页岩气形成条件及成藏影响因素研究
页岩气
收稿日期:2009-06-24;修回日期:2009-10-201
基金项目:中国石油天然气集团公司科技攻关项目(编号:2008B -0502)资助.作者简介:王祥(1980-),男,博士研究生,主要从事油气成藏机理与分布规律研究.E -mail:w angx iang_1980@https://www.wendangku.net/doc/e08082595.html,.
页岩气形成条件及成藏影响因素研究
王 祥1,2,刘玉华3,张 敏4,胡素云5,刘红俊6
(1.中国石油大学盆地与油藏研究中心,北京102249;2.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;
3.中国石化东北分公司,吉林长春130000;
4.长江大学地球化学系,湖北荆州434023;
5.中国石油勘探开发研究院,北京100083;
6.大港油田第三采油厂地质所,河北沧县061035)摘要:美国5大页岩气盆地的勘探开发实践已证明,页岩气是一个很有潜力的非常规油气勘探新领域,资源丰富。页岩气与深盆气、煤层气一样属于/持续式0聚集的非常规天然气。在页岩气系统中,富含有机质的页岩既是系统的烃源层又是储层,也可能是盖层,各产层地质、地球化学条件迥异。页岩气存在形式主要以吸附气与游离气为主,形成机制可划分为生物成因、热成因及二者混合成因。页岩气的地质储量丰富,影响其成藏的因素主要有总有机碳、有机质类型和成熟度、产层孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等,同时还要兼顾各参数之间的联系。四川盆地发育2套优质页岩(下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组),与美国5大页岩气盆地相比,具备形成裂缝性油气藏所需的优越的地质、地球化学条件,是一个天然气勘探开发值得高度重视的新领域。关键词:页岩气;成因机制;赋存形式;含气量;四川盆地
中图分类号:T E122 文献标识码:A 文章编号:1672-1926(2010)02-0350-07
0 引言
目前,世界上对页岩气的研究并不普遍,只有美国和加拿大对此做过大量工作,特别是美国,对国内的5大页岩气盆地进行了十分系统的研究工作,在页岩气勘探开采方面取得了很大的突破,积累了丰富的经验[1-8]。我国对页岩气的研究与勘探开发还处于探索阶段。20世纪60)90年代,在页岩油藏有所发现的基础上,部分学者
[9-11]
对页岩气藏做过一定的探讨。近2年,张金川等[12-17]
国内学者相继
发表了一些关于页岩气方面的著作,将为我国的油
气勘探打开新的局面。
据国家工程院预测,我国原油供给的对外依存度到2020年将达到55%,天然气供需缺口2010年为200@108
m 3
,2020年将达到800@108
m 3
。而我国天然气勘探开发尽管目前处于大发展阶段,但是天然气资源同原油一样具有/低、深、难0的特点。在我国油气消费需求与日俱增的情况下,为进一步从
根本上解决油气可持续发展的问题,需要积极寻找新的接替资源。从美国和加拿大的勘探开发成果
看,页岩气是非常现实的常规油气资源的接替资源之一。笔者在总结前人研究成果的基础上,浅谈了对页岩气系统的认识,希望能为我国页岩气勘探理论的发展起到抛砖引玉的作用。
1 页岩气特点
页岩气与深盆气、煤层气一样都属于/持续式0聚集的非常规天然气。所谓页岩气(Shale Gas)系指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙,使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因和/或热解成因天然气。页岩气系统具有典型的自生自储特性。
1.1 页岩产气机理与赋存形式
天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离,具有与煤层气大致相同的机理过程。如图1所示,通过
第21卷第2期2010年4月
天然气地球科学
NATURAL GAS GEOSCIENCE Vo l.21No.2Apr. 2010
图1 裂缝页岩气生成模式(据李明潮[18],1996,有修改)
生物作用或热成熟作用所产生的天然气首先满足有机质和岩石颗粒表面吸附的需要,此时所形成的页岩气主要以吸附状态赋存于页岩内部。当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时,富裕的页岩气解吸进入基质孔隙。随着天然气的大量生成,页岩内压力升高,出现造隙及排出,游离状天然气进入页岩裂缝中并聚积。
页岩岩性多为沥青质或富含有机质的暗色、黑色泥页岩和高碳泥页岩类,岩石组成一般包括30%~50%的粘土矿物、15%~25%的粉砂质(石英颗粒)和4%~30%的有机质。正是由于页岩具有这样的特性,所以页岩中的天然气具有多种存在方式,主要包括了2种形式,即游离态(大量存在于页岩孔隙和裂缝中)和吸附态(大量存在于粘土矿物、有机质、干酪根颗粒及孔隙表面上),其中吸附态存在的天然气占天然气赋存总量的20%以上(Barnett Shale)到85%(Lew is Shale)[2]
。
1.2 页岩气成因
前人对美国5大页岩气盆地页岩气的成因研究表明,页岩气可以通过以下2种途径演变而来。
第1种途径:热裂解成因气。页岩中热成因气的形成有3个途径(图2):1干酪根分解成气体和沥青;o沥青分解成油和气体(步骤1和步骤2为初次裂解);?油分解成气体、高含碳量的焦炭或者沥青残余物(二次裂解)。最后一个步骤主要取决于系统中油的残余量和储层的吸附作用。美国Fort Worth 盆地的Barnett 页岩气就是通过来源于干酪根热降解和残余油的二次裂解[19-20],主要以残余油的二次裂解为主,正因为如此,使得Bar nett 页岩气具有较大资源潜力。
第2种途径:生物成因气。一般指页岩在成岩
的生物化学阶段直接由细菌降解而成的气体,也有
气藏经后期改造而成的生物气。如美国密歇根盆地的Antrim 页岩气是干酪根成熟过程中所产生的热降解气和产甲烷菌新陈代谢活动中所产生的生物成因气,以后者为主。其原因可能是发育良好的裂缝系统不仅使天然气和携带大量细菌的原始地层水进入Antrim 页岩内,而且来自上覆更新统冰川漂移物中含水层的大气降水也同时侵入,有利于细菌甲烷的形成[21]。
图2 Ba rnet t 页岩热成因气形成途径示意[19]
1.3 页岩气生产
一般来说,页岩气井产量少,压力低。页岩气井具有很长的生产寿命,主要有2种原因:1解吸气。这种气体能在压力下降时释放出来;o天然气主要来自其他层段,这些层段靠页岩中垂直裂缝网络与主要层段相连通。页岩气井的产气量一开始(前5a)较高,主要是由于井眼瞬间连通的裂缝网络内游离气体和连通孔隙内的气体容易进入井眼造成的。但随之缓慢减至一低水平,并维持10~30a 不变,所产气主要是来自页岩基质扩散和解析出的气体。
2页岩气形成条件分析
2.1 沉积环境
较快的沉积条件和封闭性较好的还原环境是黑
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色页岩形成的重要条件。沉积速率较快可以使得富含有机质页岩在被氧化破坏之前能够大量沉积下来,而水体缺氧可以抑制微生物的活动性,减小其对有机质的破坏作用。如For t Wo rth盆地Barnett组富有机质黑色页岩沉积于深水(120~215m)前陆盆地,具有低于风暴浪基面和低氧带(OMZ)的缺氧)厌氧特征,与开放海沟通有限。
2.2有效厚度
众所周知,广泛分布的泥页岩是形成页岩气的重要条件。同时,沉积有效厚度是保证足够的有机质及充足的储集空间的前提条件,页岩的厚度越大,页岩的封盖能力越强,有利于气体的保存,从而有利于页岩气成藏[22]。美国5大页岩气勘探开采区的页岩净厚度为9.14~91.44m,其中产气量较高的Barnett页岩和Lew is页岩的平均厚度在30.48m 以上[13]。
2.3总有机碳含量(T OC)
总有机碳含量是烃源岩丰度评价的重要指标,也是衡量生烃强度和生烃量的重要参数。有机碳含量随岩性变化而变化,对于富含粘土的泥页岩来说,由于吸附量很大,有机碳含量最高,因此,泥页岩作为潜力源岩的有机含量下限值就愈高,而当烃源岩的有机质类型愈好,热演化程度高时,相应的有机碳含量下限值就低。对泥质油源岩中有机碳含量的下限标准,目前国内外的看法基本一致,为0.4%~ 0.6%,而泥质气源岩有机碳含量的下限标准则有所不同。大量研究结果表明,气态烃分子小,在水中的溶解能力强,易于运移,气源岩有机碳含量的下限标准要比油源岩低得多。美国5大页岩气系统页岩总有机碳含量较高,分布范围大(0.5%~25%),可分为2类,Antrim页岩和New A lbany页岩的T OC 含量较高,一般分布于0.3%~25%之间;而Ohio页岩、Barnett页岩和Lew is页岩的TOC含量在0.45%~4.7%之间。
2.4干酪根类型和成熟度
众所周知,在不同的沉积环境中,由不同来源有机质形成的干酪根,其组成有明显的差别,其性质和生油气潜能也有很大差别。因此,研究干酪根的类型(性质)是油气地球化学的一项重要内容,也是评价干酪根生油、生气潜力的基础。干酪根类型是衡量有机质产烃能力的参数,不同类型的干酪根同时也决定了产物以油为主还是以气为主。一般来说,?型干酪根和ò型干酪根以生油为主,ó型干酪根则以生气为主。纵观美国页岩气盆地的页岩干酪根类型,主要以?型干酪根与ò型干酪根为主,也有部分ó型干酪根,而且不同干酪根类型的页岩都生成了数量可观的气,有理由相信,干酪根类型并不是决定产气量的关键因素。
沉积岩石中分散有机质的丰度和成烃母质类型是油气生成的物质基础,而有机质的成熟度则是油气生成的关键。干酪根只有达到一定的成熟度才能开始大量生烃和排烃。不同类型的干酪根在热演化的不同阶段生烃量也不同。在低熟阶段(0.4%~ 0.6%),有机质就可以向烃类转变。美国5大页岩盆地页岩的热成熟度分布范围在0.4%~ 2.0%之间,可见在有机质生烃的整个过程都有页岩气的生成。随着成熟度的增加,早期所生成的原油开始裂解成气。美国Barnett页岩之所以含气量大,主要源于生烃体积(有机质丰度、生烃潜力和页岩厚度引起的结果),成熟度以及部分液态烃持续裂解生气。成熟度越低的Barnett页岩区,其气体产量就越低,这可能是因为生气少,残留烃的流动阻塞孔隙的缘故。许多高熟的Barnett页岩区干酪根和油的裂解使生气量大幅提高,导致页岩气井气体流量大。因此,成熟度是评价高流量页岩气相似性的关键地球化学参数。
3页岩气成藏影响因素
3.1孔隙度
在常规储层中,孔隙度是描述储层特性的一个重要方面。页岩储层也是如此。作为储层,页岩多显示出较低的孔隙度(<10%),当然也可以有很大的孔隙度,且在这些孔隙里储存大量的游离气,即使在较老的岩层,游离气也可以充填孔隙的50%。游离气含量与孔隙体积的大小密切联系。一般来说,孔隙体积越大,所含的游离气量就越大。如图3a所示,含气饱和度为0.5%的孔隙仅有接近5%的气体总体积,而孔隙度为4.2%的游离气充填量达到气体总体积的50%(图3b)。
3.2裂缝发育
页岩的矿物成分较复杂,石英含量高,且多呈粘土粒级,常以纹层形式出现,而有机质、石英含量都很高的页岩脆性较强,容易在外力作用下形成天然裂缝和诱导裂缝,有利于天然气渗流,说明岩性、岩石矿物成分是控制裂缝发育程度的主要内在因素。
由于页岩具有低孔隙度低渗透率的特性,产气量不高,而那些开放的矩形天然裂缝弥补了这一不足,大大提高了页岩气产量。裂缝改善了泥页岩的渗流能力,裂缝既是储集空间,也是渗流通道,是页
352天然气地球科学Vo l.21
岩气从基质孔隙流入井底的必要途径。并不是所有优质烃源岩都能够形成具有经济开采价值的裂缝性油气藏,只有那些低泊松比、高弹性模量、富含有机质的脆性页岩才是页岩气资源的首要勘探目标
[17]
。
3.3 有机碳含量
在裂缝性页岩气系统中,页岩对气的吸附能力与页岩的总有机碳含量之间存在线性关系。如图4a 所示,M ichig an 盆地的Antr im 页岩和Illinois
盆
图3 孔隙度对游离气含量的影响
[6]
图4 有机碳、粘土矿物、地层压力对含气量的影响[6]
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地的New Albany页岩的TOC含量与气体的含量存在着明显的正相关性。在相同压力下,总有机碳含量较高的页岩比其含量较低的页岩的甲烷吸附量明显要高(图4b)。页岩气除了被有机质表面所吸附之外,还可以吸附在粘土的表面(干燥)。在有机碳含量接近和压力相同的情况下,粘土含量高的页岩所吸附的气体量要比粘土含量低的页岩高。而且随着压力的增大,差距也随之增大(图4c)。
3.4地层压力
地层压力也是影响页岩气产量的因素之一。研究表明,地层压力与吸附气有着正相关性,地层压力越大,页岩的吸附能力就越大,吸附气的含量也就越高。游离气含量也会随着压力的增加而增加,两者基本上呈线性关系(图4d)。值得注意的是,压力在6.89M Pa以前,吸附气含量随压力增加的幅度很明显,而在其之后,增加的幅度不太明显,类似于常规的致密气藏。当然,不同地区由于有机质含量和周围围岩封存能力的不同,压力梯度也会产生差异。
除了上述影响因素之外,有机质类型、成熟度等也会影响页岩气含量,在此不再赘述。
纵观美国5大页岩气盆地的页岩储层特征,其中最重要的是热成熟度、天然气地质储量、总有机碳、储层厚度和吸附气所占比例[23]。各页岩产层参数差异较大,说明还存在其他影响因素,如岩石类型、压力水平、埋深等,特别是裂缝的发育程度,应多角度评价页岩气资源潜力,确定合理的开采模式。
4四川盆地页岩气潜力初探
四川盆地页岩主要分布在下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组。下寒武统和下志留统的暗色泥页岩和炭质页岩形成于静海的还原环境,有机质多为?型。下寒武统烃源岩平均厚139m,T OC值为0.5%~4%,主要分布在川西南、川北和川东地区;下志留统烃源岩厚100~700m,TOC值为0.4%~ 1.6%,分布面积约为13.7@104km2,主要分布在川东及川南地区。这些偏腐泥型的海相有机质现今处于高成熟或过成熟阶段(R O值为 2.0%~ 5.0%),热演化产物以裂解气为主,分别形成威远震旦系、五百梯和沙坪场等石炭系碳酸盐岩气藏。
与美国5大页岩气系统相比(表1),四川盆地2套页岩成熟度更高(R O值一般在2%~5%之间);埋藏深度一般大于美国页岩系统,埋深最浅已达2300m,最深达4100m,而美国5大页岩系统最浅仅180m,最深也仅有2550m;美国5大页岩系统页岩的有机碳含量一般比四川盆地的2套页岩高,如M ichigan盆地的Antr im页岩和Illinois盆地的New Albany页岩有机碳含量最高可达24%~ 25%。四川盆地筇竹寺组页岩有机碳含量(0.5%~ 4%)与美国Appalachian盆地的Ohio页岩有机碳含量(0~4.7%)基本可比;在页岩系统总厚度方面,四川盆地2套页岩系统无论是总厚度还是纯厚度均较美国5大页岩系统优越,当然,对页岩厚度的统计尚需进一步研究。
通过与美国5大页岩气系统的比较,四川盆地具有与其相似或更优越的地质条件。结合页岩发育地质特点及美国页岩气勘探经验,四川盆地页岩气的勘探将是中国南方油气勘探的一个重要步骤和方向,对丰富和发展中国的天然气地质理论具有重要意义。
表1四川盆地2大页岩气系统与北美5大页岩气系统地质地球化学参数对比[16]
地区页岩气系统面积/km2时代埋深/m总厚度/m TOC/%R O/%
美国
Antrim页岩315980中、上泥盆统120~720480.3~240.4~0.6 Oh io页岩414400泥盆系600~150090~3000~4.70.4~1.3 New Alban y页岩137270泥盆系180~147030~1201~250.4~1.0 Barnett页岩10878密西西比系1590~255060~90 4.51~1.3 Lew is页岩2849白垩系900~1800150~5700.45~2.5 1.6~1.88
四川(中国)筇竹寺页岩52000下寒武统2700~3600100~4000.5~42~5龙马溪页岩26000下志留统2300~41002030.4~1.62~4.5
5结语
(1)页岩气属于非常规油气资源,生产机理复杂,主要以吸附气与游离气形式存在,形成机制可划分为生物成因、热成因或二者混合成因。从排烃的角度分析,在源岩生烃之后大量排出之前,首先必须满足页岩系统自身矿物颗粒的吸附,同时还需满足其基质孔隙和各类储集空间的储备,之后剩余的烃类方能向压力更低的储集空间排驱,因此,页岩气藏具有典型原地成藏的特点。
(2)作为非常规油气资源,页岩气的地质储量丰富。影响页岩气产量的因素主要有总有机碳、有
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机质类型和成熟度、产层孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等。在满足地球化学基本条件(有机质丰度、类型、成熟度和天然气成因)的情况下,裂缝系统发育程度和产生条件是获得具有商业价值天然气的重要控制因素。
(3)四川盆地发育2套优质页岩(下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组),具备形成裂缝性油气藏所需优越的地质、地球化学条件,有可能成为我国页岩气勘探的重要战场。
致谢:作者在调研期间,中国石油勘探开发研究院程克明教授级工程师、李新景博士后、黄金亮博士等提供了建设性意见和帮助,在此表示衷心的感谢!
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356天然气地球科学Vo l.21
C onditions of Formation and Accu mulation for Shale Gas
WAN G Xiang1,2,LIU Yu-hua3,ZH ANG M in4,H U Su-y un5,LIU H ong-jun6
(1.Basin and Reser voir Resear ch Center,China Univ ers ity of Petro leum,Beij ing102249,China;
2.S tate K ey Laboratory of Petroleum Resour ce and Detection,China University of Petr oleum,Beij ing102249,China;
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5.Research I nstitute of P etr oleum Ex p lor ation and D evelop ment,CN PC,Beij ing100083,China;
6.N o.3Oil P r oduction Plant,D agang O ilf ield Comp any,CN P C,Cangx ian061035,China)
Abstract:The history of exploration and production in North America has proved that shale gas is an unconven-tional resource with great exploration potential.Shale gas is a continuous accumulation of natural gas as well as deep-basin gas and coa-l type gas.Shale with high organic matter not only acts as source rock,but also gas-produ-cing layer and cap rock.The geological and geochemical conditions of shale gas formation are different in different gas layers.The shale gas mainly consists in absorbed and free gas generated from biological function,thermal de-composition or mixing of both.So,the geological reserve of shale gas is rich.The main factors of gas accmulation are total organic carbon(TOC),type of organic matter,thermal maturity,porosity of gas producing layer,forma-tion pressure and fracture,etc.In addition,the correlation of these factors should be paid attention.In Comparison with to shale-gas North America basins,two sets of high quality shale(i.e.Low er Cambrian Jiulaodong Forma-tion and lower Silurian Longmaxi Formation)in Sichuan basin have good conditions of geology and geochemistry for shale gas accumulation.Therefore,it should be paid more attention to shale gas exploration and production in Sichuan basin.
Key words:Shale g as;Genetic m echanism;Occurrence type;Gas content;Sichuan basin.
(上接第269页)
Hydrocarbon Filling History in the Western Slope Belt of Dongpu Depression
SONG Fang1,2,YE Jia-ren3,SH EN Chuan-bo3
(1.W uhan Center of Geolog ical Sur vey,CGS,Wuhan430223,China;
2.Faculty of Ear th Res our ces,China Univers ity of Geos ciences,W uhan430074,China;
3.K ey L abor ator y of T ectonics and Petroleum Reso ur ces(China Uni vers ity of Geos ciences),
Chines e M inistr y of E ducation,W uhan430074,China)
Abstract:Based on m easurement of m icrosco pic and fluor escent featur es o f fluid inclusio ns and their hom-o genization temperatur e fo r23r eser voir sam ples fro m15industrial wells at3belts in the w estern slo pe belt o f Do ng pu depression,hy dro carbon filling histo ry w as determined,in co mbinatio n w ith num er ical simulatio n of bur ial and thermal histor y of sing le w ell.Tw o phases of hydr ocarbon filling existed in the first belt,co rresponding to about10-19M a and2-6M a,respectively.There are tw o phases of hydrocar-bon filling at second belt outside,cor respo nding to30Ma and3Ma,respectively.But,there are three pha-ses o f hydro carbon filling at second belt inside,corresponding to17-19M a,12-16M a and2-8M a,re-spectively.The time o f hydrocar bon filling gradually beco mes later fro m second belt o utside,second belt inside to first belt.
Key words:Fluid inclusion;H ydr ocarbon accumulation;Reserv oir;Do ng pu depression.
致密油气国内外研究现状
致密油气国内外研究现状 一、致密油气居国外非常规之首 在国外，与其他非常规油气资源相比，致密油气开发最早，而且产量最大。目前，美国进行商业性开发的非常规气包括致密气、煤层气、页岩气三种。在2000年，煤层气和页岩气开发规模还不大，致密气约占美国非常规气产量的70%；到2010年，尽管煤层气特别是页岩气产量急剧升高，致密气仍占48.8%。 目前世界大部分地区发现了致密油资源：主要包括中东波斯湾北部、阿曼、叙利亚；北海盆地、英国；远东俄罗斯；北美加拿大和美国、墨西哥；南美阿根廷；中国。 致密油在美国石油产量中占重要地位。过去5年来，美国石油资源中约有500×108bbl 来自致密油发现，而致密油的开采更使美国持续24 年的石油产量下降趋势得以扭转。2011年产量达3000×10４ｔ，预计到2020年产量达1.5×10８ｔ。 作为一种重要的能源供给形式，致密油的勘探开发在美国和加拿大获得巨大成果，其产量大幅提升已经逆转了该地区石油产量下降的趋势。目前，北美是除了欧佩克之外原油产量增长最快的地区，预计2010—2016年产量将增长11%（EIA，2011），这主要归功于加拿大油砂产量增长及陆地致密油储层产量的增长。 北美地区已在艾伯塔中心和得克萨斯南部发现了大量致密油资源，其他有利区带包括洛杉矶区域、墨西哥湾、南部和加拿大东部。成熟致密油远景区主要包括：美国北达科他州、蒙大拿州和加拿大萨彻斯温、曼托尼州的Bakken页岩；威明顿和科罗拉多州Niobrara页岩；得克萨斯州南部Eagle Ford页岩；加利福尼亚州Monterey/Samtos 页岩；俄亥俄州Utica 页岩。可以说致密油是美国长期保持产油大国地位的重要支柱之一。 二、致密油气已成为中国油气产量的重要部分 中国致密油分布范围广，类型多。根据国土资源部等部委联合完成的“新一轮全国油气资源评价”，在我国可采的石油资源中，致密油占2/5。采用资源丰度类比法进行的预测和初步评价认为，中国主要盆地致密油地质资源总量为( 106.7 ～111.5) ×108t，可采资源量为( 13 ～14)×108t。据统计，2003年中
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
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
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
2019年页岩气行业深度研究报告
２０１９年页岩气行业深度研究报告
目录索引 一、美国页岩油气开发历史与现状 (5) 1.1美国页岩气开发历史 (5) 1.2美国页岩油气开发最新进展 (6) 1.3美国历经三代技术进步，效率已经大幅提升 (7) 二、中美页岩开发对比 (10) 2.1最新储量对比：潜在储量巨大，不断开发不断探明 (10) 2.2最新产量对比：中国产量已经世界第三，对应美国二十年前水平 (10) 2.3发展阶段对比：中国未来也可能复制美国“先气后油”路径 (12) 2.4单井成本对比：中国已经大幅下降，中美成本差距不断缩小 (13) 三、中国页岩气经济性分析 (14) 3.1单井成本 (14) 3.2单井产量 (14) 3.3经济性测算： (15) 四、中国油气装备行业进入新阶段 (17) 4.1能源安全叠加高端装备战略 (17) 4.2国内油气装备发展方向 (18) 4.3新补贴模式出台，更重视增量补贴 (19) 4.4中石油川南发力，投资开始加码 (21) 五、投资建议 (23) 六、风险提示 (23)
图表索引 图1：美国页岩气开发历程 (5) 图2：美国主要页岩油气产区分布 (6) 图3：美国页岩地区石油产量（千桶/天） (6) 图4：美国页岩地区天然气产量（百万立方英尺/天） (6) 图5：美国主要页岩地区石油单钻机采量（千桶/天） (7) 图6：美国主要页岩地区天然气单钻机采量（百万立方英尺/天） (7) 图7：美国页岩气钻完井成本细分（2016年） (8) 图8：美国页岩油气水平段（英尺）发展趋势 (8) 图9：美国页岩油气段数（段）发展趋势 (8) 图10：美国页岩油气成本（万美元）下降趋势 (8) 图11：美国页岩油气钻井周期（天）发展趋势 (8) 图12：美国页岩油气压裂效率（段/天）发展趋势 (9) 图13：美国页岩油气单井可采量（亿立方英尺/天）发展趋势 (9) 图14：联合国统计各国页岩气储量（万亿立方米） (10) 图15：中国自然资源部统计中国页岩气三级储量（万亿立方米） (10) 图16：2018年中国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图17：2018年美国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图18：中国历年页岩气产量（亿方） (11) 图19：美国历年页岩气产量（亿方） (11) 图20：中美页岩资源开采阶段及代表产区 (12) 图21：我国主要含页岩油盆地分布图（黄色） (12) 图22：新疆吉木萨尔页岩油开采现场 (12) 图23：中美页岩气平均单井综合成本比较（万元/井） (13) 图24：中美页岩气平均单井钻井费用、压裂费用对比（2018，万元/井） (14) 图25：基于美国Haynesville页岩气井年产量及累积产量预测趋势 (14) 图26：国内页岩气单位产气成本测算（元/立方米） (15) 图27：模拟中国页岩气开采成本回收期 (16) 图28：中国原油进口量（万吨）及进口金额（万美元） (17) 图29：中国天然气进口金额及自给率 (17) 图30：油气开采主要工序及核心装备 (17) 图31：石油钻机的电驱系统正应用于新型电驱压裂装备 (18) 图32：两桶油页岩气产气量，亿方 (21) 图33：中石油川南地区页岩气开采计划 (21) 图34：中国历年页岩气新开发井数量（口） (22) 图35：中石油川南地区页岩气中长期发展规划方案 (22) 表1：中国页岩气历年政策 (20) 表2：国家能源局页岩气开发利用补贴标准 (20) 表3：新补贴政策奖补（扣减）分配系数 (21)
致密油气国内外研究现状
致密油气国外研究现状 一、致密油气居国外非常规之首 在国外，与其他非常规油气资源相比，致密油气开发最早，而且产量最大。目前，美国进行商业性开发的非常规气包括致密气、煤层气、页岩气三种。在2000年，煤层气和页岩气开发规模还不大，致密气约占美国非常规气产量的70%；到2010年，尽管煤层气特别是页岩气产量急剧升高，致密气仍占48.8%。 目前世界大部分地区发现了致密油资源：主要包括中东波斯湾北部、阿曼、叙利亚；盆地、英国；远东俄罗斯；北美加拿大和美国、墨西哥；南美阿根廷；中国。 致密油在美国石油产量中占重要地位。过去5年来，美国石油资源中约有500×108bbl 来自致密油发现，而致密油的开采更使美国持续24 年的石油产量下降趋势得以扭转。2011年产量达3000×10４ｔ，预计到2020年产量达1.5×10８ｔ。 作为一种重要的能源供给形式，致密油的勘探开发在美国和加拿大获得巨大成果，其产量大幅提升已经逆转了该地区石油产量下降的趋势。目前，北美是除了欧佩克之外原油产量增长最快的地区，预计2010—2016年产量将增长11%（EIA，2011），这主要归功于加拿大油砂产量增长及陆地致密油储层产量的增长。 北美地区已在艾伯塔中心和得克萨斯南部发现了大量致密油资源，其他有利区带包括洛杉矶区域、墨西哥湾、南部和加拿大东部。成熟致密油远景区主要包括：美国北达科他州、蒙大拿州和加拿大萨彻斯温、曼托尼州的Bakken页岩；威明顿和科罗拉多州Niobrara页岩；得克萨斯州南部Eagle Ford页岩；加利福尼亚州Monterey/Samtos 页岩；俄亥俄州Utica 页岩。可以说致密油是美国长期保持产油大国地位的重要支柱之一。 二、致密油气已成为中国油气产量的重要部分 中国致密油分布围广，类型多。根据国土资源部等部委联合完成的“新一轮全国油气资源评价”，在我国可采的石油资源中，致密油占2/5。采用资源丰度类比法进行的预测和初步评价认为，中国主要盆地致密油地质资源总量为( 106.7 ～111.5) ×108t，可采资源量为( 13 ～14)×108t。据统计，2003年中
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
国内外页岩气研究进展
国内外页岩气研究进展 摘要：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。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。 关键词：页岩气勘探资源现状 1 国内外页岩气勘探开发概况 据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。 1.1 北美地区 以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。 然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示： 2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。如图 据预测，世界范围内页岩气资源量为456×1012 m3，相当于煤层气与致密砂岩气资源量的总和，占3种非常规天然气(煤层气、致密砂岩气、页岩气)总资源
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/e08082595.html,。 1515-32
美国页岩气开发现状及对四川盆地页岩气开发的建议
美国页岩气开发现状及对四川盆地页岩气开发的建议 张家振张娟孙永兴戴强杜济明 川庆钻探钻采技术研究院钻完井中心，广汉，618300； 摘要：伴随着世界能源供需矛盾的加剧和美国页岩气商业性开发的巨大成功，全世界将目光不约而同的聚焦于页岩气开发。四川盆地拥有潜力巨大的页岩气资源，且作为中国天然气的主要产区之一，加快页岩气的勘探开发及配套技术的研究和战略储备已迫在眉睫。本文着重调研了美国几个主要页岩气藏的完井开发现状，对四川区块的页岩气勘探开发做了简要概述，并针对目前情况提出了几点建议。 页岩气是产出于暗色泥页岩或高碳页岩中的天然气资源，和煤层气、致密砂岩气藏一样属于非常规天然气范畴。全球页岩气资源量巨大，据专家预测可能为常规天然气资源量的2倍，全世界的页岩气总资源量约为456×1012m3[1]。 页岩气藏储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气体的阻力比常规天然气大，采收率比常规天然气低，一般认为必须采用水平井钻探并进行大型水力压裂增产作业，或采用多分支井等其他技术增加井眼与气藏沟通面积才可获得商业油气流[2]。1 美国页岩气资源 美国本土48个州范围内页岩气藏的分布广泛，其中蕴藏的页岩气资源也非常丰富。钻井和改造技术的进步为页岩气的商业开采做出了巨大贡献。美国页岩气产量近几年内飞速增长，产气量由2006年的311×108m3增至2008年的507×108m3，2009年的900×108m3，预计2010年页岩气产量将占美国天然气产量的13%。图1展示的是美国本土48州中富含天然气的高碳泥页岩分布范围。 图1美国页岩气藏分布范围 美国页岩气藏的开采达到商业化依赖于以下三种因素的综合作用：水平井钻井技术的巨大进步、水力压裂技术的极大成熟、近年来天然气价格的快速增长。其中，水力压裂技术的进步对页岩气商业开采起到了至关重要的作用。前两项技术的贡献使得许多之前无法开采的天然气资源实现了商业性开发。 Navigant咨询公司的调查数据表明，近几年Barnett页岩气藏等较早开采的页岩气藏页岩气开发获得了巨大成功：Barnett页岩气产量从1998年的266×104m3/天增长到2007年的0.85×108m3/天，增长率超过3000%；同时，Fayetteville页岩、Haynesville页岩、Woodford页岩和Marcellus页岩均表现出了相似的增长势头。该公司对生产商的调研结果显示预期页岩气产业在未来将会有持续且高速的增长。据预测美国南部7大页岩气藏在下一个十年里持续产量保守估计在7.65~11.04×108m3/d，有可能占到美国天然气产量的一半左右[3]。 美国的页岩气藏的分布超过20个州至少21个
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
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
中国页岩气开发的现状和前景报告
可再生能源概论课程设计题目：我国页岩气开发前景分析 院系能源动力工程学院 专业班级热能动力工程1208班 姓名 学号 指导教师 2016年4月17日
摘要 本文概述了页岩气开发的意义，分别介绍了国外和国内页岩气开发的现状，通过对比美国与中国页岩气特点和开发技术，分析中国页岩气开发的前景，并对中国页岩气开发提出建议。 关键词：页岩气；开发的现状；中国；前景
Abstract（Time New Roman小2号加粗居中） This article outlines the significance of the development of shale gas, and briefly introduces the status of shale gas development in the foreign and domestic. Through comparing shale gas characteristics and development of technology between the United States and China, the paper analysis the prospect of development of shale gas in China, and puts forward some suggestions on the development of shale gas in China. Key Words：Shale gas; development status; China; Prospect
页岩气成藏地质条件分析
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典型的“原地”成藏模式，页岩气大部分吸附在有机质和粘土矿物表面，与煤层气相似，另一部分以游离状态储集在基质孔隙和裂缝孔隙中，与常规储层相似。页岩气藏按其天然气成因可分为两种主要类型：热成因型和生物成因型，此外还有上述两种类型的混合成因型。北美地区是全球唯一实现页岩气商业开发的地区。目前北美地区已发现页岩气盆地近３０个，发现Ｂａｒｎｅｔｔ等６套高产页岩。２００８年，北美地区的页岩气产量约占北美地区天然气总产量的１３％。至２００８年底，美国页岩气井超过４．２万口；页岩气年产量６００亿方以上，约占美国当年天然气总产量的１０％。目前，美国已发现页岩气可采储量约７．４７万亿方。ＦｏｒｔＷｏｒｔｈ盆地密西西比系Ｂａｒｎｅｔｔ页岩气藏的成功开采掀起了全球开采页岩气的热潮。美国涉足页岩气的油气公司已从２００５年２３家增至２００８年６０多家；欧洲石油公司纷纷介入美国的页岩气勘探开发。页岩气作为一种非常规油气藏在国内也逐步受到关注。页岩气藏形成的主体是富有机质页岩，它主要形成于盆地相、大陆斜坡、台地凹陷等水体相对稳定的海洋环境和深湖相、较深湖相以及部分浅湖相带的陆相湖盆沉积体系，如ＦｏｒｔＷｏｒｔｈ盆地Ｂａｒｎｅｔｔ组沉积于深水（１２０￣２１５ｍ）前陆盆地，具有低于风暴浪基面和低氧带（ＯＭＺ）的缺氧厌氧特征，沉积营力基本上通过浊流、泥石流、密度流等悬浮机制完成，属于静水深斜坡盆地相。生物成因气的富集环境不同于热成因型页岩气。富含有机质的浅海地带，寒冷气候下盐度较低、水深较大的极地海域，以及大陆干旱－半干旱的咸水湖泊都是生物成因气形成的有利沉积环境；而缺氧和少硫酸盐是生物气大量生成的生化环境。在陆相环境中，由于淡水湖相盐度低，缺乏硫酸盐类矿物，甲烷在靠近地表不深的地带即可形成。但由于埋得太浅，大部分散失或被氧化，不易形成气藏。只有在半咸水湖和咸水湖，特别是碱性咸水湖中，可以抑制甲烷菌过早地大量繁殖，同时也有利于有机质的保存。埋藏到一定深度后，有机质分解，使ＰＨ值降低到６．５￣７．５范围时，产甲烷的细菌才能大量繁殖。这时形成的甲烷就比较容易保存，并能在一个条件下聚集成气藏。（１）热成熟度（Ｒｏ）。美国五大页岩气系统的页岩气的类型较多，既有生物气、未熟－低熟气、热解气，又有原油、沥青裂解气据（Ｃｕｒｔｉｓ，２００２），这些类型的天然气形成的成熟度范围较宽，可以从０．４００％变化到２．０％，页岩气的生成贯穿于有机质生烃的整个过程。不同类型的有机质在不同演化阶段生气量不同，页岩中只要有烃类气体生成（Ｒ＞０．４％），就有可能在页岩中聚集起来形成气藏。 生物成因气一般形成于成熟度较差的岩层中。密执安盆地Ａｎｔｒｉｍ生物成因型页岩的Ｒ仅为０．４％￣０．６％，未进入生气窗，页岩Ｒｏ越高，ＴＯＣ越低，越不利于生物气的形成。而福特沃斯盆地Ｂａｒｎｅｔｔ页岩热成因型气藏的页岩处于成熟度大于１．１％的气窗内，Ｒｏ值越高越有利于天然气的生成。所以热成熟度不是判断页岩生烃能力的唯一标准。 （２）有机碳含量（ＴＯＣ）。有机碳含量是评价页岩气藏的一个重要指标，多数盆地研究发现页岩中有机碳的含量与页岩产气率之间有良好的线性关系，原因有两方面：①是因为有机碳是页岩生气的 物质基础，决定页岩的生烃能力，②是因为它决定了页岩的吸附气大小，并且是页岩孔隙空间增加的重要因素之一，决定页岩新增游离气的能力。如Ａｎｔｒｉｍ黑色页岩页岩气以吸附气为主（７０％以上），含气量１．４１５￣２．８３ｍ／ｔ，高低与有机碳含量呈现良好的正相关性。Ｒｏｓｓ等的实验结果表明，有机碳与甲烷吸附能力具有一定关系，但相关系数较低（Ｒ２＝０．３９）。他认为在这个地区有机碳与吸附气量关系还可能受其他多种因素的影响，如粘土成分及含量、有机质热成熟度等。（１）矿物成分。页岩中的矿物成分主要是粘土矿物、陆源碎屑（石英、长石等）以及其他矿物（碳酸盐岩、黄铁矿和硫酸盐等），由于矿物结构、力学性质的不同，所以矿物的相对含量会直接影响页岩的岩石力学性质、物性、对气体的吸附能力以及页岩气的产能。粘土矿物为层状硅酸盐，由于Ｓｉ－Ｏ四面体排列方式，决定了它电荷丰富、表面积大，因此对天然气有较强的吸附能力，并且不同的粘土矿物对天然气的吸附能力也不同，蒙皂石吸附能力最强，高岭石、绿泥石次之，伊利石最弱。石英则增强了岩石的脆性，增强了岩石的造缝能力，也是水力压裂成功的保证。Ｎｅｌｓｏｎ认为除石英之外，长石和白云石也是黑色页岩段中的易脆组分。但石英和碳酸盐矿物含量的增加，将降低页岩的孔隙，使游离气的储集空间减少，特别是方解石的胶结作用，将进一步减少孔隙，因此在判断矿物成分对页岩气藏的影响时，应综合考虑各种成分对储层的影响。 （２）储集空间。页岩气除吸附气吸附在有机质和粘土矿物表面外，游离气则主要储集在页岩基质孔隙和裂缝等空间中。虽然页岩为超致密储层，孔隙度和渗透率极低，但是在孔隙度相对较高的区带，页岩气资源潜力仍然很大，经济可采性高，特别是吸附气含量非常低的情况下。页岩中孔隙包括原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙系统由微孔隙组成，内表面积较大。在微孔隙中拥有许多潜在的吸附地方，可储存大量气体。裂缝则沟通页岩中的孔隙，页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解析，增强岩层渗透能力，扩大泄油面积，提高采收率。一般来说，裂缝较发育的气藏，其品质也较好。美国东部地区产气量高的井，都处在裂缝发育带内，而裂缝不发育地区的井，则产量低或不产气，说明天然气生产与裂缝密切相关。实际上，裂缝一方面可以为页岩中天然气的运移提供通道和储集空间，增加储层的渗透性；另一方面裂缝也可以导致天然气的散失和水窜。 （３）储集物性。页岩的物性对产量有重要影响。在常规储层研究中，孔隙度和渗透率是储层特征研究中最重要的两个参数，这对于页岩气藏同样适用。据美国含气页岩统计，页岩岩心孔隙度小于４％￣６．５％（测井孔隙度４％￣１２％），平均５．２％；渗透率一般为 （０．００１￣２）×１０μｍ，平均４０．９×１０μｍ。页岩中也可以有很大的孔隙度，并且有大量的油气储存在这些孔隙中，如阿巴拉契亚盆地的Ｏｈｉｏ页岩和密歇根盆地的Ａｎｔｒｉｍ页岩，孔隙度平均为５％￣６％，局部可高达１５％，游离气可以充满孔隙中的５０％。页岩的基质渗透率很低，但在裂缝发育带，渗透率大幅度增加，如在断裂带或裂缝发育带，页岩储层的孔隙度可达１１％，渗透率达２×１０μｍ。页岩气藏是自生自储型气藏，从某种意义来说，页气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果，烃源岩中天然气向常规储层初次运移的通道为裂缝、断层等，所以连通烃源岩和常规［１］［２］［３］ ［４］［５］ ［６］［７］３－３２ －６２－３２１ 沉积环境 ２ 生烃条件 ３ 储集条件 ４ 保存条件 ｏｏ岩（转１２９页） 页岩气成藏地质条件分析 黄菲 王保全 ① ② （中法渤海地质服务有限公司 ②中海石油＜中国＞有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院） ①摘要关键词页岩气藏为自生自储型气藏，它的生烃条件、储集条件、保存条件相互影响，息息相关，热成熟度和有机碳含量控制页岩的生气能力，而有机碳含量还影响页岩的储集性，是增加页岩孔隙空间的重要因素；页岩气藏储层致密，孔隙度和渗透率极低，裂缝的存在会提高储层的渗透率，矿物成分影响其储集性能，其中粘土矿物有利于增加微孔隙，并且增加岩石对天然气的吸附能力，而石英和白云石脆性较大，则有利于增加储层中的裂缝，并且对水力压裂造缝有利；页岩气藏对保存条件的要求较低。 页岩气有机碳含量热成熟度储集条件保存条件
页岩气开发环境问题研究
ＣＯＮＴＥＭＰＯＲＡＲＹＥＣＯＮＯＭＩＣＳ 创意人才的投入。目前，欧美发达国家高校普遍开设了文化管理学、艺术管理学等相关专业，为本国的文化创意产业发展培养了大量的优秀人才。相比之下，我国的优秀创意人才资源还相对比较稀缺，因此要发展文化创意产业，还需要政府提供相应的引导政策，以国家的力量调配物力、财力促进各行业创意人才的培养，如在高校开设相关专业、调拨资金促其发展、增设各行业的人才培养站点等。 3、营造鼓励创新的政策环境 文化创意产业的源泉在于“创意”，而创意更加强调“个性”，所以难以像高新科技那样由一个企业或单位研发后进行推广。在创意的培育上，国家应在重视人才培养的同时出台积 极的政策措施鼓励社会创新，扶持各企业的独立研发。 4、充分发掘丰厚的中华文化资源 国内外的发展经验告诉我们，文化资源是发展文化创意产业的重要依托。我国在悠久的历史中沉淀了丰富的文化资源，应本着“民族的也是世界的”的思想，从民族文化着手，将文化创意与中国传统文化相结合，打造中国特色的文化创意产业，形成独特的竞争力。 5、明晰产权，完善文化产业体制机制 文化创意产业是一种知识密集型的产业，政府对于知识产权的保护、对文化创意产业的发展具有非常重要的意义。只有当文化创意企业的知识产权明晰并得到有效保护的情况下，企业投入的回报才能得到保障，文化创意企业也才具有开发和创新的动力。因此，我国政府应当采取多种措施，完善我国知识产权保护的法律体系建设。只有产权明晰，才能保证产权拥有者获得应得收益，提高文化生产和文化创意的积极性，并为知识产权的市场化打好基础。 6、加强政府资金扶持力度 当前文化创意产业是一个新兴的产业，发展需要大量的资金投入，但是在产业的发展初期，个人和企业都缺乏动力进行大量投资，此时就需要政府通过资金扶持、税收优惠、出口政策、财政支持等推进文化创意产业发展。政府应设立专项资金，重点扶持具有示范效应和产业拉动作用的重大创意项目，为文化产业提供信用担保资金，降低融资风险，实行税收优惠，促进文化产业的发展。 【参考文献】 [1]亚当·斯密：国民财富的性质和原因的研究（上）[M].商务印书馆，2008. [2]马克思、恩格斯著，中共中央马克思恩格斯列宁斯大林编译局编译：马克思恩格斯文集[M].人民出版社，2009. [3]蔡荣生、王勇：国内外发展文化创意产业的政策研究[J].中国软科学，2009（8）. [4]苏玉娥：我国政府支持文化创意发展的政策选择[J].学术交流，2011（6）. [5]中国统计年鉴（2011）[Z]. [6]中国创意产业研究中心：中国创意产业发展报告[R].2011. （责任编辑：张琼芳） 【摘要】随着页岩气勘探的逐步推进，页岩气开发的诸多环境问题凸显，引发了国际众多领域学者的质疑和讨论，有的国家甚至因环保压力减缓了页岩气的开发进程。我国的页岩气勘探开发正处于起步阶段，应谨慎面对页岩气勘探开发中的环保问题。唯有对其进行科学的分析和评估，探寻出适应我国国情的应对策略，才能推进该资源的有序、健康和快速发展。 【关键词】页岩气开发环境问题研究 页岩气在全球范围内大量开采的同时，环境问题也日益凸显，有的甚至影响到了政府开采的决心。事实上，已有页岩气商业开采的美国、加拿大都存在对页岩气开采过程中环境影响的争议，部分州、地区也因环境问题中止了部分页岩气开发项目。除波兰外，欧洲的大部分地区尚未进行页岩气系统勘探，欧洲对页岩气开发还存在不小的疑问。２０１１年法国成为第一个对页岩气开采说“不”的国家，英国也对页岩气开发持谨慎态度，至今已有许多国际环保组织开展了类似“反对页岩气开采”的活动。 我国业界在该领域的研究尚属起步阶段，针对其中的关键问题，应客观分析现状，充分利用已有研究成果和国外先进经验，以积极的态度应对新型能源时代所带来的环境问题。 一、页岩气开发过程中的主要环境问题 ２０１１年４月，美国康奈尔大学的研究小组公布了一份关于页岩气的研究报告，该报告严厉指出了页岩气开发所带来的包括温室气体排放和破坏水资源等在内的一系列环境问题。不久ＢＢＣ也制作了一期节目，斥责页岩气的清洁程度甚至不如煤炭。同年７月，美国著名杂志《今日物理》刊载ＤａｖｉｄＫｒａｍｅ的题为“页岩气开采面临越来越大的公众反对压力和法规监管挑战”的文章，认为页岩气开采过程的环境问题延误了其在美国东北地区的发展。 页岩气开发过程中面临的主要环境问题有以下几种：一是水力压裂过程中使用压裂液的潜在风险；二是压裂之后的废水处理问题；三是压裂造成的地下水污染问题；四是淡水资源的大量消耗问题；五是温室气体排放问题；六是开采过程中伴生的其他环境问题。 1、水力压裂过程中使用压裂液的潜在风险 水力压裂技术是目前唯一可以开启页岩气矿藏的金钥匙，高压液体注入井下并使岩层裂开，液体中的支撑剂可以保持住裂缝，使其成为油气导向井筒的高速渗透通道。页岩气水力压裂技页岩气开发 ○王楠 （国土资源部油气资源战略研究中心 宏观经济