Research Significances for Shale Gas
（1）普遍意义：滞留是主体
Universality: remaining is the main body
离+ 吸附 （2）复合机理：游离
Mechanism: composing by freedom and absorption
1210 1220
丁山1井
SP (mv)
15 60 90
R25 AC (Ω·m) (μs/m)深度
125 50 65
3340
(m)
3350
3360 3370 3380
岩性
沉积相
0
孔隙度 % 1
3
饱和度 %
50 100 0
游离气含量实测 TOC 吸附气含量总含气量 吸游比 0 2.5 （m3/t ） （14 m3/t） % （m3/t） 11 0.7 0 2 0 1 3 计算TOC 0
Replacement migration in conventional reservoir
Piston-typed migration in tight sand reservoir
从成因角度， 页岩气可以理 解为泥页岩地 层中未被及时 排出的残留气。
bitumen
Tight sands Conventional reservoir Shale Gas-bearing fracture
1859.8.27
（2）1926年，泥盆系页岩（东肯塔基和西弗吉尼亚气
田）形成了当时世界上最大的天然气田。 （3）1973年阿以战争期间的石油禁运和1976-1977年 间的第一次石油危机促使美国能源部(DOE)投入大量 资金用于页岩气研究，加快了天然气勘探研究的步伐。
（4）1976年，美国能源部及其以后的能源研究和开发 署（ERDA）联合了国家地质调查所、州级地质调查所、 大学以及工业团体，发起并实施了针对页岩气研究与
183-730 49 21-37 0.3-24 0.4-0.6 4/9
New Albany 183-1494 31-122 15-30 1-25 0.4-1.0 5/(10-14)
Barnett 1981-2591 61-91 15-60 4.5 1.0-1.3 2.5/(4-5)
Lewis 914-1829 152-579 61-91 0.45-2.5 1.6-1.88 (1-35)/(3-5 .5)
威利斯顿 盆地 丹佛盆 地
密执安 盆地
尤因塔 盆地 皮申斯 盆地 圣胡安盆 地
阿纳达科 盆地
盆 伊利地 诺斯
亚 契 阿 地 巴拉盆
福特沃斯盆地
产页岩气盆地 其它含页岩气盆地 产气区域
美国页岩气盆地分布图（据GTI,USA，2003）
1821年Hart在纽约的的Fredonia完成 第一口商业性气井
页岩气的未来
Shale gas in the future
深盆气
常规气
游离状态 页岩气 天然气 油溶气
水合物 溶解状态
水 溶气
吸附状态
煤层气
页岩气：主体上以吸附和游离状态赋存于泥、页岩地层中的天然气聚集 (张金川等，，2003)。
Shale gas, is the adsorbed and free gas remained in source rocks as shale or mudstone, even in pelitic siltstone or siltpelite.
Complex transition migration in shale Natural gas Basement
①
页岩 Shale 致密砂岩 Tight sands
②
常规砂岩 Conventional sandstone
③
含 气 裂 缝 带 Gas-bearing fracture 天然气 Natural gas
（after Martin）
辽宁省抚顺市侏罗系页岩
贵州省沿河县志留系页岩
湖北省吉首市寒武系页岩
重庆市秀山县震旦系页岩
黑色页岩自燃现象：∈1n黑色页岩由于硫、磷化物的自燃而燃烧
钻井过程中的疑似气显
具有普遍发现意义的岩芯逸气
Gas escaping from shale cores
页岩气研究意义
江西（下寒武统）
Black Shale in Jiangxi Province, Lower Cambrian
页岩气的聚集至少存在两种机理
(A)游离相态的天然气聚集，其中天然气的分布 受控于页岩中孔隙空间的发育，受控于其中 裂缝的分布。 (B)吸附作用机理，页岩气的赋存聚集机理在吸 附作用特征上与煤层气具有相似之处，即受 控于页岩颗粒表面物质的吸附作用。
产气页岩特点
TOC：一般＞2%，最好在2.5 ～ 3.0%以上 Ro：一般＞0.5%（Ⅲ型）或1.2% （Ⅰ型） ，美国主要页 岩气层为0.4-3.5% 厚度：一般＞ 10m 页岩特点：脆性矿物含量高、微裂缝发育，其中石英、长 石等矿物含量大于30%～ 40% 产气区：盆地中心区、斜坡区，即优质烃源岩发育区 产液特点：部分页岩产轻质油，生物成因页岩气可产水
（６）孔隙度一般小于10%，而含气的有效孔隙度一 般只有1-5%。渗透率则随裂缝的发育程度不同而有 较大变化。 （７）页岩中具有广泛的饱含气性，天然气的赋存状 态多变，以吸附态或游离态为主，吸附状态天然气的 含量变化于20-90%之间，一般为50%左右，溶解态 仅有少量存在。 （８）页岩气成藏具有隐蔽性特点，可以不需要常规 圈闭存在，但当裂缝在其中发育时，有助于游离相天 然气的富集和自然产能的提高。 （９）当页岩中发育的裂隙达到一定数量和规模时， 构成天然气勘探的有利目标－甜点。
Steve Drake,2007
砾
巨砂 粗砂 粘土 0.005 细粉砂 粗粉砂 0.05 0.1 细砂 中砂 0.5 1.0 2.0
0.25
颗粒直径（mm）
5
4.5 4 3.5
3
2.5
V（m3/t 2）
1.5 1 0.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
P（MPa）
重庆彭水（下志留统龙马溪组）
Longmaxi Shale in Chongqing, Lower Silurian
湖北（志留统龙马溪组）
Longmaxi Shale in Hubei Province, Lower Silurian
云南（下寒武统）
Black Shale in Yunnan Province, Lower Cambrian
开发（ （R & D）的东部页岩气工程。
（5）从从1980年开始，天然气研究所（（GRI）开始对东 部页岩气进行系统研究，导致新的发现不断产生并使 页岩气产储量进一步提高。随后的页岩气勘探和研究 迅速向其它地区盆地扩展，页岩气研究全面展开。
美国的页岩气主要发现于中-古生界（D-K）地层中，勘探开发主要集 中在东北部和中西部地区。
美国页岩气发展 Shale gas history in USA
页岩气的未来 Shale gas in the future
美国页岩气勘探开发历程
（1） 1821年，美国第一口工业性天然气钻井（8m深 度时产出泥盆系页岩裂缝气） 该井实际上就是页岩气井（（Chautauqua县浅埋的 泥盆系系Dunkirk页岩），当时产气量少未引起重视，但 就此拉开了美国天然气工业发展的序幕。此后，美国 的页岩气陆续发现。
（3）经济价值：成本并不昂贵
Economic: costing is not expensive
（4）应用前景：突破口和热点
Prospects: breakthrough and hot topic
内容提要 Outlook
页岩气 What is shale gas
页岩气特点 Characteristics of shale gas
流河道叠加
间湾
Calculation for Gas content
多期水下分 流河道叠加
Q = AH ( k 1 S （ k 1 + k 2 = 1)
辽海 3 - 2 AC SP
s
+ k 2 S
间湾
深度 (m) 1050 1060 1070 1080 1090 1100 间湾 1110 1120 岩性
页岩气历史、现状与未来
History，Current Situation and Future of Shale Gas
Who am I ?
b q j
c
内容提要 Outlook
页岩气
What is shale gas
页岩气特点 Characteristics of shale gas 美国页岩气发展 Shale gas history in USA
吸 5.0 附 含 气 4.0 量 /m3
3.0
2.0
1.0
0.0 0
5
10
15
20
有机碳含量/%
8
总含气量 吸附气量
6 含 气 量
4.81–7.08
(m3/t) 4
1.70－3.54 2
0
0
10
压力(Mpa)
20
30
福特沃斯斯Barnett（Montgomery，2005）
美国含气页岩主要特征
70 40-60 20 60-85 0.81 0.99 0.99-1.02 0.46-0.58 1133-14159 283-1416 2832-28317 2832-5663
20-60 566-3398
10-20 8-15 5-15 425-1699 1416-4248 1699-5663 （据Curtis,2002 英制单位换算）