页岩气赋存机理及富集条件

页岩气赋存机理及富集条件

页岩气是一种重要的非常规天然气资源。在对相关文献的调查研究基础上，总结页岩气赋存机理的研究成果和进展，分析页岩气富集成藏的主控因素，调查国内外页岩气的资源状况，以及勘探开发研究现状。研究表明，中国存在页岩气大量发育的区域地质条件，有利的勘探区域为南方的古生界和西北地区的中-新生界。

标签：页岩气；成藏机理；资源量

页岩气是非常规油气资源的一种，具有含气面积广泛、资源量大、生产寿命长、产量稳定等特点。美国是世界上最早发现和生产页岩气的国家，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。我国在许多地区有巨厚的泥页岩沉积并有良好的生烃条件，具备形成页岩气藏的条件，因此在泥页岩中寻找油气资源应引起足够的重视。

1 页岩气成藏机理

页岩在地层组成上，多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中，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。页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点，可以总结为三个阶段。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有机质和岩石颗粒表面吸附的需要。此时所形成的页岩气藏分布限于页岩内部且以吸附状态为主要赋存方式，总体含气量有限。在热解气大量生成的过程中，由于天然气的生成作用主要来自于热化学能的转化，它将较高密度的有机母质转换成较低密度的天然气。在该阶段，游离相的天然气以裂隙聚集为主，页岩地层的平均含气量丰度达到较高水平。在第三阶段，随着更多天然气源源不断地生成，天然气聚集已经超越了页岩本身，表现为无边、底水和浮力作用发生的地层含气特点。若地层中的砂岩含量逐渐增多并逐步转变为以致密砂岩为主，则页岩气藏逐渐改变为根缘气藏。如果生气量继续增加，则天然气分布范围进一步扩大，直到遇常规储层或输导通道后，天然气受浮力作用而进行置换式运移，从而导致常规圈闭气藏的大范围出现。

2 页岩气成藏主控地质因素

2.1 烃源条件

富含有机质页岩中天然气的生成主要取决于以下三个因素：岩石中原始沉积的有机物质的数量、不同类型有机物质成因的联系及原始生成天然气的能力、有机物质转化成烃类天然气的程度。前两个因素主要取决于沉积环境，而第三个主要取决于沉积后热演化的强度和持续时间，或是在最大埋深下的压实变质作用。

2.2 储集条件

页岩既是源岩又是储集层，因此頁岩气具有典型的“自生自储”成藏特征，这种气藏是在天然气生成之后在源岩内部或附近就近聚集的结果。由于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态赋存。通常足够的埋深和厚度是保证页岩气储集的前提条件。页岩具有较低的孔隙度和渗透率，但天然裂缝的存在会改善页岩气藏的储集性能。

2.2.1 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<<0.001平方微米）。页岩中同时存在原生孔隙和次生孔隙。孔隙度可以影响页岩气是以吸附状态还是以游离状态为主，在具有较大孔隙的页岩层中页岩气主要以游离方式储集在孔隙裂缝中，而在某些孔隙度较小的岩层中页岩气通常以吸附状态为主。

2.2.2 裂缝

页岩气储层中倘若发育大量的裂缝群，那就意味着可能会存在足够进行商业生产的页岩气。阿巴拉契亚盆地产气量高的井，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。储层中压力的大小决定裂缝的几何尺寸，通常集中形成裂缝群。控制页岩气产能的主要地质因素为裂缝的密度及其走向的分散性，裂缝条数越多，走向越分散，连通性越好，页岩气产量越高。

2.3 盖层及保存条件

由于页岩气特殊的赋存机理，页岩气成藏所需的圈闭与盖层条件并不像常规油气藏要求的那么苛刻。页岩是一种致密的细粒沉积岩，它本身就可以作为页岩气藏的盖层。在其它一些页岩气盆地，页岩上覆或下覆的致密岩石也可对页岩气具一定的封盖作用。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，它们在大面积内为天然气所饱和。由于致密页岩具有超低的孔隙度和渗透率，页岩体可以形成一个封闭不渗漏的储集体将页岩气封存在页岩层中，相当于常规油气藏中的圈闭。页岩气属于非常规油气资源的一种，其成藏特征与常规气藏相比存在明显差异。致密页岩不仅可以作为页岩气藏的原岩，也可以作为储层、盖层。页岩气在储层中主要以吸附、游离和溶解三种方式赋存，有机质的丰度和地层压力是影响气体吸附的主要因素。

综上，含气页岩通常是在缺氧的环境下沉积的富含有机质的细粒岩石，影响页岩气生成的主要因素是有机质的含量、类型和热演化程度。足够的埋深和厚度是页岩能够生成和储集页岩气的重要条件。由于较低的孔渗性，天然裂缝可以提高页岩的储集空间和渗透性。

参考文献：

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