伴随着美国、加拿大页岩气开发利用的常态化，
国内对于页岩气的勘探开发力度逐渐加大[1]。页岩气是一种非常规的天然气资源，在我国不仅分布面积广泛、蕴藏潜力巨大，而且在成藏条件和油气特征方面与国外相比有一定的相似性也有其独特性，正确合理地开发利用页岩气对于我国的能源需求和国民建设都是极其重要的。
湘西北地区地处扬子台地，在震旦系和古生界发育多套海相优质黑色页岩层[2]，鉴于对下震旦统陡山陀组含气页岩层研究的必要性，本文利用野外样品采集以及实验测试结果对湘西北地区震旦纪陡山陀组黑色页岩进行页岩气资源潜力分析与探讨。
1地质背景
随着南华纪晚期大区域性冰川的消融，早震旦
世海平面显著升高，由于此时期气候转暖，使处于稳
定构造背景下的扬子区发展成为碳酸盐台地，而陡山陀组沉积主要位于碳酸盐台地体系及部分台地边缘斜坡过渡地带。在湖南大致以凤凰-沅陵-石门一线为界，西北部为陡山陀组（图1）。早震旦世早期局限台地有潮上类萨布哈和淡化潟湖两个微环境，前者形成仅数米厚的灰白色中层粉晶白云岩，含少量粉砂级石英陆源碎屑和炭质；后者形成黑色页岩、粉砂质页岩与灰绿色砂岩互层，底部夹薄层粉晶白云岩，发育水平层理并含原生黄铁矿，此为页岩气重点层位。中期潮下浅水陆棚沉积达300余米，组成该期沉积主体，由暗灰、灰黑色薄层粉晶白云岩、粉晶灰岩夹砂屑磷质灰岩组成。晚期开阔台地浅滩形成浅灰色中至厚层含砾砂屑白云岩、亮晶白云质砂屑磷酸岩盐及泥晶白云岩。区内相变总体不大，仅东部临湘、陆城一带碳酸盐岩中硅质成分显著增高，此外东南部慈利、溪口、南山坪一带白云质显著增高，主要由边缘浅滩白云岩组成[3-5]。
2页岩气成藏条件
评价黑色页岩层是否具有良好的生烃产气能力
需结合沉积环境和物化特征等因素来判定，要根据
湘西北地区震旦纪陡山陀组页岩气储层特征
李国亮，王先辉，罗鹏，杨俊，刘天一
（湖南省地质调查院，湖南长沙410116）
摘要：对湘西北下震旦统陡山陀组页岩气有利层位进行相应的地球化学、物性特性分析，并结合地质保存条件等因素对含气页岩层进行了综合评价，得到区内页岩主要物化指数：TOC 为0.52%～6.79%，均值为2.25%；R o 为2.38%～2.87%，均值为2.56%，干酪根类型为Ⅰ型；孔隙度为0.6%～8.7%，平均为3.9%，渗透率均小于0.04×10-3μm 2，
属低孔低渗类型。页岩埋深主要在2000～5000m,且有效厚度基本大于20m ，具有页岩气成藏条件，页岩气勘探开发前景良好。
关键词：陡山陀组；页岩气；保存条件；TOC ；埋深；湘西北中文分类号：P618.13
文献标识码：A
基金项目：中央地质矿产调查评价专项地勘基金项目（201203084）。作者简介：李国亮（1987—），男，助理工程师，主要从事基础地质调
查及油气资源勘查。
收稿日期：2014-04-15责任编辑：唐锦秀
Shale Gas Reservoir Characteristics in Sinian Doushantuo Formation,Northwestern Hunan
Li Guoliang,Wang Xianhui and Luo Peng
(Hunan Provincial Geological Survey,Changsha,Hunan 410116)
Abstract:Corresponding geochemical,physical property analyses have been carried out for favorable shale gas horizons in lower Sinian Doushantuo Formation in northwestern Hunan.The comprehensive evaluation on gas-bearing shale strata combined with factors includ?ing geological hosting condition has gotten main physical and chemical indices as follows:TOC 0.52%~6.79%,average 2.25%;R o
2.38%~2.87%,average 2.56%;kerogen type I;porosity 0.6%~8.7%,average
3.9%;permeability all less than 0.04×103μm 2,thus be?longs to low porosity,permeability type.Buried depth of shale strata is mainly within 2000~5000m,effective thickness basically larger
than 20m thus provided with shale gas reservoiring condition,and excellent shale gas exploration and exploitation prospect.Keywords:Doushantuo Formation;shale gas;hosting condition;TOC;buried depth;northwestern Hunan
中国煤炭地质
COAL GEOLOGY OF CHINA
Vol.26No.06Jun.2014
第26卷6期2014年6月
文章编号:1674-1803(2014)06-0005-05
doi:10.3969/j.issn.1674-1803.2014.06.02
第26卷
中国煤炭地质
页岩层有机地化指数、储集性能及保存条件等综合指标来分析[6]。因此，对陡山陀组含气页岩层进行了样品采集、实验分析和数理统计。2.1有机地球化学特征2.1.1有机质丰度
对陡山陀组含炭质泥岩、含炭质泥质白云岩以及炭质粉砂质板岩分别取样进行试验分析，其结果显示TOC 含量变化较大，主要为0.52%～6.79%，平均值为2.25%。湘西龙山-花垣一带有机碳含量主要集中于0.50%～2.00%，张家界-慈利一带有机碳含量整体较高，为3.19%～6.64%，是很好的烃源岩。区域分布上，以石门-桑植-古丈为界，以西TOC 含量主要在1.00%～2.50%，界线以东TOC 整体含量偏高，多大于3.00%。整体上由西向东其TOC 含量逐渐增大，在张家界至慈利中段TOC 值处于高峰区，以此为中心呈辐射状降低[7-8]（图2、图3）。2.1.2有机质成熟度
有机质成熟度能够很好的反应沉积盆地沉积物质的热演化阶段，是评价页岩气成藏条件的重要指标。采用其等效镜质体反射率来衡量有机质成熟度的高低。
陡山陀组的R o 值基本大于2.00%，分析样品R o
值为2.38%～2.87%，处于成熟-过成熟阶段，主要在
石门、张家界以及沅陵地区。在平面上呈现由南东向北西增大的趋势（图4），在龙山、来风地区，其R o 值大于3.30%，而湘西北地区大多在2.00%～3.30%，处于过成熟-干气阶段。2.1.3有机质类型的确定
在陡山陀组碳同位素范围在-30.6‰～-
图1湖南早震旦世岩相古地理图
Figure 1Early Sinian lithofacies-paleogeographical map of
Hunan
图2陡山陀组黑色页岩有机碳含量（TOC ）等值线图
Figure 2TOC isogram of black shale in Doushantuo
Formation
6
6期
29.4‰，平均值为-29.6‰，整体小于-28‰，干酪根属于Ⅰ类。其腐泥质为71%～87%，缺失壳质组和镜质组，惰质组组分为13%～29%，表明主要母质以菌藻类低等水生生物等有机质输入为主。同时对其
有机质族组成饱和烃、芳香烃进行分析得知其饱/芳比范围为6.27～11.00，大于3，归属为I类干酪根。从碳同位素、干酪根镜检以及有机质族组分分析（表
1、表2），其干酪根类型基本一致，归于I类。2.2黑色页岩储集性能
2.2.1矿物组成
对页岩气岩石特性的研究中矿物组分的分析和定量也是十分必要的[1，9]。矿物成分、含量都直接影
图3陡山陀组黑色页岩有机碳含量统计直方图Figure3TOC statistical histogram of black shale in Doushantuo
Formation
编号XY006-5-1 XY006-5-2 XY008-4-1 XY008-5-1 XY011-17-2 XY011-19
地点
张家界四都坪
张家界四都坪
石门杨家坪
石门杨家坪
桃园理公港
桃园理公港
岩性
炭质泥页岩
炭质泥页岩
炭质粉砂质页岩
炭质硅质页岩
炭质页岩
含炭泥质云岩
δ13C/‰(PDB)
-29.4
-29.6
-29.4
-29.7
-30.6
-29.9
腐泥组（无定形）/%
82
87
74
79
71
87
惰质组/%
18
13
26
21
29
13表1陡山陀组含气页岩干酪根分析数据
Table1Analytical data of kerogen in Doushantuo Formation gas-bearing shale
表2陡山陀组样品族组成特征
Table2Composition pattern of Doushantuo Formation samples
样品17-1 17-2 19-1 19-2 24
族组成质量分数×10-2
饱和烃
44.85
49.64
55.48
55.56
52.38
芳香烃
5.01
7.91
6.85
8.73
4.76
非烃
11.98
20.86
19.86
19.05
10.71
沥青质
30.92
9.35
7.53
7.94
26.19
饱/芳
8.94
6.27
8.10
6.36
11.00
响其储集性能和勘探开发潜力。下震旦统陡山陀组岩性主要为含炭质泥岩、炭质云岩，含炭质粉砂质板岩。通过对矿物组成进行部分分析鉴定，成分组成中碳酸盐矿物占据75%～82%，脆性矿物（石英、长石）为11%～20%，而含量相对较低的黏土矿物为
3%～7%。结合对碳酸盐岩型页岩气矿物组成分分析可知，其主要脆性矿物包含长石、石英及碳酸盐矿物，整体所占比例大于90%，对于页岩气的人工压裂有利。其中适当的黏土矿物对于页岩气中吸附气的依附提供了一定的场所，增加了吸附气相对含量。
2.2.2物性特征
湘西北地区陡山沱组页岩孔隙度分布在0.6%～8.7%，平均为3.9%，平均总孔隙度都大于2.0%，具有比较有利于页岩气成藏的孔隙条件。对样品渗透率的测定表明，所有样品的渗透率均极低，都小于0.04×10-3μm2，属于低孔低渗类型，与北美等页岩特征一致[9-10]。
陡山陀组黑色页岩扫描电镜数据的统计结果（图5）：陡山沱组页岩中孔径小于10nm的微孔隙体积占总孔体积的比例为12.5%～46.9%，平均为29.1%；孔径为10～50nm的微孔隙体积占总孔体积的比例为38.2%～46.0%，平均为40.4%；孔径大于50nm的微孔隙体积占总孔体积的比例为14.2%～47.2%，平均为30.4%。孔径小于10nm的微孔隙对页岩总孔面积贡献最大，其孔表面积占总孔面积的58.4%～86.3%，平均为74.9%；孔径为10～50nm的微孔隙表面积占总孔面积的12.9%～33.2%，平均为21.3%；孔径大于50nm的微孔隙表面积占总孔面积的0.8%～8.4%，平均为3.7%。陡山陀组其微孔隙、图4陡山陀组黑色页岩成熟度（R o）等值线图
Figure4Doushantuo Formation black shale maturities(R o)
isogram
李国亮，等：湘西北地区震旦纪陡山陀组页岩气储层特征7
第26卷中国煤炭地质
微裂隙等十分发育，可以为岩层中游离态及吸附态页岩气提供储集空间和运移通道（图6）。
2.3保存条件
页岩气有利烃源岩层的埋深对于黑色页岩的含气量、热成熟度R o、温压条件以及页岩气勘探开发难度都至关重要[11-12]。陡山陀组页岩层主体埋深在
2000～5000m，在石门桑植复向斜厚度较大，为4000～5000m，部分地方可以达到6000m。在靠近
图5陡山沱组页岩孔径分布与孔体积、孔面积百分比直方图
Figure5Histogram of Doushantuo Formation shale pore size distribution and pore volume,pore area percentage
a.张家界四都坪剖面，炭质泥岩，泥晶间微孔隙发育，孔径1-4μm，多见钙芒硝
b.桃源理公港马金洞剖面，炭质页岩，溶蚀微孔发育，微孔隙1-4μm
图6陡山陀组泥页岩微孔隙扫描电镜特征
Figure6Scanning electron microscopic characteristics of Doushantuo Formation argillutite micropore
龙山和永顺地区相对较浅，在靠近洞庭盆地地区埋
深基本在1000m以内。从目前对页岩气前期勘查
的资料来看，基本集中在古生代地层或者更新的岩
层中，而对于震旦系相对更老的含气页岩层的勘探
开发尚少主要是基于前期的投入、风险和技术要求，
而其良好的保存条件和物化指标都揭示了其潜在的
价值，并且其较老的沉积时代指示其热演化程度更
高[13-15]。
对于页岩气层有效厚度的掌握十分必要，根据
剖面测制资料及文献数据，得出陡山陀组含气页岩
厚度及变化趋势（图7），其有效厚度都在20m以上
（张家界—凤凰界线北西），在石门—慈利—永顺—
花垣其厚度在26.6～49.0m；以石门杨家坪—桑植—
龙山一线为界向西北方向厚度有明显增大趋势，在
60～80m，在湖北鹤峰厚度最大，可达176m，此厚度高值区处于碳酸盐台地沉积相区，越靠近台盆沉积中心，其厚度值以及有机碳含量都较高。在鹤峰至杨家坪段基础地质条件以及相应的含气页岩有机地化指数都十分优越，陡山陀组含气页岩层较为理想。整体上看湘西北—湘中其厚度由北向南变薄[16]，与古地理格局的变化正好吻合。由鹤峰—桑植—沅陵厚度变小，而其对应的古地理环境依次为碳图7陡山陀组黑色页岩厚度等值线图
Figure7Isogram of Doushantuo Formation black shale
thicknesses 8
6期
李国亮，等：湘西北地区震旦纪陡山陀组页岩气储层特征
酸盐台地中心—台地边缘—台缘斜坡。所以在研究
厚度变化时要考虑其沉积古地理的变化。
3结论
①结合湘西北地区地质演化背景，震旦纪陡山
陀组主要为海相碳酸盐台地沉积，早期局限台地以潮上类萨布哈和淡化潟湖沉积为主，沉积一套粉晶白云岩、黑色页岩、粉砂质页岩及砂岩，发育水平层理，并含原生黄铁矿。这套页岩气有利层有效厚度基本在20m 以上，往湖北鹤峰方向厚度增大，可达100～200m ，在石门杨家坪—龙山北西沉积最佳，为台盆沉积中心。整体基础地质条件十分优越，为其勘探开发提供了前期保障。
②此套含气页岩有机碳含量TOC 为0.52～6.79%，平均值为2.25%，主要高值区位于张家界—慈利一线；成熟度R o 值在2.38%～2.87%，处于成熟-过成熟阶段，主要在石门、张家界以及沅陵地区，整个变化趋势为北西高南东低；干酪根类型为Ⅰ类，主要以菌藻类低等水生生物生成演化为主；页岩孔隙度分布为0.6%～8.7%，平均为3.9%；渗透率都小于0.04×10-3μm 2，为低孔低渗类型，有利于页岩气储集。综合其有机地化特征以及物性特征，认为湘西北地区陡山陀组含气页岩层具有良好的勘探前景。
③结合区域地质背景、含气页岩物化特性以及其保存条件等指标，揭示出在张家界—鹤峰一带页岩气勘探开发潜力较大，同时在永顺—龙山一带由于埋深大，勘探技术要求高，投资风险大，对其开发潜力和市场效应有待进一步论证研究。
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大别山北麓晚古生代杨山煤系以强变形高煤级为特
征。作者在详细研究区域地质背景条件的基础上，运用多种方法手段对杨山煤系煤的变形变质作用进行了系统深入的研究，划分了特殊地质环境下高煤级煤的变形变质类型，提出了应力降解机质和应力缩聚机制，揭示了煤化作用与构造-热作用之间的能量和物质交换过程。研究内容涉及煤化作用因素、煤岩变形机制、构造地球化学等煤地质学领域和构造动力学领域的一系列基本问题。
本书可供从事煤田地质、煤层气地质、瓦斯地质、构造地质、地球化学等科研和生产人员参考，也可作为相关高等学校科研人员的参考用书。
9
随着页岩气被视为未来能源的“明星”而大量开采，其对地下水和土壤的影响也受到高度关注。美国一项研究表明，页岩气开发过程中的污水处理问题不容小觑。 杜克大学研究人员2013年10月2日在《环境科学与技术》期刊上报告说，他们对美国宾夕法尼亚州西部一个页岩气污水处理厂排污口附近河水及河底沉淀物进行取样，并把检测结果与该河流上下游的情况进行对比，结果发现，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且盐与金属含量严重超标。 检测还发现了高浓度的溴化物、氯化物与硫酸盐。研究人员指出，河水中含有大量溴化物尤其让人担心，因为它可与自来水厂中消毒用的氯及臭氧等发生反应，产生毒性非常强的副产物。 近日，备受争议的页岩气开发再一次成为人们关注的热点，针对页岩气开发，美国地缘政治学家威廉·恩道尔在他的新书《目标中国：华盛顿的“屠龙”战略》中详细分析了世界范围内页岩气开发的情况和页岩气开采技术对环境的危害。 页岩气——环境帮手还是凶手？ 2012年初，中国部分石油公司开始加入美国引导的对页岩气进行开发的浪潮中，开始采用极具争议的方法来开采埋藏于页岩层的天然气。页岩是一种富含黏土的岩石，内含多种矿物质。 2012年6月，中国石油巨头中石化开始在重庆钻取第一口页岩
气井，共计划钻井九口，预计到年底可以生产110亿－180亿立方英尺（约3亿－5亿立方米）天然气——略等于中国一天的天然气消耗量。中国希望到2020年页岩气能满足全国6%的能源需求。 页岩气开采技术由美国发明。中国石油公司邀请美英石油巨头共享开采技术，以满足日益增长的国内能源需求。2012年3月，英荷皇家壳牌集团（Anglo－Dutch Royal Dutch Shell Company）在华与中国石油天然气集团公司（简称中石油）签署首份页岩气生产技术共享协议。埃克森美孚（ExxonMobil）、英国石油公司（BP）、雪佛龙（Chevron）以及法国道达尔（Total）都相继与中国的石油公司签署了页岩气合作协议。 中国中央政府收到美国能源部能源信息管理局（EIA）的地质评估资料，该资料显示中国“可能”拥有全世界最大规模的“技术性可开采”资源，估计约1,275万亿立方英尺（约36万亿立方米）或占世界资源的20%。若评估属实，这将远远超过862万亿立方英尺（约24万亿立方米）的美国页岩气评估储量。美国能源信息管理局的研究表明，除重庆外，最具页岩气开采前景的当属新疆塔里木盆地。值得注意的是，近几年来，高度机密的美国情报工作中有一小部分已逐步通过美国能源部运作，提供虚假情报和进行情报侦察总是相伴相生。美国能源信息管理局是否故意抛出评估报告诱使中国仓促上阵开发页岩气，从而放弃寻求干净、安全的新能源来替代石油与天然气？如果是，那这就不是美国政府第一次通过篡改情报报告来实现政治目的了。
第２３卷第２期２ ０１６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．２ Ｍａｒ．２０１６ ｈｔｔｐ ：／／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：ｊｕａｎｊ ｕａｎｆｕ＿２０１２＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ＊ 通讯作者简介：郭少斌（１ ９６２—），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：ｇ ｕｏｓｂ５８＠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，北京１０００８３ ＦＵ 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 ｐ ｏｒｅ 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 ｇ ａｓ．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
页岩气开采技术 1 综述 页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。如图1.1所示。页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。 图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。 2 页岩气水平井技术 1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术 早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采
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
页岩气储层岩石物理性质研究 学生：袁亚丽陈改杰蔡家琛李龙指导老师：樊振军 （数理学院） 【摘要】页岩气藏开采首先要对其进行评价，充分考虑其储层性质和开采能力。储层性质主要通过储层参数来描述，通过对相关参数的分析进一步评价储层的生产能力，制定相应的增产措施和开采方案。本实验以龙马溪组页岩为例，采用电阻率测试装置、YS-Hf岩电声波综合测试仪器等仪器对页岩气储层岩石的物理性质进行了测试，并分析总结页岩气储层物理参数对页岩气开采的指导意义，为提高我国页岩气岩石物理实验分析技术和研究水平，为我国页岩气勘探开发奠定坚实的基础。 【关键词】页岩气；电导率；横波；纵波；泊松比 【项目编号】2015AB061 【背景意义】页岩气藏开采首先要对其进行评价，充分考虑其储层性质和开采能力．储层性质主要通过储层参数来描述，通过对相关参数的分析评价储层的生产能力，制定相应的增产措施和开采方案。页岩气储层以纳米级孔隙为主的特性，使得页岩岩石物理基础实验及相关理论模型研究在页岩气储层测井评价中发挥举足轻重的作用。页岩气地质条件和形成机理完全不同于传统石油地质理论，国内外针对页岩气形成机理、富集规律和主控因素等尚未完全搞清。由于页岩储层低孔隙度、超低渗透率、以纳米级孔隙为主的特性，使得页岩气储层岩石物理基础实验及相关理论模型研究在页岩气储层评价中发挥重大的作用，而中国目前在这方面的研究尚处于起步阶段。因此，急需了解和借鉴国外相关实验技术和研究方法，提高我国页岩气岩石物理实验分析技术和研究水平，为我国页岩气勘探开发奠定坚实的基础。． 1.电阻率测井 页岩气储层识别所利用的常规测井方 法有: 自然伽马测井、声波时差测井、体密度测井、中子密度测井、岩性密度测井、电阻率测井、井径测井等［2］，本实验采用电阻率的方法对页岩含有机质量进行了评价，有机质不导电，随 TOC含量增加电阻率增大。在测井中可采用电阻率测井对有机质含量进行评价。本实验采用电阻率测试装置对四川沙坝乡龙马溪组的页岩的电阻率进行了测试，数据如表1所示；天津蓟县页岩的数据如表2所示：
页岩气开采压裂技术分析与思考 摘要：目前，社会进步迅速，页岩气存储于致密泥页岩地层中，页岩连续分布、区域广，含有一定量的黏土矿物，塑性强，在高应力载荷下易发生形变，页岩储 层具有低孔低渗等特性，需对页岩储层进行改造才具备商业开发价值。目前涪陵 区块和川东南区块，均已实现页岩气大规模开发，形成一套成熟的页岩气开采工艺，工艺实施需借助现场施工实现，只有严格把控施工质量，确保工艺有效实施，才能够实现对页岩气资源的高效开发。下文对此进行简要的阐述。 关键词：页岩气；开采压裂技术分析；思考 引言 伴随着油田行业的深入发展，如今能源紧缺问题已经成为了社会性现实。页 岩气储层低孔低渗，往往要投入巨大的精力对其进行压裂改造才能够保障产能稳定。水力压裂中压裂液性能带来的影响十分直观与突出。 1页岩气压裂施工质量技术现状 当前，经常使用的技术大多是多级压裂、清水、压裂、水力喷射压裂、重复 压裂与同步压裂等等，页岩气开发过程中所使用的储层改造技术还有氮气泡沫压 裂和大型水力压裂也是国内外目前的主流压裂技术。影响页岩气产量的主要原因 是裂缝的发育程度，如何得到较多的人造裂缝是压裂设计主要应该考虑的。如何 才能得到有效而又经济的压裂成果，在实行水力压裂以前，经常要实行压裂的设计。然而，压裂设计的工作确双有许多，最为主要的核心应属压裂效果的模拟， 经过压裂的模拟才可以预测裂缝发育的宽度及长度，从而知道压裂能否顺利成功。 2页岩气压裂开采中对环境的影响 页岩气压裂在开采的过程当中必定会因为一些噪声及废水废气等开采事故灾 害对环境造成一些污染影响，通常会对水资源进行大量的消耗以及地下水层进行 污染。目前，有些专家和环保人士在对页岩气压裂开采的过程也是提出了很多相 关环境污染的影响问题，同时，岩气压裂在开采过程中确实造成了较为严重的环 境污染。 2.1大量消耗水资源 页岩气压裂的开采使用的水力压裂法是压裂液最为重要的，分别由高压水、 砂以及化学添加剂而组成的。页岩气压裂的开采其用水量也是较大的，一般情况 页岩气压裂开采需消耗四至五百万加化的水资源才能使页岩断裂。 2.2污染地下水层 页岩气压裂开采过程当中，其化学物质有可能会直接通过断裂及裂缝由地下 深处慢慢转向向上移动到地表或者浅层，同时也可能页岩气压裂开采过程中由于 质量问题或者某些操作的不当导致破裂或者空洞。某些石油公司把页岩气压裂使 用过程中的的压裂液中的化学添加剂当成非常重要化学物质，然而，也因为这些 化学物质就可能会造成地下水层的污染。其中的化学物质可能会泄露到地下水层 当中，从而就污染了湖泊及蓄水池等等的地下水资源。当整个开采过程完成以后，其很大部分的压裂液又转回流向了地面，而流回地面的压裂液当中不光只有压裂 液里面某些化学物质，也还有部分地壳中原本就存在的放射性物质以及大量盐之类。当一些有毒污水再流回现场时，转而再流向污水处理厂以及回收再利用，当 遇到雨季来临时，整个过程就造成了严重的地下水层污染。 3页岩气压裂施工工艺 随着页岩气开发力度的不断增大，常规的压裂施工技术已经不能满足大规模
目录 _Toc28155708 引言 (2) 1 美国页岩气藏特点分析 (2) 2 地层评价 (3) 3 岩石机械特性地质力学 (4) 4 钻完井技术 (5) 5 压裂技术 (8) 5.1 清水压裂技术 (8) 5.2 重复压裂技术 (9) 5.3 水平井分段压裂技术 (9) 5.4 同步压裂技术 (10) 6 结论和建议 (10)
美国页岩气勘探开发关键技术 引言 美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3，可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末，美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ～50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广，使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发，成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田，产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3，占美国天然气总产量的8%，相当于中国石油当年天然气总产量，目前则已占到天然气总产量的13% ～15%。截至2008 年底，美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来，北美的页岩气开发发生了革命性的变化，目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国，实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看，则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。 1 美国页岩气藏特点分析 美国页岩气藏具有典型的衰竭特点，初始产量高，前3 年急剧下降，随后在很长的时间里保持稳产并有所下降，生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富，致密页岩分布范围广，有效厚度大，有机质丰富，含气量大，裂缝系统发育，
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。
页岩气开采压裂技术 摘要：我国页岩气资源丰富但由于页岩地层渗透率很低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术( 多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性, 探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。 关键词：水力压裂页岩气开采压裂液 0 前言 自1947年美国进行第1次水力压裂以来,经过50多年的发展,水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维; 压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型,且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响; 压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼和清洁压裂液体系;支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒,并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂;压裂设备从小功率水泥车发展到1000型压裂车和2000 型压裂车;单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业;压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏(有时还有防砂压裂)并举。同时, 从开发井压裂拓宽到探井压裂,使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段,如今也成为评价认识储层的重要方法。 1 国内外现状 水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州试验成功至今近半个世纪了,作为油井的主要增产措施正日益受到世界各国石油工作者的重视和关注,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前, 以研究适应浅层的水平裂缝为主这一时期我国主要以油井解堵为目的开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后, 随着产层加深, 以研究垂直裂缝为主。这一时期的压裂目的是解堵和增产, 通常称之为常规压裂。这一时期,我国进入工业性生产实用阶段,发展了滑套式分层压裂配套技术。 70年代，进入改造致密气层的大型水力压裂时期。这一时期,我国在分层压裂技术的基
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
页岩气储层测井解释 1.页岩油气储层地质特征 （1）连续型油气聚集单元 页岩油气藏的形成和富集有着自身独特的特点，其分布在盆地内，沉积厚度大、分布范围广的页岩地层中，自生自储，页岩即是烃源岩，也做为储集层，与常规油气藏不同，没有油水界面、气水界面等流体界面概念，属于连续型油气聚集单元。 （2）岩石矿物组成复杂 页岩油气储层不只是指黑色页岩，一切富含有机质，且天然气以吸附态、游离态赋存于岩石中的致密细碎屑岩都可统称为页岩油气储层。页岩油气储层矿物组成十分复杂，主要有石英、方解石、粘土矿物、黄铁矿等，而且不同盆地页岩油气储层的矿物含量差别很大。根据矿物组成的不同，页岩油气储层大致可分为三类：一类是富含方解石的钙质页岩油气储层；另一类是富含石英的硅质页岩油气储层，以及符合粘土矿物的粘土质页岩油气储层。 （3）富含有机质，储集空间类型复杂 页岩油气储层既是储集层，又是烃源岩，富含有机质，储集空间类型复杂，主要孔隙类型以粒间孔隙和有机质成熟后热解生成的孔隙为主，部分储层还发育天然裂缝。 （4）基质渗透率极低 页岩油气储层物性极差，储层孔隙度一般小于10%，基质渗透率一般为 0.0001～0.001mD，渗透率极低，一般以长距离水平钻井结合多级压裂方式求产。 （5）游离与吸附态两种赋存方式 页岩气主要有游离态、吸附态两种赋存状态，游离气是以游离状态赋存于孔隙和微裂缝中的天然气；吸附气则是吸附于有机质和粘土矿物表面的天然气，以有机质吸附为主，粘土矿物吸附可以忽略。致密砂岩气则主要是游离气，煤层气主要是吸附气。 2.页岩油气储层测井评价 在页岩油气储量评估中，测井专业的主要任务可分为两个部分内容：一是储层的定性识别；二是储层参数的定量计算。在储层参数的定量计算中主要包括有机碳含量、有机质成熟度、孔隙度、饱和度以及吸附气含量等几个要点。 （1）页岩油气储层定性识别 页岩油气储层由于含有丰富的有机质，测井响应特征与常规储层有明显不同。通常情况下，干酪根形成于还原环境，可以使铀沉淀下来，从而具有高自然伽马放射性特征，干酪根的密度较低，介于0.95～1.05g/cm3之间。干酪根的存在大大降低了储层体积密度，干酪根还具有较高的含氢指数和较低的光电吸收指数，导致储层具有高中子孔隙度、低光电俘获截面特征。页岩油气储层中含烃饱
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。
页岩气开采技术的革命性突破 ——记美国页岩气之父乔治〃米歇尔 美国页岩气之父——乔治·米歇尔 2006年，美国页岩气产量为当年天然气总产量的1%，到2010年，这一数据跃升至17%，超过1000亿立方米。五年间，美国页岩气产量增长近20倍。在2009年2月的美国剑桥能源周上，专家们用“页岩气革命”来形容美国在页岩气领域取得的重大突破。 美国页岩气开发历程 2010年6月，在阿姆斯特丹召开的“解放您的潜力——全球非常规天然气2010年会”上，一位90岁的老人，页岩
气钻井和压裂技术的先驱——美国 Mitchell Energy & Development 公司的乔治〃米歇尔(George Mitchell)先生被美国天然气技术研究所（GTI）授予终身成就奖。米歇尔先生的成功引发了美国的页岩气革命，几年时间内，美国一跃成为世界天然气第一大资源国和生产国，不但有望实现天然气的自给，还有可能成为天然气出口国，这一转变将对世界天然气的供求格局产生巨大影响。 乔治〃米歇尔出生在德克萨斯州的Galveston市，是一个移民到美国的希腊牧羊人的儿子。大学就读于德克萨斯州农工大学。他在1946年创办了一家从事石油钻探和房地产业务的公司，即米歇尔能源开发公司（Mitchell Energy & Development Corp.）。虽然公司的运营状况相当不错，但作为自己的石油公司的负责人，米歇尔看到自己的油井在一段短暂的生产后便停产，感到并不满意。在20世纪80年代，他决定尝试一项重大技术挑战，即试图从Barnett部分页岩中开发出页岩气，Barnett页岩位于德克萨斯州Fort Worth 盆地深部和德克萨斯州中北部的15个县境内。 那时，人们已经知道页岩层中形成有巨量的天然气，但是这些天然气却都被束缚在岩石内，并不向钻孔处流动。同样，煤层中也蕴藏有大量的天然气，然而由于所处位臵太深而无法开采出来。这些气体像海绵一样渗透在沙石和其他半多孔岩石中。钻探人员通常称这些气体为“致密气”，要开
云南化工Yunnan Chemical Technology Apr.2018 Vol.45，No.4 2018年4月第45卷第4期 页岩气主要是指呈吸附和游离状态储存于富有机质的泥页岩及夹层（储集岩系）中的非常规天然气。其成分以甲烷为主（甲烷含量96%~98%，氮气、二氧化碳含量少，不含硫化氢），是一种清洁、高效的能源，具有较高的工业经济价值。四川盆地是我国页岩气主要探区之一，中石油、中石化等先后在其中钻获了商业性页岩气产能。 1 工区勘探概况 荣昌-永川探区是中石化股份西南油气分公司（简称分公司）登记区块，石盘铺向斜位于该区块西北，行政隶属重庆市荣昌区。为了加快该区页岩气勘探步伐，2013年开始分公司在该区部署以志留系龙马溪组页岩层系为主要目的层的预探井-永页1井，该井2014年11月开钻，2015年5月完钻；同年8月又实施了水平井-永页1HF井，2015年11月完钻；12月对该井水平段进行23段大型压裂施工，试获气产量14.12×104m3/d，天然气无阻流量20.93×104m3/d，实现了该区页岩气勘探工作的突破[1]。 截止2017年底，该区共完成17口钻井，已取得阶段性的勘探成果。 2 局部构造简况 探区内新店子构造带（局部构造）为北东向的长轴背斜，整体表现为“两凹夹一隆”的构造格局，自北西往南东分别发育石盘铺向斜、新店子背斜、方家沟向斜。 石盘铺向斜位于新店子构造带西北翼，为北东走向的宽缓向斜，地层倾角0.2~4.7°；主体构造完整，无大断层破坏，油气保存条件良好。 3 页岩储层特征 永川探区页岩层系主要发育在志留系下统龙马溪组~奥陶系上统五峰组（简称本组），而优质页岩（气）储层则发育在龙马溪组一段（S1l1）~五峰组（O3w）（简称本段）。根据测、录井资料，一般将本段页岩自上往下划分为9段，依次编为⑨~①号小层，属于富含有机质页岩；其中⑦~①号小层气显示较好，属于优质页岩。 永页2井是分公司在石盘铺向斜部署的一口预探井，以龙马溪组一段~五峰组优质页岩层段为主要目的层。下面选取本井为代表，从八个方面重点论述石盘铺向斜本段（4014.50~4098.00m）页岩储层特征。3.1 分布特征 本井在本组钻遇储层（页岩气显示层）4层，主要分布在该组下部。单层厚度最大41.00m，最小3.00m，储层累厚80.00m，占本段钻厚的95.81%，占地层钻厚的21.92%，表明本段页岩气储层发育，厚度大。 3.2 岩性特征 储层主要为灰黑、黑色（含灰质）页岩，夹薄层（0.10m）深灰色泥晶生物灰岩[2]。 龙一段页岩：灰黑色为主，深灰色少量；微含粉砂及钙质；页理较发育；性较硬、脆。五峰组页岩：黑色；质纯；页理发育；性脆。 泥晶生物灰岩：深灰色。成分为方解石90%，泥质10%。泥晶生物结构：其中生物45%，岩心断面发育丰富的赫南特贝化石；生物碎屑5%，破碎；基质50%，成分为泥晶方解石。性硬且脆，致密。这是上奥陶统的区域标志层－观音桥灰岩段。 本组钻井取心6回次，岩心总长89.00m（本段为全取心），薄片鉴定成果总体反映：自上往下页岩颜色逐渐加深：由深灰色变为黑色；页岩有机质含量、脆性矿物含量逐渐增大。 3.3 电性特征 自然伽马（GR）平均测值123.5~186.7API；侧向深、浅电阻率（RD、RS）均值分别为14.6~56.6Ω.m、12.3~57.7Ω.m；补偿声波时差（AC）均值65.9~80.0μs/ ft，补偿中子（CNL）均值14.4~25.3%，补偿密度（DEN）均值2.49~2.68g/cm3。 测井曲线特征反映了本段页岩自然伽马相对高值，有机质较丰富，电阻率相对上段增大，声波时差、中子明显增大（本井优质页岩段中子读值与普通泥岩相比，稍微偏低），密度明显减小[3]。页岩气储层品质呈现自上往下逐渐变好的特征。 3.4 物性特征 实验分析：根据检测报告，岩心孔隙度介于1.79~ 7.75%，平均4.22%。 测井计算：有效孔隙度（POR）3.4~6.0%，绝对渗透率（PERM）（0.02~0.56）×10-3μm2，含水饱和度（SW）12.5~38.9%，可见微孔隙较发育给游离气提供了足够的储集空间。 以上反映本段页岩物性条件较好。 3.5 孔洞缝特征 钻井取心表明，本段裂缝总体欠发育，局部较发育。岩心观察：裂缝发育306条，平均密度3.44条/m，全 doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2018.04.160 石盘铺向斜页岩气储层特征浅析 单 晖 （中石化西南石油工程有限公司地质录井分公司，四川 绵阳 621000） 摘 要：以永页2井为例，利用现场录井资料、测井解释成果及实验资料等，从储层分布、岩性、电性、物性、孔洞缝、总有机碳、含气水性、脆性等方面，针对石盘铺向斜优质页岩（气）储层特征进行了较全面的分析、总结及综合评价，建议“龙一段底部③底+②号小层”作为本构造区页岩气钻井（水平井）的目的层。 关键词：石盘铺向斜；龙一段；页岩气；储层特征 中图分类号：P618.13 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）04-201-02 ·201·