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页岩气简介

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页岩 简介
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· 附 录 ·页 岩 气 简 介1  概   述页 岩 气 ( , 特 指 赋 存 于 页 岩 中 的 非 常 规 天 然 气 , 一 种 极 具 开 发 价 值 的 新 能 源 。页 岩 气 生 成 于 有 机 成 因 的 各 种 阶 段 , 常 见 于 泥 岩 、 高 碳 泥 岩 、 页 岩 及 粉 砂 质 岩 类 夹 层 中 。 其 中 , 以 游离 相 态 (约 50% ) 存 在 于 裂 缝 、 孔 隙 及 其 他 储 集 空 间 ; 以 吸 附 状 态 (约 50% ) 存 在 于 干 酪 根 、 粘 土 颗 粒及 空 隙 表 面 ; 极 少 量 则 以 溶 解 状 态 储 存 于 干 酪 根 、 沥 青 质 及 含 油 层 中 , 并 在 源 岩 层 内 就 近 聚 集 , 为 典 型 的原 地 成 藏 模 式 , 而 与 油 页 岩 、 油 砂 、 地 沥 青 等 差 别 较 大 , 亦 与 常 规 储 层 气 藏 不 同 。 页 岩 既 是 天 然 生 气 源岩 , 又 是 聚 集 、 保 存 的 储 层 和 盖 层 。 有 机 质 含 量 高 的 黑 色 页 岩 、 高 碳 泥 岩 等 是 最 好 的 页 岩 气 发 育 储 存场 所 。页 岩 气 存 在 于 几 乎 所 有 盆 地 沉 积 中 , 只 是 由 于 埋 藏 深 度 、 含 气 饱 和 度 等 差 别 较 大 而 具 有 不 同 的 工 业 价值 。 我 国 传 统 意 义 上 的 泥 页 岩 裂 隙 气 、 油 气 藏 , 泥 岩 裂 缝 油 气 藏 , 其 他 裂 缝 性 油 气 藏 等 大 致 与 此 相 当 。 但如 果 不 考 虑 吸 附 作 用 机 理 , 也 不 考 虑 其 中 天 然 气 的 原 生 属 性 , 而 仅 仅 理 解 为 聚 集 于 泥 页 岩 裂 缝 中 的 游 离 相油 气 , 则 属 于 不 完 整 意 义 的 页 岩 气 。 因 此 , 中 国 的 泥 页 岩 裂 缝 性 油 气 藏 概 念 与 美 国 现 今 的 页 岩 气 内 涵 并 不完 全 相 同 , 在 烃 类 的 物 质 内 容 、 储 存 相 态 、 来 源 特 点 及 成 分 组 成 等 方 面 存 在 差 异 。中 国 主 要 沉 积 盆 地 的 页 岩 气 资 源 量 估 算 约 为 15 × 1012 ~ 30 × 1012 与 美 国 2813 × 1012 源 量 大 致相 当 , 经 济 价 值 巨 大 。 而 且 , 页 岩 气 的 另 一 显 著 特 点 是 生 产 周 期 长 , 页 岩 气 田 开 采 寿 命 一 般 可 达 30年 ~50年 , 甚 至 更 长 。 美 国 联 邦 地 质 调 查 局 最 新 数 据 显 示 , 美 国 沃 思 堡 盆 地 气 田 开 采 寿 命 可 达 80年 ~ 100年 。 开 采 寿 命 长 , 意 示 可 开 发 利 用 价 值 大 , 更 决 定 其 发 展 潜 力 。北 美 页 岩 气 分 布 于 克 拉 通 盆 地 、 前 陆 盆 地 的 侏 罗 系 、 泥 盆 系 - 密 西 西 比 系 (两 分 石 炭 系 下 统 ) , 富 集多 种 成 因 、 多 种 成 熟 度 页 岩 气 资 源 。中 国 诸 多 盆 地 发 育 多 套 煤 系 及 暗 色 泥 岩 、 页 岩 互 层 中 分 布 的 大 套 致 密 砂 岩 中 存 在 根 缘 气 、 页 岩 气 藏 ,还 有 不 同 规 模 常 规 天 然 气 发 现 , 但 目 前 尚 未 取 得 大 区 域 页 岩 气 勘 探 突 破 。 资 料 显 示 , 中 国 南 方 海 相 页 岩 地层 可 能 是 页 岩 气 的 主 要 富 集 层 位 , 松 辽 、 鄂 尔 多 斯 、 吐 哈 、 准 噶 尔 等 陆 相 沉 积 盆 地 的 页 岩 地 层 也 有 页 岩 气富 集 的 地 质 基 础 、 条 件 和 显 示 。 重 庆 綦 江 、 万 盛 、 南 川 、 武 隆 、 彭 水 、 酉 阳 、 秀 山 和 巫 溪 等 区 县 是 页 岩 气资 源 最 有 利 的 成 矿 区 带 , 因 此 被 确 定 为 我 国 首 批 实 施 页 岩 气 勘 查 工 作 目 标 区 。 而 与 四 川 毗 邻 的 滇 东 北 区 ,有 相 似 的 构 造 、 沉 积 条 件 , 生 气 环 境 及 储 气 岩 性 远 景 意 义 大 , 值 得 引 起 重 视 。2  气 藏 特 点 及 成 藏 机 理页 岩 气 储 层 显 示 低 孔 、 低 渗 透 率 的 物 性 特 征 , 气 流 的 阻 力 比 常 规 天 然 气 大 。 因 此 , 页 岩 气 采 收 率 比 常规 天 然 气 低 。 常 规 天 然 气 采 收 率 在 60%以 上 , 而 页 岩 气 仅 为 5% ~ 60%。中 国 页 岩 气 藏 的 储 层 与 美 国 相 比 有 差 异 : 如 四 川 盆 地 的 页 岩 气 层 埋 深 比 美 国 大 : 美 国 的 页 岩 气 层 深 度在 800m~ 2 600m, 而 四 川 盆 地 的 页 岩 气 层 埋 深 在 2 000m~ 3 500m, 由 此 对 开 采 技 术 、 开 发 成 本 都 有 影 响 。页 岩 气 成 藏 机 理 兼 具 煤 层 吸 附 气 和 常 规 圈 闭 气 藏 特 征 , 显 示 复 杂 的 多 机 理 递 变 特 点 。 页 岩 气 成 藏 过 程中 , 赋 存 方 式 和 成 藏 类 型 的 改 变 , 使 含 气 丰 度 和 富 集 程 度 逐 渐 增 加 。 完 整 的 页 岩 气 成 藏 与 演 化 可 分 为 3个主 要 过 程 , 构 成 了 从 吸 附 聚 集 、 膨 胀 造 隙 富 集 到 活 塞 式 推 进 或 置 换 式 运 移 的 机 理 序 列 。 成 藏 条 件 和 成 藏 机理 变 化 , 岩 性 特 征 变 化 和 裂 缝 发 育 状 况 均 可 对 页 岩 气 藏 中 天 然 气 的 赋 存 特 征 和 分 布 规 律 有 控 制 作 用 。3  国 外 开 采 历 史 及 现 状美 国 页 岩 气 开 采 已 有 80多 年 。 处 于 起 步 阶 段 的 加 拿 大 西 部 地 区 已 估 算 有 550 × 1012 860 × 1012 2010年 第 29卷   第 1期 109~ 110页   云 南 地 质 1041 /P  1885 岩 气 资 源 量 。 美 国 和 加 拿 大 正 加 大 力 度 对 页 岩 气 的 勘 探 开 发 。 特 别 是 美 国 , 目 前 已 对 密 西 根 、 印 第 安 纳 等5个 盆 地 的 页 岩 气 进 行 商 业 性 开 采 ,2000年 , 美 国 页 岩 气 年 产 量 为 122亿 而 2007年 , 仅 气 田 的 年 产 量 就 达 217亿 ,占 美 国 天 然 气 总 量 的 8%以 上 。 参 与 的 石 油 企 业 从 2005年 的 23家 发 展 到 2007年 的 64家 。 到 2015年 , 将达 到 1 800亿 国 页 岩 气 发 展 速 度 之 快 , 离 不 开 国 家 政 策 上 的 支 持 和 先 进 的 开 发 技 术 。 20世 纪 70年 代 末 , 美 国 政府 在 《 能 源 意 外 获 利 法 》 中 规 定 给 予 非 常 规 能 源 开 发 税 收 补 贴 政 策 , 而 得 克 萨 斯 州 自 20世 纪 90年 代 初以 来 , 对 页 岩 气 的 开 发 不 收 生 产 税 。 另 外 , 美 国 还 专 门 设 立 了 非 常 规 油 气 资 源 研 究 基 金 , 政 府 对 页 岩 气 开发 的 重 视 为 页 岩 气 发 展 提 供 了 强 劲 动 力 。页 岩 气 开 采 技 术 , 主 要 有 水 平 井 +多 段 压 裂 技 术 、 清 水 压 裂 技 术 和 近 期 出 现 的 最 新 压 裂 技 术 — — — 同 步压 裂 技 术 , 这 些 先 进 技 术 不 断 提 高 页 岩 气 井 产 量 。 也 正 是 这 些 先 进 技 术 的 加 速 研 发 和 成 功 应 用 , 促 进 美 国页 岩 气 开 发 的 快 速 发 展 。虽 然 有 吸 附 与 游 离 相 天 然 气 的 同 时 存 在 , 但 页 岩 气 的 开 发 并 不 需 要 排 水 降 压 。 页 岩 中 游 离 相 天 然 气 的 采 出 ,能 够 自 然 达 到 降 压 目 的 , 幷 导 致 吸 附 相 及 少 量 溶 解 相 天 然 气 游 离 化 , 进 一 步 提 高 了 天 然 气 的 产 能 , 实 现 长 期 稳产 目 的 。 由 于 孔 隙 度 和 渗 透 率 较 低 , 页 岩 天 然 气 的 生 产 率 和 采 收 率 亦 低 , 岩 气 的 最 终 采 收 率 依 赖 有 效 的 压 裂 措施 。 因 此 , 压 裂 技 术 和 开 采 工 艺 直 接 影 响 页 岩 气 井 的 经 济 效 益 。4  我 国 页 岩 气 资 源 开 发2009年 10月 , 重 庆 市 綦 江 县 启 动 我 国 首 个 页 岩 气 资 源 勘 查 项 目 , 标 志 继 美 国 和 加 拿 大 之 后 , 中 国 正式 开 始 页 岩 气 资 源 的 勘 探 开 发 , 对 中 国 新 型 能 源 建 设 起 积 极 示 范 作 用 , 在 我 国 油 气 领 域 具 有 里 程 碑 意 义 。这 是 经 过 7年 的 勘 测 调 查 和 反 复 研 究 , 评 价 了 滇 、 黔 、 桂 、 湘 、 鄂 、 川 、 渝 、 陕 等 8省 区 , 最 终 才 将 优 先开 发 区 域 锁 定 在 重 庆 东 南 部 , 并 确 定 以 綦 江 为 起 点 , 经 万 盛 、 南 川 、 武 隆 、 彭 水 、 黔 江 、 酉 阳 、 秀 山 的 开发 路 线 。 中 国 页 岩 气 的 开 发 , 将 从 綦 江 起 步 , 走 向 全 国 。 处 于 云 贵 高 原 到 四 川 盆 地 过 渡 区 域 的 綦 江 , 有 独特 的 地 理 位 置 和 资 源 优 势 : 沉 积 地 层 齐 全 , 页 岩 气 埋 藏 浅 (200m~ 700 ) , 资 源 丰 富 。我 国 有 关 专 家 预 测 : 四 川 盆 地 寒 武 系 筇 竹 寺 组 、 志 留 系 龙 马 溪 组 页 岩 地 层 中 存 在 丰 富 的 页 岩 气 资 源 ,认 为 这 两 组 地 层 中 的 页 岩 气 资 源 就 可 以 和 整 个 四 川 盆 地 的 常 规 天 然 气 资 源 总 量 相 媲 美 。 而 滇 东 北 亦 处 于 两个 构 造 单 元 过 渡 带 , 有 相 同 的 含 页 岩 气 层 位 , 且 隐 埋 地 下 , 未 受 构 造 破 坏 , 应 该 是 开 发 页 岩 气 理 想 地 区 。中 国 页 岩 气 开 发 还 处 于 探 索 阶 段 : 松 辽 、 伊 通 盆 地 有 几 口 钻 井 开 始 试 气 , 初 产 在 1 000 右 。 四 川盆 地 和 鄂 尔 多 斯 盆 地 也 已 经 着 手 准 备 成 立 先 导 试 验 区 。 可 以 预 期 , 我 国 页 岩 气 勘 查 开 发 必 将 迎 来 新 时 代 。本 刊 改 版 首 期 特 别 推 介 杨 勤 生 教 授 级 高 工 撰 写 的 论 文 , 不 啻 是 他 基 于 厚 积 数 十 年 区 调 、 矿 产 资 源 研究 、 勘 查 的 资 料 和 历 履 而 发 的 呕 心 力 作 , 表 达 对 云 南 开 发 新 能 源 的 殷 切 期 待 , 值 得 引 起 足 够 重 视 。 编 辑 部配 发 “ 简 介 ” , 更 是 期 盼 重 视 能 变 为 行 动 。(蒋 志 文   综 合 )011 云     南     地     质 29卷
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