页岩气的形成与勘探前景
目录

1页岩气藏的特征和类型
2页岩气藏的成藏条件 3页岩气藏的评价指标



4我国页岩气藏的勘探开发前景
5结论

1页岩气藏的特征和类型
1.1 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 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
2 页岩气藏的成藏条件

2.1 烃源岩条件
图2 有机碳含量与气体含量的关系
图3 页岩成熟度和产气速度之间关系
2 页岩气藏的成藏条件

2.1 烃源岩条件 对于热成因型气藏,随着页岩Ro 的增高,含气 量将会逐渐增大。（图3）主要有两个原因:一是 有机质生成烃后,体积缩小会产生超微孔隙,有利 于页岩气的保存;二是Ro>1.1 %后,页岩油开始 裂解生气。但是当Ro>3 %后,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 于吸附气的形成。而对于生物成因型气藏,页岩 Ro 越高, TOC 越低,越不利于生物气的形成。生 物成因型页岩气藏主要分布在Ro ≤0.8 %的范围 内。(表1)

1页岩气藏的特征和类型
1.2 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,此外还有上述两种类型的 混合成因型。 1.2.1 生物成因气藏 目前发现的生物成因型页岩气藏分两类: ①早 成型,气藏的平面形态为毯状,从页岩沉积形成初 期就开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄较 大,可达66 Ma ②晚成型,气藏的平面形态为环状 (图1) ,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,页岩气 与伴生地层水的绝对年龄接近现今。
2 页岩气藏的成藏条件

2.1 烃源岩条件 热成熟度也是一个重要的控制因素，一般页 岩气的生成贯穿于整个有机质生烃的过程，R0一 般为0.4-2，生烃范围广。根据页岩成熟度可将 页岩气藏分为对应的3 种类型: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。 低成熟度页岩气藏主要是生物成因,基本上为埋藏 后抬升,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,随着 页岩Ro 的增高,含气量将会逐渐增大。（图3）
1页岩气藏的特征和类型
1.2.1 生物成因气藏
图1 生物成因型页岩气藏分布示意图
1页岩气藏的特征和类型
1.2.2 热成因气藏 热成因型页岩气又可分为3个亚类: ①高热成熟度型 ②低热成熟度型 ③混合岩性型,即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同 储气

1页岩气藏的特征和类型

1.2.2 热成因气藏 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3 种途径: ①干酪根成气 是由沉积有机质直接热解形成天然气。②原油裂 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,经深埋藏后的高温、高压作 用,进一步裂解成气。③沥青裂解成气的物质基础 来源于的两个方面:一是源岩中干酪根在各演化阶 段生烃过程中形成的,另一方面是由原油裂解成气 或遭破坏形成的 。
2 页岩气藏的成藏条件
Байду номын сангаас
2.2 储盖层条件
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 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 的基质渗透率很低,一般小于0.11×10 -3 μm2 , 平均道半径不到0.1005μm,但随裂缝的发育而大 幅度提高。
2 页岩气藏的成藏条件

2.3 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
页岩气藏为典型自生自储式的连续型气藏,对 页岩气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(孔隙、裂缝) 3 大因 素。
3 页岩气藏的评价指标

3.1 页岩的厚度 富有机质页岩厚度愈大,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 机质及充足的储集空间的重要条件。在有效厚度 大于15 m、有机碳含量大于2 %以及处于生气窗 演化阶段等页岩气藏形成基本条件的限定下,页岩 厚度愈大,所含有机质就愈多,天然气生成量与滞 留量也就愈大,页岩气藏的含气丰度愈高(图5)。 需要指出的是,要形成一定规模的页岩气藏, 页岩 厚度一般应在有效排烃厚度以上。
4 我国页岩气藏的勘探开发前景
我国自2004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，我国华北东北地区的松辽盆地青一段和嫩一段页岩厚度较 薄, 成熟度较低, 具有一定的生物成因页岩气勘探 潜力; 渤海湾盆地沙一段页岩由于机质丰度较高、 成熟度较低, 具有一定的生物成因页岩气勘探潜 力;相比上述2个盆地的页岩而言, 鄂尔多斯盆地 及其周缘地区是华北∀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套有机 质丰度高、热演化程度高、厚度大、分布广的页 岩, 并且这3个区域均经历复杂的构造运动, 后期 抬升作用强烈, 许多地区页岩埋藏较浅, 具有较好 的页岩气成藏的地质条件。
2 页岩气藏的成藏条件

2.2 储盖层条件 实际上,裂缝对页岩气藏具有双重作用:一方 面裂缝为天然气和地层水提供了运移通道和聚集 空间,有助于页岩总含气量的增加。另一方面,如 果裂缝规模过大,可能导致天然气散失 。硅质含 量越高页岩脆性越大,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 利,但硅质含量高利于后期的压裂改造,形成裂缝。 而生物成因型页岩气藏则相反,越是断裂发育的地 方,地层水越活跃,而甲烷菌的生理活动也越积极, 形成的气量越大 。
2 页岩气藏的成藏条件

2.3 成藏机理 页岩气的成藏至少分为两个阶段: 第一阶段是 天然气的生成与吸附, 具有与煤层气相同的富集 成藏机理; 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, 可以形成 高于地层压力的排气压力, 从而导致沿岩石的薄 弱面产生小规模的裂缝, 天然气就近在裂缝中保 存。在该阶段中, 天然气主体上受生气膨胀力的 推动而成藏, 近源分布且不受浮力作用, 反映了活 塞式的运聚特征, 与根缘气具有相同的形成机理。 （图4）
5 结论


4）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 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 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 隙空间的主要因素。 5) 我国页岩气勘探潜力巨大,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 是非常有利的勘探目标。
5 结论



1) 页岩气藏大面积连续分布,不受构造控制,可分 为热成因型、生物成因型和混合型3 种,是现实的 非常规天然气资源。 2) 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 影响，息息相关。 3）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 高，页岩气藏含气性越好，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。
2 页岩气藏的成藏条件

2.2 储盖层条件 页岩本身既是储层又是盖层,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。 热成因型页岩气藏主要靠微裂缝运聚,断层和宏观 裂缝起破坏作用,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 的淡水交换密切相关,裂缝不仅是地层水的通道, 也是页岩气的运聚途径,故构造运动反而起积极作 用。
谢谢！
2 页岩气藏的成藏条件

2.1 烃源岩条件
页岩气的干酪根类型以II型为主，有机组分 以富氢显微组分富集，总体来看，以腐泥型-混合 型为主。(表1) 表1 美国含气页岩主要特征
2 页岩气藏的成藏条件

2.1 烃源岩条件
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(包括总气体含 量和吸附气含量) 有很好的正相关关系(图2).美 国主力产气页岩有机质丰度均较高。其中产生物 气页岩TOC 平均为6 %;产热成因气页岩TOC平 均为3 %。生产实践表明:页岩总有机碳含量大于 2 %才有工业价值.(表1)
3 页岩气藏的评价指标

3.1 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

3.2 有机碳丰度 有机碳含量愈高,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2.0 % 。 有机碳含量既是页岩生气的物质基础,决定页岩的 生烃强度,也是页岩吸附气的载体之一,决定页岩 的吸附气大小,还是页岩孔隙空间增加的重要因素 之一,决定页岩新增游离气的能力。在相同的地质 条件及演化阶段下,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 线性正相关性。页岩有机质类型越好,甲烷的吸附 量越大。但与此同时,图5、图6中也存在一些异常 现象,说明页岩含气量大小不仅仅受有机碳含量的 影响,还可能受其他多种因素的影响,如黏土成分 及含量、有机质热成熟度、页岩含水量等。对此, 尚需作进一步的深入研究。
3 页岩气藏的评价指标

3.2 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

3.3 微裂缝的发育程度 页岩孔隙与微裂缝愈发育,气藏富集程度愈高。 如前所述,页岩储层的孔隙度和渗透率极低,非均 质性极强,页岩气藏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、 富有机质等独特因素的存在,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 增加的大量孔隙空间以及页岩层中的粉、细砂岩 夹层等,均可极大地增加页岩的实际储集空间,从 而提高页岩的储气能力。