天然气分布规律及页岩气藏特征
页岩气藏分布地质规律与特征
页岩气藏分布地质规律与特征聂海宽;张金川【摘要】对不同类型盆地内页岩气藏的页岩特征、深度、压力、天然气成因、裂缝、含气饱和度及气藏模式等气藏特征进行分析,对我国相似构造演化、相似类型盆地页岩气成藏条件进行类比研究.研究结果表明:江南-雪峰隆起北缘、鄂西及塔里木南缘等早古生代前陆盆地,准噶尔盆地周缘、"钦防海槽"和"十万大山"等晚古生代前陆盆地,扬子板块南北两条前陆盆地带等中生代前陆盆地以及塔里木、四川和鄂尔多斯等克拉通盆地都具备页岩气藏发育的地质条件.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(041)002【总页数】9页(P700-708)【关键词】页岩气;前陆盆地;克拉通盆地【作者】聂海宽;张金川【作者单位】中国地质大学(北京)教育部海相储层演化与油气富集机理重点实验室,北京,100083;中国地质大学(北京)教育部海相储层演化与油气富集机理重点实验室,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TE122.3;P618.13页岩气是一种新型的非常规天然气，不同学者对其概念、成藏机理及成藏条件等进行了研究[1-8]。
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。
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。
页岩气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[4-7]。
本文旨在对产页岩气盆地发育的区域构造背景和分布大地构造位置进行研究，进而得出页岩气藏分布地质规律与特征。
本文作者在分析美国页岩气盆地分布规律的基础上，对其分布的大地构造位置及盆地类型进行分类，认为产页岩气盆地主要位于阿巴拉契亚早古生代逆冲褶皱带、马拉松—沃希托晚古生代逆冲褶皱带和科迪勒拉中生代逆冲褶皱带前缘的前陆盆地及其相邻地台之上的克拉通盆地，在此基础上分析了不同盆地类型中页岩气藏的特征及气藏模式，并对我国主要前陆盆地和克拉通盆地的页岩气藏发育情况进行研究。
页岩气勘探开发关键技术-页岩气的成藏过程及特征 精品
页岩气的成藏过程及特征页岩系统的地层组成：多为暗色泥页岩夹浅色泥质粉砂岩、粉砂质泥页岩的薄互层。
在页岩系统中，天然气的赋存状态多种多样。
除极少量的溶解状态天然气以外，大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。
吸附状天然气与游离状天然气含量之间呈彼此消长关系，其中吸附状态天然气的含量变化于20 %～85 % 之间。
因此从赋存状态观察页岩气介于煤层吸附气（吸附气含量在85 % 以上）和常规圈闭气（吸附气含量通常忽略为零）之间（张金川等，2004）。
页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点，除天然气在孔隙水、干酪根有机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外，天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期的活塞式运聚，再到生烃高峰的置换式运聚，体现出了页岩气自身所构成的完整性天然气成藏机理序列。
一、页岩气的成藏过程页岩气成藏作用过程的发生使页岩中的天然气赋存相态本身也构成了从典型吸附到常规游离之间的序列过渡，因而页岩气成藏机理研究具有自身的独特意义，它至少将煤层气(典型吸附气成藏过程) 、根缘气(活塞式气水排驱过程) 和常规气(典型的置换式运聚过程) 的运移、聚集和成藏过程联结在一起。
由于页岩气在主体上表现为吸附状态与游离状态天然气之间的递变过渡，体现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移，因此页岩气藏具有典型煤层气、典型根缘气和典型常规圈闭气成藏的多重机理意义，在表现特征上具有典型的过渡意义。
页岩气的成藏过程可以划分为三个成藏阶段。
1．第一阶段（页岩气成藏阶段）该阶段是天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离（图1－6 ①），具有与煤层气成藏大致相同的机理过程。
在天然气的最初生成阶段，主要由生物作用所产生的天然气首先满足岩石中有机质和粘土矿物颗粒表面吸附的需要，当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时，富裕出来的天然气则以游离相或溶解相进行运移逃散，条件适宜时可为水溶气藏的形成提供丰富气源。
页岩气
页岩气钻井现场页岩气（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。
[1]页岩气分布示意图页岩气，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。
生烃源岩中一部分烃运移至背斜构造中形成常规天然气，尚未逸散出的烃则以吸附或游离状态留存在暗色泥页岩或高碳泥页岩中形成页岩气。
以吸附、游离和溶解状态赋存于泥页岩中的天然气与常规天然气相比，其气藏的特点是页岩既是源岩，又是储层和封盖层。
因此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，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
页岩气有机成因来源种类多，即有生物气、未熟一低熟气、热解气，又有原油、沥青裂解气。
页岩演化和各个阶段均有可能形成具备商业价值的页岩气藏，但高演化阶段页岩气藏的规模更大。
目前发现的具有商业价值的页岩气藏有机质类型以I-II型为主，页岩中有机质丰度与页岩气产能之间有着良好的线性关系。
但是页岩孔隙中的含水量和矿物组成的变化会影响这种线性关系。
[2]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。
页岩气气藏位置以吸附状态（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成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响页岩气是一种新兴的天然气资源，是通过对页岩中的天然气进行开采和利用而获得的一种天然气资源。
页岩气的开发相对比较复杂，需要对储层进行改造和优化，才能够有效地进行开采。
页岩气储层具有特殊的地质特征，对储层改造的影响也比较显著。
页岩气储层主要特征1. 低孔隙度和低渗透性：页岩气储层的孔隙度和渗透率相对较低，通常都处于0.1%~8%之间，渗透率也较低，通常在0.1md以下。
这意味着气体在储层中的运移难度较大，对储层改造带来了一定的困难。
2. 粘土矿物质含量高：页岩储层中含有大量的粘土矿物质，这些粘土矿物质往往会堵塞孔隙和裂缝，影响气体的运移和储层改造。
3. 复杂的裂缝结构：页岩气储层中常常具有复杂的裂缝结构，这些裂缝可以是天然形成的，也可以是在水力压裂过程中形成的。
这种裂缝结构对储层改造和增产具有重要的影响。
对储层改造的影响1. 水力压裂技术的应用：由于页岩气储层孔隙度低、渗透率小，传统的天然气开采技术难以满足开采需求，因此需要采用水力压裂技术对储层进行改造。
水力压裂技术可以有效地改善储层的渗透性和孔隙度，促进天然气的释放和运移，提高储层的产能。
2. 人工裂缝的形成：在页岩气储层开采中，人工裂缝的形成对储层改造至关重要。
通过水力压裂、酸洗和其他改造技术，可以在储层中形成一系列的人工裂缝，促进天然气的释放和运移，提高产能。
3. 改善气体运移途径：页岩气储层中由于粘土矿物质的存在，孔隙和裂缝常常会被堵塞，影响气体的运移。
需要采用合适的改造技术，改善气体的运移途径，减少堵塞，提高气体的采收率。
4. 降低开采成本：页岩气储层的开采成本相对较高，储层改造可以有效地降低开采成本。
通过改善储层的物性参数、提高储层的产能，可以降低钻井次数、减少材料和人工成本，降低开采成本。
页岩气储层改造是页岩气开采过程中非常重要的一环，对储层的改造和优化能够有效地提高储层的产能、降低开采成本、提高开采效率。
页岩气成藏机理及气藏特征
页岩气成藏机理及气藏特征页岩气是泛指赋存于富含有机质的暗色页岩或高碳泥页岩中，主要以吸附或游离状态存在的非常规天然气资源。
在埋藏温度升高或有细菌侵入时，暗色泥页岩中的有机质，甚至包括已生成的液态烃，裂解或降解成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝中，或吸附于有机质和矿物表面，在一定地质条件下就近聚集，形成页岩气藏。
从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。
据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24xl0i2m3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源［1-6］。
页岩气资源量占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，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。
页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。
1.1 页岩气成藏机理1.1.1成藏气源页岩气藏的生烃、排烃、运移、聚集和保存全部在烃源岩内部完成，页岩既是烃源岩、储层，也是盖层。
研究表明，烃源岩中生成的烃类能否排出，关键在于生烃量必须大于岩石和有机体对烃类的吸附量，同时必须克服页岩微孔隙强大的毛细管吸附等因素。
因此，烃源岩所生成的烃类只有部分被排出，仍有大量烃类滞留于烃源岩中。
北美地区目前发现的页岩气藏存在3种气源，即生物成因、热成因以及两者的混合成因。
其中以热成因为主，生物成因及混合成因仅存在于美国东部的个别盆地中，如Michigan盆地Antrim生物成因页岩气藏及Illinois盆地NewAlbany混合成因页岩气藏［2l］。
1.1.2成藏特点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。
游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝中，这与常规气藏中的天然气相似。
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l-l）。
有机质和黏土颗粒气体流入气体进入最终形成表面吸附与解吸页岩基质孔隙天然裂缝网络页岩气藏图1-1页岩气赋存方式与成藏过程示意图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。
页岩气简介
中国政策与法规
页岩气产业政策
中国政府出台了一系列支持页岩气产业发展的政策，包括财政补贴、税收优惠、市场准入等方面的支持措施。
环保法规
中国政府在页岩气开发过程中，加强了环保法规的制定和执行，要求企业严格遵守环境保护法律法规，确保页岩 气开发与环境保护相协调。
政策与法规发展趋势
强化监管
随着环境保护意识的提高，各国政府将加强对页岩气开发的监管力度，以确保资源开发和环境保护的 平衡。
技术创新
鼓励页岩气产业技术创新，提高开采效率和安全性，降低对环境的影响。
06
页岩气开发前景展望
技术进步与成本降低
水平钻井技术
通过水平钻井技术，能够更有效地开发页岩气资源，提高单井产 量和采收率。
多段压裂技术
多段压裂技术能够将水、砂和化学剂注入地层，使岩石破裂，释 放出更多的天然气。
数字技术和人工智能
数字技术和人工智能的应用，如实时监测、数据分析等，有助于 优化页岩气开发过程，降低成本。
全球页岩气资源潜力
北美地区
北美地区拥有丰富的页岩气资源，尤其是美国和 加拿大。
欧洲地区
欧洲地区也具有较大的页岩气资源潜力，如波兰 、乌克兰等国家。
亚洲地区
亚洲地区的中国、印度和东盟国家也是页岩气资 源的重要地区。
பைடு நூலகம்
对地区经济的影响
1 2 3
促进就业增长
页岩气开发需要大量的人力资源，包括开采、运 输、加工等方面的工作，为地区创造了大量的就 业机会。
推动相关产业发展
页岩气开发利用带动了相关产业的发展，如设备 制造、技术服务等，进一步促进了地区经济的繁 荣。
增加政府财政收入
随着页岩气产量的增加，政府可以获得更多的税 收和资源收益，有助于增加政府财政收入。
中国页岩气特征、挑战及前景
中国页岩气特征、挑战及前景页岩气是指储盖条件适宜的页岩中运移困难的天然气，属于非常规天然气。
中国的页岩气资源庞大，具有丰富的储量和潜在的开发价值。
以下是关于中国页岩气的特征、挑战和前景的描述：特征：1. 气源丰富。
中国拥有丰富的页岩气资源，页岩气储量主要分布在四个盆地，即北方地区页岩气藏、新疆塔里木盆地、四川盆地及长江中下游地区。
2. 技术难度高。
和传统的油气勘探开发不同，页岩气开发技术比较复杂，需要利用水力压裂技术等先进技术，加大开发难度。
3. 开发成本高。
页岩气开发对人力和物力的投入较高，尤其是对水和能源的需求较大。
4. 环境保护要求高。
页岩气开发需要进行水力压裂作业，除了对大量水资源需求之外，还需要合理处理废水问题。
挑战：1. 技术挑战。
页岩气的勘探和开发技术相对比较复杂，如何突破技术瓶颈并提高开发效率是当前面临的一个挑战。
2. 资金压力。
页岩气开发需要大量的人力物力和资金支持。
当前全球油气市场正在持续低迷，缺乏资金对页岩气的开发和投入也是一个挑战。
3. 社会公众认知度不高。
对于页岩气的认知和了解还比较有限，部分民众对其开发与安全问题持有质疑与担忧，成为页岩气开发的一个挑战。
前景：1. 开发潜力巨大。
中国的页岩气储量丰富，具有巨大的开发潜力，其开发前景广阔。
2. 需求进一步扩大。
随着国民经济的发展和供需结构的调整，页岩气的需求量也会随之增长。
3. 环保意识逐步增强。
中国政府在能源规划和环保方面下了一些承诺人物，页岩气由于具有清洁环保的特性，也是政府鼓励开发的一种极为重要的能源资源。
4. 国内外合作加强。
目前很多国外油气公司都在中国页岩气的开发中积极参与，这将为页岩气的开发提供更广泛的平台和合作机会，推动我国页岩气的开发和成果应用。
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响页岩气储层是指由页岩岩性的地层中富集并产生的天然气储层，具有极高的含气量和丰富的资源潜力。
页岩气的储层主要特征包括储集岩性、孔隙结构、渗透率和孔隙度等方面，这些特征对页岩气的储层改造具有重要影响。
一、页岩气储层主要特征1. 储集岩性页岩气储层的储集岩性主要以页岩岩性为主，其岩石矿物组成以粘土矿物和石英为主，伴生有少量的长石、碳酸盐矿物和有机质。
页岩具有较高的压实度和较低的渗透率，且存在着较弱的全岩渗透性。
由于页岩自身的致密性和低渗透性，导致储层的气质分布不均匀，形成了特殊的储气机理。
2. 孔隙结构页岩气储层的孔隙结构主要由微观孔隙和裂缝构成，微观孔隙是指孔径小于0.1微米的孔隙，由于页岩的高压实度和低孔隙度，微观孔隙的孔隙度很低，裂缝是指因构造作用和地应力作用而形成的大于0.1毫米的天然裂缝，对页岩气的储层改造具有重要作用。
3. 渗透率页岩气储层的渗透率较低，一般在0.1md以下，主要受储层孔隙结构的影响，同时页岩气储层中存在大量的微细孔隙和裂缝，这些微细孔隙和裂缝能够提高页岩气的渗透率。
二、对储层改造的影响2. 孔隙度改造由于页岩气储层的孔隙度较低，通常需要采用多种方法进行孔隙度的改造，例如通过增加地层压力、提高地层温度、注入适当的酸性液体等方式，从而提高储层的孔隙度，增加气体的储集空间。
3. 裂缝改造页岩气储层中存在的裂缝对气体的固定和产能有着重要的影响，因此对裂缝的改造也是提高页岩气产能的关键。
通过注入适当的液体、施加水力压裂等方法，能够有效地改造页岩气储层中的裂缝，提高气体的产能。
页岩气开发开采技术
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通过引进、消化，结合国内实际，形成了一套针对页岩气藏压裂投产技术。
安东的合作伙伴（亚太地区唯一）ELY公司是一家专业从事页岩气藏压裂改造的服务公司，在页岩气藏清水压裂改造方面具有丰富的经验。 ELY主要从事完井、增产作业、油藏等领域的整体设计、现场施工作业及现场监督。 在页岩气压裂方面，ELY也具有20多年的研究经历以及超过1000口页岩气井的现场压裂经验。 在页岩气压裂服务的公司包括Chevron USA Production 、 Shell Oil Company、 Shell Western E&P, Inc、Mitchell Energy等等。
1.2～1.6
1.6～2.6
0.4～1.1
TOC，%
4.5
4～9.8
0.5～4.0
1～14
1～20
1～25
0.45～3.5
1.7～3.75
1.88～9.36
>2
石英+钙质%
35～50
60～80
20～41
50
50～70
40～55
35～45
总孔隙度，%
4～5
2～8
8～9
3～9
9
10～14
3～5.5
目 录
添加标题
页岩气藏特点
添加标题
安东页岩气服务能力
添加标题
页岩气资源分布
添加标题
页岩气开发技术
致密性和天然气的特性要求页岩气开采最大程度地暴露页岩地层到井眼的接触面积，需要的主要技术如下：
天然气的地质特征与分布规律
天然气的地质特征与分布规律天然气是一种重要的能源资源，广泛应用于工业、交通和生活领域。
了解天然气的地质特征与分布规律，对于勘探、开采和利用天然气具有重要意义。
本文将从地质特征和分布规律两个方面进行讨论。
一、地质特征1. 产生与形成天然气是在地下深处形成的，主要来源于生物质和煤炭的分解、岩石的变质和油田的生物降解等过程。
在这些过程中，有机物质通过高温和高压逐渐转化为天然气。
2. 存储与运移天然气主要以孔隙气和页岩气的形式存在于地下。
孔隙气是指存储在岩石孔隙中的气体，而页岩气则是嵌藏在页岩中的气体。
天然气通过地下岩石层的孔隙和裂隙进行运移，最终聚集形成储层。
3. 分布与形态天然气在地球上广泛分布，主要集中在陆地和海洋沉积层中。
陆地上的天然气主要集中在盆地和构造带中，如中国的渤海湾盆地和塔里木盆地。
海洋中的天然气则主要嵌藏在大陆架和斜坡区域，如北海和墨西哥湾。
二、分布规律1. 地理分布天然气的地理分布与地壳构造密切相关。
在地质断裂带、板块交界带和褶皱带等活动地壳区域，易形成天然气富集的条件。
另外，富含有机质的沉积岩层也是天然气的重要分布区域。
2. 储量分布天然气的储量分布具有一定的差异性。
全球范围内，俄罗斯、伊朗、卡塔尔等国家拥有丰富的天然气储量。
在中国，天然气主要分布在西北地区的塔里木盆地、鄂尔多斯盆地和四川盆地。
3. 勘探和开采难度由于地下地质条件的复杂性，天然气的勘探和开采难度较大。
在深海、高山和极端气候条件下，勘探和开采成本更高，技术要求更为复杂。
因此，天然气的分布规律也会受到勘探和开采难度的影响。
总结：通过对天然气的地质特征和分布规律的探讨，我们可以了解到天然气是在地下深处形成的，以孔隙气和页岩气的形式储存，并在特定地质构造和沉积条件下分布集中。
在勘探和开采中，需要考虑到地下地质条件和技术要求。
进一步研究和了解天然气的地质特征和分布规律，有助于更有效地开发和利用天然气资源，促进能源的可持续发展。
天然气、煤层气、页岩气成藏特征及成藏机理对比
面来对比研究常规天然气藏、煤层气藏以及页岩气藏的 成藏特征。
（１）气体来源。煤层气、页岩气和常规天然气都来自 于生物气或热成熟气，其中常规天然气还可以是原油裂 解气。
参考文献： 【１】王红岩，张建博等．中国煤层气富集成藏规律【Ｊ】． 天然气工业，２００４，２４（５）：ｌｌ～１３． 【２】张金川，徐波等．中国页岩气资源勘探潜力［Ｊ】． 天然气工业，２００８，２８（６）：１３６～１４０． 【３】陈更生，董大忠等．页岩气藏形成机理与富集规 律初探【Ｊ】．天然气工业，２００９，２９（５）：１７～２１． 【４】徐波等．页岩气和根缘气成藏特征及成藏机理对 比研究【Ｊ】．石油天然气学报，２００９，３１（１）：２６～３０． ［５】薛会等．天然气机理类型及其分布【Ｊ】．地球科学 与环境学报，２００６，２８（２）：５３～５７．
中国石油和化工 CHINA PETROLEUM AND CHEMICAL INDUSTRY 2010(9)
参考文献(10条)
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2.王红岩.张建博.李景明.刘洪林 中国煤层气富集成藏规律 2004(5)
3.徐波 页岩气和根缘气成藏特征及成藏机理对比研究[期刊论文]-石油天然气学报 2009(01)
8.徐波.郑兆慧.唐玄.郭华强.聂海宽.张培先 页岩气和根缘气成藏特征及成藏机理对比研究 2009(1)
9.王红岩;建博 中国煤层气富集成藏规律[期刊论文]-天然气工业 2004(05)
10.薛会.张金川.刘丽芳.卞昌蓉 天然气机理类型及其分布 2006(2)
页岩气
2 页岩气藏的成藏条件
2.1 烃源岩条件 页岩气的干酪根类型以II型为主，有机组分 页岩气的干酪根类型以II型为主，有机组分 以富氢显微组分富集，总体来看，以腐泥型以富氢显微组分富集，总体来看，以腐泥型-混合 型为主。( 型为主。(表1) 表1 美国含气页岩主要特征
2 页岩气藏的成藏条件
2.1 烃源岩条件 有机碳含量是页岩气聚集成藏最重要的控制 因素之一，有机碳含量和气体含量( 因素之一，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( 2).美 量和吸附气含量) 有很好的正相关关系(图2).美 国主力产气页岩有机质丰度均较高。其中产生物 气页岩TOC 平均为6 %;产热成因气页岩TOC平 气页岩TOC 平均为6 %;产热成因气页岩TOC平 均为3 %。生产实践表明: 均为3 %。生产实践表明:页岩总有机碳含量大于 2 %才有工业价值.(表1) %才有工业价值.(表
2 页岩气藏的成藏条件
2.2 储盖层条件 页岩储层的孔隙度，渗透率以及裂缝的存在 直接影响圈闭中含油气量的多少。孔隙度大小直 接控制着游离态天然气的含量。渗透率是判断页 岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数，页岩 的基质渗透率很低,一般小于0.11× 的基质渗透率很低,一般小于0.11×10 -3 µm2 , 平均道半径不到0.1005µm,但随裂缝的发育而大 平均道半径不到0.1005µm,但随裂缝的发育而大 幅度提高。
3 页岩气藏的评价指标
3.1 页岩的厚度 富有机质页岩厚度愈大, 富有机质页岩厚度愈大,气藏富集程度愈高。 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。在有效厚度 大于15 m、有机碳含量大于2 %以及处于生气窗 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, 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, 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( 5)。 留量也就愈大,页岩气藏的含气丰度愈高(图5)。 需要指出的是,要形成一定规模的页岩气藏, 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。
天然气和煤层气,页岩气区别
天然气和煤层气，页岩气区别主要有四点区别：1储集机理不同常规天然气以自由状态储存在储层孔隙中。
当气源充足时，计算得出：量主要与孔隙空间的大小有关。
煤层气则以吸附状态赋存在孔隙的表面之上，其据计量与煤层的吸附性密切相关。
2成藏过程不同常规天然气从烃源岩中生成后，经过一定距离的初次运移和二次运移，在储层中聚集，运移方向受流体动力场控制，即天然气主要是在浮力和流体压力的驱使下进行运移；煤层气由煤源岩生成之后直接被煤储层吸附而聚集，这种聚集不受流体动力场的控制而受温压场的控制。
3气藏边界不同常规天然气具有明显的气藏边界，气藏边界内外的天然气具有“是”和“否”性质变化；而煤层气藏与常规天然气藏最大的区别之一就是气藏边界不确定，只要有煤就有煤层气的存在，在某些地质条件下，煤层气相对富集形成煤层气藏。
因此，煤层气藏内外是含气丰度的差别，而不是有气和无气的差别。
4流体状态不同常规天然气藏和煤层气藏都有气相和水相，但它们处于不同的状态：常规天然气藏一般以气相为主，即储集空间被游离的气相所占据，存在少量束缚水，水主要以边水和底水的形式存在于气藏的边部和底部，具有统一的气-水界面；而煤储层中大的孔隙空间主要是被水所占据，水中含有一定量的溶解气，部分孔隙中存在游离气相，气藏中的大部分气体以吸附相存在，占80%以上，即煤层气藏中有吸附气、游离气和溶解气三种存在形式。
I.天然气、煤层气和页岩气之间的关系和相似性专业上把天然气称为常规天然气，而把煤层气与页岩气称为非常规天然气，其本质都它是“天然气”，即天然形成的气体。
它们都是埋藏在沉积地层中的古代生物遗骸。
通过地质作用形成的化石燃料是自然形成的清洁优质能源，这是它们的共同点。
1.常规天然气（natualgas）是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是甲烷（ch4）,还有少量乙烷、丙烷和丁烷。
成分相对复杂，比重约为0.65。
它比空气轻，无色无味，无毒。
2.煤层气（coalbed）俗称“瓦斯”，主要成分是甲烷，成分较简单，是基本上未运移煤层外，煤层气以吸附和游离状态存在于煤层及其围岩中。
页岩气概述
未来走向
一是扎实做好资源评价工作，摸清我国页岩气资源家底； 二是加大科研攻关力度，形成适合我国地质条件的页岩气 勘探开发技术，并实现页岩气重大装备自主生产制造； 三是制定页岩气产业政策，明确行业准入门槛和标准， 形成有序竞争的页岩气发展格局； 四是加大政策支持力度，推进页岩气产业快速发展。
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二、成藏简介
1、形成阶段：生成于有机成因的各种阶段
2、形成地质条件：几乎所有盆地沉积中, 常见 于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中。
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3、成因类型
（1）热成因类型：热成因型页岩气又可分为3 个亚类:
①高热成熟度型,例如美国Fort Worth 盆地的Barnet t 页岩气藏;
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水力压裂 建设 生产
提高回收处理技术 气井废弃和复垦
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五、发展现状和未来走向
美国现状
年份 2007 2008 2009 2010 2011
页岩气产量占天然气产量比例 8.07% 11.09% 15.19% 21.69% 29.85%
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第二阶段则是天然气的 造隙及排出, 由于天然气 的生成来自于化学能的 转化, 可以形成高于地层 压力的排气压力, 从而导 致沿岩石的薄弱面产生 小规模的裂缝, 天然气就 近在裂缝中保存。
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第三成藏阶段：如果天然 气生成量继续增加, 则裂隙 彼此连通构成较大的裂缝 网络( 运移高速通道) , 浮力 作用促使天然气以臵换方 式从泥页岩层向外运移, 为 常规圈闭气的成藏打开了 通道。
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天然气储层特征分析
天然气储层特征分析天然气储层是指能够储存大量天然气的地质构造、岩石层或沉积物层。
天然气作为一种清洁、高效的能源，已经成为世界各国关注和研究的热点之一。
而天然气储层的特征分析则是天然气勘探开发的关键环节之一，本文将从多个方面进行分析。
一、岩石特征岩石是天然气储层的主要组成部分之一，岩石的孔隙度、渗透率等特征对于天然气的储存以及开采利用有着至关重要的影响。
一般来说，储存天然气的岩石主要有沙岩、页岩、砂页岩和碳酸盐岩等，在不同的岩性下储层的岩石特征也有所不同。
例如，沙岩是一种具有良好物理性质的沉积岩层，其孔隙度和渗透率较高，是非常理想的储气层。
而页岩则是一种致密的岩层，其孔隙度和渗透率都相对较低，但由于其自身具有高含气量的特点，也成为了天然气勘探中备受关注的储层类型之一。
二、气体特征作为储层中的关键元素，天然气的特征对于储层的分析和评价有着至关重要的影响。
在气体分析中，常用的指标包括气体成分、气体含量、气体压力以及气体温度等。
其中，天然气的成分包括甲烷、乙烷、丙烷等，其含量差异对于储层中燃气的储存和开采有着重要的影响。
此外，在储层中天然气的存在状态同样也是至关重要的指标之一，主要包括自由气、受限气和吸附气等存在状态。
三、构造特征构造特征是天然气储层形成过程中不可或缺的组成部分，其受构造演化过程、构造背景条件等多种因素的影响而呈现出不同的特征。
对于天然气储层的构造分析，常用的方法包括测井、地震波等技术手段。
通过这些手段的分析，可以初步判断出储层的构造类型、构造状况以及储层沉积环境等信息，为后续的勘探和开采工作提供基础数据和参考。
综上所述，天然气储层特征分析是天然气勘探开发中非常重要的环节，只有准确判断和评价储层特征，才能有效地开发和利用天然气资源。
在分析过程中，需要综合考虑岩石特征、气体特征以及构造特征等多个方面的信息，确保勘探开发工作的有效性和可持续性。
天然气藏分类
天然气藏分类天然气藏是指地下储存丰富天然气的地层或岩石结构。
根据不同的分类标准，可以将天然气藏分为以下几类：构造圈闭气藏、岩性气藏、煤层气藏和页岩气藏。
构造圈闭气藏是指由构造变形形成的天然气储集体，常见的构造圈闭包括背斜、断层、斜坡等。
背斜构造是指地层在某一方向上出现的隆起，形成了一个圈闭，天然气通过孔隙、裂缝等储存在其中。
断层构造是指地壳中岩石层发生断裂，形成断层，断层两侧的岩石形成了天然气储集体。
斜坡构造是指地层倾斜形成的岩石层，倾斜的角度和方向对于天然气的储集和运移有重要影响。
岩性气藏是指天然气储存在岩石孔隙中的气藏。
这种气藏通常由砂岩、碳酸盐岩、页岩等岩石组成。
砂岩是一种沉积岩，具有良好的孔隙和渗透性，天然气可以通过这些孔隙储存在砂岩中。
碳酸盐岩是一种由碳酸钙或碳酸镁等化合物组成的岩石，其中含有许多小的孔隙，可以储存天然气。
页岩是一种特殊的岩石，其中含有大量的有机质，经过压力和温度的作用，有机质分解产生的天然气被困在页岩中，形成了页岩气藏。
煤层气藏是指天然气储存在煤层孔隙和煤体中的气藏。
煤层气是由煤中的有机质在地质作用下分解产生的气体，主要成分是甲烷。
煤层气的储存形式主要有吸附和解吸两种。
吸附是指天然气分子通过物理吸附作用附着在煤层孔隙和煤体表面上，形成了吸附煤层气。
解吸是指由于地层压力的减小或温度的升高，煤层中的天然气从孔隙和煤体中释放出来，形成了解吸煤层气。
页岩气藏是指天然气储存在页岩中的气藏。
页岩气主要存在于岩石的毛细孔、裂缝和微裂缝中。
毛细孔是指岩石中直径小于0.1微米的孔隙，裂缝是指岩石中因构造变形或岩石自身收缩而形成的裂缝，微裂缝是指岩石中直径在0.1-1微米之间的孔隙。
页岩气的储集主要依靠孔隙和裂缝的吸附和解吸作用。
不同类型的天然气藏具有不同的特点和开发难度。
构造圈闭气藏开发相对较容易，但储量有限；岩性气藏的气体储量大，但开采难度较大；煤层气藏的开发技术相对成熟，但储量分布不均匀；页岩气藏的储量巨大，但开采技术尚不成熟，需要进一步研究和探索。
天然气开采地区分布
伊朗
伊朗是全球 最大的天然 气储量国之
一
伊朗的天然 气主要分布 在南部的波
斯湾地区
伊朗的天然 气开采主要 集中在南帕
尔斯气田
伊朗的天然 气出口主要 面向亚洲和
欧洲市场
卡塔尔
卡塔尔是全球最大的液化天 然气生产国之一
卡塔尔的天然气开采主要由 卡塔尔石油公司负责
卡塔尔的天然气储量丰富， 主要集中在北部的波斯湾地 区
天然气开采行业的发展还促进了当地经济的发展，带动了其他行业的发展，如旅游业、餐 饮业等，从而创造了更多的就业机会。
天然气开采行业的发展还可以提高当地居民的生活水平，改善基础设施，提高教育水平， 从而创造更多的就业机会。
对地方经济的贡献
增加就业机会：天然气开采行业可以提供大量的就业岗位，促进地区经济发展。
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政府对天然气价格的调控对于保障天然气市场的稳定和可持续发展具有重要意义。
投资回报率
天然气开采项目的投资成本 天然气市场的价格波动 天然气开采项目的运营成本 天然气开采项目的预期收益和利润
就业机会
天然气开采行业提供了大量的就业机会，包括钻井工人、工程师、技术人员等。
天然气开采行业的发展带动了相关产业链的发展，如管道建设、天然气加工、天然气销售 等，从而创造了更多的就业机会。
PART 03
天然气开采地区 的地质条件
沉积盆地
形成原因：地壳运动、 气候变化等
特点：地势低洼、沉积 物丰富
主要类型：陆相沉积盆 地、海相沉积盆地
地质条件：沉积物厚度、 岩性、储集层特征等
构造带
构造带的形成：地壳运动、岩浆活动等 构造带的类型：褶皱带、断裂带、挤压带等 构造带的特点：岩石类型、地层结构、地下水等 构造带与天然气的关系：构造带影响天然气的形成和分布
页岩气藏特征
页岩气藏特征z页岩气藏的基本概念页岩气及页岩气藏z页岩气：产自极低渗透率、富有机质的页岩中的天然气z页岩气藏：以富有机质页岩为气源岩、储层以及盖层，不间断供气、持续聚集而形成的一种连续型天然气藏。
¾富含有机质的页岩，在一系列地质作用下，生成的大量烃类（石油、天然气等），部分被排出、运移到渗透性岩层（如砂岩、碳酸盐岩等）中，聚集形成了构造、岩性等油气藏，其余部分仍滞留在页岩中，富集形成页岩气藏。
¾页岩气藏就是大规模滞留在源岩系统中的天然气富集形成的气藏。
¾页岩气藏具有独特特征，是典型的非常规天然气藏。
石油工程技术研究院SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING页岩气藏与其他天然气藏的主要特征对比气藏类型常规天然气致密砂岩气页岩气煤层气圈闭类型构造、岩性或地层岩性、地层或构造岩性岩性封闭条件顶面、底面、侧面顶面、底面、侧面储集层储集层储层岩性砂岩、碳酸盐岩等砂岩、碳酸盐岩等页岩煤层储层物性孔隙度(%)>10~30<10<61~2渗透率(10-3μm2)>50~1000<0.1<0.0011~50气源特征外部外部内部内部运移特征近距离运移－长距离运移近距离运移－长距离运移不需要不需要石油工程技术研究院SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING石油工程技术研究院SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING 页岩气藏与其他类型气藏关系示意图（据Pollastro，2001）常规岩性地层气藏常规构造气藏水生油窗生气窗油气水地表过渡带常规构造油气藏水溶气油页岩煤层气连续型页岩油藏油气页岩气藏浅层生物气>n×100km ~n×1000km重油致密砂岩气（深盆气）藏海平面天然气水合物（低温高压）（据Pollastro2001，修改）油砂水溶气煤炭致密砂岩油藏致密砂岩油藏页岩油、页岩气、致密砂岩油、致密砂岩气一、页岩气藏主要地质特征1. 连续气藏2. 圈闭条件3. 储层特征4. 气体赋存状态5. 保存状况6. 与常规油气关系7. 成藏条件石油工程技术研究院SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING。
地层气储层特征与分布规律研究
地层气储层特征与分布规律研究地层气是一种广泛存在于地下的天然气资源，储量丰富，具有巨大的开发潜力。
为了更好地理解地层气的特征与分布规律，许多研究者们进行了深入的探索与实践。
首先，地层气储层的特征是多样的。
地层气主要分为煤层气、页岩气和致密气三类。
煤层气储层是由煤层中吸附的天然气组成，煤与天然气之间相互作用形成了特殊的储层特征。
页岩气储层是由页岩中吸附和母质气组成，页岩具有超低渗透性，天然气通过吸附和解吸的过程释放出来。
致密气储层是指岩石孔隙度低、渗透率极低的天然气储层，天然气主要通过裂缝和裂缝孔隙储集。
这三类地层气储层的特征不同，具有不同的开发难度与技术挑战。
其次，地层气的分布规律受到多个因素的制约。
首先是地质构造因素，地层气的形成与运聚与地质构造紧密相关。
构造的发育程度、构造带的展布与破碎度等都会对地层气储层的形成与分布产生影响。
其次是岩性地层因素，地层气的分布与岩石的结构和成分密切相关。
岩石的孔隙度和渗透性决定了地层气的储集能力和释放能力。
再次是地质年代因素，地层气的形成与保存时间密切相关。
地壳中比较新的地层气相对较丰富，而相对古老的地层气则更加稀缺。
最后是沉积环境因素，沉积环境对地层气的形成与分布起着重要的控制作用。
不同的沉积环境下形成的地层气具有不同的特征和分布规律。
在研究地层气特征与分布规律的过程中，科学家们积极探索各种探测方法与技术手段。
地面地震勘探是一种常用的探测地层气的方法。
它利用地震波在地下的传播和反射特性来判断地层气的存在与分布。
此外，岩心分析、测井技术、地面气体地球化学方法等也被广泛应用于地层气储层的研究中。
通过这些多种技术手段的综合应用，科学家们能够更加准确地研究地层气的特征与分布规律。
地层气的开发和利用对于能源资源的可持续发展具有重要意义。
在推动地层气开发的过程中，需要充分考虑环境保护与可持续发展要求。
合理开发利用地层气资源，既能够满足能源需求，又能够降低对传统能源的依赖，减少环境污染。
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天然气分布规律
辽河盆地的天然气在纵向上和横向上分布都很广泛。
在横向上，由于气体形成的途径多于油的形成途径，气体的分布区域远远大于油层的分布；在纵向上，自目前勘探的最深部位到浅层均有气体存在，含气层系多，自下而上发育了太古界、中生界和新生界。
特别是第三系自沙四段到明化镇组各层段均有气藏存在，沉积环境和演化史的特征，造成天然气原始组分富烃，贫H：S，少CO：和N2。
辽河断陷广泛发育多期张性断裂，把二级构造带切割成复杂的断块油气田。
受构造、断裂活动影响，造成多次油气聚集、重新分配而形成多套含油气层系。
通过天然气的地球化学研究，结合盆地地质背景，天然气有如下分布规律：1．自生自储的天然气垂向分布
以自生自储为主的天然气层，自下而上分布有侏罗系的煤型气、正常凝析油伴生气、正常原油伴生气、生物一热催化过渡带气和生物成因气等。
其特征主要是613C，依次变轻。
侏罗系煤型气主要分布在深大断裂边缘，仅处于侏罗系发育的地区，如东部凹陷三界泡地区。
正常凝析油伴生气主要发育在有机质埋深达到高成熟阶段的地区，主要为各个凹陷的沉降中心部位，如整个盆地的南部地区及东部凹陷北部地区。
正常原油伴生气在整个盆地均有分布，主要是与原油伴生的气顶气和溶解气。
生物一热催化过渡带气主要发育在有机母质埋深浅于3000m 的未成熟和低成熟阶段，并有良好的盖层发育的地区，部分地区的局部构造亦可形成小型气藏，在盆地的大部分地区均有分布，主要在东部和大民电凹陷的有利地区。
生物成因气理论上在整个盆地浅层都存在。
因此，只要有良好的储盖组合，在整个盆地中都可望发现生物成因气藏。
总体来看，三个凹陷中，大民屯凹陷以成熟阶段的石油伴生气和生物一热催化过渡带气为主．有少量生物成因气。
东部凹陷在不同的构造部位分布不同类型的气体，中生界发育并位于深大断裂边缘的地区，有煤型气和深源气的存在。
南、北凹陷深部位置，主要是高成熟和成熟的热催化一热裂解气。
而凹陷中部广泛发育生物一热催化过渡带气。
在构造高部位有利地区，发育有较可观的生物成因气。
西部凹陷主要发育热催化一热裂解气，特别是凹陷南部沉降中心处，热裂解形成的正常凝析油伴生气更为广泛。
在有机母质埋深浅的部位发育生物一热催化过渡带气。
当然，如果存在有利的储盖组合，生物成因气的存在勿需置疑。
2．断裂构造导致天然气广泛运移
广泛发育的断裂构造，使大多数天然气发生不同程度的运移，造成天然气更加广泛、更加复杂的分布格局。
断裂构造或不整合面为气体运移通道，形成新生古储的古潜山油气藏。
天然气的垂向和侧向运移，造成了大面积浅层气藏的形成。
这部分气体的气源岩母质类型、演化程度，特别是天然气同位素组成特征均与原生气藏一致。
最明显的差别是甲烷含量相对高，重烃含量低，愈向浅层，甲烷含量愈高，反映运移的地质特点是由斜坡低部位向高部位甲烷含量升高，由低台阶向高台阶甲烷含量亦升高，如兴隆台气田不同台阶的天然气组分由下到上变干。
曙光一高升油气藏也有类似分布。
在大民屯凹陷东部浅层及东、西部凹陷的大部分地区浅层干气也是运移形成
3．天然气藏类型分布
构造运动造成了多套油气层和多种类型的储集层，形成了多样的天然气藏类型，根据控制油气的主要因素，可以划分出四大类油气藏：(1)构造油气藏，包括背
斜油气藏、断块油气藏和断鼻油气藏；(2)地层油气藏，包括地层超覆油气藏和地层不整合油气藏；(3)基岩油气藏，包括潜伏凸起油气藏和基岩不整合面油气藏；(4)岩性油气藏，包括砂岩透镜体油气藏和岩性尖灭油气藏。
它们在纵向上，自上而下构成气藏一气(油)藏一凝析气油藏一气藏的分布系列。
4.页岩气藏特性
1.1页岩气储层特征
（1）页岩既是源岩，又是储集层，所以页岩气为典型的“自生自储”式气藏
，生气层、储集层、盖层均为其本身。
（2）页岩气储层物性特征为低孔、特低渗。
储层孔隙度一般小于10％，含气的有效孔隙度一般只有1％～5％。
其基质渗透率极低，一般小于1×10－3m D。
（3）页岩储层面积大、范围广，常呈区域性、连续性分布。
其埋藏范围从200m （最浅仅为8.2m）到3000m都存在页岩气藏。
（4）页岩气以吸附态和游离态赋存方式为主，极少为溶解态，其中吸附气比例约为20％～85％之间，溶解气比例一般不超过10％。
（5）页岩气成因类型包括生物成因、热成因以及两者的混合成因，其中热成因为页岩气主要成因类型。
1.2页岩气藏的开采特征
（1）含气面积广，资源潜力巨大。
据我国国土资源部发布的调查评价结果，我国页岩气资源丰富,陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿m3，适于规模勘探开发。
（2）低产（一般无自然产能）。
页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，常规天然气采收率大于60％，而页岩气仅能达到5％～60％。
（3）页岩气井开采寿命长，生产周期长。
页岩气在泥页岩地层中主要以游离态和吸附态存在。
游离态天然气由于其渗流速度快，所以开采初期高产,但产量下降也快；而吸附态天然气虽然产量相对较低，但其解析、扩散速度慢,所以生产周期长，为页岩气井的稳产期。
（4）采收率变化较大。
页岩气采收率范围大致在5％～60％。
据美国页岩气资源开发经验证实：地层压力低、埋藏较浅、吸附气含量与有机碳含量低的页岩气藏采收率较高；地层压力高、埋藏较深、吸附气含量高的页岩气藏采收率则较低。
（5）勘探开发投资大。
美国页岩气井单井成本大约为300万～800万美元，而在2000—2003年间美国一般的气井单井成本65万美元，陆上油井单井成本是45万美元，页岩气井成本大约分别是二者的5倍和7倍。
在中国，一口页岩气井成本，估计在8000万至1亿元人民币。
5．天然气的富集规律
(1)深凹陷周边的圈闭最有利于油气聚集。
凹陷既是沉积中心，也是生烃中心，特别是成熟和高成熟的正常原油伴生气和正常凝析油伴生气的生气中心。
由于层系中砂质沉积和断裂为油气运移提供了良好的通道，位于凹陷中心边缘的圈闭对油气聚积有利。
(2)构造发育过程控制了不同层段天然气藏的空间分布。
演化过程中，断陷盆地的发育造成箕状凹陷，凹陷的西坡呈单面山状节节下掉，深部的有机母质提供了天然气的来源，断裂系统提供了运移通道，而东、西部凹陷在上第三系形成的区域性盖层为气藏的形成创造了良好的储盖条件。
因此，在凹陷的不同部位，
天然气藏的储集层位有所不同，斜坡以沙四段油气藏为主，如高升、曙光及西斜坡等部分地区。
斜坡下侧部位以沙三段气藏为主，而凹陷中央部位则以沙二一段、沙一段油气藏为主，并有东营组的油气藏存在。
(3)区域性盖层为生物成因气和生物一热催化过渡带气的自生自储提供了有利条件。
在整个盆地中，特别是母质类型相对差的地区，大面积的沉积岩进入生物一热催化过渡带的演化阶段，该阶段形成的液态烃相对少，但对气态烃的生成十分有利，而该带亦存在区域性或局部盖层，各类圈闭发育，具备气藏形成条件，这一部分天然气在以往的勘探中常被忽视，而在盆地中这部分气体的产量相当可观，应该作为重要的勘探方向。