中国页岩气形成条件及勘探实践

中国页岩气形成条件及勘探实践

中国非常规天然气已实现了致密气、煤层气资源的规模化工业生产，正在寻求实现页岩气资源的有效开发。为此，通过对中国富有机质页岩形成构造背景、地质特征、页岩气形成条件及影响因素的分析，认为中国富有机质页岩时代多、类型丰富、形成环境复杂，不同类型富有机质页岩地质特征与页岩气形成条件差异明显。中国富有机质页岩形成环境有5类：①克拉通边缘半深

水深水陆棚相(扬子地区下古生界)；②克拉通边缘沼泽相(华北地区石炭-二叠系)；③前陆盆地湖-沼相(四川盆地上三叠统、西部地区三叠-侏罗系)；④裂谷盆地断(坳)陷半深-深湖相(渤海湾盆地古近系和新近系、松辽盆地白垩系)；⑤大型陆内坳陷盆地深湖相(鄂尔多斯盆地三叠系)。中国页岩气形成条件可归纳为：①富有机质页岩发育具有广泛性；②富有机质页岩展布具有不均衡性；③不同类型页岩成气潜力具有多样性；④页岩储层具有差异性。中国页岩气区带类型可以划归4种类型：热裂解页岩含气区、热成熟页岩含气区、深埋热成熟页岩含气区和生物气低成熟页岩含气区。中国页岩气勘探实践表明：中国拥有丰富的页岩气资源量，随着理论与技术的突破、经济条件的改善，未来中国页岩气资源有较好发展前景。

自20世纪80年代初中国改革开放以来，伴随着经济迅速发展和崛起，中国也成为越来越多资源的净进口国，1993年首次成为石油净进口国，2006年又跨入天然气净进口国之列。目前，中国的石油对外依存度超过55%，天然气的对外依存度也接近10%。为保障中国能源供给安全，缓解石油对外过渡依赖，扩大天然气消费量，1987年中国开始了煤层气的地质评价与勘探开发技术探索，2006年实现规模开发，至2010年底在鄂尔多斯、沁水、渤海湾3个盆地探明煤层气地质储量2734×108m3，年产煤层气15×108m3。2000年开始了致密气的勘探开发和技术发展，至20 10年已在中国陆上形成了鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地上三叠统须家河组两大致密气产区，在吐哈、松辽、渤海湾、塔里木4个盆地发现规模致密气储量，累计探明致密气储量2.9×1012m3，年产致密气226×108m3。

随着北美页岩气勘探开发区带的快速扩展和页岩气产量的大幅飙升，页岩气迅速成为天然气重要勘探开发新热点，在全球掀起了一场轰轰烈烈的“页岩气革命”。2005年以来，我国开始了规模性的页岩气前期地质评价与勘探开发先导试验，借鉴北美经验，依靠理论创新，强化技术进步，边研究边发展，有序推进。迄今，中国已在富有机质页岩地质特征、页岩气形成地质条件、有利页岩气远景区带等认识上取得重要进展，在页岩气勘探开发先导试验中于四川盆地古生界海相页岩等取得重要发现，未来发展需要突破“理论、技术、成本与环境”四道关。

1页岩气内涵与特征

页岩气为产白极低孔隙度和渗透率、以富有机质页岩为主的储集岩系中的天然气。气体成分以甲烷为主，赋存方式为游离气和吸附气并存，属自生自储、原位饱和成藏[1]。页岩气的开发必须通过大型人工造缝(网)工程才能形成工业产能，因此，也将其称之为“人造气藏”(Artificia l Reservoir)。

与常规及其他非常规天然气藏不同，页岩气自身具有明显特征(表1)[2～5]。主要特征表现在：①页岩气成因类型多，可以形成于有机质演化的各阶段，包括生物成因气、热成因气和热裂解成

因气，源储一体，成藏过程为持续充注、原位饱和聚集；②页岩储层超致密，孔隙类型多样，孔隙大小以微-纳米级为主；③页岩气组成以甲烷为主，乙烷、丙烷等含量少，可以存在N 2、C02等非烃气体，极少有H 2S 气体，气体赋存方式以吸附态、游离气两种方式为主，吸附气占总气量的

比例为20%～80%；④页岩气分布不受构造控制，没有(或无明显)圈闭界限，含气范围受成气烃源岩面积和良好封盖层控制，资源规模大，可采程度低(一般介于10%～35%)，存在高丰度“甜点”核心区；⑤页岩气产出以非达西渗流为主，存在解吸、扩散、渗流等相态与流动机制的转化，生产周期长；⑥页岩气开发形成工业产能必须进行储层大型体积压裂，改造前一般低产或无产，生产过程中不产水或产水很少。

在含油气区，页岩气的存在具有普遍性，只是由于埋藏深度、含气程度等经济、技术条件的差别，使其部分具有工业价值，部分暂无工业价值。对比北美页岩气产区与中国页岩气勘探实践，形成工业价值页岩气基本地质条件为(表2)[6]：富有机质页岩必须具备较高有机质丰度(TOC＞2.00%)、高热成熟度(R o ＞1.1%)，高脆性(石英、长石等矿物含量大于40%)、低黏土矿物含量(小于3

0%)、有效页岩(Hot Shale)厚度超过30m 或50m、成气后保存条件较好、存在超压。

2中国页岩气形成条件

2.1中国区域地质背景

中国大陆处于太平洋、印度洋和西伯利亚等板块交汇处，动力学体系复杂，地质构造具多块体拼合、多期次、多旋回的复杂构造特征。据童亨茂等的研究[7]

，中国的地质构造演化分为前南华纪陆核形成与古中国地台形成阶段，古地台解体与古中国大陆形成阶段，印支期后中、新生代中国大陆继承发展3大阶段。在3大演化期中，形成了多类型、结构复杂、多期叠合、多期构造变动的沉积盆地(图1)，每一阶段都有富有机质页岩发育。古生代发育6种类型盆地，以海相坳拉槽和克拉通坳陷盆地为主，这些盆地多被中、新生代盆地叠置。中、新生代盆地主要发育在大陆内部，中国东部以伸展(裂谷)盆地为主，西部以挤压挠曲(前陆)盆地为主，中部的四川盆地为前陆盆地、鄂尔多斯盆地为大型坳陷盆地，郯庐断裂带、阿尔金断裂带和横断山断裂带等走滑断裂带发育走滑类盆地。不同演化阶段、不同类型盆地直接控制了中国富有机质页岩的发育与分布、类型与页岩气潜力。2.2中国富有机质页岩类型与分布

按沉积环境将富有机质页岩分为3大类：海相富有机质页岩、海陆过渡相与煤系富有机质页岩、湖相富有机质页岩(表3～5)[1～2,6]。按其构造-岩相又细分为5种形成类型：海相富有机质页岩主要形成于克拉通内坳陷或边缘半深水-深水陆棚相，过渡相富有机质页岩形成于克拉通边缘沼泽相，煤系富有机质页岩主要形成于前陆盆地湖-沼相，湖相富有机质页岩形成于裂谷盆地断(坳)陷和大型陆内坳陷盆地的半深-深湖相。

2.2.1海相富有机质页岩

全球海相富有机质页岩发育广泛，北美产气页岩以晚古生代泥盆系、石炭系和二叠系海相页岩为主，形成于克拉通边缘坳陷及前陆坳陷。中国海相富有机质页岩主要发育在前古生代及早古生代，区域上分布于华北、南方、塔里木和青藏4个地区，层系上为盆地下部层位。

中国最古老的海相富有机质页岩为中上元古界长城-青白口系的下马岭组、蓟县系的铁岭组、洪水庄组页岩和震旦系陡山坨组页岩。长城-青白口系页岩分布在华北北部地区的张家口下花园-承德宽城一带[8～10]，在鄂尔多斯盆地西缘也有零星出露。目前在露头区发现一些以此套页岩为源岩的油苗，但尚未发现以此为源岩形成的工业性油气藏。震旦系页岩在南方扬子(尤其是中-上扬子)地区广泛分布，在塔里木盆地东北部库鲁克塔格及孔雀河斜坡、塔两南周边露头区也有发现。以震旦系页岩为源岩的油气苗及沥青在露头区广泛存在，四川盆地威远气田及高石梯气田的形成也与其密切相关。

古生代是中国海相富有机质页岩发育的最主要时期，形成了多套海相富有机质页岩(图2)，其中早古生代寒武纪和志留纪页岩最为典型。寒武纪在扬子地台、塔里木地台和华北地台3大主

要海相沉积区，都发育了较好的页岩地层，如南方扬子地区的筇竹寺组页岩(q)(或沧浪铺组、牛蹄塘组、水井沱组、巴山组、荷塘组、幕府山组页岩)和塔里木盆地玉尔吐斯组(

y)与萨尔干组页岩(—O 1s)。扬子地区的寒武系页岩形成于早寒武世，厚度大，分布范围遍及整个扬

子地台区(图3)，是麻江、凯里等古油藏及威远气田的主要烃源岩。塔里木盆地寒武纪在早期和晚期各发育一套页岩，在柯平、塔里南、塔中隆起、塔北隆起、满加尔坳陷等区域广泛分布，是塔里木盆地的重要烃源岩。志留纪页岩在扬子地区发育较好，以早直留世龙马溪组页岩为主，分布于整个扬子地区(图4)，是四川盆地五百梯、罗家寨、建南等石灰系气田的主力烃源岩。此外，在鄂尔多斯盆地西缘、塔里木盆地还发育有中-上奥陶统平凉组(O 2p)、印干组(O 3y)页岩，在黔南

-桂中地区发育有泥盆系印堂-罗富组(D2-3y-l)页岩，在滇东北发育了石灰系旧司组(C 1j)页岩。

古生代海相富有机质页岩是中国页岩气勘探首选领域，除四川盆地、塔里木盆地等构造稳定的地台区页岩保存较好外，其余都处于现今盆地之外，遭受多次构造改造或大面积裸露，评价这些区域的页岩气潜力，寻找相对稳定、保存较好的页岩区带，将是中国页岩气勘探需要攻克的一个重大难题。

2.2.2过渡相与煤系富有机质页岩

煤系富有机质页岩主要为中生代三叠-侏罗系浅湖-沼泽沉积环境下形成的含煤页岩[11]。这类页岩的共同特征是有机质以陆源高等植物为主，页岩与煤层共存、砂岩与页岩互层。

石炭-二叠纪是中国大陆沉积环境由海向陆转化的重要阶段，在中国大陆形成了广泛的海陆交互相富有机质页岩，包括准噶尔盆地石炭系滴水泉-巴山组页岩(C 1d-C 26)、华北地区石炭系太

原组页岩(C 3t)、二叠系本溪组(P 1b)、山西组页岩(P 1sh)和南方地区二叠系梁山-龙潭组页岩(P 1l-P 2l)。目前，石炭-二叠纪页岩已被证实为准噶尔盆地陆东-五彩湾、鄂尔多斯盆地苏里格、渤海

湾盆地苏桥、四川盆地普光、罗家寨等气田的主要烃源岩。

中生代晚三叠世以来，除青藏地区外，中国大陆全面进入内陆湖盆发展阶段，沉积了以河流、湖泊、沼泽相为主的陆相含煤碎屑岩建造，发育了上三叠统-中下侏罗统煤系页岩。四川盆地上三叠统须家河组煤系页岩遍及全盆地，川西坳陷发育最好，川东及川东南厚度相对较小。准噶尔-吐哈盆地侏罗系发育八道湾组(J 1b)、三工河组(J 1s)和西山窑组(J 2x)3套煤系页岩，分布在准噶

尔盆地南缘及吐哈盆地台北坳陷。塔里木盆地发育的黄山街组(T 3h)、塔里奇克组(T 3t)、阳霞组(J

1y)和克孜勒努尔组(J 2k)4套煤系页岩，分布在库车、塔西南坳陷。

三叠-侏罗系煤系页岩是四川盆地、塔里木盆地、吐哈盆地重要的烃源岩，已发现了克拉2、迪那2、新场等一批与此相关的大气田，在吐哈盆地发现了大量工业性油藏。

2.2.3湖相富有机质页岩

湖相富有机质页岩主要形成于二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪和新近纪、古近纪的陆相裂谷盆地、坳陷盆地[10]。二叠纪湖相富有机质页岩发育在准噶尔盆地，分布于准噶尔盆地西部-南

部坳陷，包括风城组(P 1f)、夏子街组(P 2x)、乌尔禾组(P 2-3w)3套页岩。三叠纪湖相页岩发育在鄂尔多斯盆地，为晚三叠世大型坳陷湖盆沉积，长9段(T 3ch 9)、长7段(T 3ch 7)页岩最好，分布在盆

地中南部，南部边缘铜川地区有出露。侏罗纪在中-西部地区为大范围含煤建造，但在四川盆地为内陆浅湖一半深水湖相沉积，早-中侏罗世发育了自流井组(J 1-2z)页岩，在川中、川北和川东地

区广泛分布。白垩纪湖相页岩发育在松辽盆地，包括下白垩统青山口组、嫩江组、沙河子组和营城组页岩，在全盆地分布。古近纪湖相页岩在渤海湾盆地广泛发育，以沙河街组[一段(E 3s 1)、三段(E 3s 3)、四段(E 3S 4

)]为主，分布于渤海湾盆地各凹陷，黄骅和济阳坳陷存在孔店组页岩(E 3k)。

湖相富有机质页岩为中国陆上松辽、渤海湾、鄂尔多斯、准噶尔等大型产油区的主力源岩。综上所述，中国陆上富有机质页岩类型多，时代广，分布范围大，具备页岩气形成良好的物质基础。

2.3中国页岩气形成条件

与北美相比，中国陆上页岩气形成条件可概括为以下4点：

1)页岩发育具广泛性。不同时代不同地区都发育了程度不同的富有机质页岩。

2)页岩展布具非均衡性。海相富有机质页岩分布在以南方为主的3大区域，过渡相富有机质与煤系富有机质页岩分布在中西部2大区域4大盆地，湖相富有机质页岩分布在4大盆地，受沉积凹陷限制分隔性强。

3)页岩成气潜力具多样性。有机质含量总体丰富，高有机质含量(TOC＞2.O0%)页岩发育程度和集中程度不一；页岩有机质类型存在腐泥型、腐殖型和混合型等多种类型；页岩形成时代赋存地质背景不同热成熟度变化范围大。

4)页岩储层具差异性。不同页岩在岩性组合、高TOC 含量集中段发育程度、热成熟度、矿物组成与含量、纳米孔隙发育程度等主要储层特征上存在明显差异。

2.3.1海相富有机质页岩成气条件

中国海相富有机质页岩分布面积广、厚度大[7,12～17](图1、表3)。南方地区古生界震旦系石炭系海相富有机质页岩分布面积介于9.7×104(石炭系旧司组页岩)～87×104km2(寒武系筇竹寺组

页岩)，累计厚度介于200～1500m，平均厚度为500m。川西南(自贡-宜宾)、川南-黔北(重庆-贵阳)、川东鄂西(石柱-彭水)、川北(广元-南江)、当阳-张家界、盐城-扬州、宁国-石台、黔南-桂中等地区厚度较大。塔里木盆地寒武系与奥陶系页岩分布于巴楚阿瓦提、满东2个地区，以满东地区寒武系页岩发育为最佳，分布面积介于10×104(奥陶系印干组页岩)～13×104km2(寒武系玉尔吐斯组页岩)，累计厚度介于40～300m，平均厚度为150m。

海相富有机质页岩主要形成于沉积速率较慢、水体较为封闭、有机质较为丰富的环境中。有机质(南方地区)主要为浮游藻类(鱼鳞藻、硅藻、光面球藻、小刺球藻、蓝藻、色球藻等)、底栖藻类(藻席、藻孢子囊、海绵、原始线叶植物等)和菌类(硅质细菌、铁细菌、纳米细菌、真菌)等，具多种有机质共存特征，有机质类型为腐泥型-混合型。与北美产气页岩相似，中国富有机质海相页岩的TOC相当范围达到了页岩气形成与富集最低标准，页岩气前景乐观。南方地区古生界页岩的TOC介于0.43%～25.73%，平均为1.23%～4.71%。统计发现，下寒武统筇竹寺组页岩中T0C ＞2.00%的高TOC页岩厚度占页岩总厚度的比例介于0.70%～80.00%，平均达34.O0%，高TOC页岩面积占页岩总面积的比例为71.00%；上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩中高TOC页岩厚度占页岩总厚度的比例为19.O0%，高TOC页岩面积占页岩总面积的比例为87.00%。塔里木盆地寒武-奥陶系页岩TOC介于0.50%～14.21%，平均为1.50%～2.86%，高TOC页岩厚度占页岩总厚度的比例介于10%～20%，高TOC页岩面积占页岩总面积的比例介于25%～40%。值得注意的是塔里木盆地东部除发育较好的富有机质页岩外，还发育了一套厚度介于100～200m、TOC介于1.00 %～10.00%的海相灰质页岩或泥质石灰岩，其与海相富有机质页岩互层或相变，页岩气前景值得今后探索。

中国海相富有机质页岩热成熟度高于北美产气页岩，也高于中国其他类型页岩。北美产气页

岩R

o 介于1.0%～3.5%，为成气高峰期，中国海相富有机质页岩R

o

介于1.5%～4.5%，为高过成熟

热裂解成气阶段。南方海相富有机质页岩热成熟度更高[12～17]，下寒武统筇竹寺组页岩R

o

介于2.3

0%～5.12%，上奥陶统五峰一下志留统龙马溪组页岩R

o

介于2.4%～4.3%。从热成熟度来看，中国海相富有机质页岩目前生气潜力不具优势，要形成工业价值的页岩气富集区必须有良好的储集及优越的保存条件。关于这一点，在盆地中的稳定区问题不大，但在改造区或出露区会有一定风险，实际勘探中应给予高度重视。

页岩矿物构成对页岩气富集及后期开发都至关重要[18]。实现商业性开发的页岩气产层的石英、长石、碳酸盐岩等脆性矿物含量要超过40%、黏土矿物含量要小于30%(表2)。中国海相富有机质页岩由粉砂岩、粉砂质页岩、碳质页岩、碳质钙质页岩、硅质页岩、黑色页岩、笔石页岩等组成，脆性矿物含量丰富，含量一般都超过40%。脆性矿物组成中，石英含量介于24.3%～52.0%、长石含量介于4.3%～32.3%、方解石含量介于8.5%～16.9%，总脆性矿物含量介于53.3%～78.2%，黏土矿物含量小于40%，一般介于25.6%～39.5%，最高达56.4%。黏土矿物以伊利石为主，含少量

绿泥石和高岭石，不含蒙脱石，或仅在个别样品中偶有出现，含量甚微。这表明高一过成熟海相页岩中黏土矿物已全部转化为稳定性矿物，不具水敏性，有利于大型清水压裂。

露头与岩心观察、岩石薄片鉴定与显微电镜分析发现，海相富有机质页岩微裂缝、基质孔隙、有机质孔隙发育(图6)，孔隙类型丰富，包括无机矿物原生粒间孔、自生矿物晶间孔、黏土矿物层间缝、无机矿物颗粒次生溶蚀孔、杂基内溶蚀孔、有机质孔隙、构造或成岩形微裂缝与层间隙等，有机质孔隙是页岩储层独有的一类储集空间，为有机质生烃所形成。目前研究发现页岩储集空间以纳米级孔隙为主，裂缝以微裂缝为主。扬子地区下古生界页岩样品压汞测试与氩离子抛光电镜观察，孔隙直径介于5～750nm，集中分布在20～80nm，孔喉半径介于10～30nm，平均为20 nm。页岩孔隙度介于2%～12%，平均值为4.0%左右，渗透率介于25nD～1.73mD，平均小于100nD。研究还发现页岩孔隙发育程度受无机矿物颗粒粒度与含量、黏土矿物成分与含量、有机质含量、成岩作用等多重因素控制。

总之，中国海相富有机质页岩分布范围广，厚度大，高TOC页岩富集段发育，热成熟度高，微纳米级孔隙丰富，脆性矿物丰富，页岩气成藏条件优越，勘探前景最好。海相富有机质页岩有机质类型(腐泥型-混合型为主)属倾成油型母质，热成熟度已达高-过成熟，页岩气以原油热裂解气为主，因此，海相富有机质页岩气区带为热裂解含气区带类型。

2.3.2过渡相与煤系富有机质页岩成气条件

中国过渡相与煤系富有机质页岩发育程度、分布范围与海相富有机质页岩相当(表4)，其差异在于此类页岩分布受沉积相带控制[11]，纵横向变化快，单层厚度小，累计厚度大。华北地区石炭一二叠系页岩分布面积介于10×104～20×104km2，累计厚度介于60～200m，最大累计厚度达300 m；单层厚度介于8～15m，最大单层厚度达40m。南方地区二叠系页岩分布面积介于20×104～50×104km2，累计厚度介于10～125m，最大单层厚度达25m[12]。四川盆地上三叠统、吐哈准噶尔盆地侏罗系和塔里木盆地侏罗-三叠系湖-沼相煤系页岩面积介于28.165×104～31.150×104km2，累计厚度介于50～1240m，单层厚度介于5～15m，最大单层厚度近50m，纵横向变化快。

过渡相与煤系页岩TOC一般都超过1.00%，碳质页岩TOC多数超过10.O0%。由于过渡相与煤系富有机质页岩单层厚度小，常与砂岩、煤层互层或相变，因此类型页岩中TOC＞2.00%的高T0C 页岩集中段不发育，仅在局部地区存在，推测在湖盆中心会有发育。过渡相与煤系富有机质页岩

介于1.0%～3.0%，处于成气高峰期。华北地有机质复杂，有机质类型以混合型-腐殖型为主，R

o

区石炭-二叠系页岩TOC受沉积相影响大[11]，TOC介于0.50%～36.79%，其中沼泽相碳质页岩TOC

一般介于高，为10.O0%～30.00%，TOC平均为1.50%～4.20%。有机质类型为混合型-腐殖型，R

o

1.0%～

2.5%，局部地区达

3.0%。南方地区二叠系页岩有机质含量与类型受沉积环境影响，TOC介于0.10%～38.54%，平均为

4.70%，多数超过3.00%。有机质中高等植物、底栖藻类、海湾渴湖或

介于1.2%～滞留盆地环境生物均有发育，有机质类型呈腐泥型、混合型和腐殖型多类型组合，R

o

3.2%。四川盆地、塔里木盆地及吐哈-准噶尔盆地的三叠-侏罗系页岩TOC介于0.50%～40.00%，平均为1.5%～3.3%，有机质类型为混合型腐殖型，R

介于0.7%～2.2%，为成熟-高成熟生气阶段。

o

过渡相与煤系富有机质页岩岩性主要为高碳质页岩、碳质页岩、黑色页岩、粉砂岩、砂岩等，矿物组成宏观上与海相富有机质页岩元差别，属脆性矿物含量丰富、黏土矿物含量少的脆性页岩。四川盆地上三叠统须家河组页岩石英含量介于33.2%～52.9%，长石含量介于3.0%～20.0%，鄂尔多斯盆地石炭二叠系页岩石英含量介于32%～54%。在具体构成上，过渡相与煤系富有机质页岩矿物组成与海相富有机质页岩还存在较大差异，最为明显的是黏土矿物构成除伊利石为主外，伊蒙}昆层和高岭石含量比例高，如四川盆地上三叠统页岩黏土矿物中伊利石含量介于49.4%～78.0%，伊蒙混层含量介于12.7%～22.0%，高岭石含量介于11.0%～38.0%，绿泥石含量介于11.0%～56. 0%。由此产生的影响是过渡相与煤系富有机质页岩储集空间不发育、孔渗条件差。储集空间以原生孔缝为主，纳米孔发育少(图6)，孔隙度介于1.0%～1.3%，平均为1.2%，渗透率介于0.002～0.004mD。

由上述可知，过渡相与煤系富有机质页岩发育广泛，TOC含量高，有机质类型以腐殖型为主，为倾成气型母质，热成熟度处在成气高峰阶段，页岩脆性适中，因此，有利于页岩气的形成，页岩气区带类型为热成熟含气区带。过渡相与煤系富有机质页岩在累计厚度、单层厚度大的地区有较好的页岩气勘探前景，而单层厚度小，与煤层、砂岩互层的区域，或许有利于形成页岩气、煤层气和致密砂岩气等多类型天然气聚集，与北美页岩气类型相比，或许是中国页岩气成藏一大特点。因此，深入研究页岩气、煤层气和致密砂岩气共生共藏、叠置规律将是有效开发利用过渡相与煤系富有机质页岩的一个重要课题。

2.3.3湖相富有机质页岩成气条件

湖相富有机质页岩形成时间晚，有机质来源于湖生浮游生物及部分陆源高等植物，有机质丰富，有机质类型以腐泥型-混合型为主。湖相富有机质页岩岩石类型主要为厚层状黑色页岩、砂岩，热演化程度低，主体处于生油阶段[19]。这类页岩存在生物成气低成熟气区和盆地中心或埋深较大地区热成熟气区2种类型页岩气区带。研究认为湖相富有机质页岩气前景较好的地区分布在松辽、鄂尔多斯、渤海湾、四川和准噶尔等大型盆地中。

松辽盆地白垩系青山口组发育2套富有机质页岩(表5)，形成于深湖-半深湖缺氧环境，在中央坳陷区广泛分布[1…，面积介于1.6×104～1.8×104km2，厚度介于70～900m，TOC集中在4.0 0%～8.00%，最高达13.00%，TOC＞2.O0%的页岩厚度在中央凹陷带超过100m，在盆地其他地区也

有35～70m厚，有机质类型主要为腐泥型、混合型，R

o 介于0.4%～1.3%，R

o

＞1.0%的区域有古龙、

三肇、长岭等凹陷，成气页岩厚度介于50～60m，面积约3000km2。青山口组页岩矿物组成中，石英等陆源碎屑矿物含量介于35%～55%，平均为47%，碳酸盐岩含量介于2%～23%，平均为11%。黏土矿物含量介于22%～49%，平均为39%。页岩基质孔隙发育，有黏土片内孔、黏土片间孔、黄铁矿晶间孔、黏土质条带和钙质条带层界面孔、有机质条带和碎屑岩条带层面孔、介形虫和碎屑颗粒粒间孔、介形虫内溶蚀孔、泥岩裂缝等，孔隙度介于6.0%～12.0%。

渤海湾盆地古近系发育多套富有机质页岩(表5)，岩性以钙质页岩、厚层黑色页岩为主，广泛分布于各断陷中[19]，面积介于1.8×104～2.3×104km2，厚度介于100～600m。有机质为湖相富藻类生物，有机质类型为腐泥型-偏腐泥混合型，沙一段T0C介于0.80%～27.30%，平均为2.58%；沙三段TOC介于0.50%～13.80%，平均为3.50%；沙四段TOC介于0.67%～16.70%，平均为3.20%。

热演化程度大部分处于液态窗范围，在埋深超过4000m_区域进入生气范围。沙一段R

o

介于0.7%～

1.8%，沙三段R

o 介于0.4%～2.0%，沙四段R

o

介于0.6%～3.0%。渤海湾盆地古近系页岩矿物组成

中，石英含量介于7%～66%，平均为29%，长石含量介于5%～34%，平均为17%，碳酸盐岩含量介

于4%～70%，平均为54%，黏土矿物含量介于3%～54%，平均为25%。黏土矿物构成中，伊/蒙混层含量介于34.2%～61.2%，平均为47.7%，伊利石含量介于29.5%～59.0%，平均为44.2%，高岭石含量介于4.7%～6.4%，平均为5.6%，绿泥石含量介于2.1%～2.9%，平均为2.5%。页岩发育黏土矿物间孔、无机矿物粒间孔、生物骨架孔、碳酸盐岩与黄铁矿晶间孔、页岩干缩缝等，孔隙直径介于44～250nm，平均为76nm，孔隙度介于0.5%～9.8%，平均为5.6%，渗透率介于0.06～1. 60mD。

鄂尔多斯盆地延长组长4+5—长9段发育多套富有机质页岩，长7段、长9段分布广、厚度大，TOC高。2套页岩分布面积近10×104km2，厚度介于30～120m。长7段页岩TOC介于2.40%～36.22%，平均为8.30%；长9段页岩TOC介于0.40%～11.30%，平均为3.14%。R

o

介于0.73%～1.

16%，在吴旗庆阳-富县一带R

o

＞1.0%，进入成气阶段，成气页岩厚度为60m，面积约1.4×104km2。长7段、长9段页岩矿物组成中石英含量介于27%～47%，平均为40%，总脆性矿物含量介于5%～70%。

四川盆地下侏罗统页岩分布面积约9×104km2，厚度介于40～180m。TOC介于0.51%～11.82%，

平均为1.20%。有机质类型为偏腐殖混合型一腐殖型，R

o

介于1.4%～1.8%。矿物组成中，石英等脆性矿物含量介于41.9%～57.3%，平均为49.6%，黏土矿物含量介于41.2%～56.1%，平均为48. 7%。黏土矿物主要为伊利石(23%～54%)、绿泥石(0～36%)、伊蒙混层(10%～66%)，伊蒙混层中混层比低(2.5%～16%)。页岩孔隙直径介于38～375nm，平均92nm。孔隙度介于1.0%～8.4%，平均为3.7%，渗透率介于12nD～9.60mD，平均为0.66mD。

湖相富有机质页岩时代新、热成熟度不高、成岩作用低、黏土矿物中遇水膨胀矿物含量多，页岩气形成条件与其他类型页岩不同。湖相富有机质页岩发育区已是中国主要产油气区，地表平坦，地面设施完善，通过理论与技术创新，会有较好的勘探前景。

2.4中国富有机质页岩含气特征

含气性是评价页岩气前景的重要参数。含气性与页岩TOC、热成熟度、矿物组成、孔隙发育程度、地层压力等因素有关[16～18]。页岩含气多寡成为决定页岩气是否具有商业开采价值的最终指标。北美已开发页岩的含气量为1.1～9.9m3/t，Rimrock Energy、Schlumberger、EIA[20～21]等公司或机构认为有利页岩气区的含气量最低下限为2m3/t，目前国内页岩气选区中基本采用这一标准。中国页岩气勘探实践处于早期评价与先导试验阶段，尚无页岩气产区，页岩含气量数据有限。对页岩含气性的判断较大程度上依据已有钻井的气显示。据经验，钻井过程中的气显示程度与地层含气性一般有正相关性。中国南方海相富有机质页岩在四川盆地有107口井在下寒武统筇竹寺组页岩、有23口井在下志留统龙马溪组页岩中见丰富的气侵、井涌和井喷等气显示，1966年钻探的威5井在下寒武统筇竹寺组页岩段发生气侵与井喷，经测试获日产气2.46×104m3。四川盆地周边的方深1等井在下寒武统牛蹄塘组页岩、丁山1、林1等井在下志留统龙马溪组页岩中也发现了良好的气测异常。华北地区沁水盆地钻探过程中石炭-二叠系页岩段气测异常普遍，显示厚

度介于1.2～100.0m。鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩段钻井过程中气测异常活跃。新疆准噶尔盆地中-下侏罗统页岩钻井录井中气测异常活跃，显示厚度介于2.4～12.0m。据此判断，中国富有机质页岩有较好的含气潜力。通过对南方古生界海相富有机质页岩先导试验区钻井岩心的实际含气量测定，下寒武统筇竹寺组页岩含气量介于0.13～5.02m3/t，平均为2.14m3/t，上奥陶统五峰-下志留统龙马溪组页岩含气量介于0.29～6.50m3/t，平均为2.22m3/t，均达到或超过了北美有利页岩气区含气量最低下限。

3中国页岩气勘探实践

3.1中国页岩气勘探进展

与北美相比，中国页岩气勘探起步较晚，而与全球其他地区相比，中国页岩气勘探处于领先地位，为北美以外地区率先实现页岩气突破和工业化先导试验的国家。实际上，中国油气勘探界对于页岩气并不陌生。1994—1998年间中国针对页岩裂缝油气藏做过大量工作，此后一些学者在个别地区涉及过页岩气的研究。迄今，中国页岩气勘探经历了页岩裂缝性油气藏勘探、基础地质条件研究与技术储备、工业性突破等3个阶段(图7)，迈入工业化生产先导试验阶段。

中国近年的页岩气热潮始于2005年。2005年以来，中国石油天然气股份有限公司、中国石油化工股份有限公司、国土资源部油气资源战略研究中心、中国地质大学(北京)等单位相继借鉴北美成功经验，以老井复查、区域地质调查为基础，开展了中国陆上页岩气形成地质条件和资源潜力评价，在页岩气远景区进行地质浅井、参数井和地震勘探，获取页岩气评价关键参数[22]，评价优选有利页岩气区带，钻探页岩气评价井，实现了中国页岩气勘探初步突破，证实了中国富有机质页岩具有较好的页岩气勘探前景。

中国政府对中国页岩气勘探给予了高度重视。2009年中国与美国签署了《中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录》，国土资源部设立了“全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选”重大专项；2010年中国与美国制订并签署了《美国国务院和中国国家能源局关于中美页岩气资源工作行动计划》、成立了国家能源页岩气研发(实验)中心；2011年科技部在油气重大专项中设立《页岩气勘探开发关键技术》项目，国家发展和改革委员会等多部委联合编制了中国页岩气“十二五”勘探开发规划。目前，中国已在陆上广泛开展了页岩气前期地质评价和勘探开发先导试验，初步明确了上扬子区古生界海相富有机质页岩为中国陆上页岩气勘探最有利领域。据不完全统计(图8)，中国已在陆上四川、鄂尔多斯、渤海湾、沁水、泌阳等盆地，云南昭通、贵州大方、建南、铜仁等地区开展了页岩气钻探与水力压裂试气，完钻页岩气井35口(其中水平井5口)，水力压裂试气井14(气中水平井2口)，获工业气(油)流井11口(其中水平井1口)，初产超过1×104m3/d气井7口。四川盆地、云南昭通实现了古生界海相页岩气的突破；四川盆地、鄂尔多斯盆地陆相页岩气见到良好显示；泌阳盆地陆相页岩油勘探也取得了进展。

3.2中国页岩气发展前景

页岩气产量在北美快速增长，2010年年产量约1500×108m3，占北美天然气总产量的18%，改变了北美天然气供应局面，影响了全球天然气格局。中国页岩气勘探的快速升温，一批页岩气先导试验井的相继钻探并试采，初步展示了中国页岩气资源潜力。

据不同学者或机构对页岩气资源的预测(表6)，中国页岩气地质资源量介于30×1012～166×1012m3，技术可采资源量介于7×1012～45×1012m3。据此，有专家预测中国页岩气年产量近10年内有望达到100×108m3左右，主要取决于理论突破、技术进步、成本降低和政策扶持。总的认为，中国页岩气具有较好的发展前景。

页岩气为典型的非常规气藏，与目前开采的其他类型气藏有明显差异。中国页岩气勘探虽在先导试验井取得突破，但仍为起步阶段，发展基础与北美页岩气成熟区相比有特殊性。因此，中国页岩气勘探的成功不会一蹴而就，需要一定时间的探索与实践。未来5～10年需要坚持深化地质认识与技术攻关，突出基础地质研究、核心区评价和先导试验区建设。海相富有机质页岩气重在深化基础地质研究，落实经济可采资源，优选开发核心区，强化关键技术攻关，推进先导试验区建设，形成一定规模页岩气产量。过渡相、煤系及湖相富有机质页岩以地质条件评价为重点，以技术可采资源潜力落实为核心，钻探一批先导试验井，优选有利页岩气区带和层系，实现中国页岩气持续稳定发展。

4结论

1)中国大陆经历了多期、复杂构造演化，形成了多类型、多层系富有机质页岩。不同类型页岩成气条件有差异，页岩气前景不同，勘探中要区别对待。

2)古生界海相富有机质页岩厚度大，分布稳定，有机碳含量高，热成熟度高，脆性好，纳米孔隙发育，先导试验已取得突破，蜀南等地区勘探前景比较现实。

3)过渡相与煤系富有机质页岩广泛发育，总厚度大，有机碳含量高，处在成气高峰期，脆性矿物含量适中，有利于形成页岩气。但页岩单层厚度小，与砂岩间互分布，横向变化大，纳米孔隙发育少，物性较差，黏土矿物中高岭石与伊/蒙混层比例高，有较好页岩气资源前景，勘探前景尚具不确定性。

4)湖相富有机质页岩总厚度大，有机碳含量高，热成熟度低，页岩成岩作用低，黏土矿物中水敏矿物含量多，有利区以盆地中心或埋深较大地区为主，开采技术要求高。

5)中国页岩气勘探尚处起步阶段，发展基础与北美页岩气成熟区不同，规模发展不会一蹴而就，需要一段时间的探索与实践。

中国页岩气勘探开发进展(1-5)

中国页岩气勘探开发进展（1-5） 胡经国 二、四川页岩气勘探开发新进展 1、四川宜宾建成国内最长民用页岩气管道 据报道（20140324），20日，创下中国页岩气民用“第一单”的四川省宜宾市在筠连县建成全国最长民用页岩气管道并对外通气。至此，当地农户告别了做饭靠柴火、树枝和煤炭的时代。这条长30余公里的输气管道还延伸至城市，每天可向筠连县城输气3万立方米，并向临近县的城市社区供气。 2012年7月，宜宾上罗镇10余户居民家中正式安装页岩气管道，成功用上页岩气，创下中国页岩气民用“第一单”。今天，筠连县成为宜宾市继珙县之后第二个使用页岩气的区县。 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长等优点。 地质勘探数据显示，宜宾是川南地区乃至全川页岩气最为富集的地区之一。经过为期两年的勘探，专业勘测部门在宜宾筠连明确了滇黔北页岩气有利层系，探得沐爱镇实验区页岩气资源量为6000亿立方米，其中优质页岩气层储量为1400亿立方米。筠连县已成为页岩气先导示范区。 2013年2月7日，筠连开发利用页岩气项目签约，项目总投资额2.5亿元人民币。页岩气开发既是保障国家能源供应和能源安全的需要，也是促进宜宾当地资源开发的重大机遇。当天，宜宾市政府有关负责人告诉记者，宜宾市将以此为契机加快推进宜宾页岩气资源勘探开发进程，规划、指导和支持页岩气就地利用项目，更多地服务西部，惠及更多城乡群众。 2、西南油气田长宁页岩气试采干线双河末站建设 据报道（20140331），西南油气田公司长宁页岩气试采干线起于宁201-H1井集气站，终于高县双河集输末站，全长92.8千米。 双河末站位于四川省宜宾市高县双河乡新农村6组，2013年9月中旬开工建设。 目前，这个场站工艺流程建设正按期推进，将于近期竣工投产试运行。 据悉，双河末站建成投产后，长宁页岩气进入纳安线。届时，以这个站为依托，长宁地区页岩气开发将进一步加快，为广大用户提供安全、清洁和环保的能源。 3、中国首条页岩气专用外输干线组焊贯通 据报道（20140403），3月31日，四川长宁页岩气试采干线工程完成最后

吴晓东页岩气勘探开发技术现状与展望

吴晓东复杂结构井/页岩气勘探开发技术现状与展望 6非常规气藏开发中面临的主要问题及解决思路？ （1）深层超高压气藏的开发 ①动态监测，包括地层压力变化、底水上升、压敏性影响等： ?安全高效的钻完井技术； ③高压下的地面安全集输技术： （2）髙含硫气田的开发 ①防毒防腐的安全开采及集输技术； ②硫沉积的相态问题及英防治技术，有的还含C02,更加复杂化； ?生产动态的监测问题： ④地面脱硫与硫的综合利用： （3）大而积低渗透气田的开发 ①加强气藏描述，在差中选优，寻找相对富集区，逐步滚动发展，提高钻井成功率: ②提高单井产能：大型压裂、进一步提高压裂液的流变性能和携砂性能，减少压裂液对地层的伤害是大型压裂水平升级的关键，大型压裂的优化设计技术。 复杂结构井技术：提髙泄流范围，提高单井产能，尽可能穿过更多的质量较好的气层； 水平井段倾斜，减小对垂直流动造成的可能阻碍：尽可能穿过更多的与河道相交的水平和垂直阻流带：穿过多个砂体和裂缝带 ③降低建井成本 降低钻井成本（提高钻速，改变管理体制，市场化） 发展小井眼技术； （4）火山岩气田开发 ①火山岩气藏储层受火山口控制，岩性复杂，岩相变化剧烈，裂缝比较发冇，识别难度大，需要加强有效储层的描述和预测； ?渗透率低，发展有效的提高单井产能的技术； ③C02防腐及其分离和综合利用： （5）多层疏松含水气藏开发 ①防砂控水，研究出水后的防砂技术： ②大跨度、长井段开采工艺技术： （6）多层疏松含水气藏开发 ①C02的防腐： ? C02的分离及利用： 7页岩气综合地质评价？ （1）基础地质特征①没有找到②页岩厚度和而积保证：充足的有机质，利于页岩气生成：储渗空间，利于页岩气富集。（2）地化分析①地化参数测试②生炷特征（3）储层研究①物性特征：孔隙度与页岩的气体总量之间呈正相关关系：随孔隙度的增加，含气疑中游离气量的比例增加。②温压条件。温度对页岩气成藏的影响：在相同压力下，温度增高，吸附气含量降低。压力对岩气成藏的影响：一方面，含气量与压力之间呈正相关关系：另一方面，压力对

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。相对于热成因气，生物成因的页岩气分布极限，主要分布盆地边缘的泥页岩中，在美国研究比较深入的五个盆地的五套页岩中，密执安盆地和伊利诺斯盆地发现了生物成因的页岩气藏，并且是勘探目标中的主要构成(Schoell，1980；Malter 等，2000)。 3.1 生物成因

页岩气及其成藏条件概述

页岩气及其成藏条件概述 2010年7月，在四川川南地区中国石油集团公司第一口页岩气井（威201井）顺利完成加砂压裂施工任务，标志着中国石油集团公司进入了页岩气的实战阶段。页岩气是一种非常规天然气资源，其储量巨大，有关统计表明全球页岩气资源量约为456.24×1012m3。较早对页岩气进行研究的是美国和加拿大，这些国家在勘探和开发中都取得了丰富的成果，形成了较为完备的页岩气系统理论，进入了快速的发展阶段；而我国对页岩气的勘探开发还在初级阶段，研究相对程度相对落后，但我国页岩气资源量也十分丰富（预测为30-100×1012m3）。据有关专家介绍，随着我国经济发展对油气资源的需求，页岩气将是我国今后油气资源勘探和开发的重点。 1 页岩气及其特点 1.1 页岩气储量 从世界范围来看泥、页岩约占全部沉积岩的60%， 表1 世界较大页岩气储量地区表(×1012m3) 其资源量巨大。全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、太平洋地区、拉美、前苏联等地区（表1） 在我国的松辽盆地白垩系、江汉盆地的第三系、渤海湾盆地、南华北、柴达木以及酒泉盆地均具有页岩气资源的分布。其中，四川盆地的古生代海相沉积环境形成的富有机碳页岩与美国东部的页岩气盆地发育相似。仅四川川南威远、泸州等地区的页岩气资源潜力（6.8-8.4×1012m3）,相当于整个四川盆地的常规天然气资源的总量。 1.2 页岩气及特点 页岩是由固结的粘土级的颗粒物质组成，具有薄页状或薄片层状的一种广泛分布的沉积岩。页岩致密且含有大量的有机质故成暗色（如黑色、灰黑色等）。在大多数的含油气盆地中，页岩既是生成油气的烃原岩也是封存油气的盖层。在某些盆地中，如果在纵向上沉积较厚（几十米-几百米），横向上分布广泛（几百-几万平方公里）的页岩同时作为了烃原岩和储集岩，且在其内聚集了大量的天然气，那就是页岩气。 所谓页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩，因热作用和生物作用而形成了大量储集在页岩裂缝、孔隙中的且以吸附和游离赋存形式为主的天然气。与常规储层天然气相比，页岩气具有独特的特点（表2）。表2 常规储层天然气与页岩气对比表 成因类型热成因、生物成因及石油裂解气热成因、生物成因

页岩气勘探技术

斯伦贝谢 页岩气勘探技术 斯伦贝谢科技服务（北京）有限公司

目录 一、斯伦贝谢页岩气勘探技术概述 (1) 二、页岩气资源量评价 (3) 三、页岩井筒综合评价 (5) 四、有利区（甜点）预测 (6) 五、地质风险分析与经济评价 (7) 六、页岩气勘探技术应用实例 (7) 附斯伦贝谢勘探平台介绍 (11)

一、斯伦贝谢页岩气勘探技术概述 非常规油气资源页岩（油）气目前在国内非常火热，一谈到页岩气，大家首先想到的是水平钻井和多段压裂技术。确实，工程技术是页岩气田成功的必要条件，没有成熟的工程技术，无法将页岩气从这种特殊的油气藏中开发出来。但工程技术成功的前提是，寻找较好的页岩气区块，即从地质上页岩达到生气阶段，有机质的丰度较高，因此地质评价是页岩气勘探的充分条件。这就对研究工作提出了较高的要求，即在钻井等工程工作进行之前，首先通过区域地质研究，对地下页岩的基础地质情况进行分析与预测，为后期的工程施工提供依据，减少钻井和压裂的风险。 与常规油气藏勘探相比较，页岩气藏的特殊性主要表现在以下几点： 1、页岩气藏为自生自储的类型，页岩本身即为烃源岩，同时又是储集层和盖层。气生成后保存于烃源岩中。 2、页岩气包括自由气（孔隙裂缝中）和吸附气（在碳原子表面）两部分，因此在评估页岩气资源量时，除了计算孔隙裂缝中的自由气，还要计算吸附气的资源量，这是有别于常规气藏的一个重要方面 3、储集层为页岩，属特低孔、特低渗储层。对于该类特殊储层，需要总结一套特殊的储层评价标准。同时，需要研究页岩内部裂缝的发育情况和地应力的状况，为后期工作改造提供依据。 与页岩气藏的特殊性相对应，目前勘探难点主要表现在： 1、页岩气资源评价存在很大不确定性。 2、页岩气勘探开发技术缺失成熟的行业标准。 3、页岩气开采投入大、成本高、气价低，经济风险较大。 针对页岩气上述勘探难点，斯伦贝谢公司研发和整合了所有勘探软件系列，形成了以模型为中心的页岩气勘探技术系列。该技术系列主要包括以下主要内容（图1）： 1、数据整合阶段：与常规油气藏相比，页岩气区块除了收集地震资料和井数据 外，还需要收集地化数据，如总有机碳、烃源岩厚度和干酪根类型，同时需 要对岩石物理数据和岩石力学数据进行收集和整理。 2、地质模型的建立：不同勘探阶段，建立的地质模型精度不同。从区域地质资 料建立的概念模型到根据地震和井数据建立的三维模型。随着数据的增加， 模型的精度也逐渐增加。

关于页岩气开发的基本知识和思路

关于页岩气开发的基本知识和思路 一口页岩气的勘探井一般成本加起来估计8000万至一个亿，一口页岩气井日产约2万方，一年720万方，一方气2元算，一年是1440万元。这样6-8年收回成本，但必须保证这口井的勘探成功率是100%。而目前中国天然气的勘探成功率也就是25%左右，也就是说前期投入3-4个亿年收入1400万，怎么看都是赔本买卖。页岩气勘探开发不是一般民营企业可以承受的。 页岩气(shale gas)这个概念引入中国是比较早的，目前公认的是2003年张金川老师现代地质上发表的《页岩气及其成藏机理》一文。但在当时，页岩气并没有引起业界的重视。 这和当时的油气勘探背景有很大关系，因为当时中国的天然气勘探正处于一个上升阶段，到处有大气田的发现，比如苏里格、克拉2、普光等，从碎屑岩到碳酸盐岩层系都有发现，到处开花，页岩气夹在中间不上不下的，又没有什么大的勘探开发价值，所以在当时很少人注意这种新的勘探领域。只有中国地质大学和国土资源部油气中心还在坚持这个项目的研究。 页岩气在中国大行其道为2009年，这也和当时的油气勘探背景有很大关系。2008年，国内基本上没有大的气田发现了，该找的层系也差不多了，这时候，突然发现居然有新的层系，还

有漏网之鱼—页岩气，而且实事求是地来讲，美国页岩气产量真正上台阶是在2007年之后，因此，这两个要素促使大家开始关注页岩气。但这个时候对于页岩气的研究是乱七八糟的，主要在几个方面： 1．研究人员五花八门，当时研究页岩气的人很杂，不仅仅石油与天然气地质学界，搞煤层气的，搞矿产地质的，搞区调的都在做页岩气方面的研究，导制这个时期的研究处于一种多家来做，但没有一个研究体系； 2．页岩气前景争论较大，对于页岩气的勘探开发前景，业内主要持三种思想，一种乐观认为很有发展前途；一种折中，认为收缩研究为主；一种悲观，没有前途。这三种思想目前来讲，折中的思想开始占多数了； 3．页岩气概念混乱不清，对于页岩气这个词，引入后在使用过程中存在很大的争议，因为页岩就是指具有层理构造的泥岩，如大家享受的油页岩。但页岩气的这个页岩，随着研究的深入，发现在很大程度上并不是，而是粉砂岩或砂岩或页岩内夹的较粗粒的岩层。因此，后来又修订成页岩层系气，但最终大家约定俗成还是用页岩气，但行内人如果使用这个名词，一定要注意它的范围，比原来的页岩宽多了； 4．页岩气研究区域崇山峻岭，页岩气在中国研究的区域主要位于中国的南方，但中国南方这些地区，多是山区地貌，因此

中国页岩气形成机理 地质特征及资源潜力

中国页岩气形成机理地质特征及资源潜力 摘要：页岩气是以自生自储为主的非常规天然气，是油气资源中的新型矿种。 由于页岩气储层低孔低渗，要实现大规模开采必须克服许多理论和技术上的难题。本文分析中国页岩气基本特征、形成机理与富集条件、面临的难题等, 对中国页 岩气资源潜力进行预测, 以期为中国页岩气的研究和勘探开发提供依据。 关键词：非常规油气 ;页岩气;源岩油气 页岩气是一种潜在资源量非常巨大的非常规天然气资源，具有含气面积广、 资源量大、开采技术要求高、生产寿命长、稳产周期长等特点。近年来，严峻的 能源紧张形势使页岩气资源在世界范围内受到了广泛的关注。 一、页岩气勘探开发现状 油气工业的发展主要历经构造油气藏、岩性地层油气藏、非常规油气藏三个 阶段。油气藏分布方式分别有单体型、集群型、连续型三种类型。从构造油气藏 向岩性地层油气藏转变是第一次理论技术创新,以寻找油气圈闭为核心;从岩性地 层圈闭油气藏向非常规连续型油气藏转变是第二次理论技术创新或革命,以寻找有 利油气储集体为核心,致密化“减孔成藏”机理新论点突破了常规储集层物性下限与 传统圈闭找油的理念。随着勘探开发技术不断进步,占有80%左右资源的非常规油气，如页岩气、煤层气、致密气、致密油、页岩油等已引起广泛关注,并得到有效 开发, 在油气储产量中所占比例也逐年提高。传统观点仅认识到页岩可生油、生气,未认识到页岩亦可储油、储气,更未认识到还能聚集工业性页岩油、页岩气。 近年来,典型页岩气的发展尤为迅速,地质认识不断进步,优选核心区方法、实验分 析技术、测井评价技术、资源评价技术、页岩储集层水平井钻完井、同步多级并 重复压裂等先进技术获得应用, 形成“人造气”是页岩气快速发展的关键因素。页岩气突破的意义在于: 突破资源禁区,增加资源类型与资源量。 2、挑战储集层极限,实现油气理论技术升级换代,水平井多级压裂等核心技术，应用于其他致密油气等非常规和常规油气储集层中更加经济有效,可大幅度提高油 气采收率。 3、带动非常规油气技术发展,推动致密油气、页岩油等更快成为常规领域。 二、中国富有机质页岩特征 源岩油气是一种新资源类型, 包括页岩油、页岩气、煤层气等,自生自储,主要 产自源岩内储集层中。页岩是由粒径小于0.0039 mm的细粒碎屑、黏土、有机质 等组成,具页状或薄片状层理、易碎裂的一类沉积岩,也称为细粒沉积岩。页岩气 是指从富有机质黑色页岩中开采的天然气,或自生自储、在页岩纳米级孔隙中连续 聚集的天然气。中国三类富有机质页岩泛指海相、海陆交互相及陆相页岩和泥岩, 重点指含油气盆地中的优质泥质烃源岩,图中为依据中国页岩发育的层系和分布特 点编制的三类页岩分布图。中国南方地区海相页岩多为硅质页岩、黑色页岩、钙 质页岩和砂质页岩,风化后呈薄片状,页理发育。海陆过渡相页岩多为砂质页岩和 炭质页岩。陆相页岩页理发育, 渤海湾盆地、柴达木盆地新生界陆相页岩钙质含 量高,为钙质页岩,鄂尔多斯盆地中生界陆相页岩石英含量较高。 2、中国页岩形成的区域地质背景。古生代，在中国南方、华北及塔里木地区形成了广泛 的海相和海陆过渡相沉积, 发育多套海相富有机质页岩和海陆过渡相煤系炭质页岩。在后期改造过程中, 部分古生界海相页岩经历了挤压变形或隆升。四川盆地、华北地区、塔里木盆地构

页岩气成藏富集主控因素研究及目标优选_姜振学

第45卷增刊1吉林大学学报(地球科学版)Vol.45Sup.1 2015年7月Journal of Jilin University(Earth Science Edition)July2015页岩气成藏富集主控因素研究及目标优选 姜振学1,2，李卓1,2，唐相路1,2，纪文明1,2，杨威1,2， 原园1,2，王朋飞1,2 1.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102200 2.中国石油大学（北京）非常规天然气研究院，北京102200 摘要：中国页岩气勘探取得了显著的成果，并建立了涪陵焦石坝、长宁—威远、昭通和延长4个国家级页岩气示范区。近年来，页岩气钻井近400口，其中探井143口（直井）、评价井130口（水平井），页岩气产量相差巨大，充分反应出对页岩气的富集条件、机理及其主控因素认识依然不够深入，这也从根本上制约了页岩气勘探开发的进程。为此本文采用页岩样品地球化学分析、薄片鉴定、X-射线衍射、N2吸附实验、CO2吸附实验、压汞实验、扫描电镜实验和现场解析等方法，对川东南及其周缘地区龙马溪组、牛蹄塘组页岩开展了与页岩气富集密切相关的页岩岩相、微纳米孔隙结构、页岩气赋存状态及保存条件等方面的研究，以期揭示页岩气成藏富集的主控因素。结果表明：①岩相控制了页岩的有机质丰度和脆性矿物含量。页岩岩相（lithic facies）是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合，它是沉积相的主要组成部分。有机质丰度、矿物组成和岩石力学特征是表征页岩岩相的重要指标。根据有机质丰度和矿物组成可划分出12种页岩岩相，不同页岩岩相在有机质丰度、脆性矿物含量和含气性等方面都具有较大的差异。涪陵地区龙马溪组底部深水陆棚以发育富有机质硅质页岩岩相为主，具有有机碳含量、脆性指数、有效孔隙度和含气量均较高的特征，有机碳含量高使其生烃潜力大，脆性指数高使其可压裂性好，有利于页岩气富集成藏及后期开发压裂。②多尺度孔隙结构控制了页岩气的赋存状态和含气量。涪陵地区龙马溪组和牛蹄塘组页岩主要发育原生和次生孔隙，原生孔隙主要包括原生晶间孔和原生粒间孔，次生孔隙主要有次生晶间孔、溶蚀孔和有机质孔。孔隙以微纳米孔为主，其中有机质对微孔和中孔（<50nm）贡献最大，二者对孔比表面积贡献占总孔贡献的90%以上，主要影响页岩气的吸附作用；石英等脆性矿物主要控制宏孔（＞50nm）的发育，中孔和宏孔贡献了孔体积的90%以上，对页岩中游离气的富集和页岩气的渗流具有决定作用。③不同演化阶段页岩气赋存状态随地质条件改变而发生转变。结合埋藏史及有机质生烃过程，将涪陵和渝东南地区页岩气赋存演化过程划分为早期生物游离气、热解吸附气、热解游离气和晚期游离气吸附4个阶段。不同阶段页岩气赋存状态可发生转化，后期构造抬升幅度决定了页岩气赋存状态和含气量的大小，抬升幅度越大，游离气和总含气量含量越少，深度越大，游离气含量越大。明确页岩气赋存状态对于资源潜力评价、开发方案制定及产能评价均具有重要的作用。④构造保存条件是页岩气有利区块优选关键要素之一。一般盆内抬升幅度小，盆内保存条件好与盆缘。有利于页岩气富集的区域构造样式主要为宽缓向斜和小倾角单斜，裂缝密度低、剥蚀厚度小、单层厚度大和扩散系数低等因素控制着页岩气的保存，进而影响页岩气成藏和富集，页岩气保存条件是南方页岩气有利区块优选的重要指标之一。利用资源潜力指数和地质风险系数双因素对川东南及其周缘地区龙马溪组页岩气进行了评价，优选了游离目标区，成果对指导川东南及其周缘地区龙马溪组勘探开发有重要参考价值。 关键词：页岩气富集；主控因素；页岩岩相；多尺度孔隙结构；赋存状态；保存条件；目标优选 基金项目：国家重大专项项目（2011ZX05018-02）；国土资源部项目（12120114046701） 作者简介：姜振学（1963-），男，教授，博士生导师，主要从事常规和非常规油气地质与资源评价研究，E-mail:jiangzx@https://www.wendangku.net/doc/a0445948.html,。 1515-32

南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续

南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续报告 委托业务设立专家论证意见 2016年7月1日，中国地质大学（武汉）组织相关专家就南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续报告中委托业务设立的相关内容进行了专家论证，经研究讨论形成意见如下： 1、南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年度委托业务设置必要性充分：委托业务（1）南方富有机质页岩储集能力及其控制因素、（2）南方富有机质页岩生气机理及生气量评价、（3）南方重点地区页岩气资源评价及参数优选是2016年各项工作的延续，是南方典型页岩气富集机理与综合评价的重要支撑工作。本单位需要与国内外优秀的科研团队交流合作，以期达到项目的总体目标，为油气基础性公益性事业服务。另外，部分分析测试是必要的工作手段，本单位缺少相应的实验平台，需要其他单位辅助测试。 2 、委托业务（1）、（2）、（3）以及样品分析测试目标任务、工作内容明确，工作部署符合项目要求。 3、委托业务的预算安排符合国土资源部、地调局预算相关要求，委托业务的单价及总经费合理。 4、达到政府采购限额的委托业务将采取政府采购招投标形式开展采购工作，未达到政府采购限额的委托业务承担单位为行业内知名的测试单位，资质满足要求，技术水平先进，履约能力突出。 5、经讨论，同意“南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目2017年延续报告”中各项委托业务的设立（详见委托业务设立明细表）。 专家签名：

附件： 南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目 2017年延续报告委托业务设立明细表

中国地质大学（武汉） 2016年7月1日 南方典型页岩气富集机理与综合评价参数体系项目 2017年延续报告委托业务设立明细表

我国页岩气开发情况汇总

我国页岩气开发情况汇总(荐) 2014-03-26黄燕华油气观察 回顾兴起于上世纪七十年代的美国东部页岩气示范工程，美国能源部发起了一项针对美国东部的阿巴拉契山脉盆地、密歇根盆地和伊利诺伊盆地的页岩气研究项目，东部工程一直延伸到了九十年代，通过三十多年的研究工作，建立了一个向美国公众开放的庞大数据库，其中包含了页岩气储藏、形成机理等若干技术资料，甚至还将一些关键地质数据，如东北部泥盆纪页岩的上百张详细地质构造图公之于众。直到今天，这些公开资料对于美国页岩气开采仍然发挥着重要作用。 当时的美国人对页岩气的认识相当有限，但却又急于想了解关于它的一切。东部工程恰如其分的填补了美国油气行业在页岩气领域的空白，而在此基础上所掌握的地质资料也成了美国油气公司从辽阔的地下深处获取页岩气的成败关键因素之一。 页岩资源丰富的中国也正在开展一场类似于美国东部示范工程的页岩气储 层特征摸底行动，因为对于突破常规油气构造理论的页岩气来说，它分布的广泛性和独特性更需要精准、详细的地质资料来支撑油气企业的开发作业以降低勘探风险与成本。 我国尚未完全掌握内陆地区页岩气的资源总量、分布情况和储层特征，因此总结目前现有的示范工程、政府项目工程的页岩气储层摸底情况至关重要。

从中国能源网研究中心收集的资料来看，截止2013年，在全国页岩气3大相、9大层系中，我国已在南方下古生界海相、四川盆地侏罗系陆相、鄂尔多斯盆地三叠系陆相三个领域实现了突破，在西北地区侏罗系陆相、东部断陷盆地古近系陆相、南方上古生界海陆过渡相三个领域取得了的重要进展。 图1（来源：国土资源部） 出于政治、市场制度的差异，我国承担页岩气储层摸底任务的主体并不像美国那样单一，国家土地职能部门国土部与掌握常规油气核心区块与经验的国有油公司是承担这项工作的两支重要力量。三块实现页岩气产量、技术突破的领域均直接受益于油公司的大规模投资和高强度技术攻坚。国土资源部在页岩气初期学术、理论进步中功不可没，国土部在重庆市彭水县实施了我国第一口页岩气资源战略调查井渝页1井，获取岩心并首次成功解析出了页岩气，为日后页岩气成为独立矿种提供了切实支撑依据。 根据2012年国土资源部油气资源战略研究中心发布的《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选报告》，国土资源部将我国陆域页岩气分布区分为五大区，即上扬子及滇黔桂区、中下扬子及东南区、华北及东北区、西北区、青藏区。 主要油公司储层进展情况

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456 1012m3，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

四 中国页岩气选取及标准

中国页岩气前景评价 1.中国页岩气成藏条件分析及勘探方向 页岩气的勘探开发始于美国，自从1821年在美国纽约Chautauqua县的第一口工业性天然气钻井在泥盆系Dunkil’k页岩(8m深度时产出裂缝气)中发现页岩气，至今已经有180多年历史，尤其是20世纪80年代以来，由于认识到了页岩气吸附机理，美国页岩气的勘探开发得到了快速发展。2006年美国拥有超过39500口页岩气井，页岩气产量达到了7245×108ft3 (204×108m3)，占美国总天然气产量的8％，页岩气总资源量估计在500～600×1012ft3范围内，是已投入工业性开发的三大非常规天然气类型(即致密砂岩气或称根缘气、煤层气、页岩气)之一，成为重要的天然气替代能源。近年来，加拿大、澳大利亚、俄罗斯等国也相继开展了页岩气的勘探和研究工作，但目前，除了美国以外还没有见到有关页岩气商业化开采的报道(T．Ahlbrandt，2001)，其原因要么是对页岩气的资源潜力和经济价值的认识不足，要么是页岩气井的产量和回收期未达到商业化标准，而不是缺乏潜在的产气泥页岩系统。随着世界能源消费量的猛增和供需矛盾的日益突出，非常规天然气资源引起了普遍重视，不少国家将页岩气、煤层气、油砂、油页岩等非常规油气资源的勘探开发提上了重要议事日程，将其列为2l世纪重要的补充能源，加大了勘探开发和综合利用力度。 自20世纪60年代以来，在中国东部的油气勘探中，陆续发现了一些泥页岩裂缝型油气藏(如四川盆地下古生界、沁水盆地上古生界泥页岩在钻井过程中气测异常强烈，甚至发生井喷)，只是作为常规油气勘探中的一些局部发现，并未引起足够的重视，研究不够深入，没有认识页岩气的吸附机理，页岩气的勘探开发没有实现突破。近年来，中国一些学者受美国页岩气成功开发的启示，加强了页岩气的形成条件和成藏机理研究，但是针对页岩气的勘探工作还未展开。目前，中国石油、中国石化针对页岩气相继开展了一些区域性、局部性的基础研究工作，取得了一些的研究成果，初步展示了中国页岩气勘探巨大的资源潜力。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，页岩气勘探一旦突破并形成产能，将对缓解中国油气资源接替的压力具有重大而深远的意义。 一、页岩气藏特征及成藏机理 页岩气，以及煤层气、致密砂岩气、溶解气、天然气水合物通称为非常规天然气资源，与常规天然气相比，页岩气在成藏条件及成藏机理等方面既有相似之处，又有不同点。John B．unis认为页岩气系统基本上是生物成因、热成因或者二者混合成因的连续型天然气聚集，页岩气可以是储存在泥页岩天然裂隙和粒间孔隙内的游离气，也可以是干酪根和页岩黏土颗粒表面的吸附气或是干酪根和沥青中的溶解气。中国学者张金川等(2004)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。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。我们通过对国内外关于页岩气形成及聚集方式描述的分析，从成因、赋存机理两方面说明页岩气的概念、含义。页岩气是由泥页岩(作为烃源岩)连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，在页岩系统(作为储集岩)中以吸附、游离或溶解方式赋存的天然气。页岩系统包括：页岩及页岩中呈夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩。 页岩气藏的特征体现在生成、运移、赋存、聚集、保存等方面：(1)早期成藏。页岩气的生烃条件及过程与常规天然气藏相同，泥页岩的有机质丰度、有机质类型和热演化特征决定了其生烃能力和时间，但是页岩气边形成边赋存聚集，不需要构造背景，为隐蔽圈闭气藏； (2)自生自储，泥页岩既是气源岩层，又是储气层，页岩气以多种方式赋存，使得泥页岩具有普遍的含气性；(3)页岩气运移距离较短，具有“原地”成藏特征；(4)对盖层条件要求没有

美国页岩气勘探开发关键技术

目录 _Toc28155708 引言 (2) 1 美国页岩气藏特点分析 (2) 2 地层评价 (3) 3 岩石机械特性地质力学 (4) 4 钻完井技术 (5) 5 压裂技术 (8) 5.1 清水压裂技术 (8) 5.2 重复压裂技术 (9) 5.3 水平井分段压裂技术 (9) 5.4 同步压裂技术 (10) 6 结论和建议 (10)

美国页岩气勘探开发关键技术 引言 美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3，可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末，美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ～50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广，使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发，成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田，产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3，占美国天然气总产量的8%，相当于中国石油当年天然气总产量，目前则已占到天然气总产量的13% ～15%。截至2008 年底，美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来，北美的页岩气开发发生了革命性的变化，目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国，实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看，则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。 1 美国页岩气藏特点分析 美国页岩气藏具有典型的衰竭特点，初始产量高，前3 年急剧下降，随后在很长的时间里保持稳产并有所下降，生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富，致密页岩分布范围广，有效厚度大，有机质丰富，含气量大，裂缝系统发育，

陆相页岩气选区标准

ICS DB 陕西省地方标准 DB XX/ XXXXX—XXXX 陆相页岩气选区标准 Geological regional selection standard of continental shale gas （征求意见稿） XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

目次 前言 (Ⅱ) 1 范围...................................................... 错误！未定义书签。2规范性引用文件............................................. 错误！未定义书签。 3 总则...................................................... 错误！未定义书签。 4 术语和定义................................................ 错误！未定义书签。 5 地质选区参数确定.......................................... 错误！未定义书签。 6 页岩气选区程序及标准...................................... 错误！未定义书签。 7 选区结果提交 (4)

前言 本标准按照GB/T 1.1-2009 标准化工作导则给出的规则编写。本标准由陕西延长石油（集团）有限责任公司提出。 本标准由陕西省能源局归口。 本标准起草单位：陕西延长石油（集团）有限责任公司。 本标准主要起草人：王香增、张丽霞、姜呈馥、孙建博、郭超。本标准首次发布。

陆相页岩气勘探开发技术问题及对策(1)

四、陆相页岩气勘探开发存在的问题及技术对策 2、工程技术方面 （1）钻井技术方面 存在问题： 鄂尔多斯盆地陆相页岩气储层粘土矿物含量高，且主要由伊/蒙混层矿物组成，钻井过程中，特别是在长水平段钻进时，水基钻井液易滤失到地层而使粘土矿物膨胀，导致井壁垮塌等井下复杂事故； 技术对策： ①开展页岩气钻井井壁稳定性研究，优化钻井参数，避免钻井过程中井壁的缩颈或垮塌； ②开发油基钻井液体系，如白油基钻井液，闪点高、低毒、无荧光，既解决了页岩段钻井安全的问题，又有利于储层保护。 （2）固井技术方面 存在问题： 页岩气井固井采用了双密度水泥浆固井技术，但对于鄂尔多斯盆地陆相页岩气储层来说，压力低、微裂缝发育，固井水泥浆体系必然要滤失一部分水进入地层，对储层产生污染。 技术对策： 开发低密度泡沫水泥浆体系，降低水泥浆体系的密度，同时降低滤失量，降低固井过程对页岩气储层的伤害程度。 （3）压裂技术方面 存在问题：

①陆相页岩气主要采用大型滑溜水压裂工艺进行增产改造，一是每次（级）压裂需要使用2000方左右水，当水平井大规模多级压裂时，则需使用上万方水，这对水资源缺乏的陕北地区是一个严峻的考验；二是陆相页岩气储层粘土矿物含量高，地层强水敏，压裂时大量水进入储层会造成粘土矿物膨胀、分散运移，可能导致形成的页岩裂缝堵塞，影响最终的压裂效果；三是压裂后返排液量较大，外排可能对环境造成污染； ②水平井是页岩气开发的主要方式之一，分段压裂工具是水平井压裂的关键技术，目前使用的都是国外压裂工具，存在价格过高的问题； 技术对策： ①采用丛式井开采页岩气，将返排出的压裂液经过回收处理，再用于其它井的压裂施工。 ②探索和试验页岩气井纯液态CO2压裂工艺，利用陕北煤化工富余CO2的资源优势和CO2独特的物理化学性质，替代滑溜水进行压裂改造，不仅对储层无伤害，而且也没有压裂返排液需要处理及外排的问题； ③与国内高校、研究机构合作研究，开发出页岩气水平井压裂井下工具，降低成本。 （4）地面集输技术方面 存在问题： 页岩气井单井产量低，地面塬、梁、峁、沟纵横，管网建设难度

北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖

北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖 1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统 （1）概况 阿巴拉契亚盆地（Appalachian）位于美国的东部,面积280000平方公里，包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等，是美国发现页岩气最早的地方。俄亥俄（Ohio）页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州，是该盆地的主要页岩区（图2）。该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体，总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。 图1 美国含页岩气盆地分布图 1953年，Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计，只有6%的井具有较高自然产能（平均无阻流量为2.98万m2/d），主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。其余94%的井平均产量为1726m3/d，经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d，提高产量4倍多。1988年前，美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。年产量将近34亿m3。天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。每口井的成本$200000-$300000，完井成本$25~$50。 （2）构造及沉积特征 阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉，西濒中部平原，构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型

向前陆盆地的演化过程。盆地以前寒武纪结晶岩为基底，古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩，奥陶系为碳酸盐岩夹页岩，宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3～4个沉积旋回构成，每个旋回底部通常为富有机质页岩，上部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中，分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内（James,2000）。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ，1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。 （3）页岩气成烃条件分析 ①页岩分布特征 阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪 页岩层系属于晚泥盆世。Antrim 页岩和New Albany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页 岩的横向同位层系（Matthews,1993）。在俄 亥俄东边和南边,Huron 段分岔。有的地区已 经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。 俄亥俄页岩系统，覆盖于Java 组之上 (图3)。由三个岩性段组成：下部 Huron 段 为放射性黑色页岩，中部Three Lick 层为 灰色与黑色互层的薄单元，上部Cleveland 段为放射性黑色页岩。俄亥俄页岩矿物组成 包括：石英、粘土、白云岩、重金属矿（黄 铁矿）、有机物。 图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥 盆纪页岩层的地层剖面。中上泥盆统的分布 面积约128，000mi 2(331，520km 2)，它们沿 盆地边缘出露地表。页岩埋藏深度为610～ 1520m ，页岩厚度一般在100－400ft(30— 120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等，1993)。 ②页岩地球化学特征 图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统－下密西西比系剖面 （据Moody 等，1987）

页岩气测井解释和岩心测试技术_以四川盆地页岩气勘探开发为例

第32卷 第3期2011年5月 石油学报 A CT A PETROLEI SINICA V o l.32M ay N o.3 2011 基金项目:国家科技重大专项(2008ZX 05018)资助。 第一作者及通讯作者:吴庆红,女,1968年9月生,1991年7月毕业于西南石油学院,现在中国石油煤层气有限责任公司工作,中国地质大学(北京) 能源学院在读博士,主要从事非常规油气勘探开发方面的研究工作。E mail :w qh 69@p https://www.wendangku.net/doc/a0445948.html, 文章编号:0253 2697(2011)03 0484 05 页岩气测井解释和岩心测试技术 以四川盆地页岩气勘探开发为例 吴庆红1,2 李晓波3 刘洪林3 陈 霞4 (1 中国地质大学能源学院 北京 100083; 2 中国石油煤层气有限责任公司 北京 100076; 3 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 河北廊坊 065007; 4 中国石油华北油田分公司综合一处 河北廊坊 065007) 摘要:利用页岩气专用测井技术对页岩气评价井进行了储层参数和气源参数的研究,并利用岩心测试技术对测井结果进行验证及 校正,以更准确地反映储层物性参数。其中对四川盆地页岩气评价井的页岩有利层段进行了有利储层段划分以及硅质、脆性矿物、黄铁矿、含气量和T OC 的测试。由于测井结果具有地域性差异,借助页岩岩心资料对上述参数进行了验证并对部分参数进行了校正,为合理开发页岩气提供了研究手段。 关键词:岩心测试;测井技术;储层段;硅质含量;含气量测试中图分类号:P 631 8 文献标识码:A Log interpretations and the application of core testing technology in the shale gas:Taking the exploration and development of the Sichuan Basin as an example WU Qinghong 1,2 LI Xiaobo 3 LIU H o ng lin 3 CH EN Xia 4 (1.School of Ener gy Resources ,China Univer sity of Geosciences ,B eij ing 100083,China;2.Petr oChina Coalbed Methane Comp any L imited ,B eij ing 100076,China;3.L angf ang Br anch,PetroChina Resear ch I nstitute of Petroleum E x p lor ation &Develop ment,Langf ang 065007,China;4.General Division I ,PetroChina H uabei Oilf ield Comp any ,Langf ang 065007,China )Abstract :T he present paper investig ated so ur ce and r eser vo ir par ameters o f shale gas ev aluatio n wells by using professio nal log ging techniques of the shale g as,and the r esult o f log g ing was ver ified o r calibr ated by core testing techno lo gy so as to mor e accurately re flect physical pro pert y parameters o f reserv oir s.T he paper intro duced the application o f key log ging techniques to appra ising favo ra ble inter vals o f shales from so me shale g as evaluation wells in the Sichuan Basin,w hich included div isio n o f favo rable intervals of a reservo ir ,silica content t esting ,contents of frag ile minerals,pyr ite t esting ,g as co nt ent test ing and T OC t esting.A ll o f the par ameter s mentioned above wer e v erified and so me o f them wer e calibr ated by using co re data of shales because o f the reg ional difference of w ell log g ing r esult s.T he present study prov ided the rat ional develo pment o f the shale g as wit h a r esear ch appro ach.Key words :co re testing;lo gg ing t echnolog y;reservo ir sectio n;silica co nt ent;gas content test ing 1 页岩气测井识别技术 斯伦贝谢公司于2004年开展了页岩气测井解释,通过北美12个页岩气田比较,建立了页岩气测井系列,包括伽马、中子、密度、电阻率、声波扫描、电阻率成像(FM I)、伽马能谱(H NGS)和元素俘获能谱测井(ECS),其中声波扫描、电阻率成像、元素俘获能谱测井是页岩测井的关键技术 [1 2] 。 2 岩石实验技术在测井技术中应用 岩石实验技术的核心工作主要包括: 页岩有利 储层段划分; 硅质、脆性矿物、黄铁矿等含量的确定; 含气量和总有机碳(T OC)的测定[3] 。 测井所测得的参数属于储层的间接资料,通过解释模型反演可得到储层地质参数。由于测井技术上的限制、反演中的多解性以及油气藏地质条件的多变性,用测井资料反演储层地质参数时,其解释方法和解释模型经常具有区域性,必须通过岩心资料进行刻度或检验,成像测井技术可直接通过测井获取井筒的部分地质现象,测井获得的信息已不再完全属于间接资料。但目前测井技术还不能对页岩地层的孔隙度、渗透率、饱和度、T OC 、硅质含量、游离气、吸附气体