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1、页岩气的形成与勘探前景页岩气的形成与勘探前景目录n n1 1页岩气藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型 n n2 2页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n3 3页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标 n n4 4我国页岩气藏的勘探开发前景我国页岩气藏的勘探开发前景我国页岩气藏的勘探开发前景我国页岩气藏的勘探开发前景n n5 5结论结论结论结论1页岩气藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型n n1.1 特征特征 1) 成藏时间早 2) 无明显圈闭 3) 储层超致密 4) 气体赋存状态多样
2、5) 页岩需具有一定的生烃条件 6) 页岩气藏较易保存 7)与常规油气共生共处 1页岩气藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型1.2 1.2 类型类型类型类型 页岩气藏按其天然气成因可分为两种主类型页岩气藏按其天然气成因可分为两种主类型: :热成因型和生物成因型热成因型和生物成因型, ,此外还有上述两种类型的此外还有上述两种类型的混合成因型。混合成因型。1.2.1 1.2.1 生物成因气藏生物成因气藏生物成因气藏生物成因气藏 目前发现的生物成因型页岩气藏分两类目前发现的生物成因型页岩气藏分两类: : 早早成型成型, ,气藏的平面形态为毯状气藏的平面形态为毯状, ,从页岩沉积形成初从页岩沉积形成初期
3、就开始生气期就开始生气, ,页岩气与伴生地层水的绝对年龄较页岩气与伴生地层水的绝对年龄较大大, ,可达可达66 Ma 66 Ma 晚成型晚成型, ,气藏的平面形态为环状气藏的平面形态为环状( (图图1) ,1) ,页岩沉积形成与开始生气间隔时间很长页岩沉积形成与开始生气间隔时间很长, ,主要表现为后期构造抬升埋藏变浅后开始气主要表现为后期构造抬升埋藏变浅后开始气, ,页岩页岩气与伴生地层水的绝对年龄接近现今。气与伴生地层水的绝对年龄接近现今。1页岩气藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型图1生物成因型页岩气藏分布示意图1.2.1 1.2.1 生物成因气藏生物成因气藏生物成因气藏生物成因气藏1页岩气
4、藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型n n1.2.2 1.2.2 热成因气藏热成因气藏热成因气藏热成因气藏热成因型页岩气又可分为热成因型页岩气又可分为3 3个亚类个亚类: :高热成熟度型高热成熟度型低热成熟度型低热成熟度型混合岩性型混合岩性型, ,即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同储气储气1页岩气藏的特征和类型页岩气藏的特征和类型n n1.2.2 1.2.2 热成因气藏热成因气藏热成因气藏热成因气藏 页岩热成因气的形成有干酪根成气、原油裂页岩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解成气和沥青裂解成气3 3 种途径种途径: : 干酪根成气干酪根成气是由
5、沉积有机质直接热解形成天然气。是由沉积有机质直接热解形成天然气。原油裂原油裂解成气是有机质在液态烃演化阶段形成的、滞留解成气是有机质在液态烃演化阶段形成的、滞留在烃源岩中的液态烃在烃源岩中的液态烃, ,经深埋藏后的高温、高压作经深埋藏后的高温、高压作用用, ,进一步裂解成气。进一步裂解成气。沥青裂解成气的物质基础沥青裂解成气的物质基础来源于的两个方面来源于的两个方面: :一是源岩中干酪根在各演化阶一是源岩中干酪根在各演化阶段生烃过程中形成的段生烃过程中形成的, ,另一方面是由原油裂解成气另一方面是由原油裂解成气或遭破坏形成的或遭破坏形成的 。2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.1
6、 2.1 烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件 页岩气的干酪根类型以页岩气的干酪根类型以IIII型为主，有机组分型为主，有机组分以富氢显微组分富集，总体来看，以腐泥型以富氢显微组分富集，总体来看，以腐泥型- -混合混合型为主。型为主。( (表表1)1) 表表1 1 美国含气页岩主要特征美国含气页岩主要特征2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.1 2.1 烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件 有机碳含量是页岩气聚集成藏最重要的控制有机碳含量是页岩气聚集成藏最重要的控制因素之一，有机碳含量和气体含量因素之一，有机碳含量和气体含量( (包括总气体含包括总气体含量和吸附气含量量和吸
7、附气含量) ) 有很好的正相关关系有很好的正相关关系( (图图2).2).美美国主力产气页岩有机质丰度均较高。其中产生物国主力产气页岩有机质丰度均较高。其中产生物气页岩气页岩TOC TOC 平均为平均为6 %;6 %;产热成因气页岩产热成因气页岩TOCTOC平平均为均为3 %3 %。生产实践表明。生产实践表明: :页岩总有机碳含量大于页岩总有机碳含量大于2 %2 %才有工业价值才有工业价值.(.(表表1)1)2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.1 2.1 烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件 热成熟度也是一个重要的控制因素，一般页热成熟度也是一个重要的控制因素，一般页岩气的生
8、成贯穿于整个有机质生烃的过程，岩气的生成贯穿于整个有机质生烃的过程，R0R0一一般为，生烃范围广。根据页岩成熟度可将页岩气般为，生烃范围广。根据页岩成熟度可将页岩气藏分为对应的藏分为对应的3 3 种类型种类型: :高成熟度页岩气藏、低成高成熟度页岩气藏、低成熟度页岩气藏以及高低成熟度混合页岩气藏。熟度页岩气藏以及高低成熟度混合页岩气藏。低成熟度页岩气藏主要是生物成因低成熟度页岩气藏主要是生物成因, ,基本上为埋藏基本上为埋藏后抬升后抬升, ,经历淡水淋滤而形成的二次生气。高成熟经历淡水淋滤而形成的二次生气。高成熟度的页岩气藏是热成因。对于热成因型气藏度的页岩气藏是热成因。对于热成因型气藏, ,
9、随着随着页岩页岩R Ro o 的增高的增高, ,含气量将会逐渐增大。（图含气量将会逐渐增大。（图3 3） 2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件图3页岩成熟度和产气速度之间关系图2有机碳含量与气体含量的关系 n n2.1 2.1 烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.1 2.1 烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件烃源岩条件 对于热成因型气藏对于热成因型气藏, ,随着页岩随着页岩R Ro o 的增高的增高, ,含气含气量将会逐渐增大。（图量将会逐渐增大。（图3 3）主要有两个原因）主要有两个原因: :一是一是有机质生成烃后有机质生成烃后, ,体积
10、缩小会产生超微孔隙体积缩小会产生超微孔隙, ,有利有利于页岩气的保存于页岩气的保存; ;二是二是R Ro1.1 %o1.1 %后后, ,页岩油开始裂页岩油开始裂解生气。但是当解生气。但是当R Ro3 %o3 %后后, ,有机质进入过成熟期有机质进入过成熟期, ,生气量明显减少而且有机质的大量减少也不利于生气量明显减少而且有机质的大量减少也不利于吸附气的形成。而对于生物成因型气藏吸附气的形成。而对于生物成因型气藏, ,页岩页岩R Ro o 越高越高, , TOC TOC 越低越低, ,越不利于生物气的形成。生物越不利于生物气的形成。生物成因型页岩气藏主要分布在成因型页岩气藏主要分布在R Ro 0
11、.8 %o 0.8 %的范围内。的范围内。( (表表1)1)2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.2 2.2 储盖层条件储盖层条件储盖层条件储盖层条件 页岩储层的孔隙度，渗透率以及裂缝的存在页岩储层的孔隙度，渗透率以及裂缝的存在直接影响圈闭中含油气量的多少。孔隙度大小直直接影响圈闭中含油气量的多少。孔隙度大小直接控制着游离态天然气的含量。渗透率是判断页接控制着游离态天然气的含量。渗透率是判断页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数，页岩岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数，页岩的基质渗透率很低的基质渗透率很低, ,一般小于一般小于0.1110 0.1110 -3-3 m2 , m2
12、,平均道半径不到平均道半径不到0.1005m,0.1005m,但随裂缝的发育而大但随裂缝的发育而大幅度提高。幅度提高。2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.2 2.2 储盖层条件储盖层条件储盖层条件储盖层条件 实际上实际上, ,裂缝对页岩气藏具有双重作用裂缝对页岩气藏具有双重作用: :一方一方面裂缝为天然气和地层水提供了运移通道和聚集面裂缝为天然气和地层水提供了运移通道和聚集空间空间, ,有助于页岩总含气量的增加。另一方面有助于页岩总含气量的增加。另一方面, ,如如果裂缝规模过大果裂缝规模过大, ,可能导致天然气散失可能导致天然气散失 。硅质含。硅质含量越高页岩脆性越大量越高页岩脆
13、性越大, ,越有利于形成裂缝。虽然断越有利于形成裂缝。虽然断层和开启的宏观裂缝对热成因型页岩气藏保存不层和开启的宏观裂缝对热成因型页岩气藏保存不利利, ,但硅质含量高利于后期的压裂改造但硅质含量高利于后期的压裂改造, ,形成裂缝。形成裂缝。而生物成因型页岩气藏则相反而生物成因型页岩气藏则相反, ,越是断裂发育的地越是断裂发育的地方方, ,地层水越活跃地层水越活跃, ,而甲烷菌的生理活动也越积极而甲烷菌的生理活动也越积极, ,形成的气量越大形成的气量越大 。2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.2 2.2 储盖层条件储盖层条件储盖层条件储盖层条件 页岩本身既是储层又是盖层页岩本身既是
14、储层又是盖层, ,因此对盖层的要因此对盖层的要求比较宽松。但断裂对页岩气的保存影响巨大。求比较宽松。但断裂对页岩气的保存影响巨大。热成因型页岩气藏主要靠微裂缝运聚热成因型页岩气藏主要靠微裂缝运聚, ,断层和宏观断层和宏观裂缝起破坏作用裂缝起破坏作用, ,因此强烈的构造活动不利于该类因此强烈的构造活动不利于该类型气藏的保存。而生物成因型气藏的形成与活跃型气藏的保存。而生物成因型气藏的形成与活跃的淡水交换密切相关的淡水交换密切相关, ,裂缝不仅是地层水的通道裂缝不仅是地层水的通道, ,也是页岩气的运聚途径也是页岩气的运聚途径, ,故构造运动反而起积极作故构造运动反而起积极作用。用。2 页岩气藏的成
15、藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.3 2.3 成藏机理成藏机理成藏机理成藏机理 页岩气的成藏至少分为两个阶段页岩气的成藏至少分为两个阶段: : 第一阶段是第一阶段是天然气的生成与吸附天然气的生成与吸附, , 具有与煤层气相同的富集具有与煤层气相同的富集成藏机理成藏机理; ; 第二阶段则是天然气的造隙及排出第二阶段则是天然气的造隙及排出, , 由于天然气的生成来自于化学能的转化由于天然气的生成来自于化学能的转化, , 可以形可以形成高于地层压力的排气压力成高于地层压力的排气压力, , 从而导致沿岩石的从而导致沿岩石的薄弱面产生小规模的裂缝薄弱面产生小规模的裂缝, , 天然气就近在裂缝中天然气就近
16、在裂缝中保存。在该阶段中保存。在该阶段中, , 天然气主体上受生气膨胀力天然气主体上受生气膨胀力的推动而成藏的推动而成藏, , 近源分布且不受浮力作用近源分布且不受浮力作用, , 反映反映了活塞式的运聚特征了活塞式的运聚特征, , 与根缘气具有相同的形成与根缘气具有相同的形成机理。机理。 （图（图4 4）2 页岩气藏的成藏条件页岩气藏的成藏条件n n2.3 2.3 成藏机理成藏机理成藏机理成藏机理图4 天然气成藏过程示意图3 页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标 页岩气藏为典型自生自储式的连续型气藏页岩气藏为典型自生自储式的连续型气藏, ,对对页岩气藏富集程度的评价指标主要包括页岩厚度、页岩气
17、藏富集程度的评价指标主要包括页岩厚度、有机质含量和页岩储层空间有机质含量和页岩储层空间( (孔隙、裂缝孔隙、裂缝) 3 ) 3 大因大因素。素。3 页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标n n3.1 3.1 页岩的厚度页岩的厚度页岩的厚度页岩的厚度 富有机质页岩厚度愈大富有机质页岩厚度愈大, ,气藏富集程度愈高。气藏富集程度愈高。页岩厚度和分布面积是保证页岩气藏有足够的有页岩厚度和分布面积是保证页岩气藏有足够的有机质及充足的储集空间的重要条件。在有效厚度机质及充足的储集空间的重要条件。在有效厚度大于大于15 m15 m、有机碳含量大于、有机碳含量大于2 %2 %以及处于生气窗以及处于生气窗演化阶
18、段等页岩气藏形成基本条件的限定下演化阶段等页岩气藏形成基本条件的限定下, ,页岩页岩厚度愈大厚度愈大, ,所含有机质就愈多所含有机质就愈多, ,天然气生成量与滞天然气生成量与滞留量也就愈大留量也就愈大, ,页岩气藏的含气丰度愈高页岩气藏的含气丰度愈高( (图图5)5)。需要指出的是需要指出的是, ,要形成一定规模的页岩气藏要形成一定规模的页岩气藏, , 页岩页岩厚度一般应在有效排烃厚度以上。厚度一般应在有效排烃厚度以上。3 页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标n n3.1 3.1 页岩的厚度页岩的厚度页岩的厚度页岩的厚度图5页岩厚度、有机碳含量与含气量关系曲线图3 页岩气藏的评价指标页岩气藏的
19、评价指标n n3.2 3.2 有机碳丰度有机碳丰度有机碳丰度有机碳丰度 有机碳含量愈高有机碳含量愈高, ,气藏富集程度愈高，页岩气气藏富集程度愈高，页岩气藏的有机碳含量最低标准原则上应大于藏的有机碳含量最低标准原则上应大于2.0 % 2.0 % 。有机碳含量既是页岩生气的物质基础有机碳含量既是页岩生气的物质基础, ,决定页岩的决定页岩的生烃强度生烃强度, ,也是页岩吸附气的载体之一也是页岩吸附气的载体之一, ,决定页岩决定页岩的吸附气大小的吸附气大小, ,还是页岩孔隙空间增加的重要因素还是页岩孔隙空间增加的重要因素之一之一, ,决定页岩新增游离气的能力。在相同的地质决定页岩新增游离气的能力。在
20、相同的地质条件及演化阶段下条件及演化阶段下, ,页岩生烃强度、吸附气量大小页岩生烃强度、吸附气量大小及新增游离气能力与页岩中有机碳含量呈明显的及新增游离气能力与页岩中有机碳含量呈明显的线性正相关性。页岩有机质类型越好线性正相关性。页岩有机质类型越好, ,甲烷的吸附甲烷的吸附量越大。但与此同时量越大。但与此同时, ,图图5 5、图、图6 6中也存在一些异中也存在一些异常现象常现象, ,说明页岩含气量大小不仅仅受有机碳含量说明页岩含气量大小不仅仅受有机碳含量的影响的影响, ,还可能受其他多种因素的影响还可能受其他多种因素的影响, ,如黏土成如黏土成分及含量、有机质热成熟度、页岩含水量等。对分及含量
21、、有机质热成熟度、页岩含水量等。对此此, ,尚需作进一步的深入研究。尚需作进一步的深入研究。3 页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标n n3.2 3.2 有机碳丰度有机碳丰度有机碳丰度有机碳丰度图6页岩有机碳含量与含气量关系曲线图3 页岩气藏的评价指标页岩气藏的评价指标n n3.3 3.3 微裂缝的发育程度微裂缝的发育程度微裂缝的发育程度微裂缝的发育程度 页岩孔隙与微裂缝愈发育页岩孔隙与微裂缝愈发育, ,气藏富集程度愈高。气藏富集程度愈高。如前所述如前所述, ,页岩储层的孔隙度和渗透率极低页岩储层的孔隙度和渗透率极低, ,非均非均质性极强质性极强, ,页岩气藏中的游离气主要储集在页岩基页岩气藏
22、中的游离气主要储集在页岩基质孔隙和裂缝等空间中。由于页岩中矿物组成、质孔隙和裂缝等空间中。由于页岩中矿物组成、富有机质等独特因素的存在富有机质等独特因素的存在, ,页岩除基质孔隙外页岩除基质孔隙外, ,天然裂缝的发育、有机质经生烃演化后的消耗而天然裂缝的发育、有机质经生烃演化后的消耗而增加的大量孔隙空间以及页岩层中的粉、细砂岩增加的大量孔隙空间以及页岩层中的粉、细砂岩夹层等夹层等, ,均可极大地增加页岩的实际储集空间均可极大地增加页岩的实际储集空间, ,从从而提高页岩的储气能力。而提高页岩的储气能力。 4 我国页岩气藏的勘探开发前景我国页岩气藏的勘探开发前景 我国自我国自20042004年起，
23、开始了对页岩气藏的研究。年起，开始了对页岩气藏的研究。通过对我国大部分地区的研究发现，我国华北通过对我国大部分地区的研究发现，我国华北- - 东北地区的松辽盆地青一段和嫩一段页岩厚度较东北地区的松辽盆地青一段和嫩一段页岩厚度较薄薄, , 成熟度较低成熟度较低, , 具有一定的生物成因页岩气勘具有一定的生物成因页岩气勘探潜力探潜力; ; 渤海湾盆地沙一段页岩由于机质丰度较渤海湾盆地沙一段页岩由于机质丰度较高、成熟度较低高、成熟度较低, , 具有一定的生物成因页岩气勘具有一定的生物成因页岩气勘探潜力探潜力; ;相比上述相比上述2 2个盆地的页岩而言个盆地的页岩而言, , 鄂尔多斯鄂尔多斯盆地及其周
24、缘地区是华北盆地及其周缘地区是华北东北地区最好的页岩东北地区最好的页岩气勘探领域。南方、西北和青藏地区均发育有多气勘探领域。南方、西北和青藏地区均发育有多套有机质丰度高、热演化程度高、厚度大、分布套有机质丰度高、热演化程度高、厚度大、分布广的页岩广的页岩, , 并且这并且这3 3个区域均经历复杂的构造运动个区域均经历复杂的构造运动, , 后期抬升作用强烈后期抬升作用强烈, , 许多地区页岩埋藏较浅许多地区页岩埋藏较浅, , 具具有较好的页岩气成藏的地质条件。有较好的页岩气成藏的地质条件。 5 结论结论n n1) 1) 页岩气藏大面积连续分布页岩气藏大面积连续分布, ,不受构造控制不受构造控制,
25、 ,可分可分为热成因型、生物成因型和混合型为热成因型、生物成因型和混合型3 3 种种, ,是现实的是现实的非常规天然气资源。非常规天然气资源。n n2) 2) 页岩气藏为自生自储型气藏，与常规气藏成藏页岩气藏为自生自储型气藏，与常规气藏成藏条件不同。生烃条件、储集条件、保存条件相互条件不同。生烃条件、储集条件、保存条件相互影响，息息相关。影响，息息相关。n n3 3）有机碳含量和热成熟度是评价页岩气藏的重要）有机碳含量和热成熟度是评价页岩气藏的重要指标，一般来说有机碳含量高，有机质成熟度越指标，一般来说有机碳含量高，有机质成熟度越高，页岩气藏含气性越好，但这两个参数不是唯高，页岩气藏含气性越好
26、，但这两个参数不是唯一指标，运用这些参数时，要考虑页岩气藏类型。一指标，运用这些参数时，要考虑页岩气藏类型。5 结论结论n n4 4）页岩气藏储层致密，孔隙度和渗透率极低。储）页岩气藏储层致密，孔隙度和渗透率极低。储集性能受矿物成分、裂缝等的控制，粘土矿物增集性能受矿物成分、裂缝等的控制，粘土矿物增加了吸附气的吸附量，而石英、方解石等增加了加了吸附气的吸附量，而石英、方解石等增加了岩石的脆性，有利于裂缝的形成，裂缝则增加了岩石的脆性，有利于裂缝的形成，裂缝则增加了页岩气藏的渗滤能力，提高了页岩气藏的产能。页岩气藏的渗滤能力，提高了页岩气藏的产能。有机碳含量也影响页岩的储集性，是增加页岩孔有机碳含量也影响页岩的储集性，是增加页岩孔隙空间的主要因素。隙空间的主要因素。n n5) 5) 我国页岩气勘探潜力巨大我国页岩气勘探潜力巨大, ,其中川南地区下寒其中川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套海相页岩武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套海相页岩是非常有利的勘探目标。是非常有利的勘探目标。谢谢！
