頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

1、頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況及其發(fā)展前景紀(jì)友亮 教授（博導(dǎo)）中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第1頁提要頁巖氣基本特征 頁巖氣系統(tǒng)介紹 頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況 我國頁巖氣發(fā)展前景 我國頁巖氣勘探開發(fā)面臨困難和 挑戰(zhàn)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第2頁馬賽拉斯頁巖露頭一、頁巖氣概念頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第3頁物質(zhì)起源一、頁巖氣概念頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第4頁 頁巖氣是指聚集于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖（包含粘土及致密砂巖）中、以熱解氣或生物甲烷氣為主、主要以吸附氣形式聚集于有機(jī)質(zhì)或粘土中，或者以游離氣形式賦存于孔隙和裂縫中、連續(xù)自生自儲(chǔ)非常規(guī)油氣資源。一、頁巖氣概念自生

2、自儲(chǔ)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第5頁頁巖氣煤層氣天然氣成因類型有機(jī)質(zhì)熱演化成因、生物成因有機(jī)質(zhì)熱演化成因，生物成因有機(jī)質(zhì)熱演化成因，原油裂解成因主要成份甲烷為主，少許乙烷、丙烷等甲烷為主甲烷為主，乙烷、丙烷等含量改變較大成藏特點(diǎn)自生、自儲(chǔ)、自保自生、自儲(chǔ)、自保生、儲(chǔ)、蓋合理組合分布特點(diǎn)受頁巖分布控制，有廣布性受煤層分布控制，有廣布性受生、儲(chǔ)、蓋組合控制儲(chǔ)集方式吸附氣和游離氣并存，吸附氣占20%80%吸附氣為主，占80%以上游離氣為主埋藏深度能夠200米及以下（最淺8.2米），也可迫近3000米普通大于300米普通大于500米資源潛力不清371012 m3441012 m3開采特點(diǎn)排氣降壓解析

3、開采排水降壓解析開采自然壓力開采頁巖氣與煤層氣、天然氣對(duì)比頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第6頁傳統(tǒng)泥頁巖油氣與經(jīng)典頁巖氣異同點(diǎn)比較特點(diǎn)泥頁巖裂縫油氣頁巖氣共性界定賦存于泥頁巖裂縫中油氣同時(shí)以吸附和游離狀態(tài)賦存于以泥頁巖為主地層中天然氣泥巖或頁巖地層中含烴天然氣成因熱成熟氣從生物氣到高、過成熟氣熱成熟產(chǎn)氣為主賦存介質(zhì)泥巖或頁巖裂縫泥頁巖及其砂巖夾層中裂縫、孔隙、有機(jī)質(zhì)等泥巖或頁巖裂縫賦存相態(tài)游離相游離+吸附相游離相主控原因結(jié)構(gòu)裂縫各類裂縫、有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)成熟度等裂縫成藏模式巖石破裂理論、幕式理論、浮力理論吸附理論、活塞式或置換式復(fù)雜理論巖石破裂理論、復(fù)雜成藏理論成藏特點(diǎn)以油為主原地、就近或異地

4、聚集以氣為主原地聚集鄰近或烴源巖內(nèi)部成藏保留特點(diǎn)良好封閉和保留條件抗破壞（結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)）能力較強(qiáng)適當(dāng)保留生產(chǎn)特點(diǎn)采收率高、產(chǎn)量遞減快采收率低、生產(chǎn)周期長特殊開發(fā)技術(shù)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第7頁二、頁巖氣起源頁巖中有機(jī)質(zhì)演化生成氣是頁巖氣唯一起源，任何沉積盆地中，只要富有有機(jī)質(zhì)頁巖，就有可能會(huì)形成頁巖氣藏頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第8頁三、頁巖氣基本特征1、頁巖氣組分特征 從化學(xué)成份上來看，頁巖氣是經(jīng)典由甲烷組成干氣，甲烷含量通常占90%以上，不過有一些地層產(chǎn)濕氣。頁巖氣組分：甲烷、乙烷、丙烷、氮?dú)?、二氧化碳等等頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第9頁 頁巖氣藏常見“色層”效應(yīng)以新奧爾巴尼（New

5、 Albany）盆地米德郡頁巖氣為例，伴隨地層深度增加，新奧爾巴尼盆地米德郡頁巖氣樣品組分改變情況樣品深度/ftC1/%C2/%C3/%CO2/%13 CC1/13 CC2/13 CCO2/193792.420.970.655.55/393990.220.960.657.35-50.3-42.811.3594286.291.692.477.96-48.4-43.7106947556.2311.985.01/795686.380.820.8310.23-50.8-41.82.6895853.325.4310.68.01/1097131.2316.1214.32/1298243.0520.2317

6、.25/141002.543.0516.0212.685.99/甲烷含量從高達(dá)92%降低到40%左右，乙烷、丙烷和二氧化碳含量都有不一樣程度增加，尤其是乙烷、丙烷含量從不到1%增加到10%以上。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第10頁2、頁巖氣富集地質(zhì)特征 巖性多為瀝青質(zhì)或富含有機(jī)質(zhì)暗色、黑色泥頁巖頁巖氣能夠主要起源于生物作用或熱成熟作用 ， w ( TOC)：025 % ，Ro：0.4 %2 %頁巖本身既是氣源巖又是儲(chǔ)集層和封蓋層 ，含氣 有效孔隙度普通只有 1 %5 % 頁巖含有廣泛飽含氣性 ，天然氣賦存狀態(tài)以吸 附態(tài)或游離態(tài)為主 頁巖氣成藏含有隱蔽性特點(diǎn)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第11頁提

7、要頁巖氣基本特征 頁巖氣系統(tǒng)介紹 頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況 我國頁巖氣發(fā)展前景 我國頁巖氣勘探開發(fā)面臨困難和 挑戰(zhàn)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第12頁一、烴源巖及烴運(yùn)移1、烴源巖1、巖性 瀝青質(zhì)或富含有機(jī)質(zhì)暗色、黑色泥頁巖、極致密粉細(xì)砂巖或砂質(zhì)細(xì)粒巖巖石組成普通為3050粘土礦物、1525粉砂質(zhì)(石英顆粒)和430有機(jī)質(zhì)，但各地域頁巖礦物組成有所差異。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第13頁脆性礦物（石英等）含量高，易于裂縫發(fā)育頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第14頁成藏條件特殊性頁巖氣起源，在巖性上包含了瀝青質(zhì)或富含有機(jī)質(zhì)暗色、黑色泥頁巖、極致密粉細(xì)砂巖或砂質(zhì)細(xì)粒巖，巖石組成普通為3050粘土礦物、1

8、525粉砂質(zhì)(石英顆粒)和430有機(jī)質(zhì)。頁巖氣工業(yè)聚集需要豐富氣源物質(zhì)基礎(chǔ)，這要求生烴有機(jī)質(zhì)含量到達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)，那些“肥沃”黑色泥頁巖通常是頁巖氣發(fā)育最好巖性。物質(zhì)起源馬賽拉斯頁巖露頭頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第15頁2、厚度區(qū)域上連續(xù)穩(wěn)定分布，含有經(jīng)濟(jì)價(jià)值頁巖氣藏頁巖厚度下限當(dāng)前還沒有被明確提出來，含有良好頁巖氣開發(fā)商業(yè)價(jià)值頁巖厚度下限定為30ft(10m）較為合理。3、成熟度在成因機(jī)理上，頁巖氣含有各種生氣機(jī)理，頁巖高成熟度不是制約頁巖氣成藏主要原因，相反，成熟度越高越有利于頁巖氣成藏。成熟度底限條件要求相對(duì)較低(0.5%)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第16頁CZ35-2-1井烴源巖成熟

9、度剖面圖Ro隨深度增加而增加，而且異常高。美國頁巖氣田Ro范圍也大都在0.63.5% 之間。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第17頁3、有機(jī)質(zhì)類型及含量頁巖干酪根以型與型為主，也有少許為型干酪根。北美頁巖氣勘探目標(biāo)絕大多數(shù)選擇TOC含量大于2%，甚至4%以上。要取得含有工業(yè)價(jià)值頁巖氣藏，有機(jī)碳平均含量應(yīng)大于1%。有機(jī)質(zhì)含量是生烴強(qiáng)度主要影響原因，它決定著生烴多少。頁巖對(duì)氣吸附能力與頁巖總有機(jī)碳含量之間存在線性關(guān)系。安特里姆郡（Antrim）頁巖總有機(jī)碳含量與含氣量關(guān)系頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第18頁頁巖含氣量與TOC關(guān)系商業(yè)性頁巖氣藏TOC含量普通平均大于1%，最高達(dá)10% 吸附氣含量普通20

10、%70%，最高達(dá)85%，且與TOC成正相關(guān)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第19頁頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第20頁一、烴源巖及烴運(yùn)移2、氣體生成及運(yùn)移頁巖所生成天然氣基本上是“就近”或“原地”聚集，其運(yùn)移距離極短，含有經(jīng)典“自生自儲(chǔ)”成藏模式。在某種意義上，能夠認(rèn)為頁巖氣氣藏形成是天然氣在源巖中大規(guī)模滯留，這與煤層氣運(yùn)聚方式非常相同。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第21頁頁巖氣成藏?zé)o運(yùn)移或極短距離有限運(yùn)移，理論上，它應(yīng)與富有機(jī)質(zhì)頁巖一樣連續(xù)大面積分布。一、烴源巖及烴運(yùn)移2、氣體生成及運(yùn)移頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第22頁大面積連續(xù)區(qū)域成藏沃斯堡盆地Barnett頁巖氣藏分布圖盆地面積38100

11、km2 烴源巖面積26000km2 頁巖氣藏開發(fā)面積15500km2頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第23頁結(jié)合泥頁巖在其成巖發(fā)展演化不一樣階段古地溫、粘土礦物、Ro、孔隙類型特征，從結(jié)構(gòu)、沉積等方面綜合研究，將頁巖氣分為早期運(yùn)聚成藏階段、中期原地聚集成藏階段、晚期裂縫調(diào)整成藏階段等三個(gè)階段。頁巖氣各成藏階段特征頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第24頁 頁巖氣各成藏階段特征 頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第25頁1、早期運(yùn)聚成藏階段柴東三湖地域柴達(dá)木三湖地域頁巖氣系統(tǒng)示意圖 頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第26頁2、中期原地聚集成藏階段川西前陸坳陷地域四川盆地西部前陸坳陷地域頁巖氣系統(tǒng)示意圖 頁巖氣勘探開

12、發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第27頁 伴隨埋藏深度增加，中期原地聚集成藏階段泥頁巖地層表現(xiàn)為局部異常壓力。受水動(dòng)力和泥頁巖孔隙度改變控制影響，異常壓力多集中在如圖所表示結(jié)構(gòu)高部位、盆地斜坡及盆地中心坳陷巨厚深水沉積。這一階段天然氣表現(xiàn)為原地吸附聚集或短距離擴(kuò)散，運(yùn)聚范圍集中在異常壓力分布位置。須家河組(左)和龍馬溪組(右)頁巖氣存在證據(jù) (選自中國石化南方勘探企業(yè))頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第28頁3、晚期裂縫調(diào)整成藏階段川東地域川東地域頁巖氣系統(tǒng)示意圖 頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第29頁二、頁巖氣儲(chǔ)層及儲(chǔ)集1、含氣頁巖孔隙度及滲透率常規(guī)儲(chǔ)層分析中，孔隙度和滲透率是儲(chǔ)層特征研究中最主要兩個(gè)參數(shù)，這對(duì)于

13、頁巖氣藏一樣適用。孔隙度大小直接控制著游離態(tài)天然氣含量。滲透率是判斷頁巖氣藏是否含有開發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值主要參數(shù)。 頁巖基質(zhì)滲透率非常低，普通小于0.1110-3 m2，平均吼道半徑不到0.1005 m，所以就需要產(chǎn)生大量裂縫（人工壓裂）來維持商業(yè)生產(chǎn)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第30頁孔隙度很好時(shí)孔隙度較差時(shí) 游離氣 吸附氣孔隙度能夠影響頁巖氣是以吸附狀態(tài)還是以游離狀態(tài)為主，在含有較大孔隙頁巖層中頁巖氣主要以游離方式儲(chǔ)集在孔隙裂縫中，而在一些孔隙度較小巖層中頁巖氣通常以吸附狀態(tài)為主。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第31頁盆地頁巖名稱時(shí)代含氣量 (m3t-1)吸附氣含量（%）總孔隙度（%）滲透率(10

14、-3m2)地層壓力系數(shù)阿巴拉契亞D1.70-2.83502.0-11.00.10.35-0.92密執(zhí)安AntrimD1.13-2.83702.0-10.00.10.81伊利諾斯D1.13-2.6440-605.0-15.00.10.99福特沃斯Barnett早石炭世8.49-9.9140-601.0-6.00.010.99-1.02圣胡安Lewis早白堊世0.37-1.2760-880.5-5.50.10.46-0.58美國含氣頁巖主要儲(chǔ)集特征頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第32頁二、頁巖氣儲(chǔ)層及儲(chǔ)集2、頁巖氣儲(chǔ)集方式天然氣在泥頁巖中賦存有三種基本方式：以物理或化學(xué)形式吸附在干酪根和粘土顆粒表面

15、上；以游離氣形式存在于有機(jī)質(zhì)分解或其它成巖、結(jié)構(gòu)作用所形成孔隙或裂縫中；少許頁巖氣甚至能夠在干酪根和瀝青質(zhì)中以溶解狀態(tài)存在。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第33頁2、頁巖氣儲(chǔ)集方式二、頁巖氣儲(chǔ)層及儲(chǔ)集賦存方式：以吸附氣和游離氣為主Barnett頁巖微裂縫微孔隙吸附氣游離氣有機(jī)質(zhì)產(chǎn)出方式：解吸、游離、微裂縫“原地”成藏?zé)o運(yùn)移或極短距離有限運(yùn)移粘土礦物極少為溶解氣頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第34頁賦存方式：以吸附氣和游離氣為主頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第35頁1、吸附氣（adsorbed-state gas）在天然氣最初生成階段，主要由生物作用所產(chǎn)生天然氣首先滿足有機(jī)質(zhì)和巖石顆粒表面吸附需要,當(dāng)

16、吸附氣量與溶解逃逸氣量到達(dá)飽和時(shí)，天然氣則以游離相或溶解相進(jìn)行運(yùn)移，條件適宜時(shí)可為水溶氣藏形成提供豐富氣源。此時(shí)所形成頁巖氣藏分布限于頁巖內(nèi)部且以吸附狀態(tài)為主要賦存方式，總體含氣量有限。有機(jī)碳存在造成碳?xì)浠衔镆晕綒庑问酱嬖谟诳紫缎杂袡C(jī)物表面活性區(qū)域，同時(shí)，干酪根為頁巖基質(zhì)創(chuàng)造了混合潤濕性環(huán)境，其存在提升了這種吸附作用存在。頁巖中干酪根掃描電子顯微鏡照片頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第36頁2、游離氣（free gas）游離氣也是頁巖氣賦存主要方式之一。影響賦存原因：巖層孔隙度、結(jié)構(gòu)裂縫和壓力等原因在熱裂解氣大量生成過程中,因?yàn)樘烊粴馍勺饔檬乖械貙訅毫Φ玫讲煌Ｌ嵘?從而產(chǎn)生原始高異常地層壓

17、力,即“高壓鍋”原理。進(jìn)而，頁巖內(nèi)部沿應(yīng)力集中面、巖性接觸過渡面或脆性微弱面產(chǎn)生裂縫，天然氣聚集其中則易于形成以游離相為主工業(yè)性頁巖氣藏, 該階段,游離相天然氣以裂隙聚集為主,頁巖地層平均含氣量豐度到達(dá)較高水平。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第37頁3、溶解氣（solute gas）沉積盆地有機(jī)質(zhì)在生物改造和熱化學(xué)動(dòng)力學(xué)作用下生成天然氣，其中一部分會(huì)溶解在地層水中，伴隨地層水滯留在原地，或因?yàn)轫搸r孔滲性、結(jié)構(gòu)作用影響隨地層水流動(dòng)而發(fā)生短距離運(yùn)移，成為溶解氣。頁巖氣極少以溶解形式存在。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第38頁二、頁巖氣儲(chǔ)層及儲(chǔ)集3、異常壓力異常壓力存在是頁巖氣藏一個(gè)識(shí)別標(biāo)志。普通情況下

18、，隨壓力增大，不論以何種賦存方式存在氣體，含量都呈增大趨勢(shì)，但壓力增大到一定程度以后，含氣量增加遲緩，因?yàn)榭紫逗偷V物（有機(jī)質(zhì)）表面是一定，前者控制游離態(tài)氣體含量，后者控制吸附態(tài)氣體含量。當(dāng)壓力較低時(shí)，吸附態(tài)氣體含量相對(duì)較高.頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第39頁三、頁巖氣蓋層及圈閉1、頁巖氣蓋層特征1、巖石物性封閉機(jī)理 頁巖氣氣藏封蓋條件特殊。它不依賴于常規(guī)圈閉形成而存在，頁巖氣藏普通形成于烴源巖層內(nèi)部裂縫發(fā)育區(qū)，四面由致密泥頁巖包圍，只要滿足封閉頁巖氣條件就能保留頁巖氣。巴涅特頁巖氣蓋層及圈閉頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第40頁2、泥頁巖欠壓實(shí)封閉機(jī)理厚層欠壓實(shí)泥頁巖可分為上、下致密層和中間欠

19、壓實(shí)層段三個(gè)部分，上、下致密層段屬于正常壓實(shí)，氣孔隙度和滲透率顯著低于中間欠壓實(shí)層段孔隙度和滲透率，即上、下致密層段孔喉半徑顯著小于中間欠壓實(shí)層段孔喉半徑，所以上、下致密層段毛細(xì)管阻力大于中間欠壓實(shí)層段毛細(xì)管阻力，可有效阻止地層內(nèi)天然氣散失。泥頁巖層內(nèi)部欠壓實(shí)毛細(xì)管阻力封閉機(jī)理示意圖頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第41頁3、含水巖層存在含水巖層形成及流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律一直與頁巖氣生成、運(yùn)移及頁巖氣藏形成、保留和破壞有著親密聯(lián)絡(luò)。在頁巖氣藏形成整個(gè)過程中，地層水長久與頁巖氣伴生。滲透水交替遲緩或停滯區(qū)是頁巖氣聚集和保留最為有利環(huán)境。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第42頁以伊利諾斯（Illinois）及密執(zhí)

20、安（Michigan）盆地頁巖氣含水巖層特征為例，這種滲透水交替遲緩新奧爾巴尼（New Albany）及安特里姆郡（Antrim）頁巖地層，往往是頁巖氣勘探有利區(qū)域。伊利諾斯及密執(zhí)安盆地邊界New Albany及Antrim頁巖氣區(qū)帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第43頁三、頁巖氣蓋層及圈閉2、裂縫對(duì)頁巖氣成藏影響一個(gè)頁巖氣井成功是否，不但與氣藏中頁巖氣豐度相關(guān)，也與頁巖層中足夠滲透率、裂縫情況及有效完井和人工裂縫相關(guān)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第44頁在美國正在進(jìn)行商業(yè)開采頁巖氣盆地，普通是在經(jīng)歷了區(qū)域結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)后，巖石表現(xiàn)為褶皺、裂縫或是被擠壓，而且經(jīng)歷屢次海平面改變形成有效不整合。

21、這些裂縫和不整合面為頁巖氣提供了聚集空間，也為頁巖氣生產(chǎn)提供了運(yùn)移通道。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第45頁Utica黑色頁巖中天然裂縫頁巖氣儲(chǔ)層中倘若發(fā)育大量裂縫群，那就意味著可能會(huì)存在足夠進(jìn)行商業(yè)生產(chǎn)頁巖氣。阿巴拉契亞盆地產(chǎn)氣量高井，都處于裂縫發(fā)育帶內(nèi)，而裂縫不發(fā)育地域井，則產(chǎn)量低或不產(chǎn)氣，說明天然氣生產(chǎn)與裂縫親密相關(guān)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第46頁裂縫在頁巖氣藏中詳細(xì)作用裂縫有利于頁巖層中游離態(tài)天然氣體積增加和吸附態(tài)天然氣解析；裂縫發(fā)育程度是決定頁巖氣藏品質(zhì)主要原因，普通來說，裂縫較發(fā)育氣藏，其品質(zhì)也很好；裂縫為天然氣和地層水提供了運(yùn)移通道和聚集空間，有利于頁巖總含氣量增加。頁巖含

22、有非常低原始滲透率；假如裂縫規(guī)模過大，可能造成天然氣散失。所以頁巖氣藏勘探不是尋找裂縫，而是尋找易擴(kuò)散、高氣體含量和能進(jìn)行壓裂頁巖區(qū)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第47頁 巖芯曾經(jīng)流出原油，薄片顯示：烴源巖中油（淡黃色）沿微裂隙向小裂縫中排泄，然后順小裂縫運(yùn)移。結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形成共軛節(jié)理促進(jìn)了排烴，使生烴得以繼續(xù)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第48頁儲(chǔ)層中壓力大小決定裂縫幾何尺寸，通常集中形成裂縫群?？刂祈搸r氣產(chǎn)能主要地質(zhì)原因?yàn)榱芽p密度及其走向分散性，裂縫條數(shù)越多，走向越分散，連通性越好，頁巖氣產(chǎn)量越高。Antrim 頁巖裂縫特征及其產(chǎn)量對(duì)比圖頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第49頁然而，目前，只有少數(shù)

23、天然裂縫十分發(fā)育頁巖并不采取增產(chǎn)措施便可進(jìn)行天然氣商業(yè)性生產(chǎn)。大多數(shù)情況下，成功頁巖氣井需要進(jìn)行水力壓裂。人工激發(fā)裂縫可認(rèn)為頁巖氣提供儲(chǔ)集空間、提高滲透率，同時(shí)人工裂縫可以將原本孤立孔隙、裂縫連通起來。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第50頁頁巖氣開采實(shí)際就是超速結(jié)構(gòu)生烴過程。水平井，分段壓裂，產(chǎn)生了比自然條件下更高裂隙密度、寬度和壓差，形成了更加快速結(jié)構(gòu)生烴。開采頁巖氣是快速結(jié)構(gòu)生烴頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第51頁提要頁巖氣基本特征頁巖氣系統(tǒng)介紹 頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況 我國頁巖氣發(fā)展前景 我國頁巖氣勘探開發(fā)面臨困難和 挑戰(zhàn)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第52頁地域頁巖氣/1012 m3北美1

24、08.79拉丁美洲59.59西歐14.44中歐和東歐1.1前蘇聯(lián)17.75中東和北非72.15非洲沙哈拉地域7.76中亞和中國99.9太平洋（經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織）65.5亞太其它地域8.89南亞0世界456.24美國率先進(jìn)行了頁巖氣勘探開發(fā)，密西根、印第安納等多個(gè)盆地已投入商業(yè)性開采。加拿大商業(yè)開采處于起步階段。中國對(duì)頁巖氣開發(fā)時(shí)間較晚，還處于起步階段，現(xiàn)在依然沒有大規(guī)模開采。（據(jù) BP Annual Report ）全球頁巖氣資源量為456.241012m3，主要分布在北美、中亞、中國、拉美、中東、北非和前蘇聯(lián)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第53頁一、國外頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況1、資源量美國

25、很多海相沉積盆地泥盆系、 密西西比系及白堊系中廣泛發(fā)育暗色頁巖,頁巖氣資源潛力巨大 ,主要分布在東部 、中南部 、墨西哥灣岸區(qū)和洛基山地域。據(jù)評(píng)價(jià)，僅密歇根盆地Antrim頁巖、阿巴拉契亞盆地Ohio頁巖、伊利諾斯盆地New Albany頁巖、福特沃斯盆地Barnett頁巖和圣胡安盆地Lewis頁巖5大頁巖系統(tǒng)頁巖資源量達(dá)12.8525.14萬億立方米。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第54頁一、國外頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況2、技術(shù)方面 經(jīng)過多年探索，美國已形成一套先進(jìn)有效頁巖氣開采技術(shù) ,主要有水平井技術(shù) 、 壓裂技術(shù)（包含多段壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)和多段同時(shí)壓裂技術(shù)），降低了成本，提升了產(chǎn)量。B

26、arnett頁巖壓裂模式示意圖1900頁巖氣生產(chǎn)井?dāng)?shù)量改變頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第55頁一、國外頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況截至年，美國頁巖氣生產(chǎn)井超出 42000口 ,頁巖氣年產(chǎn)量507 108m3 ，約占美國年天然氣總產(chǎn)量9% ，開發(fā)企業(yè)從23 家發(fā)展到64 家。當(dāng)前美國已對(duì)密歇根盆地、阿巴拉契亞盆地、伊利諾斯盆地、福特沃斯盆地和圣胡安盆地5個(gè)盆地進(jìn)行了商業(yè)開采；勘探開發(fā)正由東北部地域盆地向中西部地域盆地?cái)U(kuò)展。3、勘探開發(fā)方面頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第56頁美國頁巖氣區(qū)帶分布圖頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第57頁一、國外頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況美國-天然氣與頁巖氣產(chǎn)量對(duì)比表以來美國頁巖氣

27、產(chǎn)量正在穩(wěn)步上升，從到年頁巖氣產(chǎn)量增加了快要一倍，而且頁巖氣在整個(gè)天然氣產(chǎn)量中所占比重也在逐年提升。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第58頁頁巖氣勘探越來越深 （據(jù)Scott，）頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第59頁一、國外頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況 另外， 加拿大等北美部分國家也已經(jīng)開始了頁巖氣勘探開發(fā)， 并取得了一定效益。 加拿大非常規(guī)天然氣協(xié)會(huì) ( CSUG) 認(rèn)為西部 (包含 British Columbia 北部Bowser 盆地) Colorado 頁巖段、 侏羅系及古生界頁巖和東南部泥盆系頁巖含有開發(fā)潛力.頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第60頁二、國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況國內(nèi)，頁巖氣當(dāng)前尚

28、處于前期研究階段，未進(jìn)行任何商業(yè)開發(fā)或開發(fā)試驗(yàn)，未進(jìn)行過系統(tǒng)資源評(píng)價(jià)，頁巖氣資源儲(chǔ)量還未落實(shí)，離商業(yè)化開發(fā)還存在較大距離。當(dāng)前，僅中國石油在我國南方地域進(jìn)行頁巖氣先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)建設(shè)前期勘探工作。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第61頁 以來 ,我國開始關(guān)注頁巖氣 ,處于探索和準(zhǔn) 備階段。 年 ,中國石油與美國新田石油企業(yè)聯(lián)合開展了四川盆 地威遠(yuǎn)氣田頁巖氣資源評(píng)價(jià)。 20中國石油與美國新田石油企業(yè)組織開展了“ 中國 頁巖氣資源評(píng)價(jià)與有利勘探領(lǐng)域優(yōu)選 ”。 20 ,國土資源部設(shè)置了頁巖氣項(xiàng)目“ 中國重點(diǎn)地域 頁巖氣資源潛力及有利區(qū)帶優(yōu)選 ” ,重點(diǎn)研究四川、松 遼等盆地和中下?lián)P子中、 古生界海相頁巖區(qū)。

29、2011月 ,中國石油在四川盆地宜賓地域完鉆了我國 首口頁巖氣井, 獲取了大量第一手資料。 20 ,中國石油與挪威石油、 ?？松梨凇?殼牌、康 菲等跨國石油企業(yè)開展聯(lián)合研究 ,探索頁巖氣開發(fā)國 際合作方式 ,并計(jì)劃建立頁巖氣開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第62頁當(dāng)前已經(jīng)在四川等局部地域進(jìn)行頁巖氣勘探開采 。但泥頁巖儲(chǔ)集層中天然氣資源量也非常巨大，當(dāng)前需推進(jìn)頁巖氣成藏機(jī)理及成藏條件研究。中國陸區(qū)頁巖氣分布區(qū)域預(yù)測(cè)示意圖頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第63頁提要頁巖氣基本特征 頁巖氣勘探開發(fā)覺實(shí)狀況 我國頁巖氣發(fā)展前景 我國頁巖氣勘探開發(fā)面臨困難和 挑戰(zhàn)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第

30、64頁一、中國頁巖氣未來勘探領(lǐng)域預(yù)測(cè) 我國泥頁巖氣資源十分豐富 ，估算資源量為 23. 5 1012100 1012m3，松遼盆地白堊系、 渤海灣盆地及江漢盆地古近系和新近系、 四川盆地中生界、 揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)、 華南褶皺帶和南秦嶺褶皺帶等都含有良好勘探前景， 尤其是南方地域有穩(wěn)定厚層富烴頁巖地層分布，可能是頁巖氣主要富集地域。中國天然氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第65頁中國頁巖氣有利勘探領(lǐng)域示意圖四川盆地P頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第66頁南方古生界發(fā)育寒武系、 志留系、 二疊系海相黑色頁巖建造，分布穩(wěn)定，埋藏深度淺，有機(jī)質(zhì)豐度高，在保留條件好地域，有利于頁巖氣形成與富集。 其中，寒

31、武系頁巖較為經(jīng)典，厚度在2001000米，分布較穩(wěn)定；有機(jī)碳含量在1.5%5.0%，普遍較高；熱演化程度普通在2%以上，以熱成熟氣為主。北方地域發(fā)育多套湖相泥頁巖，包含松遼盆地白堊系湖相頁巖、 鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)湖相頁巖油、 準(zhǔn)噶爾盆地南緣上二疊統(tǒng)、 中下侏羅統(tǒng)湖相頁巖和吐哈盆地中下侏羅統(tǒng)湖相碳質(zhì)頁巖等，含有很好頁巖油氣勘探前景。 其中，松遼盆地下白堊統(tǒng)泥頁巖已發(fā)覺大量油氣顯示，揭示出良好勘探前景。頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第67頁中國南方下寒武統(tǒng)黑色頁巖層系頁巖氣藏最有利發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第68頁中國南方下志留統(tǒng)黑色頁巖層系頁巖氣藏最有利發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及

32、發(fā)展前景第69頁四川與北美頁巖氣成藏對(duì)比 國家頁巖盆地地層TOC(%)吸附氣（%）Ro (%)天然氣類型美國Barnett組Fort Worth密西西比系1-1240-600.6-1.6熱解氣Ohio組Appalachian泥盆系1-4.5500.4-1.3熱解氣Antrim組Michigan泥盆系1-2070-750.4-0.6熱解氣New Albany組Illinois泥盆系1-2540-600.4-1.0熱解氣Lewis組Sao Juan白堊系1-2.560-851.6-1.9熱解氣生物氣加拿大White Speckled組WCSB白堊系1-11.9未成熟，過成熟熱解氣中國龍馬溪組四川盆

33、地志留系高成熟到過成熟熱解氣干氣頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第70頁在美國，不論是在盆地內(nèi)、盆地邊緣、還是盆地外圍(殘留盆地)，都有頁巖氣勘探生產(chǎn)，尤其是結(jié)構(gòu)破壞強(qiáng)烈但頁巖埋藏較淺、有機(jī)質(zhì)含量較高地域也是頁巖氣勘探生產(chǎn)區(qū)，主要原因是其中頁巖含有很好天然氣吸附能力并所以含有一定抗結(jié)構(gòu)破壞能力。四川盆地古生界主力烴源巖有機(jī)質(zhì)含量高，故可在結(jié)構(gòu)保留條件差異較大地域分別形成不一樣含氣量及含氣特點(diǎn)頁巖氣聚集。如表北美頁巖氣現(xiàn)有生物成因，也有熱裂解成因頁巖氣。我國四川盆地頁巖氣多處于成藏后兩個(gè)階段，現(xiàn)有熱解氣也有干氣。與美國五套含氣頁巖(Curtis等，)相比，盡管四川盆地頁巖烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度普遍較高，但仍有頁巖氣成藏及分布良好前景。 頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景第71頁對(duì)于某個(gè)地域評(píng)價(jià)分值能夠用以下公式計(jì)算： P= pi=式中： P評(píng)價(jià)得分 qi地質(zhì)或開發(fā)利用條件權(quán)值 pi地質(zhì)或開發(fā)利用條件得分 pij各指標(biāo)得分 qij各指標(biāo)權(quán)值 ni地質(zhì)或開發(fā)利用條件指標(biāo)個(gè)數(shù)(i=1，2，)選區(qū)條件頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀