@2010-对我国页岩气勘探开发的思考

要

通过对美国页岩气资源勘探开发现状的总结，分析了页岩气成藏条件及富集特点，提出了关于我国

页岩气开发的一些思考。认为我国页岩气资源虽然很丰富，但资源品位低，技术含量高，投资规模大等各方面的原因制约着我国页岩气资源勘探开发的发展。

关键词

页岩气勘探开发成藏条件富集特点

储层特征

对我国页岩气勘探开发的思考

李虎1

秦启荣1

曾杰2

何璐3

何溥为4

陈晨5

（1.西南石油大学资源与环境学院，四川成都610500；2.中国石油西部钻探克拉玛依录井公司，

克拉玛依8340003.中国石油川庆钻探工程公庆管具公司，陕西

西安710021；4.延长油田股份有限公司子长采油厂，陕西延安716000；5.中国石油西南油气田公司蜀南气矿，四川

泸州6000）

收稿日期：2010－06－09修订日期：2010－10－09

作者简介：李虎（1986-），研究生，研究方向：油气田开发和非常规油气。E-mail ：349274410@qq.com

中图分类号：TE122.2

文献标识码：A

Vol.4，No.6

Dec.2010

doi ：10.3969／j.issn.1673－9035.2010.06.003

天然气技术

Natural Gas Technology

2010年第4卷·第6期

文章编号：1673-9035（2010）06-0006-03

0引言

根据美国学者的研究，裂缝性页岩气是指富含

有机质的细粒碎屑岩中储集的甲烷，或游离于基质孔隙和天然裂缝中，或吸附于有机质和黏土矿物表面，在一定地质条件下聚集成藏并达到经济开采价值的天然气。国内学者认为，页岩气是在页岩孔隙和天然裂缝中以游离方式存在、在干酪根和黏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的天然气，是连续生成的生物化学作用气、热裂解作用气或两者的混合。页岩气的勘探开发最早源于美国，并且早已形成商业化的开采。统计研究表明，美国非常规天然气产量的总和占美国天然气年总产量的一半左右，其中尤以页岩气潜力最为巨大，储量约为456.23×1012

m 3

，相当于

煤层气和致密砂岩气的总和[1-2]。美国页岩气勘探的巨大成功，极大地鼓舞了在世界范围内类似的页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，页岩气逐渐成为非常规油气勘探开发的热点，但我国页岩气的开采尚处于起步阶段，很有必要对页岩气进行研究。

1

页岩气资源勘探开发现状

1.1

美国页岩气资源勘探开发现状

美国页岩气开发已有80多年的历史，目前正处

于快速发展阶段。2000年产量为122×108m 3，到

2007年已接近500×108m 3，占美国天然气总产量的8%以上。预计2010年可大于700×108m 3，占美国天然气全部产量的13%。美国页岩气勘探开发的重点是在沃思堡、阿巴拉契亚、密歇根、伊利诺斯和圣胡安等盆地。其中沃思堡盆地，2007年生产能力为3×108m 3，占美国总产量的72%。

另外与美国西部地质条件相近、黑色页岩广布

的加拿大西部，在上世纪末开始了批量钻井和商业性生产，已达到年均约40×108m 3的水平，但相对来说其商业开采还处于起步阶段。1.2

我国页岩气资源及勘探开发潜力

经与美国页岩气发育盆地（及地区）对比，中国存在区域发育页岩气的地质背景和条件。

1）我国广泛发育古生界海相和中生界湖相泥页

岩。我国拥有非常丰富的页岩气资源，但受技术、

/Natural Gas Technology

6

104km2，中生界陆相页岩分布面积约28×104km2。具体分布如下：古生界海相页岩主要包括南方地区下寒武统、志留系海相页岩，华北地区下古生界海相页岩，塔里木寒武—奥陶系海相页岩；中生界陆相页岩主要包括松辽白垩系湖相页岩，渤海湾下第三系页岩，鄂尔多斯上三叠统湖相页岩，准噶尔南缘上二叠统、中—下侏罗统湖相页岩，吐哈中—下侏罗统湖相炭质页岩。

2）四川盆地下古页岩具良好勘探前景。2006年，中国石油对四川盆地页岩气资源开展了相关调查工作。研究显示四川盆地威远地区的九老洞页岩和泸州地区下志留统龙马溪页岩，都有页岩气成藏条件，上述两个地层的页岩气资源潜力应该在（6.8～8.4）×1012m3，相当于四川盆地的常规天然气资源总量。2010年9月10日，中国第一口页岩气评价井在下古生界寒武系九老洞组黑色页岩段喜获井口测试产能1.08×104m3／d的工业性气流。

借鉴国外资源评价体系，采用多种方法对中国主要盆地和地区的页岩气资源量进行初步估算，认为我国主要盆地和地区的页岩气资源量约为（15~ 30）×1012m3，中值约为23.5×1012m3，与美国的28.3×1012m3大致相当。

2页岩气成藏条件及富集特点

2.1页岩气成藏地质特征

针对页岩气成藏的地质特征，笔者主要从以下5个方面进行说明[3-6]：

1）页岩气成藏要素和作用过程均发生在同一岩石单元内，也就是它属于自生自储型；储层为低孔低渗裂缝性页岩，储层中天然气为生物气或热解气；天然气既可吸附在干酪根或粘土颗粒的表面，也可以以游离气的形式赋存于页岩裂缝和基质（粒间）孔隙中。

2）页岩气的分布面积非常广泛，并且是大面积连续聚集，埋深跨度也比较大。在平面上，页岩气与有效源岩分布范围相当；在纵向上，页岩气埋藏跨度很大，常与常规油气藏伴生，气藏面积一般大于4000km2。

3）页岩气根据其成因可分为：热成因型、生物成因型和混合成因型页岩气。

4）页岩气兼具煤层气和常规天然气的赋存特点，其主要存在游离气、吸附气两种赋存方式。游离气同常规天然气，储集于粒间孔和天然裂隙中；吸附气同煤层气，需解吸成游离气才能开采。5）盖层质量对页岩气藏的影响并不明显，页岩本身具备封盖能力，页岩气藏对盖层要求不高。2.2页岩气富集特点

同样的，笔者从以下几个方面简单探讨页岩气的富集特点[7-9]：

1）页岩气藏主要赋存于盆地凹陷区或盆地斜坡区，它的富集不受构造的控制。

2）有机质丰度和热演化程度是页岩气藏富集主控因素。美国勘探开发实践表明，产气页岩均为海相，以深水沉积环境为主；有机碳（TOC）一般大于2%，成熟度（Ro）为0.4%～4.2%，干酪根Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型均有。热演化程度控制着页岩气藏分布，从美国Fort Worth盆地的Barnett页岩气藏的分析可知，Barnett页岩气井均分布在Ro大于或等于1.1%的范围内（表1）。

3）微裂缝是页岩气富集高产的关键因素。美国页岩盆地页岩矿物成分中硅质含量高，石英含量一般40%～50%，因此脆性比较大，容易产生微裂缝。天然宏观裂缝大多被方解石等矿物充填，发育的微裂缝是页岩气渗流通道，天然裂缝的充填，导致页岩气成功开采区块不是裂缝性页岩发育带，而是能够被压裂的页岩。

综上所述，笔者认为有机质丰度和热演化程度是页岩气藏富集的主控因素。有利于开发的页岩气藏主要有以下特点：岩性为富含有机质页岩和高炭页岩；TOC大于2%；Ro为1.1%～3.0%；含气量为1.1～10.0m3／t；页岩产层厚度为15～150m。页岩内微裂缝网络系统发育是页岩气藏高产的重要因素。脆性矿物（石英、斜长石）的富集（石英含量一般大于40%）有利于产生微裂缝。

3我国页岩气开发滞后的原因

尽管我国页岩气资源丰富，但目前还处于探索阶段，笔者认为这与我国当前天然气勘探开发的大

天然气技术·宏观研究

总第24期2010年

天然气技术／7环境息息相关，主要有以下几点原因：

1）目前我国的常规天然气开发正处在蓬勃发展时期，常规天然气非常丰富。因此，不会用过多的精力去勘探开发页岩气资源。且页岩气资源的开发需要大量技术、资金和人员投入。另外经验匮乏，技术不成熟等因素也制约着我国页岩气的发展。2）页岩气藏的储层具有低孔、低渗的特征，我国至今还没有形成成熟的储层压裂改造的技术。另一方面，常规天然气采收率在60%以上，而页岩气仅为5%～60%。

3）我国页岩气藏储层与美国相比差异较大，不可能完全借鉴美国的勘探开发技术。

4）美国对页岩气开发的重视为页岩气发展提供了强劲的动力。20世纪70年代末期，美国在《能源意外获利法》中规定了“非常规能源开发税收补贴”，而得克萨斯州自20世纪90年代初以来对页岩气的开发不收生产税。另外，美国还专门设立了非常规油气资源研究基金。对页岩气这个新生事物而言，有利的支持无疑会大大降低开发成本，刺激页岩气的发展，而我国目前还缺乏这方面的刺激。

4结束语

页岩气资源非常巨大，远超过其他非常规天然气资源，页岩气勘探开发成为世界天然气勘探开发的热点。页岩气成藏条件、富集特点都比较特殊。

页岩气分布比较广泛，产层致密甚至超致密，采收率比较低，需要压裂才能提高产能。我国页岩气资源很丰富，但资源品位低、技术含量高、投资规模大等各方面的因素制约着我国页岩气资源的勘探开发。

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（编辑：周娟）

表1美国主要页岩气盆地基础数据表（2009年）

参数

深度／m

有效厚度／m TOC

干酪根类型Ro

总孔隙度

含气孔隙度吸附气

储量丰度／108m3·km-2所属盆地

Barnett

密西西比系

1950～2550

15～61

4.5%

Ⅰ-Ⅱ型

1.0%～1.9%

4.0%～

5.0%

2.5%

20%

3.28～

4.37

Fort Worth

Ohio

泥盆系

600～1500

9～30

0～4.7%

Ⅰ-Ⅱ型

0.4%～1.3%

4.7%

2.0%

50%

0.55～1.09

Appalachian

Antrim

泥盆系

180～720

21～37

0.3%～24%

Ⅰ-Ⅱ型

0.4%～0.6%

9.0%

4.0%

70%

0.66～1.

Michigan

New Albany

泥盆系

180～1470

15～30

1.0%～25%

Ⅰ-Ⅱ型

0.4%～1.0%

10.0%～14.0%

50%

40%～60%

0.77～1.09

Illinois

Lewis

白垩系

900～1800

61～91

0.5%～3.5%

Ⅱ-Ⅲ型

1.6%～1.9%

3.0%～5.5%

1.0%～3.5%

60%～85%

0.87～5.47

San Juan

Fayetteville

密西西比系

910～2135

6～60

4.0%～9.8%

Ⅲ型为主

1.2%～4.2%

3.0%～8.0%

2.0%～5.5%

50%～70%

6.34～

7.10

Arkoma

第4卷第6期

李虎，等：对我国页岩气勘探开发的思考

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