页岩气及其成藏机理
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。
页岩气成藏机理
页岩气成藏机理1 前言页岩气是指那些聚集在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。
它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率、孔隙度极低的泥页岩之中，气流的阻力比常规天然气大，很大程度上增加了页岩气的开采难度，因此被业界归为非常规油气资源。
在页岩气藏中,天然气不仅存在于泥页岩,也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和砂岩地层中。
页岩气藏烃源岩多为沥青质或富含有机质的暗色泥页岩和高碳泥页岩,有机质含量一般为4% ~30%,是普通烃源岩的10~20倍。
天然气的生成来源于生物作用、热成熟作用或两者的结合。
页岩自身的有效孔隙度很低,页岩气藏主要是由于大范围发育的区域性裂缝,或热裂解生气阶段产生异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面或脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的最低限度的储集孔隙度和渗透率。
通常孔隙度最高仅为4% ~5%,渗透率小于1×10-3μm。
2 页岩气的成藏机理天然气以多种状态存在于页岩中。
少数为溶解状态天然气,大部分为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。
吸附状天然气的赋存与有机质含量密切,它与游离状天然气含量之间呈彼消长关系,其中吸附状态天然气的含量变化于20% ~85%之间。
2.1 页岩气第一阶段－吸附状态（吸附与扩散）天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离(图1①),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有机质和岩石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。
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。
2.2 页岩气第二阶段－游离状态（溶解与析出）在热裂解气大量生成过程中,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。
页岩气成藏机理研究
页岩气成藏机理研究徐祖新,郭少斌(中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083) 摘 要:页岩气藏大面积连续分布,而且不受构造作用的控制,页岩气的生烃、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。
页岩气成藏机理具有明显的“混合型”特征,根据成藏条件的不同,成藏机理可分为吸附机理、活塞式成藏机理或置换式成藏机理两种类型[1]。
页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏的特征,体现出了复杂的多机理递变特点。
页岩气成藏机理实质上就是页岩孔隙中的不同赋存方式的天然气空间比例分配问题[2]。
关键词:页岩气;成藏条件;成藏机理 中图分类号:P618.12 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)06—0122—03 页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附状态或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。
这是天然气生成之后在烃源岩层内就近聚集的结果,表现为典型的“原地”成藏模式[3]。
页岩气藏中的天然气主要存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩中,有时甚至也存在砂岩地层中。
页岩气藏中的天然气不仅包括了存在于裂缝中的游离相天然气,也包括了存在于岩石颗粒表面上的吸附气[4]。
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,由于生储盖条件特殊,天然气在其中以多种相态存在。
页岩气是非常规天然气的重要类型,在天然气中占的比重逐年增大,受到各国重视,其中美国在页岩气方面的理论与勘探开发技术完善,并且已经形成一定的商业规模[5]。
近几年来我国也进行了初步勘探,研究发现,我国南方志留系地层中发育黑色页岩,演化程度高,可形成的页岩气资源潜力大。
特别是四川盆地的威远和泸州地区,其页岩气资源相当于四川盆地常规天然气资源的总量。
我国松辽盆地白垩系、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[3]。
可以这么说,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[6]。
页岩气成藏机理及开发技术研究
2016年11月页岩气成藏机理及开发技术研究刘客（长江大学石油工程学院,湖北武汉430100）摘要：页岩气资源分布广泛，开采潜力巨大，但是页岩气藏与常规气藏相比，成藏机理、储层特征、开发技术都有很大区别，也给实际生产带来了很大的困难。
本文主要从介绍页岩气的概念、成藏机理和储层特征入手，总结了目前页岩气开发技术和存在优势与缺点，并结合我国实际情况对未来的开发方向进行分析。
关键词：页岩气;成藏机理;储层特征;开发技术页岩气主要是只储存于页岩中的一种非常规天然气，在全球范围内都有分布，它具有开采资源分布广、开采潜力大、生产周期大的优点，已经成为当前国内外能源开采的一个热点问题。
截止目前我国页岩气勘探开发程度很低，只有在四川地区有部分页岩气田投入商业生产，但是调查研究的步伐却越来越深入，自今年在贵州发现大型页岩气田，诸多学者对国内的页岩气研究的自信程度有了更大的提升，到现在已经有了实质性的进步。
虽然如此，但是页岩气储层和常规油气的储层具有很大的差别，成藏具有隐蔽性，所以开发难度也比较大，本文从分析页岩气的储层特征入手，探讨了目前页岩气开发的技术，并对未来作出展望。
1页岩气成藏机理页岩气藏主要是在暗色泥岩和浅色砂岩互层的地层中富集，主要是以游离相和吸附相之间的状态大量存在页岩储层中运移距离很短或者可以忽略不计，不需要像常规油气藏的圈闭，导致页岩气藏分布非常隐蔽，所以在勘探和开发上对技术要求更为严格。
2页岩气储层特征页岩气藏为自身自储式油气藏，所以对页岩层的有机质含量要求很高，需要有较高的有机质丰度和成熟度的要求很高。
对于页岩层中的矿物的研究，除了常见的粘土矿物外还有发现有白云石、长石、白云母、石英等矿物，有学者研究发现，如果页岩层中存在类似于石英等的脆性矿物，有利于后期开采过程中压裂形成裂缝，并且富含方解石有利于形成溶蚀孔隙。
物性特征是判断页岩层好坏的最重要的因素之一。
页岩气藏储层具有低孔隙度、低渗透率的特点，孔隙度一般要小于10%，渗透率则在页岩层发育过程中有较大的变化。
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。
页岩气成藏与运聚机理及前景趋势分析调查
页岩气成藏与运聚机理及前景趋势分析调查页岩气是一种在地下页岩岩石中储存的一种非常重要的天然气资源。
在过去几十年里，页岩气的勘探和开发取得了令人瞩目的成果，成为全球能源市场的重要组成部分。
本文将对页岩气的成藏与运聚机理进行分析，并对其未来的前景趋势进行调查。
首先，我们需要了解什么是页岩气的成藏机理。
页岩气的形成主要是通过古代有机质在地壳深部经过热解成熟、排水和干酪化等作用形成的。
在成熟过程中，有机质的碳元素会转化为天然气，并通过微孔和裂缝等储集空间储存起来。
因此，了解页岩气形成的沉积环境和地质构造对于寻找页岩气储层非常重要。
其次，我们需要了解页岩气的运聚机理。
与传统天然气不同，页岩气储层的孔隙度和渗透率比较低，气体的运聚主要依靠吸附和解吸作用。
吸附作用是指天然气分子与岩石表面形成物理吸附或化学吸附作用，将气体存储在页岩孔隙中；解吸作用则是指当压力降低时，气体从岩石孔隙中解吸出来，促使气体流动。
此外，裂缝和微孔等储集空间也起到了页岩气运聚的重要作用。
针对页岩气的前景趋势，我们可以从以下几个方面进行调查。
首先是技术的发展。
目前，页岩气的开发技术主要包括水力压裂和水平井钻探等。
随着技术的进步和成本的下降，预计未来页岩气产量将继续增加。
同时，还有一些新技术正在研发中，如化学品替代水力压裂技术和提高页岩气开采效率的新型压裂剂等。
其次，政府政策的支持也是关键因素。
很多国家和地区都意识到页岩气的重要性，并采取了一系列措施来促进其开发。
例如，美国通过优惠税收和减少管制等吸引投资者，加快了页岩气的开发进程。
其他国家如加拿大、中国和阿根廷等也制定了有利于页岩气开发的政策，为未来的发展铺平道路。
第三，环境的可持续发展也是未来页岩气开发的重要考虑因素之一。
页岩气开采对环境的影响引起了广泛关注，尤其是水资源的过度使用和水污染的问题。
因此，发展环保的开采技术和制定可持续发展的政策非常重要。
近年来，一些公司已经开始投资于环保友好型的页岩气开采技术研究，并逐步减少水资源的使用。
一页岩气成藏机理及控制因素
一页岩气成藏机理及控制因素第一章页岩气成藏机理及控制因素页岩气（Shale gas），是一种重要的非常规天然气类型，与常规天然气相比，其生成、运移、赋存、聚集、保存等过程及成藏机理既有许多相似之处，又有一些不同点。
页岩气成藏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；在烃类气体的运移方面，页岩气成藏体现出无运移或短距离运移的特征，泥页岩中的裂缝和微孔隙成了主要的运移通道，而常规天然气成藏除了烃类气体在泥页岩中的初次运移以外，还需在储集层中通过断裂、孔隙等输导系统进行二次运移；在赋存方式上，二者差别较大，首先，储集层和储集空间不同（常规天然气储集于碎屑岩或碳酸盐岩的孔隙、裂缝、溶孔、溶洞中，页岩气储集于泥页岩粘土矿物和有机质表面、微孔隙中。
），其次，常规天然气以游离赋存为主，页岩气以吸附和游离赋存方式为主；在盖层条件方面，鉴于页岩气的赋存方式，其对上覆盖层条件的要求比常规天然气要低，地层压力的降低可以造成页岩气解吸和散失。
页岩气的成藏过程和成藏机理与煤层气极其相似，吸附气成藏机理、活塞式气水排驱成藏机理和置换式运聚成藏机理在页岩气的成藏过程中均有体现，进行页岩气的勘探开发研究，可以在基础地质条件研究的基础上，借助煤层气的研究手段，解释页岩气成藏的特点及规律。
第一节页岩气及其特征页岩（Shale），主要由固结的粘土级颗粒组成，是地球上最普遍的沉积岩石。
页岩看起来像是黑板一样的板岩，具有超低的渗透率。
在许多含油气盆地中，页岩作为烃源岩生成油气，或是作为地质盖层使油气保存在生产储层中，防止烃类有机质逸出到地表。
然而在一些盆地中，具有几十－几百米厚、分布几千－几万平方公里的富含有机质页岩层可以同时作为天然气的源岩和储层，形成并储集大量的天然气（页岩气）。
页岩既是源岩又是储集层，因此页岩气是典型的“自生自储”成藏模式。
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，也由于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态存在。
页岩气研究综述 - 成藏机理、储层性质、渗流机理、吸附机理、含气性分析及主要开发技术
五、页岩气开发主要技术研究 同步压裂技术
2口或更多的邻近平行井同时压裂，目的是使页岩收到更大的压力作 用，从而通过增加水力裂缝网的密度，产生一个复杂的裂缝三维
网格，同时也增加了压裂工作的表面积。当压裂液注入两井之间
的空间时，每个井的排油面积增加，这是在单井压裂时不可能出 现的。同步压裂费用比较高，并且需要更多的协调工作以及后勤 保障，作业场所也更大。同时，它的收效大，因为压裂设备会更 高效的应用，2口井会再一周内完井而不是两周，采用该技术的页 岩气井短期内增产效果非常明显。
非常规油气
页岩气的开发技术
水力压裂技术
页岩气开采技术
1.清水压裂技术 2.重复压裂技术 3.水力喷射压裂技术
4.多级压裂技术
5.同步压裂技术
水平井钻井
一、页岩气主要开发技术
二、水力压裂技术综述 1、水力压裂技术应用分析 2、水力压裂关键因素 三、我国页岩气开发面临问题 四、结论与建议
1 水力压裂技术应用分析
页岩气成藏机理、储层性质、渗流机 理、吸附机理与含气性分析及主要开 发技术综述
1
2 3 4 5
概述
国内外页岩气开发和研究现状
页岩气成藏机理研究
储层性质及页岩气渗流
页岩气开发主要技术研究
一、概述
定义：页岩气（Shale Gas），是指以吸附和/或游离状态赋存于富有机质
页岩地层中，具有商业价值的生物成因和/或热成因的非常规天然气。 NelsonⅡ型裂缝储层：天然裂缝提供渗流通道，基质为大部分的气体提供
流能力更好的支撑剂裂缝，或者使作业井能够比重复压裂前更好 的连通净产层。实现这些目标需要掌握更多关于储层和生产井状 况资料，以便了解重复增产处理获得成功的原因，并以此为基础 改进以后的处理。评估重复压裂前、后的平均储层压力、渗透率 厚度成绩和有效裂缝长度与倒流的能力，能够使工程师们确定重 新压裂前生产井产能不好的原因，以及重复压裂成功或失败的因 素。
页岩气
1.吸附机理
页岩气赋存机理
4、裂缝、孔隙： 裂缝、孔隙会使 孔隙度增高，增 大页岩中颗粒的 比表面积。 5、压力：从吸 附等温线上可以 看出，岩石中的 吸附气含量随压 力的增加而增大。
总甲烷含量、吸附甲烷含量与压力的关系
2.游离机理
页岩气赋存机理
游离状态的页岩气存在于页岩的孔隙或裂隙中，气体可以自由 流动，其数量的多少决定于页岩内自由的空间（当气体分子满足 了吸附后，多余的气体分子一部分就以游离状态进入岩石孔隙和 裂隙中）。
（二）页岩气赋存机理
页岩气是典型的自生自储模式，因而无运移或极短距离运移， 就导致了其就近赋存的特点。页岩气主体上表现为吸附（干酪 根和粘土颗粒表面）或游离（天然裂缝和粒间孔隙）状态，甚 至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。
页岩气赋存机理
1、吸附机理 2、游离机理 3、溶解机理 4、综合机理
页岩气是由烃源岩连续生成 的生物化学成因气、热成因 气或两者的混合，在烃源岩 系统（ 页岩系统：页岩及页岩中
游离或溶解方式赋存的天然 气。（张金川教授）
夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥 质粉砂岩、甚至砂岩 ）中以吸附、
储集页岩气的泥页岩
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2.页岩气的分布
据２００５ 年ＲＨＳ的 统计，全球 页岩气资源 量为４５６ 万亿立方米， 主要分布在 北美（最 多）、亚洲、 欧洲和非洲 等地。
浅谈页岩气
主讲人：
主要内容
一、页岩气的概述
1、页岩气的定义 2、页岩气的分布
二、页岩气的成藏机理
1、页岩气生成机理 2、页岩气赋存机理 3、页岩气运聚机理 4、页岩气产出机理
三、页岩气的勘探和开发
1、页岩气的勘探 2、页岩气的开发
页岩气
四、页岩气的识别
1 .含气页岩岩性特点 2 .页岩气成藏边界条件 3 .页岩气快速识别
含气页岩岩性特点
当地层主含气及产气段以致密砂岩为主，具有生、供气能力和特点的泥、 当地层主含气及产气段以致密砂岩为主，具有生、供气能力和特点的泥、 页岩段作为夹层时，则形成具有活塞式成藏特点的根缘气。因此。 页岩段作为夹层时，则形成具有活塞式成藏特点的根缘气。因此。泥页 岩地层中砂质夹层的发育有力地促进了纯泥、页岩地层中的天然气排出， 岩地层中砂质夹层的发育有力地促进了纯泥、页岩地层中的天然气排出， 极大地复杂了页岩地层中的天然气成藏过程。 极大地复杂了页岩地层中的天然气成藏过程。
泥页岩发育特征
从震旦纪到早侏罗世, 中扬子地区发育了广泛的海相沉积和 陆相碎屑岩沉积，分布面积大，累计最大厚度超过10km，形成了 下震旦统(陡山沱组)、下寒武统、上奥陶统(五峰组)—下志留统 (龙马溪组)、下二叠统(栖霞组)、上二叠统(龙潭组和大隆组)、 下侏罗统6 套以黑色页岩为主体特点的烃源岩层系。 其中下寒武统、上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组、二叠 系、下侏罗统4 套烃源岩是区域主力烃源岩。研究认为，南方地 区与美国东部页岩气产地(阿巴拉契亚等盆地)具有诸多的气藏条 件可比性，下寒武统、上奥陶统五峰组—下志留统分布广、厚度 大、有机质丰富，是中扬子地区页岩气发育的有利层位。
五、中扬子地区下古生界页岩气 资源勘探潜力
1.区域地质背景 2.页岩气有利勘探区 3 .页岩气潜力分析
区域地质背景
中扬子区位于扬子板块中部， 泛指 建始－彭水断裂以东、襄樊－广济断裂以南、江南 －雪峰隆起以北的地区（图1），包括现在行政区 划上的湖北省大部、湖南省西北部及重庆东部、江 西北部等地区，总面积约15.5×104km2。地处扬子 陆块中部，南有雪峰江南造山带， 北有东秦岭造 山带， 构造单元划分为14 个次级构造单元，油气 勘探区域划分为江汉平原区、湘鄂西区、鄂西渝东 区3 个区域。
页岩气成藏条件及储层研究
吸附阶段
孔隙充填阶段
裂缝充填阶段
页岩气藏阶段
有机质和黏土颗粒表面吸附与解吸
气体流入页岩基质孔隙
气体进入天然裂缝网络
页岩气赋存方式与成藏过程示意图（据Ron McDonald，2002）
第十一页，共22页。
最终形成页岩气藏
页岩气藏特征
页岩气并不形成类似于常规油气的圈闭，具有自生自储、无气水界面、大面积低丰度连续成藏、低孔、低渗等特征，存在局部富集的“ 甜点”区。
40%。
第十八页，共22页。
（5）应力分析
储层研究
水平井的方向应与最大水平应力方向垂直 最大应力方向
水平井眼取向
第十九页，共22页。
水平井与裂缝不同方向的效果
页岩气的特别之处
页岩气与常规气存在明显差异, 不仅包括地质条件的不确定性,也有开发中的经济 风险性, 尤其是采收率的确定需要依赖井控数据。需要客观、准确预测页岩气资源潜力。
2.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。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。页岩气藏中吸附是气体得以 储存的主要机制。
第九页，共22页。
3. 裂缝
页岩中极低的基岩渗透率，开启的、相互垂 直的或多套天然裂缝能增加页岩气储层的产 量。那些低泊松比、高弹性模量、富含有机 质的脆性页岩才是页岩气资源的首要勘探目 标
露头和断裂破坏区；
② 陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强,有效开发需针对性技术；
③ 地面多山地、丘陵等复杂地表,埋藏较深(5000-7000m),还面临水资源与环保等问题，需采用适用 技术降低成本。
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4561012m3，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、赋存状态及富集条件等，使得页岩气具有明显的地质特殊性，具有低产量、产气时间长的特点（一般可稳产30～50年，递减率<5%）。
浅谈页岩气的成藏机理及影响因素_李风光
科技论坛浅谈页岩气的成藏机理及影响因素李风光１尹海霞１牛增前１祝宏祥２（1、中国石油渤海钻探工程技术研究院，天津3002802、山东泰安昆仑能源有限公司,山东泰安271000）１概述页岩气是一种非常规天然气，主要赋存于富有机质的泥页岩及其夹层当中，主要的存在形式有吸附及游离两种。
页岩气是一种清洁新能源，其主要成分是ＣＨ４。
页岩气比常规天然气具有生长周期长及开采寿命长的优点。
页岩对于页岩气而言，既是源岩，又是其储集层，因此被定义为“自生自储”式的一种气藏。
目前页岩气的开采还存在较大难度，主要是因为页岩其质地坚硬。
２页岩气成藏２．１页岩气的成藏机理页岩气在储层中的存在方式主要有两种：在矿物颗粒及有机质表面主要以吸附状态存在；而游离状态存在于天然裂缝或空隙中。
有机质的含量决定吸附的天然气量［１，２］，其值一般在２０％～８５％之间［３］。
而一般常规圈闭气的吸附量为０，煤层吸附气的吸附量大于８５％，因此，单从赋存状态看，页岩气介于两者吸附量之间之间。
页岩气成藏的特点较为复杂，呈现多机理递变的特点，可依据序列归纳为［４］：吸附聚集（生烃初期），活塞式运聚（大量生烃期），置换式运聚（生烃高峰期）。
２．１．１吸附聚集页岩作为源岩，为天然气的生成、吸附等提供了场所。
天在生烃初期，所生成的天然气首先在矿物颗粒的表面或有机质表面吸附，这主要是由于生物作用；在该阶段天然气会发生一定的运移，在吸附的气体量与溶解逃逸的气体量两者之间达到饱和状态时。
该阶段的成藏特点是以吸附状态存在于页岩的内部，因此，总含气量存在一定的限度。
２．１．２活塞式运聚天然气的生成过程中存在一定的热成熟作用，该作用可以将高密度的有机质转化成为低密度的天然气，由此造成在一定的密闭环境中压力升高、体积膨胀，因此，低密度天然气的大量生成就导致较高的地层压力［５］。
由于压力的升高，将会有一定的裂缝产生，主要分布在岩性接触过渡面、页岩内部应力集中面以及脆性薄弱面。
页岩气及其成藏机理
页岩气及其成藏机理张金川!，薛会"，张德明!，蒲军"（!#中国地质大学能源地质系，北京!$$$%&；"#石油大学盆地中心，北京!$""’(）收稿日期："$$&)$*)"*基金项目：国家自然科学基金项目（’$"+"$,"；’$!+"$*"）。
作者简介：张金川，男，副教授，博士，!(,’年出生，石油地质学专业，从事非常规天然气、成藏机理及资源评价的研究。
页岩气是以多种相态存在并富集于泥页岩（部分粉砂岩）地层中的天然气。
!%"!年在美国-./01/020/县钻探的第一口天然气生产井就是页岩气井（在井深"!3处，从%3厚的页岩裂缝中产出天然气）。
!((%年美国的页岩气当年采气量超过了!$$亿3&，其发现储量占美国天然气探明储量的"#&4。
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。
根据-05167等人的资料分析页岩气具有如下基本特征：（!）岩性多为沥青质或富含有机质的暗色、黑色泥页岩（高炭泥页岩类），岩石组成一般为&$48*$4的粘土矿物、!*48"*4的粉砂质（石英颗粒）和!48"$4的有机质，多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层；（"）页岩气可以主要来源于生物作用或热成熟作用，!（9:-）介于$8"*4之间，镜质体反射率介于$#’48"4之间；（&）页岩本身既是气源岩又是储集层，目前可采的工业性页岩气藏埋深最浅为!%"3。
页岩总孔隙度一般小于!$4，而含气的有效孔隙度一般只有!48*4，渗透率则随裂缝发育程度的不同而有较大的变化；（’）页岩具有广泛的饱含气性，天然气的赋存状态多变，吸附态天然气的含量变化于"$48%*4之间；（*）页岩气成藏具有隐蔽性特点，不以常规圈闭的形成存在，但当页岩中裂缝发育时，有助于游离相天然气的富集和自然产能的提高。
页岩气成藏机理研究新进展
页岩(shale)是由粒径小于0. 0039 mm的细粒碎屑、粘土、有机质等组成，具页状或薄片状层理、易碎裂的一类沉积岩，亦即美国所称的粒径小于0. 0039 mm的细粒沉积岩。
美国一般将粒径<0. 0039mm的细粒沉积岩统称为页岩富有机质页岩是形成页岩气的主要岩石类型，富有机质页岩主要包括黑色页岩与炭质页岩页岩气(shale gas或gas shale)是从富有机质页岩地层系统中开采的天然气{John, 2002; US Department of }:nergy, et al.，2009 ; Boyer et al,，2006)。
按成因机制，页岩气是以吸附或游离状态赋存于暗色富有机质、极低渗透率的页岩、泥质粉砂岩和砂岩夹层系统中，自生自储、连续聚集的天然气藏。
在页岩气藏中，富烃页岩一般既是天然气的储集层，又是天然气的源岩。
富有机质页岩烃源岩可大量(可高达总生烃量的50%左右)滞留油气。
形成可供商业开采的页岩气。
2.富有机质页岩沉积环境页岩可形成于陆相、海相及海陆过渡相沉积环境中。
富有机质黑色页岩形成，需要具备两个重要条件：一是表层水中浮游生物发育，生产力高；二是具备有利于沉积有机质保存、聚集与转化的条件。
水循环受限的滞留海（湖）盆、陆棚区台地间的局限盆地、边缘海斜坡与边缘海盆地中，由于水深且盆地隔绝性强，水体循环性差，容易形成贫氧或缺氧条件，是发育黑色页岩的有利环境。
综合研究认为，黑色富有机质页岩主要形成于缺氧、富H2S的闭塞海湾、潟湖、湖泊深水区、欠补偿盆地及深水陆棚等沉积环境中(姜在兴，2003;张爱云等，1987)。
摘要:在调研了国内外页岩气研究成果的基础上，系统地研究了页岩气藏基本特征，分析了页岩气藏的成藏机理及成藏控制因素，并针对页岩气藏特殊的成藏特征，探讨了相应的识别方法和资源评价方法。
研究表明，页岩气藏通常具有自生自储、储层粒度细、低孔低渗、裂缝发育、储层而积大、连续分布、形成温度及埋深范围广，赋存方式主要为吸附态、压力异常、产能低、采收率低和生产周期长等特征;页岩气成藏具有过渡特点，兼具了根缘气及常规天然气的成藏机理;有机质类型及含量、成熟度、裂缝、孔隙度和渗透率、矿物组成、厚度、湿度、埋深、温度与压力对页岩气藏的形成具有一定的控制作用;利用岩心分析法、地球物理法及ELS测井、成像测井等测井新技术可定性或定量识2页岩气成藏机理页岩气成藏可能形成于油气生成的各个阶段，具有典型的“混合型”特征}1}}。
页岩气藏的基本特征及其成藏机理
１ 页岩气藏 的基本特征
热化学能的转化， 热裂解气的大量生成使地层压力不断变大 ，
张金川等认为页岩气指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页 当压 力达 到 一 定 的 高度 ， 岩石 就 会 沿 着 薄弱 面 产 生裂 缝 ， 天 然
岩 中， 以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集 ， 是天 气 聚集 其 中就 容 易 形成 以游 离 态 为 主 的 工业 性 页岩 气藏 ，这 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 就构成 了挤压造隙式的运聚成藏特征。由于页岩气藏岩性多 地”成藏模式。页岩气的基本特征表现为含气饱和度分布范 为 暗色 泥 岩 和 浅色 粉 砂 岩 的 薄 互 层 ， 具有 Ｉ ＇ Ｌ Ｖ ｆ Ｌ Ｉ ＂ ＜ 渗 的特 点 ， 游
根据张金川等研究页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点除了天然气在孔隙水干酪根以及沥青中的溶解作用机理以外天然气生烃初期的吸附聚集到大量生烃期的活塞式运聚再到生烃高峰期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
页岩气藏 的基本特征及其成 藏机理
梁
摘 要
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（ 长安 大学资 源学院 陕 西 ・西安
页岩气是 一种 以吸附或游离状态赋存于泥页岩中的非常规 能源。泥页岩具有特低孔特低渗的特点 它 的这
，
种特 点决定 了页岩 气藏具有 自生 自储 的成藏模 式， 其 既是烃源岩 ， 同时也是储层和盖层。 目前 中国 页岩 气 的开 发 正 处于初期 阶段， 面临着诸 多问题。为此， 了解页岩气藏的基本特征及其成藏机理对 页岩 气的开发具有重要的意义
围广 、 圈闭具有隐蔽性、 运移距离较短， 它既可以游离在岩石 离 态天 然 气 对 地 层水 的排 驱 方 式 为 活 塞式 整 体 排 驱 ，这 就 与
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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页岩气藏形成机理与富集规律初探
3本文受到国家科技重大专项课题(编号:2008ZX050042005)的资助。
作者简介:陈更生,1963年生,教授级高级工程师,博士;主要从事天然气地质与成藏研究工作,现任中国石油西南油气田公司副总地质师。
地址:(610051)四川省成都市府青路一段3号。
电话:(028)86011112。
E 2mail :chengs @页岩气藏形成机理与富集规律初探3陈更生1 董大忠2 王世谦3 王兰生31.中国石油西南油气田公司2.中国石油勘探开发研究院3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 陈更生等.页岩气藏形成机理与富集规律初探.天然气工业,2009,29(5):17221. 摘 要 我国存在大量富含有机质页岩地层,具有广阔的页岩气藏勘探开发前景。
分析页岩气成藏特征,探讨页岩气藏形成机理与富集规律,有助于为更好地评价和开发我国的页岩气资源。
研究表明:页岩气藏是一种区域性连续聚集型非常规天然气藏;页岩具有一定厚度、有机质含量丰富、处于生气窗演化阶段以上、天然裂缝发育、位于构造低部位或盆地中心等是页岩气藏形成的主要条件;自生自储、不间断供气与连续聚集、未经运移或极短距离运移等是页岩气藏形成机理的重要特征;页岩有效厚度、有机碳含量、基质孔隙与天然裂缝发育程度是页岩气富集成藏的关键因素。
关键词 页岩气 成藏机理 富集规律 连续聚集 关键因素 有机碳含量 裂缝 DOI :10.3787/j.issn.100020976.2009.05.0041 页岩气藏特征 页岩气、盆地中心气、致密砂岩气以及煤层气均属连续型气藏。
这类气藏具有表1所列的16项明显特征。
页岩气藏的成藏特征也明显不同于常规气藏,主要表现在以下几个方面。
表1 连续型气藏特征简述表序号项 目气藏特征简述1气藏规模大面积区域分布2气藏边界条件没有明显的边界或界线模糊3“气田或气藏”概念通常融合为统一的区域性聚集4盖层与圈闭条件没有明显的封盖层和圈闭5油气水分布情况没有明确的(油)气水界面6成藏机制烃类不依靠水动力原地成藏7气藏压力特征一般为异常压力8资源分布情况地质资源量巨大,但采收率低9油气富集特征存在地质上的“甜点”高产富集区10储集条件储层基质孔、渗极低11裂缝发育情况储层普遍发育天然裂缝12生储组合关系储层通常紧邻烃源层13气井产水情况除煤层气外,一般都不产水14区域气水关系气水关系倒置,水层通常出现在气层的上倾方向15勘探成功率勘探成功率极高,没有真正的干井16气井可采储量估算的最终可采储量往往低于常规气藏 1)成藏时间早:常规油气藏中聚集的油气是在水动力的作用下运移而来的,即油气的生成地和储存地不属同一地质体,烃源层、储层和盖层三者既相互关联又相对独立。
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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
存状态及富集条件等，使得页岩气具有明显的地质特殊性，具有低产量、产气时间长的特点（一般可稳产30～50年，递减率<5%）。
页岩中的天然气成因和赋存状态都具有多样性的特点，其成因机理包括了未熟—低熟气、成熟气、高—过熟生物气等，也包括了二次生气、沥青生气及生物再作用生气等复杂成因机理，几乎覆盖了所有可能的有机生气作用机理。
赋存状态上主要包括了溶解态、游离态及吸附态，其中吸附态的存在使得页岩气有较稳定的保存能力和抗破坏能力，同时也导致了页岩气开发周期长、产量低的特点。
二、页岩气的形成条件
页岩气的成因主要包括三种：热成因、生物成因以及生物与热成因的混合成因。
生物成因的页岩气是页岩在成岩阶段直接有细菌降解而成的气体，也有气藏是经后期改造而成的生物气，生物成因气最普通标志是甲烷的 13C值很低（<-55‰）。
热成因的页岩气是有机质埋藏演化到高—过成熟阶段后，干酪根的短侧链直接热裂解成气，或干酪根上的长侧链所生成了液态油进一步裂解成气而形成的。
由于油的存在使致密页岩体系的渗透率降低，天然气很难排出来，致使气体的生产效率非常低。
混合成因页岩气是指不同成因类型的天然气在页岩中的共存。
由于地质演化历史复杂，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。
页岩气是沉积岩中的有机质在热作用或生物作用下形成的天然气。
要形成有工业开发价值的气藏要有丰富的气源物质基础，要求生烃有机质含量达到一定标准。
有机质含量高的黑色泥页岩是页岩气藏的最好烃源岩，它们的形成需要较好的还原环境和较快的沉积速度。
在整个有机质生烃的过程中都伴随有页岩气的生成，影响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。
有机质的成熟度不仅可以用来预测页岩的生烃潜能，还可以用来评价高变质地区页岩储层的潜能，是页岩气成藏的重要指标。
页岩的生气能力与有机质的成熟度和类型有关，在同一热演化阶段不同类型的有机质的生气特征不同；在不同的热演化阶段同一类型的有机质随着埋深和地温的升高，生气特征也不同。
因此，页岩气可以在不同有机质类型的烃源岩中产出。
有机质的总量和成熟度才是决定烃源岩生
产能力的重要因素。
根据美国开发页岩气的特征，页岩气盆地页岩从未成熟到成熟都有发现，可见成熟度的高低并不是制约页岩气成藏的主要因素，在热成熟度高的地区可能形成页岩气，但当成熟度超过一定门限后，单井的产能会有所下降。
干酪根是沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的分散有机质。
沉积有机物主要是干酪根，约占80%-90%。
干酪根根据碳氢原子比和原始含氢、氧量可分为三种类型：I型原始氢含量高，氧含量低，氢碳原子比为1.25-1.75；II型的原始氢含量较高，氧含量中等，氢碳原子比为0.65-1.25；III型的原始氢含量低，氧含量高，氢碳原子比为0.46-0.93。
有机质是页岩气生成的物质基础，有机质对生成页岩气的作用主要表现在两个方面：一是由于有机质是页岩气生成的物质基础，页岩中有机质含量越大，其生烃能力越强；二是页岩气中大部分天然气以吸附态存在于有机质颗粒表面。
有机质作为页岩中天然气的赋存介质，其有机质的含量越高，吸附气含量越高。
三、页岩气的富集
页岩气在页岩中的赋存主要有三种状态：①以溶解态赋存于有机质、液态烃和残留水中；②以吸附态存于黏土矿物、干酪根等表面；
③以游离态存于孔隙和裂隙中，其中吸附态的赋存状态是其聚集的重要特征。
据已开发的页岩气研究，吸附态页岩气占总量的20%—85%。
页岩气是介于根缘气和煤层吸附气之间的一种存在形式。
页岩气藏体现出了天然气聚集机理递变的复杂特点，即从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期的活塞式运聚，再到生烃高峰时期的置换式运聚，都具有这一特点。
页岩气藏的形成与演化，从整体上可分为三个主要阶段。
第一阶段天然气在页岩中生成、吸附与溶解逃离，与煤层气藏机理大致相同。
在天然气生成的初期阶段主要由生物作用产生天然气，首先吸附在有机质和岩石颗粒表面上，当吸附量和溶解量达到饱和时，富裕的天然气则从溶解相或游离相进行运移逃散。
在一定条件下可为水溶气藏提供丰富的气源。
此时所形成的页岩气藏总体含气量有限，其分布限于页岩内部且以吸附状态为主要赋存方式。
第二阶段热裂解气大量生
成。
随着埋深的增加，温度压力不断变化，天然气的生成主要是热化学能的转化，将高密度的有机质转换成低密度的天然气，气体体积明显膨胀，压力升高。
天然气的大量生成使得地层压力显著升高，形成异常高压，在页岩内部的脆性薄弱面上产生裂隙，天然气则聚集其中是形成以游离相为主的工业页岩气藏。
第三阶段随着天然气的不断产生直至无法全部保留在页岩内部，从而产生了以生烃膨胀作用为基本动力的逃离作用，表现为整个气藏的饱含气性。
四、结论与认识
页岩气藏的富集因素有多种，其形成机理和气藏特征都十分复杂，这两者也决定了页岩气藏富集的复杂型。
页岩气藏与常规油气藏最大的区别在页岩气藏是以自生自储的模式富集，其页岩厚度、有机碳的含量、孔隙与微裂缝的发育程度都会影响页岩气藏的富集程度。
参考文献
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