页岩气相关资料

页岩气系列资料总结

藏南日喀则地区白垩纪泥岩、页岩有机质丰度及其油气地质意义

一、页岩气的定义

页岩气指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中（亦可存在于泥页岩层系中的粉、细砂岩,粉砂质泥岩或砂岩夹层中）,以吸附或游离状态为主要存在方式（也包括溶解气）的连续式富集（连续型油气藏是指低孔低渗储集体系中油气运聚条件相似、含流体饱和度不均的非圈闭油气藏,具有巨大的储集空间和模糊的油气藏边界,其存在几乎不依赖于水柱压力,主要指非常规气藏,包括致密砂岩气、页岩、深盆气、煤层气、浅层微生物气、天然气水合物6种主要类型/为不间断充注、连续聚集/连续分布成藏）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烃源岩中大规模滞留的结果。

Curtis认为页岩气系统基本上是生物成因、热成因或者生物—热成因的连续型天然气聚集,页岩气可以是储存在天然裂隙和粒间孔隙内的游离气,也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或是干酪根和沥青中的溶解气。张金川等认为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,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。

二、页岩气的类型

1、按气源成因分类：

是最常采用的分类方式。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。盆地斜坡/中心,倾油有机质经历充分热降解或热裂解,热成因页岩气较发育;有机质成熟度较低、水动力条件优越的盆地边缘,生物成因气发育。

热成因型页岩气又可分为3个亚类:①高热成熟度型,如美国Fort Worth盆地的Barnett 页岩气藏;②低热成熟度型,如Illinois盆地的New Albany页岩气藏;③混合岩性型,即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同储气,如East Texas盆地的Bossier页岩气藏。

热成因气的形成有干酪根成气、原油裂解成气和沥青裂解成气3种途径: 原油及沥青二次裂解生成的天然气量大小主要取决于烃源岩中有机质丰度、类型以及液态烃残留量，和储层的吸附作用。其中由烃源岩有机质热演化直接成气及原油裂解成气是页岩气藏中天然气的主要来源。

生物成因型页岩气藏又分两类:①早成型,气藏的平面形态为毯状,从页岩沉积形成初期就开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄较大,可达66 Ma,如美国Williston盆地上白垩统Carlile页岩气藏;②晚成型,气藏的平面形态为环状,页岩沉积形成与开始生气间隔时间很长,主要表现为后期构造抬升埋藏变浅后开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄接近现今,如美国Michigan盆地的Antrim页岩气藏。

2、按有机质成熟度分类：

可分为高成熟度页岩气藏、低成熟度页岩气藏以及高低成熟度混合页岩气藏。与气源分类相对应，低成熟度的页岩气藏的成因主要是生物成因，为埋藏后抬升经历淡水淋滤而形成的第2次生气，处在生物气生成阶段，为低成熟度的页岩气藏，如Antrim页岩气藏为低成熟度的页岩气藏（Ro0.4%~0.6%）；由New Albany页岩气藏甲烷气体的δ13C分析（浅层生物气特征是炭同位素很轻），发现来自盆地南部深层的天然气都是热成因，而来自盆地北部相对浅层的天然气为热成因和生物成因的混合，为高、低成熟度混合的页岩气藏（Ro0.6%~1.3%）；福特沃斯盆地Barnett页岩气藏为热成因型，主要为热解干气，为高成熟度页岩气藏（Ro1.1%~1.4%）。此种分类并没有明确的Ro界限划分。

3、按有机质类型分类：

根据惠宽洋对鄂尔多斯盆地的天然气研究,划分为2类成因来源、6种类型：①腐殖型（陆生植物为主）成因来源的生物气、改造型煤成气和原生型煤成气；②腐泥型（水生生物为主）(含混合型)成因来源的改造型热解气、原生型热解气和原生型裂解气。

4、按埋藏深度分类

此种分类划分标准较多，如根据美国页岩气开采情况分为四类：①深度段小于1000m, New Albany页岩气藏和Antrim页岩气藏大约有9000口井,深度范围是200~610m;②深度段为1 000~1 600m, Ohio页岩气藏和圣胡安盆地Lewis页岩气藏大约有20000口井,分布深度为915~1 524m;③深度段为1600~2600m, Barnett页岩气藏和阿科马盆地Fayetteville(Arkansas)和Caney(Oklahoma)页岩气藏分布较深,为1981~2591m;④深度段为2600~3600m,如帕落杜罗盆地Bend页岩气藏中气井的深度在2515~2896m之间,阿科马盆地Woodford页岩气藏气井深度分布范围是1729~3657m,黑勇士盆地Floyd页岩气藏气井的深度为1524~3658m。

或以某一深度为界（1000m或2000m不等）划分为浅层、深层页岩气藏两种类型：①浅层（埋深＜2000m），吸附气主导，Toc是关键因素（每1%TOC气量约为7scf/t）,成熟度不重要，典型如Antrim页岩，埋藏浅，页岩气为生物成因，埋深和压力条件（3000-2000ft），游离气和溶解气量很少，GIP主要由有机质吸附气贡献，所以类似于微生物成因的浅层煤层气，Antrim页岩气量与TOC正相关。②深层（埋深＞2000m），游离气主导，孔隙度是关键因素（每1%孔隙度单位，气量20scf/t）,TOC相对次要，高成熟度十分重要（油要裂解生气），更高的压力和孔隙度是关键。目前在美国开发的页岩气盆地主要是第二类页岩气。实际地质条件下大多数是上述两种类型的过渡。

5、按压力特征分类：

页岩气藏可分为异常高压和异常低压两类。由于页岩气藏作为一个完全封闭的体系而存在,导致页岩气藏大多具有异常压力。热成因气是在足够的埋深下，在温度和压力的共同作用下生成，具有热成因气的页岩气藏通常都是经历过足够的埋藏作用，压实作用，上覆地层压力的作用，流体热增压及有机质向烃类转化过程中由于体积的膨大等引起了高异常地层压力，如Barnett页岩；而生物成因气埋藏深度比较浅，易形成异常低压，如Antrim页岩。

6、按盆地类型分类：

页岩气藏可分为前陆盆地和克拉通盆地两种类型。分布于前陆盆地的页岩气藏发育2套或多套页岩层，埋藏较深，压力和成熟度较高，天然气为热成因，具有高气体饱和度、低吸附气含量(圣胡安盆地除外)、低孔渗、平缓的等温吸附线和较高的开采成本等特点，足够高的页岩成熟度是页岩气藏发育的关键，由于前陆盆地构造运动比较强，裂缝比较发育，所以应寻找高气体含量、易扩散及能进行压裂的页岩气区；而位于克拉通盆地的页岩气藏则埋藏较浅，压力和成熟度较低，天然气为生物成因或混合成因，具有低气体饱和度、高吸附气含量、高孔渗、陡峭的等温吸附线、较低的开采成本等特点，裂缝的发育程度是决定页岩气藏品质的重要因素。克拉通盆地的构造形态为四周高、中间低，这种形态决定了淡水由盆地边缘向中心注入，成为克拉通盆地一种典型的页岩气藏模式。

7、按沉积环境条件和特点分类：

含气页岩可分为海相和陆相，海陆过渡相3种类型: ①海相黑色页岩主要形成于沉积速率较快、地质条件较为封闭、有机质供给丰富的台地或陆棚环境中。②陆相暗色泥页岩主要形成于湖泊沉积环境中,主要表现为与海相页岩相似的水进体系域沉积背景。虽然平面分布受限于分隔性较强的陆相环境,但泥页岩累计厚度大(50~2 000 m)、总有机碳含量高(局部平均值大于4%),总有机质成熟度变化大,是我国有待发现页岩气的又一重要领域。③海陆过渡相泥页岩主要分布在前三角洲。海陆过渡相页岩多为砂质页岩和炭质页岩。此外，也可分别把陆相和海相归结为直接型(干酪根直接生成天然气)和间接型(原油裂解气)两类页岩气。