页岩油气地质评价方法和流程

］ １ ２ － 。纵 是否存在形 成 富 含 有 机 质 页 岩 的 古 地 理 环 境 ［
国当年的常规天然气 年 产 量 ， 而现在我国页岩气年产 量尚很低 。 美 国 能 源 部 能 源 信 息 署 （ Ｅ Ｉ Ａ） ２ ０ １ ０年的
１ ２ ３ 评价认为 ： 中国页 岩 气 技 术 可 采 储 量 达 ３ ６×１ ０ ｍ，
查询 ０ 多个页岩油气评价项目 、 通过分析国内外 １
（ ） 中海石油 （ 中国 ） 有限公司综合科 研 项 目 “ 中国南方页岩气资源潜力及勘探技术研究” 编 号： ２ ０ １ ０ ＮＯ Ｏ Ｃ－Ｋ Ｔ ０ ５ 基金项目 ： －Ｃ － 部分研究成果 。 ， 陈桂华 ， 高级工程师 ； 北 京） 并 获 硕 士 学 位； 从 事 石 油 地 质 学、 页岩气等领 １ ９ ６ ３ 年生 ， １ ９ ８ ９ 年毕业于中 国 地 质 大 学 （ 作者简介 ： （ ） （ 域的研究工作 ， 任首席工程师 。 地址 ： 北京市东城 区 东 直 门 外 小 街 ６ 号 海 洋 石 油 大 厦 ４ １ ０ ０ ０ ２ ７ １ ８ 室。电 话： ０ １ ０） ８ ４ ５ ２ ５ ３ ６ １。Ｅ － ： ｍ ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｅ ｎ ｈ＠ｃ ｎ ｏ ｏ ｃ ． ｃ ｏ ｍ． ｃ ｎ ｇ
。
的有机质演化生成 的 油 气 是 页 岩 气 的 唯 一 来 源 ， 储气 的多样性即储集空 间 的 多 样 性 和 地 下 状 态 的 多 样 性 ， 富气的变化性即影 响 页 岩 气 含 量 的 因 素 复 杂 而 多 变 ， 供气的改造性即只有能进行有效改造的储层才具有经
第３ ２ 卷第 １ ２ 期 地 质 勘 探
］ １ ２ － 。 页岩 气 藏 具 有 生 烃 的 唯 一 性 即 页 岩 中 一的页岩 ［ ［ ］ １ ４ １ ５ －
济生产页岩气的可能 。 既然页岩气开发不像人们想象 那么 在 钻 井 资 料 不 是 很 丰 富 的 条 件 下 中的那么简单 ， 如何能发现经济有效的页岩气分布区呢？页岩评价就 是为满足钻井资料不 是 很 丰 富 、 但又要快速锁定一定 勘探地区的要求而被提出来的 。 页岩评价的目的是确 定页岩油气发育的有利区 。 通过综合分析北美各大页 岩油气区的勘探实践 并 考 虑 国 内 页 岩 气 区 的 特 征 ， 认 ， 为页岩评价内容一般 可 以 概 括 为 “ 五 度” 即页岩埋藏 深度 、 页岩油气储层 厚 度 、 页 岩 中 有 机 质 丰 度、 页岩中 。 脆性度 ） 有机质热演化程度及页岩强度 （ ） 页岩的埋藏深度 。 虽然页岩油气的保存条件没 １ 有常规圈闭油气藏要 求 的 那 么 高 ， 但只有在一定的深 度埋藏才具有一定的 含 油 气 丰 度 ， 一般认为盆地中心 区或盆地斜坡区含气页岩的埋藏深度较有利 。 通过大 量 实 例 研 究 认 为， 页岩气发育区页岩的埋深要大于 而页岩油发育区页岩的埋深要大于１ 不 ８ ０ ０ｍ， ５ ０ ０ｍ， 。 同的盆地会有所差异 ） 页岩油气储层的厚度 。 富含有机质页岩厚度要 ２ 达到一定规模才有利 于 水 平 井 压 裂 开 发 ， 一般有效厚 度要大于 １ 页岩中有机质丰度低的页岩厚度要超 ５ｍ， 过３ 且区域上要连续稳定分布才为有利区 。 ０ｍ， ） 页岩中的 有 机 质 丰 度 。 研 究 表 明 ， 页岩中的吸 ３ 附天然气主要是有机质吸附的天然气 。 页岩中的有机 质含量要达到一定指 标 才 有 形 成 丰 富 油 气 的 基 础 ， 也 才有利于有机质吸附 一 定 量 的 天 然 气 ， 同时也有利于 有机质热演化生烃过程中一定量有机质颗粒内孔隙的 ， 页岩中的孔隙以 形成 。 Ｊ ａ ｒ ｖ ｉ ｅ等的 研 究 认 为 （ ２ ０ ０ ７） 有机质生烃形成的孔 隙 为 主 ， 并为页岩中游离油气提 供储集空间 ， 总有机碳含量 （ 为 ７％ 的页岩 ， 有机 Ｔ Ｏ Ｃ）
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０ １ ２年１ ２月 天 然 气 工 业 ２
图 １ 页岩油气评价流程图
度， 同样也要求具 有 一 定 的 保 存 条 件 。 只 有 在 相 对 稳 定的地区 ， 页 岩 油 气 才 有 可 能 发 育、 保存并被有效开 发， 该区被称为页 岩 油 气 发 育 远 景 区 。 一 般 认 为 宽 缓 宽缓向斜和地层连续整一分布区为相对稳定区 ， 背斜 、 而新生代盆地发育区经钻井资料确认的也被认为是相 对稳定区 ， 都称为 页 岩 油 气 发 育 远 景 区 。 而 地 层 抬 升 出露且地层倾角较大 、 变质岩出露 、 火山岩覆盖的地区 — —稳 则被认为是无远景区 。 这里可以引入一个概念 — 定率 ， 即构造 、 沉积及地貌相对稳定或平缓的地区面积 利用这一比值可以确定评价 与评价区总面积的比 值 ， 区页岩油气远景发育程度 。 美国页岩气盆地几乎与常 规油气盆地叠合 ， 大 多 数 地 层 平 缓， 地 面 起 伏 不 大， 区 域评价不是特别重要 ； 但在中国 ， 由于地下地质条件复 地表起伏大 ， 区域评价就显得相当重要 。 如在四川 杂、 盆地的东南部 ， 可以 划 分 出 盆 地 区 、 斜 坡 区、 高陡区和 高原区 ， 盆地区和斜 坡 区 较 稳 定 ； 而 相 比 之 下， 高陡区 就是一个不稳定区 ， 对页岩气保存和开发都不太有利 ； 而高原区中相对稳定 的 部 分 也 可 算 作 远 景 区 ， 不稳定 的部分就是无远景区 １． ２ 页岩评价 有时有少量溶解 页岩气是指以吸 附 和 游 离 状 态 （ 存于低孔隙度 、 低 渗 透 率、 富含有机质页岩层中 状态 ） 的天然气 。 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 ， 其 勘 探、 开 发、 研究对象为单
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质体积为 １ 但 经 过 热 演 化 完 全 成 熟 生 烃 后， 由于 ４％ ， 碳的丢失而形成 ４． ９％ 的有机质内 孔 隙 。 美 国 页 岩 油 最好的超过 ２． 气发育区 Ｔ Ｏ Ｃ 一般大于 ２％ ， ５％ 。 ） 页岩中有机质的热演化程度 。 有机质热演化成 ４ 应在生油气窗范围之内才能形成一定量的 熟度 （ Ｒｏ） 美国页岩油发育区的 Ｒｏ 为 ０． 页岩 油气 ， ７％ ～１． ５％ ， 气发育区的 Ｒｏ 为 １． １％ ～３． ５％ 。 虽然也有生物成因
很好 。 ） 。 脆性的页岩才有利于水平 页岩强度 （ 脆性度 ） ５ 增加泄油气体积 ， 井压裂改造页岩储层形成人造裂缝 ， 。页岩中的脆性矿 因此 ， 人们称页岩气 为 “ 人造气藏” 物如石英 、 方解石 、 长石等含量 要 大 于 ３ 而黏土含 ０％ ， 量要小于 ４ ０％ 。 并非所有页岩都 能 成 为 页 岩 油 气 藏 ， 这里有一个值得注意 的 问 题 是 ： 上述标准和概念是相 不 对的 。 世界上没有一 个 完 全 一 样 的 页 岩 油 气 盆 地 ， 同盆地其标准是不 一 样 的 。 另 外 ， 随着技术水平的提 高， 原来被认为是不经济的地区将变得经济有效 ， 但要 树立在烃源岩中勘探开发油气的理念 。 同时也是连续 页岩评价是一种 非 常 规 油 气 评 价 ， 性油气藏评价 ， 与常 规 油 气 评 价 不 同 的 地 方 在 于 有 机 质丰度及类型 、 有机质成熟度和页岩脆性度评价 。 １． ３ 页岩油气储量评估 页岩油气储量评估可以确定形成页岩油气的核心 区或 “ 甜点 ” 区 。 核心区应该是经过试验性开采后证明 “ 有经济性而确定的区 域 ， 甜点” 区应具有有机质含量 高、 有机质 演 化 形 成 的 孔 隙 发 育 等 有 利 条 件 ， 这样的 话， 储层中的含油气量就较高 。 页岩存在天然裂缝 、 其 他成因的孔隙发育 、 一定的岩性体 、 构造挠曲和低幅构 甜点 ” 区的有利条件 。 造等都是形成页岩油气 “ 这里只介绍一种 页岩油气储量评 估 的 方 法 很 多 ， 北美地区应用最广泛的直接法 。 页岩油气储量评估与 常规油气储量评估有 很 大 不 同 ， 由于页岩油气藏是一 但每个区域因地质条件的不同储量 种连续性油气藏 ， 参数又是变化的 ， 如 页 岩 厚 度、 油 气 层 压 力 和 温 度、 孔 隙度等 ， 而依据掌握钻井资料程度的不同 ， 储量评估的 方法就有两种选择 。 其 一 是 等 值 线 法 ： 该方法适用于 钻井资料丰富的地区 。 先计算出每个井点的单位原始 地质储量 ， 再勾绘单 位 原 始 地 质 储 量 平 面 分 布 等 值 线 图， 利用积分法累加 各 等 值 线 内 地 质 储 量 即 可 得 到 总 原始地质储量 。 其二 是 分 区 法 ： 适用于只有少量钻井 资料的地区 。 先根据 地 质 特 征 对 整 个 矿 区 进 行 分 区 ， 有钻井资料的区域先计算每个井点的单位原始地质储 量， 再乘以该区面 积 得 到 该 区 原 始 地 质 储 量 。 对 于 没
向上 ， 弄清富含有机质页岩发育的层位 ， 明确各页岩层 同时确定区域构造 段分布范围及区域沉 积 的 稳 定 性 ， 造的稳定性即地层倾角变化 、 褶皱变化 、 断裂变化及地 貌起伏 。 也就是说页岩油气尽管不像常规天然气那样 对保存 条 件 要 求 苛 刻 ， 但页岩油气含量要达到一定丰
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］ ９， １ ４ １ ５ － ， 的页岩 气 ［ 但 因 其 含 气 丰 度 极 低， 经济性不是
利用地质特征类比法 ， 得到该区单 有钻井资料的地区 ， 位原始地质储量 ， 再乘以该区面积得到该区原始地质 储 量， 最后各区原始地质储量相加即得到总原始地 质储量 。 储量面积丰度 ） 采用体积 计算单位原始地质储量 （ 法和含气量法 ， 单位储量计算公式如下 。 １． ３． １ 页岩油发育区储量计算
［ ］ １４ 页岩气 是 一 种 现 实 的 非 常 规 天 然 气 资 源 － 。 美 ８ ３ 国２ 大大超过我 ０ １ １ 年页岩气 产 量 达 １ ８ ０ ０×１ ０ ｍ， ］ ５ １ ３ － 向外国公司学 习 以 及 交 流 培 训 ［ 等 方 式， 相关资料 、
综合了一套页岩油气 的 地 质 评 价 方 法 和 流 程 ， 并利用 该套技术评价了北美 、 欧洲 、 澳洲等地多个页岩油气项 目以及国内页岩气 项 目 。 结 果 表 明 ： 这套方法和流程 应用效果很好 ， 对我 国 页 岩 油 气 勘 探 有 一 定 的 借 鉴 意 义 。 页岩油气评价流程包括页岩区域评价 、 页岩评价 、 ， 页岩油气储量评估 （ 图１） 以下分述之 。 １． １ 页岩区域评价 区域构造演化 页岩区域评价包 括 建 立 地 层 格 架 、 及古地理演化研究 、 地理地貌分析 ， 目的是确定盆地内
我国国土资源部发布的中国页岩气技术可采储量也达
１ ２ ３ 如何 借 鉴 页 岩 油 气 勘 探 开 发 成 功 ２ ５×１ ０ ｍ 。 因此 ， 项目的地质评价方法 ， 快速发现并评价我国的有利页
岩气发育区就成为一个现实的问题 。 为此 。 笔者基于 国内外 １ 综合出 ０ 多个页岩油气项目评价的工作实践 ， 了一套适 合 我 国 条 件 的 页 岩 油 气 地 质 评 价 流 程 和 方 法， 并以某页岩油气 盆 地 的 地 质 评 价 为 例 来 说 明 其 应 用过程及效果 。
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页岩油气地质评价方法和流程
陈桂华 肖 钢 徐 强 祝彦贺 陈晓智
中海油研究wk.baidu.com院
（ ） ： 页岩油气地质评价方法和流程 ． 天然气工业 ， ２ ０ １ ２， ３ ２ １ ２ １ ５． 陈桂华等 ． － 为了有效而 快 速 地 评 价 页 岩 油 气 的 潜 力 ， 基于国内外１ ０多个页岩油气 摘 要 我国页岩油气勘探开发刚刚起步 ， 项目评价的工作实践 ， 综合出了一套适合 我 国 条 件 的 页 岩 油 气 地 质 评 价 流 程 和 方 法 ， 并通过实例说明其应用过程及效 果 。 所提出的页岩油气地质评价流程包括页岩区域评价 、 页岩评价和页岩油气储量评估。其 中 页 岩 区 域 评 价 包 括 建 立 地层格架 、 区域构造演化及古地理演化研究 、 地理地貌分析 ， 目的是确定盆地内是否存在形成富含有机质页岩的古地理 评价中强调含有机质页岩沉积环境稳定分布及构造变化稳定性的确定 ； 页岩评价的目的是确定页岩油 气 发 育 的 有 环境 ， ， 利区 ， 评价中重点要确定 “ 五度 ” 即页岩深度 、 页岩储层厚度 、 页岩中有机质丰度 、 页岩中有机质成熟度 、 页岩的脆性度等 这是快速评价页岩油气有利区的关键 ； 页岩油气储量 评 估 的 目 的 是 确 定 形 成 页 岩 油 气 的 核 心 区 或 “ 甜 点” 区， 该评 指标 ， 估反映了页岩油气藏连续分布的特点 。 结论认为 ， 所建立的页岩油气地质评价流程和方法便捷有效 ， 为页 岩 油 气 快 速 评 价提供了一种方法 。 关键词 中国 页岩油气 地质评价 方法和流程 页岩区域评价 页岩评价 页岩油气储量评估 ： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ７ ８ ７ ０ ９ ７ ６． ２ ０ １ ２． １ ２． ０ ０ １ Ｄ － ｊ