頁巖氣藏淺析

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1、頁巖氣藏淺析栗業(yè)西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系摘要：頁巖氣是一種新型的非常規(guī)天然氣，頁巖氣藏具有“自牛自儲”的特點(diǎn)。頁巖氣藏的資源量潛力巨大，具有開采穩(wěn)產(chǎn)周期長，開采壽命長，資源清潔等優(yōu)點(diǎn)，同時，頁巖氣開采對技術(shù)的要求高，頁巖氣的成藏機(jī)理和成藏特征的研究就非常有意義，基礎(chǔ)理論的研究為頁巖氣的進(jìn)一步勘探開發(fā)打下基礎(chǔ)，加快我國的頁巖氣商業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程。本文將簡單介紹頁巖氣成藏條件和成藏特征。關(guān)鍵詞：頁巖氣;成藏條件;成藏特征;作者簡介：栗業(yè)（1995~）,男，河北邯鄲人，在讀碩士研究生，主攻方向:礦產(chǎn)普查與勘探。據(jù)已有資料顯示頁巖氣的開采時間甚至比石油都早上一段時間，美國對頁巖氣的研究也經(jīng)歷了漫長的

2、過程。據(jù)稱美國在2009年首次超過俄羅斯成為世界最大的天然氣生產(chǎn)國，美國在2011年吋，頁巖氣產(chǎn)量基本實(shí)現(xiàn)了自給自足，美國的頁巖氣生產(chǎn)引起世界各國的關(guān)注山。我國是能源消耗大國，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，我國的主要頁巖氣富集區(qū)可采資源量約為26X1012m,大致與美國的28X101加相當(dāng)及1。中國頁巖氣的儲量相當(dāng)可觀。但研究程度低，技術(shù)條件不成熟，不能達(dá)到商業(yè)開采的要求。許多鉆井都是處于試驗(yàn)階段。中國頁巖氣開發(fā)有很大的潛力,頁巖氣一旦商業(yè)開發(fā)成功，將為屮國帶來一場能源革命［17-19］。1.頁巖氣藏類型及成藏機(jī)理美國的頁巖氣研究水平處于世界領(lǐng)先，美國的頁巖氣藏按成因類型主要有熱成因和牛物成因

3、，以及兩種類型混合型成藏模式。熱成因型頁巖氣乂可以分為3種亞類：（1）高熱成熟度型。（2）低熱成熟度型。（3）混合巖性型。生物成因頁巖氣可分為2種類型：（1）早成型，在頁巖的沉積初期就開始生成氣體，氣藏的平而形態(tài)為毯狀。（2）晚成型，頁巖氣的產(chǎn)生與頁巖沉積間隔時間較長，氣藏的平面形態(tài)為環(huán)狀固。頁巖氣作為一種非常規(guī)天然氣與常規(guī)天然氣在賦存方式、成藏特征等方面都有差別。據(jù)不同的成藏條件，頁巖氣成藏可以表現(xiàn)為典型的吸附機(jī)理、活塞運(yùn)聚機(jī)理或置換運(yùn)聚機(jī)理固。主要分為三個階段:第一個階段為頁巖氣的牛成和吸附。與煤層氣的成藏機(jī)理大致相同。發(fā)生在成藏的初期，頁巖層開始產(chǎn)生氣體，由于產(chǎn)生的氣體量

4、小，主要被有機(jī)質(zhì)顆粒吸附。第二個階段為頁巖氣的造隙和排出，隨著頁巖層的氣體量增大，原來密度較大的有機(jī)質(zhì)顆粒變成了密度小的天然氣，頁巖層的壓力隨之增大，頁巖層脆性較大的部位開始發(fā)生裂解，產(chǎn)生裂縫，裂縫的產(chǎn)牛為頁巖氣的儲存提供了空間，也為頁巖氣的運(yùn)移提供了通道。第三階段為頁巖氣的運(yùn)移和置換，隨著壓力減小，頁巖層的產(chǎn)氣量越來越多，在通常情況下，與頁巖間互出現(xiàn)的儲層主要為粉-細(xì)砂巖類，具有低孔低滲特點(diǎn)，它限定了天然氣的運(yùn)移方式為活塞式排水特點(diǎn)，或者在浮力作用下，天然氣將以置換方式沿裂縫從泥頁巖層向儲層運(yùn)移，從而形成頁巖氣藏［4-6］o1.頁巖氣藏的主控因素2.1有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)豐度、

5、有機(jī)質(zhì)成熟度頁巖屮的干酪根碳同位素組成主要是與原始有機(jī)質(zhì)的成分即母質(zhì)類型和沉積的環(huán)境即熱演化程度有聯(lián)系。有機(jī)質(zhì)類型，從一定程度上決定著有機(jī)質(zhì)的生姪潛力。北美典型頁巖氣藏的干酪根主要為II型或I型干酪根，少量為III型干酪根［7,13］。總有機(jī)碳含量是頁巖層有機(jī)質(zhì)豐度的評價指標(biāo)。有機(jī)碳含量不僅決定著頁巖氣藏的含氣量，同時影響著頁巖裂縫的發(fā)育。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，美國的頁巖氣藏有機(jī)碳含量大多在1%~5%,所以，現(xiàn)階段達(dá)到工業(yè)開采要求的頁巖氣藏，有機(jī)碳平均含量必須大于1%宜。經(jīng)典的理論認(rèn)為有機(jī)質(zhì)成熟度大于2%后炷源巖基木就不再牛炷了。而對于頁巖氣藏就不適用。頁巖的成熟度越高，不會影響頁巖氣的生成

6、，在一定范圍內(nèi)反而有利于頁巖氣藏的形成。所以頁巖氣工業(yè)開采窗比經(jīng)典的生坯窗要大，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)北美頁巖氣儲層的Ro值一般大于1.1%［&9］。頁巖層的有機(jī)質(zhì)類型，有機(jī)質(zhì)豐度，有機(jī)質(zhì)成熟度都決定著頁巖氣藏的生炷潛力［20］。2.2頁巖層厚度與埋深頁巖層形成頁巖氣藏并達(dá)到工業(yè)開采標(biāo)準(zhǔn)需要豐富的物質(zhì)條件，要求生坯的有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。有機(jī)質(zhì)豐度高的黑色泥頁巖是頁巖氣成藏的最好源巖,它們的形成需要較快速的沉積條件和封閉性較好的還原環(huán)境。頁巖氣有自牛自儲的特點(diǎn)，泥、頁巖首先充當(dāng)?shù)氖庆脑磶r，產(chǎn)牛頁巖氣。其次才是充當(dāng)儲集層和蓋層。所以泥頁巖的厚度決定著頁巖氣藏的潛力。因而，穩(wěn)定的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境

7、能夠使泥頁巖連續(xù)的沉積。穩(wěn)定的區(qū)域構(gòu)造不易破壞泥頁巖的平面分布［10］。頁巖氣和常規(guī)性油氣一樣，頁巖層必須達(dá)到一定耍求才有商業(yè)開采的價值。聶海寬等認(rèn)為具有商業(yè)開發(fā)價值的頁巖氣藏的頁巖層厚度下限為弘。頁巖層的厚度不但決定著氣藏的牛氣量同時還能提供足夠的儲存空間。據(jù)相關(guān)資料顯示，美國目前投入開發(fā)生產(chǎn)的頁巖埋深介于180m^2600ml51，經(jīng)分析認(rèn)為頁巖的有利埋深范圍為500m^4500m,該埋深段頁巖氣易于保存，頁巖儲層溫度、應(yīng)力條件適中，鉆完井和增產(chǎn)改造成本相對較低宜。2.3頁巖的礦物組成巖