頁巖氣資源概述與中國頁巖氣勘探開發(fā)前景調研(課程報告)資料

1、測井儲層評價課程作業(yè)題目頁巖氣資源概述與中國頁巖氣勘探開發(fā)前景調研性質文獻綜述報告學號姓名學院學科專業(yè)指導教師完成時間頁巖氣資源概述與中國頁巖氣勘探開發(fā)前景調研目前，油氣工業(yè)的發(fā)展正在從巖性地層油氣藏向非常規(guī)儲層連續(xù)型油氣聚集的創(chuàng)新和跨越，找油氣的思想是從尋找?guī)r性地層圈閉，向無明顯圈閉界線的儲集體系過渡，核心是找大面積油氣儲集體。非常規(guī)油氣突破有重大科學意義，以頁巖氣突破的價值為例：第一突破了資源禁區(qū)：增加資源類型與資源量，常規(guī)勘探開發(fā)中將頁巖作為生氣層，而非儲層，沒有把頁巖氣作為一種有效資源；第二突破了傳統(tǒng)成藏理論：挑戰(zhàn)常規(guī)儲層下限和傳統(tǒng)圈閉成藏，證實頁巖中發(fā)育納米級孔喉系統(tǒng)，沒有圈閉也能聚

2、集天然氣；第三突破了非常規(guī)技術：帶動了整個常規(guī)與非常規(guī)技術的升級換代。我國頁巖氣規(guī)模化發(fā)展，需要突破理論關、技術關、成本關、環(huán)境關“四道關”。第一部分：頁巖氣資源概述1.頁巖氣的特點頁巖氣是指以吸附或游離狀態(tài)聚集在暗色泥頁巖（致密巖石）或高碳泥頁巖、以及粉砂質巖類夾層中的一種非常規(guī)天然氣，儲集空間為有機質孔隙及礦物基質孔隙和裂縫，其來源有生物成因和熱解成因2種，具有典型的自生自儲特征。它可以生成于有機成因的各種階段天然氣主體上以游離相態(tài)（大約50%）存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間，以吸附狀態(tài)（大約50%）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲存于干酪根、瀝青質及石油中。天然氣生成

3、之后，在源巖層內的就近聚集，表現(xiàn)為典型頁巖氣的開采的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。因此，有機質含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁巖氣發(fā)育條件。圖1.頁巖氣儲層的宏觀形態(tài)圖2.頁巖氣儲層的微觀形態(tài)頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。較常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產周期長的優(yōu)點，大部分產氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產氣。儲集空間以裂縫為主，并以吸附氣和水溶氣形式賦存，為低(負)壓、

4、低飽和度 (30%左右)，因而為低產。2.頁巖氣的成因及賦存形式頁巖氣主要來源為生物成因氣、熱裂解成因氣或二者的混合氣。頁巖氣的“甜點區(qū)”與原油和干酪根的高溫裂解階段（有機質成熟度Ro>1.5%）相對應。生物成因氣是頁巖在生物化學成巖階段由細菌降解而形成的氣體，也有富有機質盆地抬升后經后期生物作用改造而形成的氣體。熱裂解成因氣是指干酪根和生成的原油在高溫下熱解、裂解而形成的氣體，其產生途徑為：干酪根分解成瀝青并產生一部分氣體瀝青分解成油并產生一部分氣體油裂解成高含碳量的焦炭或瀝青殘余物并產生大量氣體。前2步產生的氣體為初次裂解氣，第3步產生的氣體為原油二次裂解氣，對頁巖氣的貢獻巨大。頁巖

5、氣的賦存相態(tài)多變，但以吸附態(tài)和游離態(tài)為主，少量溶解態(tài)（存在于殘留水和液態(tài)原油中）。游離氣和吸附氣的比例在不同的頁巖氣層系中存在差異，在埋藏深的異常高壓頁巖氣藏中，以游離氣為主；在埋藏淺的低壓頁巖氣藏中，吸附相態(tài)可占天然氣賦存總量的20%85%。在頁巖氣開發(fā)的不同階段，游離氣和吸附氣的比例對頁巖氣產量的貢獻大小不同。在頁巖氣開發(fā)的初期階段，游離氣占主導作用，而隨著地層壓力的降低，吸附的氣體被解吸出來，吸附氣的比例明顯升高。游離氣很大程度上決定了頁巖氣的初始產量，而吸附氣則決定了頁巖氣田（井）的壽命。游離氣和吸附氣的保存與頁巖中發(fā)育的納米級孔隙有關，而影響納米級孔隙的因素很多，包括有機質含量、有機

6、質類型、礦物類型、含水性、地層溫度以及成熟度。3頁巖氣的成藏3.1成藏機理對頁巖氣成藏機理進行了全面分析，獲得了四個方面的認識。頁巖氣成藏機理兼具煤層吸附氣和常規(guī)圈閉氣藏特征，體現(xiàn)出了復雜的多機理遞變特點。在頁巖氣的成藏過程中，天然氣的賦存方式和成藏類型逐漸改變，含氣豐度和富集程度逐漸增加。完整的頁巖氣成藏與演化可分為3個主要的作用過程，自身構成了從吸附聚集、膨脹造隙富集到活塞式推進或置換式運移的機理序列。相應的成藏條件和成藏機理變化對頁巖氣的成藏與分布產生了控制和影響作用，巖性特征變化和裂縫發(fā)育狀況對頁巖氣藏中天然氣的賦存特征和分布規(guī)律具有控制作用。3.2頁巖氣成藏特征頁巖氣、盆地中心氣、致

7、密砂巖氣以及煤層氣均屬“連續(xù)型”氣藏。頁巖氣藏的成藏特征明顯不同于常規(guī)氣藏，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：成藏時間與干酪根和原油的裂解時間相一致；無明顯圈閉，不受構造因素的控制；頁巖是由大量黏土礦物、有機質及細粒碎屑（石英、碳酸鹽等脆性礦物）組成，巖石超致密；頁巖氣因缺乏運移通道而保存在致密的泥巖孔隙中，形成頁巖氣藏，這就決定了頁巖氣藏具有孔隙度低、滲透率極小、連通性差的特點，需通過壓裂（一般為水力壓裂）來增強氣體的連通性。3.3成藏控制因素孔隙度?？紫抖仁敲枋鰞犹卣鞯囊粋€重要因素，頁巖多顯示出較低的孔隙度（<10%），在這些孔隙中儲存著大量的游離氣?？紫督Y構和滲透率。孔隙結構和喉道大小是描

8、述儲層連通性的重要指標并決定滲透率的大小。頁巖的滲透率極低，一般為幾個微達西，因而需通過水力壓裂來增強連通性，從而改善天然氣由頁巖儲層向井筒的流動性。裂縫發(fā)育。由于頁巖具有低孔隙度和低滲透率的特性，所以產氣量較低，壓裂后產生的裂縫改善了泥頁巖的滲流能力。裂縫既是儲集空間，也是滲流通道，是頁巖氣從基質孔隙流入井底的必要途徑。有機碳含量。在裂縫型頁巖氣系統(tǒng)中，頁巖對氣的吸附能力與頁巖的總有機碳含量之間存在線性關系。在相同壓力下，總有機碳含量較高的頁巖比其含量較低的頁巖對甲烷的吸附量明顯要高。地層壓力。研究表明：地層壓力與吸附氣具有正相關性，地層壓力越大，頁巖的吸附能力越強，吸附氣含量越高；游離氣含

9、量也隨著地層壓力的增大而增加，二者基本呈線性關系。4.頁巖氣的儲量分布特點以及主要產區(qū)頁巖氣發(fā)育具有廣泛的地質意義，存在于幾乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含氣飽和度等差別較大分別具有不同的工業(yè)價值。從全世界范圍來看，頁巖氣資源量大，總量達456.24×1012 m3，具有巨大的開發(fā)潛力，主要分布在北美、中亞、中國、拉美、中東、北非以及前蘇聯(lián)。頁巖氣的成功勘探和開發(fā)，使占沉積巖約60%的泥巖和頁巖研究在近年來又重新受到人們的重視。圖3.全球主要頁巖氣分布（根據(jù)EIA,2011年）頁巖氣起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁巖，20世紀90年代中期已擴大到密歇根和伊利諾伊盆地，產層擴大到下石

10、炭統(tǒng)頁巖，產量達84億立方米。其資源量可達數(shù)萬億立方米?，F(xiàn)已經取得工業(yè)開發(fā)成功的僅為北美洲，以美國為主，頁巖氣分布北美克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系，密西西比系富集多種成因、多種成熟度頁巖氣資源。目前，已實現(xiàn)對頁巖氣商業(yè)開發(fā)的國家有美國和加拿大，其中美國已實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產。我國頁巖氣資源也很豐富，但開發(fā)還處于起始階段。國家正在積極推進頁巖氣的開發(fā)利用工作。頁巖氣采收率比常規(guī)天然氣低，常規(guī)天然氣采收率在60%以上，而頁巖氣僅為5%60%。低產影響著人們對它的熱衷，現(xiàn)在美國已經有一些先進技術可以提高頁巖氣井的產量。中國頁巖氣藏的儲層與美國相比有所差異，如四川盆地的頁巖氣層埋深要比美國的大，

11、美國的頁巖氣層深度在8002600米，而四川盆地的頁巖氣層埋深在20003500米。頁巖氣層深度的增加無疑在我們本不成熟的技術上又增添了難度。第二部分：頁巖氣勘探與開發(fā)技術概述非常規(guī)油氣的形成是靠擴散聚集，源儲共生，連續(xù)或準連續(xù)型分布，無自然工業(yè)產量。研究的靈魂是回答儲層有多少油氣，勘探的目標是尋找“甜點區(qū)”和連續(xù)油氣分布的邊界，開發(fā)的追求是長期低產和累積產量。1.頁巖氣的開采技術和開發(fā)方式雖然有吸附與游離相天然氣的同時存在，但頁巖氣的開發(fā)并不需要排水降壓。由于頁巖中游離相天然氣的采出，能夠自然達到壓力降低的目的，從而導吸附相及少量溶解相天然氣的游離化，達到進一步提高天然氣產能并實現(xiàn)長期穩(wěn)產之

12、目的。頁巖氣孔隙度（<10）和滲透率（DnD）較低，一般呈低孔、低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，但在裂縫發(fā)育帶可獲較高產量，需通過壓裂（一般為水力壓裂）來增強連通性，井下爆炸和壓裂等改造措施效果也好，進而獲得經濟開發(fā)。頁巖氣藏的儲層所有的井都需要實施儲層壓裂改造才能開采出來。頁巖氣開采技術，主要包括水平井技術和多層壓裂技術、清水壓裂技術、頁巖氣開發(fā)重復壓裂技術及最新的同步壓裂技術，這些技術正不斷提高著頁巖氣井的產量。正是這些先進技術的成功應用，促進了美國頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展。頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產周期長的優(yōu)點-大部分產氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣

13、井能夠長期地穩(wěn)定產氣。但頁巖氣儲集層滲透率低，開采難度較大。隨著世界能源消費的不斷攀升，包括頁巖氣在內的非常規(guī)能源越來越受到重視。美國和加拿大等國已實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)。頁巖氣開采的核心技術是水平井鉆井法和水力壓裂法（或稱壓裂法）。美國超過一半的天然氣都是通過壓裂法開采獲得。該方法是用“壓裂液體”，即化學物質夾雜著大量水、泥沙，用高壓注入地下井，壓裂鄰近的巖石構造，擴張裂口，使天然氣能流入井中得以收集。但是這些活動可能會對環(huán)境和人類健康產生負面影響，其中包括污染空氣、水源和土壤等。更何況，頁巖氣生產區(qū)往往是缺水區(qū)，而該產業(yè)又必須消耗大量水資源，這就形成了一對矛盾，使其生產不可能無限制地快速增加

14、。2.頁巖氣的開采狀況受美國頁巖氣成功開發(fā)影響，全球頁巖氣勘探開發(fā)呈快速發(fā)展態(tài)勢。隨著水力壓裂技術日臻成熟，美國興起了頁巖氣開發(fā)熱潮。成功開采頁巖氣使美國躍居全球第一產氣大國，隨著技術的進步及探明儲量的持續(xù)增加，未來頁巖氣開采將進入爆發(fā)式增長期，并帶動美國的天然氣生產進入“黃金時代”。數(shù)據(jù)顯示，在2000年，頁巖氣產量不足美國天然氣供應的1%，而今天已經占到30%，而且份額還在上升。得益于頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)，2009年，美國取代俄羅斯成為世界第一大天然氣生產國，占世界天然氣總產量份額達到20%。2011年美國頁巖氣和致密氣產量分別超過1700×1012m3，2012年，美國天然氣銷售

15、量更達到7160億立方米，比2006年增加30%，頁巖氣成為全球非常規(guī)天然氣中發(fā)展的熱點方向。隨著世界經濟對能源需求的持續(xù)增長、國際油價的持續(xù)高位震蕩和低碳時代的到來，全球從化石能源向新能源快速延伸將成為必然趨勢，常規(guī)油氣向非常規(guī)油氣快速跨越已成為必然選擇。石油工業(yè)正在突破傳統(tǒng)油氣資源面臨非常規(guī)的“新挑戰(zhàn)”，非常規(guī)油氣資源正在轉變成“新常規(guī)”，不斷延長石油工業(yè)的生命周期。頁巖氣成為新寵，不僅深刻影響天然氣市場格局，而且開始改變美國一些高能耗的重化工業(yè)的命運。由于能源成本下降明顯，美國的化工、制造業(yè)出現(xiàn)“回流”現(xiàn)象，產業(yè)競爭力有所提升。但是，目前全球對頁巖氣的開發(fā)并不普遍，僅美國和加拿大做了大量

16、工作。美國深入研究了頁巖氣的地質成藏理論，并針對頁巖氣儲層的特點開發(fā)了頁巖氣儲層評價技術和鉆井技術，率先實現(xiàn)了頁巖氣藏的商業(yè)開發(fā)。3.頁巖氣的評價及油藏描述頁巖氣的富集受地質、地球化學、巖石學和巖石力學等多種因素的綜合控制，對頁巖氣成藏條件的分析是保證頁巖氣鉆探和壓裂成功的前提。影響頁巖氣產量變化的因素很多，而巖石的特性是決定頁巖氣產量的關鍵因素。根據(jù)巖石的特性，按地質條件分為“核心區(qū)”和“非核心區(qū)”兩大類，“核心區(qū)”的頁巖氣產氣量遠大于“非核心區(qū)”?！昂诵膮^(qū)”與“甜點區(qū)”實質相同，對“核心區(qū)”或“甜點區(qū)”的評價，也就是對頁巖含氣性的評價或者是對頁巖氣藏的描述，主要涉及以下幾方面的內容：巖石礦

17、物組成、孔隙度、孔隙結構、滲透率及巖石物理學特征；巖石中氣體的原地保存量和儲氣單元；微觀宏觀方向巖石的非均質性；巖石中有機質的豐度和分布及其預測方法；巖石中Ro及其預測方法；巖石干酪根、礦物親水性和憎水性、地層含水飽和度和鹽度；巖石的天然裂縫、裂縫開啟和關閉及巖石的脆性；巖石地質力學的各向異性。第三部分：中國頁巖氣的勘探開發(fā)前景頁巖氣是未來石油、天然氣地質研究的重要領域，也是常規(guī)油氣的重要資源接替類型和層系。頁巖氣資源在我國分布廣泛，預測儲量較為可觀，但不成熟的地質研究現(xiàn)狀及技術限制了我國對頁巖氣的開采和利用。目前，國內越來越多的專家開始重視頁巖氣資源，頁巖氣勘探和開發(fā)在我國正處于一個很重要的

18、關口。我國南方古生代地層分布廣泛、厚度大、有機質含量普遍較高，可作為頁巖氣勘探研究的重要層系之一。多個時代的多套海相、湖相頁巖地層在我國也廣泛分布。圖4.中國頁巖氣的分布區(qū)域（根據(jù)IEA，2011）作為一個新興的非常規(guī)能源，頁巖氣資源的開發(fā)需要大量技術、資金和人員投入。而中國頁巖氣資源的開發(fā)剛剛起步，經驗匱乏，技術不成熟，這些因素制約著中國頁巖氣的發(fā)展，頁巖氣資源的規(guī)模開發(fā)還有很長的路要走。 頁巖氣開發(fā)對技術的要求很高，相對常規(guī)天然氣來說，開采起來比較難，這主要是由頁巖氣藏的特點決定的。中國頁巖氣開發(fā)還處于探索階段，僅松遼、伊通盆地有幾口井開始試氣，初產在1000立方米左右，四川盆地和鄂爾多斯

19、盆地也已經著手準備成立先導試驗區(qū)。1.中國頁巖氣資源量估計我國頁巖氣資源也十分豐富，初步估計資源量可達100×1012 m3。目前，我國對頁巖氣的研究與勘探開發(fā)正處于探索階段。20 世紀6090 年代，在常規(guī)油氣勘探中，個別盆地在頁巖中曾發(fā)現(xiàn)過泥頁巖裂縫油氣藏，針對這些發(fā)現(xiàn)，個別學者對泥頁巖油氣藏做過一些研究。除此以外，我國目前尚未對頁氣資源進行過全面估算。2005 年以來,隨著能源需求的急劇增加和國外頁巖氣資源的成功開發(fā)利用，中國石油勘探開發(fā)研究院積極借鑒國外頁巖氣成功勘探開發(fā)的經驗，加強了我國頁巖氣資源的調查與成藏地質條件評價與研究。查閱、收集了大量國外頁巖氣勘探開發(fā)與研究的資料

20、和文獻，詳細剖析了國外頁巖氣成藏地質條件，系統(tǒng)總結了國外頁巖氣勘探開發(fā)技術。在此基礎上，通過大量的老井復查與老井測錄井資料、地球化學分析資料和區(qū)域沉積研究，對我國南方海相地層發(fā)育的四川盆地川西南地區(qū)的寒武系頁巖地層頁巖氣成藏地質條件進行了研究，對四川盆地南部下寒武統(tǒng)筇竹寺組頁巖氣資源量做了初步估算。估算結果認為四川盆地南部下寒武統(tǒng)筇竹寺組頁巖氣資源量為7. 14 ×1012 14. 6 ×1012 m3 ，而整個四川盆地現(xiàn)有常規(guī)天然氣資源量為7. 2 ×1012 m3 ，說明我國頁巖氣資源量巨大。我國各地質時期頁巖分布廣泛，勘探開發(fā)潛力大，主要盆地和地區(qū)頁巖氣資源

21、量約為（1530）×1012 m3。2.中國頁巖氣的主要分布特征中國傳統(tǒng)意義上的泥頁巖裂隙氣、泥頁巖油氣藏、泥巖裂縫油氣藏、裂縫性油氣藏等大致與此相當，但其中沒有考慮吸附作用機理也不考慮其中天然氣的原生屬性，并在主體上理解為聚集于泥頁巖裂縫中的游離相油氣。因此屬于不完整意義上的頁巖氣。因此，中國的泥頁巖裂縫性油氣藏概念與美國現(xiàn)今的頁巖氣內涵并不完全相同，分別在烴類的物質內容、儲存相態(tài)、來源特點及成分組成等方面存在較大差異。中國許多盆地發(fā)育有多套煤系及暗色泥、頁巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根緣氣、頁巖氣發(fā)育有利條件，不同規(guī)模的天然氣發(fā)現(xiàn)，但目前尚未在大面積區(qū)域內實現(xiàn)天然氣勘探的進

22、一步突破。資料顯示，中國南方海相頁巖地層可能是頁巖氣的主要富集地區(qū)。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準噶爾等陸相沉積盆地的頁巖地層也有頁巖氣富集的基礎和條件。重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽、秀山和巫溪等區(qū)縣是頁巖氣資源最有利的成礦區(qū)帶，因此被確定為首批實地勘查工作目標區(qū)。目前已在四川盆地找到頁巖氣發(fā)育的直接證據(jù)，鉆井至下寒武統(tǒng)筇竹寺組和下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖層段時，均出現(xiàn)了不同級別的氣測顯示，井噴和井涌時有發(fā)生。2010 年在四川盆地寒武系九老洞組黑色頁巖和志留系頁巖中鉆探的威201井獲得工業(yè)氣流，試氣后獲得日產天然氣2.46×104 m3，實現(xiàn)了中國頁巖氣首次工業(yè)化突破。3.

23、中國頁巖氣形成條件探究頁巖氣在美國的成功開發(fā)展示了頁巖氣是基礎地質和石油工程高度結合的典范。頁巖氣勘探程度低，技術不成熟，頁巖氣藏主控因素不清楚，成藏理論或模式有待深入研究，是當前我國頁巖氣發(fā)展面臨的主要問題。中國大陸經歷了多期、復雜構造演化，形成了多類型、多層系富有機質頁巖。不同類型頁巖成氣條件有差異，頁巖氣前景不同，勘探中要區(qū)別對待。古生界海相富有機質頁巖厚度大，分布穩(wěn)定，有機碳含量高，熱成熟度高，脆性好，納米孔隙發(fā)育，先導試驗已取得突破，蜀南等地區(qū)勘探前景比較現(xiàn)實。過渡相與煤系富有機質頁巖廣泛發(fā)育，總厚度大，有機碳含量高，處在成氣高峰期，脆性礦物含量適中，有利于形成頁巖氣。但頁巖單層厚度

24、小，與砂巖間互分布，橫向變化大，納米孔隙發(fā)育少，物性較差，黏土礦物中高嶺石與伊蒙混層比例高，有較好頁巖氣資源前景，勘探前景尚具不確定性。湖相富有機質頁巖總厚度大，有機碳含量高，熱成熟度低，頁巖成巖作用低，黏土礦物中水敏礦物含量多，有利區(qū)以盆地中心或埋深較大地區(qū)為主，開采技術要求高。中國頁巖氣勘探尚處起步階段，發(fā)展基礎與北美頁巖氣成熟區(qū)不同，規(guī)模發(fā)展不會一蹴而就，需要一段時間的探索與實踐。4.中國頁巖氣的形成環(huán)境及其特點中國非常規(guī)天然氣已實現(xiàn)了致密氣、煤層氣資源的規(guī)?；I(yè)生產，正在尋求實現(xiàn)頁巖氣資源的有效開發(fā)。為此，通過對中國富有機質頁巖形成構造背景、地質特征、頁巖氣形成條件及影響因素的分析，

25、認為中國富有機質頁巖時代多、類型豐富、形成環(huán)境復雜，不同類型富有機質頁巖地質特征與頁巖氣形成條件差異明顯。中國富有機質頁巖形成環(huán)境有類：克拉通邊緣半深水深水陸棚相（揚子地區(qū)下古生界）；克拉通邊緣沼澤相（華北地區(qū)石炭二疊系）；前陸盆地湖沼相（四川盆地上三疊統(tǒng)、西部地區(qū)三疊侏羅系）；裂谷盆地斷（坳）陷半深深湖相（渤海灣盆地古近系和新近系、松遼盆地白堊系）；大型陸內坳陷盆地深湖相（鄂爾多斯盆地三疊系）。中國頁巖氣區(qū)帶類型可以劃歸種類型：熱裂解頁巖含氣區(qū)、熱成熟頁巖含氣區(qū)、深埋熱成熟頁巖含氣區(qū)和生物氣低成熟頁巖含氣區(qū)。頁巖氣分布特點：富有機質頁巖發(fā)育具有廣泛性；富有機質頁巖展布具有不均衡性；不同類型頁

26、巖成氣潛力具有多樣性；頁巖儲層具有差異性。5.中國頁巖氣資源潛力及勘探開發(fā)前景頁巖氣勘探開發(fā)由北美興起，正在向全球擴展，加快頁巖氣資源勘探開發(fā)，已成為世界主要天然氣資源大國的共同選擇。中國頁巖氣勘探實踐表明：中國擁有豐富的頁巖氣資源量，隨著理論與技術的突破、經濟條件的改善，未來中國頁巖氣資源有較好發(fā)展前景，對頁巖氣的研究也在逐步展開。中國石油和中國石化等單位以及眾多學者分別從不同方面對頁巖氣進行了研究，并分別從不同視角指出了中國頁巖氣的勘探與開發(fā)前景，使得中國頁巖氣研究進入快速起步階段。在以陸相沉積為主的盆地中，頁巖氣成藏的有利區(qū)域靠近盆地中心方向。中國陸相頁巖氣的分布在區(qū)域上可劃分為南方（四

27、川盆地）、華北（鄂爾多斯、渤海灣及南華北等盆地）以及西北（塔里木和準噶爾等盆地）三大區(qū)域，其中以南方和西北地區(qū)為主，富集層位主要為中生界和古生界地層，其中古生界地層資源量最大，其次是中生界地層，東部地區(qū)的新生界地層也不可忽視。四川盆地位于揚子地區(qū)西北緣，古生代至中新生代經歷了克拉通盆地到前陸盆地的復雜構造演化過程，是一個復雜的海陸相疊合盆地。該盆地古生界海相黑色頁巖是區(qū)域性主力烴源巖，為頁巖氣發(fā)育的有利層系，下寒武統(tǒng)筇竹寺組和九老洞組及下志留統(tǒng)龍馬溪組的頁巖有效沉積厚度超過100m，有機碳含量一般為0.5%4.0%（平均為1.0%），干酪根以型為主，生氣能力強。四川盆地頁巖氣與北美地區(qū)頁巖氣的

28、主要區(qū)別在于頁巖Ro較高，遭受構造活動較強，經歷埋藏深度較大。頁巖氣開發(fā)的有利區(qū)對巖石強度的要求有一定指標，李玉喜等認為湖相富有機質泥頁巖發(fā)育區(qū)的頁巖氣有利區(qū)的優(yōu)選首先應考慮巖石強度。相比揚子地區(qū)古生界海相頁巖，我國北方湖相富有機質泥頁巖的熱演化程度普遍較低，部分地區(qū)儲層的巖石強度小，黏土礦物遇水膨脹現(xiàn)象明顯，對于頁巖氣的開發(fā)不利。另外，黏土礦物具有極大的比表面積和表面自由能，當外來流體侵入地層后會發(fā)生敏感性物理或化學反應，這樣的敏感反應在壓裂開發(fā)階段需要重視。準噶爾盆地埋藏較淺的二疊系蘆草溝組、紅雁池組及平地泉組厚層富有機質泥頁巖發(fā)育區(qū)是湖相沉積地層頁巖氣勘探開發(fā)的首選目標。雖然我國已探明頁

29、巖氣儲量相當可觀，但目前國內頁巖氣勘探程度低，技術不成熟，頁巖氣藏主控因素不清楚且成藏理論或模式有待深入研究。頁巖氣在美國的成功開發(fā)展示了頁巖氣是基礎地質和石油工程高度結合的典范。我國應充分學習國外頁巖氣勘探開發(fā)的成功經驗，加快對外合作，引進先進技術，加快對我國頁巖氣資源的地質條件和成藏特點等的認識，加大地質理論與相應勘探開采技術的研究力度，以四川盆地古生界海相地層為研究對象，建立適合我國地質條件的頁巖氣成藏理論和模型。這樣可大大減少頁巖氣勘探和開發(fā)的風險，并經濟有效地發(fā)掘頁巖氣，為我國經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展提供有效的能源保障。隨著技術的進步，頁巖氣井壓裂措施的費用也逐步降低。水平井是頁巖氣藏成功開發(fā)的另一關鍵因素。根據(jù)預期，頁巖氣即蘊藏在頁巖中的天然氣可以通過提供廉價而充足的新型燃料來源，在未來幾十年里改變世界第一大能源消耗國中國的能源供給格局。在我國，根據(jù)頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年），“十二五”期間，我國將完成探明頁巖氣地質儲量6000億立方米，可采儲量2000億立方米，實現(xiàn)2015年頁巖氣產量65億立方米，2020年力爭達到頁巖氣年開采量為600億至1000億立方米。如果這一目標得以實現(xiàn)，我國天然氣自給率有望提升到60%至70%，并使天然氣在我國一次能源消耗中