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页岩气成藏条件综述【摘要】以美国典型页岩气盆地的页岩气成藏条件为基础，结合国内学者讨论，归纳出页岩气成藏条件包括：生烃条件（沉积环境、有机质类型、丰度、成熟度、单层厚度）、储集条件（孔隙度、渗透率、裂缝发育程度、矿物成分）、盖层及保存条件（构造运动强度、地层水条件）以及地层压力和埋深等，有利的页岩气成藏指标的下限【关键词】页岩气；成藏条件；有机质含量；成熟度0.引言页岩气是指天然气在富有机质泥页岩中生成之后，在层内以吸附或游离状就近富集，表现为“原地成藏”特征[1]。
页岩气勘探、开发始于美国，1821年在纽约Chautauqua县泥盆系Dunkirk页岩中钻下第一口页岩气井，产出可照明天然气[2]。
近年来，国内学者对页岩气成藏条件也进行了一些讨论[3-4]，但不够全面。
本文通过对美国典型页岩气盆地的页岩气成藏条件进行分析，结合国内学者讨论，总结页岩气成藏条件、成藏控制因素及下限指标。
1.烃源条件1.1沉积环境沉积环境从根本上控制和决定了页岩发育的厚度、有机质类型和丰度，所以我们应该把它作为分析页岩烃源条件的前提。
通常安静、缺氧还原的水体对有机质的保存有利，例如，在海相中，浅海陆棚环境最适合富有机质泥页岩的形成，四川盆地的寒武系筇竹寺组及志留系龙马溪组页岩均属深水陆棚相沉积[5]，已发现大量页岩气资源。
1.2有机质类型裂缝不仅可作为页岩气的聚集场所，还可作为页岩气的运移渠道。
裂缝有助于吸附气的解析，增加游离气的含量[2]。
李登华（2009）认为真正对页岩储层起到改善作用的是微裂缝，而不是宏观裂缝[3]。
对热成因型的页岩气藏而言，宏观裂缝会导致页岩气的逸散，对其保存不利；对于生物成因气藏而言，断裂越多，地层水活动性越强，生成的生物气量反而越大[3]。
2.2岩石学特征当页岩中脆性矿物含量越高时，越易形成天然裂缝和人工诱导裂缝。
北美主要页岩气产层的石英含量一般在20%～75%之间（表1），对于具有商业开发价值页岩而言，脆性矿物含量一般高于40%，石英含量大于30%[8]。
第29卷 第6期2010年11月地质科技情报Geolog ical Science and Technolog y InformationVol.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@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。
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。
加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层特征加拿大西加盆地是世界上重要的页岩气产区之一，其泥盆系页岩气储层特征备受研究者和工程师们的关注。
本文将通过对西加盆地泥盆系页岩气储层的特征进行分析和总结，以期为相关领域的研究和开发提供参考。
一、地质特征西加盆地的泥盆系页岩气储层主要分布于艾伯塔、萨斯喀彻温和曼尼托巴等省份，其地质构造主要为盆地中的古元古代基岩和泥盆纪的地层序列。
盆地中分布有丰富的页岩气资源，特别是位于布尔根组、古大陆坡湖组和费尔金潘组等泥盆系地层中，页岩气资源储量极为可观。
二、储层特征1. 岩性特征西加盆地泥盆系页岩气储层以均质粘土质页岩为主，具有致密、均质的特点。
一般具有较高的有机质含量，有机质类型主要以干酪根Ⅰ型和Ⅱ型为主，同时伴随着少量的岩屑和矿物颗粒。
2. 孔隙结构由于页岩岩性的特点，西加盆地泥盆系页岩气储层的孔隙结构极为微细，其孔隙类型主要包括微孔隙、裂缝孔隙和溶孔隙。
裂缝孔隙是页岩气储层中最重要的储集空间类型，对页岩气的渗透能力有着重要影响。
3. 孔隙连通性由于页岩气储层的致密性，孔隙连通性较差，因此需要通过水平井、压裂等技术手段来改善孔隙连通性，提高气体的开采效率。
4. 物性参数西加盆地泥盆系页岩气储层的物性参数主要包括孔隙度、渗透率、孔隙结构系数、岩石力学参数等。
这些参数对于页岩气的勘探、开发和评价具有重要的意义。
三、地质条件1. 沉积环境西加盆地泥盆系页岩气储层的沉积环境多样，包括古大陆坡湖相、海相和湖相等，沉积环境对储层物性和地质构造有着重要影响。
2. 地层伴生矿物泥盆系页岩储层中常常伴生着石英、长石、云母、钠长石等矿物，这些矿物的存在对页岩气的形成和储集具有一定的影响。
3. 构造特征西加盆地泥盆系页岩气储层的构造特征主要包括构造构型、构造应力等，这些特征对页岩气的形成和分布具有一定的控制作用。
四、开发技术1. 水平井开发由于西加盆地泥盆系页岩气储层的致密性，水平井是开发页岩气的重要手段之一，能够有效提高气体的产能和开采效率。
北美典型克拉通盆地页岩气成藏特征、模式及启示杨振恒;韩志艳;李志明;聂海宽【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2013(000)004【摘要】北美含页岩气克拉通盆地主要以密执安盆地、伊利诺斯盆地和德拉华盆地为代表。
对上述盆地的岩性特征、有机质类型、生气方式、埋深、热成熟度、吸附气含量、裂缝对页岩气成藏的作用进行了探讨，梳理了北美克拉通盆地页岩气的两种成藏模式，分别以密执安盆地Antrim页岩气成藏模式（ A型模式）和德拉华盆地Barnett 页岩气成藏模式（ B型模式）为代表。
A型模式主要特征为：从盆地周缘较浅至较深部位赋存着具有生物成因和热成因的“二元”成因结构的天然气，依次从生物气过渡到混合气，最后为热成因气。
B型模式主要特征为：页岩气生气方式为热成因天然气“原地”生成聚集，在不同成熟度的区域，产出不同热成因类型的天然气。
结合我国克拉通盆地油气地质特征认为，德拉华盆地Barnett 页岩气成藏模式（ B型模式）对我国页岩气勘探更有意义，密执安盆地Antrim页岩气成藏模式（ A型模式）对我国页岩气勘探的意义不能忽视。
【总页数】8页(P463-470)【作者】杨振恒;韩志艳;李志明;聂海宽【作者单位】中国石化油气成藏重点实验室，江苏无锡214151;中国石化油气成藏重点实验室，江苏无锡214151;中国石化油气成藏重点实验室，江苏无锡214151;中国石化石油勘探开发研究院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE121.1【相关文献】1.南华北盆地中牟凹陷太原组-山西组页岩气成藏特征——以河南中牟区块ZDY2井为例 [J], 冯辉;邱庆伦;汪超;刘红亮2.鄂尔多斯盆地东部山西组页岩气成藏特征及勘探对策 [J], 刘洪林; 王怀厂; 张辉; 赵伟波; 刘燕; 刘德勋3.四川盆地绵竹—长宁克拉通内裂陷东侧震旦系灯影组四段台缘丘滩体成藏特征与勘探前景 [J], 杨威;武赛军;魏国齐;谢武仁;金惠;曾富英;苏楠;孙爱;马石玉;沈珏红4.四川盆地西南缘山地复杂构造区页岩气富集模式及勘探启示:一个页岩气新区 [J], 杨平;余谦;牟传龙;汪正江;刘伟;赵瞻;刘家洪;熊国庆;邓奇5.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 [J], 杨振恒;李志明;王果寿;腾格尔;申宝剑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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%）。
加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层特征加拿大西加盆地是全球最重要的页岩气资源富集区之一，而其泥盆系页岩气储层特征更是备受关注。
页岩气是一种常规天然气，但其存在于页岩岩石中，通过水力压裂等技术进行开采。
本文将从地质特征、储层特性和产能潜力等方面对加拿大西加盆地泥盆系页岩气进行深入解析。
地质特征加拿大西加盆地位于加拿大西部，其地质构造复杂，形成了丰富的沉积盆地。
西加盆地泥盆系页岩气储层主要分布于艾伯塔省、萨斯喀彻温省和英属哥伦比亚省等地区，总面积约为25万平方公里。
该地区的泥盆系页岩岩石主要由泥页岩、泥岩和少量砂岩组成，受到了叠加构造和断裂活动的影响，形成了复杂的构造样式和多样化的构造圈闭。
这些构造圈闭提供了泥盆系页岩气储层形成的有利条件。
储层特性加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层具有一定的特殊性，主要体现在以下几个方面：1. 孔隙结构：泥盆系页岩储层孔隙结构主要以微观孔隙和裂缝为主，其中微观孔隙主要由有机质和无机石英颗粒共同组成，裂缝则主要受构造应力和岩石收缩等因素的影响形成。
2. 渗透率：泥盆系页岩气储层渗透率较低，通常在0.1md以下，部分高品位页岩气储层渗透率可高达1-2md。
3. 孔隙流体：泥盆系页岩储层中的孔隙流体主要为天然气和水，其中天然气主要以甲烷为主，氮气和少量的二氧化碳为伴生气体。
4. 吸附气体：泥盆系页岩储层中的天然气主要以吸附气体形式存在，其在有机质表面的吸附量较大，可以成为页岩气资源的重要组成部分。
1. 储量丰富：经过勘探和评价，加拿大西加盆地泥盆系页岩气的资源量巨大，储量可观，为未来的页岩气开发提供了坚实的资源基础。
2. 层内留存率高：泥盆系页岩气储层中的天然气主要以吸附态存在于有机质表面，具有较高的层内留存率，使得其开采效率较高。
3. 技术支持完善：加拿大西加盆地拥有成熟的页岩气开发技术和设施，包括水力压裂、水平井钻完善的管网等，为泥盆系页岩气的开发和生产提供了良好的技术支持。
3本文受到中国石油天然气集团公司科技攻关项目(编号:2008B 20502)的资助。
作者简介:李新景,女,博士;现主要从事石油地质综合研究、页岩气资源评价与选区工作。
地址:(100083)北京市学院路20号910信箱中国石油勘探开发研究院资源规划所。
电话:(010)62098666。
E 2mail :xinjingli @北美页岩气资源形成的地质条件3李新景1 吕宗刚2 董大忠1 程克明11.中国石油勘探开发研究院2.中国石油西南油气田公司蜀南气矿 李新景等.北美页岩气资源形成的地质条件.天然气工业,2009,29(5):27232. 摘 要 Fort Worth 盆地Barnett 页岩气藏的成功开发,极大地推动了全球页岩气勘探开发进程。
分析北美地区已开发页岩气聚集区带油气地质特征,了解区域地质背景,有助于建立页岩气富集模式、寻找有效页岩气储层、确定“甜点”边界、提高采收率等。
研究表明,北美克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系—密西西比系富集多种成因、多种成熟度页岩气资源,页岩产层通常是含油气系统中主力烃源岩,尤以受上升洋流影响、具有低能还原环境的海进体系域黑色页岩(腐泥型—混合型干酪根)为佳。
沉积环境和热成熟度是页岩气富集区带主要控制因素,裂缝网络发育程度决定能否获取丰厚的商业价值。
因此,古气候、古地理条件以及沉积环境、构造作用等因素的综合,使得北美页岩气资源形成并不断得到有效开发。
关键词 北美 页岩气 地质特征 储集层 有机质丰度 烃源岩 富集区 DOI :10.3787/j.issn.100020976.2009.05.006 统计表明,高产且经济效益好的页岩气储层往往分布面积广、埋深适中、厚度大(大于30m )、有机质丰度高(TOC >2%)、成熟程度适中(R o 介于1.1%～2.5%)、含气量较高(3～10m 3/t )、产水量较少、黏土含量中等(小于40%)和脆性较高(即低泊松比、高杨氏弹性模量)以及围岩条件有利于水力压裂控制。
加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层特征加拿大西加盆地是一个富含石油和天然气资源的地区，其中泥盆系页岩气储层是该地区的重要能源资源之一。
泥盆系页岩气储层具有独特的地质特征和储层特性，其开发具有一定的挑战性。
本文将从地质背景、储层特征、裂缝特征和渗透性等方面对加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层进行深入分析。
一、地质背景加拿大西加盆地地处北美大陆板块西北缘，北起阿尔伯塔省，南至摩根大沙漠，西至落基山脉，东临加拿大落基山前地，是加拿大最大的石油和天然气产区之一。
泥盆系页岩气储层广泛分布于该地区，其地质背景的形成对储层特征具有重要影响。
泥盆系页岩气形成于距今3.6亿年前的泥盆纪，当时该地区是一个浅海环境，有机质丰富，条件适宜生物寿命的保存，形成了厚厚的有机质富集层，为页岩气的形成提供了良好的地质条件。
二、储层特征1. 有机质富集加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层的有机质丰富，主要为干酪根Ⅰ型和Ⅱ型有机质。
干酪根Ⅰ型有机质主要分布在泥盆系上部，有机质丰富，具有良好的生烃潜力；干酪根Ⅱ型有机质分布在泥盆系下部，含氮量较高，具有较高的成烃潜力。
这些有机质的富集为页岩气的形成提供了源头条件。
2. 储层孔隙结构泥盆系页岩气储层的孔隙结构主要是微米级和亚微米级孔隙。
由于页岩岩石致密，孔隙度较低，渗透性较差，使得气体的储集和运移受到一定的限制。
泥盆系页岩气储层还存在一定数量的有机质孔隙和裂缝孔隙，这些孔隙对气体的储集和运移起到了一定的作用。
3. 储层裂缝特征泥盆系页岩气储层中存在多种类型的裂缝，包括水平裂缝、垂直裂缝、斜交裂缝和复合裂缝等。
这些裂缝是储层中流体运移的重要通道，对页岩气的生产具有重要的影响。
裂缝的发育程度和方向分布对储层的渗透性和生产潜力具有重要影响。
三、渗透性加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层的渗透性较低，通常在0.1 mD以下。
由于页岩岩石致密，孔隙度低，渗透性差，使得气体的储集和运移受到一定的限制。
提高储层的渗透性是页岩气开发的关键技术之一。
福特沃斯盆地Barnett页岩气藏特征及启示*聂海宽,张金川,张培先,宋晓薇(中国地质大学海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083)摘要:福特沃斯盆地Newark East页岩气田是美国第一大页岩气田,代表了一个集烃源岩、储层和盖层等成藏体系所有关键要素存在于同一套页岩层的非常规天然气藏)))页岩气藏。
根据研究资料,对福特沃斯盆地B arnett页岩气藏的特征进行了分析,包括页岩厚度、有机质类型及丰度、成熟度、孔渗和裂缝特征以及含气量等指标,重点研究了Newark Eas t页岩气田的特征,该气田具有页岩层相对较厚、有机质丰度高、热成熟度高和被致密碳酸盐岩包围的特征。
最后得出Newark East气田Barnett页岩气藏的气藏模式,并认为该页岩气藏的特征、模式在马拉松-沃希托、阿巴拉契亚逆冲褶皱带前缘的前陆盆地中具有普遍意义。
关键词:页岩气;模式;特征;B arnett页岩;福特沃斯盆地中图分类号:T E132.2文献标识码:A文章编号:100027849(2009)022*******福特沃斯盆地是美国德克萨斯州中北部南北向延伸的浅盆状洼地,面积约38100km2。
勘探实践表明,密西西比系(下石炭统,下同)Barnett页岩是储量很大的页岩气藏。
20世纪80年代以前,Bar2 nett页岩并不是勘探的目标,当时勘探的重点是宾夕法尼亚系碎屑岩以及奥陶系、密西西比系、宾夕法尼亚系(上石炭统,下同)碳酸盐岩。
虽然有很多井钻遇了Barnett页岩,且常有很强的气显示,但却被认为是没有经济价值的/页岩气藏0[122]。
20世纪80年代,Mitchell能源开发公司开始把Barnett页岩分布区作为可能的油气高产区进行了勘探开发。
20世纪90年代中期,在盆地北部建立了一个天然气高产区)))N ewark East页岩气田。
2006年,Newar k East页岩气田成为德克萨斯州产量最大的气田,按照能源信息管理局(EIA)最近的气田储量评价, Newark East气田的储量居全美气田第三,产量居全美气田第二[324],占全美页岩气总产量的一半以上,是美国最大的页岩气田。
加拿大西加盆地泥盆系页岩气储层特征西加盆地位于加拿大不列颠哥伦比亚省和阿尔伯塔省的交界处，是北美洲最大的页岩气储层之一。
西加盆地泥盆系页岩气储层具有以下特征：1. 厚度大西加泥盆系页岩气储层在不同地段厚度差异较大，最厚处可达数百米。
区域内部分地区储层良好，沉积物质量均匀。
但整个盆地内部也出现储层质量不佳、厚薄不均等特征。
2. 孔隙度低泥盆系页岩孔隙度低，其中天然气的储存主要在毛细管和裂缝内部。
如未经酸处理，其孔隙度只有0.5 ~ 2.5%。
因此，页岩气常常需要通过水平井和水平裂缝技术进行开采。
3. 有机质含量高西加盆地泥盆系页岩有机质含量高，在储层中的含量可达到10% ~ 20%。
有机质主要有腐植质、淀粉质、凝结质等。
有机质含量高是页岩气形成的重要条件，同时也表明了页岩层可能具有较好的热解产气潜力。
4. 孔径细西加盆地泥盆系页岩孔径多为亚微米至纳米级别，这种特殊的孔结构会导致页岩气流动性差，从而导致开采效率低下。
需要通过改变流体物性、利用高压破裂等技术进行优化。
5. 热解产气潜力高泥盆系页岩层中的有机质可以通过热解（即高温加热）产生天然气。
热解过程中，有机质被热分解并释放出大量的天然气。
西加盆地泥盆系页岩气储层中有机质丰富，因此具有较高的热解产气潜力。
综上所述，西加盆地泥盆系页岩气储层具有厚度大、孔隙度低、有机质含量高、孔径细和热解产气潜力高等特征。
这些特征对于页岩气的开采和开发具有重要的指导意义，同时也反映了该地区的地质条件和气藏性质。
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。
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。
泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中，分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内（James,2000）。
该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ，1985)。
它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。
（3）页岩气成烃条件分析①页岩分布特征阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪页岩层系属于晚泥盆世。
Antrim 页岩和NewAlbany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页岩的横向同位层系（Matthews,1993）。
在俄亥俄东边和南边,Huron 段分岔。
有的地区已经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。
俄亥俄页岩系统，覆盖于Java 组之上(图3)。
由三个岩性段组成：下部 Huron 段为放射性黑色页岩，中部Three Lick 层为灰色与黑色互层的薄单元，上部Cleveland段为放射性黑色页岩。
俄亥俄页岩矿物组成包括：石英、粘土、白云岩、重金属矿（黄铁矿）、有机物。
图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥盆纪页岩层的地层剖面。
中上泥盆统的分布面积约128，000mi 2(331，520km 2)，它们沿盆地边缘出露地表。
页岩埋藏深度为610～1520m ，页岩厚度一般在100－400ft(30—120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等，1993)。
②页岩地球化学特征图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。
从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统－下密西西比系剖面 （据Moody 等，1987）看，下Huron段所有的有机质基本上都是热成熟的。
有机质类型以Ⅱ型干酪根为主，利于生成液态和气态烃(Curtis和Faure，1997，1999)。
总有机碳等值线所圈定的大部分产气区包括西弗吉尼亚、东肯塔基和南俄亥俄(GRI，2000)。
在西弗吉尼亚的Calhoun郡，下Huron段的下伏页岩地层产气，其放射性测井曲线读数最大，这与其下伏泥页岩层段有机碳含量较高（达2％）相一致。
由图4可见，黑色页岩所占比例、总有机碳含量和产气率均向西增加，在靠近西弗吉尼亚边界附近Kentucky郡的Big Sandy气田处达到最大值。
该气田自1921年开始生产页岩气以来一直是阿巴拉契亚盆地产量最高的页岩气田。
图3 中上泥盆统放射性黑色页岩的总有效厚度图(据deWitt等。
1993)图4 Ohio页岩Huron段下部的总有机碳分布(据Curtis和Faure1997年资料修改)俄亥俄页岩有机质以开阔海相成因及Tasmanites来源为主。
即干酪根类型以Ⅱ型和Ⅰ型为主。
古海藻Tasmanites是黑色页岩的重要的来源,其极度繁盛而且多期出现,排除了水柱透光带中的其它类型的生物群。
Curtis和Faure(1997，1999)认为，在塔康、阿卡德和阿勒格尼造山运动中，Rome地堑的边界断裂发生活化，在晚泥盆世浅内陆海的洋底形成了许多地貌凹陷，与这些地貌凹陷相关的断陷次盆地对Ohio页岩下Huron 段和West Falls群的Rhinestreet页岩段中藻类有机质的保存有明显的控制作用(图4)。
这些断陷次盆地可能由于其水循环条件差而限制了氧的补给。
有机质的保存条件也因为盆地上方水体中Tasmanites等藻类的周期性繁殖而变好。
这些藻类的繁殖由于消耗分子氧使有机质大量富集，从而保存了藻类物质。
Algeo(2008)提出Appalachian盆地中部泥盆系一密西西比系页岩是前陆盆地局限深水沉积产物。
泥盆系Ohio页岩沉积期，构造运动导致相对海平面下降，局限程度增强，晚泥盆纪一早石炭纪之交最大，使Appalachian海处于耗氧状态，而且稳定的分层水体确保生物有机质得以保存，TOC较高，形成New York 几百米厚黑色页岩，Kentucky东北部减薄为50～90m。
Zeilinki和McIver（1982）运用TAI值描绘了阿巴拉契亚盆地上泥盆统的热成熟度范围，指出盆地西部的岩石对于原油的生成是未成熟的,因此生成的数量比较有限。
大多数地区的黑色页岩层序是过成熟的,因而基本上没有生成液态烃类的可能。
盆地的中间部位既有高质量的源岩又有适当的热成熟度,因而具有页岩气商业性开采潜力。
总的来看，该页岩系统的Ro值介于0.4～1.3%（表1）。
表1 阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩地质、地球化学和储量参数表③页岩岩石矿物学及储层特征Ohio页岩矿物组成中，碳酸盐岩含量较低，小于25％；石英、长石和黄铁矿含量20～80％，粘土含量在20～80％之间，与Barnett页岩相比，Ohio页岩粘土矿物含量较高，而石英、长石及黄铁矿含量较低（图5）。
图5 页岩储层岩石矿物组成三角图（李新景等，2009）Big Sandy气田以Ohio组Huron段为主力产层，高产井多沿北东方向分布，与高角度多组裂缝发育紧密相关，裂缝不发育地区往往低产。
裂缝网络的形成主要受地质时期地壳应力作用强度和方向影响，尤其是Rome断槽形成中伴生的断裂作用。
West Virginia州Jackson县Cottageville气田研究揭示埋深1127.8m的Ohio组页岩Huron段，虽然裂缝局部充填白云石，但残余孔洞常具有连通性，渗透率较高。
因此众多研究认为，这一地区页岩气产量主要控制因素是有机质含量、热成熟度、天然裂缝展布以及黑色页岩与灰色页岩空间分布关系。
（4）页岩气的生产情况根据Hunter等(1953)的早期研究，3400口井中只有6％的井未采用增产措施完井。
这些井可能发育天然裂缝网络，其平均无阻日产量为1,055×103ft3。
其余94％的井完井后无可观产量，平均日产量仅61×103 ft3。
这些井后来用早期的油田射孔技术进行了增产处理，气井采取增产措施后，其平均日产量约285×103立方英尺，比采取增产措施前提高了4倍多，认为射孔提高了裂缝孔隙度和渗透率，因而能产出有商业价值的天然气。
目前，气井通常用液态氮泡沫和砂支撑剂进行压裂(Milici，1993)。
Big Sandy气田是阿巴拉契盆地页岩气历史累计产量最高地区。
绝大多数来自上泥盆系页岩气，现今储层还包括中泥盆统Marcellus页岩，上泥盆统Rhinestreet页岩、Cleveland页岩以及密西西比系Sunbury含气页岩，埋藏深度510～1800m，测井孔隙度1.5~11%，平均4.4%。
1996年该区估算原始地质储量5660×108m3，可采储量962×108m3，剩余可采储量255×108m3，估计单井极限可采储量14×104～2260×104m，平均250×104m3。
1994年以前，美国页岩气主要产自Ohio页岩，直到密歇根盆地钻探工作的迅速发展使Antrim 页岩的气产量位居全美之首时为止。
2、福特沃斯盆地巴尼特页岩系统（1）概况福特沃斯（Fort Worth）盆地是得克萨斯中北部地区的一个南北向延伸的浅的地堑，面积大约为15000mi2（38100km2）。
该盆地密西西比系巴尼特（Barnett）页岩为一个页岩气系统，由层状硅质泥岩、层状泥质灰泥岩以及骨架泥质泥粒灰岩混合组成。
早在20世纪50年代，美国Fort Worth盆地密西西比系Barnett页岩就见到良好气显示；1981年，Mitchell 能源公司大胆地对Barnett页岩段进行了氮气泡沫压裂改造，从而发现了Barnett页岩气田。
随着钻完井技术的不断改进，气田的面积不断扩大，产量飞速增长。
2007年,Fort Worth 盆地近8500口Barnett页岩气生产井的年产量为305.6×108m3,自1982年投产以来累计产气1018.8×108m3。
（2）构造及沉积特征福特沃斯盆地是晚古生代沃希托（Quachita）造山运动形成的几个弧后前陆盆地之一，沃希托造山运动是由泛古大陆变形引起的板块碰撞(北美板块和南美板块)形成逆冲断层的主要事件（Thompson et al，1988）。
盆地东部边界为沃希托逆冲褶皱带，北部边界是基底边界断层控制的红河背斜（Red River Arch）和曼斯特背斜(Muenster Arch)，西部边界为本德背斜（Bend Arch）、东部陆棚等一系列坡度较缓的正向构造，南部边界为大草原隆起(Llano uplift)。
盆地的轴大致与组成盆地北部—东北部边界的Muenster穹隆平行，然后向南弯曲与Quachita构造带前缘平行（图6）。
