔隙 （macropores）体积和孔隙大小分布；
② 利用低压N2比表面测定研究中孔隙（mesopores） 和宏孔隙的孔隙大小分布；
③ 利用低压CO2方法测定中孔隙和微孔隙 （micropores）的体积和大小分布。
④ 利用扫描电镜和透射电镜，观察黑色页岩显微孔 隙形态与分布。
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
中上奥陶统萨尔干组
TOC：1.4-5.05/2.67
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一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
4、正常的陆棚环境：其泥质沉积物中有机质的含量
约占1％。
印干组
O3y
O3q
满加尔地区寒武系-下奥陶统
2020/7/23 2020/7/23
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二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性 2）间接方法：
显20微20孔/7/隙23体积与TOC、Al2O3的关系
SiO2 减小； Al2O3 增加
18
Ross and Bustin, 2009
二、页岩气储层的评价问题
3、页岩气储层评价方法特殊性
2）间接方法： 利用控制孔隙体 积和孔隙结构的 主要因素进行定 性分析评价。
上奥陶统印干组
及其相当层位 0.4-5.52％/2.67％
TOC：0.36-1.87％/0.56％
9
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
5、深海远洋环境：其沉积物中有机质的含量不足 0.5％。
满加尔地区寒武系-下奥陶统
0.4-2.91％/1.06％
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
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汇报提纲
一、海相富有机质页岩中有机质富集
的构造与沉积背景问题
二、页岩气储层的评价问题
三、页岩气赋存状态与资源潜力评价
问题
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三、页岩气赋存状态与资源潜力评价问题
1、页岩气赋存状态
1）吸附态： 中孔隙-微孔隙
2）游离态： 宏孔隙、微裂缝
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一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题
2、具上升洋流的大陆边缘陆棚环境：如加利 福尼亚、墨西哥、秘鲁、智利、非洲西南部、 澳大利亚西海岸等。缺氧沉积物中有机质含量 达3－26％。
一、海相富有机质页岩中有机质富集的构造与沉积背景问题 下寒武统玉尔吐斯组
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泥质岩TOC
3.93-9.80% 平均 6.45%