页岩气成藏控制因素

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]。

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。

页岩气成藏机理1 前言页岩气是指那些聚集在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。

它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率、孔隙度极低的泥页岩之中，气流的阻力比常规天然气大，很大程度上增加了页岩气的开采难度，因此被业界归为非常规油气资源。

在页岩气藏中,天然气不仅存在于泥页岩,也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和砂岩地层中。

页岩气藏烃源岩多为沥青质或富含有机质的暗色泥页岩和高碳泥页岩,有机质含量一般为4% ~30%,是普通烃源岩的10~20倍。

天然气的生成来源于生物作用、热成熟作用或两者的结合。

页岩自身的有效孔隙度很低,页岩气藏主要是由于大范围发育的区域性裂缝,或热裂解生气阶段产生异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面或脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的最低限度的储集孔隙度和渗透率。

通常孔隙度最高仅为4% ~5%,渗透率小于1×10-3μm。

2 页岩气的成藏机理天然气以多种状态存在于页岩中。

少数为溶解状态天然气,大部分为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。

吸附状天然气的赋存与有机质含量密切,它与游离状天然气含量之间呈彼消长关系,其中吸附状态天然气的含量变化于20% ~85%之间。

2.1 页岩气第一阶段－吸附状态（吸附与扩散）天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离(图1①),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有机质和岩石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。

此时所形成的页岩气藏分布限于页岩内部且以吸附状态为主要赋存方式,总体含气量有限。

2.2 页岩气第二阶段－游离状态（溶解与析出）在热裂解气大量生成过程中,由于天然气的生成作用主要来自于热化学能的转化,它将较高密度的有机母质转换成较低密度的天然气。

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。

第一章页岩气成藏机理及控制因素页岩气（Shale gas），是一种重要的非常规天然气类型，与常规天然气相比，其生成、运移、赋存、聚集、保存等过程及成藏机理既有许多相似之处，又有一些不同点。

页岩气成藏的生烃条件及过程与常规天然气藏相同，泥页岩的有机质丰度、有机质类型和热演化特征决定了其生烃能力和时间；在烃类气体的运移方面，页岩气成藏体现出无运移或短距离运移的特征，泥页岩中的裂缝和微孔隙成了主要的运移通道，而常规天然气成藏除了烃类气体在泥页岩中的初次运移以外，还需在储集层中通过断裂、孔隙等输导系统进行二次运移；在赋存方式上，二者差别较大，首先，储集层和储集空间不同（常规天然气储集于碎屑岩或碳酸盐岩的孔隙、裂缝、溶孔、溶洞中，页岩气储集于泥页岩粘土矿物和有机质表面、微孔隙中。

），其次，常规天然气以游离赋存为主，页岩气以吸附和游离赋存方式为主；在盖层条件方面，鉴于页岩气的赋存方式，其对上覆盖层条件的要求比常规天然气要低，地层压力的降低可以造成页岩气解吸和散失。

页岩气的成藏过程和成藏机理与煤层气极其相似，吸附气成藏机理、活塞式气水排驱成藏机理和置换式运聚成藏机理在页岩气的成藏过程中均有体现，进行页岩气的勘探开发研究，可以在基础地质条件研究的基础上，借助煤层气的研究手段，解释页岩气成藏的特点及规律。

第一节页岩气及其特征页岩（Shale），主要由固结的粘土级颗粒组成，是地球上最普遍的沉积岩石。

页岩看起来像是黑板一样的板岩，具有超低的渗透率。

在许多含油气盆地中，页岩作为烃源岩生成油气，或是作为地质盖层使油气保存在生产储层中，防止烃类有机质逸出到地表。

然而在一些盆地中，具有几十－几百米厚、分布几千－几万平方公里的富含有机质页岩层可以同时作为天然气的源岩和储层，形成并储集大量的天然气（页岩气）。

页岩既是源岩又是储集层，因此页岩气是典型的“自生自储”成藏模式。

这种气藏是在天然气生成之后在源岩内部或附近就近聚集的结果，也由于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态存在。

国内页岩气开采相关技术研究[摘要]页岩气（），作为一种非常规天然气类型，和常规天然气相比，其生成、运移、赋存、聚集、保存等过程还有成藏机理很多相似之处，又有一些差异。

本文主要对页岩气成藏机理、控制因素，页岩气藏开采技术进行分析，并对国内页岩气的开采前景进行了阐述。

[关键词]页岩气；成藏机理；控制因素；开采技术中图分类号：e32 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0068-011 页岩气成藏机理及控制因素1.1 页岩气的成藏过程及特征地层当中页岩系统组成大部分是泥页岩以及泥质粉砂岩。

页岩气中具有多种天然气赋存状态。

少量的天然气被溶解，大部赋存在有机质还有岩石颗粒表面，以以游离在裂缝、孔隙之中。

页岩气成藏具有多机理、复杂的特点，天然气除在有机质、孔隙水、还有液态烃类中存在溶解外，天然气由生烃的活塞式运聚还有生烃高峰进行的置换形式运聚，表现页岩气成藏机理特点[1]。

1.2 页岩气成藏的主控因素由于页岩气主要特点包括：生成、运移、以及富集，控制页岩气成藏因素主要有：有机质类型及含量、泥页岩组成特点、构造作用、热演化程度大小、还有裂缝发育情况等因素。

（1）岩性还有矿物够成页岩一般被定义成“细粒的碎屑沉积岩”，但在矿物组成方面（比方碳质、硅质还有粘土质等）、构造和结构上有多种样式。

页岩一般由碳酸盐、粘土质、黄铁矿、有机碳还有石英组成。

（2）岩石地化有机特征泥页岩地化有机特点对岩石的储集能力、岩石的生气能力控制作用很大。

（3）泥页埋深还有岩层厚度泥页岩埋深还有厚度和对页岩气成藏具有重要影响。

工业性页岩气藏的形成，泥页岩需要达到一定的厚度，这样有利于储集层还有烃源岩层的形成。

（4）裂缝页岩气在聚集还有运移方面同样受到裂缝影响。

裂缝发育可以增大储层的孔隙度，增加游离气单位面积的的聚集，发育时候的泥页岩裂缝能够促进页岩气进行运移，有利于页岩气的开采还有常规气藏的形成，然而，早期出现很多的裂缝，造成储层的封闭性发生破坏，使得天然气分散还有散失，对页岩气藏保存产生不利影响。

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%）。