頁巖氣國內外研究現(xiàn)狀

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1、頁巖氣國內外研究現(xiàn)狀頁巖氣國多相態(tài)存在于致密頁巖中頁巖氣是以有游離、吸附和溶解狀態(tài)存在于喑色泥頁巖屮的天然氣，其賦存形式具有多樣性，但以游離態(tài)和吸附態(tài)為主，溶解態(tài)僅少量存在。從美國的情況看，游離氣在20%?80%Z間，吸附氣在80%?20%Z間，范圍很寬，其中部分頁巖氣含少量溶解氣。游離氣主要存在于粒間空隙和天然裂隙中，吸附氣則存在于基質表面。隨著頁巖氣研究的不斷深入，學者們開始認為吸附態(tài)頁巖氣至少占到總儲量的一半。天然氣在頁巖中的牛?成、吸附與溶解逃離,如圖1所示，當吸附在基質表而的氣量達到飽和后，富余的氣體會解

2、析進入基質孔隙，然示隨著天然氣的產(chǎn)出，裂隙源巖層系頁巖系統(tǒng)包括富冇機質頁巖，富冇機質頁巖與粉砂巖、細砂巖夾層，粉砂巖、細砂巖夾富有機質頁巖；頁巖氣形成于富冇機質頁巖，儲存于富有機質頁巖或一套與之密切相關的連續(xù)頁巖組合中，不同盆地頁巖氣層組合類型不和同。即頁巖氣為源巖層系天然氣聚集的一種,為天然氣生成后，耒排出源巖層系，滯超在源巖層系中形成的。源巖層系油氣聚集除頁巖氣外，述包括煤層氣、頁巖油和油頁UJ孑1O2.3頁巖氣為連續(xù)型汕氣聚集Curtis對頁巖氣(Shalegas)進行了界定，并認為頁巖氣在木質上就是連續(xù)生成

3、的生物化學成因氣、熱成因氣或兩者的混合，它具有普遍的地層飽含氣性、隱蔽聚集機理、多種巖性封閉和相對很短的運移距離，它可以在天然裂縫和孔隙小以游離方式存在，在干酪根和粘土顆粒表面上以吸附狀態(tài)存在，甚至在干酪根和瀝青質中以溶解狀態(tài)存在。即頁巖氣為連續(xù)型氣藏(圖1)。2.4頁巖氣為源巖層系汕氣聚集在頁巖氣藏中，天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，甚至砂巖地層中，為天然氣生成之后在源巖層內就近聚集的結果，表現(xiàn)為典型的“原地”成藏模式。從菜種意義來說，頁巖氣藏的形成是天然氣在源巖中大規(guī)模滯留的結果。屮國頁巖

4、氣藏與北美地區(qū)相比較有以下特殊性：(1)海相頁巖熱演化程度較高(Ro值為2.5%?5.0%)、構造活動較強，需尋找保存有利的地區(qū)，避開露頭和斷裂破壞區(qū)：(2)陸相頁巖熱演化程度較低、分布非均質性較強：(3)地面多山地、丘陵等復雜地表，埋藏較深(5000?7000m)。所以在勘探開發(fā)過程要有針對性地采取侖理措丿施開發(fā)我國頁巖氣。張金川等學者認為頁巖氣成藏模式介于煤層氣和根緣氣之間，表現(xiàn)為過渡特征，并將我國頁巖氣資源富集類型分為：南方型、北方型和西北型。2.5滲流機理國內口前對于頁巖氣滲流機理方面的研究兒乎處于一片空白

5、，能查閱到的相關文獻很少，只有西南石油大學的段永剛教授在參考文獻中做過相關的研究，對頁巖氣無限導流壓裂井壓力狀況及滲流機理等進行了研究分析。針對頁巖氣存在吸附一解吸附復雜的滲流過程，國外學者做了一定工作，取得了不少的成果。在參考文獻屮，M.Brown等學者給出了一種非常規(guī)油藏“三線性”滲流模型，滲流示意狀況如圖2,此模型合理地簡化了頁巖氣開發(fā)的復雜模型，對于研究頁巖氣藏滲流模型具有很好的借鑒價值。該模型假設：（1）水力裂縫中流動是一維線性流；（2）在水力裂縫間的內部汕藏的流動和在水力裂縫外部汕藏的流動都被假定為是線

6、性的；（3）來自外部油藏的流體流動方向垂直于內部油藏流體流動的方向，這三點即為“三線性”的定義來源，該模型相対丁淇他半模型優(yōu)勢即為簡化后可給出了頁巖氣壓裂水平井筒中壓力的解析解。頁巖氣滲流機理有四人難點：（1）用合適的數(shù)學公式描述頁巖氣吸附一解吸附之間的物理化學機理，目前人多數(shù)學者采用適用于北美某些頁巖氣藏的處理方式：蘭氏等溫吸附方程。（2）油層內多重介質滲流機理模型。氣體在頁巖氣藏中滲流伴隨著棊質、小裂隙和大孔隙Z間的復雜流動。（3）與水平井段的銜接模型。FI前大部分開發(fā)的頁巖氣藏壟本都采川水平井技術，而水平井的

7、滲流狀況木身就比較復雜，加上與頁巖氣藏中裂縫氣體向井筒中流動將更加難以描述。（4）各個流動階段的耦合，頁巖氣在地層中的滲流要經(jīng)場多個復雜的過程并涉及眾多復雜的物化機理，將這些過程合理簡化并進行耦合使之可以進行求解并指導實際是一個非常閑難的過程。三、頁巖含氣量和彫響因素3.1頁巖含氣量頁巖含氣量是指每噸巖石中所含天然氣折算到標準溫度和壓力條件下（101.325kPa,25°C）的天然氣總量，包括游離氣、吸附氣、溶解氣等，冃前主要關注吸附氣和游離氣（圖3）。游離氣是指以游離狀態(tài)賦存于孔隙和微裂縫屮的犬然氣；吸附氣是指吸

8、附于有機質和粘土礦物表而的天然氣，以有機質吸附為主，伊利石等粘土礦物也有一定的吸附能力。從形成機理和過程的角度看，富冇機質頁巖含氣量的大小取決于生坯雖和排怪雖，即頁巖含氣最=生桂最一排坯最。其中，生坯最受侑機質的類型、含量和成熟度的控制；排坯最主要受排坯門限高低的控制，突破壓力大，排坯門限高，則在相同的半坯條件下，含氣量高。從等溫吸附研究的結果看，按每10m