页岩气成藏
- 格式:doc
- 大小:25.50 KB
- 文档页数:6
探讨页岩气成藏的地质条件【摘要】页岩气是一种重要的非常规天然气资源,其成藏地质条件对于勘探和开发具有至关重要的意义。
本文从页岩气资源概述、成藏重要性和研究背景三个方面入手,探讨了页岩气形成的地质条件、赋存状态、成藏主控因素、储集特征和成藏模式。
通过对这些内容的深入分析,揭示了页岩气成藏地质条件的重要性,并提出了未来研究方向及应用前景展望。
本文旨在为页岩气资源的合理开发提供科学依据,推动页岩气领域的深入研究与应用。
【关键词】页岩气资源、成藏地质条件、页岩气赋存、主控因素、储集特征、成藏模式、研究方向、应用前景、地质条件重要性、页岩气成藏。
1. 引言1.1 页岩气资源概述页岩气是一种非常重要的非常规能源资源,具有巨大的开发潜力。
随着传统石油和天然气资源逐渐枯竭,页岩气的开发和利用成为当今能源领域的热门话题。
页岩气是一种以页岩为主要产出岩石的油气资源,其开发主要通过水平钻井和压裂技术进行。
页岩气资源分布广泛,且储量巨大,被认为是未来能源产业的重要补充。
与传统石油和天然气资源相比,页岩气资源不仅开发成本低,而且能够提供更加清洁的能源。
页岩气资源被认为是未来能源发展的重要方向之一。
随着页岩气技术的不断创新和完善,其在能源领域的地位将会越来越重要。
1.2 页岩气成藏的重要性页岩气是一种非常重要的天然气资源,对于能源供应和经济发展具有重要意义。
页岩气成藏的重要性在于其具有丰富的储量和广泛的分布区域,可以为国家提供稳定的能源供应。
随着传统石油和天然气资源逐渐枯竭,页岩气成为一种重要的替代能源,可以有效缓解能源短缺问题。
页岩气的开发利用也可以促进地方经济的发展,提升能源自给率和国家竞争力。
深入研究页岩气成藏的地质条件,探索其储集规律和成藏模式,对于实现页岩气资源的有效开发和利用具有重要意义。
通过探讨页岩气成藏的地质条件,可以为相关部门提供科学依据和技术支撑,推动页岩气产业的发展和可持续利用。
1.3 研究背景研究背景中,我们可以看到自从20世纪美国页岩气开发热潮开始以来,全球范围内页岩气勘探开发活动逐渐兴起。
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。
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。
页岩气的成藏过程及特征页岩系统的地层组成:多为暗色泥页岩夹浅色泥质粉砂岩、粉砂质泥页岩的薄互层。
在页岩系统中,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,大部分均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和裂缝之中。
吸附状天然气与游离状天然气含量之间呈彼此消长关系,其中吸附状态天然气的含量变化于20 %~85 % 之间。
因此从赋存状态观察页岩气介于煤层吸附气(吸附气含量在85 % 以上)和常规圈闭气(吸附气含量通常忽略为零)之间(张金川等,2004)。
页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点,除天然气在孔隙水、干酪根有机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外,天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期的活塞式运聚,再到生烃高峰的置换式运聚,体现出了页岩气自身所构成的完整性天然气成藏机理序列。
一、页岩气的成藏过程页岩气成藏作用过程的发生使页岩中的天然气赋存相态本身也构成了从典型吸附到常规游离之间的序列过渡,因而页岩气成藏机理研究具有自身的独特意义,它至少将煤层气(典型吸附气成藏过程) 、根缘气(活塞式气水排驱过程) 和常规气(典型的置换式运聚过程) 的运移、聚集和成藏过程联结在一起。
由于页岩气在主体上表现为吸附状态与游离状态天然气之间的递变过渡,体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、典型根缘气和典型常规圈闭气成藏的多重机理意义,在表现特征上具有典型的过渡意义。
页岩气的成藏过程可以划分为三个成藏阶段。
1.第一阶段(页岩气成藏阶段)该阶段是天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离(图1-6 ①),具有与煤层气成藏大致相同的机理过程。
在天然气的最初生成阶段,主要由生物作用所产生的天然气首先满足岩石中有机质和粘土矿物颗粒表面吸附的需要,当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时,富裕出来的天然气则以游离相或溶解相进行运移逃散,条件适宜时可为水溶气藏的形成提供丰富气源。
页岩气成藏机理及气藏特征页岩气是泛指赋存于富含有机质的暗色页岩或高碳泥页岩中,主要以吸附或游离状态存在的非常规天然气资源。
在埋藏温度升高或有细菌侵入时,暗色泥页岩中的有机质,甚至包括已生成的液态烃,裂解或降解成气态烃,游离于基质孔隙和裂缝中,或吸附于有机质和矿物表面,在一定地质条件下就近聚集,形成页岩气藏。
从全球范围来看,页岩气拥有巨大的资源量。
据统计,全世界的页岩气资源量约为456.24xl0i2m3,相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和,具有很大的开发潜力,是一种非常重要的非常规资源[1-6]。
页岩气资源量占3种非常规天然气(煤层气、致密砂岩气、页岩气)总资源量的50%左右,主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区,与常规天然气相当。
页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。
1.1 页岩气成藏机理1.1.1成藏气源页岩气藏的生烃、排烃、运移、聚集和保存全部在烃源岩内部完成,页岩既是烃源岩、储层,也是盖层。
研究表明,烃源岩中生成的烃类能否排出,关键在于生烃量必须大于岩石和有机体对烃类的吸附量,同时必须克服页岩微孔隙强大的毛细管吸附等因素。
因此,烃源岩所生成的烃类只有部分被排出,仍有大量烃类滞留于烃源岩中。
北美地区目前发现的页岩气藏存在3种气源,即生物成因、热成因以及两者的混合成因。
其中以热成因为主,生物成因及混合成因仅存在于美国东部的个别盆地中,如Michigan盆地Antrim生物成因页岩气藏及Illinois盆地NewAlbany混合成因页岩气藏[2l]。
1.1.2成藏特点页岩气藏中气体的赋存形式多种多样,其中绝大部分是以吸附气的形式赋存于页岩内有机质和黏土颗粒的表面,这与煤层气相似。
游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝中,这与常规气藏中的天然气相似。
因此,页岩气的形成机理兼具煤层吸附气和常规天然气两者特征,为不间断充注、连续聚集成藏(图l-l)。
有机质和黏土颗粒气体流入气体进入最终形成表面吸附与解吸页岩基质孔隙天然裂缝网络页岩气藏图1-1页岩气赋存方式与成藏过程示意图在页岩气成藏过程中,随天然气富集量增加,其赋存方式发生改变,完整的页岩气藏充注与成藏过程可分为4个阶段。
四川盆地页岩气成藏条件分析一、本文概述页岩气作为一种清洁、高效的能源,在全球能源结构转型中扮演着举足轻重的角色。
四川盆地作为我国重要的能源基地之一,其页岩气资源的勘探与开发对于我国能源安全和可持续发展具有重要意义。
本文旨在全面分析四川盆地页岩气的成藏条件,包括地质背景、储层特征、成藏机制和影响因素等,以期为后续的页岩气勘探和开发提供理论支持和指导。
四川盆地地处于我国西南地区,具有独特的构造背景和沉积环境,这使得其页岩气成藏条件具有复杂性和多样性。
本文首先通过对四川盆地的地质背景进行深入研究,明确其构造演化历史、沉积相带分布和烃源岩发育特征等基本地质条件。
在此基础上,进一步分析页岩储层的岩石学特征、物性特征以及含气性特征,揭示页岩气储层的基本属性。
接下来,本文重点探讨四川盆地页岩气的成藏机制,包括页岩气的生成、运移、聚集和保存等过程。
通过对页岩气成藏过程中的关键因素进行深入分析,揭示页岩气成藏的主控因素和成藏模式。
本文还将考虑地质因素、工程因素和经济因素等多方面的影响,综合评估四川盆地页岩气的开发潜力和经济效益。
本文总结了四川盆地页岩气成藏条件的主要特点和规律,提出了针对性的勘探和开发建议。
通过本文的研究,不仅可以深化对四川盆地页岩气成藏条件的认识,还可以为后续的页岩气勘探和开发提供科学的决策依据和技术支持。
二、四川盆地地质背景四川盆地位于中国西南部,是一个典型的内陆沉积盆地,其形成与演化受到多期构造运动的影响,具有复杂的地质背景。
盆地内沉积了丰富的地层,其中页岩地层发育良好,为页岩气的形成提供了良好的物质基础。
四川盆地的地质历史可以追溯到数亿年前,经历了多次构造运动,包括加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动等。
这些构造运动导致了盆地的抬升、沉降和变形,形成了现今的盆地格局。
同时,这些构造运动也伴随着岩浆活动和热液活动,对盆地的沉积环境产生了深远的影响。
在四川盆地的地质历史中,沉积了多套页岩地层,其中最具代表性的是龙马溪组和五峰组。
页岩气及其成藏机理页岩气及其成藏机理摘要:本文介绍了页岩气的特征、形成条件和富集机理等,认为不同阶段、不同成因类型的天然气都可能会在泥页岩中滞留形成页岩气;页岩气生气量的主要因素是有机质的成熟度、干酪根的类型和有机碳含量;吸附态的赋存状态是页岩气聚集的重要特征。
我国页岩地质结构特殊复杂,需要根据我国具体的地质环境进行分析以便更加合理的进行开采。
关键词:页岩气富集资源天然气作为一种高效、优质的清洁能源和化工原料,已成为实现低碳消费的最佳选择。
全球非常规天然气资源量非常巨大,是常规油气资源的1.65倍。
其中页岩气占非常规天然气量的49%约4561012m3,巨大的储量和其优质、高效、清洁的特点,使得页岩气这一非常规油气资源成为世界能源研究的热点之一。
我国页岩气可采储量丰富,约31 1012m3,与美国页岩气技术可采储量相当。
通过对页岩气资源的勘探和试采开发,发现其储集机理、生产机制与常规气藏有较大的差别。
一、页岩气及其特征页岩是一种具有纹层与页理构造由粒径小于0.004mm的细粒碎屑、黏土矿物、有机质等组成。
黑色页岩及含有机质高的碳质页岩是形成页岩气的主要岩石类型。
页岩气是从黑色页岩或者碳质泥岩地层中开采出来的天然气。
页岩气藏的形成是天然气在烃原岩中大规模滞留的结果,由于特殊的储集条件,天然气以多种相态存在,除了少数溶解状态的天然气以外,大部分在有机质和黏土颗粒表面上吸附存在和在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在。
吸附状态的天然气的赋存与有机质含量有关,从美国的开发情况来看,吸附气在85~20%之间,范围很宽,对应的游离气在15~80%,其中部分页岩气含少量溶解气。
页岩气主体上是以吸附态和游离态同时赋存与泥页岩地层且以自生自储为成藏特征的天然气聚集。
复杂的生成机理、聚集机理、赋存状态及富集条件等,使得页岩气具有明显的地质特殊性,具有低产量、产气时间长的特点(一般可稳产30~50年,递减率<5%)。
页岩气及其成藏机理张金川1,薛 会2,张德明1,蒲 军2(11中国地质大学能源地质系,北京 100083;21石油大学盆地中心,北京 102249) 收稿日期:2003-05-25 基金项目:国家自然科学基金项目(40272062;40172052)。
作者简介:张金川,男,副教授,博士,1964年出生,石油地质学专业,从事非常规天然气、成藏机理及资源评价的研究。
页岩气是以多种相态存在并富集于泥页岩(部分粉砂岩)地层中的天然气。
1821年在美国Chautauqua 县钻探的第一口天然气生产井就是页岩气井(在井深21m 处,从8m 厚的页岩裂缝中产出天然气)。
1998年美国的页岩气当年采气量超过了100亿m 3,其发现储量占美国天然气探明储量的213%。
页岩气是目前经济技术条件下天然气工业化勘探的重要领域和目标。
根据Curtis 等人的资料分析页岩气具有如下基本特征:(1)岩性多为沥青质或富含有机质的暗色、黑色泥页岩(高炭泥页岩类),岩石组成一般为30%~50%的粘土矿物、15%~25%的粉砂质(石英颗粒)和1%~20%的有机质,多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层;(2)页岩气可以主要来源于生物作用或热成熟作用,w (TOC )介于0~25%之间,镜质体反射率介于014%~2%之间;(3)页岩本身既是气源岩又是储集层,目前可采的工业性页岩气藏埋深最浅为182m 。
页岩总孔隙度一般小于10%,而含气的有效孔隙度一般只有1%~5%,渗透率则随裂缝发育程度的不同而有较大的变化;(4)页岩具有广泛的饱含气性,天然气的赋存状态多变,吸附态天然气的含量变化于20%~85%之间;(5)页岩气成藏具有隐蔽性特点,不以常规圈闭的形成存在,但当页岩中裂缝发育时,有助于游离相天然气的富集和自然产能的提高。
当页岩中发育的裂隙达到一定数量和规模时,就成为天然气勘探的有利目标。
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2800~28000m 3/d ;(6)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;(7)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。
探讨页岩气成藏的地质条件【摘要】页岩气藏不同于常规气藏,页岩既是源岩也是储层,烃类气体主要以吸附状态赋存在干酪根和粘土颗粒的表面。
一般情况下,页岩气藏需要人工压裂才能进行工业生产。
大多数产气页岩具有分布范围广、层厚、普遍含气等特点,这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
【关键词】页岩气非常规气藏成藏地质条件1国内外研究现状页岩气勘探生产和开发研究最早开始于美国,1821年第一口页岩气井钻于纽约chautauga县泥盆系dunkirk页岩,虽然只有8.2m 深,但也产出了能够用于照明的天然气[1]。
目前,美国已经拥有超过39500口页岩气井,到2005年年底页岩气总产量大约是6 000×108ft。
/年,占美国总天然气产量的8%,而美国页岩气总资源量估计在(500~600)×1012ft3范围内。
全球有许多盆地都具有生产页岩气的潜力,但除了美国以外还没有见到有关页岩气商业化开采的报道,目前人们对于页岩气勘探开发理论的了解仅限于美国几大页岩气井的成功开采经验。
但随着世界能源消费量的猛增和供需矛盾的日益突出,页岩气潜在的巨大资源已引起了许多国家地质学者的普遍重视。
我国在许多地区有巨厚的泥页岩沉积并有良好的生油条件,是具有形成页岩气藏的条件的,因此在泥页岩中寻找油气资源应引起足够的重视。
本文主要以美国页岩气的勘探开发资料为依据,探讨了页岩气成藏的基本地质条件。
2页岩气的成藏特征2.1盖层。
页岩超低的孔渗性使得页岩气对于盖层的要求不像常规气藏那么苛刻,由于页岩的颗粒比较致密,它本身就可以作为页岩气的盖层。
在盆地发育过程中,页岩盖层的质量极不稳定。
页岩在中一高成熟阶段显示为渗漏的,并且有石油和热成因气生成,排驱到周围地层中遇到其它合适的盖层重新聚集。
所以,页岩气的盖层多变,既包含页岩本身(阿巴拉契亚盆地和福特沃斯盆地),也包括页岩周围的细粒致密岩层。
2.2页岩气的储集特征与常规气藏的成藏规律不同,页岩既可以是源岩也可以是储层,甚至可以充当圈闭和盖层。
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统(1)概况阿巴拉契亚盆地(Appalachian)位于美国的东部,面积280000平方公里,包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等,是美国发现页岩气最早的地方。
俄亥俄(Ohio)页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州,是该盆地的主要页岩区(图2)。
该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体,总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。
图1 美国含页岩气盆地分布图1953年,Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计,只有6%的井具有较高自然产能(平均无阻流量为2.98万m2/d),主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。
其余94%的井平均产量为1726m3/d,经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d,提高产量4倍多。
1988年前,美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。
截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。
年产量将近34亿m3。
天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。
每口井的成本$200000-$300000,完井成本$25~$50。
(2)构造及沉积特征阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉,西濒中部平原,构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。
伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型向前陆盆地的演化过程。
盆地以前寒武纪结晶岩为基底,古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。
寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩,奥陶系为碳酸盐岩夹页岩,宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。
总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3~4个沉积旋回构成,每个旋回底部通常为富有机质页岩,上部为碳酸盐岩。
黔南坳陷位于扬子准地台[1],面积近4000km2(图1),自20世纪50年代以来,在黔南坳陷及其周边若干钻井中发现了油气显示[2]。
近年来,在海相页泥岩研究不断有新的成果[3~5],黔南坳陷自震旦系至二叠系均有页泥岩发育。
本文以页岩气成藏特点与成藏条件解析为基础,通过研究该地区优质页泥岩的地球化学和有机岩石学等特征,对该地区页岩气勘探前景进行浅析,旨在为该地区进一步开展页岩气成藏研究工作奠定一定的基础。
1页岩气成藏特征页岩气指主体以游离、吸附或者溶解方式存在于页泥岩及其间所夹砂质、粉砂质泥岩地层中的天然气[6,7],页岩气具有自生自储的特点。
在成因机理上,页岩气具有多种生气机理,未成熟的生物气、低熟—未熟气、高—过成熟气以及二次生气等生气方式可以在美国不同的页岩盆地中找到存在实例[6~9];美国页岩气盆地中页岩的干酪根以Ⅰ型与Ⅱ型为主,也有少量为Ⅲ型干酪根[8,10~12]。
共同点是不同类型的干酪根的页岩中都生成了大量的天然气。
页岩气成藏的主要动力源自分子间作用力、生气膨胀和毛细管力等,在吸附平衡和游离平衡机理的页岩气成藏条件及我国黔南坳陷页岩气勘探前景浅析杨振恒 李志明 沈宝剑 韩志艳(中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏省无锡市 214151)摘 要:页岩气具有自身的成藏机理,需要特殊的地质条件,其成藏主要受控于页泥岩厚度、面积、总有机碳含量、有机质成熟度、矿物岩石成分、压力和温度等因素。
将页岩气评价总结为生气能力、储集气能力和易开采性3个方面。
黔南坳陷页泥岩自下而上主要集中在震旦系陡山沱组、下寒武统、中寒武统、上泥盆统和二叠系。
通过地球化学分析,认为该地区具有页岩气成藏的基本条件,其中下寒武统(∈1)黑色高碳质页岩系和二叠系吴家坪组(P2w)页泥岩分布面积广泛,厚度大,有机质含量和热演化程度高,并且含有较多的硅质成分,是最为有利的勘探层位。
关键词:页岩气;黔南坳陷;页泥岩;吸附;成藏条件中图分类号:TE122.2 文献标识码:A第一作者简介:杨振恒,男,硕士,主要从事石油地质综合研究工作。
页岩气成藏浅析
摘要:页岩气是近几年才被关注的非常规天然气,美国curtis 是研究页岩气的最早学者之一,给页岩气一完整的描述定义。
页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,并以吸附状态或游离状态为主要存在方式在烃源岩层内就近聚集,表现为典型的“原地”成藏模式,即“自生自储”成藏模式。
通过研究和技术指标测试,认为页岩气的成藏条件为埋藏温度高、有机质含量高的泥页岩气体发育;孔隙度小(平均为5.2%)、渗透率低(低于0.001毫达西)的岩层是页岩气成藏条件;页岩气具有吸附机理和游离气活塞式运聚机理,且具有明显的“混合型”特征。
页岩的有机质含量和成熟度,岩层厚度,产层孔隙度及裂缝发育程度是影响页岩气富集的主要因素。
掌握页岩气的特征,寻找靶区研究,便于更有效地进行页岩气资源勘探和开发。
关键词:页岩气;成藏条件;成藏机理分析
1 引言
页岩气是非常规天然气的重要类型,作为清洁、高效的能源,已被我国正式列为第172种矿产,不再归属于常规天然气范畴。
美国是页岩气理论研究与勘探开发最早的国家,已取得了较显著的经济效益和社会效益技术,并且已经形成一定的商业规模[3]。
近几年来,我国也加大了对页岩气的研究力度,通过实验区块的初步勘探,我国南方志留系地层中发育黑色页岩,演化程度高,可形成的页岩气资源潜力大。
特别是四川盆地的威远和泸州地区,其页岩气资源
相当于四川盆地常规天然气资源的总量,主要富集区产在南方海相页岩中,长宁-威远页岩气实验区已进入小规模商业化试运行;我国其它地区如江汉盆地的第三系、松辽盆地白垩系,以及南华北,渤海湾盆地、柴达木、酒泉盆地均有页岩气资源[1]。
我国陆域页岩气地质资源潜力约为134万亿立方米,可采资源潜力为25万亿立方米以上,落实程度较高的资源潜力约为16万亿立方米。
目前,我国已有27个区块探矿权通过招标得到落实,各项技术规范和支持政策相继出台,区块的价值信息在于地下含气量、保存条件、储层厚度、页岩延伸面积及岩体是否适合压裂等因素。
2 成藏条件
2.1 气体来源
页岩气的形成是生物成因和热成因共同作用的结果。
生物成因气是通过在埋藏阶段的早期成岩作用,或近代富含细菌的大气降水侵入中厌氧微生物活动作用形成;热成因气主要指随着埋深增加,温度和压力增大,泥页岩中大量的有机质由产甲烷菌的代谢发生化学降解和热裂解作用形成。
在埋藏温度升高或者有细菌侵入时,暗色泥页岩中的有机质,甚至包括已生成的液态烃,就裂解或降解成气态烃,游离于基质孔隙和裂缝中,或吸附于有机质和黏土矿物表面,在一定地质条件下就近聚集,因此页岩气的气体来源主要是生物气或热成熟气。
页岩的生烃条件是有机碳含量大于2%、热演化程度处于生气窗范围内,有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩常是最好的页岩气发育条件。
2.2 储集介质
页岩气储集在泥、页岩及其间的砂质岩夹层内,页岩气藏储层具有典型的低孔、低渗透率的物性特征,气流的阻力比常规天然气大。
页岩是沉积岩中含有机质的细碎屑岩,很容易碎裂,原始孔隙度可达35%以上,随着岩层埋深增加,压力增大,孔隙度降低,在埋深2000m以后,孔隙度小于10%;页岩气储层孔隙度一般小于4%~6.5%,平均为5.2%,渗透率一般低于0.001毫达西,并随着埋深加大,物性变差。
若处于断裂带或裂缝发育带,页岩孔隙度、渗透率增加。
2.3 盖层条件
页岩气与煤层气相似,具有“自生自储”的特点,没有或仅有短距离的运移,页岩本身就是良好的盖层,因此页岩气的存在是不需要其他岩性的介质作为盖层的。
2.4 圈闭条件
页岩气藏的形成也不需要常规意义上的“圈闭”,页岩气藏形成于烃源岩层内,不受构造体系和物理界面控制,页岩气藏在一定的构气藏范围可近似等于生气源岩面积。
2.5 运移条件
页岩气藏的形成取决于天然气在源岩中大规模地滞留和集聚,由于页岩气为自生自储气藏,所以页岩气藏的形成基本上没有运移或运移距离极短,厚层烃源岩排烃效率低或根本不能排烃,大量烃类滞留于烃源岩中形成页岩气。
2.6 分布特点
页岩气藏分布受生烃岩体的大小和分布面积控制,常呈区域性、连续性分布。
页岩气藏通常位于或接近于盆地的沉降-沉积中心处,导致页岩气的有利区主要集中于盆地中心处。
中国页岩气藏的储层与美国有很大差异,美国的页岩气层埋深在800-2600米,而我国四川盆地的页岩气埋深在2000-3500米,这给我们研究和开采页岩气增加了技术难度。
3 成藏机理
3.1 成藏气源分析
页岩气从生烃、吸附与扩散、溶解与析出、活塞式与置换式运聚过程,体现出自身所构成的完整性成藏机理序列,整个过程全部在烃源岩内部完成,并且表现为持续不间断地充注、聚集成藏过程。
研究表明,烃源岩中生成的烃类能否排出,关键在于生烃量必须大于岩石和有机体对烃类的吸附量,同时必须克服页岩微孔隙强大的毛细管吸附等因素。
hunt认为从烃源岩中处次排出的烃量小于生烃总量的10%;tissot和pelet(1971)认为发生排烃的烃源岩总厚度也小于30m。
因此,烃源岩所生成的烃类只有部分被排出,仍有大量烃类滞留于烃源岩中,以吸附和游离状态存在,美国页岩气藏中,吸附气含量最低为16%,最高达80%。
3.2 成藏特点分析
页岩气藏中气体的赋存形式绝大部分是以吸附气的形式存于页
岩内有机质和黏土颗粒的表面,这与煤层气相似;游离气则聚集在页岩基质微小孔隙或裂缝中,这与常规气藏中的天然气相似。
页岩
气成藏机理具煤层气和常规天然气两者特征;页岩含有机质碳量的增加有助于生烃和微颗粒的吸附作用,页岩基质的孔隙和微裂隙发育也有利于以游离形态存在的页岩成藏。
3.3 成藏阶段分析
页岩气成藏机理具有明显的“混合型”特征。
按成藏机理的不同可将页岩气的成藏划分为2个阶段:第一阶段以吸附作用为主,发生在页岩气藏形成初期,甲烷生成后在页岩微孔(孔径小于2nm)中顺序填充,在介孔(孔径为2-50nm)中多层吸附至毛细管凝聚,在大孔(孔径大于50nm)中甲烷以压缩或溶解态赋存。
同沉积的有机质通过化学和生物分解成气,首先满足有机质孔内表面饱和吸附需求,再解吸扩散至基质微孔中,以吸附、游离相原位饱和聚集,具有与煤层气相同的吸附成藏机理,第二阶段发生在生气高峰,随着页岩生气过程的继续,当页岩有机质颗粒和基质微孔所提供的吸附能力不能满足所生成的天然气聚集需求时,随着生气过程的继续,页岩基质孔隙内温度和压力升高,伴随着岩石的造缝作用,导致过饱和气沿页岩微孔和薄弱面小规模裂缝运移,以游离态聚集并逐步形成气藏,也就是活塞式成藏机理。
页岩气成藏过程中,吸附机理与活塞式运聚机理构成了页岩气的成藏过程,两个阶段各自的发展规模和成熟度控制着页岩气藏中吸附态和游离态天然气比例的变化。
4 结束语
页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,并以吸附状态或游
离状态为主要存在方式在烃源岩层内就近聚集,表现为典型的“原地”成藏模式;孔隙度小(平均为5.2%)、渗透率低(低于0.001毫达西)的岩层是页岩气成藏条件;富有机质碳含量高的黑色页岩厚度愈大,气藏富集程度就越高;页岩孔隙与微裂缝愈发育,气藏富集程度愈高;盆地边缘斜坡页岩厚度适当且易形成张性裂隙是页岩气藏发育的最有利区域。
参考文献
[1]江怀友,宋新民,安晓璇等.世界页岩气资源与勘探开发技术综述[j].天然气技术,2008,2(6).
[2]张金川,薛会,张德明,蒲军.页岩气极其成藏机理[j].现代地质,2003,17(4).466.
[3]李新景,胡素云,程克明.北美裂缝性页岩气勘探开发的启示[j].石油勘探与开发,2007,8(4):392.
作者简介:周玉增(1956-),男,高级工程师,山东聊城人,1982年1月毕业于山东矿业学院地质勘探专业。