页岩气藏中孔裂隙特征及其作用

通过对美国正在进行商业性采气的页岩层气总 结分 析发现: Barnett 组( For tWo rt h 盆地) 、Ohio 组( Appalachian 盆地) 、Ant rim 组( M ichigan 盆 地) 、页 岩层段的裂缝 发育。其中 在 Ohio 页岩的 3400 口井中, 只有 6% 的井发育天然裂缝网络, 未采 用增产措施完井, 可以得到可观的产量。同时在Ant rim 组生产区以外的页岩中, 尽管也钻到了富含天 然气的有机质页岩, 但其天然裂缝不发育, 因而渗透 率很低, 未得到可观产量。密集、连通、天然的裂缝也 影响着Barnet t 层段井的生产能力。国内的松辽盆地 古龙凹陷、辽河坳陷、济阳坳陷沾化凹陷、临清坳陷 东濮凹陷、柴达木盆地茫崖坳陷及西部凹陷等相继 发现和开采的裂缝性泥岩页岩气藏。
收稿日期: 2010- 12- 10
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内蒙古石油化工 2011 年第 2 期
的是裂缝中的游离气; 然后是附在裂缝面上的吸附 气; 最后逸出的是页岩基质中的吸收气。页岩中的吸 附气逐渐解吸, 进入储层基质中成为游离气, 经天然 和诱导裂缝系统流入井底, 吸附气的解吸是页岩气 开采的重要机制之一。吸附气则以非常稳定而又及 其缓慢的速度排出, 因此其产出具有速度慢、产量低 的特点。但是当有裂缝在井底附近较发育时, 且形成 较大规模的网络, 当地层平衡遭受破坏后, 裂缝内游 离气体迅速流出( 相对于吸附气的解析、扩散而言) , 在裂缝附近形成低压区, 在地层中吸附气的解吸主 要受压力因素的影响, 从而促进该区域内的吸附气 解吸, 提高气体产出效率。
关键词: 页岩气; 裂缝; 赋存机理; 产出模式 中图分类号: T E321 文献标识码: A 文章编号: 1006—7981( 2011) 02—0147—02
1 空隙特征及其关系 页岩是一类特殊的储层, 它和普通的储层差别
较大, 一般属超低孔、低渗类型。泥页岩类基质孔隙 极不发育, 多为微毛细管孔隙, 孔隙度变化范围一般 1% ～5% , 渗透率一般小于0. 001 ×10- 3 m2 。因此, 有裂缝发育在储层是泥质岩类气藏成藏的关键因 素, 且裂缝在泥页岩储集层中各向异性很强。
性, 通过对前人研究成果总结发现, 裂缝的一般宽度
为 0. 01～0. 5m m, 上述空隙的关系中, 裂缝不但起 着储存空间的作用, 更重要的是还起着连接若干空
隙和微裂缝的作用, 裂缝将单独发育的孔隙和裂缝 连接成一个更大规模的空隙- 裂缝体系, 并成为该 系统的主干通道。
2 赋存机理
通过查询国内外资料, 结合页岩气成藏机理的
Key words: Shale g as; F ract ures; M echanism o f presence; M ode of occurrence
页岩气藏投入开发后, 初期产量来自页岩的裂 缝和基质孔隙, 随着地层压力降低, 页岩中的吸附气 逐渐解吸, 进入储层基质中成为游离气, 纵使页岩内
发育裂隙, 但是由于其分布具有局部性, 非均质性 强, 同时由于裂隙与基质微孔隙之间的关系, 页岩气 从粘土颗粒或是有机质解吸之后经由微孔隙, 大的 溶蚀孔以及裂缝的产出过程中, 存在扩散与渗流的 运动形式的多次交替。具体来说, 若是裂缝网络直达 井底, 与裂缝临近的岩层微孔隙微裂隙内的游离气 以及因压力平衡破坏而逐步解吸的气体均可以直接 经裂缝流动到井底, 但是不与此类裂缝体系直接相 连的裂缝微孔隙、微裂隙以及大的裂缝要经过扩散 作用抵达至此类裂缝或是直接渗流到井底, 此过程 可能重复多次, 其扩散过程服从费克扩散定律。如若 裂缝被充填, 气体则已扩散形式经由裂缝。 4 结论 4. 1 泥页岩气成藏, 均伴随裂缝发育, 裂缝可以作 为储存空间容纳游离气, 同时作为渗流通道。 4. 2 裂缝网络沟通微裂缝、微孔隙大大改善了连通 情况, 缩短了气体由储层到井底的运移距离, 增加了 气体渗流的效率, 同时容易形成低压区, 促进吸附气 解吸。 4. 3 页岩气的产出经历了解吸- 扩散- 流动的过 程, 子气体解吸之后可能经历多次扩散- 流动运动 方式的改变, 最后总到达井底。
国内外泥页岩气裂缝发育情况统 计
柴达木盆地松辽盆地古龙 茫崖凹陷 凹陷青山口组
济阳坳陷渤南 洼陷/ 沾化凹陷
/ 四扣洼陷
东濮凹陷 文留地区
阿拉巴契亚 盆地泥盆系
布朗页岩
裂缝宽度 0. 5～10 0. 05～0. 1
( mm )
0. 1- 0. 3
0. 01- 0. 04 < 1
裂缝一般发育厚层泥岩里面, 同时具有非均质
New Albany 0. 4- 1. 3 50- 100 1- 25 40- 60
百度文库
Ba rne tt 0. 1- 1. 3 50- 200
4. 5 40- 60
L ew is 1.6- 1.88 200- 300 0. 45- 2. 5
60- 85
3 产出模式 天然气往往以逐步释放的形式产出, 首先排出
特 征参数
阿 巴拉契亚 盆地 密 执安盆地 伊利 诺斯盆地 福特沃斯 盆地 圣胡安盆 地
层位 Ro, % 有效厚 度, 英 尺 总 有机碳, % 吸附含 气量, %
O h io 0.4- 1. 3 30- 100
0- 4. 7 50
Ant rim 0.4- 1.6 70- 120 0.3- 24
70
[ 3] 张林晔, 李政, 朱日房. 页岩气的形成与开发 [ J] . 天然气工业, 2009, 29( 1) .
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Abstract: I f ind t hat fr act ur es are grow ing in principal pro ducing for mat io n t hr oug h sum ming - up shale g as in t he w orld. T his kinds of reser voir' s por osit y and perm eability is very lo w , f ract ures can provide st orage vol ume. M oreover f ract ures can not only improve por osit y and permeabilit y of reservoir , but also can bridge por e and m icrocracks, maxim al cutt ing dow n t he w ay of g as dif f using and perco lat ion f low . It is very im po rt ant t o occurrence.
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页岩气藏中孔裂隙特征及其作用
韩建斌
( 大庆石油学院地球科学学院, 黑 龙江 大庆 163318)
摘 要: 笔者通过总结国内外泥页岩类气藏发现: 在主力产层均发育裂缝。由于此类岩层孔隙度渗 透率极低, 且空隙曲折度高, 裂缝的存在不但可以做为储存空间, 而且还能改善孔渗特性, 同时更能连接 孔隙以及层面微裂隙, 极大地缩短气体扩散渗流的通道, 对气体的产出有重要意义。
认识, 可以将页岩气概括为: 主体上以吸附和游离 状态( 即吸附于干酪根和黏土矿物表面或游离于微
孔隙和裂缝中) 赋存于泥页岩地层中的天然气聚集,
其中吸附作用是页岩气的重要机理之一, 尤其是吸 附状态天然气的含量直接决定着页岩气藏的品质。
统计美国五大页岩气产层发现, 吸附含气量是主要 存在形式。
美国页岩气五大盆地资料统计
[ 参考文献]
[ 1] 王生维, 陈钟惠, 张明. 煤基岩块空裂隙特征及 其在煤层气产出中的作用[ J] . 地球科学学院 - 地质大学学报, 1995, 20( 5) : 557- 560.
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泥页岩裂缝主要分为构造裂缝、成岩裂缝、异常 超压裂缝、垂向载荷裂缝、垂向差异载荷裂缝、变质 收缩裂缝等六种。其中泥页岩裂缝气藏烃源岩的裂 缝主要有构造裂缝、超压裂缝及成岩收缩裂缝。这种 裂缝多形成于有机质演化过程中, 并随压力变化间 歇开启和闭合。这些裂缝的产状一般主要有5 种, 即 纵向裂缝、层间裂缝、鸡笼状裂缝、剪切缝、微裂缝。