頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層特征與開采技術(shù).doc

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1、頁(yè)巖氣藏成藏特征與主要開發(fā)技術(shù)頁(yè)巖氣藏成藏特征與主要開發(fā)技術(shù)摘要：頁(yè)巖氣作為一種重要的非常規(guī)能源，目前只有美國(guó)和加拿大取得商業(yè)開發(fā)成功。頁(yè)巖氣獨(dú)特的賦存狀態(tài)，成藏特點(diǎn)與模式,區(qū)別于常規(guī)天然氣儲(chǔ)層的特征以及評(píng)價(jià)內(nèi)容等決定了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層研究的特殊性。頁(yè)巖氣商業(yè)開發(fā)成功主要取決于水平鉆井和壓裂技術(shù)的突破。目前常用的技術(shù)有多級(jí)壓裂、清水壓裂、縫網(wǎng)壓裂重復(fù)壓裂和同步壓裂等。我國(guó)頁(yè)巖氣的勘探和開發(fā)處于初級(jí)階段，本文從頁(yè)巖氣成藏特征和主要開發(fā)技術(shù)方面做了簡(jiǎn)要介紹。關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣;成藏；異常高壓；壓裂；裂縫0引言根據(jù)勘探資料顯示，我國(guó)

2、頁(yè)巖氣主要盆地的可采資源量約為23.5×1012m3，資源量十分豐富，略小于美國(guó)的28×1012m3。在美國(guó)，頁(yè)巖氣商業(yè)性開采早已實(shí)現(xiàn)，2009年美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量為889×108m3，高于中國(guó)當(dāng)年的常規(guī)天然氣產(chǎn)量830×108m3，美國(guó)頁(yè)巖氣2010年超過了1200×108m3，占據(jù)13%~15%的天然氣產(chǎn)量。我國(guó)四川盆地下古生界泥頁(yè)巖分布厚度大，有機(jī)質(zhì)含量豐富，且演化程度高、生烴量大，尤其地質(zhì)特征與美國(guó)頁(yè)巖氣盆地極為相似。近年來(lái)，中國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)投入力度加大，特別是四川盆地威201井，經(jīng)過直井壓裂測(cè)試，日產(chǎn)氣量

3、上萬(wàn)方，達(dá)到工業(yè)氣流，這給后續(xù)頁(yè)巖氣資源的勘探開發(fā)提供了基礎(chǔ)和信心。1頁(yè)巖氣藏的成藏特征1.1頁(yè)巖氣藏基本特征與煤層氣類似，富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖本身可以作為頁(yè)巖氣的氣源巖，又可以作為儲(chǔ)集層，頁(yè)巖氣的賦存方式、成藏機(jī)理和成藏過程與常規(guī)天然氣有很大不同，因此，頁(yè)巖氣藏具有獨(dú)特的地質(zhì)特征。頁(yè)巖氣的賦存方式和賦存空間的特殊性，決定了頁(yè)巖氣藏具有隱蔽性特征和裂縫型圈閉。構(gòu)造圈閉對(duì)頁(yè)巖氣藏的形成并不起主導(dǎo)作用，但是一個(gè)長(zhǎng)期長(zhǎng)期穩(wěn)定的構(gòu)造背景，對(duì)頁(yè)巖氣聚集可能具有一定的積極作用。泥頁(yè)巖的孔隙較小且不發(fā)育，游離狀態(tài)的頁(yè)巖氣主要賦存于裂縫

4、系統(tǒng)中，泥頁(yè)巖中的裂縫發(fā)育帶往往是頁(yè)巖氣的有利聚集帶，因此，裂縫型圈閉是頁(yè)巖氣藏的主要圈閉類型。裂縫產(chǎn)生的原因主要是上文中提到的氣體的連續(xù)生產(chǎn)所產(chǎn)生的頁(yè)巖內(nèi)外壓力差，另外構(gòu)造作用也是產(chǎn)生裂縫的原因之一。1.2頁(yè)巖氣成藏條件與儲(chǔ)量豐度關(guān)系復(fù)雜選取美國(guó)正在進(jìn)行商業(yè)性開采的5套頁(yè)巖層系的成藏條件參數(shù)－熱成熟度（鏡煤反射率Ro）、儲(chǔ)層厚度（Thickness）、總有機(jī)碳含量（Toc）和頁(yè)巖氣資源特征參數(shù)－吸附氣含量（AbsorbedGas）、頁(yè)巖氣資源豐度（GIP）作圖，進(jìn)行頁(yè)巖氣的有機(jī)地化特征與地質(zhì)特征比較，發(fā)現(xiàn)關(guān)系圖形狀

5、各異（圖1），五項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)之間的關(guān)系有出人意料的變化，說(shuō)明，頁(yè)巖氣成藏條件與儲(chǔ)量豐度關(guān)系復(fù)雜。因?yàn)轫?yè)巖較為致密，孔隙度、滲透率都比常規(guī)儲(chǔ)層巖石低，使得頁(yè)巖的含氣量較低，頁(yè)巖的含氣量變化幅度較大,從0.4m3/t到10m3/t,一般小于5m3/t。同時(shí)由于頁(yè)巖的孔隙半徑小，所以大分子烴飽和度含量較低。　圖1美國(guó)五大含氣頁(yè)巖地球化學(xué)特征與地質(zhì)特征對(duì)比圖（據(jù)Hill和Nelson，2000）1.3頁(yè)巖氣成藏邊界條件　　廣義上的頁(yè)巖氣普遍發(fā)育且分布廣泛,但要形成具有工業(yè)勘探開發(fā)價(jià)值的頁(yè)巖氣尚需具備相應(yīng)的地質(zhì)條件。結(jié)合對(duì)美國(guó)具

6、有工業(yè)勘探開發(fā)價(jià)值頁(yè)巖氣的統(tǒng)計(jì)研究,可對(duì)頁(yè)巖氣的形成條件簡(jiǎn)單作一討論。按照常規(guī)的烴源巖評(píng)價(jià)指標(biāo),有機(jī)碳含量(TOC)0.5%和成熟度(Ro)0.5%是有效烴源巖的底限邊界,但由于頁(yè)巖氣的成藏機(jī)理和過程特殊,其中天然氣的聚集不需要考慮運(yùn)移、圈閉等復(fù)雜條件。因此有機(jī)碳含量和成熟度等條件不再苛刻。在有機(jī)碳含量0.3%、有機(jī)質(zhì)成熟度0.4%、巖石總孔隙度3%、凈頁(yè)巖厚度6m等條件下亦可分別形成頁(yè)巖氣。在頁(yè)巖氣成藏條件中,盡管某一項(xiàng)地質(zhì)要素要求條件很低,但其他地質(zhì)條件的補(bǔ)償將會(huì)使頁(yè)巖氣具有更好的產(chǎn)能。對(duì)比分析美國(guó)不同盆地的頁(yè)巖

7、氣成藏地質(zhì)條件發(fā)現(xiàn),各影響因素之間具有不同程度的相互彌補(bǔ)性(圖2)。（圖2）美國(guó)不同盆地頁(yè)巖氣成藏條件的互補(bǔ)性圖(數(shù)據(jù)選自Curtis,2002)1.4頁(yè)巖氣富集帶特征裂縫發(fā)育在大部分頁(yè)巖中，以多種成因（壓力差、斷裂作用、順層作用等）的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)為特征。在頁(yè)巖中裂縫、溶蝕頁(yè)理縫是主要的儲(chǔ)集空間。次要儲(chǔ)集空間：鈣質(zhì)條帶中的溶孔、生物體腔孔、晶間孔、粒間孔等。粒間孔主要是指的砂質(zhì)及泥質(zhì)雙重孔隙。在鈣質(zhì)泥頁(yè)巖互層為主的夾薄層砂巖的地層中，具有泥頁(yè)巖裂縫、層理縫和薄層砂巖孔隙等儲(chǔ)集空間。裂縫發(fā)育帶不但提供了游離態(tài)頁(yè)巖氣賦存

8、的空間，而且為頁(yè)巖氣的運(yùn)移、聚集提供了輸導(dǎo)通道，并且對(duì)頁(yè)巖氣的開發(fā)十分有利。美國(guó)頁(yè)巖氣的開發(fā)實(shí)踐證明只有裂縫發(fā)育的頁(yè)巖氣藏不需壓裂就可以獲得工業(yè)氣流，多數(shù)的頁(yè)巖氣藏必須經(jīng)過壓裂才能達(dá)到工業(yè)產(chǎn)量要求。頁(yè)巖氣雖然具有地層普遍含氣性特點(diǎn)，但目前具有工業(yè)勘探價(jià)值的頁(yè)巖氣藏或甜點(diǎn)主要依賴于頁(yè)巖地層中具有一定規(guī)模的裂縫系統(tǒng)。在美國(guó)的大約30000口鉆井中，