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1001101214--田浩--页岩气藏

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1001101214 田浩 页岩
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页岩 ⽓藏 页岩 ⽓藏 页岩 ⽓藏 页岩 ⽓藏1 0 0 1 10 1 2 1 4 ⽥浩 ⽥浩 ⽥浩 ⽥浩摘 摘 摘 摘 要 要 要 要 : : : :页岩气以其种种优点。注定要在今后的发展中位居能源界的首位。本文从页岩气的成因机理出发;分析页岩气的特征与赋存形式;解说页岩气赋集的地质构造来详细的说明页岩气。关键词: 关键词: 关键词: 关键词:页岩气赋存形式地质规律1 引⾔ 引⾔ 引⾔ 引⾔页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。页岩气藏是一种连续型天然气藏。富含有机质的页岩,在一系列地质作用下,生成的大量烃类(石油、天然气等),部分被排出、运移到渗透性岩层中,聚集形成了构造、岩性等油气藏,其余部分仍滞留在页岩中,富集形成页岩气藏。2 页岩⽓形成机理 页岩⽓形成机理 页岩⽓形成机理 页岩⽓形成机理页岩气形成机制是原位“滞留成藏”,连续型分布。甲烷在页岩微孔(孔径小于2顺序填充,在介孔(孔径为2~50多层吸附至毛细管凝集,在大孔(孔径大于50甲烷以压缩或溶解态赋存。成藏中经过吸附、解析、扩散等作用。有机质生气或油裂解成气,天然气先在有机质孔内表面饱和吸附;之后解吸扩散至基质孔中,以吸附、游离相原位饱和聚集;过饱和气初次运移至上覆无机质页岩孔中;气再饱和后,二次运移形成气藏。3 页岩⽓成因分类 页岩⽓成因分类 页岩⽓成因分类 页岩⽓成因分类一般根据天然气的成因类型而将页岩气分为三种成因类型:热成因类型、生物成因类型以及混合成因类型,其中热成因类型是页岩气主要的成因类型。高热成熟度型,例如美国F r 低热成熟度型;③混合岩性型,即大套页岩、砂岩与粉砂岩夹层共同储存气体。其中最典型的代表是美国F r 举例分析F 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。其中下石炭统Ba r r a l l 伏奥陶系,其中页岩产层是含油气系统中主力烃源岩。r 其中露头区的T 13%;吸附气含量约20%,游离气含量达80%,以游离气为主;渗透率为(10-9μm 2。页岩的热成熟度(热成因页岩气藏的主控因素。因此,沉积环境以及热成熟度是页岩气富集的主控因素,而致密页岩中裂缝网络系统的发育决定着其能否获取有效的商业价值。早成型,从页岩沉积并且成岩作用初期就开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄较大;②晚成型,气藏的平面形态为环状。r i 中心R 主力产层平均基质孔隙度为9%,0﹣3μm 2。r i 干酪根经热成因而形成的低成熟气和甲烷菌代谢活动形成的生物成因气。其中裂缝是r i 东和北西向两组近直立的裂缝发育,纵穿整个泥盆系地层。4 页岩⽓储层基本特征 页岩⽓储层基本特征 页岩⽓储层基本特征 页岩⽓丰度与成熟度对页岩气资源量有重要影响。页岩气吸附实验结果也表明,页岩气有机碳含量与页岩气的生气率具较好的正相关性。在相同的温压条件下,富有机质的页岩较贫有机质的页岩具有更多的微孔隙空间,能吸附更多的天然气,影响吸附气多寡的关键因素是有机碳含量的高低。美国5大含气页岩的有机碳含量均较高,其中Ba r i w Al 吸附气含量最低为13%,最高可达70%。由此可看出,页岩储层中有机质成熟度不是影响页岩成藏的关键因素,但成熟度越高有利于页岩气收藏。利石、蒙皂石、高岭石)外,还混杂有石英、长石、云母、方解石、白云石、黄铁矿、磷灰石等矿物。北美地区Ba r 石和黄铁矿含量为20%~ 80%(其中石英含量为40%~ 60%),碳酸盐矿物含量低于25%,粘土矿物含量通常小于50%。石英等脆性矿物含量高有利于后期的压裂改造形成裂缝;碳酸盐矿物中方解石含量高的层段,易于溶蚀产生溶孔。页岩气储层中粘土矿物的含量与吸附气含量具有一定的关系,其中最重要的是伊利石;而蒙皂石类膨胀性粘土矿物不利于对后期储层压裂造缝。低渗密度的物性特征。北美地区页岩气储层物性评价采用了美国天然气研究所研制的页岩岩心测定方法。该方法可以有效地测定出页岩基质总的孔隙度与渗透率。经测定, 14%, 测井孔隙度分布在4%~ 12%, 此外,经测定北美地区主要页岩储层含水饱和度为10%~ 35%。页岩储层的含水饱和度直接影响着含气量,随页岩成熟度的增加产气量剧增,而含水饱和度降低,含水量高将降低产气效率。含油饱和度小于5%时才被认为是页岩气的有利勘探区。这是因为,一方面,含油饱和度若过大势必降低含气饱和度;另一方面,油分子太大容易堵塞微米- - - - 慢气体的流速,不利于页岩气的产出。质孔隙有残余原生孔隙、有机质生烃形成的微孔隙、粘土矿物伊利石化形成的微裂(孔)隙和不稳定矿物(如长石、方解石)部分孔隙与常规储层孔隙相似,似埋藏深度增加而迅速减少。岩中的孔隙以有机质生烃形成的孔隙为主。据J a r 机质含量7%的页岩在生烃演化过程中,消耗35%μm。)隙页岩中的粘土矿物碎屑是源区岩石粘土矿物特征的反映,在页岩成岩过程中,存在有高岭石、蒙皂石减少与绿泥石和伊利石增加的趋势。蒙皂石向伊利石转化时页岩中最重要的成岩变化。随着埋藏增加,当孔隙水偏碱性富钾离子时,蒙皂石转化为伊利石,伴随体积减小,产生微裂(孔)隙。m,不含易溶矿物),一般为16%,碳酸盐含量在10%~ 30%时最易形成高孔段。该类次生孔隙是由于有机质脱羧后产生的酸性水对页岩储层的碳酸盐矿物强烈溶蚀形成的。产生可能与断层和褶皱构造运动相关,也可能与有机质生烃时形成的轻微超压而使页岩储层破裂有关。微裂缝对页岩气的产能增加有很大影响,同时裂缝的存在也使得页岩气的开发变得格外复杂。一方面,微裂缝发育并与大型断裂连通,对于页岩气的保存条件极为不利;地层水也会通过裂缝进入页岩储层,使气井见水早,含水上升快,甚至可能暴性水淹。另一方面,微裂缝发育不但可以为页岩气的游离富集提供储渗空间,增加页岩气游离态天然气的含量;而且微裂缝也有助于吸附态天然气的解析,并成为页岩气运移、开采的通道。5 页岩⽓的赋存形式 页岩⽓的赋存形式 页岩⽓的赋存形式 页岩⽓的赋存形式页岩气的赋存形式具有多样性,包括游离态(大量存在于岩石孔隙与裂隙中)、吸附态(大量吸附于有机质颗粒、粘土矿物颗粒、干酪根颗粒以及孔隙表面之上)及溶解态(少量溶解于干酪根、沥青质、残留水以及液态原油中),但以游离态和吸附态为主,溶解态仅少量存在。而在 三元体系中,作为天然气主要成分的气体在页岩气中以何种相态存在,主要取决于它们在流体体系中的溶解度的大小。当气体的量小于其在流体体系中溶解度,即未饱和时,只存在吸附态和溶解态;而一旦达到饱和,就会出现游离态。而生成的页岩气首先满足有机质和岩石表面吸附的需要,当吸附气量与溶解气量达到饱和时,富裕的天然气才以游离态进行运移和聚集。研究表明,吸附态页岩气含量占页岩气总含量的20%~ 85%。其中,F r 但随着研究的深入,发现20%的估值明显偏低,真正的比例应为61%。而李新景等也认为吸附态页岩气的含量可能至少占页岩气总量的40%。游离态页岩气主要储存于岩石孔隙与裂隙之中,其含量的高低与构造保存条件密切相关。Mi c i 离态页岩气仅占页岩气总含量的25%~ 30%。而上。6 页岩⽓分布地质规律 页岩⽓分布地质规律 页岩⽓分布地质规律 页岩⽓分布地质规律产页岩气盆地主要位于前陆盆地、克拉通盆地以及被动大陆边缘等。其中,前陆盆地有早古生代前陆盆地、晚古生代前陆盆地以及中生代前陆盆地。美国是最著名的页岩气产区之一。以美国为例,早古生代前陆盆地主要位于阿巴拉契亚逆冲褶皱带前缘,伴随造山带的隆起形成,以阿巴拉契亚盆地为代表。阿巴拉契亚逆冲褶皱带是加里东期北美板块和非洲板块碰撞形成的,呈北东- - 东倾的大逆掩断裂带为边界,造山带西侧为前陆盆地。阿巴拉契亚盆地是早古生代发育起来的盆地,主要有三次大的构造事件:Ta c c a n、Al l e 终形成了3套主要沉积旋回,每一旋回底部为碳质页岩,中部为碎屑岩,顶部为碳酸盐岩。沉积了奥陶系的Ut i c 留系的t e Wi l l i a m s r c e l l Mi l l e e o,t r e e t,些页岩均具有有机碳含量高和成熟度高、埋藏浅等特点,且都发现了页岩气藏或页岩气显示。晚古生代前陆盆地主要是马拉松- - 造山运动是由泛古大陆变形引起的北美板块和南美板块碰撞形成的,沿着与拗拉槽有关的薄弱处发生下坳沉降形成弧后前陆盆地,主要包括福特沃斯、黑勇士、阿科马、二叠等盆地,马拉松- - 些盆地均在泥盆系和密西西比系黑色页岩中有页岩气藏或页岩气显示,资源量很大,具有代表性的是福特沃斯盆地。福特沃斯盆地是一个边缘陡、向北加深的盆地,主要地层有寒武系、奥陶系、密西西比系、宾尼法尼亚系、二叠系和白垩系。寒武纪- - 部分为碳酸盐岩沉积;密西西比纪地层为前陆沉积,沉积了Ba r a r a l 尼法尼亚纪地层为与沃希托构造前缘推进有关的沉降过程和盆地充填。中生代的前陆盆地主要位于美国中西部,是科迪勒拉逆冲褶皱带(法拉隆板块和北美板块碰撞形成)的一部分。该地区在前寒武纪、寒武纪、奥陶纪为被动大陆边缘沉积,在奥陶纪末至泥盆纪抬升剥蚀,在密西西比纪为浅海沉积,在宾尼法尼亚纪和二叠纪形成原始落基山,在中侏罗世重新沉积,并在白垩纪海侵时期形成海道,南北海水相通,沉积了一套区域性的黑色页岩。白垩纪末发生的拉腊米快断运动,形成目前山脉和盆地相间的盆山格局,并于其中的白垩纪黑色页岩层发现了页岩气藏。在美国,产页岩气的克拉通盆地主要包括密执安盆地和伊利诺斯盆地,为内陆克拉通盆地。盆地基底为前寒武系,演化开始于早中寒武世超大陆裂解时期,从衰亡的裂谷拗拉槽或地堑开始,随后演化为克拉通海湾。在裂谷演化阶段后期,盆地进入热沉降阶段,在裂谷沉积地层上沉积了砂岩和碳酸盐岩地层,在中奥陶世到中密西西比世,主要为岩石圈伸展的构造均衡沉降阶段,且伸展范围受早期裂谷范围的限制,沉积较缓慢,富含有机质的黑色页岩就是这一时期沉积的。7 总结 总结 总结 总结中国具有生成页岩气资源的良好物质基础,在南方、西北(包括鄂尔多斯盆地及其周缘)、华北- - 中南方、西北和青藏地区是有利的页岩气勘探区域。我国页岩气必然有良好的发展前景。参考⽂献: 参考⽂献: 参考⽂献: 参考⽂献:姓名,姓名,001,75(4):553.[ 1]蒋裕强,董大忠,漆麟,等·0(10).[ 2]张雪芬,陆现彩,刘庆,5(6).[ 3]潘仁芳, 4]17(5).[ 5]邢蓝田,夏燕青,43(10).[ 6]邹才能,朱如凯,吴松涛,征、机理及展望——33(2).[ 7]杨华,李士祥,).[ 8]侯丹丹,李丹东,24(2).[ 9]聂海宽,然科学版) . 41(2).[ 10]邹才能,董大忠, 11] J K, i n R M. S e a l of t r J s s i c e Me m h e a s t e r n Br i t i s h Ca j ] . B e t i n e t r e 2007,55(1):51~57.[ 12] J K, i n R M. a c t e r i z i ng t he s e r e s e a l e s s i s s i n s t r a t a i n t e s t e r n Ca s e e r y i n:c a t i on of a n i t e df a t i ] . A A e t i n , 2008,92(1): 87~125.[ 13] Hi c J , He , Li t c i e s s um m a r y of t i s s i s s i n Ba r t S e Mi t c l 2T. P . S i l l Wi s e y, Te J ] . A B e t i n, 2007,91(4):437~443.
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