页 岩 气 地 质 特 征

页岩气藏分布地质规律与特征聂海宽;张金川【摘要】对不同类型盆地内页岩气藏的页岩特征、深度、压力、天然气成因、裂缝、含气饱和度及气藏模式等气藏特征进行分析,对我国相似构造演化、相似类型盆地页岩气成藏条件进行类比研究.研究结果表明:江南-雪峰隆起北缘、鄂西及塔里木南缘等早古生代前陆盆地,准噶尔盆地周缘、"钦防海槽"和"十万大山"等晚古生代前陆盆地,扬子板块南北两条前陆盆地带等中生代前陆盆地以及塔里木、四川和鄂尔多斯等克拉通盆地都具备页岩气藏发育的地质条件.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(041)002【总页数】9页(P700-708)【关键词】页岩气;前陆盆地;克拉通盆地【作者】聂海宽;张金川【作者单位】中国地质大学(北京)教育部海相储层演化与油气富集机理重点实验室,北京,100083;中国地质大学(北京)教育部海相储层演化与油气富集机理重点实验室,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TE122.3;P618.13页岩气是一种新型的非常规天然气，不同学者对其概念、成藏机理及成藏条件等进行了研究[1-8]。

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。

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。

页岩气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[4-7]。

本文旨在对产页岩气盆地发育的区域构造背景和分布大地构造位置进行研究，进而得出页岩气藏分布地质规律与特征。

本文作者在分析美国页岩气盆地分布规律的基础上，对其分布的大地构造位置及盆地类型进行分类，认为产页岩气盆地主要位于阿巴拉契亚早古生代逆冲褶皱带、马拉松—沃希托晚古生代逆冲褶皱带和科迪勒拉中生代逆冲褶皱带前缘的前陆盆地及其相邻地台之上的克拉通盆地，在此基础上分析了不同盆地类型中页岩气藏的特征及气藏模式，并对我国主要前陆盆地和克拉通盆地的页岩气藏发育情况进行研究。

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。

页岩气地质特征及选区评价页岩气是一种以页岩为主要储层，通过先进的水平钻井和压裂技术开发出来的天然气，其地质特征主要包括储层、控矿构造和含气性等方面。

为了更好地评价页岩气的开发潜力，需要对其选区进行全面综合评价。

储层特征是评价一块页岩气选区开发潜力的重要指标之一，一般分为物性、成分和孔隙结构三个方面。

物性指储层的密度、孔隙度、渗透率、压缩系数等物理特性；成分指储层的有机质含量、有机质类型、排泄类型等化学特性；孔隙结构指储层孔隙的大小、形态和连通性等。

页岩气储层的物性特征通常表现为低渗透率、低孔隙度、低渗透性和高岩石压缩系数等，需要通过水平井和压裂技术进行有效地刺激和提高产能。

在早期选区评价中，通过钻井获取的储层岩心、测井资料和岩相描述等信息，可以较为全面地识别储层特征，但随着技术的不断进步，地震勘探、微地震监测和地下水力学等新技术也被应用于储层特征评价，提高了评价的可靠性。

控矿构造是指影响页岩气储层形成、聚集和保存的因素，主要包括构造、沉积环境和地质历史等方面。

选区评价中要全面分析控矿构造的特点，了解地质构造对页岩气聚集和分布的影响，进而确定开发策略和方案。

页岩气储层的聚集规律一般与构造沉降相对稳定、受构造变形较小、沉积相相对一致的地层区域有较好的相关性。

因此，通过对构造形态、沉积相和断裂发育等方面的综合分析，可以确定最有利于开发的区域。

含气性是指含气岩石在压力释放时所释放的气体，也是评价选区开发潜力的重要指标之一。

含气性受储层岩石物性和构造背景的影响较大，具体表现为含气压力、含气饱和度和气体组成等方面。

页岩气开发中，矿区内不同井的含气性差异较大，需要通过大量的数据采集和分析，针对不同地层与井段开展智能化优化生产。

综上所述，页岩气地质特征及选区评价涉及多个学科领域的知识，需要开展全面而系统的研究和应用，才能更好地确立合适的开发方案和科学的管理策略。

中国页岩气形成机理地质特征及资源潜力摘要：页岩气是以自生自储为主的非常规天然气，是油气资源中的新型矿种。

由于页岩气储层低孔低渗，要实现大规模开采必须克服许多理论和技术上的难题。

本文分析中国页岩气基本特征、形成机理与富集条件、面临的难题等, 对中国页岩气资源潜力进行预测, 以期为中国页岩气的研究和勘探开发提供依据。

关键词：非常规油气 ;页岩气;源岩油气页岩气是一种潜在资源量非常巨大的非常规天然气资源，具有含气面积广、资源量大、开采技术要求高、生产寿命长、稳产周期长等特点。

近年来，严峻的能源紧张形势使页岩气资源在世界范围内受到了广泛的关注。

一、页岩气勘探开发现状油气工业的发展主要历经构造油气藏、岩性地层油气藏、非常规油气藏三个阶段。

油气藏分布方式分别有单体型、集群型、连续型三种类型。

从构造油气藏向岩性地层油气藏转变是第一次理论技术创新,以寻找油气圈闭为核心;从岩性地层圈闭油气藏向非常规连续型油气藏转变是第二次理论技术创新或革命,以寻找有利油气储集体为核心,致密化“减孔成藏”机理新论点突破了常规储集层物性下限与传统圈闭找油的理念。

随着勘探开发技术不断进步,占有80%左右资源的非常规油气，如页岩气、煤层气、致密气、致密油、页岩油等已引起广泛关注,并得到有效开发, 在油气储产量中所占比例也逐年提高。

传统观点仅认识到页岩可生油、生气,未认识到页岩亦可储油、储气,更未认识到还能聚集工业性页岩油、页岩气。

近年来,典型页岩气的发展尤为迅速,地质认识不断进步,优选核心区方法、实验分析技术、测井评价技术、资源评价技术、页岩储集层水平井钻完井、同步多级并重复压裂等先进技术获得应用, 形成“人造气”是页岩气快速发展的关键因素。

页岩气突破的意义在于:突破资源禁区,增加资源类型与资源量。

2、挑战储集层极限,实现油气理论技术升级换代,水平井多级压裂等核心技术，应用于其他致密油气等非常规和常规油气储集层中更加经济有效,可大幅度提高油气采收率。

页岩气系列资料总结藏南日喀则地区白垩纪泥岩、页岩有机质丰度及其油气地质意义一、页岩气的定义页岩气指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中（亦可存在于泥页岩层系中的粉、细砂岩,粉砂质泥岩或砂岩夹层中）,以吸附或游离状态为主要存在方式（也包括溶解气）的连续式富集（连续型油气藏是指低孔低渗储集体系中油气运聚条件相似、含流体饱和度不均的非圈闭油气藏,具有巨大的储集空间和模糊的油气藏边界,其存在几乎不依赖于水柱压力,主要指非常规气藏,包括致密砂岩气、页岩、深盆气、煤层气、浅层微生物气、天然气水合物6种主要类型/为不间断充注、连续聚集/连续分布成藏）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烃源岩中大规模滞留的结果。

Curtis认为页岩气系统基本上是生物成因、热成因或者生物—热成因的连续型天然气聚集,页岩气可以是储存在天然裂隙和粒间孔隙内的游离气,也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或是干酪根和沥青中的溶解气。

张金川等认为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,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。

二、页岩气的类型1、按气源成因分类：是最常采用的分类方式。

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。

盆地斜坡/中心,倾油有机质经历充分热降解或热裂解,热成因页岩气较发育;有机质成熟度较低、水动力条件优越的盆地边缘,生物成因气发育。

热成因型页岩气又可分为3个亚类:①高热成熟度型,如美国Fort Worth盆地的Barnett 页岩气藏;②低热成熟度型,如Illinois盆地的New Albany页岩气藏;③混合岩性型,即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同储气,如East Texas盆地的Bossier页岩气藏。

热成因气的形成有干酪根成气、原油裂解成气和沥青裂解成气3种途径: 原油及沥青二次裂解生成的天然气量大小主要取决于烃源岩中有机质丰度、类型以及液态烃残留量，和储层的吸附作用。

页岩气地质特征及选区评价页岩气是指将天然气储存在页岩中，通过水力压裂等方式释放并开采的一种非常重要的能源资源。

由于具有储量丰富、开采难度大、环保压力较高等特点，在国内外都备受关注。

本文主要从地质特征和选区评价两方面介绍页岩气开采的基础知识。

页岩气的留存和释放主要取决于页岩岩性、孔隙度、孔隙连通性、厚度、有机质含量、成熟度和构造地质条件等因素。

（一）岩性页岩是一种沉积岩石，其主要成分为粘土矿物和碎屑矿物。

页岩具有致密的结构，孔隙度很低，很少有自然裂缝或洞穴，所以传统的储层类型分类带不适用于页岩。

（二）孔隙度页岩的孔隙度很低，一般在1%以下，而且孔隙主要是纳米级孔隙和微孔隙，这些孔隙含量很低，无法利用传统石油勘探工具检测。

（三）孔隙连通性孔隙连通性是指岩层中各种孔隙之间的联通情况。

对于页岩来说，孔隙连通性很差，很难形成具有商业价值的储层。

（四）厚度页岩的厚度一般在几十米到几百米之间，厚层页岩有更好的存储和释放条件。

（五）有机质含量页岩的有机质含量是影响页岩气形成和释放的重要因素。

有机质主要来自沉积物中的有机残骸和有机质合成。

页岩中的有机质主要为干酪根，它随着页岩成熟程度的提高，逐渐分解释放出天然气。

在评价页岩气开采潜力时，需要注意评估其有机质含量和成熟度。

（六）成熟度成熟度是指有机质经过热压作用后产生的热解气的数量，也就是岩石中腐殖质的热解程度。

成熟度一般通过反射率、有机质类型和含量等指标来判断。

在成熟度较高的页岩中，可以形成较多的烃类物质，从而产生较高的页岩气含量。

（七）构造地质条件构造地质条件包括构造类型、断裂和褶皱等因素。

底部比较平坦的凸起或构造陷落情况比较复杂的地区容易形成较好的页岩气储层。

页岩气选区评价需要综合考虑地质、地球物理、地球化学、地面观测数据以及开采技术等因素。

通过评价岩性、厚度、有机质含量和成熟度等因素，确定页岩气形成和储存的基本条件。

同时，通过地质构造分析确定适合开采的地质构造类型。