探寻最适合中国页岩气的勘探开发之路-【zixun】

探寻最适合中国页岩气的勘探开发之路

中国页岩气网讯：作为一种自生自储、原地成藏的非常规天然气资源，页岩气储层特征不仅包括泥页岩生成天然气的能力，也包括了泥页岩对页岩气的储集能力以及开发阶段的可压裂性能等。

地球化学特征影响产气能力

页岩地球化学特征主要影响了页岩的产气能力和时间。有质类型、有机质成熟度、有机碳含量和生烃潜力等是评价页岩地球化学特征的主要指标。

不同类型的干酪根在页岩气生成的机理方面有所不同（表1）。以陆相和海陆过渡相为主的Ⅲ型干酪根可以不经过生油的过程，直接生成大量天然气。因此，其生成天然气的热成熟度范围较大。通常在镜质体反射率大于0.5%的情况下就可以产生生物化学气或热解型气。而以陆相或海陆过渡相为主的Ⅰ型干酪根则以生成热解气和裂解气为主。通常只有度过生油高峰，即镜质体反射率大于1.2%的时候才有会大量生成页岩气。值得指出的是，在实际勘探生产实践中往往有大量Ⅱ型干酪根的存在，它的地球化学特征和生气机理通常处于前两类之间，属于一种过渡类型。

目前国内外主要页岩气产层的有机碳含量都大于1.0%，平均值都在2.0%以上，并且越高产气能力越强。具有较高有机碳含量且成熟度适中的页岩是目前最有利的页岩气目标，例如Barnett页岩（1.0%<Ro<1.4%,1.0%<TOC<4.5%）。页岩的有机碳含量与成熟度之间还有一定的互补关系，即高有机碳含量的低成熟页岩可以生成大量生物成因天然气，例如密执安盆地的Antrim页岩（0.4%<Ro<1.6%,3%<TOC<24%）。

储集特征彰显“甜点”有利区

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。通常构造裂缝被方解石等矿物充填，也有未被充填的，它们都是页岩气“甜点”的有利发育区。

含气性能影响开发效益

页岩含气性能直接影响了页岩气的工业开发效益。每吨页岩所含的页岩气体积是对页岩含气性的有效度量。美国页岩气产业开发下限为每吨页岩含1立方立米页岩气。针对页岩含气性能的评价包括直接法和间接法两大类。直接法包括现场解析和残余气解析等。间接法包括等温吸附和测井分析等方法。目前国内较常用的为现场解析和等温吸附这两种方法。

水平井压裂技术是目前开采页岩气最有效的方式，它通过人工造隙的方式对页岩气进行有效开发。因而页岩的可压裂性对页岩气的产能至关重要。而页岩的可压裂性通常与页岩的矿物组成和岩石力学性质关系最为密切。

对于目前开发技术水平来说，石英等脆性矿物含量大于40%，粘土含量小于30%是较有利的可压裂页岩层段。另外通过杨氏模量和泊松比等对页岩力学性质的评价也是有效的方法。

中国页岩气储层基本特征

通过对国内外主要页岩气产层的地球化学特征分析研究表明，美国主要产气页岩以海相沉积为主，干酪根类型以Ⅲ型为主。而中国页岩沉积类型多样，其中南方广大地区、西北地区和青藏地区等以海相页岩为主，而华北地区、东北地区和中部地区则多发育陆相和海陆过渡相页岩。

中国海相页岩储层以古生界地层黑色页岩为主，常与海相砂质岩和碳酸盐岩伴生。页岩通常呈厚层状，页状、板片状，风化特点明显。有机质以Ⅰ、Ⅱ为主，成熟度多大于1.2%，局部地区高达到5.0%。处于成熟-过成熟阶段。地层压力以低压-常压为主。游离气主要赋存于裂缝之中。

而中国陆相和海陆过渡相页岩则以中生界-新生界暗色泥页岩为主，与陆相砂岩互层。页岩呈块状、纹层状，风化特征不甚明显。有机质以Ⅲ为主，成熟度处于低成熟-高成熟阶段。压力通常为常压-高压。游离气主要赋存于裂缝、孔隙及层间砂岩夹层中。

总之，中国南方地区和西部地区海相页岩与美国页岩气产层都以Ⅰ、Ⅱ型干酪根为主，因而具有一定的可比性。而东北、华北和中部地区广大的陆相及海陆过渡相页岩则不能简单照搬美国的页岩气勘探开发模式。在参考美国页岩气的成功经验的同时，逐步加深理论研究和生产实践，探寻一条适合中国页岩气地质特点的勘探开发之路，才是中国页岩气的未来成功之路。

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