页岩气国内外研究现状

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1、页岩气国内外研究现状页岩气国多相态存在于致密页岩中页岩气是以有游离、吸附和溶解状态存在于喑色泥页岩屮的天然气，其赋存形式具有多样性，但以游离态和吸附态为主，溶解态仅少量存在。从美国的情况看，游离气在20%〜80%Z间，吸附气在80%〜20%Z间，范围很宽，其中部分页岩气含少量溶解气。游离气主要存在于粒间空隙和天然裂隙中，吸附气则存在于基质表面。随着页岩气研究的不断深入，学者们开始认为吸附态页岩气至少占到总储量的一半。天然气在页岩中的牛•成、吸附与溶解逃离,如图1所示，当吸附在基质表而的气量达到饱和后，富余的气体会解

2、析进入基质孔隙，然示随着天然气的产出，裂隙源岩层系页岩系统包括富冇机质页岩，富冇机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层，粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩；页岩气形成于富冇机质页岩，储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中，不同盆地页岩气层组合类型不和同。即页岩气为源岩层系天然气聚集的一种,为天然气生成后，耒排出源岩层系，滞超在源岩层系中形成的。源岩层系油气聚集除页岩气外，述包括煤层气、页岩油和油页UJ孑1O2.3页岩气为连续型汕气聚集Curtis对页岩气(Shalegas)进行了界定，并认为页岩气在木质上就是连续生成

3、的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，它具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭和相对很短的运移距离，它可以在天然裂缝和孔隙小以游离方式存在，在干酪根和粘土颗粒表面上以吸附状态存在，甚至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。即页岩气为连续型气藏(图1)。2.4页岩气为源岩层系汕气聚集在页岩气藏中，天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。从菜种意义来说，页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。屮国页岩

4、气藏与北美地区相比较有以下特殊性：(1)海相页岩热演化程度较高(Ro值为2.5%〜5.0%)、构造活动较强，需寻找保存有利的地区，避开露头和断裂破坏区：(2)陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强：(3)地面多山地、丘陵等复杂地表，埋藏较深(5000〜7000m)。所以在勘探开发过程要有针对性地采取仑理措丿施开发我国页岩气。张金川等学者认为页岩气成藏模式介于煤层气和根缘气之间，表现为过渡特征，并将我国页岩气资源富集类型分为：南方型、北方型和西北型。2.5渗流机理国内口前对于页岩气渗流机理方面的研究儿乎处于一片空白

5、，能查阅到的相关文献很少，只有西南石油大学的段永刚教授在参考文献中做过相关的研究，对页岩气无限导流压裂井压力状况及渗流机理等进行了研究分析。针对页岩气存在吸附一解吸附复杂的渗流过程，国外学者做了一定工作，取得了不少的成果。在参考文献屮，M.Brown等学者给出了一种非常规油藏“三线性”渗流模型，渗流示意状况如图2,此模型合理地简化了页岩气开发的复杂模型，对于研究页岩气藏渗流模型具有很好的借鉴价值。该模型假设：（1）水力裂缝中流动是一维线性流；（2）在水力裂缝间的内部汕藏的流动和在水力裂缝外部汕藏的流动都被假定为是线

6、性的；（3）来自外部油藏的流体流动方向垂直于内部油藏流体流动的方向，这三点即为“三线性”的定义来源，该模型相対丁淇他半模型优势即为简化后可给出了页岩气压裂水平井筒中压力的解析解。页岩气渗流机理有四人难点：（1）用合适的数学公式描述页岩气吸附一解吸附之间的物理化学机理，目前人多数学者采用适用于北美某些页岩气藏的处理方式：兰氏等温吸附方程。（2）油层内多重介质渗流机理模型。气体在页岩气藏中渗流伴随着棊质、小裂隙和大孔隙Z间的复杂流动。（3）与水平井段的衔接模型。FI前大部分开发的页岩气藏垄本都采川水平井技术，而水平井的

7、渗流状况木身就比较复杂，加上与页岩气藏中裂缝气体向井筒中流动将更加难以描述。（4）各个流动阶段的耦合，页岩气在地层中的渗流要经场多个复杂的过程并涉及众多复杂的物化机理，将这些过程合理简化并进行耦合使之可以进行求解并指导实际是一个非常闲难的过程。三、页岩含气量和彫响因素3.1页岩含气量页岩含气量是指每吨岩石中所含天然气折算到标准温度和压力条件下（101.325kPa,25°C）的天然气总量，包括游离气、吸附气、溶解气等，冃前主要关注吸附气和游离气（图3）。游离气是指以游离状态赋存于孔隙和微裂缝屮的犬然气；吸附气是指吸

8、附于有机质和粘土矿物表而的天然气，以有机质吸附为主，伊利石等粘土矿物也有一定的吸附能力。从形成机理和过程的角度看，富冇机质页岩含气量的大小取决于生坯虽和排怪虽，即页岩含气最=生桂最一排坯最。其中，生坯最受侑机质的类型、含量和成熟度的控制；排坯最主要受排坯门限高低的控制，突破压力大，排坯门限高，则在相同的半坯条件下，含气量高。从等温吸附研究的结果看，按每10m