国内外页岩气研究进展

国内外页岩气研究进展

摘要：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。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。在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。

关键词：页岩气勘探资源现状

1 国内外页岩气勘探开发概况

据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。

1.1 北美地区

以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。

然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示：

2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。如图

据预测，世界范围内页岩气资源量为456×1012 m3，相当于煤层气与致密砂岩气资源量的总和，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。

1.2 欧洲地区

现有勘探结果表明，欧洲地区有3个大型页岩气盆地（Poland, Northern Germany和Southern Northern Sea）,其页岩气资源潜力可与北美地区典型页岩气盆地相媲美.

1.3 国内页岩气勘探开发进展

目前，我国对页岩气的研究与勘探开发正处于探索阶段。20世纪60~90年代，在常规油气勘探中，个别盆地在页岩中曾发现泥页岩裂缝油气藏。针对这些发现，中国地质大学、中国石油勘探开发研究院的学者对页岩气成藏条件进行了探讨。中国石油对外合作经理部与美国页岩气开发专家在北京举办了“页岩气研讨会”,国内50多位专家及代表参加了会议。同时,组织开展了“中国页岩气资源评价与有利勘探领域优选”研究,我国学者积极借鉴国外页岩气的成功勘探开发的经验，加强了我国页岩气资源的调查与成藏地质条件评价与研究。查阅、收集了大量国外页岩气勘探开发与研究的资料和文献，详细剖析了国外页岩气成藏地质条件，系统总结了国外页岩气勘探开发技术。在此基础上，通过大量的老井复查与老井测录井资料、地球化学分析资料和区域沉积研究，对我国南方海相地层发育的四川盆地川西南地区的寒武系页岩地层页岩气成藏地质条件进行了研究，对四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩气资源量做了初步估算。估算结果认为四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩气资源量为7.14×1012~14.6×1012 m3;志留系页岩气资源量为(2~4)×1012 m3。与整个四川盆地现有常规天然气资源量7.2×1012 m3比较，认为我国页岩气资源潜力巨大,勘探开发前景很好,具有加快勘探开发的巨大资源基础。

2 中国页岩气资源现状

我国南方海相地层发育区具有优越的页岩气成藏地质条件和丰富的页岩气资源，南方地区页岩气的潜力区主要包括四川盆地、中扬子、鄂西渝东和湘鄂西地区。

四川盆地侏罗系、三叠系、志留系、奥陶系和寒武系均为页岩发育层系。侏罗系中统下统是四川盆地内暗色页岩发育的主要层系。三叠系页岩厚度大，有机质丰度较高。志留系是国内南方地区的重要烃源岩，也是埋藏较老的地层，特别是志留系龙马溪组具有极好的页岩气成藏的地质条件。奥陶系寒武系也发育有暗色页岩，但是一般都过成熟，并且低孔低渗。中扬子地区志留系和寒武系均为页岩气的潜力区。

鄂西渝东页岩发育的主要层位为上三叠系下侏罗系和志留系。鄂西渝东的建南石柱地区下侏罗上三叠发育有大套暗色页岩。下侏罗系烃源岩厚度60～

200m，TOC 0.6～1.52%，Ro 0.87～1.5%；上三叠系烃源岩厚度15～57m，TOC 1.43～4.26%，Ro 1～1.3%。志留系页岩特征范围和上三叠以及下侏罗系相似，也是页岩气发育的重点勘探层位。

湘鄂西地区的宣恩恩施建始一带，桑植石门一带的下志留统龙马溪组也是页岩发育的重点层位。两地区均为特低孔、特低渗，但桑植石门地区保存条件较好。奥陶系也发育有200～400米厚的页岩层，成熟度较高。

在中国北方地区，中新生代发育众多陆相湖盆，泥页岩地层广泛发育，并已被勘探实践证实绝大部分为大型盆地中的优质烃源岩、如松辽盆地下白垩统的青山口组黑色泥岩、渤海湾盆地古近系沙河街组沙三段底部泥页岩、鄂尔多斯盆地上三叠统延长组张家滩(T3yc3)、李家畔(T3yc2)页岩等。

南华北地区的石炭系——二叠系是广泛分布的一套主力烃源岩，寒武系——奥陶系碳酸盐岩烃源岩是一套区域分布的有一定潜力的气源岩。岩层含三种干酪根类型，其中石炭系和二叠系主要为Ⅱ型和Ⅲ型干酪根，而寒武系——奥陶系为Ⅰ型和Ⅱ型干酪根。地层中断层发育中等，上下围岩为泥岩、灰岩和粉砂岩，能形成良好的盖层。两套源岩孔隙度均较低，均为4%左右，渗透率也仅处于0.0001～0.0002mD。但是石炭系——二叠系源岩矿物成分中还有石英，能极大地增加岩石的脆性，有利于后期的压裂开发。由此可见华北盆地页岩地质条件优良。

3 中国页岩气研究进展

国土资源部油气战略研究中心从2004年起跟踪世界页岩气资源发展动态并开展了一些工作：2005年以来，我国开始关注页岩气，并开展了一些研究工作，通过国际交流与合作，中国石油等企业已经开展了国内页岩气开发的一些前期调研和技术准备，进行了初步的资源潜力研究。2006年，中国石油与美国新田石油公司联合开展了四川盆地威远气田页岩气资源评价，第二年组织开展了“中国页岩气资源评价与有利勘探领域优选”。2008年，国土资源部设立了页岩气项目“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选”，重点研究四川、松辽等盆地和中下扬子中、古生界海相页岩区。同年11月，中国石油在地处四川盆地的宜宾地区完钻了我国首口页岩气井，井深200米，全井段取心，采集了大量样品，获取了大量第一手资料；2009年中国石油与挪威石油、埃克森美孚、壳牌、康菲等跨国石油公司开展联合研究，探索页岩气开发的国际合作方式，并计划建立页岩气开发先导试验区。此外，2009年11月，中石油与壳牌公司在重庆富顺—永川区块启动了页岩气第一个中外合作勘探开发项目。今年4月，中石油的川庆物探209队在四川盆地相关区块中完成了嘉陵江、飞仙关、侏罗系等3个试验点的资料采集，为在四川盆地寻找优质页岩气奠定了基础。今年上半年，国土资源部又确定了川南、贵州北、渝东南、渝东北等7个国家级页岩气先导试验区，并启动了页岩气资源战略调查先导试验区建设。

中石化也加大了非常规能源的勘探开发力度，组建了非常规能源处，明确由