页岩气勘探与开发技术现状综述

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1、页岩气勘探与开发技术现状综述[摘要]页岩气是一种以多种相态存在并富集于页岩地层中的非常规天然气，在世界上广泛分布,近年来在天然气产量中的比例正在不断增加。本文论述了页岩气的概念、资源分布、成藏机理和储层特征；介绍了国内外页岩气勘探与开发技术研究现状，并对我国页岩气勘探与开发提出了建议。[关键词]页岩气勘探开发技术1页岩气的概况1.1页岩气的概念页岩气是指以热成熟作用或连续的生物作用为主以及两者相互作用生成的、聚集在烃源岩中的天然气，在主体上包括了游离态（存在于天然裂缝与粒间孔隙中）、吸附态（存在黏土矿物

2、颗粒、干酪根颗粒表面）和溶解态（存在于干酪根和沥青质中），基本上包括了天然气存在的所有可能相态。1.2页岩气的资源分布从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24×1012m3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源。页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天

3、然气。美国的页岩气资源量达（14.2～19.8×1012m3(Brown,2006)，我国主要盆地和地区的页岩气资源量约为(15~30)×1012m3,与美国的大致相当。1.3页岩气成藏机理天然气主要以游离相、吸附相和溶解相存在。在生物化学生气阶段，天然气首先吸附在有机质和岩石颗粒表面，饱和后富余的天然气以游离相或溶解相进行运移，当达到热裂解生气阶段，由于压力升高，若页岩内部产生裂缝，则天然气以游离相为主向其中运移聚集，受周围致密页岩烃源岩层遮挡、圈闭，易形成工业性页岩气藏。由于扩散作用对气态烃的运移起

4、到相当大的作用，天然气继续大量生成，将因生烃膨胀作用使富余的天然气向外扩散运移，此时无论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层，均表现为普遍的饱含气性。页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果，主体上表现为吸附态与游离态天然气之间的递变过渡，体现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移。为典型的自生自储、大面积连续聚集型的天然气藏，富有机质暗色页岩，既是气源岩，又是储层和盖层，是典型的原地成藏模式。页岩气藏不需要常规圈闭的存在，页岩内部含有工业价值天然气的聚集，具有隐蔽性的特点。1.4页岩气储层

5、特征页岩气藏储层具有低孔隙度、低渗透率的特点，页岩储集层孔隙度一般小于10％，而含气的有效孔隙度一般只有1％-5％，渗透率则随裂缝发育程度的不同而有较大变化，一般为0.0001-0.001md。由于渗透率极低，按照常规气藏理论，该类气藏很难具有经济开发价值。但是，页岩气储层储气模式以游离气和吸附气为主，游离气主要决定气井初期产量，吸附气主要决定气井稳产期。因此，通过大规模压裂，增大改造体积，页岩气就能具有较长的稳产期和较好的开发价值。储层岩性及矿物组分复杂，储层中的碳酸盐岩矿物含量是判断裂缝是否发育的一

6、项重要指标。储层常含有天然裂缝，原生和次生的天然裂缝，碳体系通常为页岩气藏生产的关键。2页岩气勘探与开发技术2.1资源评价目前对页岩气资源评价因素研究主要采用实验分析、测井评价、地震解译等方法。对页岩气资源量的计算,可根据不同勘探开发阶段,采用成因法、类比法和统计法等,目前常采用方法有类比法、FORSPAN法、单井(动态)储量估算法、容积法等。资源评估方面主要考虑地质、技术的不确定性，不同勘探开发阶段适用的方法有所不同。Forspan法可用于连续型页岩气藏，如美国Appalachian盆地泥盆系页岩气藏

7、，通过统计已有开发数据资料来预测剩余资源潜力。美国现已形成一套页岩气资源评价系统，如图1所示。图1美国页岩气资源评价方法系统2.2勘探目前用于页岩气勘探的方法有地质、地球物理、地球化学、钻井等方法,且呈现出以地球物理手段为主的多种方法综合研究。与常规油气勘探类似,地球物理勘探技术是当前用于页岩气勘探的最主要方法。地震勘探技术是目前从事页岩气勘探的最重要地球物理方法。由于泥页岩地层与上下围岩的地震传播速度不同,在泥页岩的顶底界面会产生较强的波阻抗界面,结合录井、测井等资料识别可以解释泥页岩,进行构造描述。

8、2.2.1地震勘探技术地震勘探技术包括三维地震技术和井中地震技术。三维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质性和裂缝发育带，以提高探井或开发井成功率。由于泥页岩地层与上下围岩的地震传播速度不同，结合录井、测井等资料，可识别解释泥页岩，进行构造描述。应用高分辨率三维地震可以依据反射特征的差异识别预测裂缝，裂缝预测技术对井位优化起到关键作用。井中地震技术是在地面地震技术基础上向“高分辨率、高信噪比、高保真”发展的一种地球物理手段，在油气勘探