热成因页岩气评价模型：得克萨斯州中北部巴尼特页岩的非常规含气系统.doc

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1、热成因页岩气评价模型:得克萨斯州中北部巴尼特页岩的非常规含气系统DanielM.Jarvie等著摘要根据天然气类型和含气系统特征能够可以区分页岩气资源的成藏层带。得克萨斯州沃思堡盆地的纽瓦克东气田就是因低孔、低渗巴尼特页岩产出热成因气而确认的。巴尼特页岩含气系统属于自生自储型含气系统，在主要产气区已经生成了大量天然气，因为它有以下特征和作用过程：1)原始有机质丰度很高和生烃潜力很大;2)干酪根和保留的石油分别发生了一次和二次裂解;3)吸附作用使石油保存下来并裂解成气；4)有机质分解产生了孔隙度;5)独特的矿物成分使地层具有脆性。首先根据生产剖面和经营公句的估算确定了最终采收量，然后在此

2、基础上计算了天然气的总地质储量（GIP)，其数值大约是204亿立方英尺/平方英里（5.78X109立方米/I.73X104立方米）。我们估算的巴尼特页岩的总生烃潜力大约为609桶油当量/英亩-英尺或者365.7万立方英尺/英亩-英尺(84.0立方米/立方米）。假定页岩厚度为350英尺（107米），而且含氢量只够一部分保留石油裂解成天然气，那么估算的总生烃潜力为8200亿立方英尺/平方英里。在这些生烃潜力中大约有60%排出源岩，其余则保留了下来，在达到充分的热成熟度时就会发生石油向天然气的二次裂解。在典型的储层压力、体积和温度以及6%的孔隙度条件下，巴尼特页岩储存天然气的能力为540万立

3、方英尺/英亩-英尺或159标准立方英尺/吨。•~前言非常规页岩气已经成为美国的一种重要能源，到2004年底，其产量占美国天然气产量的14%以上[能源信息署(EIA)2004]。非常规页岩气是典型的自生自储型气藏，属于连续型油气聚集（SChmoker,1995)。非常规连续型含油气系统是在基质渗透率很低岩层中形成了油气聚集，其油气开采取决于裂缝渗透率(天然裂缝或增产处理的压裂裂缝)，同时所含有的油气很丰富，但天然气的采收率很低(Schmoker，1995)。页岩气系统有两种不同的成因类型:生物成因气和热成因气（Claypool,1998),但也可能是这两种类型的混合气。生物成因页岩气成藏

4、层带，例如密歇根盆地的安特里姆页岩(Martini等，2003)，含有吸附在有机质表面的干气。经过脱水，这类气藏井的初始产量比较低，为1416〜11327立方米/日，但开采历史很长，可以达到30年。连续型热成因页岩气系统有多种：(1)高热成熟度页岩气系统(例如沃思堡盆地的巴尼特页岩）；（2)低热成熟度页岩气系统(例如伊利诺伊盆地部分地区的一些新奥尔巴尼页岩）；（3)由页岩、砂岩和粉砂岩构成的层内混合岩性含气系统(例如东得克萨斯的博西尔页岩）；（4)由成熟页岩生成天然气并由较低成熟度页岩储存天然气的层间含气系统(例如怀俄明州温德河盆地的第三系沃尔特曼页岩)；（5)由常规和非常规产量组成的

5、复合含气层带(例如阿纳达克盆地一些直井的产层既有沃帕纳卡和亨顿组的常规气层，又有伍德福德组页岩气层)。此外可能还有由热成因气和生物成因气组成的混合含气系统(例如部分新奧尔巴尼页岩气可能属于此类含气系统)(Jarvie等，出版中)。得克萨斯州沃思堡盆地的巴尼特页岩已经成为著名的页岩气成藏层带，这要归功于在这里长期从事勘探开发的Mitchell能源公司(现在已并入丹文能源公司）以及随后加入的其他公司（Givens和Zhao,2004;Steward等，2006;Steward,出版中）。根据核心产气区（到目前为止产量最高的地区）水平井的产量数据，这套低孔低渗黑色页岩的估算最终采收量（EUR

6、)为25〜35亿立方英尺（7080〜9910万立方米）（Mortis,2004)。巴尼特页岩的埋深一般为6500〜8500英尺（1981〜2591米），核心产区的平均厚度大约为350英尺，而在整个盆地其厚度最小为50英尺（15.2米)或以下，最大为1000英尺（304.8米）以上（Pollastro,2003;Pollastro等，2003;Montgomery等，2005)。虽然与常规成藏层带相比，这些页岩气井的产量比较低，但是它们的钻井成本也较低，因此核心区第1年的投资收益率(ROR)通常可以达到100%，而非核心区为65%(指建产效果不太好的地区，据EOG资源公司资料，2006)

7、。巴尼特页岩气以游离气为主，吸附气含量比较少。天然气的成因既有干酪根的热裂解又有页岩中保留油的裂解(Jarvie等2003;Montgomery等2005)。在巴尼特页岩处于生油窗(0.60%〜0.99%R〇)(见附录中的术语解释)的地区，气井的产量或EUR通常都要低于核心区的气井(Bowker，2003a)，因为在生油窗中只能生成石油伴生气。矿物成分似乎是描述高产气井的关键因素(Bowker，2003a)。在巴尼特页岩气产量最高地区，石英含量