复杂条件下页岩气藏生产特征及规律
页岩气成藏条件综述
页岩气成藏条件综述【摘要】以美国典型页岩气盆地的页岩气成藏条件为基础，结合国内学者讨论，归纳出页岩气成藏条件包括：生烃条件（沉积环境、有机质类型、丰度、成熟度、单层厚度）、储集条件（孔隙度、渗透率、裂缝发育程度、矿物成分）、盖层及保存条件（构造运动强度、地层水条件）以及地层压力和埋深等，有利的页岩气成藏指标的下限【关键词】页岩气；成藏条件；有机质含量；成熟度0.引言页岩气是指天然气在富有机质泥页岩中生成之后，在层内以吸附或游离状就近富集，表现为“原地成藏”特征[1]。
页岩气勘探、开发始于美国，1821年在纽约Chautauqua县泥盆系Dunkirk页岩中钻下第一口页岩气井，产出可照明天然气[2]。
近年来，国内学者对页岩气成藏条件也进行了一些讨论[3-4]，但不够全面。
本文通过对美国典型页岩气盆地的页岩气成藏条件进行分析，结合国内学者讨论，总结页岩气成藏条件、成藏控制因素及下限指标。
1.烃源条件1.1沉积环境沉积环境从根本上控制和决定了页岩发育的厚度、有机质类型和丰度，所以我们应该把它作为分析页岩烃源条件的前提。
通常安静、缺氧还原的水体对有机质的保存有利，例如，在海相中，浅海陆棚环境最适合富有机质泥页岩的形成，四川盆地的寒武系筇竹寺组及志留系龙马溪组页岩均属深水陆棚相沉积[5]，已发现大量页岩气资源。
1.2有机质类型裂缝不仅可作为页岩气的聚集场所，还可作为页岩气的运移渠道。
裂缝有助于吸附气的解析，增加游离气的含量[2]。
李登华（2009）认为真正对页岩储层起到改善作用的是微裂缝，而不是宏观裂缝[3]。
对热成因型的页岩气藏而言，宏观裂缝会导致页岩气的逸散，对其保存不利；对于生物成因气藏而言，断裂越多，地层水活动性越强，生成的生物气量反而越大[3]。
2.2岩石学特征当页岩中脆性矿物含量越高时，越易形成天然裂缝和人工诱导裂缝。
北美主要页岩气产层的石英含量一般在20%～75%之间（表1），对于具有商业开发价值页岩而言，脆性矿物含量一般高于40%，石英含量大于30%[8]。
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。
复杂条件下页岩气藏生产特征及规律
第19卷第6期Production characteristics and law of shale gas reservoir under complex conditionsWang Nan 1,2,Zhong Taixian 3,Liu Xingyuan 4,Lei Danfeng 1，2(ngfang Branch,Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina,Langfang 065007,China;2.National Energy Shale Gas R &D (Experiment)Centre,Langfang 065007,China;3.PetroChina Company Limited,Beijing100007,China;4.China Petroleum Materials Corporation,CNPC,Beijing 100029,China)Abstract:This paper focuses on analysis of shale gas reservoir characteristics,production mechanism and productivity characteristics after fracturing.In the study of shale gas reservoir,four components of porous medium for shale reservoir have been analyzed.It is proved that the organic matter is the main reservoir body and seepage channel for free gas.The content of organic matter and the characteristics of pore development directly influence the reserves and production of shale gas reservoir.This paper also analyzes the flow mechanism such as shale gas adsorption,desorption and diffusion,calculates the volumes of free gas and adsorbed gas based on those mechanism and explain the correlation between gas content and pressure history curve.In the analysis of shale gas productivity,the case is used to determine the characteristics of initial high production of single well,fast production decline at late stage and long production cycle.It is confirmed that the hydraulic fracture is the most important flow channel for shale gas.The pattern of hydraulic fracture is key factor to determine the productivity of shale gas.In this study,the production mechanism,characteristics and law of complex shale gas reservoir are summarized,which can provide theory support for improving the productivity of shale gas well and developing the shale gas reservoir on a large scale.Key words:shale gas;development;production mechanism;productivity;reservoir characteristics;decline analysis1储集机理1.1储层特征页岩储层具有分布广、单层厚度大、含气量低等特征，页岩气藏的存储形式可分为吸附气和游离气。
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。
天然气分布规律及页岩气藏特征
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。
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%）。
泥页岩储层特征及油气藏描述讲解
泥页岩储层特征及油气藏描述1、页岩气地质理论页岩气藏因其自身的有效基质孔隙度很低，主要由大范围发育的区域性裂缝或热裂解生气阶段异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面、脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的储集孔隙度和渗透率，孔隙度最高仅为4%-5%，渗透率小于1x10-3µm2。
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，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、裂缝中。
吸附状态天然气的赋存与有机质含量关系密切，其中吸附状态天然气的含量为20%-85%，其成藏体现出非常复杂的多机理递变特点，表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、典型常规圈闭气成藏的多重机理。
页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果，是“自生自储”式气藏，运移距离极短，现今保存状态基本上可以反映烃类运移时的状态，即天然气主要以游离相、吸附相和溶解相存在。
在生物化学生气阶段，天然气首先吸附在有机质和岩石颗粒表面，饱和后则富余的天然气以游离相或溶解相进行运移，当达到热裂解生气阶段，由于压力升高，若页岩内部产生裂缝，则天然气以游离相为主向其中运移聚集，受周围致密页岩烃源岩层遮挡、圈闭，易形成工业性页岩气藏。
由于扩散作用对气态烃的运移起到相当大的作用，天然气继续大量生成，将因生烃膨胀作用使富余的天然气向外扩散运移，此时无论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层，均表现为普遍的饱含气性。
在陆相盆地中，湖沼相和三角洲相沉积产物一般是页岩气成藏的最好条件，但通常位于或接近盆地的沉降-沉积中心，导致页岩气的有利分布区集中于盆地中心处。
从天然气的生成角度分析，生物气的产生需要厌氧环境，而热成因气的产生也需要较高的温度条件，因此靠近盆地中心方向是页岩气成藏的有利区域。
2、页岩气的主要特征2.1页岩气的成因特征页岩气的成因类型有生物成因型、热解成因型和热裂解成因3类型及其混合类型。
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：
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。
页岩气成藏特点及勘探选区条件
在具备成藏条件的基础上，由于成藏机理的差 异，与常规天然气相比，页岩气的成藏具有其独特的 特征，具体表现在成因、气源生产力和赋存 3 个方 面。 2． 1 成因特征
页岩气的成因类型包括生物成因、热解成因和 热裂解成因 3 类，在地质条件下，页岩气可以经历一 种或多种成因类型。泥页岩埋深较浅，热演化程度 较低时，生成的页岩气也即生物成因气，典型的生物 成因气是密执安盆地的 Antrim 页岩气（ 表 1） ，其镜
Antrim 泥盆纪
183 ～ 730
49
0． 3 ～ 0． 4 ～ 1． 13 ～
Ⅰ型 24
0． 6
3． 5
10 ～ 50
20 ～ 60 2 ～ 10
＜0． 1
30 ～ 42 20 ～ 41 0． 81
伊利 诺斯
New
183 ～
克拉通 Albany 泥盆纪 1 494
31 ～
1～
122 Ⅱ型 25
0． 4 ～ 2． 45
38 ～ 64
－
1～ 6． 53
＜0． 1 28 ～ 50
－
－
注： 北美页岩气数据据 USGS 网站及参考文献［4－10］整理。
发育的有利地区。页岩对埋深基本没有要求，具有 商业价值的页岩气藏其最浅埋深仅为 182 m［4］，而 埋深超过 5 000 m 仍有页岩气藏发育。 1． 3 运聚条件
第 18 卷 第 6 期
范柏江等． 页岩气成藏特点及勘探选区条件
·11·
质组反射率（ Ro） 为 0． 4% ～ 0． 6% ，所生成的甲烷气 碳同位素非常轻，基本上都小于 50‰。伊利诺斯盆 地的 New Albany 页岩 Ro 为 0． 4% ～ 0． 9% ，既有生 物成因气 也 有 热 解 成 因 气，甲 烷 气 碳 同 位 素 较 轻。 而阿巴拉契亚、福特沃斯、圣胡安盆地页岩气碳同位 素没有明显的统计规律，在这些盆地中，部分埋深较 大、热演化程度较高的热解成因页岩气，其甲烷气碳 同位素偏低，究其根本原因，是页岩气属于残留型的 天然气藏，其天然气是不同热演化阶段生成的不同 成因类型天然气的混合体，由此导致天然气的组分 特征及 其 碳 同 位 素 特 征 表 现 并 不 单 一。Milici 认 为，生物降解作用的未熟生物气大多滞留于气源岩 内，与后期生成的热解气混合，构成了成熟热解气或 热裂解气的一部分，这可作为页岩气藏的一个辅助 识别标志［14］。
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
斌
周 罡
王
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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
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。
页岩气藏储层特征与开采技术
页岩气藏成藏特征与主要开发技术页岩气藏成藏特征与主要开发技术摘要：页岩气作为一种重要的非常规能源，目前只有美国和加拿大取得商业开发成功。
页岩气独特的赋存状态，成藏特点与模式, 区别于常规天然气储层的特征以及评价内容等决定了页岩气储层研究的特殊性。
页岩气商业开发成功主要取决于水平钻井和压裂技术的突破。
目前常用的技术有多级压裂、清水压裂、缝网压裂重复压裂和同步压裂等。
我国页岩气的勘探和开发处于初级阶段，本文从页岩气成藏特征和主要开发技术方面做了简要介绍。
关键词：页岩气; 成藏；异常高压；压裂；裂缝0 引言根据勘探资料显示，我国页岩气主要盆地的可采资源量约为23.5×1012m3，资源量十分丰富，略小于美国的28×1012m3。
在美国，页岩气商业性开采早已实现，2009年美国页岩气产量为889×108m3，高于中国当年的常规天然气产量830×108m3，美国页岩气2010年超过了1200×108m3，占据13%~15%的天然气产量。
我国四川盆地下古生界泥页岩分布厚度大，有机质含量丰富，且演化程度高、生烃量大，尤其地质特征与美国页岩气盆地极为相似。
近年来，中国对页岩气的勘探开发投入力度加大，特别是四川盆地威201井，经过直井压裂测试，日产气量上万方，达到工业气流，这给后续页岩气资源的勘探开发提供了基础和信心。
1 页岩气藏的成藏特征1.1页岩气藏基本特征与煤层气类似，富含有机质的页岩本身可以作为页岩气的气源岩，又可以作为储集层，页岩气的赋存方式、成藏机理和成藏过程与常规天然气有很大不同，因此，页岩气藏具有独特的地质特征。
页岩气的赋存方式和赋存空间的特殊性，决定了页岩气藏具有隐蔽性特征和裂缝型圈闭。
构造圈闭对页岩气藏的形成并不起主导作用，但是一个长期长期稳定的构造背景，对页岩气聚集可能具有一定的积极作用。
泥页岩的孔隙较小且不发育，游离状态的页岩气主要赋存于裂缝系统中，泥页岩中的裂缝发育带往往是页岩气的有利聚集带，因此，裂缝型圈闭是页岩气藏的主要圈闭类型。
渝东南构造复杂区常压页岩气生产特征及开发技术政策
巧天然社地仏第42卷第1期OIL&GAS GEOLOGY2021年2月文章编号:0253-9985(2021)01-0224-17doi：10.11743/o gg20210119渝东南构造复杂区常压页岩气生产特征及开发技术政策何希孵，卢■，何贵松-任建俨,王伟-陈祖华-高玉巧-房大志$(1.中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏南京210011；2.中国石化重庆页岩气有限公司，重庆408400)摘要:针对渝东南构造复杂区常压页岩气压力系数低、吸附气占比高、地应力复杂及压裂形成复杂缝网难度大等地质特点，在60余口页岩气水平井钻探成果和生产特征分析基础上，总结了常压页岩气生产规律，划分了生产阶段，明确了产能主控因素，提出了开发技术政策。
结果表明：常压页岩气生产具有初期以排液为主，产气量较低，随着返排率增大，产气量不断增大，后期产量逐渐稳定，产量递减慢，单位压降产气量较高，单井可采储量较小的特点。
可划分为纯液、过渡、稳定生产和低压排采等4个阶段，不同阶段生产特征受地层压力系数影响明显:压力系数越高，纯液生产时间越短，见气返排率降低;在过渡阶段，返排率越低，气液平衡时间越长;在稳定生产阶段,产气能力越强，单位压降产量和单井可采储量越高。
产能主要受地层压力系数和有效改造体积控制，其中有效改造体积主要受控于最优靶窗钻遇率、水平段长、水平段方位以及压裂改造规模等，压力系数越高，最优靶窗钻遇率越高，水平段长越长，压裂改造规模越大，越利于提高单井产量和最终经济可采储量。
在上述认识基础上,提出了渝东南构造复杂区页岩气开发技术优化政策和配套的压裂工艺参数，以指导常压页岩气效益开发。
关键词：生产特征;产能影响因素;开发技术政策；常压页岩气；龙马溪组;渝东南构造复杂区中图分类号:TE321文献标识码:AProduction characteristics and optimized development technologies for normal-pressure shale gas in the structurally complex areas ofsoutheastern ChongqingHe Xipeng1,Lu Bi1,He Guisong1, Ren Jianhua1,Wang Wei1, Chen Zuhua1, Gao Yuqiao1,Fang Dazhi2(1.Exploration and Production Research Institute of East China Oil and Gas Branch Company,SINOPEC,Nanjing,Jiangsu210011,China；2.Chongqing Shale Gas Company Ltd.,SINOPEC,Chongqing408400,China)Abstract:The normal-pressure shale gas reservoirs in some structurally complex areas of southeastern Chongqing is characterized by low pressure coefficient,high proportion of adsorbed gas and complex in-situ stress・Difficulties in fonning complex fracture networks in these reservoirs are also frequently experienced during frac operations・Based on the analysis of drilling results and production characteristics of more than60horizontal shale gas wells in the areas,we summarized the production law,delineated the production stages,clarified the main factors controlling production capacity,and proposed an optimized technology combination for the reservoir development.It shows that the reservoirs produce mainly fracturing fluids with only a small amount of gas during the initial stage after fracturing and start to yield more gas as the flowback rate of frac fluids increases.At the later stage,gas production gradually stabilizes(depletes slowly)but features relatively high gas production per MPa of pressure drop and limited reserve covered by single wells. The whole production process can be divided into four stages:the liquid(flowback fluid only)stage,transition stage, stable production stage and low-pressure gas drainage stage.The formation pressure coefficient plays a critical role in all of the stages.During the liquid stage,higher pressure coefficient helps to shorten the liquid producing time and to initiate gas production when the flowback rate is still low.In the transition stage,it maintains a longer gas-liquid equilibrium time at lower flowback rate.In the stable production stage,it ensures a stronger gas production capacity that yields more gas with each unit of pressure drop and recover more reserves from a single well.Apart from formation pressure coefficient,收稿日期：2020-06-08；修订日期：2020-11-26O第一作者简介:何希鹏(1970年一)，男，研究员，油气地质综合研究及勘探开发评价。
页岩气成藏机理及其富集规律
《能源地质学》论文题目：页岩气成藏机理及其富集规律指导教师：姓名：学号：专业班级：《能源地质学》论文页岩气成藏机理及其富集规律研究摘要:文章主要从页岩气成藏机理、成藏条件、储集条件和富集规律论述页岩气成藏特征。
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; 页岩气成藏受多种因素综合影响，包括沉积环境、总有机碳含量、干酪根类型和热演化程度等。
页岩的埋深和厚度、孔隙度和渗透率、裂缝是页岩气储集的衡量条件。
关键词:页岩气成藏机理成藏条件储集条件Abstract: In the sight of the accumulation mechanism， reservoir － forming conditions，reservoir condition and enrichment pattern， caprock and preservation condition， shale gas reservoir is the typical transition in the performance characteristics and shows multiple － mechanisms including typical coalbed methane，typical source － contacting gas， and typical trap gas. The shale gas accumulation is affected by many factors including the sedimentary environment，total organic carbon content，kerogen type， and degree of thermal evolution. Measuring conditions of the shale gas reservoirs consist of the depth and thickness，porosity and permeability， and fracture of shales. The key factors of enrichment degree of shale gas include the thickness of shale， organic matter content and shale reservoir space.Key words: shale gas; accumulation mechanism; reservoir － forming conditions; reservoir condition第一节：前言页岩气是非常规天然气资源勘探的重要领域，掌握其地质成藏机理是进行页岩气开采的基础；通过对国内外页岩气的开发和研究初步了解到，页岩气的储量主要是以北美（主要是美国）、前苏联、中亚和中国等地区为主，而其商业开采目前也是仅仅在少数发达国家，自美国德克萨斯州的Barnett页岩发现以来，页岩气革命给地区乃至国家的经济带来了巨大的推动力，产生了巨大的利润，全球很多公司都在争先恐后地寻找页岩气资源，都希望能找到下一个Barnett页岩。
复杂构造区页岩气富集特征——以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例
巧天然社地仏第42卷第1期OIL&GAS GEOLOGY2021年2月文章编号：0253-9985(2021)01-0086-12doi：10.11743/o gg20210108复杂构造区页岩气富集特征—以四川盆地东南部丁山地区下古生界五峰组-龙马溪组为例—卢志远匕何治亮余丿『片欣2,3,6,李东晖2,3,6,杜伟2,3,6,聂海宽2,3,6[1.中国地质大学(北京)能源学院，北京100083； 2.页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室，北京100083；3.中国石油化工集团公司页岩油气勘探开发重点实验室，北京100083；4.中国石油化工股份有限公司科技部，北京100728；5.重庆地质矿产研究院，重庆400042；6.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083]摘要:川东南丁山地区是四川盆地页岩气主要勘探开发区，尽儈已有多口井获得高产页岩气试气产量,但由于递减速率快和估算的最终可采储量(EUR)低，导致该区尚未获得商业开发。
为了明确复杂构造区页岩气成藏富集特征，预测有利目标区，通过岩心观察、笔石带识别与对比以及扫描电镜观察等手段，对川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型、展布特征、储集类型和含气量等进行了分析。
研究结果表明：川东南丁山地区五峰组-龙马溪组页岩岩石类型主要包括硅质页岩、含灰-灰质页岩、粘土质页岩和粉砂质页岩4种，其中优质页岩为WF2—LM4笔石带的硅质页岩，厚度介于6~10m。
储集空间主要包括有机质孔、矿物质孔和微裂缝，靠近盆地边缘无沥青充填的溶蚀孔相对发育，反映了较差的页岩气保存条件。
与涪陵页岩气田的对比分析表明，丁山地区五峰组-龙马溪组WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度较薄，在靠近盆缘断裂带的地区埋藏较浅，页岩气藏压力系数低，为浅层常压页岩气藏；向盆内方向压力系数增加，埋深较大，属于深层超压页岩气藏。
建议在川东南地区WF2-LM4笔石带硅质页岩厚度大、埋藏适中和保存条件较好的地区开展页岩气的勘探工作。
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 ENGINEERING1-具有连续型气藏主要特征1气藏规模大面积区域分布，规模大于任何常规油气藏2气藏边界条件没有明确的边界或界线非常模糊3“气田或气藏”概念通常融合为统一的区域性聚集，有田、藏的概念，无边界4盖层与圈闭条件没有明确的封盖层和圈闭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条件运移或原地成藏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隙度、渗透率极低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或就是烃源岩层13气井产水情况除页岩气藏外，一般都产水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美国沃斯堡盆地Barnett页岩气藏分布图----Barnett 古生界TPS ——Barnett 页岩范围——USGS 评价范围——构造单元——页岩气预测有利区■油单元■气单元■油气混合单元BA常规油气分布区页岩气藏分布区BA页岩气藏分布区2-圈闭条件：无明显圈闭石油工程技术研究院SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING页岩孔隙度随深度变化关系050100150200204060800102030405000流体压力（MPa ）→页岩孔隙度（%）→10004000300020000←深度（m ）温度（℃）→（据Jungten 和Karwell等，1970；Welte, 1972）3-储层特征：孔、渗极低的超致密储层3-储层特征：孔、渗极低的超致密储层美国主要含气页岩储层特征统计主要特征参数Haynesville Barnett Fayetteville Marcellus埋深（m）3048~3962.41645.9~2926.08365.76~22861524.0~2438.4厚度（m）60.96-91.4460.96~152.415.24~60.9615.24~91.44总有机碳含量（%）~4.0 2.0~7.0 2.0~5.0 5.3~7.8平均测井孔隙度（%）10~74~12 5.5~7.5含水饱和度（%）15~2025~3515~5012~35单位面积储量（108m3/Mile)42.48~63.7121.24~56.638.50~16.998.50~42.48预测采收率（%）25~3025~5035~40~30平均单井可采储量（水平井，108m3） 1.27~2.410.640.62 1.06井孔隙度4%~12%，平均5.2%；渗透率<（0.001~2）×10-3μm2，平均40.9×10-6 μm2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页岩气藏中天然气赋存状态：吸附气，游离气，溶解气等。
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第19卷第6期Production characteristics and law of shale gas reservoir under complex conditionsWang Nan 1,2,Zhong Taixian 3,Liu Xingyuan 4,Lei Danfeng 1，2(ngfang Branch,Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina,Langfang 065007,China;2.National Energy Shale Gas R &D (Experiment)Centre,Langfang 065007,China;3.PetroChina Company Limited,Beijing100007,China;4.China Petroleum Materials Corporation,CNPC,Beijing 100029,China)Abstract:This paper focuses on analysis of shale gas reservoir characteristics,production mechanism and productivity characteristics after fracturing.In the study of shale gas reservoir,four components of porous medium for shale reservoir have been analyzed.It is proved that the organic matter is the main reservoir body and seepage channel for free gas.The content of organic matter and the characteristics of pore development directly influence the reserves and production of shale gas reservoir.This paper also analyzes the flow mechanism such as shale gas adsorption,desorption and diffusion,calculates the volumes of free gas and adsorbed gas based on those mechanism and explain the correlation between gas content and pressure history curve.In the analysis of shale gas productivity,the case is used to determine the characteristics of initial high production of single well,fast production decline at late stage and long production cycle.It is confirmed that the hydraulic fracture is the most important flow channel for shale gas.The pattern of hydraulic fracture is key factor to determine the productivity of shale gas.In this study,the production mechanism,characteristics and law of complex shale gas reservoir are summarized,which can provide theory support for improving the productivity of shale gas well and developing the shale gas reservoir on a large scale.Key words:shale gas;development;production mechanism;productivity;reservoir characteristics;decline analysis1储集机理1.1储层特征页岩储层具有分布广、单层厚度大、含气量低等特征，页岩气藏的存储形式可分为吸附气和游离气。
吸附气主要赋存在有机质颗粒与黏土颗粒的表面，而游离气则赋存于页岩基质孔隙和次生裂缝中［1-5］。
页岩储层作为多孔渗流介质，主要分为4个部分，分别是非有机质基质、有机质干酪根、天然裂缝及人工水力裂缝。
非有机质基质主要是页岩的矿物组分，一般占页岩总体积的90%以上［6］。
在对四川威远地区井1页岩层进行矿物组分分析时发现：岩石碎屑成分主要为石复杂条件下页岩气藏生产特征及规律王南1，2，钟太贤3，刘兴元4，雷丹凤1，2（1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007；2.国家能源页岩气研发（实验）中心，河北廊坊065007；3.中国石油天然气股份公司，北京100007；4.中国石油物资公司，北京100029）摘要从页岩气藏的储层特征、生产机理及压裂施工后气井的产能特征着手，首先分析了页岩储层多孔介质的4个组成部分，确定了有机质孔隙是页岩气主要的储集体，有机质含量及孔隙发育特征直接影响页岩气藏的储量和产量；对页岩气藏的吸附、解析、扩散等渗流机理进行了细致分析，推算游离气与吸附气量，并用压力变化关系曲线解释含气量关系；在产能特征方面运用实例分析了页岩气井产能，确定了单井初期产量高、后期递减迅速和生产周期长等特征，证实了水力裂缝是页岩气藏最主要的气体渗流通道，水力裂缝的形态最终决定气井的产能。
研究结果从多方面总结了页岩气藏复杂的生产机理及特征规律，为提高页岩气井产能、规模化开发页岩气藏提供了理论支撑。
关键词页岩气；开发；生产机理；产能；储层特征；递减分析中图分类号：TE349文献标志码：A引用格式：王南，钟太贤，刘兴元，等.复杂条件下页岩气藏生产特征及规律［J ］.断块油气田，2012，19（6）：767-770.Wang Nan ，Zhong Taixian ，Liu Xinyuan ，et al.Production characteristics and law of shale gas reservoir under complex conditions ［J ］.Fault -Block Oil &Gas Field ，2012，19（6）：767-770.收稿日期：2012-05-12；改回日期：2012-09-19。
作者简介：王南，男，1982年生，工程师,工程经济学硕士，2008年毕业于英国拉夫堡大学,主要从事非常规天然气储层评价、试井分析方面的研究工作。
E -mail ：wn215@ 。
断块油气田FAULT -BLOCK OIL ＆GAS FIELD doi:10.6056/dkyqt2012060222012年11月2012年11月断块油气田英、长石、方解石、白云石和黏土矿物。
其中石英和黏土矿物所占比例较高，占总矿物组分的60%以上；方解石、白云石一般在10%~20%，主要是充填页岩孔隙；黄铁矿质量分数较低，通常呈颗粒状不均匀地分布在岩石内。
石英具有脆性，有利于裂缝发育，但石英的增加会降低页岩的孔隙，使气体的储集空间减小［7］。
方解石和白云石在埋藏过程中会产生胶结作用，同样会减少孔隙。
这些都证明岩石组分变化会影响页岩的岩石力学性质和孔隙结构，在一定程度上减小或增大页岩气的储集空间。
有机质是页岩基质的另一重要组成部分，吸附气从有机质中生成，同时也吸附在有机质表面，因此有机质既是吸附气的生气源，也是储集体。
页岩中有机质越多，吸附气越多。
另外，在有机质成熟过程中，还会生成一些有机质孔隙。
图1为井1经过氩离子抛光后的岩心扫描图像，从中可以发现，页岩有机质孔隙相当发育，且孔隙间相互连通，孔隙直径为5~60nm，部分游离气就储存在这些干酪根发育的孔隙中。
可以说有机质在大量生气阶段或充注过程中，既保存了较高的残余有机质丰度，储集了大量的吸附气，又能新增很多微孔隙，容纳部分游离气，有助于提高基质系统的渗透性。
a放大60000倍b放大3000倍图1氩离子抛光后不同尺度下的页岩孔隙表征页岩层中同时还发育天然裂缝，将一些单独发育的孔隙及其他裂缝连接在一起，形成裂缝体系。
裂缝在页岩层中既是游离气的储集体，又是渗流通道。
裂缝发育的数量和形态决定游离态页岩气的储集空间。
1.2页岩气等温吸附机理页岩气的赋存状态为吸附状和游离状，其组分主要为甲烷，以单层分子形式吸附在孔隙表面，或存在于页岩微孔隙中。
页岩气的吸附机理可以用朗格缪尔等温吸附方程来描述：V（p）=V L pp L+p（1）式中：V（p）为在特定压力下的吸附气量，m3/t；p为压力，MPa；V L为朗格缪尔体积，m3/t；p L为朗格缪尔压力，MPa。
朗格缪尔吸附理论认为，在等温条件下，一定体积的页岩吸附气体积分数随着压力的增大而增加，当压力增大到某个临界值时，吸附气体积分数保持不变，不再随压力增大而增加，此时，吸附气体积分数就达到了极大值，即V L。
当吸附气量达到（1/2）V L时，V L和p L控制了等温吸附曲线的形态，如果2种参数产生变化，等温吸附曲线形态也会随之变化（见图2）。
图2朗格缪尔等温吸附曲线朗格缪尔等温吸附过程是可逆的，因此推断页岩吸附气解吸过程也遵循等温吸附曲线，吸附气的采收率可以通过等温吸附曲线来确定［8］。
页岩气开采可分为2个阶段（见图3）。
图3页岩开采过程示意在原始储层条件下，页岩中的有机质对甲烷的吸附处于饱和状态（见图3中A点）。
原始地层压力为p i、总含气量为V、气藏游离气量为V F、吸附气量为V A，V F 大于V A。
随着地层孔隙压力的降低，游离气首先被采出，此为第一阶段（见图3中线段AB）。
第一阶段只有768第19卷第6期游离气产出，无吸附气产出；由于游离气的产出，地层孔隙压力降至B点，达到吸附气解吸压力p d时，吸附气开始解吸（见图3中线段BC），吸附气与游离气同时产出（见图3中线段BD），此为第二阶段。
随着吸附气与游离气的同时产出，地层压力不断下降，直至废弃压力p a，气井停止生产。