第32卷增刊2010年11月
石 油 钻 采 工 艺
OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
Vol. 32 Sup.
Nov. 2010
章编号：1000 – 7393（2010 ） S0 – 0130 – 03
页岩储层水力压裂优化设计
杜林麟1 春 兰2 王玉艳3 刘丽雯3 向 斌2
（1.东方宝麟科技发展（北京）有限公司，北京海淀 100083；2.中石油西南油气田公司低效油气开发事业部，四川成都 610017；
3.中石油浙江油田公司，浙江杭州 310023）
摘要：含气页岩由间隙气和吸附气组成，水力压裂是提高这类储层有效动用的唯一手段。本文在分析研究页岩储层特征的基础上，对适合于页岩的水力压裂模型和工艺参数优化进行了分析研究。页岩储层天然裂缝和层理发育，储层流体主要是在层理及天然裂缝系统中进行，针对砂泥岩地层的水力压裂数值模型（包括全三维模型）不适用于页岩储层水力压裂分析。DFN 离散裂缝压裂模型是基于连续均匀介质和多孔不连续非均匀介质力学理论的3D压裂数值模型，可用于模拟页岩和煤岩水力压裂中多裂缝、非对称缝和不连续缝，也可用于天然裂缝和断层发育地层中的不连续缝的模拟。在压裂工艺方面，对射孔方式、压裂液、支撑剂等进行了优选。研究结果也可用于裂缝性砂岩储层改造。
关键词：页岩；缝网压裂；同步压裂
中图分类号：TE357.1 文献标识码：A
Hydraulic fracturing optimization for shale reservoirs
DU Linlin1, CHUN Lan2, WANG Yuyan3, LIU Liwen3, XIANG Bin2
（1. Orient Baolin Technology Development（Beijing）Co. Ltd., Beijing 100083, China;2. Low-Efficiency Hydrocarbon Development Department of Southwest Oil&Gas Field Company, Petrochina, Chengdu 610017, China;3. Zhejiang Oilfield Company, Petrochina, Hangzhou 310023, China）
Abstract: Gas bearing shale comprises gapping gas and adsorbed gas. Hydraulic fracturing technology is unique approach to en-hance productivity in such reservoirs. On the basis of analysis of shale reservoir properties, this paper introduces hydraulic fracturing model and technical parameters optimization applicable for shale. The study finds that hydraulic fracturing numerical model（including holo-three-dimensional model）specified for sand shale formation is not available for hydraulic fracturing analysis of shale reservoirs because fluid generally flows within beddings and natural fracture system. DFN discrete model, one 3D fracturing numerical model developed based on dynamics theory on continuously homogeneous medium and discontinuously porous inhomogeneous medium, is in-troduced to simulate either multi-fissures, asymetry fissures and discontinuous fissures in hydraulic fracturing of shale and coal-measure rocks or discontinuous fissures in natural fracture and mature fault formations. Meanwhile, casing perforation types, fracturing fluid and proppant are optimized. This finding can also be used to upgrade fractured sandstone reservoir.
Key words: shale; fracture network fracturing; synchronous fracturing
1 页岩储层基本特征
页岩是一种渗透率极其低的沉积岩。天然气蕴藏在页岩孔隙空间及裂缝内，或吸附在页岩有机物的活性表面。间隙气与吸附气一起构成页岩天然气。
岩心分析表明，成熟、热成因的页岩主要被间隙气所饱和，吸附气所占比例在50% 到10%。相反，未发育成熟、生物成因的页岩主要被吸附气所饱和，间隙气所占比例很小。同时页岩孔隙空间中还被不同比例的水、气及可动油所饱和。储层性质最佳的页岩通常含油和含水饱和度低、间隙气饱和度高，因
作者简介： 杜林麟，1979年生。主要从事油田储层改造技术研究及现场应用工作，工程师。电话：0139-10513343。E-mai l：dfb l_d ull@https://www.doczj.com/doc/711018783.html,。
131杜林麟等：页岩储层水力压裂优化设计
而气相相对渗透率也较高。该类页岩中有机物含量在中等以上，有机物发育程度较高，其组织结构反映出孔隙度和渗透率在埋藏过程中保存较好。
成像测井和取心表明，页岩储层天然裂缝和层理发育，岩石中硅、钙含量高，机械性能差，容易压开压碎。
含气页岩与普通页岩相比，含气页岩具有自然伽马强度高、电阻率大、地层体积密度和光电效应低等特征。孔隙度、流体饱和度、渗透率和有机质含量等是衡量页岩储层是否具有开发价值的关键参数。根据国外大量数据统计，页岩储层水力压裂选层标准为：孔隙度大于4%，含水饱和度小于45%，含油饱和度小于5%，渗透率大于10~6 mD，有机质含量大于2%，泥质含量30%~40%。
2 页岩储层水力压裂裂缝形态
页岩储层水力压裂采用的工作液不同，所产生的裂缝形态也不同。工作液为降阻水（或滑溜水）大排量施工时容易产生网络裂缝，工作液为交联冻胶时基本上产生一条主裂缝。如图1所示。
现场可以通过注入—压降测试来判断近井裂缝形态，单一裂缝G函数叠加导数特征表现为一条直线，网络裂缝G函数叠加导数特征表现为向上凸起，凸起幅度越大，网络裂缝形成越充分。
3 页岩储层水力压裂数值模型的选择
页岩储层流体主要是在层理及天然裂缝系统中进行。天然裂缝系统远比连续介质模型描述得更加复杂，连续介质模型很难描述清楚页岩天然裂缝网络的非均质性和不连续性。
经典断裂力学理论（包括弹塑性断裂力学理论）研究的是处于均质和各向同性体中的单个裂纹断裂特征，实际上页岩具有极强的非均质性和各向异性，且发育有大量的缝隙系统，水力裂缝的扩展很容易出现分支或者相互交叉。因此，针对砂泥岩地层的水力压裂数值模型（包括全三维模型）不适用于页岩储层水力压裂分析。
DFN离散裂缝压裂模型是基于连续均匀介质和多孔不连续非均匀介质力学理论的3D压裂数值模型，可用于模拟页岩和煤岩水力压裂中多裂缝、非对称缝和不连续缝，也可用于天然裂缝和断层发育地层中的不连续缝的模拟。
DFN离散裂缝压裂模型是目前世界上描述人工裂缝网络的一项先进技术，它通过展布于三维空间中的各类裂缝片组成的裂缝网络来构建整体的裂缝模型，实现对天然裂缝系统从几何形态直到其渗流行为的逼真细致的有效描述。
4 页岩储层水力压裂优化
页岩也是一种裂缝性储层。常规水力压裂是抑制天然裂缝扩展形成主裂缝为主，不适合页岩储层压裂改造。对于页岩储层压裂改造，则要力求充分利用天然裂缝，通过多方向人工裂缝，沟通更多的天然裂缝系统，增加泄流面积。同时，页岩的滤失主要是众多层理和天然裂缝的滤失，工艺上要考虑如何利用众多层理和天然裂缝，而不是去控制它。
4.1 射孔方式
对套管完井水平井，射孔要考虑人工裂缝尽可能沟通天然裂缝系统。当压裂形成横向缝或斜交横向缝时，采用限流法射孔，每个射孔段距离以能沟通邻近人工裂缝网络为宜。这样可以保证多个人工裂缝网络在同一个面内延伸，从而形成更大体积的人工裂缝网络。
对直井，射孔可采用分段限流射孔，每个射孔段人工裂缝网络在同一方向延伸，最终沟通形成一个大的纵向人工裂缝网络。
4.2 压裂工作液选择
页岩与致密砂岩不同，压裂工作液选择要考虑：气液表界面张力、岩石的润湿性、滤液对天然裂缝和层理的伤害。页岩储层压裂工作液推荐以下体系：①降阻水或降阻水+可降解纤维，配合选择低密度支撑剂；②滑溜水（在清水中加入低浓度的稠化剂、防膨剂、防盐敏剂等）；③缔合型清洁泡沫压裂液（非VES类）。
4.3 支撑剂选择
支撑剂是实现裂缝具有一定导流能力的关键因素。支撑剂性能的好坏直接影响裂缝的长期导流能力。影响裂缝导流能力的环境因素主要是闭合压力、温度、时间、支撑剂嵌入、滤饼及残渣、pH值、两相流及非达西流，这些因素容易造成支撑剂破碎、压实嵌入地层、堵塞裂缝孔隙，减小裂缝有效宽度，引起导流能力下降；此外，如果流体流速超出了层流范围，流体的流动将不再遵循达西定律，会产生一个附加阻力，这相当于降低了支撑剂的渗透率。因此，在进行支撑剂的评估与优选时，首先要针对压裂井目的层不同埋深及闭合压力的差异。其次，必须考虑长期导
石油钻采工艺 2010年11月（第32卷）增刊132
流能力、压裂液污染、紊流对裂缝导流能力的影响。
推荐使用陶粒作为页岩储层压裂支撑剂。
4.4 缝网压裂与同步缝网压裂工艺
缝网压裂工艺是通过注入大量的高滤失、高弹性、轻度胶化的液体，来探寻天然裂缝，并使用合适的规模和粒径的支撑剂作为筑堤砂的介质，使暴露裂缝面上产生更高的压差，从而使压裂液和支撑剂进入那些随后张开的裂缝，直至井底压力变化表明裂缝网络已过度扩展。其最终目的是形成人工缝网络，从而改善地层渗流面积。
同步压裂是相邻两口或多口井同时进行压裂。数值模拟结果表明，两口或多口井同时压裂时产生的应力干扰将会显著改变初始应力场分布，更容易形成非平面裂缝网络。
4.5 产能预测与压后返排
页岩储层水力压裂产能来自于人工水力裂缝网络和地层中的微裂缝、微孔隙。双孔双渗模拟器研究表明，天然气通过水力压裂裂缝与天然裂缝相互交错组成的网络通道，从地层流入井内，流体表现为低速非达西流特征。如果采用达西定律来预测页岩储层压裂产能，将导致较大的误差。
页岩储层压后建议采取裂缝强制闭合措施。要注意的是，返排率的提高有利于降低压裂液对储层的伤害，但是会显著影响页岩气产能。统计数据表明，当返排率在10%~30%时，页岩气产量最高，随着返排率的提高产气量呈较快下降趋势。
5 现场应用效果
We ll A井射孔井段2925.0~2935.0 m，为黑色硅质及碳质泥页岩，有机质丰度高（平均有机炭含量TOC在3%），厚度大（净页岩厚度在50~180 m），演化程度适中（烃源岩热演化程度在2%~4%，总体RO平均在2.5%），页岩气成藏条件优越，孔隙发育，密度测井孔隙度为1.28%~20.85%，声波测井孔隙度为14.4%~35.2%。压裂层段岩性较脆，易破裂，发育硅酸盐岩石。其中石英含量平均为38%，碳酸盐岩平均为17%。黏土矿物含量较低，平均为31%，黏土矿物以伊利石为主，黄铁矿含量平均为5%，干酪根含量平均为2.5%。
目的层段岩石杨氏模量在26~33 GPa之间，泊松比0.19~0.22之间，破裂梯度平均为0.022 MPa/m。压裂工作液为降阻水。
施工曲线和排液求产曲线如图1、图2
所示。
图1
压裂施工曲线
图2 排液求产曲线
6 结论与认识
（1）当天然裂缝系统开启时，页岩储层水力压裂可以形成人工裂缝网络。
（2）页岩储层人工裂缝网络相对于双翼对称裂缝，裂缝长度更短，波及气藏体积更为巨大，支撑剂铺置方式完全不同。
（3）测试压裂天然裂缝张开数量及宽度的解释结果是页岩储层缝网和同步压裂优化设计的核心。
（4）页岩储层缝网压裂与同步压裂工艺也适合裂缝性砂岩储层改造。
参考文献：
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Ann u a l Gas Sha l es S u mmi t（ALM Even t s）Ho u s t on,
Texas. 2008.
（修改稿收到日期 2010-11-03）
〔编辑 付丽霞〕
收稿日期：20150420；改回日期：20150804 基金项目：国家自然科学基金“页岩的成储机理及页岩油的可流动性研究———以松辽盆地、济阳坳陷为例”（41330313）及“页岩气储层孔隙微观特征及其 定量表征研究”（41302101） 作者简介：吴逸豪（1991-），男，2013年毕业于中国石油大学（华东）地质学专业，现为该校地质资源与地质工程专业在读硕士研究生，主要研究方向为非 常规油气储层研究。 DOI ：10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.013 泥页岩储层有机孔隙定量评价研究 吴逸豪1，卢双舫1，陈方文1，肖 红2，苑丹丹1 （1.中国石油大学，山东 青岛 266580；2.中国石油华北油田分公司，河北 任丘 062552）摘要：泥页岩储层因其超低孔、超低渗和富含有机质以及其中页岩气赋存方式特殊等特点，使得泥页岩储层与常规砂岩储层的评价存在显著差别。为了对泥页岩中有机孔隙进行定量评价，以渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩为例，借助扫描电镜、化学动力学模型计算等技术和方法，分析泥页岩中的有机孔隙度。研究表明：渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩主要发育有机质孔隙和生物化石内孔隙2类有机孔隙；龙马溪组泥页岩有机孔隙的直径为0.01~5.00μm ，以微孔、中孔为主；龙马溪组泥页岩有机孔隙度范围为0.05%~1.59%，平均值为0.71%，该层段泥页岩有机孔隙度偏低。 关键词：有机孔隙；扫描电镜；化学动力学；富有机质泥页岩；龙马溪组；渝东南地区中图分类号：TE122.2 文献标识码：A 文章编号：1006-6535（2015）05-0065-04 0 引 言 在全球常规油气资源供需矛盾日益突出的大背景下，北美地区页岩气藏的成功开发极大地调动了地质工作者对非常规油气勘探的积极性，全球页岩气资源可能相当于煤层甲烷气和致密砂岩气的 总和［1］，而勘探分析表明中国也具有巨大的页岩油气资源潜力［2-3］。 在页岩气的聚集与勘探开发中，页岩储层的岩石学特征（脆性矿物含量）、微—纳米级孔隙、有机碳含量以及有机质成熟度等都起着至关重要的作用。页岩中的纳米级孔隙主要为有机质颗粒，是由 于生烃所形成的有机孔隙［4］ 。众多学者对有机质 成烃过程所产生的有机孔隙进行研究，认为有机质成烃所形成的纳米孔隙对页岩气的储集空间具有 重要贡献［5］。Jarvie 等研究认为，Powder River 盆 地Mowry 页岩中原始有机碳含量为6%的II 型烃 源岩样品成熟度R o 达到1.2%时，有机孔隙度约为5.0%［5］。Ambrose 等认为纳米级别的有机孔隙对 比表面积贡献相对较大，对赋存吸附态页岩气具有 重要作用［6］。有机孔隙孔径为几个纳米到几十个纳米左右［7］，利用常规的压汞和核磁共振等间接 测试方法无法准确、有效地测量页岩中的有机孔隙。鉴于页岩有机孔隙对页岩气储集空间的重要性，有必要对页岩的有机孔隙进行评价研究。以渝东南地区下志留统龙马溪组页岩为例，尝试通过扫描电镜以及化学动力学模型计算来对泥页岩有机孔隙进行定量评价。 1 工区概况 渝东南地区地理位置位于重庆地区东南部，东部、南部和北部分别为湖南省、贵州省和湖北省。渝东南地区位于武陵褶皱带—湘鄂西冲断带，东临雪峰山隆起，西北部与四川盆地相接，面积为1.98 ?104km 2，在大地构造上属于扬子板块［8］ 。 渝东南地区主要出露地层为寒武系、奥陶系、 志留系及二叠系，其他层系缺失。该地区广泛发育下古生界海相页岩，上奥陶统五峰组和龙马溪组底部为灰黑色炭质页岩，中部为灰色粉砂质泥页岩和灰黑色泥岩，属于深水陆棚相沉积环境；上部沉积灰色泥质灰岩、页岩和粉砂质泥岩，属于浅水陆棚相沉积环境。上奥陶统五峰组、龙马溪组底部的灰黑色炭质页岩和中部的灰黑色泥岩是页岩气开发的目的层段，厚度约为30~100m 。区块内的彭页
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
文献综述 前言 水力压裂是油田增产一项重要技术措施。由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中，此时，在井底附近便会蹩起压力，当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时，在地层中便会形成裂缝。随之带有支撑剂的液体泵入缝中，裂缝不断向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力，使油气能够畅流入井内，从而起到了增产增注的作用。 为了完成水力压裂设计，在地层中造成增产效果的裂缝，需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。这些因素控制着裂缝的几何尺寸，同时对与地面与井下设备的选择有关。同时，用于水力压裂的压裂液的性能、数量，支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸，压裂技术-端部脱砂技术，对提高压裂效果起到很大作用，这些因素关系到能否达到油田增产的目的，需要进行详细研究。在建立适当的裂缝扩展模型的基础上，实现现场实际生产情况的模拟研究，对进一步优化水力压裂参数，提高压裂经济实用性起到很大作用。 这项油田增产措施自发展以来，得到国内外广泛采用，并且经不断的开发试验，已取得很大成效。 水力压裂技术的发展过程 水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来，至今近已有60余年历史。它作为油井的主要增产措施，正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主，此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。已达成解堵和增产的目的。这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。 70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合
国外页岩气水力压裂技术及工具一览 页岩储层具有超低孔低渗特性，钻完井后需要压裂改造后才得到经济产量。国外油田服务公司最新工具达到了很高水平，水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术用高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司自膨胀封隔器最高可达302 °C ；泵送桥塞射孔分段压裂技术所用桥塞可分为：堵塞式、单流阀式和投球式复合桥塞，桥塞耐压差达103.4MPa，耐温232 °C ；哈里伯顿CobraMax H连续油管喷射工具系统，目前最多达到44段。这些为国内页岩气水力压裂完井方式与压裂工具的选用打下基础。 从应用工具角度看，分段压裂工艺方面主要包括：水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术，泵送桥塞分段压裂技术，水力喷射分段压裂技术。 从压裂工具方面分析，目前页岩气压裂技术有可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂，水力喷射压裂等。在美国的页岩气开发技术中，可膨胀封隔器/裸眼封隔器+滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂技术比较成熟，使用比较广泛，可适用于较长的水平段；水力喷射压裂可实现准确定位喷射，无需机械封隔，节省作业时间，非常适合用于裸眼井、筛管井以及套管中井。 1、水平井裸眼封隔器投球滑套多级压裂系统 封隔器投球滑套多级压裂技术一般采用可膨胀封隔器或者裸眼封隔器分段封隔。根据页岩气储层开发的需要，使用封隔器将水平井段分隔成若干段，水力压裂施工时水平段最趾端滑套为压力开启式滑套，其它滑套通过投球打开，从水平段趾端第二级开始逐级投球，进行有针对性的压裂施工。水平裸眼井多级压裂目前已经是北美页岩气压裂开采主要技术手段，并越来越受到作业者的欢迎。水平井多级压裂技术关键在于封隔器（压裂封隔器和可膨胀封隔器）和滑套可靠性和安全性能，尤其是管外封压裂管柱的可膨胀封隔器和开启滑套的高强度低密度球材料决定技术的成功与否。 目前国外油田服务公司都有自己成熟的工具，高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司耐高温自膨胀封隔器最高可达30 °C 。 QuickFRAC和StackFRAC HD Packers Plus公司是开放完井多阶段压裂系统的先驱，并在设计和制造各种解决方案的革新方面是行业的领导者。自2000年公司开始运营以来，Packers Plus已经完成了超过7750个系统，并负责了超过8万级压裂。目前已经研发了两套最先进的裸眼多级压裂系统：QuickFRAC系统和StackFRAC HD系统。QuickFRAC系统原理是一次投入一个封堵球开启多个滑套的多级压裂批处理系统，已实现15次投球进行开启60级滑套的多级压裂的施
第32卷增刊2010年11月 石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY Vol. 32 Sup. Nov. 2010 章编号：1000 – 7393（2010 ） S0 – 0130 – 03 页岩储层水力压裂优化设计 杜林麟1 春 兰2 王玉艳3 刘丽雯3 向 斌2 （1.东方宝麟科技发展（北京）有限公司，北京海淀 100083；2.中石油西南油气田公司低效油气开发事业部，四川成都 610017； 3.中石油浙江油田公司，浙江杭州 310023） 摘要：含气页岩由间隙气和吸附气组成，水力压裂是提高这类储层有效动用的唯一手段。本文在分析研究页岩储层特征的基础上，对适合于页岩的水力压裂模型和工艺参数优化进行了分析研究。页岩储层天然裂缝和层理发育，储层流体主要是在层理及天然裂缝系统中进行，针对砂泥岩地层的水力压裂数值模型（包括全三维模型）不适用于页岩储层水力压裂分析。DFN 离散裂缝压裂模型是基于连续均匀介质和多孔不连续非均匀介质力学理论的3D压裂数值模型，可用于模拟页岩和煤岩水力压裂中多裂缝、非对称缝和不连续缝，也可用于天然裂缝和断层发育地层中的不连续缝的模拟。在压裂工艺方面，对射孔方式、压裂液、支撑剂等进行了优选。研究结果也可用于裂缝性砂岩储层改造。 关键词：页岩；缝网压裂；同步压裂 中图分类号：TE357.1 文献标识码：A Hydraulic fracturing optimization for shale reservoirs DU Linlin1, CHUN Lan2, WANG Yuyan3, LIU Liwen3, XIANG Bin2 （1. Orient Baolin Technology Development（Beijing）Co. Ltd., Beijing 100083, China;2. Low-Efficiency Hydrocarbon Development Department of Southwest Oil&Gas Field Company, Petrochina, Chengdu 610017, China;3. Zhejiang Oilfield Company, Petrochina, Hangzhou 310023, China） Abstract: Gas bearing shale comprises gapping gas and adsorbed gas. Hydraulic fracturing technology is unique approach to en-hance productivity in such reservoirs. On the basis of analysis of shale reservoir properties, this paper introduces hydraulic fracturing model and technical parameters optimization applicable for shale. The study finds that hydraulic fracturing numerical model（including holo-three-dimensional model）specified for sand shale formation is not available for hydraulic fracturing analysis of shale reservoirs because fluid generally flows within beddings and natural fracture system. DFN discrete model, one 3D fracturing numerical model developed based on dynamics theory on continuously homogeneous medium and discontinuously porous inhomogeneous medium, is in-troduced to simulate either multi-fissures, asymetry fissures and discontinuous fissures in hydraulic fracturing of shale and coal-measure rocks or discontinuous fissures in natural fracture and mature fault formations. Meanwhile, casing perforation types, fracturing fluid and proppant are optimized. This finding can also be used to upgrade fractured sandstone reservoir. Key words: shale; fracture network fracturing; synchronous fracturing 1 页岩储层基本特征 页岩是一种渗透率极其低的沉积岩。天然气蕴藏在页岩孔隙空间及裂缝内，或吸附在页岩有机物的活性表面。间隙气与吸附气一起构成页岩天然气。 岩心分析表明，成熟、热成因的页岩主要被间隙气所饱和，吸附气所占比例在50% 到10%。相反，未发育成熟、生物成因的页岩主要被吸附气所饱和，间隙气所占比例很小。同时页岩孔隙空间中还被不同比例的水、气及可动油所饱和。储层性质最佳的页岩通常含油和含水饱和度低、间隙气饱和度高，因 作者简介： 杜林麟，1979年生。主要从事油田储层改造技术研究及现场应用工作，工程师。电话：0139-10513343。E-mai l：dfb l_d ull@https://www.doczj.com/doc/711018783.html,。
2016年第61卷第1期：72~81 引用格式: 庄茁, 柳占立, 王涛 , 等 . 页岩水力压裂的关键力学问题 . 科学通报, 2016, 61: 72–81 Zhuang Z, Liu Z L, Wang T, et al. The key mechanical problems on hydraulic fracture in shale (in Chinese). Chin Sci Bull, 2016, 61: 72–81, doi: 10.1360/N972015-00347 ? 2015《中国科学》杂志社https://www.doczj.com/doc/711018783.html, https://www.doczj.com/doc/711018783.html, 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 第517次学术讨论会?页岩气开发中的工程科学问题 页岩水力压裂的关键力学问题 庄茁①*, 柳占立①, 王涛①, 高岳①, 王永辉②, 付海峰② ①清华大学航天航空学院, 北京 100084; ②中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院廊坊分院, 廊坊 065007 *联系人, E-mail: zhuangz@https://www.doczj.com/doc/711018783.html, 2015-07-14收稿, 2015-08-30修回, 2015-08-31接受, 2015-10-16网络版发表 国家自然科学基金(11372157)和教育部博士点专项研究基金(20120002110075)资助 摘要页岩气的开采成为我国绿色能源开发的新领域. 尽管北美页岩气革命取得了成功, 水力压裂是成功的开采方式, 目前采收率仅为5%~15%, 问题出在哪里呢? 由此给力学家提出了巨大的挑战和机遇. 本文针对页岩水力压裂的关键力学问题, 阐述理论、计算和实验的研究进展和技术难点, 主要内容有: 页岩人工裂缝扩展的大型物理实验模拟平台; 考虑时间相关性的各向异性本构模型; 页岩起裂、分叉及多裂缝相互作用的断裂力学准则和模拟方法; 裂缝簇稳定性扩展的力学条件和创造缝网的多尺度有限元模型; 耦合断裂力学和流场压力的裂缝网扩展数值模拟方法. 关键词页岩, 水力压裂, 力学问题 1 “页岩气革命”风吹中国 页岩气是指以吸附和游离、时而还有流体相的形 态状态赋存于泥页岩中的非常规天然气. 美国和加 拿大是页岩气进行规模开发的主要国家, 页岩气年 产量约占天然气(干气)产量的1/4. 2013年, 美国能源 部能源信息管理局预测中国的页岩气储量排名世界 第一, 占比全球储量的36%, 是美国的1.5倍, 达到 1115×1012m3[1]. 北美页岩气的商业化开采给世界各 国的能源结构调整带来巨大影响, 加快页岩气资源 勘探与开发已成为页岩气资源大国的共同目标, 特 别是在我国不合理的能源消费结构背景下, 页岩气 开采将成为绿色能源开发的新领域, 从而成为缓解 原油产量不足, 降低减少煤化石燃料环境污染的有 效途径. 页岩油气规模开发主要依靠水平井和水力压裂 改造两项关键技术, 目标是增加储层宏观渗透率. 页 岩基质中气体的微流动(吸附、解吸、扩散与渗流)是 影响产气量的决定因素, 这也是页岩气不同于常规 天然气藏的主要区别. 北美“页岩气革命”取得了成 功, 但是根据美国页岩油气田的产量数据表明, 目前 采收率仅为5%~15%. 尽管水力压裂是成功的开采方 式, 仍不足以开采出大部分的油气, 地下几千米, 看 也看不见, 问题出在哪里呢? 由此给力学家提出了 巨大的挑战和机遇. 美国科学院院士、西北大学的Ba?ant等人[2]认为 在水力压裂裂缝扩展过程中, 局部裂缝失去扩展稳 定性是主要原因之一. 从现有页岩气开采技术层面 看, 我国页岩气开采同样面临更多的技术和方法的 选择与挑战. 我国的页岩地质条件与美国相比更加 复杂, 这是因为美国页岩储层主要是海相沉积, 而我 国有极其发育的陆相沉积; 美国页岩气产区主要分 布在比较稳定的大地构造岩层内, 页岩气埋藏深度 平均在1500 m; 而我国众多的页岩层都经历了强烈 的后期改造. 以四川和塔里木盆地为例, 其页岩气埋
第46卷 第4期 煤田地质与勘探 Vol. 46 No.4 2018年8月 COAL GEOLOGY & EXPLORA TION Aug . 2018 收稿日期: 2018-02-10 基金项目: 陕西省工业科技攻关项目(2015GY112) Foundation item ：Industrial Science and Technology Project of Shaanxi Province(2015GY112) 第一作者简介: 张慧，1955年生，女，山西襄汾人，研究员，从事非常规油气地质与微观分析测试工作. E-mail ：zhqh555@https://www.doczj.com/doc/711018783.html, 引用格式: 张慧，魏小燕，杨庆龙，等. 海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型[J]. 煤田地质与勘探，2018，46(4)：72-78. ZHANG Hui ，WEI Xiaoyan ，YANG Qinglong ，et al. The morphology-origin types of mineral pores in the marine shale reservoir[J]. Coal Geology & Exploration ，2018，46(4)：72-78. 文章编号: 1001-1986(2018)04-0072-07 海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型 张 慧1,2，魏小燕3，杨庆龙2，林伯伟2，郝临山2 (1. 中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077；2. SGS 通标标准技术服务有限 公司/矿产部 北京 100176；3. 中国地质调查局西安地质调查中心，陕西，西安，710054) 摘要: 在南方下古生界海相页岩矿物种类识别和成因判断的基础上，研究矿物质孔隙的成因类型及其对页岩储层物性的影响。以场发射扫描电镜微观形貌观测结果为主要依据，立足于页岩的矿物组成，综合考虑沉积、成岩、地质构造等因素，将南方下古生界海相页岩储层矿物质孔隙的形貌-成因类型划分为3大类：主要孔隙(顺层缝隙、泥粒孔、组分间隙、层间裂隙等)，镜下常见，数量多，对页岩储层有一定的影响；其他孔隙(晶间孔、溶蚀孔、气液包体孔、片间缝隙等)，镜下少见，局限性大，对页岩储层影响微弱；构造孔隙(构造裂隙、碎粒孔等)是地质构造活动的记录，对页岩储层具有双刃剑的作用。页岩岩性不同，主要孔隙类型不同，不同的孔隙在页岩储层中有不同的作用。 关 键 词：页岩储层；矿物质孔隙; 形貌-成因类型；下古生界；场发射扫描电镜 中图分类号：P618 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2018.04.012 The morphology-origin types of mineral pores in the marine shale reservoir ZHANG Hui 1,2, WEI Xiaoyan 3, Y ANG Qinglong 2, LIN Bowei 2, HAO Linshan 2 (1. Xi ’an Research Institute Co. Ltd., China Coal Technology & Engineering Group Corp., Xi ’an 710077, China ; 2. SGS-CSTC Standards Technical Services Co ., Ltd . / Minerals Services Beijing 100176, China ; 3. Xi ’an Center of Geological Survey , China Geology Survey , Xi ’an 710054, China ) Abstract: Based on the identification and genetic analysis of the Lower Paleozoic marine shale in the Southern China, the genetic types of mineral pores and their influence on the physical properties of shale reservoir are stud-ied in detail. According to the microstructure morphology of pores under the field emission scanning electron mi-croscope (FESEM), and the mineral composition, sedimentation, diagenesis, tectonic of shale are also synthetically considered, the morphology-origin of mineral pores in Lower Paleozoic marine shale reservoir in Southern China are divided into three types: 1) main pores( bedding gap, mud pores, gaps between ingredient and interbedding fis-sure), common and numerous under microscope, have a certain influence on the properties of shale reservoir; 2) other pores( intercystalline pores, corroded pores, gas-liquid inclusion pores and gaps between pieces), rare and limited in the shale, have little influence on the properties of shale reservoir; 3) tectonic pores(tectonic fissure and particle pores) is the record of geological tectonic activity, plaid the role of double-edged sword for the shale res-ervoir. Main pore types are different in different shale lithology, different pores have different effects for shale res-ervoir. Keywords: shale reservoir; mineral pore; morphology-origin types; Lower Paleozoic; FESEM 孔隙成因类型及其发育特征是衡量和评价储层 优劣的重要依据。页岩储层孔隙的测试方法大致可 分为定量分析和定性观测，定量分析(压汞、液氮吸 附等)可以检测孔隙的大小与结构[1-2]，但不能判断孔隙的成因，也无法将有机质孔隙与矿物质孔隙区别对待。定性观测主要借助各种显微镜来进行，页岩作为细粒碎屑岩，光学显微镜和钨灯丝扫描电镜下可获得的信息很有限。目前，定性观测页岩储层万方数据
页岩气气井压裂用井口技术规格书 一、产品设计、制造、检验执行的规范和标准： 1、SY/T5127-2002《井口装置和采油树规范》 2、API 5B《石油天然气工业套管油管和管线管螺纹加工测量和检验》 3、NACE MR0175《油田设备用抗硫化物应力开裂的金属材料》 4、API Q1《石油和天然气工业质量纲要规范》 5、A193《高温用合金钢和不锈钢螺栓材料规范》 6、A194《高温高压螺栓用碳钢和合金钢螺母规范》 7、SY5308《石油钻采机械产品用涂漆通用技术条件》 二、页岩气气井压裂用井口内容： 1、页岩气气井井压裂用井口是指安装在油管头之上的采气井口装置。 2、主要技术参数： 规范级别：PSL3 性能级别：PR1 材料级别；EE级 温度级别：P.U 额定工作压力：105MPa 通径：103.2mm 3、主要结构形式、配套和要求： ▲油管挂： 上、下部（两端）为油管长圆扣，主副密封为橡胶密封，油管挂主密封尺寸与原油管头内孔吻合，油管挂上部伸出油管头法兰160mm，外径192mm（7-5/8"）。 ▲盖板法兰： 规格为11″×105 MPa-4-1/16"×105 MPa，法兰厚度220mm ？，大端下部内径192mm，装有两道BT或P型密封，设有注脂孔及试压孔。 ▲阀门及仪表法兰： 盖板法兰之上装两只暗杆式阀门，规格4-1/2"×105 MPa。两只阀门之间安装一片仪表法兰，法兰配接头、考克、压力表。
▲异形四通： 异形四通通径103.2mm，通孔面加工法兰规格4-1/2"×105 MPa。 ▲双法兰短接： 三只双法兰短接，规格4-1/2"×105 MPa---3-1/2"×105 MPa，每只总长度400mm。 ▲盲法兰： 数量：6片，规格4-1/2"×105 MPa，配齐与双法兰短接连接螺栓、螺帽。▲“Y”型三通： 数量：3只，通径103.2mm，端部法兰规格4-1/2"×105 MPa。 三，增配转换法兰 增配盖板法兰一只： 规格为11″×70 MPa-4-1/2"×105 MPa，法兰厚度220mm ？，大端下部内径192mm，装有两道BT或P型密封，设有注脂孔及试压孔，。 四，出厂前要求： 页岩气井压裂用井口出厂前使用11″×105 MPa-4-1/2"×105 MPa 进行连接组装并做气密封试压合格后方可出厂。
页岩气开采中的水力压裂与无水压裂技术 孙张涛 吴西顺 （中国地质图书馆，北京 1000813） 摘 要：随着“十二五”规划的发布，页岩气的大规模勘探开发在我国被提上议事日程。对于我国目前的页岩气勘探开发而言，技术配套和攻关是首要任务，还需处理好相关的环境问题。然而，页岩气开采中常用的水力压裂技术始终面临着两大难题：水资源的大量消耗和压裂导致的相关污染等。因此，出于环保和节约水资源的考虑，国外许多公司都加大了对氮气泡沫压裂、CO 2 压裂和液化油气压裂等无水压裂技术的研发投入。无水压裂技术不仅可以解决缺水难题，还能减少页岩气开发对环境造成的污染，可谓一举两得。目前我国尚未完全掌握相关核心技术，水资源又相对缺乏，基于这样的现实考虑，无水压裂技术或许能够解决我国页岩气开发中的水资源难题。 关键词：页岩气开采 水力压裂 无水压裂 压裂技术 基金项目：本文受中国地质调查“国外地质文献资料集成服务与分析研究”项目资助（项目编号：1212011220914）。 收稿日期：2014-05-12 第一作者简介： 孙张涛（1981-），女，助理研究员，主要从事地学文献情报研究。 1引言 我国“十二五”规划明确提出了“推进页岩气等 非常规油气资源的开发利用”，随后《页岩气发展规 划（2011～2015）》（以下简称《规划》）也应运而生， 该《规划》明确要求“加大页岩气勘探开发技术科技 攻关，掌握适用于我国页岩气开发的增产改造核心技 术”。虽然水力压裂技术是现阶段开采页岩气的主流 技术，但由于存在诸多尚未突破的“瓶颈”，已成为欧 美国家页岩气辩论中最具争议性的一个话题。随着人 们对水资源和环境问题的重视，许多国外公司纷纷探 索水力压裂的替代技术。我国“十八大”报告强调要 “全面促进资源节约”以及“加强水源地保护和用水 总量管理”，《规划》中也提出要“减少用水量”以及要 “加强环保监测实现压裂液无污染排放”，在水资源 匮乏、生态环境脆弱的中国，若要大规模开采页岩气， 必须考虑并规避水力压裂可能带来的风险，因此，技术 突破和攻关在现阶段显得尤为重要。 2水力压裂技术 2.1 水力压裂原理 水力压裂是通过高压将数百万加仑的压裂液泵入 油井或气井中，冲破页岩层生成岩层裂隙以实现油气 增产的一项技术，如果注入的压裂液能保证足够的压 力维持荷载，裂隙可以延伸数百米。压裂液中大约99% 为水，其他主要是化学添加剂和支撑剂（如砂粒或陶 粒），以防止压裂裂隙闭合。添加到压裂液中的化学品 包括摩擦减速剂、表面活性剂、胶凝剂、规模抑制剂、 酸性试剂、腐蚀抑制剂、抗菌剂、黏土稳定剂等。表1[1] 为水力压裂过程中可能使用的某种或多种压裂液的组 成和用途。 1947年，在美国堪萨斯州首次应用了水力压裂技 术，但该技术被迅速推广则得益于近年来页岩气在 全球的兴起。2008年，在世界范围内打了5万多口水 力压裂井，据估计，如今一半以上的钻井都要进行压裂 作业[2]。
193 1 水力压裂技术概况 多级压裂是指通过限流和封堵球对对储层进行分段，然后逐级进行压裂的技术。其能根据储层不同的含气特点对不同储层进行分段压裂，方法主要为连续油管压裂[1]。该技术是水力压裂的重要技术之一，在美国页岩气的开发实践中，大多数都采用多级压裂和水平井二者相结合的技术，只有少部分井采用直井压裂的技术，从产量上来看，水平井多级压裂后的产量为直井压裂产量的7-10倍，而且，从长期来看，采用多级压裂技术更能提高页岩气单井产量。多级压裂的主要特点表现为分段和多段压裂。对于水平井段很长的井，多级压裂可以显著提高产量，并且可以根据目的层的不同含气情况优化压裂层位。多级压裂技术不仅在国外，更是在国内涪陵区块获得了广泛应用。 清水压裂是指通过将减阻剂、支撑剂等许多不同类型的添加剂与大量清水混合后压入地层产生具渗流能力的裂缝，从而使储层获得工业气流的压裂措施。岩层被压开后，支撑剂对岩层起到支撑作用，从而使裂缝保持张开状态，从而达到压裂作业的效果。有实验表明通过在清水中添加支撑剂能明显改善不加添加剂的效果。同时，清水压裂队页岩气层的伤害相比凝胶压裂液更小，这也更有利于后续的排采作业，从而通过更低的压裂成本来获得更高产量。 除了上述技术外，水力压裂的关键技术还包括水力喷射压裂、重复压裂技术以及同步压裂技术。 2 水力压裂效果影响因素 影响水力压裂效果的因素有很多，包括储层特征因素、压裂材料及压裂工艺等。下文将主要介绍储层特征因素[2]。 储层自身的特征主要包括粘土含量或脆性矿物含量、孔隙度和渗透率、有机质（TOC）含量、杨氏模量及泊松比以及天然裂缝的发育情况[3]。 脆性矿物含量，石英、方解石等脆性矿物含量越高，压裂时更容易产生诱导缝形成复杂的网状裂缝。一般页岩孔渗较低时，压裂对储层的改造效果越好，也更容易改善页岩气的流动性，不过孔渗越低，游离气含量越低，压裂改造更多的是释放吸附在有机质和粘土矿物表面和孔隙中的吸附气。吸附气含量与有机质含量一般呈正相关关系，一般认为，吸附气含量越高，页岩气开发周期越长，而且有机质中的孔隙网络经过改造也能有更好的渗流能力。杨氏模量越高，泊松比越低，页岩的脆性也越强，这无疑更有有利于对页岩储层的改造，也更容易形成复杂的裂缝结构。天然裂缝发育的位置是压裂过程中较为薄弱的地方，因此更容易受到压裂的影 响，也更容易形成网状缝。 3 压裂效果评价 压裂效果评价无疑是水力压裂技术中既重要又复杂的一环，前文已述，压裂效果的影响因素很多，包括储层特征因素、工艺因素及施工因素三大方面，评价压裂效果应充分考虑这三个方面。而压裂效果评价的主要目的是为了不断改进压裂工艺，优化压裂设计，并指导后续作业。本文将主要从工艺性和增产性这两方面来评价压裂效果。目前主要的评价技术包括压裂作业过程中的动态监测方法，同位素示踪剂技术、井温测井、压裂恢复测试，主要是为了研究靠近井筒的缝高情况，延伸情况、裂缝导流能力及增产效果[2]。 目前国内对页岩气的勘探开发集中于海相页岩之中，海相页岩的地质条件相对稳定。在这种情况下，对压裂层段的优选以及能否压开裂缝达到有效改造储层的目的是工艺性评价的关键。由于储层改造仅是页岩气能否高产的因素之一，其余还包括地质因素、后期排采措施等，因此仅就压裂而言，在地下通过压裂作业形成设计网缝，则可初步认为压裂作业达到了改造储层的效果。其评价指标包括，改造裂缝的几何参数、污染参数等。 压裂改造储层的是为了实现页岩气井的高产并实现稳产。通过将压裂前后的产能大小进行对比可以来评价压裂增产效果。具体的评价指标包括增产的倍数、绝对产能大小以及压裂的有效期等。影响最后增产效果的因素也很多，主要为地质条件及压裂改造中的施工工艺。通过评价增产性结果有助于改进压裂层段的选择以及优化压裂工艺及方法。 4 结论 1.脆性矿物含量、孔隙度和渗透率、有机质（TOC）含量及杨氏模量越高，泊松比越低越有利于压裂，改善储层缝网结构。 2.压裂效果评价包括工艺性评价及增产性评价，工艺性评价包括改造裂缝的几何参数、污染参数，增产性评价指标包括增产的倍数、绝对产能大小以及压裂的有效期等。 参考文献 [1]唐颖，唐玄，王广源，等.页岩气开发水力压裂技术综述[J].地质通报.2011，30[2-3]：393-399 [2]黄志文.压裂效果评价方法及目标性分析[J].内蒙古石油化工.2009，14：43-45. [3]袁俊亮，邓金根，张定宇，等.页岩气储层可压性评价技术[J].石油学报.2013，34（3）：523-527. 页岩气藏水力压裂效果影响因素及评价 穆超 大庆油田有限责任公司井下作业分公司 黑龙江 大庆 163000 摘要：本文过对水力压裂效果影响因素和评价方面的研究，对水力压裂技术的完善和发展提出建议。关键词：页岩气 水力压裂 因素 评价 Evacuation and analysis about effect factors of hydraulic fracturing of Shale gas reservior Mu Zhao Daqing Oilfield Company ，Underground Work Branch ，Daqing 163000 Abatrct：The author introduced evacuation and analysis effect factors of hydraulic fracturing of Shale gas reservior，then put forward the suggestion about this technologies. Keywords：Shale Gas；hydraulic fracture；factors；evacuation
第27卷第12期2012年12月 地球科学进展 ADVANCES IN EARTH SCIENCE Vol．27No．12 Dec．，2012 崔景伟，邹才能，朱如凯，等．页岩孔隙研究新进展［J］．地球科学进展，2012，27（12）：1319-1325．［Cui Jingwei，Zou Caineng，Zhu Rukai，et al．New advances in shale porosity research［J］．Advances in Earth Science，2012，27（12）：1319-1325．］ 页岩孔隙研究新进展* 崔景伟1，邹才能1，2，朱如凯1，2，白斌1，2，吴松涛1，2，王拓1（1．中国石油勘探开发研究院，北京100083；2．提高采收率国家重点实验室，北京100083） 摘要：随着非常规油气勘探的兴起页岩孔隙研究备受重视，如何研究页岩孔隙已经成为非常规油气首要解决的问题之一，其对页岩油气勘探层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。对页岩微—纳米孔隙表征技术、页岩孔隙类别的划分以及页岩孔隙演化规律分别进行了综述并指出存在问题，同时结合最新研究进展对页岩孔隙研究进行展望。提出工业CT—微米CT— 纳米CT/FIB系列辐射扫描方法和压汞（MICP）—氮气吸附（N 2）—二氧化碳吸附（CO 2 ）流体法是 孔隙定量表征的最优方法，通过单井孔隙度测井资料与实验室测定结果建立校正图版指导储层孔隙发育段优选；页岩孔隙分类研究还应该考虑含油气性，利用原子力显微镜等工具加强孔隙含油性研究；孔隙演化规律研究应该采用模拟实验和真实剖面样品对比并结合矿物组成分析等寻找主控因素。关键词：页岩；孔隙表征；孔隙分类；孔隙演化 中图分类号：P62文献标志码：A文章编号：1001-8166（2012）12-1319-07 1引言 近年来，世界范围内掀起一场“页岩气革命”，北美地区已形成Barnett，Fayetteville，Haynesville在内的8个重要页岩气产区，探明可采储量约24?1012m3，仅美国2011年产量就达到1800?108m3；中国、欧洲、印度、澳大利亚以及新西兰等国家和地区也相继开展了页岩气勘探的选区评价和先导试验［1 5］。2011年中国国土资源部评估中国页岩气可采资源量约为25?1012m3，中国石油和中国石化分别在四川盆地古生界海相页岩和陆相页岩中取得页岩气勘探的突破。另外，美国还在福特沃斯盆地（Fort Worth）Barneet页岩层系、南加州西海湾盆地（Western Gulf Basin）Eagle ford页岩层系和威利斯顿盆地（Williston Basin）Bakken页岩层系获得工业性原油产量，而纯页岩贡献量存在争议［6 8］。页岩层系油气勘探表明，页岩不仅能作为生油岩和盖层，还能成为储层。 近年来，国内外加强了对页岩油气成藏机理和评价方法的研究，美国地质调查局（USGS）专家提出“连续性油气聚集”的概念，并认为页岩油气是其中的一种，属于非常规油气［9，10］。非常规页岩油气勘探的核心不同于常规油气勘探的寻找圈闭而是寻找储层，而页岩微—纳米孔隙的识别和定量，孔隙分类和赋集油气有效性判识以及孔隙演化规律的认识是页岩储层研究的难点和重点，其对页岩油气水平井层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。 2页岩储集空间表征 近年来，国外在泥页岩储层的平面微观特征研究方面进行了大量的工作，对象集中在泥页岩微孔隙和微裂缝［11 15］。采用的仪器和分析手段包括高分辨率的场发射扫描电镜、原子力显微镜（AFM）、 收稿日期：2012-07-09；修回日期：2012-09-13． *基金项目：中国博士后科学基金项目“鄂尔多斯盆地延长组长7泥页岩孔喉表征与石油聚集机制”（编号：2012M510481）；国家油气重大专项“国家大型气田及煤层气开发项目”（编号：20082X05001）资助． 作者简介：崔景伟（1980-），男，河北衡水人，博士后，主要从事非常规页岩油气地质综合研究．E-mail：jingwei．cui@126．com