页岩气成藏条件及我国页岩气分布与前景

热裂解作用气或两者的混合, 在成藏及分布上具有 运移距离短( 就近或原地聚集成藏) 、多种封闭机理、 聚集成藏隐蔽、地层饱含气等地质特殊性。 1 成藏条件与评价
页岩气的成藏至少分为两个阶段[ 1- 2] : 第一阶 段是天然气的生成与吸附, 具有与煤层气相同的富 集成藏机理。第二阶段则是天然气的造隙及排出, 由 于天然气的生成来自于化学能的转化, 可以形成高 于地层压力的排气压力, 从而导致沿岩石的薄弱面 产生小规模的裂缝, 天然气就近在裂缝中保存。
终上所述, 笔者认为, 我国广泛发育古生界海相 和中生界湖相泥页岩。古生界海相页岩分布面积约 156 万 km 2, 主要包括: 南方地区下寒武统、志留系海 相页岩、华北地区下古生界海相页岩、塔里木寒武奥陶系海相页岩; 中生界陆相页岩分布面积约 28 万 km2, 主要包括松辽白垩系湖相页岩、渤海湾下第三 系页岩、鄂尔多斯上三叠统湖相页岩、准噶尔南缘上 二叠统、中- 下侏罗统湖相页岩、吐哈中- 下侏罗统 湖相炭质页岩。 3 四川页岩气藏勘探潜力
通过页岩基质孔隙度、含气孔隙度、渗透率及含 气饱和度测定以及裂缝组构和类型分析, 评价页岩 储层的储气能力大小。 1. 6 矿物组成
除硅质、钙质矿物外, 页岩储层中还包括黏土矿 物。页岩储层的伊利石含量与吸附气含量有一定关 系。硅质、钙质矿物成分越高, 页岩储层加砂压裂时, 越容易被压开。 1. 7 脆性
页岩气藏是典型的自生自储型气藏, 国内外已 有很多学者对页岩气藏的评价内容进行研究, 结合 前人研究成果, 笔者认为可从以下几个方面对其进 行研究: 1. 1 有机质丰度
有机质含量高低直接影响页岩含气量的大小。
有机质丰度越高, 页岩气含量越高。 1. 2 热成熟度
反映有机质是否已经进入热成熟生气阶段( 生 气窗) 。因为有机质进入生气窗后, 生气量剧增, 有利 于形成商业性页岩气藏。 1. 3 含气性
在吐哈盆地, 吐鲁番坳陷水西沟群地层广泛发 育了暗色泥岩和碳质泥页岩, 碳质泥岩累积平均厚 度在30 m 以上, 有机碳含量一般介于6% ～30% , 非 常有利于页岩气藏的形成和发育。
华北地区上古生界烃源岩主要发育在本溪组、 太原组和山西组, 个别地区下石盒子组也有发育。烃 源岩岩石类型为暗色泥岩、碳质泥岩和煤, 其中煤层 和暗色泥岩为主要烃源岩。
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扬子地台属于特提斯区的东部, 中下扬子区在 中—古生界稳定型海相被动大陆边缘和克拉通盆地 发育阶段, 形成了巨厚的中—古生界沉积, 岩性稳 定, 发育了多套有机质丰富的烃源岩, 形成了多套生 储盖组合。
渤海湾盆地、松辽盆地中、新生界泥页岩基本是 各凹陷的优质烃源岩, 有机质丰富, 类型好, 已进入 成熟阶段, 且厚度大、分布稳定的特点, 而且地层压 力系数普遍较高, 其高值区与厚层泥、页岩稳定分布 范围比较吻合, 钻井过程中多发生油或气侵、井涌和 井喷, 也证明泥页岩储集层处于超压状态。
对于页岩气的成藏要素, 仍包括生、储、盖、运、 圈、保等。但是其成藏条件比较特殊, 可以从以下几 个方面对其进行说明。首先是物质条件, 页岩气的来 源, 在岩性上包括了沥青质或富含有机质的暗色、黑 色泥页岩、极致密的粉细砂岩或砂质细粒岩, 岩石组 成一般为 30% ～50% 的粘土矿物、15% ～25% 的粉 砂质( 石英颗粒) 和4% ～30% 的有机质。页岩气的工 业聚集需要丰富的气源物质基础, 这要求生烃有机 质含量达到一定标准, 那些" 肥沃" 的黑色泥页岩通 常是页岩气发育的最好岩性。其次是储集及分布, 页 岩作为页岩气的储集层, 但并非都有利于成藏, 目前 具有工业勘探价值的页岩气藏依赖于页岩地层中裂 缝的发育部位。张性裂隙发育在背斜构造缓翼靠近 轴部的部分, 向斜范围内也存在张性裂隙; 其次, 只 有发育超过有效排烃厚度的烃源岩才能在内部形成 原地驻留气藏。盆地边缘斜坡页岩厚度适当且易形 成张性裂隙, 是页岩气藏发育的最有利区域; 盆地中 心区域的厚层页岩, 在热裂解生气阶段若能形成大 面积的超压破裂缝, 也可形成页岩气藏。最后是运聚 及压力条件 , 页岩所生成的天然气基本上是“就近” 或“原地”聚集, 其运移距离极短, 具有典型的“自生 自储”成藏模式。在某种意义上, 可以认为页岩气气 藏的形成是天然气在源岩中的大规模滞留, 这与煤 层气的运聚方式非常相似。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。从成岩演化上看, 热裂解生气阶段形成的页 岩气藏常具异常高压, 而生物化学生气成藏方式常 导致气藏具异常低压。
页岩储层的基质渗透率很低, 需要裂缝才能形 成工业产能。除本身的天然裂缝外, 在开发过程中还 应考虑页岩储层在加砂压裂改造时, 是否易于被改 造。脆性越大, 越易被改造。 1. 8 力学性质
通过泊松比、杨氏模量等测定, 评价页岩储层的 造缝能力。
对于不同地区, 评价的内容可以不同的, 因此, 我们并不能照搬美国成功的页岩气经验, 而应该从 实际出发, 找到适合我国页岩气的勘探开发技术。 2 我国页岩分布
中国各主要盆地在勘探开发过程中陆续发现了 裂缝性页岩气藏, 部分地区还做了详细的研究工作, 证明致密页岩可以成为产层。已发现与海相地层相 关的大中型气田, 主要分布在四川、鄂尔多斯、塔里 木三大盆地。我国南方、东部、西部、以及华北地区, 页岩都非常发育, 非常有利于页岩气藏的形成[ 3- 4] 。
2011 年第 18 期 蒋成平等 页岩气成藏条件及我国页岩气分布与前景
[ 3] 李献民, 白增杰编著. 单家寺热采稠油油藏. 北 京: 石油工业出版社, 1997.
[ 4] 孟红霞, 陈德春, 海会荣, 等. 水平井分段射孔 完井方案优化. 油气 地质与采收率, 2007, 14 ( 5) : 84～87.
[ 5] 万仁溥. 中国不同类型油藏水平井开采技术 [ M ] . 北京: 石油工业出版社, 1997.
2011 年第 18 期 内蒙古石油化工
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页岩气成藏条件及我国页岩气分布与前景
蒋成平1, 雷应金1, 龚 进1, 熊 川2, 汤 强3
( 1. 中油青海油田采油一厂, 青海 海 西 816400; 2. 河南油田新疆勘探开发中心 新疆 8411003; 3. 延长油田蟠龙采油厂, 陕西 延安 716002)
高 15. 3% , 同时为剩余未动边际储量有效开发奠定 基础。
[ 参考文献]
[ 1] 刘显太. 胜利油区水平井开发技术[ J] . 油气地 质与采收率, 2002, 9( 4) : 45～47.
[ 2] 司大志. 底水油藏水平井开发优化设计. 油气 地质与采收率, 2010, 17( 1) : 93～95.
美国学者认为, 裂缝性页岩气( f ract ur ed shale
g as) 指富含有机质的细粒碎屑岩中储集的甲烷, 或 游离于基质孔隙和天然裂缝中, 或吸附于有机质和 黏土矿物表面, 在一定地质条件下聚集成藏并达到 经济开采价值。
国内学者认为, 页岩气是在页岩孔隙和天然裂 缝中以游离方式存在、在干酪根和黏土颗粒表面上 以吸附状态存在、甚至在干酪根和沥青质中以溶解 状态存在的天然气, 是连续生成的生物化学作用气、
四川盆地海相页岩层以下寒武统和下志留统页 岩为主, 层位老但埋深浅, 是现今工业技术和经济背 景条件下开展页岩气勘探研究的重点目标[ 5] 。
四川盆地页岩层属于浅海陆棚沉积和陆相湖泊 沉积, 页岩在区域上连续稳定 分布、有效厚度大于 20m , 热演化程度高( Ro 值> 1% ) , 已进入生气窗。 页岩孔隙度较低, 如资 2 井筇竹寺组页岩孔隙度在 1% ～2. 5% 之间, 威 001- 2 井的的孔隙度在 0. 69% ～3. 08% , 平均值为 1. 64% , 渗透率在 0. 001×10- 3 ～0. 11×10- 3 m2 , 平均值为 0. 019×10- 3 m2 ( 王世 谦, 2009) 。尽管页岩储层超低孔、致密, 但仍具备一 定的储集条件。值得思考的是, 四川盆地页岩气烃源 岩热演化程度很高, 已达到了裂解气阶段, 这与美国 东部盆地( 阿巴拉契亚盆地、福特沃斯盆地、密执安
收稿日期: 2011- 08- 11 作者简介: 蒋成平( 1984—) , 男 ( 汉族) , 四川乐山人 , 2007 年 毕业于西 南石油大学 资源勘查工 程专业, 现于青海 油田采
油一厂跃进采油作业区工作, 主 要从事采油地质工作。
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比值) 越高, 14m 厚度对应净增油比 0. 71, 16m 净增 油比 1. 46, 针对特超稠油油藏注采工艺的开发难点 和高风险, 为保证经济有效, 按油价 60＄/ bbl 计算, 布井油层厚度最少 15m。薄层稠油随着有效厚度的 降低, 累积产油量、累积油汽比均下降, 生产效果变 差。在厚度较薄时, 单井可采储量与有效厚度的关系 接近线性关系。单井可采储量取经济极限累计产量 时, 油价为 60 美元/ 桶时, 对应的有效厚度为 2. 8m, 水平井开发极限有效厚度一般取值 3. 0m 。 3 结论
通过以上研究, 自 2007 年以来, 单家寺油田单 2 块和单10 块馆陶组薄层普通稠油油藏及单11ห้องสมุดไป่ตู้ 块特 超稠油油藏开展应用, 取得较好效果。截止目前新钻 水平井 63 口, 平均单井初增日油能力 12. 8 吨, 建成 年产油能力 18. 42 万吨, 累计产油 16. 25 万吨, 单家 寺稠油油藏储量动用率由 72. 4% 提高到 87. 7% , 提
上奥 陶统 下志 留统 下二 叠统
0. 6～2 0. 5～4/ 1 0. 24～1. 76/ 0. 4
2～ 4. 5 1. 3～3
< 20 30 0 1 00 ～3 50
上二 叠统 0. 2～12. 5 1. 0～3. 4 20～60
关键词: 页岩气; 成藏机理; 分布; 前景; 四川盆地 中图分类号: P 618. 12 文献标识码: A 文章编号: 1006—7981( 2011) 18—0133—03
非常规天然气主要包括深盆气( deep gas ) 、致 密砂岩 气( tig ht g as) 、煤 层气( co al ～bed met hane ) 、天然气水合物( Arct ic and sub～sea hydrat es) 以 及页岩气( shale gas ) 。页岩气是非常规油气的重要 组成部分, 根据全球非常规天然气资源量的官方统 计, 全球页岩气资源量相当于煤层气和致密砂岩气 的总和。
盆地等) 相比( 表1) , 成熟度高的多, 但是其他页岩气 成藏地质条件相似, 还是具有页岩气藏勘探的潜力。
表 1 四川盆地和美国页岩气藏对比表
地名 层位
有机 碳含量/ 平均值( % )
Ro( % )
有效 厚度 (m)
下寒 武统 0. 5～ 9/ 0. 7 2. 0～5. 0 50～600
四川 盆地
页岩气主要的存在形式是游离气与吸附气。故 应根据现场损失气量测定及页岩等温吸附实验, 直 接测定页岩的游离气量及吸附气量, 以评价页岩储 层的含气性。 1. 4 页岩厚度
指高伽马、富含有机质页岩的厚度, 因为富含有 机质页岩厚度越大, 页岩气藏富集程度越高。页岩厚 度和分布面积是保证有充足的储渗空间和有机质的 重要条件, 一般要求直井厚度大于30m 。由于水平钻 井和分段压裂等技术的应用, 页岩有效厚度可能低 于该下限值。 1. 5 储层物性
摘 要: 页岩气成藏要素和常规天然气大致相同, 成藏条件比较特殊, 对成藏要求比较严格。页岩气 是非常规油气的重要组成部分, 我国广泛发育中生界海相、陆相两种类型的页岩, 勘探研究结果表明, 我 国页岩广泛发育, 并且具备形成页岩气藏的有利条件。在前有研究成果的基础上, 提出了页岩气储层的 评价内容, 分析了四川盆地页岩气的勘探潜力, 认为四川盆地海相页岩层下寒武统和下志留统页岩勘探 潜力巨大。