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页岩气藏形成条件分析

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页岩 形成 条件 分析
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天然气工业 2009年5月页岩气藏形成条件分析*李登华 李建忠 王社教 李新景、 中国石油勘探开发研究院李登华等.页岩气藏形成条件分析.天然气工业,2009,29(5):22—26.摘 要 美国页岩气生产时间长、资料丰富,剖析该国典型的页岩气藏有利于清晰认识页岩气成藏的主控因素。按天然气成园将页岩气藏分为热成因型、生物成因型和混合成因型,分析了美国具有代表性的典型气藏。研究表明,热成因型页岩气藏主要受页岩热成熟度控制,生物成因型页岩气藏的主控因素为地层水盐度和裂缝。根据美国页岩气生产实践,总结出有利的热成因型页岩气藏的储层特征为:%,厚度大于等于15 m,R。介于1.1%~3%,石英含量大于等于28%。在此基础上,优选出四川盆地南部下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组2套海相页岩作为有利勘探目标,并预测湖相页岩也能形成具有商业价值的页岩气藏。关键词 美国 页岩气 气藏类型 主控因素 热成熟度 储集层特征 裂缝0.3787/j.976.2009.05.005l 页岩气藏类型及成藏主控因素页岩气藏按其天然气成因可分为两种主要类型:热成因犁和生物成冈型,此外还有上述两种类型的混合成因型。鉴于美国的页岩气生产时间最长、资料最丰富,剖析该国典型的页岩气藏将会对其主控因素有较清晰的认识。1.1热成因型页岩气藏热成因型页岩气又可分为3个亚类:①高热成熟度型,如美国低热成熟度型,如混合岩性型,即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同储气,如]。其中最典型代表是.1.1 积约38 100 古生代晚期最大沉积厚度3 660 m,地层自下而上依次为前寒武系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和白垩系(图1),其中下石炭统伏奥陶系Vi—盆地的东北部,两部分口]。藏不受构造控制,面积约15 500 深大于1 850 m,可采资源量2.66×1012 008)。气田可分为两个区:①核心区,外围区,缺失心区页岩厚度大于107 m,外围区页岩厚度大于30 m[3J(图2)。1.1.2勘探概况早在20世纪50年代,美国981年,而发现了着钻完井技术的不断改进,气田的面积不断扩大,产量飞速增长。2007年,00口 X 1081982年投产以来累计产气1 018.8×108岩含气量(甲烷)为9.9 m3/t,平均地质储量丰度3.8×108 m3/.1.3 主控因素分析气的黑色页岩矿物的体积组*本文受到中国石油天然气集团公司科技攻关项目(编号:2008资助。作者简介:李登华,1972年生,高级工程师,博士;现主要从事非常规油气勘探与资源评价工作。地址:(100083):[P,京市学院路20号910信箱油气资源规划所。电话:(010)62098666,13671363172。22 ·万方数据第29卷第5期 天然气工业圈1 英约45%,黏土(主要是伊利石,含少量蒙脱石)占27%,方解石和自云石占8%,长石占7%。有机质占5%,黄铁矿占5%,菱铁矿占3%,还有微量天然铜和磷酸盐矿物。根据矿物、结构、生物和构造等,状硅质泥岩、薄片状灰泥和含生物碎屑的泥粒灰岩。各岩相普遍富集黄铁矿和磷酸盐,常见碳酸盐岩团块。页岩的主要测井响应特征为低电阻率、高自然伽马‘“。图2 .硫倾向于生油;%,露头区的13%;R。的分布范围为0.5%~1.9%;吸附气含量约20%,游离气含量达80%;产气区平均孔隙度6.0%,渗透率为(0.15~2.5)×10~“|。页岩的热成熟度(R。)是热成因页岩气成藏的主控因素。绝大部分1.1%的范围内。当0.6%≤R。1.1%后,页岩油开始裂解生气。但是当R。>3%后,有机质进入过成熟期,生气量明显减少[1引,而且有机质的大量减少也不利于吸附气的形成。鉴于1.1%的区域,因此R。介于1.1%~3%的范围是热成因型页岩气藏的有利分布区。对于生物成因型气藏,页岩R。越高,丁不利于生物气的形成。根据物成因型贞岩气藏主要分布在R。≤0.8%的范围内[1¨。2.3沉积相虽然美国产气页岩均为海相,但笔者认为,只要页岩有机质的丰度和硅质含量足够高,陆相环境同样能形成具有工业价值的页岩气藏。例如鄂尔多斯盆地上三叠统湖相沉积的延长组7段张家滩页岩和延长组9段李家畔页岩u}15],裂缝发育,钻井气测异常活跃,其中庄167、庄171和中富18等井均见到良好的页岩气显示。2.4储集特征美国5大页岩气主产盆地页岩量一般超过30%[9]。硅质含量越高页岩脆性越大,越有利于形成裂缝。虽然断层和开启的宏观裂缝对热成因型页岩气藏保存不利,但硅质含量高利于后期的压裂改造,形成裂缝。而生物成因型页岩气藏则相反,越是断裂发育的地方,地层水越活跃,而甲烷菌的生理活动也越积极,形成的气量越大。页岩的物性对产量有重要影响。产气页岩基质孔隙一般大于4%,有效含气孔隙一般大于2%,基质渗透率一般大于1×10_9 .5保存条件页岩本身既是储层又是盖层,因此对盖层的要求比较宽松。但断裂对贞岩气的保存影响巨大。热成因型页岩气藏主要靠微裂缝运聚,断层和宏观裂缝起破坏作用,因此强烈的构造活动不利于该类型气藏的保存。而生物成因型气藏的形成与活跃的淡水交换密切相关,裂缝不仅是地层水的通道,也是页岩气的运聚途径,故构造运动反而起积极作用。3我国页岩气的勘探前景我国不仅海相页岩分布广泛,湖相页岩也很发育。海相页岩纵向上主要分布在中、古生界,横向上主要分布在南方(包括四川盆地等)、华北(包括鄂尔多斯、渤海湾及南华北等盆地)和西北(包括塔里木、准噶尔等盆地)3大区域[16相页岩纵向上主要分布在新、中生界,横向上主要分布在东北(松辽盆地)、华北(包括鄂尔多斯和渤海湾等盆地)和西北(包括吐哈、准噶尔等盆地)3大区域。目前四川盆地发现的页岩气显示最多,其中以下寒武筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套页岩最为有利。下寒武筇竹寺组页岩形成于深水陆棚相带,主要分布在川南、川北和川东一鄂西。地层厚度由北向南增大,最厚可达955 m;埋深1 000 m~6 000m,川南最浅。页岩%~10%,其中下部最高;演化程度除广元矿山梁地区较低外(R。为0.59%),其余地区均很高(R。为2.5%~4.0%);页岩石英含量较高,如威远地区为30.8%~43.6%;页岩气显示丰富,集中分布于川南地区,如威5井1966年获贞岩气2.46×104 m3/d。下志留统龙马溪组页岩也形成于深水陆棚相带,主要发育在四川盆地东部和南部。地层厚度为20~115 m,川南泸州地区最厚可达80 m;埋深1 600~4 200 m,东西浅、南北深。页岩%~8.3%,其中底部最高;演化程度除广元矿山梁地区较低外,其余地区均较高(%~4.0%);页· 25 ·万方数据天然气工业 2009年5月岩石英含量较高,如威远地区为14.5%~76.2%;页岩气显示活跃,主要分布于川南地区,如阳63、隆32和威寒8等井已获低产页岩气。 [6]因此,笔者建议将四川 结论1)页岩气藏大面积连续分布,不受构造控制,可分为热成因型、生物成因型和混合型3种,是现实的非常规天然气资源。2)美国有利的热成因型页岩气藏的储层特征是:%,厚度大于等于15 。介于1.1%~3%,石英含量大于等于30%。3)热成因型页岩气藏主要受页岩热成熟度控制,生物成因型页岩气藏主要受地层水盐度和裂缝控制。4)我国页岩气勘探潜力巨大,其中川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套海相页岩是非常有利的勘探目标。在研究过程巾,.致以真诚的感谢。参考文献[1] M, 。, et of as c ].007,91(4):4752] M, .。et of 007。9l(4):405~436.[3] G, of in ].007,91(4):579—601.[4] J,.of T.P.].007,9l(4):437—443.[5] J F W, in 26 ·].007,91(4):603—622. J。M,,et il of ].007,91(4):445—473.[7] W,J ].002,86(11):1939—1969.[8] A, A.of ].991,48—256.[9] B.].002,86(192卜1938.[10] M, W KI。of a a De—].003,87(8):135511] M, M.of ].008,92(3):327—339.[12] G, R.an ].e—000,6(2):4—13.[ 3 G.].977,7(2):79—99.[14]夏义平,焦贵浩,徐礼贵,等.鄂尔多斯盆地上三叠统层序地层模式的探讨[J].中国石油勘探,2007,12(6):8—13.[15]姚泾利,赵永刚,雷卞军,等.鄂尔多斯盆地西部马家沟期层序岩相古地理[J].西南石油大学学报,2008,30(1):33—37.[16]张金川,徐波,聂海宽,等.中国天然气勘探的两个重要领域[J].天然气1二业,2007,27(11):1—6.[17]张金川I。徐波,聂海宽,等.中国页岩气资源勘探潜力[J].天然气工,008,28(6):136—141.[18]张金川,聂海宽,徐波。等.四].天然气工业,2008,28(2):15119]叶军,曾华盛.天然气工业,2008,28(12):18—25.[20]张林哗,李政,朱!.济阳坳陷古近系存在页岩气资源的可能性[J].天然气工业,2008,28(12):26—29.(修改回稿日期2009—03—10编辑 罗冬梅)万方数据页岩气藏形成条件分析作者: 李登华, 李建忠, 王社教, 李新景, 中国石油勘探开发研究院刊名: 天然气工业英文刊名: (期): 2009,""(5)被引用次数: 4次参考文献(20条) of as 007(04) of 007(04) of in 007(04) of 007(04) F in 007(04) of 007(04) 002(11) A of B 002(11) W of a a 003(08) M of 008(03) R an 000(02) G 977(02)尔多斯盆地上三叠统层序地层模式的探讨[期刊论文]007(06)尔多斯盆地西部马家沟期层序岩相古地理[期刊论文]008(01)国天然气勘探的两个重要领域[期刊论文]007(11)国页岩气资源勘探潜力[期刊论文]008(06)川盆地页岩气成藏地质条件[期刊论文]008(02)西须家河组泥页岩气成藏条件与勘探潜力[期刊论文]008(12)阳坳陷古近系存在页岩气资源的可能性[期刊论文]008(12)相似文献(10条)岩气开发现状及发展前景——关于促进我国页岩气资源开发的思考 7(11)占全球非常规天然气资源量的50%前主要集中在美国、国页岩气产量为507亿立方米,占全美天然气总产量的9%页岩气开发还处于前期的探索和准备阶段,议我国开展全国页岩气资源战略调查与评价;研究制定全国页岩气发展规划,引导页岩气开发;创新油气资源管理体制,完善区块矿权设置制度;实行引进与自主创新相结合,加强关键技术工艺研发;制定优惠税费政策,激励页岩气开发;积极开展对外合作,术进步是推动美国页岩气快速发展的关键 "(5)近年来,家政策扶持等因素外,技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键因素,其中钻井、完井与增产技术的进步,尤其是水平井钻井、水力多段压裂、重复压裂、要突破传统的勘探思想,坚持不懈地开展技术创新,国页岩气发展对全球天然气市场的影响 7(12)在页岩气勘探开发技术取得突破后,且对其进口来源国改变了北美及全球天然气和强与美国、加拿大、俄罗斯等国的国际合作,加快国内页岩气资源的开发,同时适时调整国内天然气利用政策,界页岩气资源潜力和开采现状及中国页岩气发展前景 7(3)介绍了页岩气的特点及全球资源潜力,分析了美国沃思堡盆地页岩气开发实例及其启示,简述了中国页岩气研究动向,泊伶 四川盆地页岩气成藏条件分析 2008本文采用地质类比研究方法,对四川盆地页岩气成藏条件及有利勘探区带进行了系统研究,并利用类比法与体积法对四川盆地下古生界页岩气的资源潜力进行了初步预测。首先对美国页岩气盆地的成藏特征进行了归纳总结,认为在一定埋深下由缺氧环境沉积的巨厚页岩可以为页岩气提供气源并作为页岩气的储集层,有机质的丰度、类型和演化程度是影响页岩生气的主要地质因素;页岩的比表面积、孔隙和裂缝是影响页岩气储集性能的主要因素:致密的页岩本身就可以依靠自身超低的孔隙度和渗透率作为盖层将页岩气封存在页岩层中,为典型的“连续性”天然气成藏组合。结合四川盆地下古生界页岩的沉积及分布特征、生烃特征、储集特征、盖层和保存特征等,对研究区页岩气成藏条件进行了系统分析,指出该区具备页岩气成藏潜力:四川盆地下古生界广泛发育的三套页岩奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组,其有机质含量丰富、有机质类型好、演化程度高,通常已达到过成熟阶段;寒武系沉积后,盆地经历了多期构造运动,形成了大量的裂缝、整合面和褶皱等,为页岩气的储集提供了充足的空间;页岩较低的孔渗性使得页岩层成为良好的盖层;多期次的构造运动未对海相层系造成明显破坏。通过与美国页岩气盆地的地质类比,两者具有较好的相似性。通过类比法和体积法计算得到三套页岩的页岩气资源量较大,且下古生界页岩中普见气显示,预示着该区页岩气具有良好的勘探前景。最后通过页岩厚度分布范围、有机碳含量、热演化程度和生烃强度等指标对四川盆地页岩气有利勘探区带进行了初步预测。界页岩气勘探开发现状及对中国的启示 9(6)页岩气是一种潜在资源量巨大的非常规天然气资源,具有开采技术要求高、开采寿命长、峻的能源紧张形势和能源价格的快速增长,结了美国的页岩气发育情况,跟踪了世界其他地区(加拿大、欧洲)其研究具有重大的现实意义,建议中国相关部门加大研究投入力度,尽快开展页岩气资源战略调查和选区研究工作,加强技术攻关创新、引进和国际合作,探讨中国现实国情下的页岩气相关政策,以早日实现页岩气在中国的商业性开发,岩气成藏条件分析——以美国页岩气盆地为例 2(3)页岩气藏不同于常规气藏,页岩既是源岩也是储层,厚、普遍含气等特点,庆及其周缘地区下古生界页岩气资源勘探潜力 9(12)四川盆地经历了从震旦纪到中三叠世的克拉通和晚三叠世到新生代的前陆盆地2个构造演化过程,深水环境中沉积了下寒武统筇竹寺组、庆及其周缘地区的区域构造主要以高幅抬升及强烈挤压为特点,下古生界埋藏浅、变形严重、破坏强烈,现今构造形态表现为高陡状褶皱,区具有页岩气富集的有利地质条件,0~(12) m~3,0~(12) m~3,岩气形成条件及成藏影响因素研究 1(2)美国5大页岩气盆地的勘探开发实践已证明,页岩气是一个很有潜力的非常规油气勘探新领域,层气一样属于"持续式"含有机质的页岩既是系统的烃源层又是储层,也可能是盖层,各产层地质、成机制可划分为生物成因、响其成藏的因素主要有总有机碳、有机质类型和成熟度、产层孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等,寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组),与美国5大页岩气盆地相比,具备形成裂缝性油气藏所需的优越的地质、地球化学务件,个值得关注的油气勘探新领域――中国页岩气资源潜力巨大 2007本文对中国页岩气资源潜力进行了分析。所谓页岩气系指生成、储集、圈闭和封盖四种作用均发生于页岩系统中的天然气。目前,美国己在密歇根盆地泥盆系帕拉契亚盆地泥盆系里诺依盆地泥盆系今年产量已近200亿007年,美国西南能源公司和前正进行大规模勘探,有望成为美国中陆地区继年产近百亿et 004),占该省天然气总资源量的34%。引证文献(2条)东下古生界页岩气成藏层位及远景[期刊论文]010(1)质异常找矿理论在页岩气勘探中的应用[期刊论文]009(12)本文链接::中原油田采油院(授权号:9010年11月16日
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