页岩气地质特征及选区评价

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。

页岩气勘探综述

通过学习调研，使我们对页岩气的成藏机理、地质特点、储层评价等方面有了一定的了解，对页岩气勘探开发的前景有进一步认识，对非常规油气勘探增强了信心。

页岩气大部分位于泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附、游离状态为主要存在方式聚集的天然气。在页岩气藏中，天然气也存在于页岩夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，页岩气藏是天然气生成后在源岩内或短距离运移就近聚集的结果，它与常规天然气藏最明显的区别是“自生自储”。

一、国内外页岩气勘探开发的情况

根据有关资料介绍：全球页岩气资源量很丰富，预计达456.24×1012ｍ3，主要分布在北美、中亚、中国、中东北非和前苏联。美国的页岩气资源量达14.2×102ｍ3－19.8×102ｍ3。目前已对多个含气盆地进行商业性开采，页岩气的产量超过了200×108ｍ3，占美国天然气产量的3%。加拿大紧随美国之后积极开展了页岩气的勘探开发试验。

页岩气的研究勘探开发最早始于美国，1821年，美国就打了第一口具有工业性的页岩天然气井，该井井深8米，由于产气量少，没有引起人们重视。到1926年，东肯塔基和西弗吉尼亚盆系页岩气田的发现，到20世纪70年代美国能源部才发起并实施对页岩气的研究与开发。页岩气的产量从1979年－1999年净增7倍。研究的重要进展是认识到页岩气的吸附作用机理，使页岩气的储量和产量得以大幅度提高。到2005年美国页岩气的产量占天然气总产量的45%。

美国页岩气主要来之于中－古生界地层中，目前勘探开发的区域正由东北部地区的12个盆地向中西部地区的盆地拓展。

据有关研究部门介绍：我国页岩气资源也十分丰富，预计资源量达100×1012ｍ3，约为常规天然气源资量的两倍。在我国四川盆地、中下扬子、吐哈等盆地页岩十分发育，最大厚度达1400米，这些地区的页岩都具有页岩气成藏的基本条件，勘探开发的潜力很大。

我国的页岩气勘探开发研究刚起步。研究单位认为我国许多盆地页岩气成藏的地质条件，与美国东北部地区页岩气成藏的地质条件基本相同。我国南方地区分布的黑色页岩厚度大（四川盆地页岩厚度最大起过1400米）埋深浅，黑色泥页岩普遍出露，有机质丰度高，生气能力强。前人结合美国东部地区页岩气成藏的地质条件进行对比，认为我国南方具有有利的页岩气发育条件，在地层岩性、构造背景、地质演化、天然气生成条件、区域破坏和保存条件，甚至地质年代都是相同的。

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。

（一） 岩体地质特征

岩体分布于图幅东北部哈里努登一带，近东西向延伸。长约20公里，南北最宽约5公里，面积76平方公里。呈一较大的长条状岩株。岩体南侧侵入哈乌拉组及波罗苏坦庙组（AnZb）

西部侵入德尔和通特组（AnZde）,局部显交代侵入关系，北缘与第三系呈沉积不整合接触，东端侵入于波罗坦庙组。岩体受东西向构造体系所控制，内部被断层强烈破坏，并被后期各种中基性及酸性岩脉多次侵入。

岩体的岩石类型较复杂，主要由黑云母斜长花岗岩组成，少量黑云母二长花岗岩及石英闪长岩。岩石显灰白色、灰色，矿物粒度较细，以细粒级、中细粒级为主（表24）。具花岗结构、交代结构，显片麻状构造。各岩石类型的简要特征及矿物含量见表25、图38。

岩体化学成分（表26、图39）较我国花岗闪长岩平均化学成分和代里花岗闪长岩化学成分偏酸性、S值明显为高。岩体西部的化学成分则较东部为基性。

岩体中微量元素的含量（%）：Be (0.0003)、Ba (0.05)、Pb (0.002)，Ti (0.34)、Mn (0.048)、Cr (0.003)、Ni (0.001)、V (0.006)、Cu (0.0016)、Zr (0.013)、Co (0.0016)、Sr (0.036)、Ga (0.001)。

岩体东部较丰富，而西部贫锆、钛，并不含Be、Ba、Cr、Ni、Co、Sr、Ga、等。

在岩体东、西部各取人工重砂样一个，见含较多的锆石、榍石、磁铁矿、磷灰石、石榴石和褐铁矿。西部榍石较多，东部锆石较多。可能与西部多捕掳体有关。

岩体蚀变现象和交代作用发育。常见蚀变现象有斜长石的部分绢云母化、绿帘石化和黝帘石化；黑云母的绿泥石化。证明交代作用存在的主要现象有：（1）矿物形态不规则，呈缝合线状接合关系。（2）世代不同、大小不等的矿物互相交代。（3）出现较多的新生矿物，如新生石英、新生微斜长石等。（4）微斜长石及斜长石常成残晶出现。（5）新生的细粒石英组成集合体沿早成矿物（斜长石、微斜长石）边缘进行交代，致早成矿物成残晶状态。（6）蠕英、净边、包含等交代结构发育。交代作用在岩体西部较东部为强，南部较北部为强，与围岩接触附近更为明显。