中国页岩气形成机理_地质特征及资源潜力

3本文受到国家自然科学基金项目(编号:40672087、40472073)及“全国油气资源战略选区调查与评价”国家专项的资助。

作者简介:张金川,1964年生,本刊第六届编委会委员,教授,博士生导师;现主要从事非常规天然气地质、油气成藏机理与分布规律、油气资源评价及盆地流体分析等研究工作。

地址:(100083)北京市海淀区学院路29号。

电话:(010)82322735。

E 2mail :zhangjc @我国页岩气富集类型及资源特点3张金川　姜生玲　唐玄　张培先　唐颖　荆铁亚教育部“海相储层演化与油气富集机理”重点实验室・中国地质大学(北京) 张金川等.我国页岩气富集类型及资源特点.天然气工业,2009,29(12):1092114. 摘　要　根据页岩气聚集的机理条件和中、美页岩气地质条件的相似性对比结果认为:中国页岩气富集地质条件优越,具有与美国大致相同的页岩气资源前景及开发潜力。

中国含气页岩具有高有机质丰度、高有机质热演化程度及高后期改造程度等“三高”特点,页岩气具有海陆相共存、沉积分区控制以及分布多样复杂等特点。

以间接型和直接型页岩气划分方法为基础并结合中国区域地质特点,将中国的页岩气富集模式划分为南方型、北方型及西北型等3种,分别具有以下特点:①以扬子地台为核心的南方型页岩气聚集条件有利并以改造较为严重的海相古生界海相页岩聚气为主,具有单层厚度大、发育层位多、分布面积广、热演化程度高、后期改造强等特点;②以华北地台为主体的北方型页岩气具有古—中—新生界页岩发育齐全、沉积迁移特征明显、薄互层变化频率高、沉积相带分隔明显等特点;③以塔里木地台为基础的西北型页岩气储层以中—古生界为主,沉积类型多、有机碳丰度高、有机质热演化程度相对较低。

结论认为:中国页岩气可采资源量约为26×1012m 3,大致与美国的28×1012m 3相当。

关键词　中国　页岩气　资源评价　分区特点　富集模式　开发潜力　华北地台　扬子地台　塔里木地台 DOI :10.3787/j.issn.100020976.2009.12.033 作为源岩排烃残余的主要产物,页岩气的存在具有广泛意义。

页岩气简介一、什么是页岩气1.定义页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。

随着能源需求的不断加大，页岩气在美国、加拿大等地已是重要的替代能源。

2011年底，国务院正式批准页岩气为我国第172个独立矿种，这意味着页岩气的勘查和开发上升为国家战略。

这里有两个概念：页岩气——是地质学分类；非常规天然气——却是一个石油工程分类。

2.页岩气的产生与储存状态地质历史上形成的富含有机质的泥页岩层系（可包括煤层），在实践中当不强调地质术语的准确性时可统而简之地称为暗色页岩。

其中特别富含可生油有机质且后期尚未经历深埋条件下的高温压者，因其中有机质在人工加热分馏可产出各类油品（如汽、柴油等），特称油（母）页岩。

而大部分这类页岩在后期经历深埋、有机质在热演化过程中产生大量气态和液态烃类。

其中气态的天然气液态的石油可从生烃层系中运移出去赋存于有孔隙的储层中。

他们在孔渗条件好的储层中高度富集便形成常规油气，因致密而孔隙度渗透性差，并使其油气难采出的就是非常规的致密（储层）油气。

己大量进入储层的油在近地表情况下受地下水氧化和生物降解就形成了非常规的重（稠）油和（沥青质）油砂、甚至更难利用的固体沥青矿。

而在生烃层中不可避免仍有大量气态和液态烃以吸附状态和游离状态而残留，留在煤层中的为煤层气、留在页岩（类）中者则为页岩油、气。

页岩气的赋存状态以吸附和游离为主，也有少量溶解态（图1）。

裂缝和孔隙是页岩气主要的储集空间。

但页岩本身物性很差，孔隙度和渗透率都很低。

因而局部的高孔渗区和裂缝发育区就有可能成为页岩气的“甜点”。

页岩孔隙可以分为原生孔和次生孔隙两种类型。

通常原生孔隙比较常见，但大多由于压实作用而变得十分微小。

地层水和有机酸等与页岩中不稳定矿物反应形成的次生孔隙也对页岩气的赋存具有重要意义。

构造裂缝和成岩裂缝是页岩裂缝的两种基本类型。

构造裂缝相对于成岩裂缝具有长度更长、开角更大等特点，因而是更有利的页岩气储集空间。

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。

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。

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。

中国页岩气资源潜力、分布及特点程涌;郭宇丰;陈国栋;杨万霖;王发龙【摘要】介绍了中国页岩气的资源潜力,分析了中国页岩的地史和空间分布,对比了中国三大类富有机质页岩的特征及中国页岩气与北美的差异.我国页岩气地质资源量介于80.45×1012～144.50×1012m3,可采资源量介于11.50×1012～36.10×1012m3.在中国多旋回构造与多沉积环境演化的过程中形成了从中元古界串岭沟组到渐新统东营组的多套复杂的页岩沉积.其中,海相页岩主要形成于早古生代时期,主要分布在中下扬子区、四川盆地及周边为主的南方地区和塔里木盆地为主的中西部地区,资源潜力最大,成藏条件优越,层系上以筇竹寺组和五峰组—龙马溪组及其相当层位为重点;海陆交互页岩主要发育于晚古生代,以准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地等中西部沉积盆地的石炭系—二叠系和南方地区的二叠系,以太原组、山西组、龙潭组为重点层系,资源潜力和成藏条件次于海相页岩;陆相页岩则形成中、新生代,分布于鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、四川盆地等沉积盆地,以延长组、青山口组、沙河街组和三叠系-侏罗系为重点层系,资源潜力和成藏条件最差.【期刊名称】《昆明冶金高等专科学校学报》【年(卷),期】2017(033)005【总页数】8页(P17-24)【关键词】页岩气;资源潜力;分布;勘探开发【作者】程涌;郭宇丰;陈国栋;杨万霖;王发龙【作者单位】昆明冶金高等专科学校矿业学院,云南昆明650033;昆明冶金高等专科学校建工学院,云南昆明650033;长庆油田公司第二采油厂,甘肃庆阳745600;西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司,云南昆明650217;西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司,云南昆明650217【正文语种】中文【中图分类】P618.10 引言随着能源需求的日益攀升和常规油气资源的不断消耗，油气供需矛盾日益突出，油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越是石油工业发展的必然趋势[1]。

中国页岩气特征、挑战及前景页岩气是指储盖条件适宜的页岩中运移困难的天然气，属于非常规天然气。

中国的页岩气资源庞大，具有丰富的储量和潜在的开发价值。

以下是关于中国页岩气的特征、挑战和前景的描述：特征：1. 气源丰富。

中国拥有丰富的页岩气资源，页岩气储量主要分布在四个盆地，即北方地区页岩气藏、新疆塔里木盆地、四川盆地及长江中下游地区。

2. 技术难度高。

和传统的油气勘探开发不同，页岩气开发技术比较复杂，需要利用水力压裂技术等先进技术，加大开发难度。

3. 开发成本高。

页岩气开发对人力和物力的投入较高，尤其是对水和能源的需求较大。

4. 环境保护要求高。

页岩气开发需要进行水力压裂作业，除了对大量水资源需求之外，还需要合理处理废水问题。

挑战：1. 技术挑战。

页岩气的勘探和开发技术相对比较复杂，如何突破技术瓶颈并提高开发效率是当前面临的一个挑战。

2. 资金压力。

页岩气开发需要大量的人力物力和资金支持。

当前全球油气市场正在持续低迷，缺乏资金对页岩气的开发和投入也是一个挑战。

3. 社会公众认知度不高。

对于页岩气的认知和了解还比较有限，部分民众对其开发与安全问题持有质疑与担忧，成为页岩气开发的一个挑战。

前景：1. 开发潜力巨大。

中国的页岩气储量丰富，具有巨大的开发潜力，其开发前景广阔。

2. 需求进一步扩大。

随着国民经济的发展和供需结构的调整，页岩气的需求量也会随之增长。

3. 环保意识逐步增强。

中国政府在能源规划和环保方面下了一些承诺人物，页岩气由于具有清洁环保的特性，也是政府鼓励开发的一种极为重要的能源资源。

4. 国内外合作加强。

目前很多国外油气公司都在中国页岩气的开发中积极参与，这将为页岩气的开发提供更广泛的平台和合作机会，推动我国页岩气的开发和成果应用。

中国页岩气开发现状引言在能源需求不断增长的背景下，页岩气作为一种新兴的能源资源备受关注。

中国作为全球最大的能源消费国，页岩气开发对于中国能源安全具有重要意义。

本文将分析中国页岩气开发的现状，包括资源潜力、开发进展、政策支持以及面临的挑战等方面。

1. 页岩气资源潜力中国页岩气资源丰富，具备较大的开发潜力。

根据中国地质调查局的数据，中国的页岩气资源总储量估计超过2000万亿立方米。

其中，四川盆地、长江三角洲、鄂尔多斯盆地等地区的页岩气资源储量较为突出。

这为中国页岩气的开发提供了坚实的资源基础。

2. 页岩气开发进展中国自2010年开始页岩气试采以来，取得了一系列的开发进展。

截至目前，中国已经建成了一批试验性的页岩气开发项目，并取得了一定的产能。

目前，中国的页岩气产量已经超过100亿立方米，占中国天然气产量的比重逐年增加。

在页岩气开发技术方面，中国企业积极引进和消化吸收国际先进技术，并进行了自主开发。

中国石油天然气集团公司等企业相继实现了页岩气地面抽采技术、多级压裂技术等重要技术的突破。

这些技术突破为中国页岩气的大规模开发提供了技术支持。

3. 政策支持中国政府高度重视页岩气的开发，出台了一系列政策措施来支持页岩气产业的发展。

首先，政府鼓励企业加大投入，提高页岩气探明储量和产量。

其次，政府加大在页岩气开发领域的科技创新力度，推动技术进步。

此外，政府还提供各种优惠政策，例如税收减免、土地优惠等，以吸引更多的企业参与页岩气开发。

4. 面临的挑战尽管中国页岩气开发取得了一定的进展，但仍然面临许多挑战。

首先，页岩气开发技术相对复杂，需要投入大量的资金和人力资源。

其次，环境保护问题也是一个重要难题，页岩气开采可能对地下水资源和生态环境造成一定的影响，需要加强环境监测和保护措施。

此外，页岩气市场竞争激烈，需要建立完善的市场体系和价格机制。

当前，中国天然气市场体系仍不完善，天然气价格调控比较复杂，这对页岩气的发展带来了一定的不确定性。