世界页岩气资源与勘探开发技术综述

《世界页岩气资源与勘探开发技术综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、世界页岩气资源与勘探开发技术综述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。这是天然气生成之后在烃源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。页岩气是目前经济技术条件下天然气工业化勘探的重要领域和目标[1-2]。   一、世界页岩气资源   1.页岩气储量从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。全球页岩气资源量为456.24×1012m3。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联（表1）[3－5]。中国南方志留系地层中

2、发育黑色页岩，演化程度高，可形成的页岩气资源潜力大。四川盆地为古生代海相沉积背景下形成的富含有机碳页岩，与美国东部地区页岩气发育盆地相似。四川盆地威远和泸州地区的页岩气资源潜力为（6.8～8.4）×1012m3，相当于四川盆地的常规天然气资源总量。中国松辽盆地白垩系、江汉盆地的第三系、渤海湾盆地、南华北、柴达木以及酒泉盆地均具有页岩气资源。   2.页岩气产量   页岩气产量与储层性质有关。影响储层性质的因素有：储层内流体的流动；利于油气流动的孔喉大小；水动力系统是否良好以及开采技术水平的高低。目前美国有页岩气

3、井4259口，年产量已跃升至（168～204）×108m3，图1反映了美国近年页岩气井数增加的情况。预测2010年美国页岩气产量将占其天然气总产量的13%。二、页岩气勘探技术   1.页岩气地质理论   页岩气藏因为页岩基质孔隙度很低,最高仅为4%~5%，渗透率小于1×10-3μm2，因此，主要由裂缝提供其储气空间。页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中，天然气的赋存状态多种多样，除极少量溶解状态的天然气以外，大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。吸

4、附状态天然气的赋存与有机质含量密切相关，其中吸附状态天然气的含量变化于20%～85%之间。页岩气介于煤层吸附气（吸附气含量在85%以上）和常规圈闭气（吸附气含量通常忽略为零）之间。页岩气成藏有着非常复杂的多机理递变特点，体现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移。因此，页岩气藏具有典型煤层气、典型根缘气和典型常规圈闭气成藏的多重机理，如表2。页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果。页岩气藏是“自生自储”式气藏，运移距离极短，其现今保存状态基本上可以反映烃类运移的状况，即天然气主要以游离相、吸附相和溶

5、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，饱和后则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。由于扩散对气态烃的运移能起到相当大的作用，天然气继续大量生成，会因生烃膨胀作用而使富余的天然气向外扩散运移，故此时不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.  在陆相盆地中，湖沼相和三角洲相沉积产物一般是页岩气成藏的最好条件，但

6、通常位于或接近于盆地的沉降—沉积中心处，导致页岩气的分布有利区主要集中于盆地中心处。从天然气的生成角度分析，生物气的产生需要厌氧环境，而热成因气的产生也需要较高的温度条件，因此靠近盆地中心方向是页岩气成藏的有利区域[6]（图2、表3）。2.页岩气勘探方法   页岩气勘探方法有地质、地球物理、地球化学勘探、钻井等方法，采用多学科综合勘探是页岩气勘探发展方向。 3.页岩气开发技术   由于页岩气藏的自身特性，页岩气只有在某些特定条件下才能被开采出来。美国地质调查局（USGS）认为，页岩气产自连续的气藏。USGS列举

7、了16个特征，所有这些特征都可能在连续气藏中出现。与含气页岩有关的独特特征包括区域性分布、缺少明显的盖层和圈闭、无清晰的气水界面、天然裂缝发育、最终采收率低于常规气藏，以及极低的基岩渗透率等。此外，其经济产量在很大程度上还依赖于完井技术[7－9]。   页岩气是充填于页岩裂隙、微细孔隙及层面内的天然气，其储层的渗透率低、气流的阻力比传统天然气大得多，从而难以开采。开采页岩气层需要采取某种增产措施和特殊的钻井与完井方法，目前多采用水平井或斜井开采，斜井钻进是开发透镜状气藏可选择的最佳方法，而水平井将成为开发边缘海

8、相和海相席状砂岩的最佳方法。   岩石内必须具备足够的通道以使天然气流入井筒。在页岩中，气源岩中裂缝引起的渗透性在一定程度上可以补偿基质的低渗透率。因此，将页岩作为开采目标的作业者应事先考虑系统渗透率，即包含页岩基质和天然裂缝的综合渗透率。为了更好地利用储层中的天然裂缝，并且使井筒穿越更多储层，越来越多的作业者都在应用水平钻井技术（图3）。该技术在石油工业中并不是一项新技术，但它对提高