我国页岩气资源特征及开发前景

松辽盆地 K
松
盆
塔
里
木
盆
渤海湾盆地E
地
银 额 柴 达 河 西 木 盆 地 走 廊 盆 地 群 盆 盆
地 海 鄂 尔 多 斯 盆 地 地 盆 湾
渤
塔里木盆地Ε-O
羌 塘 地
鄂尔多斯盆地C-T
地 盆 川 四
华北地区 Pz
东 海 盆 地
杨子地台 Z-P
江 口 莺 歌 海 盆 地 地 盆
珠
中国近海盆地 E/Mz
陆相和海陆过渡相
中生界-新生界 暗色泥岩及页岩 陆相碎屑岩 相变快、分割性强，分布局限 累计厚度大，常伴频繁砂岩夹 层 局部发育，受现今盆地范围影 响较大（中生界差异较大） 块状、纹层状，风化特征不甚 明显：球状、不规则状 华北、西北、东北 中-低成熟 生物、热解（Ro>0.4-0.5%） 凝析油、油页岩 裂缝、孔隙及层间砂岩夹层 深埋型为主 常压-高压
3）壳牌、埃克森美孚、挪威石油等国外能源公司积极 参与中国页岩气资源勘探开发，与国内相关能源公司签 订合作意向，共同开展页岩气勘探开发
中国是北美以外第一个实现页岩气突破的国家
中国陆上页岩气勘探开发形势示意图
2011年4月24日，延长石油位于 鄂尔多斯盆地的柳评177井上三 叠统压裂试气并成功点火，成为 我国陆相页岩气第一口产气井； 5月30日，又对新57井压裂并成 功产气
我国页岩气 资源特征及开发前景
温总理2012年政府工作报告
优化能源结构，推动传统能源清洁 高效利用，安全高效发展核电，积极发 展水电，加快页岩气勘查、开发攻关， 提高新能源和可再生能源比重。加强能
源通道建设。
一、页岩气特征
我国野外露头剖面，岩芯
四川盆地剑门104井须三段岩芯
重庆市彭水县中龙镇 下志留统
（８）页岩气成藏具有隐蔽性特点，可以不需要常规圈闭存
在，但当裂缝在其中发育时，有助于游离相天然气的富集和 自然产能的提高； （９）当页岩中发育的裂隙达到一定数量和规模时，构成天 然气勘探的有利目标－甜点。
页岩气形成的基本条件
（1）岩石组成以粘土矿物为主，含15-35%粉砂质(石英颗粒)；
（2）泥地比不小于60%； （3） TOC：底限0.3%，一般大于2%，小于30% ； （4） Ro：0.4%-2.2%，高可至4.0%； （5）净厚度：不小于6m；
中国富有机质页岩分布预测图
海相页岩：富集段分布稳定，页岩气前景最好
海相富有机质页岩
集中段厚度大，分
布稳定，有利区面
积较大
有机碳含量高
(TOC>2%)，热演化
程度高(Ro 2.0～3.0%)， 脆性矿物含量高，
微－纳米级孔隙较
发育，含气量较高
页岩气前景最好
中国海陆相页岩特点对比
沉积环境
代表时代 主要岩性 伴生地层 平面分布 剖面特点 发育规模 泥页岩露头产状 主体分布区域 热演化程度 天然气成因 伴生产物 游离气储集介质 主要类型 地层压力
t3.0
2.0
1.0
0.0 0 5 10 15 20
有机碳含量/%
页岩气基本特点
（１）岩性多为富含有机质的暗色、黑色页岩、高碳页岩及
含沥青质页岩，总体上表现为暗色页岩类与浅色粉砂岩类的 薄互层。
（２）岩石组成一般为50%以上的粘土矿物、15-25%的粉
砂质（石英颗粒）和2-25%的有机质；
（３）页岩气可主要来源于生物作用或热成熟裂解作用；
渤海湾盆地濮深18-1井沙三上段暗色泥岩岩芯
贵州省松桃县太平营乡 下寒武统
Shale Gas and Shale Oil Potential in Indonesia
Source Rock for the Central Sumatra Basin
Natural vertical fractures in shale
Heavily fractured Utica Shale
页岩气:主体以吸附和游离状态赋存于生气泥页岩层系中的
天然气。
页岩气聚集存在两种机理
游离相态天然气，分布受控于页岩中孔隙空间和裂
缝发育。
吸附相态天然气，与煤附作用。
吸 5.0 附 含 气 4.0 量 3 /m/m 3/
海相
震旦及前震旦、下古生界 黑色页岩 海相碎屑岩、碳酸盐岩 大面积广泛稳定 单层厚度大，常与碳酸盐岩互 层 区域分布，局部被叠合于现今 的盆地范围内 书页状、板片状，风化特点明 显：球状、鱼鳞状 南方、西北、华北、青藏 高-过成熟 热裂解、生物再作用（ Ro>1.1-1.3%） 残余沥青 裂缝为主 浅埋型、深埋型 低压-常压
K
中 生 界 J T 上 古 生 界 下 古 生 界 AnPt
P C
D S O ∈
山西组
太原组 本溪组
梁山-龙潭组
平凉组 洪水庄-下马领 组
-巴山 旧司组-大塘组 滴水泉 组 罗富组 龙马溪组 五峰组-大乘寺 组 筇竹寺组
陡山坨组
印干组 萨尔干组 玉尔吐斯组
中国陆上主要发育三类富有机质页岩，海相页岩是重点
1821
北美页岩气开发利用历史及内涵
我国有发挥后发优势，页岩气发展时间可以大大缩短
国内机构对中国页岩气资源的预测
中国主要发育海相、海陆过渡、陆相三套页岩： 海相分布在三大区域，陆相分布在六大盆地，都可以形成页岩气
准噶尔盆地C-J
准 噶 尔
吐哈盆地 P-J
海拉尔盆地 辽 盆 吐 地 哈 二 盆 地 盆 地 连 地
气源
有机质类型及丰度
有机 质成 熟度
5个基本研究方面
• ①页岩空间分布特征 页岩层位和分布，厚度、埋深；岩石类型和剖面组合，沉积微相 ；岩石的矿物组成
• ②页岩地球化学特征
TOC含量变化，有机质成熟度，有机质类型，生烃潜力等 • ③物性特征 孔渗特征、力学参数、敏感性参数、孔隙结构、岩石力学参数， 储层敏感性 • ④页岩层系含气性 游离气含量，吸附气含量和残留气含量（岩芯解吸），总含气量 • ⑤页岩气资源潜力 地质资源量、资源丰度
Utica Shale, Donnaconna Quebec
Organic-rich black shale
3-9% TOC – algal (oil source rock)
Coaly residues on some bedding planes
Natural fracture surfaces
Exposed natural fractures parallel to slope face
90ºintersecting joint surfaces
Silty shale (low TOC) 80-100 m above the Brown Shale
Marcellus Shale Outcrop
（４）总有机碳含量一般不小于2%，镜质体反射率在0.4% 以上； （５）页岩本身既是气源岩又是储气层；
（６）孔隙度一般小于10%，而含气的有效孔隙度一般只有
1-5%。渗透率则随裂缝的发育程度不同而有较大变化； （７）页岩中具有广泛的饱含气性，天然气的赋存状态以吸 附态或游离态为主，吸附状态天然气的含量变化于20-85% 之间，一般为50%左右，溶解态仅有少量存在；
（6）岩石物性：Ф含气= 1-5%，K取决于裂缝发育程度；
（7）吸附气含量：吸附态 20% -85%之间，一般50%±； （8）含气量：1-10m3/t；
（9）经济开发深度：不大于4000m。
泥页岩层系
泥地比大于60%
夹层厚度小于3米
页岩气富集影响因素
温度
环境
深度
压力
孔隙
储集
裂缝
比表面
页岩 规模 分布
Utica Shale
/wiki/File:Joints_1.jpg
/learn/?p=659
Utica Shale, note the consistent natural fracture fabric
Joint set about 90ºto slope face
中国主要地区页岩气可采资源量
吐哈盆地 准噶尔盆地 松辽盆地 渤海湾盆地 鄂尔多斯盆地 塔里木盆地 华北地区 扬子地台 0.15 0.75 0.85 1.20 1.25 1.60 3.20 11.00 可采资源量 (万亿立方米 )
资料概况
仅有少量井 老井复查 露头地质调查 评价方法：类比法
页岩气资源主体分布于中部和南方地区，是发展重点
25.5
23.3 22.2 10.0 20.0
155.2
95.4 31.0 144.2 98.7
其它亚太地区
南亚 全球
0.0
1.1 256.1
8.9
— 456.0
15.5
5.5 209.6
24.4
6.7 921.4
美国页岩气发展阶段
4、快速发展阶段（2007-2010）：4年 水平井、多段压裂、微地震监测技术成为核心技术，产量突破1000亿方 3、水平井、水力压裂技术试验应用阶段（ 1998-2006）：9年 水平井、重复压裂、大型水力压裂技术试验应用，产量大幅度提 高，突破200亿方 2、认识与技术准备阶段（1975-1997）：22年 1976年启动东部页岩气项目，1981年发现Barnett页岩气 田，1997年产量上100亿方 1、早期阶段（1821-1975），150余年 以页岩裂缝气、生物气为主，产量＜10亿方
Weathering emphasizes joints, fissility. How open are joints at depth? Are they flow paths for gas?
Marcellus Shale
Marcellus Shale near Washingtonville
我国中部、南部页岩气资源统计表
类型
地区
可采资源量（万亿方）
占陆上比例（％）
上扬子
页岩气 中下扬子 小计
5.2-7.4
0.98-1.35 6-9
57.8-61.7
10.9-11.25 69-73
页岩气：扬子地区的资源约占全国70%以上
是未来发展重点区
页岩气业已成为国内非常规天然气勘探开发热点
1）国土资源部油气中心启动了页岩气资源勘探评价
采气：排水
降压
采气(解吸-扩散-渗流)
定性？ 量？ 度？
二、页岩气资源与产量
全球非常规天然气资源量
地区
世界页岩气总资源量
456万亿方 ，相当于常规天 然气的1.4倍，主要分布在北
北美
煤层气 1012m3
85.4
页岩气 1012m3
108.7
致密砂岩 气 1012m3 38.8
合计 1012m3
232.9
第1口 页岩气井 发现Barnett页岩气田 EGSP启动 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 00 02 04 06 1460 1000 900 800 700 年 产 600 量 （ 500 亿 方 400 ） 水平井、多段压裂等技术 300 200 100 0 08 2010
2010年9月20日， 中石油在四川
盆地威201井喜获井口测试日产能 1.08万立方米的天然气工业性气 流；此后，威201井寒武系压裂获 气
资源潜力评价
我国主要地区（盆地）富有机质页岩类型与时代
地层时 时代 代 N 新 生 E 界 松辽 渤海湾 沙河街-孔店组 青山口-嫩江 组 沙河子组 自流井—沙溪庙 组 延长组 须家河组 夏里组 布曲组 肖茶卡 百碱滩组 黄山-塔里奇克 组 组 二叠系 水溪沟群 中下侏罗统 鄂尔多 斯 扬子 吐哈-准噶尔 塔里木 羌塘
拉丁美洲
西欧 中欧和东欧
1.1
4.4 3.3
59.9
14.4 1.1
36.6
10.0 2.2
97.6
28.8 6.7
美、中亚和中国、中东和北
非等地区。
前苏联
中东和北非 撒哈拉以南非 洲 中亚和中国 太平洋地区( 经合组织)
112.0
0.0 1.1 34.4 13.3
17.7
72.1 7.8 99.8 65.5
1.0%
0.7% 6.2%
扬子地台 华北地台 塔里木盆地 松辽盆地
4.5% 6.5% 6% 4.3% 8%
14%
44%
渤海湾盆地 鄂尔多斯盆地 准噶尔盆地
55%
16%
23.4%
吐哈盆地
地质资源构成图
技术可采资源构成图
美国资源丰度2~8亿方/km2，我国威远资源丰度3~3.2亿方/km2 中国页岩气地质资源 30~100×1012 m3；技术可采资源量 20×1012 m3
2004年，国土资源部开展了我国页岩气资源潜力研究； 2009年8月，在重庆市彭水县启动了页岩气资源勘查项目； 2011年6月，国土资源部页岩气探矿权出让招标项目 四川长宁—威远国家级页岩气示范区和滇黔北昭通国家级页岩气 示范区
2）国内油气公司页岩气勘探评价工作积极展开
中石油、中石化近期开展了中国南方海相页岩气地质评价工作， 目前已经优选出一批页岩气成藏有利区，并部署页岩气勘探工作。