天然气工业2009年5月图1页岩气藏与其他类型油气藏关系示意图(据PoUastro,2001年,有修改)可达35%以上,随埋藏深度增加,迅速减少,在埋深2000m以后,孔隙度仅残留10%或更低。
据美国含气页岩统计(表2),页岩岩心孑L隙度小于4%~6.5%(测井孔隙度4%~12%),平均5.2%;渗透率一般为(0.001~2)X10_。
“m2,平均40.9×10叫肛m2。
但在断裂带或裂缝发育带,页岩储层的孑L隙度可达11%。
渗透率达2×10~“m2。
4)气体赋存状态多样:页岩气主要由吸附气和游离气组成。
吸附气赋存于有机质颗粒与黏土颗粒表2美国主要含气页岩储层特征统计表表面,与煤层气相似;游离气则赋存于页岩基质孔隙和天然裂缝中,与常规天然气相似。
图2为美国页岩气藏中的气体组成统计结果,表明不同地质条件下形成的页岩气藏其吸附气与游离气的含量存在较大差别。
页岩气藏中吸附气含量比例较高,变化范围较大。
页岩含气量最高的(如Barnett页岩气藏)可达10m3/t,最低(如NewA卜bany页岩气藏)仅有1.1m3/t,含气量平均为3.81in3/t。
其中,吸附气含量最低为16%,最高达80%。
图2北美地区各页岩气藏中吸附气与游离气含量统计直方图18吸附气含量的变化主要受岩石组成、有机质含量、地层压力、裂缝发育程度等因素影响,详见后述。
5)页岩需具有一定的生烃条件:按油气有机成因理论,有机质在整个热演化过程中均可生成天然气。
有机质演化进入生气窗后。
生气量剧增,应是具有商业价值页岩气藏的主要形成阶段。
根据北美地区页岩气勘探开发经验,页岩气藏勘探开发的最有利目标是有效厚度大于15m、有机碳含量大于2%、热演化程度处于生气窗范围内的页岩(表3、4)[1]。
需要指出的是,页岩有效厚度的下限不是一个固定值,其随着页岩气藏钻、完井技术的进步而变化。
北美在贞岩气藏开发的早期是打直井,当时确定的页岩有效厚度下限值为30m。
目前,由于水平井钻井技术和水力压裂、分段压裂等完井技术的成功应用,页岩有效厚度下限值已降至10~15m。
将来在技术进一步提高、开发成本不断降低的情况下,只要是在技术允许范围内的页岩厚度都会是有效页岩厚度‘引。
6)页岩气藏较易保存:与常规油气藏相比,页岩气藏不易遭受破坏,这主要基于以下3方面因素。
首先,页岩气藏多形成于盆地区域构造低部位或盆地中心(图2),这是由页岩地层的沉积特征所决定天然气工业2009年5月两个方面: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。
原油及沥青二次裂解生成的天然气量大小主要取决于烃源岩中有机质丰度、类型以及液态烃残留量。
由烃源岩有机质热演化直接成气及原油裂解成气是页岩气藏中天然气的主要来源。
2.3页岩气藏的形成兼有常规气和煤层气的特征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。
吸附气量与有机碳含量、地层压力等因素有关。
游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝(主要为微裂缝)中,这与常规气藏中的天然气相似。
此外,可能还有极少部分页岩气以溶解气形式存在于页岩孑L隙束缚水或沥青中。
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5)。
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[4]。
第一阶段为天然气生成与吸附阶段,该阶段形成的页岩气藏具有与煤层气相似的成藏机理;第二阶段为吸附气量(包括部分溶解气量)达到饱和时,富余气体解吸或直接充注到页岩基质孑L隙中(也不排除少量直接进入了微裂缝中),其富集机理类似于孔隙型储层中天然气的聚集;第三阶段是随着大量气体的生成,贞岩基质孔隙内温度、压力升高,出现岩石造缝以及天然气以游离状态进入页岩裂缝中成藏;经过前述三个过程后,天然气最终以吸附气和游离气的形式富集形成页岩气藏,即页岩气藏形成阶段。
图5页岩气赋存方式与成藏过程示意图(据RonMcDonald,2002年,略作修改)3页岩气藏富集规律综上可知,无论是页岩气藏的特征,还是页岩气藏的形成机理,都表现出与常规气藏迥异的复杂性,20·从而使页岩气的富集规律受诸多因素的影响。
页岩气藏为典型自生自储式的连续型气藏,控制页岩气藏富集程度的关键因素主要包括页岩厚度、有机质含量和页岩储层空间(孔隙、裂缝)3大冈素。
1)富有机质页岩厚度愈大,气藏富集程度愈高。
与常规油气藏一样,要形成工业性页岩气藏,页岩储层需要达到一定的有效厚度和分布面积。
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[5]。
一般而言,在海相沉积体系中,富有机质页岩主要形成于盆地相、大陆斜坡、台地凹陷等水体相对稳定的环境;在陆相湖盆沉积体系中,富有机质贞岩发育在深湖相、较深湖相以及部分浅湖相带中¨j。
这些沉积相带一般具有广泛的展布空间。
在有效厚度大于15m、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6)。
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匕‘7】。
图6页岩厚度、有机碳含量与含气量关系曲线图2)有机碳含量愈高,气藏富集程度愈高。
商业性页岩气藏需要达到页岩有机碳含量最低界限标准。
斯伦贝谢公司对北美页岩气盆地的研究认为,页岩气藏的有机碳含量最低标准原则上应大于2.0%(表4)。
因此,有机碳含量是贞岩气藏评价中的一个重要指标,它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,决定贞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页岩气藏形成机理与富集规律初探作者:陈更生, 董大忠, 王世谦, 王兰生, CHEN Geng-sheng, DONG Da-zhong, WANG Shi-qian, WANG Lan-sheng作者单位:陈更生,CHEN Geng-sheng(中国石油两南油气田公司), 董大忠,DONG Da-zhong(中国石油勘探开发研究院), 王世谦,王兰生,WANG Shi-qian,WANG Lan-sheng(中国石油西南油气田公司勘探开发研究院)刊名:天然气工业英文刊名:NATURAL GAS INDUSTRY年,卷(期):2009,""(5)被引用次数:2次1.CRETIES D JENKINS.CHARLES M BOYER煤层气和页岩气藏 20082.JOHN B COMER Reservoir characteristics and production potential of Woodford Shale 2008(08)3.蒲泊伶.包书景.王毅.蒋有录页岩气成藏条件分析--以美国页岩气盆地为例[期刊论文]-石油地质与工程2008(03)4.张金川.金之钧.袁明生页岩气成藏机理和分布[期刊论文]-天然气工业 2004(07)5.秦建中中国烃源岩 20056.孙超.朱筱敏.陈菁页岩气与深盆气成藏的相似与相关性[期刊论文]-油气地质与采收率 2007(01)7.GARETH R.CHALMSRS R.MARC BUSTIN Lower Cretaceous gas shale of Northeastern BritishColumbia:Geological controls on gas capacity and regional evaluation of a potential resource 20081.期刊论文张金川.金之钧.袁明生页岩气成藏机理和分布-天然气工业2004,24(7)对页岩气成藏机理进行了全面分析,获得了四个方面的认识.①页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏特征,体现出了复杂的多机理递变特点.②在页岩气的成藏过程中,天然气的赋存方式和成藏类型逐渐改变,含气丰度和富集程度逐渐增加.③完整的页岩气成藏与演化可分为3个主要的作用过程,自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理序列.④相应的成藏条件和成藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影响作用,岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用.研究了我国的情况,认为我国的许多盆地存在工业性页岩气藏发育的基本地质条件,其中,吐哈盆地吐鲁番坳陷的水西沟群是页岩气发育的重要区域之一.2.期刊论文徐波.郑兆慧.唐玄.郭华强.聂海宽.张培先.XU Bo.ZHENG Zhao-hui.TANG Xuan.GUO Hua-qiang.NIEHai-kuan.ZHANG Pei-xian页岩气和根缘气成藏特征及成藏机理对比研究-石油天然气学报2009,31(1)页岩气和根缘气是非常规天然气藏的重要类型.对比分析表明,这2类气藏在成藏条件、成藏特征、成藏方式上具有相似性,表现为储层低孔低渗、气藏邻近源岩、气藏面积大,丰度低、不依赖常规圈闭存在等.同时,这2类气藏在储集层岩性、保存条件等方面也存在着明显区别;分析认为,这2类气藏在成藏机理和成藏过程上既有明显的区别,也有着密切的联系.进一步结合具体地区分析,指出页岩气和根缘气藏在分布上具有一定的序列性.3.期刊论文张金川.薛会.张德明.蒲军页岩气及其成藏机理-现代地质2003,17(4)页岩气是以多种相态存在并富集于泥页岩(部分粉砂岩)地层中的天然气.1821年在美国Chautauqua县钻探的第一口天然气生产井就是页岩气井(在井深21 m处,从8 m厚的页岩裂缝中产出天然气).1998年美国的页岩气当年采气量超过了100亿m3,其发现储量占美国天然气探明储量的2.3%.页岩气是目前经济技术条件下天然气工业化勘探的重要领域和目标.4.期刊论文张金川.薛会.卞昌蓉.王艳芳.唐玄中国非常规天然气勘探雏议-天然气工业2006,26(12)非构造控藏是包括煤层气、页岩气、根缘气、水溶气、水合物等类型在内的几乎所有非常规机理天然气聚集的共同特征,特殊的赋存状态和富集特点使它们在盆地空间内构成了依次渐变的分布序列.其中,根缘气、煤层气和页岩气的勘探开发价值较高,也是目前非常规天然气勘探中的主要类型.致密储层中的根缘气是中国非常规天然气勘探的主要类型,主要在中西部地区具有良好的发育地质条件,砂岩底部含气是其识别和勘探的主要特点.煤层气是吸附状态天然气富集的代表类型,对于大中小型盆地的油气勘探均具有重要意义.页岩气具有煤层气和根缘气在成藏意义上的双重特征,吸附机理的存在提高了页岩气资源量并延伸了勘探领域,页岩气可能是中国南方地区油气进一步勘探的重要突破口.中国非常规天然气具有广阔的勘探前景,加强理论、技术研究及交流,将能够更好地促进非常规天然气的勘探与发展.5.会议论文孙超.朱筱敏页岩气与深盆气成藏的相似与相关性2006页岩气藏和深盆气藏在生、储、排烃、运移、聚集、压力特征、分布特征等成藏诸要素间密切相关。