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
小角散射（SAXS）和透射电子显微镜等手段［13，14，16］。同时，通过对比泥页岩机械剖光和氩离子切割抛光之后的效果，得出观察泥页岩孔隙平面分布在制样阶段最好进行氩（Ar）离子抛光。另外，为了观察泥页岩孔隙的三维分布特征，采用了样品无损检测的3D X-射线微米CT、Nano-CT以及破坏样品的双离子束（FIB-SEM）手段，并结合能谱（ESD）或背散射图像（BEI）还可以实现不同矿物成分的三维分布图像［14，17，18］（图1）。国内的学者在充分调研和吸收国外页岩储层研究的基础上，也开始尝试利用氩离子抛光技术对页岩样品进行处理，在高分辨率扫描电镜下观察页岩纳米级孔隙与微裂缝的结构特征。不仅对泥岩烃源岩的孔隙形态特征与大小进行了初步的探讨［19，20］，还在四川盆地海相页岩中首次发现微米—纳米级孔隙与微裂缝发育，并利用场发射—扫描电镜和纳米CT扫描重构了泥/页岩和砂岩中的孔隙结构［21，22］。
双离子束系统（FIB-SEM）实现样品切割和扫描电镜良好结合，实现切割与扫描同时进行，结合图像重构软件和能谱，实现泥页岩储集空间的三维重构和观察，尽管分辨率提高到2nm可以实现真正的纳米级储集空间表征，但是该方法属于破坏式。CT技术在表征泥页岩三维储层方面也有巨大潜力，特别是Nano-CT实现纳米级孔隙三维立体观测，其分辨率可以达到50 70nm，若结合图像处理技术可以对泥页岩储层连通性、各向异性和孔隙度等进行定量评价，引入逾渗理论可实现泥页岩储集空间内流体流动的探讨［23］。但是纳米CT技术同样存在样品尺寸和分辨率之间的矛盾，这对非均质性很强的页岩而言可能分析结果不具代表性，因此建议岩芯先实行工业CT扫描进行类别划分，再按类别将样品进行微米CT扫描并再分类，最后对不同类别样品分别进行纳米CT扫描使得分析样品具有代表性，形成工业CT—微米CT—纳米CT/FIB系列扫描分析的表征手段。
不同于光学辐射方法，流体渗入方法也是储集空间表征的重要手段。如，汞作为非润湿性的流体，利用不润湿性的汞进入量和进入压力之间的关系，可以根据Washburn方程得出压力对应的孔喉半径，高压（＞0．7MPa）40s达到平衡，低压（＜0．7MPa）10s即达到平衡后，根据每个压力步下进入的汞量即为压力对用孔喉半径下的孔隙度。但是，由于压力的限制，压汞测得孔隙度缺少部分纳米级尺寸的孔隙度，一般常用正态分布来估算［24］。孔隙的形状不一定是圆柱状、压汞存在遮挡效应（即样品表面的狭窄孔喉可能导致样品内部较大孔喉内部流体无法进入）和边界效应（压汞在很低的压力下进入狭窄孔喉内）可能会对压汞法的测试结果造成部分影响。本文提出利用N
2
吸附和CO
2
吸附分别测定介孔（2 50nm）和微孔（＜2nm）的方法实现对缺失部分空隙大小和孔径分布的测定，形成高压压汞
（MICP）—氮气吸附（N
2
）—二氧化碳吸附（CO
2
）流
体法（图2）。但是N
2
吸附和CO
2
吸附测定介孔（2 50nm）和微孔（＜2nm）的孔容和孔径分布可能受到页岩粉碎程度、页岩含水量和页岩非均质性等方面因素影响。
总之，页岩孔隙的表征和定量研究在实验室已经取得重要的进展。但是不同沉积环境下页岩（海相、海陆过渡相和海相）以及不同有机质类型页岩（Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型）内部孔隙发育特征及控制因素对比研究需要加强。此外，如何将采集分析样品孔隙表征技术放大到地质尺度上并指导页岩油气的勘探是未来页岩油气储层研究的一个重要的发展方向。可以通过单井密集取样分析孔隙与孔隙度测井方法如声波测井、中子测井和密度测井等结合建立校正图板并尽而推广。
3页岩孔隙分类标准和含油气有效性一般认为页岩内（83?4）%孔隙度来自纳米孔隙的贡献。IUPAC按照孔径的大小分为极微孔（＜1．5nm）、超微孔（0．5 2．0nm）、介孔（2．0 50 nm）和大孔（＞50nm），其中＞2nm的介孔采用BJH方法或者密度泛函理论（DFT）计算，＜2nm的微孔现在采用的较多的也是参考密度泛函方法（DFT）方法计算。根据孔隙的连通性分为盲孔（单边连通）、闭孔（孤立无连通）和连通孔。邹才能等［21］提出页岩中喉隙直径＜2μm的为纳米孔喉，2μm 2mm之间为微米孔喉，＞2mm的为宏观孔喉。有机质丰度较高的页岩中（TOC1% 20%），＜50nm的孔隙占据绝大部分的孔隙度。Katsube 等［25］指出4400 5600m深度下页岩孔大小为2．7 11．5nm，大于25nm的孔隙很少。此外，国外学者对泥页岩中的微观孔隙大小进行了统计和研究［11，12，26］。其中，Chalmers等建议取消错误的纳米孔叫法，根据国际纯粹和应用化学联合会的分类法称为微孔［27，28］。
目前主要根据电镜观察进行的分类方法中几种代表性的分类见表1：一种是页岩中孔隙介质可分为4类：无机矿物基质、有机质、天然裂缝以及水力
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压裂缝［29］；另一种是将页岩孔隙分为有机物孔、黄铁矿粒间孔、生物化石中矿物微裂缝等孔隙类型［14］；还有一类是将泥页岩中的微观孔隙分为页硅酸盐孔（PF-pore）、碳酸盐溶蚀孔（CD-pore）和有机质孔（OM-pore）。比较简单和实用的方案是将泥页岩中的孔隙分为有机质孔、粒间孔隙和粒内孔隙3类［30］，既考虑简单可行性还考虑油气润湿性和油气流动差异。
表1页岩孔隙分类依据和类别
Table1Classification and types of shale porosity
依据
分类
孔径大小孔隙连通性孔隙基质1大孔毫米孔闭孔粒间孔无机孔页硅酸盐孔2中孔微米孔盲孔粒内孔有机质孔碳酸盐孔3超微孔纳米孔通孔有机质孔自然裂缝有机质孔4极微孔///人工裂缝/
毫无疑问，现今的孔隙分类不管是孔隙大小还是形貌均没有考虑含油气性能。有效孔隙度才是流体流动的空间，而不是总孔隙度，不包括孤立孔。Joachim Dorsch［31］提出了泥岩的有效孔隙度测定方法。汞孔隙度和氦孔隙度以及水浸入方法测试孔隙度为有效孔隙度。Freeze等［32］指出在低渗透沉积物中内扩散被认为是主要的运移方式，与基质孔隙相比裂缝孔隙度是主要的扩散通道。Pearson等［33］提出泥岩的孔隙包括总孔隙度（或者物理孔隙度，没有被矿物颗粒占据的体积），平流孔隙度（与平均线性流速有关），扩散孔隙度（与扩散基质和物质有关），地球化学孔隙度（流体反应的孔隙度，在泥岩中一般等于其他孔隙度的30% 70%）。目前，利用扫描电镜可以看到页岩热模拟样品中存在沥青球，环境扫描电镜观测到沥青膜和裂缝沥青，但是各类纳米级孔隙的含油性的观测受控于分辨率和真空—低真空环境中的挥发作用不可能实现。如果孔隙含油气，即使轻质组分挥发也应该在孔隙内残留重质部分沥青质，因此，建议加强微—纳米孔隙内残留沥青质的研究，这样可以作为含油气有效性的直接证据（图3）。
简言之，页岩孔隙分类标准和关注角度导致类别不同。但是对页岩油气勘探而言，如何实现页岩孔隙含油气性及饱和度确定才是页岩储层的关键。如何加强测井手段的预测无疑是一个重要的研究方向，孔隙流体和测井资料本身品质无疑是重要的影响因素。
4页岩孔隙演化研究
Connell-Madore等［36］通过加拿大Beaufort-Mackenzie盆地28块样品分析显示微孔孔隙度（10
250μm）随着砂质的增加而增加，随着粘土和粉砂含量的增加而减小；中孔（0．025 10μm）孔隙度随着砂质和粘土的增加而增加，随着砂质含量的增加而降低；纳米孔隙度（2．5 25nm）与颗粒之间缺少明显的相关性。美国Barnett页岩，Haynesville页岩以及加拿大Bucking horse，Shaftesbury页岩的孔径分布实验显示中孔和微孔在甲烷吸附能力方面的重要性，发现微孔和甲烷吸附能力之间存在良好的正相关关系，微孔主要分布在有机质中，且随着成熟度增加而增加［28］。Barnett页岩贫粘土矿物，钙质和硅质页岩粒内孔隙约占据总孔隙的20．15%，碳酸盐颗粒内部的孔隙主要是有机质成熟过程中流体溶蚀形成［37］。
泥页岩中孔隙演化的机制包括热演化控制、粘土矿物含量控制和机械压实控制等机制，国外学者对于各类孔隙的控制因素也进行了初步的探讨［17，38，39］（图4）。
泥岩的初始孔隙度受控于泥岩中的粘土颗粒大小组成、粘土矿物组成以及沉积建造。沉积压实和胶结作用导致孔隙的减小，泥页岩孔隙度的减小还受沉积速度等影响。
钙质孔隙的演化受页岩成熟度和流体的影响。Fort Worth盆地的巴内特黑色钙质硅质页岩已经被证实主要是纳米尺度的孔隙，通过对比低成熟度页岩（＜0．7%或许＜0．5%）和高成熟度的页岩（＞1．1%）纳米孔隙发现，低成熟度页岩钙质颗粒中很少或者没有孔隙，而高成熟度的页岩钙质中形成大量的亚椭圆形或者矩形的孔隙，颗粒内部的孔隙度约20%，这显示钙质颗粒内部的孔隙可能与页岩内有机质成熟生烃排酸有关。有机质孔隙的演化存在2个级别的控制，首先是有机质显微组成差异，有些
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第12期崔景伟等：页岩孔隙研究新进展
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显微组分在生烃热演化过程中不发生降解故不存在孔隙。第二个级别受控于成熟度的演化，随着演化成熟的增加而增加，生烃早期可能由于生成烃在干酪根内的溶胀而导致生成孔隙不能识别，有机质孔隙的保留机制无疑与孔隙内外压力具有密切关系亦是重要的研究课题。
建议通过正演手段成岩物理模拟研究页岩孔隙的变化，并结合实际页岩剖面不同演化阶段样品进行
3231
第12期崔景伟等：页岩孔隙研究新进展
对比，进而寻找页岩孔隙发育的阶段服务页岩油气的勘探。同时对于有机质孔隙的演化应该提取粗干酪根，然后制片定性观察各类有机质孔隙的演化，通过N
2
吸附方法获取干酪根不同成熟阶段的比孔容。
5展望
针对页岩微—纳米孔隙提出工业CT-微米CT-纳米CT系列辐射扫描然后数字重构计算与高压压
汞（MICP）—氮气吸附（N
2）—二氧化碳吸附（CO
2
）
流体法定量可以实现储层定性和定量表征。页岩孔隙类别的划分不管是孔径大小划分还是类别划分均没有考虑含油气性有效性，应该通过扫描电镜激光共聚焦显微镜和原子力显微镜等技术实现孔内沥青质的检测，进而判别储油气性能，加强储集空间含油气性研究是页岩储层发展方向。对于页岩孔隙的演化规律研究，建议采用模拟实验和真实样品对比的方法认识页岩孔隙演化的规律，各类孔隙的演化规律和控制因素也是页岩储层重要的研究内容。
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New Advances in Shale Porosity Research
Cui Jingwei 1，Zou Caineng 1，2，Zhu Rukai 1，2，Bai Bin 1，2，Wu Songtao 1，2，Wang Tuo 1
（1．Research Institute of Petroleum Exploration ＆Development ，Beijing 100083，China ；
2．State Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery ，Beijing 100083，China ）
Abstract ：With the rise of unconventional oil and gas exploration ，the study of shale reservoirs gets attention gradually and how to carry out the research of the shale reservoirs has become the primary problem in the study of unconventional oil and gas．Research on the shale reservoirs has great significance to the layer selection in explora-tion of shale oil and gas ，to the evaluation of resource potential and to the calculation of seepage capacity of oil and gas．The micro-nano pore characterization techniques of shale ，the division of pore types in shale and the mecha-nism of porosity evolution in shale are respectively overviewed and evaluated ，and available problems are pointed out by combining with the newest research progress．We propose that the industrial CT-micro CT-nano CT /FIB se-ries of radiation scanning and pressure mercury injection （MICP ）-nitrogen gas adsorption （N 2）-carbon dioxide ad-sorption （CO 2）fluid method are the optimal methods of the quantitative characterization of reservoirs and the re-gression of experiment and porosity log should guide the favorite site of higher porosity．The classification of shale reservoir space should take oil and gas containing into consideration and AFM was suggested to study the reservoir continent ability for hydrocarbon．We suggest using rock diagensis simulation experiment and real profile samples to understand the shale porosity evolution and to find the main controlling factors with the aid of XRD analysis．
Key words ：Shale ；Porosity characterization ；Porosity classification ；Porosity evolution．
5
231第12期
崔景伟等：页岩孔隙研究新进展
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
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
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
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
泥页岩孔隙结构表征方法及影响因素研究 1前言 页岩气是一种典型的非常规天然气，在20世纪70年代中期之前曾被归入非经济可采资源，随着天然气开发技术的进步以及对天然气的依赖逐渐变为经济可采资源。页岩气因其资源潜力巨大和经济效益显著受到各国政府及能源公司的重视，在北美地区已经取得了良好的勘探开发效益。作为目前页岩气产能最大的国家—美国，页岩气已成为继致密砂岩气和煤层气之后的又一重要的非常规天然气资源。 中国海相页岩十分发育，分布广、厚度大[1]。中国巨厚的烃源岩，良好的生烃条件，寻找页岩气藏具有较好的可行性，其中最有勘探潜力为四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组[2]。 泥页岩中的基质孔隙网络是由纳米到微米级别的孔隙组成。在页岩气体系内这些伴生有天然裂缝的孔隙，构成了在开发过程中让气体从泥页岩流动到诱导裂缝中的渗流网络[3]。国外已广泛利用纳米CT、FIB-SEM、气体吸附法、高压压汞法和核磁共振等先进研究手段来对页岩孔隙结构进行大量的微观观测与分析，已经证实了这些泥岩中的不同孔隙的存在。在国内也有一些学者对泥页岩储集层特征、类型及其形成条件进行研究，并提出页岩气储集层的评价参数。邹才能等通过纳米CT技术在泥页岩中首次发现了纳米级孔隙，掀开了油气储集层纳米级孔隙研究的序幕[4]。但是目前对于泥页岩中的孔隙体系尚没有统一的分类方案，这将不利于人们对泥页岩中复杂多变的孔隙特征的识别，而且常规测试手段分析泥页岩孔隙结构还存在多种局限。介于泥页岩作为页岩气这种重要非常规气藏的储层，其孔隙类型、孔隙结构及其连通性都是评价页岩气储层的关键因素，我们有必要对泥页岩孔隙类型以及其结构特征进行系统的研究。本文主要是通过归纳总结近年来国内外学者在泥页岩孔隙研究中对其孔隙的描述以及表征的方法基础上，找到适合国内泥页岩孔隙的分类体系以及能够准确客观表征泥页岩孔隙结构的方法，为页岩气的勘探开发提供支持。 2国内外研究现状 北美是全球目前唯一实现页岩气商业化开采的地区。美国页岩气开采最早，可追溯到1821
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
一个综合Barnett页岩气藏的工作流程的建模与仿真 C. Du, SPE, X. Zhang, SPE, B. Melton, D. Fullilove, B. Suliman, SPE, S. Gowelly, SPE, D. Grant, SPE,J. Le Calvez, SPE, Schlumberger 这篇文章是准备在2009年5月31日至6月3号在哥伦比亚卡塔赫纳举行的拉丁美洲和加勒比石油工程会议上作为（会议）报告用的。 这篇文章根据作者所提出的包含在摘要中的信息被程序委员会选择出来作为一篇会议上的报告。石油工程师协会没有对本文的内容进行检查，需要作者自己进行校正。该文章不反映石油工程师协会、工作人员和会员的任何态度。电子复制品、分发品，没有经过石油工程师协会的书面同意，任何文件的一部分的存储都是禁止的。允许复制的（范围）限定在不超过300字的摘要，插图可能不能被复制。（被）复制印刷的摘要必须包含显眼的石油工程协会的版权信息。 摘要 密西西比Barnett页岩储层开辟了美国的天然气生产的新时代。做的许多油藏描述方面的努力和完成的一些实际生产，以帮助更加深刻的了解Barnett页岩储层。钻孔图像解译，钻井诱导产生的裂缝和连通的/闭合的裂缝，揭示（地层）应力方向，断层的形貌和方向等解释结果指导水平井设计，控制水力压裂方向和强度。常规测井和岩心分析已经用于对岩相的分类和评价油层物性和地球物理性质，以用于井的定位和储量计算。地震调查不仅用于水平层位和断层的解释，也用于3D物性的评价分析，如岩相分布，离散裂隙网络和应力场。在实际施工方面，多钻较长的水平井和进行大规模的多级、多层次水力压裂处理。大量的井的钻探和水力压裂都被广泛实施。微震（MS）对评价水力压裂所波及到的油藏的体积和压裂产生的断裂强度估算的起到重要作用。 尽管在这个方面巨大的努力和进展，但现有的文献中仍然缺乏一个系统
基金项目：国家科技重大专项“页岩气勘探开发关键技术研究项目”（编号：２０１１ＺＸ０５０１８）。 作者简介：钟太贤，１９６４年生，高级工程师；现主要从事油气田勘探开发科技管理工作。地址：（１００００７）北京市东城区东直门北大街９号中国石油大厦。电话：（０１０）５９９８６０１７。Ｅ‐ｍａｉｌ：ｚｈｔｘ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ 中国南方海相页岩孔隙结构特征 钟太贤 中国石油天然气集团公司科技管理部 钟太贤．中国南方海相页岩孔隙结构特征．天然气工业，２０１２，３２（９）：１‐４． 摘 要 我国南方古生界页岩成熟度高，页岩储层孔隙、裂隙类型多样，微米—纳米级孔隙发育。正确认识页岩孔隙特征是研究上述地区页岩气赋存状态，储层性质与流体间相互作用，页岩吸附性、渗透性、孔隙性和气体运移等的基础。为此，采用观察描述和物理测试两类方法对南方海相页岩孔隙特征进行了研究：前者通过手标本、光学显微镜、扫描电镜、核磁共振光谱学法、小角度Ｘ射线散射法等手段直观描述页岩孔隙的几何形态、连通性和充填情况，统计孔隙优势方向和密度，拍摄照片等，以确定页岩成因类型；后者通过Ｈｅ孔隙率测定、压汞实验、低温液氮吸附、低温ＣＯ２吸附等方法定量测试页岩孔容、孔径大小及其分布、孔隙结构、比表面积等，以评价页岩含气性。结果表明：该区古生界页岩储层中纳米级孔隙以干酪根纳米孔、颗粒间纳米孔、矿物晶间纳米孔、溶蚀纳米孔为主，喉道呈席状、弯曲片状，孔隙直径介于１０～１０００ｎｍ，主体范围为３０～１００ｎｍ，纳米级孔隙是致密储层连通性储集空间的主体；按孔径大小，将页岩储集空间分为５种类型：裂隙（孔径大于１００００ｎｍ）、大孔（孔径介于１０００～１００００ｎｍ）、中孔（孔径介于１００～１０００ｎｍ）、过渡孔（孔径介于１０～１００ｎｍ）、微孔（孔径小于１０ｎｍ）。 关键词 中国南方地区 古生代 海相页岩 储集层 纳米级孔隙 观察描述法 物理测试法 页岩气 ＤＯＩ：１０．３７８７／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００‐０９７６．２０１２．０９．００１ 国外已广泛利用氩离子抛光‐ＳＥＭ、纳米ＣＴ、ＦＩＢ‐ＳＥＭ等先进研究手段来对页岩储层进行大量的微观观测与分析，页岩之所以能够作为储层，是因为其中大 量发育纳米级—微米级孔隙。页岩储层非均质性极强，渗透率极低，天然气赋存状态、渗流方式有别于常规储层，大大推进了页岩储层描述表征技术进步，实现了页岩从烃源岩到储层的革命性转变。已有的研究成果表明：气体（流体）活动的体积大小依赖于孔隙的大小且存在于孔隙的中心部位，这个部位分子与分子之间以及分子与孔隙壁之间相互作用力的影响最弱；在孔径小于２ｎｍ的孔隙内，ＣＨ４分子通常在孔隙壁作用力场影响下处于吸附状态，由于孔隙壁效应使得超临界ＣＨ４以结构化方式存在；直到孔径达到５０ｎｍ，气体的热力学状态发生改变，分子才在孔隙中产生运动。正是这种纳米级孔隙的大量存在，特别是与微米级孔隙相连接的纳米级孔隙网络共同控制了页岩气的赋存和运移机理［１］ ，以及由此导致的气体热力学状态 的复杂性，使得页岩气成藏特征难以用传统的达西流模型很好地进行表述。页岩气主要以３种状态存在于页岩储层中：①以物理或化学的形式吸附在干酪根和黏土颗粒表面上；②以游离气的形式存在于有机质分解或其他成岩、构造作用所形成的孔隙或裂缝中；③少量页岩气甚至可以在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。其中，以游离态和吸附态为主，而孔隙大小则是决定其存在状态的关键：在较大孔隙中页岩气主要以游离方式储集在孔隙裂缝中，而在较小孔隙中页岩气通 常以吸附状态为主［２‐４］ 。由此可见，孔隙度大小直接控制着游离态天然气的含量，而渗透率则是判断页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数，二者构成了页岩储层研究中最重要的２个参数。 １ 页岩孔隙结构实验分析技术 目前，国内对于页岩储集空间的研究还处于探索
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
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
页岩气发展现状
指导老师：江茹 姓名：涛 学号：2012220051 日期：2013.12.20 目录 第一部分：国外页岩气发展 (3) 1.国外页岩气开发现状 (3) 2.国外页岩气开采技术 (4) 2.1地震勘探技术 (4) 2.2钻井技术 (5) 2.3测井技术 (5) 2.4页岩含气量录井和现场测试技术 (6) 2.5固井技术 (6) 2.6完井技术 (6) 2.7储层改造技术 (7) 2.7.1多级压裂 (7) 2.7.2清水压裂 (7) 2.7.3同步压裂 (8) 2.7.4水力喷射压裂 (8) 2.7.5重复压裂 (8) 第二部分：我国页岩气开发现状与存在问题 (9)
2.1页岩气研究与开发情况 (9) 2.2页岩气开发存在的问题 (10) 2.3我国页岩气开发适应技术分析 (11) 2.3.1国外页岩储层特性对比 (11) 2.3.2国页岩气开发技术适应性分析 (11) 第三部分：对我国页岩气开发建议 (12)
第一部分：国外页岩气发展 1.国外页岩气开发现状 目前全球对页岩气的勘探开发并不普遍，但美国和加拿大做了大量工作，欧洲多开始着手页岩气的研究，俄罗斯仅有局部少量开采。美国页岩气资源总量超过28×1012 ，页岩气技术可采资源达到3.6×1024，近30年来页岩气开发的发展很快。20世纪70年代中期美国页岩气开始规模化发展，70年代末期页岩气年产量约19.6×108 ；2000年5个页岩气产气盆地的生产井约28000口，年产量约122×108 ，2007年页岩气产气盆地有20余个，生产井增加到近42000口，页岩气年产量为450×108 ，约占美国天然气年产量的8%，成为重要的天然气资源之一。2009年美国页岩气生产井约98950口，页岩气年产量接近1000×1088 ，超过我国常规天然气的年产量。2012年美国页岩气年产量为1378×108 。加拿大页岩气资源分布广、层位多，预测页岩气资源量超过42.5×1012 。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年该地区页岩气产量约8.5×108 。欧洲受美国启发，近年来一些开始着手页岩气的研究。2009年初，“欧洲页岩项目”在德国地学实验室启动，此项跨学科工程由政府地质调查部门、咨询机构、研究所和高等院校的专家组成工作团队，工作目标是收集欧洲各个地区的页岩样品、测井试井和地震资料数据，建立欧洲的黑色页岩数据库，与美国的含气页岩进行对比，分析盆地、有机质类型、岩矿物学成分等，以寻找页岩气。目前，为此工作提供数据支持的有Mararhon、Statoior、埃克森美孚、Gare France Suez、德国地学实验室等13家公司和机构。
2013年5月页岩气行业动态分析报告 一、英国页岩公司计划2015年前钻40口探井 (2) 二、沙特阿美公司在西北部地区成功开采出页岩气 (2) 三、科威特开始调查开采国内页岩气前景 (2) 四、欧盟峰会呼吁提速页岩气开发 (3) 五、印尼计划下周启动页岩气开发区块招标 (3) 六、伊朗将启动首个页岩油气勘探项目 (4) 七、印尼国油计划勘探苏门答腊岛页岩气储量 (4) 八、阿根廷YPF和雪佛龙即将完成15亿美元页岩油开发协议 (5) 九、威华达拟投资威远县页岩气涉资20 亿人民币 (5) 十、江苏名列全国页岩气勘探开发五大优选地区之一 (5) 十一、中石化四川页岩气项目通过立项审查 (6) 十二、中石化南方海相页岩气勘探布署丁页1HF井 (6) 十三、中石化首个煤层气田产能建设启动 (7) 十四、中石化焦石坝首口海相页岩气评价井开钻 (7) 十五、延长石油与美国油气名校签订页岩气合作协议 (8) 十六、永泰能源设合资公司开发页岩气 (9) 十七、中原油田160 多支队伍80 部钻机服务“五大会战” (9)
一、英国页岩公司计划2015年前钻40口探井 据俄罗斯媒体报道，英国的页岩勘探公司目标在2015 年前钻取40 口勘探井，在英国境内寻找具有商业开采价值的页岩气。 英国包括IGas 公司、Dart 能源公司、Egdon 资源公司、Reach 勘探公司、Europa 油气公司和Aurora石油公司在内的页岩勘探公司正在考虑在2015 年前钻取20 至40 口页岩气勘探井。 英国页岩气领先者Cuadrilla 公司是英国国内唯一的钻探页岩气的运营商。 二、沙特阿美公司在西北部地区成功开采出页岩气 据外媒报道，沙特阿美公司日前宣布，该公司位于沙特西北部地区的第一座页岩气井已成功开采出页岩气，但并未说明产量情况。该页岩气井由美国斯伦贝谢和哈利伯顿公司帮助建设，选址、设计和建造共历时3 年。 阿美公司首席执行官哈立德先生表示，沙特第一口商业页岩气井2 到3 年内即可正式投产。 三、科威特开始调查开采国内页岩气前景 科威特石油部门的一名官员日前表示，由于科威特已开始调查开采本国页岩气的前景，科威特可能寻求开发本国的非常规资源。 这个欧佩克成员国可能日产1.5 亿至2 亿立方英尺页岩气。
页岩孔隙结构及多层吸附分形模型 分形是1975年由美国学者Mandelbrot [1]首先提出的。自然界中的物体形态各异，结构复杂，组合多样，远远超出了一般意义上研究的规则形状范畴。因此，仅仅采用理想的规则模型研究这些非均质性强、结构差异大的目标有很大的局限性，而这些复杂结构往往表现出 分形特征中的幂律关系[2]。Katz 等[3]把分形几何理论用来分析多孔介质内部的几何结构。他 们的研究表明；多孔介质的孔隙空间和孔隙界面都具有分形结构，有相同的分形维数，并且可以由分形维数来预测多孔介质的孔隙度。目前在多孔介质孔隙、渗流、吸附等方面已有许多基于分形几何学的研究。 在本章节中，将分别对多孔介质分形孔隙结构模型和具有分形表面的多层吸附分形模型进行研究，在已有模型的基础上进行修正，通过理论分析和实验验证将模型应用于泥页岩的孔隙结构和吸附特性研究上，分析分形维度对泥页岩多孔介质各种物性参数的影响。 多孔介质孔隙结构模型 Menger 海绵模型是应用最为广泛的多孔介质分形模型，Menger 海绵模型是在Sierpinski 方毯的基础上在三维空间中的扩展[4]。Menger 海绵模型能够对许多多孔介质进行有效的表 征。Jin Yi [5]改变了Menger 海绵模型的构造过程，构造出了具有连通结构的“SmVq ”孔隙 模型，同时给出了模型分形维度的计算公式： ()332log 23log log log m q mq N D m m +?== (1) 其中，D 是分形维数；N 代表剩余的小立方体个数；m 是每边分割的分数。 采用该方法构造孔隙结构模型：1、将边长为R 的正方体分成 个小立方体，每个小立方体边长为，沿贯穿每个面中心的相互垂直轴线挖去q 个小立方体；2、在得到的小立方体基础上，重复步骤1。 图1 两次迭代后的SmVq 模型截面图 Hunt [6]指出，多孔介质多为固体介质和孔隙两相组成。如果多孔介质具有分形特征那么要么是孔隙分形要么是固相介质分形。在分形模型建立的过程中，一般对固相介质进行分形
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。
第31卷 第4期2010年7月 石油学报 A CT A PETROLEI SINICA V o l.31July N o.4 2010 基金项目:国家自然科学基金项目(No.40730422)资助。 作者简介:陈尚斌,男,1983年3月生,2009年获中国矿业大学硕士学位,现为中国矿业大学在读博士研究生,主要从事煤层气与页岩气地质的学习 和研究工作。E mail:shangbin chen @https://www.doczj.com/doc/d113231068.html, 文章编号:0253 2697(2010)04 0689 06 综 述 中国页岩气研究现状与发展趋势 陈尚斌1,2 朱炎铭1,2 王红岩3 刘洪林3 魏 伟3 罗 跃1,2 李 伍1,2 方俊华1,2 (1 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221116; 2 中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 221008; 3 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 河北廊坊 065007) 摘要:借助维普中文科技期刊全文数据库,系统检索了中国页岩气的研究论文,分析了这百余篇论文的分布特征,归纳了研究机 构、科研群体及基金资助等情况,综述了中国页岩气研究现状,探讨了未来其研究的走向和发展需求。研究结果表明: 中国页岩气论文总数少,具有典型发展初期阶段分布特征,说明基础研究与勘探开发刚驶入一个全新的起步发展阶段,在未来一个较长时期,页岩气资源评价理论与方法将是研究的主要方向,地质基础研究工作必受重视,勘探试井及与之相关的产能模拟、压裂等增产开发措施研究也会逐步展开; 基于地质条件、成藏要素及油气产区特殊条件的综合分析,四川盆地南部地区很可能会成为中国第一个页岩气勘探开发的先导性试验建设基地;!在政策扶植和基金支持下,坚持科技攻关,开展多种合作,增进学术交流,促进人才培养,中国页岩气研究将迅速发展,并会较早结束探索阶段而逐步向商业化方向发展。 关键词:页岩气;论文分布特征;研究现状;发展趋势;综述;维普中文科技期刊全文数据库;中国中图分类号:T E 122 2 文献标识码:A Research status and trends of shale gas in China CH EN Shangbin 1,2 ZH U Yanm ing 1,2 WANG H ongyan 3 LIU H onglin 3 WEI Wei 3 LUO Yue 1,2 LI Wu 1,2 FANG Junhua 1,2 (1.K ey L abor ator y of Coalbed Methane Resour ces and Reser voir For mation Pr oces s of the M inistr y of Ed ucation , China Univers ity of M ining and T echnolo gy ,X uz hou 221116,China; 2.Schoo l of Resour ces and E ar th Science ,China Univer sity of M ining and T echnology ,X uz hou,221008,China; 3.L angf ang Br anch,Petr oChina Ex p lor ation and D evelop ment Resear ch I nstitute ,L ang f ang 065007,China) Abstract :W ith the aid of VI P Chinese sci tech periodical full text dat abase,the present paper systematically searched for the research papers on shale gas in Chinese,analyzed the distributio n char acter istics of these ov er o ne hundred paper s,summarized the research units,research gr oups and fo undation sponso rships,etc.involved in shale g as researches,r eview ed the cur rent status of shale g as researches in China,and pr obed into the tr end and develo pment necessity of shale g as researches in the futur e.T he r esults sho wed that firstly,shale g as paper s in Chinese ar e character ized by a limited number and a typical distributio n of the initial r esear ch,indica t ing an infancy for both the basic research and the explo ration and develo pment.W ithin a longer per iod of time in the fut ur e,the as sessment theor y and met ho ds on shale gas resour ces w ill be the focus of the research,basic r esear ches on geo log ical analyses w ill be highlighted,and studies on the prospect ing well testing and t he related pro duction and development measures including capacity sim ulat ion and fr act ur ing w ill be gr adually put o n the agenda as well.Secondly ,comprehensiv e analyses o f geolog ical conditio ns,reser v oir elements and specific conditio ns o f oil gas pro vinces indicated that the so uthern r eg io n o f the Sichuan Basin is mor e likely t o be the first pioneering ex per imental area fo r shale g as explorat ion and development in China.T hirdly ,the shale gas r esear ch in China will develop rapidly ,end the explor ing stag e soo n and trend to the co mmercial develo pment pr og ressively prov ided that the po licy fostering and fund suppor t ar e ava ilable,key problems in scientific and technolog ical researches are solved via persistent effo rts,var i eties o f co operation are ex panded,academic exchang es are enhanced and personnel tr aining is pr omoted. Key words :shale gas;paper distr ibut ion char acter istics;r esear ch status;developing trend;rev iew;VIP China sci tech per iodical full tex t database;China 随着油气资源的日趋紧缺和对于能源安全的考虑,页岩气这一新能源已成为世界能源研究的热点 之一,而中国的页岩气研究与勘探开发尚处于探索起步阶段 [1 2] 。一个领域内论文的分布蕴含着丰富