焦石坝地区构造特征及页岩气保存模式研究

收稿日期：20170913；改回日期：20180109 基金项目：国家自然基金“海相页岩纹层多样性及其对页岩储层品质的影响”（41602147）；江苏省普通高校学术学位研究生创新计划项目“渝东龙马溪组构造保存条件及储层含气量变化研究”（KYLX160550）作者简介：刘鹏（1990—），男，工程师，2014年毕业于中国矿业大学地质工程专业，2017年毕业于该校构造地质学专业，获硕士学位，现从事煤层气、页岩气地质工作。DOI ：10.3969／j.issn.1006-6535.2018.02.007

焦石坝地区构造特征及页岩气保存模式研究

刘鹏1，吴佩津1，彭钰洁2

（1.中国石油东方地球物理勘探有限责任公司，四川成都 610051；

2.贵州建设职业技术学院，贵州贵阳 551400）

摘要：针对焦石坝构造特征及页岩气保存模式认识不清的问题，选取焦石坝周缘砂岩样品及

NW —SE 向地质剖面，利用显微构造分析、平衡剖面技术，对焦石坝在地质历史时期应力方向、主要形变过程及形变时期进行研究。研究结果表明：焦石坝地区具有构造改造强度弱、改造时

间晚、断层封堵性好、埋深适中以及良好的顶底板岩性组合的页岩气保存模式；在地质历史时

期主要受NW —SE 向的挤压应力影响，NE —SW 向应力次之，主要形变期在120Ma 之后，地层

总缩短量为3.8km ，缩短率为16.7％，其中65~85Ma （燕山晚期）是焦石坝主要隆升阶段。该

研究对四川盆地周缘页岩气勘探开发具有重要指导作用。

关键词：页岩气；显微构造；构造形变；保存模式；焦石坝

中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1006-6535（2018）02-0037-05

Structure Characterization and Shale Gas Preservation Pattern in Jiaoshiba

Liu Peng 1，Wu Peijin 1，Peng Yujie 2（https://www.360docs.net/doc/021016670.html,PC Geophysical Company Limited ，Chengdu ，Sichuan 610051，China ；

2.Guizhou Polytechnic of Construction ，Guiyang ，Guizhou 551400，China ）Abstract ：The sandstone core samples in the Jiaoshiba periphery and the NW -SE geologic cross -sections are taken

to further characterize the structure and identify shale gas preservation pattern.Microstructure analysis and balanced

cross -section are used to study the stress direction ，major deformation process and deformation period of Jiaoshiba in the geologic history.Research indicates that the shale gas preservation pattern in Jiaoshiba is featured by weak

tectonic reworking ，late reworking time ，better fault sealing ，moderate buried depth and favorable top -bottom li-thology combination.It is mainly affected by the compressive stress along the NW -SE direction in the geologic histo-

ry period ，followed by the NE -SW stress.The major deformation period is after 120Ma ，the total formation shorten-ing is 3.8km with a shortening ratio of 16.7％，where 65~85Ma （Late Yanshan Period ）is considered as the

predominant uplifting stage of Jiaoshiba.This research could provide a significant guidance for the shale gas explora-

tion and development in the periphery of Sichuan Basin.Key words ：shale gas ；microstructure ；structure deformation ；preservation pattern ；Jiaoshiba

0 引言

页岩气的成藏作用受到多种地质因素的控制。

近些年，学者从不同的角度对页岩气成藏展开了较

为深入的研究［1-3］。对比北美页岩气地质条件，中国海相页岩具有时代老、热演化程度高、地质构造条件复杂等特殊性

［4-5］。中国中上扬子地区海相页岩广泛发育，该地区页岩层系经历多期构造演化与长期隆升剥蚀［6］，这一地质条件决定了中上扬子地区页岩气保存条件的重要性。焦石坝地区作为目前中国海相页岩气成功开采的典型，前人对该地区的研究多将其划分在川东进行整体研究。焦

石坝背斜构造位于四川盆地东南缘，川东高陡褶皱

带的南段，万县复向斜、方斗山背斜和石柱复向斜万方数据

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

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

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

沁水盆地煤系地层页岩气储层特征及评价_付娟娟

第２３卷第２期２０１６年３月地学前缘（中国地质大学（北京）；北京大学）Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ（Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）；Ｐｅｋｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．２Ｍａｒ．２０１６ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈｓｃｉｅｎｃｅｆｒｏｎｔｉｅｒｓ．ｎｅｔ．ｃｎ　地学前缘，２０１６，２３（２）收稿日期：２０１５－０９－１２；修回日期：２０１５－１１－０１基金项目：中国地质调查局项目“沁水盆地及周缘页岩气资源调查评价”（２０１４－２５８）作者简介：付娟娟（１９８１—），女，博士研究生，工程师，矿产普查与勘探专业。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｕａｎｊｕａｎｆｕ＿２０１２＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ＊通讯作者简介：郭少斌（１９６２—），男，教授，博士生导师，从事层序地层学、储层评价和油气资源评价方面的教学和科研工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕｏｓｂ５８＠１２６．ｃｏｍｄｏｉ：１０．１３７４５／ｊ．ｅｓｆ．２０１６．０２．０１７沁水盆地煤系地层页岩气储层特征及评价付娟娟，　郭少斌＊，　高全芳，　杨　杰中国地质大学（北京）能源学院，北京１０００８３ＦＵ　Ｊｕａｎｊｕａｎ，　ＧＵＯ　Ｓｈａｏｂｉｎ＊，　ＧＡＯ　Ｑｕａｎｆａｎｇ，　ＹＡＮＧ　ＪｉｅＳｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，ＣｈｉｎａＦＵ　Ｊｕａｎｊｕａｎ，ＧＵＯ　Ｓｈａｏｂｉｎ，ＧＡＯ　Ｑｕａｎｆａｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｉｎ　ｔｈｅＣａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ－Ｐｅｒｍｉａｎ　ｃｏａｌ－ｂｅａｒｉｎｇ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｑｉｎｓｈｕｉ　Ｂａｓｉｎ．Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ，２０１６，２３（２）：１６７－１７５Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｑｉｎｓｈｕｉ　Ｂａｓｉｎ，ａｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｃｏａｌ－ｂｅａｒｉｎｇ　ｂａｓｉｎｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｈａｓ　ｐｌｅｎｔｙ　ｏｆ　ｃｏａｌａｎｄ　ｃｏａｌ－ｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｌｉｔｔｌｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｂａｓｉｎ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｕｐｐｅｒ　Ｐａｌｅｏｚｏｉｃ　ｏｆ　Ｑｉｎｓｈｕｉ　Ｂａｓｉｎ，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　Ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ＮＭＲ，ＦＩＢ－ＳＥＭ，ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｎｓｅｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｅｔｃ．ｗｅｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｒｏｃｋａｎｄ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｒｅｓ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ－ｒｉｃｈ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ．Ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｂａｓｉｓ，ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅａ　ｉｓ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｐｏｒｅｓ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏ　ｆｒａｃｔｕｒｅｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｈｅｒｅ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｅｎｏｕｇｈ　ｓｐａｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ．Ｍｉｎｅｒａｌ　ｐｏｒｅｓ，ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒ　ｐｏｒｅｓ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｐｏｒｅｓ　ｉｎ　ｓｈａｐｅｓ　ｏｆ　ｐｌａｔｅ，ｔｒｉａｎｇｌｅ　ｏｒｉｒｒｅｇｕｌａｒ　ａｒｅ　ｗｅｌｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｅｒｅａｓ　ｏｎｌｙ　ａ　ｓｍａｌｌ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｐｏｒｅｓ　ｉｎ　ｓｈａｐｅｓ　ｏｆ　ｄｏｔ　ｏｒ　ｏｃｃａｓｉｏｎａｌ　ｅｌｌｉｐｓｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ｈａｓ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ａ　ｒａｎｇｅ　ｆｒｏｍ　２．８４ｍ２／ｇ　ｔｏ　６．４４ｍ２／ｇ　ｗｉｔｈ　ａｎａｖｅｒａｇｅ　ｏｆ　４．２６ｍ２／ｇ．Ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｐｏｒｅ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　３．６４ｎｍ　ａｎｄ　１０．３４ｎｍ，ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｍｅｓｏ－ｐｏｒｅｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ５７．５％ｏｆ　ｃｌａｙ　ｍｉｎｅｒａｌｓ　ａｎｄ　４１．３％ｏｆ　ｂｒｉｔｔｌｅ　ｍｉｎｅｒａｌｓ，ｉｓ　ｐｒｅｔｔｙ　ｇｏｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｒｃｏ－ｐｏｒｅｓ，ｇａｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｈｉｇｈ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ＴＯＣ　ａｎｄ　Ｒｏ，ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ａｂｎｏｒｍａｌ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｉｎ　Ｍｅｓｏｚｏｉｃ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｏｒａｇｅ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ，ｔｈｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｂｕｒｉａｌ　ｄｅｐｔｈ　ｉｓｓｈａｌｌｏｗ，ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｇｒｅａｔ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｆｏｒ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｃ－Ｐ　ｐｅｒｉｏｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＱｉｎｓｈｕｉＢａｓｉｎ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｍｉｎｅｒａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｒｅ　ｑｕｉｔｅｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｑｉｎｓｈｕｉ　Ｂａｓｉｎ；Ｃ－Ｐ　ｐｅｒｉｏｄ；ｓｈａｌｅ　ｇａｓ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ摘　要：沁水盆地是我国重要的含煤盆地，不仅其煤炭及煤层气资源丰富，在上古生界石炭纪—二叠纪地层中还有大量页岩发育。而目前，针对该地区页岩地层的相关研究极少，该地区页岩气资源是否具有勘探开发潜力有待深入而细致的研究。本文以沁水盆地上古生界石炭系—二叠系海陆交互相页岩储层为研究对象，通过薄片鉴定、Ｘ线衍射分析、氩离子抛光－扫描电镜分析、核磁共振、氮气吸附等实验方法，研究了富有机质页岩储层有机质含量、类型、成熟度等有机地化特征以及储集空间类型、物性、矿物组成、孔隙结构等储层特征。在此基础上，对研究区页岩储层的勘探开发潜力进行了评价。结果表明：沁水盆地石炭系—二叠系富有机质页岩储层中发育形态各异的不同类型孔隙及微裂缝。其中，矿物基质孔十分发育，主要包括有呈片状、三角形及

北美典型页岩气藏岩石学特征_沉积环境和沉积模式及启示

第29卷第6期2010年 11月地质科技情报 Geolog ical Science and Technolog y Information Vol.29 No.6Nov. 2010 北美典型页岩气藏岩石学特征、沉积环境和收稿日期:2010 04 27 编辑:杨勇基金项目:国家自然科学重点基金(石油化工联合基金)项目(40839910);中国石油化工股份有限公司科研项目(J 1407 09 KK 0157)作者简介:杨振恒(1979 ),男,工程师,主要从事石油地质综合研究工作。E mail:yan gzhen hen g2010@https://www.360docs.net/doc/021016670.html, 沉积模式及启示杨振恒,李志明,王果寿,腾格尔,申宝剑 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214151) 摘要:北美典型页岩气藏赋存的泥页岩主要为细颗粒沉积,呈暗色或黑色薄层状或块状产出。页岩气储层无机矿物成分中硅质含量较高,含有黄铁矿、磷酸盐矿物(磷灰石)、钙质和黏土矿物。具有相对高有机质质量分数,代表了富有机质的缺氧的沉积环境。不含或者含较少的陆源碎屑输入。有机质类型以和!型干酪根较为常见。生物化石碎片在页岩层中比较常见,化石碎屑的类型多样化。重点剖析了福特沃斯盆地Barnett 页岩的沉积发育模式,福特沃斯盆地是一狭长的前陆盆地,主要沉积区离物源区较远,Barnett 页岩沉积于较深的静水缺氧环境,沉积速度缓慢(饥饿性沉积),最终形成富含有机质的Barnett 页岩。常见生物化石碎片,但缺少生物扰动遗迹,推测盆地中大部分的生物化石为外部输入的结果。上升流作用致使磷酸盐矿物(磷灰石)发育。北美典型页岩气藏的岩石学特征、沉积环境和福特沃斯盆地Barnett 页岩沉积发育模式可以用来指导我国页岩气勘探,黔南坳陷下寒武统黑色高碳质页岩系、二叠系吴家坪组和四川广元绵竹地区下寒武统泥页岩具有和北美典型页岩气藏可类比的岩石学特征、沉积环境和沉积模式,可作为页岩气勘探的优选区域。关键词:页岩气;岩石学特征;有机碳含量;沉积环境;沉积模式中图分类号:T E122.115 文献标志码:A 文章编号:1000 7849(2010)06 0059 07 近年来,页岩气在北美特别是美国得以成功地勘探和开发,引起了广泛的关注。国内外学者从页岩气系统出发,对页岩气成藏的有机碳质量分数、成熟度、裂缝系统、温度、压力、抬升与沉降史以及吸附机理等进行了深入的研究[1 7] ,但是,对页岩气藏发育的泥页岩的岩石学特征、沉积环境和沉积模式研究还较少涉及。页岩气藏发育的泥页岩具有独特的岩石学特征,识别不同的岩石学特征是评价页岩气成藏条件、原地含气量和资源量的关键。在页岩气开发阶段,识别不同的岩相是实施开发方案的基础。在福特沃斯盆地,识别Barnett 页岩岩性是页岩气评价中关键的步骤[8]。笔者根据北美页岩气研究的最新成果,就页岩气藏发育的泥页岩的岩石学特征、沉积环境及福特沃斯盆地Barnett 页岩沉积模式进行讨论。北美典型页岩气藏岩石学特征、沉积环境和福特沃斯盆地Barnett 页岩沉积模式对我国页岩气研究和勘探同样具有指导意义。 1 典型页岩气藏岩石学特征页岩气作为非常规天然气资源,其勘探、开发思路和方式与常规油气资源有明显的不同之处。研究表明,沉积物的岩石学特征是页岩气成藏的重要控制因素[8 10] ,主要包括泥页岩的构造和粒度特征、有机碳质量分数、岩石矿物组成、生物化石特征等。1.1岩石构造和粒度特征页岩气藏发育的泥页岩主要为暗色或黑色的细颗粒沉积层,呈薄层状或块状。德克萨斯州福特沃斯盆地Bar nett 页岩及其上下相邻地层由不同的岩相组成,Barnett 页岩及上下相邻地层可识别出3种岩性[9] ,分别为薄层状硅质泥岩、薄层状含黏土的灰质泥岩(泥灰)和块状灰质泥粒灰岩。但是,主力产气层位上Barnett 页岩和下Barnett 页岩以层状硅质泥岩为主,主要由细微颗粒(黏土质至泥质大小)的物质组成(图1)。Barnett 页岩缺少粗粒的陆源碎屑物质,表明地质历史沉积时期这一地区离陆相物源区较远,属饥饿性沉积,最终形成了层状的Bar nett 页岩沉积充填样式。富页岩气前景的英属哥伦比亚西北部Baldo nnel 层Ducette 组地层被称之为暗色的以石英为主的细粒页岩,主要由多样的放射性的、碳质的含黏土的灰岩和细粒粉砂岩组成。1.2岩石矿物质量分数页岩气储层无机矿物成分中硅质质量分数较高,另外还含有方解石和长石等矿物。所含硅质主

页岩气钻井地质及工程设计要点

页岩气钻井地质及工程设计要点一、封面页首写构造：大地构造单元名称。井别：参数井（或调查井）、压裂井等。井型：直井等。页首下写项目名称：××省××页岩气××井地质及工程设计页倒二行：编制单位。页末：编制日期（出稿时年月日）。二、扉页页首：项目设计名称。页中：项目名称、承担单位、编制单位、项目负责、设计人、参加人员、单位负责、审核等。页末：编制日期（出稿时年月日）。三、责任表及目录责任页表：井号、井别、井型、主管单位、项目名称、承担单位、项目负责、设计人、参加人、项目组意见、专家论证意见（右下角签字、日期）、主管单位（右下角签字、日期）。目录：可按二级大纲级别设置目录及章节所在页码。以上一至三项无须页码。四、正文 1 目的和任务扼要说明本项目的主要目的和任务。 2 井区位置概况 2.1 井区位置和交通叙述井位所在区主要的行政隶属（省、县、乡或镇、村）地理位置、地理坐标、铁路、公路干线及要道、井场进出公路相通等情况。附交通位置示意插图（图内外框、坐标数据、比例尺、井位位置等）。 2.2 井区自然地理 1. 地形地貌：主要阐述井位及其附近的地形（平缓或宽阔、土地、植被、井位标高、高差、平坝面积等。 2. 水源、电力、通讯：重点叙述井位处钻探工程用水距离、水量及其保障等情况，扼要叙述电力和通讯情况。

3 基本数据列表说明页岩气钻井地理位置、构造位置、井口坐标（经纬、直角）、井口标高、设计井深、目的层位、钻探目的、设计目的、完井方式、录井情况、随钻实验情况等。 4 钻探设计依据及目的 4.1 设计依据根据有关资料或报告简要阐述页岩气厚度、地层、构造、测试结果、页岩气稳定情况、相关结论等。 4.2 钻探目的简要叙述钻探所达到的目的：目的层系、获取岩芯地层、了解的地层、获取地层厚度、有机质含量、岩石力学特征、页岩储集能力、页岩含气量系列参数等，为××提供地质依据。5 井区地质概况 5.1 区域地层简述区域由老到新有关主要的地层（系、统、组）。5.2井区地层由老到新详细阐述井区钻井遇地层及其上下地层系、统、组、段的岩性、厚度、接触关系，附相关地层插图。5.3区域构造简述区域大地构造位置及构造轮廓，与本井区有关的褶曲、断裂并加以综述。附区域构造插图。 5.4井区构造先综述井区构造基本形态：地层志向、倾向、倾角极值及一般值、发育断裂和褶曲条数、长度、断距。分述有关褶曲、断裂具体情况。5.4构造演化特征综述沉积环境、沉积相、构造运动及其演化情况等。

天然气分布规律及页岩气藏特征

天然气分布规律辽河盆地的天然气在纵向上和横向上分布都很广泛。在横向上，由于气体形成的途径多于油的形成途径，气体的分布区域远远大于油层的分布；在纵向上，自目前勘探的最深部位到浅层均有气体存在，含气层系多，自下而上发育了太古界、中生界和新生界。特别是第三系自沙四段到明化镇组各层段均有气藏存在，沉积环境和演化史的特征，造成天然气原始组分富烃，贫H：S，少CO：和N2。辽河断陷广泛发育多期张性断裂，把二级构造带切割成复杂的断块油气田。受构造、断裂活动影响，造成多次油气聚集、重新分配而形成多套含油气层系。通过天然气的地球化学研究，结合盆地地质背景，天然气有如下分布规律：1．自生自储的天然气垂向分布以自生自储为主的天然气层，自下而上分布有侏罗系的煤型气、正常凝析油伴生气、正常原油伴生气、生物一热催化过渡带气和生物成因气等。其特征主要是613C，依次变轻。侏罗系煤型气主要分布在深大断裂边缘，仅处于侏罗系发育的地区，如东部凹陷三界泡地区。正常凝析油伴生气主要发育在有机质埋深达到高成熟阶段的地区，主要为各个凹陷的沉降中心部位，如整个盆地的南部地区及东部凹陷北部地区。正常原油伴生气在整个盆地均有分布，主要是与原油伴生的气顶气和溶解气。生物一热催化过渡带气主要发育在有机母质埋深浅于3000m 的未成熟和低成熟阶段，并有良好的盖层发育的地区，部分地区的局部构造亦可形成小型气藏，在盆地的大部分地区均有分布，主要在东部和大民电凹陷的有利地区。生物成因气理论上在整个盆地浅层都存在。因此，只要有良好的储盖组合，在整个盆地中都可望发现生物成因气藏。总体来看，三个凹陷中，大民屯凹陷以成熟阶段的石油伴生气和生物一热催化过渡带气为主．有少量生物成因气。东部凹陷在不同的构造部位分布不同类型的气体，中生界发育并位于深大断裂边缘的地区，有煤型气和深源气的存在。南、北凹陷深部位置，主要是高成熟和成熟的热催化一热裂解气。而凹陷中部广泛发育生物一热催化过渡带气。在构造高部位有利地区，发育有较可观的生物成因气。西部凹陷主要发育热催化一热裂解气，特别是凹陷南部沉降中心处，热裂解形成的正常凝析油伴生气更为广泛。在有机母质埋深浅的部位发育生物一热催化过渡带气。当然，如果存在有利的储盖组合，生物成因气的存在勿需置疑。 2．断裂构造导致天然气广泛运移广泛发育的断裂构造，使大多数天然气发生不同程度的运移，造成天然气更加广泛、更加复杂的分布格局。断裂构造或不整合面为气体运移通道，形成新生古储的古潜山油气藏。天然气的垂向和侧向运移，造成了大面积浅层气藏的形成。这部分气体的气源岩母质类型、演化程度，特别是天然气同位素组成特征均与原生气藏一致。最明显的差别是甲烷含量相对高，重烃含量低，愈向浅层，甲烷含量愈高，反映运移的地质特点是由斜坡低部位向高部位甲烷含量升高，由低台阶向高台阶甲烷含量亦升高，如兴隆台气田不同台阶的天然气组分由下到上变干。曙光一高升油气藏也有类似分布。在大民屯凹陷东部浅层及东、西部凹陷的大部分地区浅层干气也是运移形成 3．天然气藏类型分布构造运动造成了多套油气层和多种类型的储集层，形成了多样的天然气藏类型，根据控制油气的主要因素，可以划分出四大类油气藏：(1)构造油气藏，包括背

页岩气国内外研究现状

页岩气国内外研究现状一、页岩气的定义关于页岩气的定义，Curtis 认为页岩气可以是储存在天然裂隙和颗粒间孔隙中的游离气，也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或者是干酪根和沥青质中的溶解气。中国地质大学张金川教授给出的定义是：主体位于暗色泥页岩或者高碳泥页岩中，以吸附和游离状态为主要存在方式的地层中的天然气聚集。二、页岩气资源的地质特征 2.1 多相态存在于致密页岩中页岩气是以有游离、吸附和溶解状态存在于暗色泥页岩中的天然气，其赋存形式具有多样性，但以游离态和吸附态为主，溶解态仅少量存在。从美国的情况看，游离气在20%~80%之间，吸附气在80%~20%之间，范围很宽，其中部分页岩气含少量溶解气。游离气主要存在于粒间空隙和天然裂隙中，吸附气则存在于基质表面。随着页岩气研究的不断深入，学者们开始认为吸附态页岩气至少占到总储量的一半。天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离，如图1 所示，当吸附在基质表面的气量达到饱和后，富余的气体会解析进入基质孔隙，然后随着天然气的产出，裂隙内压力降低，基质内气体进入裂隙聚集后流出。 2.2 源岩层系页岩系统包括富有机质页岩，富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层，粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩；页岩气形成于富有机质页岩，储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中，不同盆地页岩气层组合类型不相同。即页岩气为源岩层系天然气聚集的一种，为天然气生成后，未排出源岩层系，滞留在源岩层系中形成的。源岩层系油气聚集除页岩气外，还包括煤层气、页岩油和油页

岩。 2.3 页岩气为连续型油气聚集 Curtis对页岩气（Shale gas）进行了界定，并认为页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，它具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭和相对很短的运移距离，它可以在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在，在干酪根和粘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。即页岩气为连续型气藏（图1）。 2.4 页岩气为源岩层系油气聚集在页岩气藏中，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源岩中大规模滞留的结果。中国页岩气藏与北美地区相比较有以下特殊性：( 1) 海相页岩热演化程度较高(Ro值为2. 5%～5. 0% ) 、构造活动较强，需寻找保存有利的地区，避开露头和断裂破坏区：( 2) 陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强：( 3) 地面多山地、丘陵等复杂地表，埋藏较深(5000～7000m) 。所以在勘探开发过程要有针对性地采取合理措施开发我国页岩气。张金川等学者认为页岩气成藏模式介于煤层气和根缘气之间，表现为过渡特征，并将我国页岩气资源富集类型分为：南方型、北方型和西北型。

页岩气储层评价(斯伦贝谢公司)

页岩气储层评价
斯伦贝谢DCS 2010年5月

汇报提纲
页岩气藏特征页岩气储层评价技术实例
2 5/18/2010

页岩气藏普遍特点
有机质含量丰富烃源岩含吸附和游离状态气体超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大采收率变化大生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间增产措施：水平井、多级压裂

页岩气藏普遍特点
有机含量丰富的页岩烃源岩含吸附和游离状态气体超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大采收率变化大和单井产量低生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间增产措施：水平井、多级压裂
采收率 (%) 全球常规气储量：6,300 tcf/178.4万亿方全球页岩气储量：16，112tcf/456万亿方中国页岩气储量：3528tcf/99.9万亿方引：BP Statistical Review of World Energy, June 2008
A O/NA L B
A B L O/NA
Antrim (Michigan) Barnett (Texas) Lewis (New Mexico) Ohio/New Albany

页岩气藏普遍特点
有机含量丰富的页岩烃源岩含吸附和游离状态气体超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大采收率变化大和单井产量低生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间增产措施：水平井、多级压裂

页岩气吸附解吸研究调研

国内部分 2009--上扬子区志留系页岩气成藏条件王社教等，对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了70℃的等温吸附实验，该样品为志留系龙马溪组黑色页岩，有机碳含量为5.9，成熟度为3.26%。在70℃等温条件下，随着压力增高，页岩吸附甲烷的能力逐渐增大，在压力达到8.5 MPa时，页岩的甲烷吸附能力达到l m3／t。推测成熟度过高是导致吸附能力较低的主要原因。 2010--四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等，在温度为40 ℃、湿度为1.68% ~ 2 .25%、甲烷浓度为99.999% 的实验条件下进行的等温吸附实验表明，龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能力。龙马溪组页岩的压力系数可达1.4~ 1.89，埋深大致为0~3000m，选定8. 28MPa 作为地层平均压力，在8.28 MPa下页岩的吸附气含量为1.12~ 1.74m3/ t，平均为1.28 m3/ t。将实测数据拟合后发现，页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关系。

2010--页岩等温吸附异常初探方俊华等，对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验，采用美国Terra-Tek公司的等温吸附解析仪IS-100型，实验前页岩样经平衡水分处理，温度为30℃。将页岩样品破碎到小于6 0-8 0目(0.25 mm )，再进行筛分分析，以确定样品的粒径分布。页岩样的水分含量达到平衡，就分别将80~150g的样品密封在两个不同实验缸内。在压力点早期，以0.01s的间隔收集数据，而在压力点晚期，则以0. 1min的间隔收集，连续进行，至30min内压力变化小于要求值为止。逐渐加压至最终压力。结果表明，压力在130896~1034kPa时，页岩吸附量达到最大值，随后，随着压力的增加，吸附量逐渐减少，等压力达到一定程度时，吸附量减少到负值，出现所谓的“倒吸附”现象。倒吸附的原因：1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同；2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同；3、CH4的超临界赋存。建议：1、选用新鲜样品粉末进行等温吸附实验；2、确立页岩实验测试的最佳粒度；3、选取新参数作为评价依据。

泥页岩储层特征及油气藏描述

泥页岩储层特征及油气藏描述 1、页岩气地质理论页岩气藏因其自身的有效基质孔隙度很低，主要由大范围发育的区域性裂缝或热裂解生气阶段异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面、脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的储集孔隙度和渗透率，孔隙度最高仅为4%-5%，渗透率小于1x10-3μm2。页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中，天然气的赋存状态多种多样，除极少量的溶解状态天然气以外，大部分以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙、裂缝中。吸附状态天然气的赋存与有机质含量关系密切，其中吸附状态天然气的含量为20%-85%，其成藏体现出非常复杂的多机理递变特点，表现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移，因此页岩气藏具有典型煤层气、典型常规圈闭气成藏的多重机理。页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果，是“自生自储”式气藏，运移距离极短，现今保存状态基本上可以反映烃类运移时的状态，即天然气主要以游离相、吸附相和溶解相存在。在生物化学生气阶段，天然气首先吸附在有机质和岩石颗粒表面，饱和后则富余的天然气以游离相或溶解相进行运移，当达到热裂解生气阶段，由于压力升高，若页岩内部产生裂缝，则天然气以游离相为主向其中运移聚集，受周围致密页岩烃源岩层遮挡、圈闭，易形成工业性页岩气藏。由于扩散作用对气态烃的运移起到相当大的作用，天然气继续大量生成，将因生烃膨胀作用使富余的天然气向外扩散运移，此时无论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层，均表现为普遍的饱含气性。在陆相盆地中，湖沼相和三角洲相沉积产物一般是页岩气成藏的最好条件，但通常位于或接近盆地的沉降-沉积中心，导致页岩气的有利分布区集中于盆地中心处。从天然气的生成角度分析，生物气的产生需要厌氧环境，而热成因气的产生也需要较高的温度条件，因此靠近盆地中心方向是页岩气成藏的有利区域。 2、页岩气的主要特征 2.1页岩气的成因特征页岩气的成因类型有生物成因型、热解成因型和热裂解成因3类型及其混合类型。对生物成因气而言，其源岩的热演化程度低，R o一般不到0.7%，所生成

页岩气藏中孔裂隙特征及其作用

页岩气藏中孔裂隙特征及其作用韩建斌 (大庆石油学院地球科学学院,黑龙江大庆　163318) 摘　要:笔者通过总结国内外泥页岩类气藏发现:在主力产层均发育裂缝。由于此类岩层孔隙度渗透率极低,且空隙曲折度高,裂缝的存在不但可以做为储存空间,而且还能改善孔渗特性,同时更能连接孔隙以及层面微裂隙,极大地缩短气体扩散渗流的通道,对气体的产出有重要意义。关键词:页岩气;裂缝;赋存机理;产出模式中图分类号:T E321 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)02—0147—02 1　空隙特征及其关系页岩是一类特殊的储层,它和普通的储层差别较大,一般属超低孔、低渗类型。泥页岩类基质孔隙极不发育,多为微毛细管孔隙,孔隙度变化范围一般1%～5%,渗透率一般小于0.001×10-3 m2。因此,有裂缝发育在储层是泥质岩类气藏成藏的关键因素,且裂缝在泥页岩储集层中各向异性很强。泥页岩裂缝主要分为构造裂缝、成岩裂缝、异常超压裂缝、垂向载荷裂缝、垂向差异载荷裂缝、变质收缩裂缝等六种。其中泥页岩裂缝气藏烃源岩的裂缝主要有构造裂缝、超压裂缝及成岩收缩裂缝。这种裂缝多形成于有机质演化过程中,并随压力变化间歇开启和闭合。这些裂缝的产状一般主要有5种,即纵向裂缝、层间裂缝、鸡笼状裂缝、剪切缝、微裂缝。通过对美国正在进行商业性采气的页岩层气总结分析发现:Barnett组(For tWo rth盆地)、Ohio 组(Appalachian盆地)、Ant rim组(M ichigan盆地)、页岩层段的裂缝发育。其中在Ohio页岩的3400口井中,只有6%的井发育天然裂缝网络,未采用增产措施完井,可以得到可观的产量。同时在Ant rim组生产区以外的页岩中,尽管也钻到了富含天然气的有机质页岩,但其天然裂缝不发育,因而渗透率很低,未得到可观产量。密集、连通、天然的裂缝也影响着Barnett层段井的生产能力。国内的松辽盆地古龙凹陷、辽河坳陷、济阳坳陷沾化凹陷、临清坳陷东濮凹陷、柴达木盆地茫崖坳陷及西部凹陷等相继发现和开采的裂缝性泥岩页岩气藏。国内外泥页岩气裂缝发育情况统计柴达木盆地茫崖凹陷松辽盆地古龙凹陷青山口组济阳坳陷渤南洼陷/沾化凹陷 /四扣洼陷东濮凹陷文留地区阿拉巴契亚盆地泥盆系布朗页岩裂缝宽度 (mm) 0.5～100.05～0.10.1-0.30.01-0.04<1 裂缝一般发育厚层泥岩里面,同时具有非均质性,通过对前人研究成果总结发现,裂缝的一般宽度为0.01～0.5m m,上述空隙的关系中,裂缝不但起着储存空间的作用,更重要的是还起着连接若干空隙和微裂缝的作用,裂缝将单独发育的孔隙和裂缝连接成一个更大规模的空隙-裂缝体系,并成为该系统的主干通道。 2　赋存机理通过查询国内外资料,结合页岩气成藏机理的认识,可以将页岩气概括为:主体上以吸附和游离状态(即吸附于干酪根和黏土矿物表面或游离于微孔隙和裂缝中)赋存于泥页岩地层中的天然气聚集,其中吸附作用是页岩气的重要机理之一,尤其是吸附状态天然气的含量直接决定着页岩气藏的品质。统计美国五大页岩气产层发现,吸附含气量是主要存在形式。美国页岩气五大盆地资料统计特征参数阿巴拉契亚盆地密执安盆地伊利诺斯盆地福特沃斯盆地圣胡安盆地层位Ohio Antrim New Albany Ba rne tt L ew is Ro,%0.4-1.30.4-1.60.4-1.30.1-1.3 1.6-1.88有效厚度,英尺30-10070-12050-10050-200200-300 总有机碳,%0- 4.70.3-241-25 4.50.45- 2.5 吸附含气量,%507040-6040-6060-85 3　产出模式天然气往往以逐步释放的形式产出,首先排出 147 　2011年第2期内蒙古石油化工收稿日期:2010-12-10

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