《頁巖氣特征研究》

題目:頁巖氣藏特征研究匯報(bào)人：指導(dǎo)老師：日期：2011年6月24日本科畢業(yè)論文答辯1精選課件目錄第1章緒論第2章頁巖氣研究現(xiàn)狀第3章頁巖氣藏特征分析第4章我國(guó)頁巖氣勘探前景分析結(jié)論2精選課件第1章緒論圖1-1干酪根在頁巖中掃描的電子顯微照片干酪根3精選課件1.1課題背景

近年來國(guó)外頁巖氣開發(fā)進(jìn)展迅速，頁巖氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，頁巖氣工業(yè)處在高速發(fā)展階段。美國(guó)由頁巖氣開發(fā)的帶動(dòng)，已成功超過俄羅斯成為世界第一大天然氣生產(chǎn)國(guó)。新能源將再一次成為美國(guó)成功的象征。而我國(guó)在這方面還比較落后。加大頁巖氣藏的研究成為我國(guó)天然氣工業(yè)刻不容緩的問題。

4精選課件1.2研究的目的和意義

頁巖氣打破了油氣勘探的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)領(lǐng)域，極大地拓展了天然氣的分布及勘探空間。頁巖氣是對(duì)常規(guī)氣勘探開發(fā)的重要補(bǔ)充，尤其在地質(zhì)過程比較復(fù)雜、抬升及剝蝕嚴(yán)重的地區(qū)同樣具有頁巖氣。頁巖氣將會(huì)成為中國(guó)能源的熱點(diǎn)和重要的補(bǔ)充領(lǐng)域，成為中國(guó)開發(fā)的綠色能源新寵，從而成為緩解油氣產(chǎn)量不足的重要途徑。頁巖氣勘探開發(fā)的快速起步和穩(wěn)定一方面可以緩解我國(guó)油氣能源的需求壓力，加快我國(guó)油氣勘探開發(fā)事業(yè)的發(fā)展。另一方面，也有利于改善我國(guó)的能源構(gòu)成從而進(jìn)一步保證國(guó)家的能源安全。5精選課件第2章頁巖氣研究現(xiàn)狀

2.1.1頁巖氣儲(chǔ)量表2-1世界主要地區(qū)頁巖氣儲(chǔ)量表（徐建永等，2010）2.1世界頁巖氣資源6精選課件2.1.2頁巖氣產(chǎn)量

目前美國(guó)有頁巖氣井4259口，年產(chǎn)量已躍升至(168～204)×108m3，預(yù)測(cè)2010年美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量將占其天然氣總產(chǎn)量的13％。圖2-1美國(guó)近年頁巖氣井變化圖（江懷友等，2008）7精選課件2.1.3頁巖氣勘探開發(fā)熱點(diǎn)國(guó)家

目前世界勘探開發(fā)的主要有美國(guó)、加拿大、和中國(guó)。右圖為美國(guó)見年頁巖氣增長(zhǎng)情況。井?dāng)?shù)（103口）增加儲(chǔ)量（1011m2）單井產(chǎn)量（106m3/井）圖2-2美國(guó)近年頁巖氣增長(zhǎng)情況（江懷友等，2008）8精選課件

1為常規(guī)天然氣；2為煤層氣、致密砂巖氣、生物氣、無機(jī)氣；3為頁巖氣、水溶氣；4為天然氣水合物；5為天然氣總量圖2-3中國(guó)頁巖氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)表（范柏江，2007）我國(guó)對(duì)頁巖氣的勘探研究也在逐步展開。在四川、鄂爾多斯、渤海灣、松遼、江漢、吐哈、塔里木和準(zhǔn)噶爾等盆地均開始頁巖氣的勘探工作。9精選課件2.2頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)

頁巖氣由于其特殊成因，開采難度相對(duì)較大。目前，透鏡狀氣藏一般采用斜井鉆進(jìn)，而開發(fā)邊緣海相和海相席狀砂巖則主要采用水平井，右圖為水平井開發(fā)頁巖氣層圖。圖2-5水平井開發(fā)頁巖氣層圖（江懷友等，2008）10精選課件2.3存在問題

(1)儲(chǔ)量的準(zhǔn)確計(jì)算存在困難頁巖氣基本屬于自生自儲(chǔ)型氣藏。因此，頁巖氣藏有不同于常規(guī)氣藏的特殊性。頁巖氣藏有獨(dú)特的天然氣存儲(chǔ)特征。在形式上游離氣和吸附氣并存。由于頁巖一般含有較高的有機(jī)質(zhì)和粘土礦物，因此，除游離氣外，吸附氣也成為頁巖氣藏重要的天然氣存在形式。

(2)滲流機(jī)理復(fù)雜多樣頁巖氣藏有特殊的產(chǎn)氣機(jī)制。與常規(guī)低滲氣藏不同，天然氣在頁巖中的流動(dòng)主要有4種機(jī)理，這4種機(jī)理覆蓋了從分子尺度到宏觀尺度的流動(dòng)。主要表現(xiàn)為游離氣滲流、解吸附、擴(kuò)散和自吸。根據(jù)以上分析，要想準(zhǔn)確地計(jì)算頁巖氣的儲(chǔ)量，必須解決好幾個(gè)問題：一是頁巖基質(zhì)孔隙度的準(zhǔn)確計(jì)算；二是裂縫系統(tǒng)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)；三是頁巖基質(zhì)吸附量的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)；四是含氣飽和度的準(zhǔn)確計(jì)算。11精選課件2.4頁巖氣開發(fā)技術(shù)研究方向及發(fā)展趨勢(shì)

未來重點(diǎn)研究方向和攻關(guān)水平井及水平井壓裂裂縫優(yōu)化技術(shù)頁巖氣儲(chǔ)集層的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)頁巖氣滲流機(jī)理研究12精選課件第3章頁巖氣藏特征研究3.1頁巖氣成藏機(jī)理

在生物化學(xué)生氣階段,天然氣首先吸附在有機(jī)質(zhì)和巖石顆面，飽和后富余的天然氣以游離相或溶解相進(jìn)行運(yùn)移,當(dāng)達(dá)到熱裂解生氣階段,天然氣以游離相為主向其中運(yùn)移聚集，受周圍致密頁巖層遮擋,則形成工業(yè)性頁巖氣藏。圖3-1天然氣成藏的三個(gè)階段（張利萍等，2008）

13精選課件3.2頁巖氣藏特征分析

本文參考國(guó)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)頁巖氣藏、北美海相頁巖儲(chǔ)層，重點(diǎn)以四川盆地為例討論頁巖氣藏的烴源巖、改造和運(yùn)移特征。四川盆地自震旦紀(jì)以來整個(gè)沉積蓋層經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。盆地沉積演化共經(jīng)歷了震旦紀(jì)碳酸鹽巖臺(tái)地初始沉積階段，中期的寒武紀(jì)-志留紀(jì)碳酸鹽巖臺(tái)地與淺海陸棚混合沉積階段，中晚期的石炭紀(jì)-中三疊世碳酸鹽巖臺(tái)地沉積階段，晚期的晚三疊世至白堊紀(jì)陸相盆地發(fā)育階段，及末期古近紀(jì)-第四紀(jì)褶皺隆升改造階段。這決定了四川盆地主要發(fā)育了四套優(yōu)質(zhì)烴源巖層系。14精選課件3.2.1四川盆地頁巖烴源巖特征

表3-1四川盆地?zé)N源巖頁巖氣成藏參數(shù)的對(duì)比（劉樹根等，2010）15精選課件3.2.2頁巖氣藏運(yùn)移特征(1)早期地質(zhì)條件優(yōu)越，生物氣高效成藏。在天然氣最初生成階段，主要由生物作用所產(chǎn)生的天然氣首先滿足有機(jī)質(zhì)和巖石顆粒表面吸附的需要；在RO達(dá)到0.5%時(shí)，有機(jī)質(zhì)開始生成石油，主要以吸附態(tài)及游離態(tài)就近賦存在烴源巖內(nèi)部；但當(dāng)烴源巖吸附量達(dá)到飽和時(shí)，烴源巖便開始向鄰近的高效儲(chǔ)集層排烴在儲(chǔ)集層內(nèi)部形成小型古油藏。(2)中期深埋地腹，原油裂解氣快速成藏。隨著上覆地層沉積，烴源巖持續(xù)深埋，有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步成熟，當(dāng)RO值約為0.7%，有機(jī)質(zhì)開始大量生油。此階段若有構(gòu)造活動(dòng)，16精選課件遭受抬升則經(jīng)歷生烴停滯期(如四川盆地寒武系)。隨后，由于上覆地層的沉積，繼續(xù)深埋，生油持續(xù)。RO值達(dá)到1.3%，生油基本結(jié)束，開始進(jìn)入濕氣生成階段。當(dāng)RO值至2.0%，該階段為干酪根生成干氣階段。當(dāng)RO值達(dá)到2.5%，溫度達(dá)到150℃時(shí)，古油藏中原油大量裂解，生成天然氣。(3)晚期快速隆升，脫溶氣和解吸氣調(diào)整成藏。四川盆地內(nèi)部發(fā)育的4套頁巖烴源巖層系，隆升逾3km，地層壓力驟降30MPa，大量吸附氣解吸和溶解氣脫溶出來，從而導(dǎo)致頁巖內(nèi)部氣體的體積急速擴(kuò)大。17精選課件3.2.3頁巖氣藏改造特征

(1)頁巖氣的解吸頁巖氣的解吸與頁巖中泥質(zhì)含量，頁理發(fā)育程度有關(guān)，泥質(zhì)含量越高，頁理越發(fā)育，解吸率也就越高。頁巖氣藏投入開發(fā)后，初期產(chǎn)量來自頁巖的裂縫和基質(zhì)孔隙，隨著地層壓力降低，頁巖中的吸附氣逐漸解吸，進(jìn)入儲(chǔ)集層基質(zhì)中成為游離氣，經(jīng)天然和誘導(dǎo)裂縫系統(tǒng)流入井底，吸附氣的解吸是頁巖氣開采的重要機(jī)制之一。18精選課件(2)裂縫對(duì)于頁巖氣藏的影響含有機(jī)質(zhì)和石英高的頁巖脆性較強(qiáng)，容易在外力作用下形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫，有利于天然氣滲流和成藏。頁巖氣可采儲(chǔ)量最終取決于儲(chǔ)集層內(nèi)裂縫產(chǎn)狀、密度、組合特征和張開程度。巖性、巖石中的礦物成分是控制裂縫發(fā)育程度的主要因素。19精選課件表3-2頁巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表（董大忠等，2010）3.3頁巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)20精選課件四川盆地下古生界筇竹寺組和龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層的有機(jī)碳含量普遍大于2%，RO值最低都大于2.0%，石英及方解石等脆性礦物含量均超過40%，黏土礦物含量低且不含蒙皂石，其滲透率和含水飽和度均滿足下限標(biāo)準(zhǔn)，高伽馬值黑色頁巖厚度也在30m以上。依照上述標(biāo)準(zhǔn)，四川盆地筇竹寺組和龍馬溪組海相黑色頁巖具有很大的勘探開發(fā)價(jià)值。21精選課件

第4章我國(guó)頁巖氣勘探前景分析

圖4-1中國(guó)潛在的頁巖氣發(fā)育區(qū)分布圖（潘仁芳等，2009）22精選課件(1)在南方、西北(包括鄂爾多斯盆地及其周緣)、華北-東北及青藏4個(gè)地區(qū)中均發(fā)育有多套優(yōu)質(zhì)頁巖。(2)結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，中國(guó)南方應(yīng)作為實(shí)現(xiàn)中國(guó)頁巖氣勘探突破的首選地區(qū)。由圖可知：23精選課件結(jié)論

(1)我國(guó)頁巖氣分布廣闊，儲(chǔ)量大，頁巖氣藏地質(zhì)條件優(yōu)越、生物氣含量大，具有很大的開