陸相頁(yè)巖氣成藏潛力評(píng)價(jià)

陸相頁(yè)巖氣成藏潛力評(píng)價(jià)

0頁(yè)巖氣的形成時(shí)代巖氣是指主體位于富有機(jī)巖中，以作為吸收帶的形式主要分布在巖屑和間隙系統(tǒng)中的天然氣集合。此外，一些巖氣可以溶解在帶冷和干燥巖中的瀝青路段和有機(jī)物中。國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)一步將頁(yè)巖氣定義的范圍擴(kuò)展到頁(yè)巖層系內(nèi)粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖甚至砂巖夾層中賦存的天然氣聚集。頁(yè)巖氣是天然氣形成后在源巖層內(nèi)就近聚集的結(jié)果,表現(xiàn)出典型的“自生自儲(chǔ)”特征。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖既是頁(yè)巖氣藏的源巖,又是儲(chǔ)層,是形成具有工業(yè)開采價(jià)值的頁(yè)巖氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。另外,國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)通常把其中發(fā)育頁(yè)理、易破碎的細(xì)粒(粒度<62.5μm)沉積巖稱為頁(yè)巖,以區(qū)別于泥巖,頁(yè)巖氣定義中頁(yè)巖(Shale)一詞應(yīng)該包括前述2種巖石類型。21世紀(jì)以來(lái),隨著水平井和分段壓裂技術(shù)日臻成熟,美國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)開發(fā)取得巨大的成功。2009年超過(guò)俄羅斯成為世界第一大天然氣生產(chǎn)國(guó),2010年頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到1.378×1011m3,約占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的23%。2012年初,美國(guó)能源信息署發(fā)布的年度能源展望預(yù)測(cè)美國(guó)頁(yè)巖氣的技術(shù)可采資源量為13.6×1012m3,該報(bào)告認(rèn)為到2021年美國(guó)將成為天然氣凈出口國(guó)。美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖包括Barnett頁(yè)巖(FortWorth盆地)、EagleFord頁(yè)巖(GulfCoast盆地)、Fayetteville頁(yè)巖(Arkoma盆地)、Haynesville頁(yè)巖(EastTexas盆地)、Marcellus頁(yè)巖(Appalachian盆地)、Woodford頁(yè)巖(Anadarko盆地)、Lewis頁(yè)巖(SanJuan盆地)、Antrim頁(yè)巖(Michigan盆地)和NewAlbany頁(yè)巖(Illinois盆地)。據(jù)估算,我國(guó)主要盆地和地區(qū)內(nèi)頁(yè)巖氣資源量約為26×1012m3,與美國(guó)頁(yè)巖氣資源量大致相當(dāng)。我國(guó)頁(yè)巖氣資源分布廣泛,南方地區(qū)頁(yè)巖氣發(fā)育的有利層位主要為揚(yáng)子地臺(tái)及其周緣的古生代海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖;北方各沉積盆地中可作為頁(yè)巖氣勘探潛在目標(biāo)的層位更多,從古生代到新生代均有分布,頁(yè)巖形成時(shí)代總體上往南東方向逐漸變新,頁(yè)巖形成的沉積環(huán)境包括海相、海陸過(guò)渡相和陸相;在西北地區(qū),區(qū)域分布的中生界頁(yè)巖及盆地邊緣埋深較淺的古生界頁(yè)巖是頁(yè)巖氣成藏的有利區(qū)段。1開發(fā)海相巖儲(chǔ)量1.1antroim頁(yè)巖熱學(xué)成分比較富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖既是頁(yè)巖氣的源巖,又是其儲(chǔ)層,同時(shí)在含有粉砂巖、砂巖夾層的頁(yè)巖層系中也可形成頁(yè)巖氣藏,如田納西州東部的Bossier頁(yè)巖。海相氣頁(yè)巖一般具有以下特征:(1)有機(jī)碳含量較高,Barnett頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量分布在2.0%~7.0%之間,平均為4.5%;Antrim頁(yè)巖和NewAlbany頁(yè)巖有機(jī)碳含量部分超過(guò)了20%。(2)除以生物成因氣為主的Antrim頁(yè)巖,其他產(chǎn)氣頁(yè)巖的熱演化程度均較高,部分已達(dá)到過(guò)成熟階段。(3)在礦物組成上,石英含量高,黏土礦物含量少,長(zhǎng)石等不穩(wěn)定礦物含量低;Barnett頁(yè)巖中石英含量為40%~60%,碳酸鹽礦物含量低于25%,黏土礦物含量一般小于50%。(4)低孔隙度和低滲透率,美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖儲(chǔ)層的總孔隙度分布范圍為2.0%~14.0%,平均為4.2%~6.5%,滲透率一般小于0.1×10-3μm2,平均喉道半徑小于0.005μm;自然裂隙發(fā)育。(5)形成年代老,形成于古、中生代前陸盆地及與之相鄰的克拉通盆地中,后期構(gòu)造改造較強(qiáng)烈。我國(guó)海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的分布以揚(yáng)子、華北和塔里木三大板塊為中心,時(shí)代上主要形成于古生代,以揚(yáng)子克拉通地區(qū)最為典型。一般具有頁(yè)巖單層厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、硅質(zhì)含量高、裂縫較為發(fā)育等特點(diǎn),這是對(duì)頁(yè)巖氣成藏與開發(fā)有利的方面,但由于其形成時(shí)代老,部分頁(yè)巖的熱演化程度高,已超過(guò)生氣高峰期,部分頁(yè)巖埋深大,構(gòu)造復(fù)雜性程度高,這些是頁(yè)巖氣成藏與開發(fā)的不利因素。1.2巖石質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)參數(shù)頁(yè)巖氣自生自儲(chǔ)的特征及賦存狀態(tài)決定了對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)考慮的因素,主要為含氣泥巖的有機(jī)質(zhì)特征、礦物組成、巖石內(nèi)儲(chǔ)集空間、巖石力學(xué)性質(zhì)。具體的評(píng)價(jià)參數(shù)包括總有機(jī)碳含量(TOC)、熱成熟度(RO)、脆性礦物含量(石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽礦物、黃鐵礦等)、黏土礦物含量、孔隙度、厚度及含氣性。表1總結(jié)了北美海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),并與我國(guó)南方海相頁(yè)巖氣有利區(qū)優(yōu)選的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比。1.2.1泥巖中天然氣的潛力大量研究表明,有機(jī)質(zhì)含量與頁(yè)巖產(chǎn)氣率呈較好的正相關(guān)關(guān)系。這一方面是因?yàn)轫?yè)巖氣運(yùn)移距離短,具有高有機(jī)質(zhì)豐度的泥巖區(qū)段的生烴潛力大,且生成的天然氣基本沒有被運(yùn)移出去,故其單位體積內(nèi)的含氣量大;另一方面,有機(jī)質(zhì)中含有大量的微孔隙,對(duì)天然氣有較強(qiáng)的吸附作用,同時(shí)天然氣可以溶解在瀝青質(zhì)與干酪根中,這都對(duì)泥巖中的含氣量具有貢獻(xiàn)。北美地區(qū)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)認(rèn)為具有商業(yè)價(jià)值頁(yè)巖氣藏的有機(jī)碳含量應(yīng)大于2.0%。1.2.2ro1%ro一方面,熱成熟度影響頁(yè)巖氣的生成,有機(jī)質(zhì)在生油窗內(nèi)時(shí)就可以生成天然氣,隨成熟度進(jìn)一步增大,當(dāng)RO>1%時(shí),原油裂解生成天然氣;另一方面,有機(jī)質(zhì)成熟熱解生成烴類氣體和非烴氣體(主要為CO2),造成巖石內(nèi)壓力增加,形成微孔隙及裂隙,增大孔隙度,從而增加頁(yè)巖氣的儲(chǔ)集空間與含氣量。北美頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的熱成熟度一般要大于1.1%(表1)。1.2.3泥巖脆性研究頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的滲透率很低,除本身發(fā)育的天然裂隙外,一般需要進(jìn)行人工水力壓裂才能形成工業(yè)產(chǎn)能,因此需要考慮泥巖的脆性是否易于被水力壓裂改造。脆性越大,越容易被改造。泥巖的脆性取決于泥巖中脆性礦物的含量,脆性礦物主要指石英、碳酸鹽礦、長(zhǎng)石。海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)要求氣頁(yè)巖中脆性礦物含量不小于40%。1.2.4蒙脫石與頁(yè)巖氣黏土礦物之所以被作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的要素之一,原因有2個(gè)方面:一是因?yàn)轲ね恋V物也是一種多孔性介質(zhì),其內(nèi)部的孔隙可以為頁(yè)巖氣提供儲(chǔ)集空間;二是蒙脫石遇水膨脹,會(huì)給頁(yè)巖中鉆井和完井過(guò)程帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。有利的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中黏土礦物含量應(yīng)低于30%(表1)。1.2.5幾種特殊巖性的巖石中以及生物化石的中孔隙包括殘余原生孔隙與次生成巖孔隙兩大類型,殘余原生孔隙可以出現(xiàn)在片狀黏土礦物顆粒間、有機(jī)質(zhì)顆粒間、草莓狀黃鐵礦結(jié)核中以及生物化石中;次生成巖孔隙包括有機(jī)質(zhì)熱解生烴形成的孔隙、蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化時(shí)因體積減小而形成的微孔(裂)隙以及次生溶蝕孔隙。泥巖中各種孔隙及裂隙是天然氣的儲(chǔ)集空間,故泥巖孔隙度的大小是估算泥巖中含氣量,進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)時(shí)必須考慮的一個(gè)重要參數(shù)。一般認(rèn)為,孔隙度應(yīng)大于2%。1.2.6頁(yè)巖含氣飽和度測(cè)量頁(yè)巖氣主要的存在形式是游離氣與吸附氣。頁(yè)巖儲(chǔ)層含氣量測(cè)定有2種方法:直接測(cè)定法(保壓取心和密閉取心)與分類測(cè)定法。分類測(cè)定方法分別測(cè)量頁(yè)巖中游離氣及吸附氣含量,游離氣可通過(guò)確定含氣飽和度從而計(jì)算得出;吸附氣的測(cè)量包括解吸、等溫吸附模擬及測(cè)井方法。北美不同公司采用的標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異,我國(guó)海相頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)采用的含氣量下限大于2m3/t(表1)。1.2.7儲(chǔ)集巖石的厚度一定厚度連續(xù)分布的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖是形成具有開發(fā)價(jià)值的頁(yè)巖氣藏的基礎(chǔ),北美各產(chǎn)氣頁(yè)巖往往并不是純的頁(yè)巖,其中常夾有粉砂巖、灰?guī)r和砂巖,只要夾層的厚度不大,其較低的有機(jī)質(zhì)含量、脆性不會(huì)影響頁(yè)巖層系在縱向上的整體性,可以將它們也劃歸于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層當(dāng)中,此時(shí)的總厚度稱之為頁(yè)巖的有效厚度。頁(yè)巖中薄層的粉砂巖與砂巖還可以增加頁(yè)巖的總孔隙度,為頁(yè)巖氣提供更大的儲(chǔ)集空間。一般認(rèn)為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層有效厚度要大于30m。2陸相頁(yè)巖氣成藏潛力陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖在我國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地、渤海灣盆地等含油氣區(qū)均有廣泛發(fā)育,多數(shù)是這些盆地內(nèi)的主力烴源巖(表2)。同時(shí),由于這些陸相頁(yè)巖均含有豐富的有機(jī)質(zhì),因而也是頁(yè)巖氣勘探的重要對(duì)象,尤其是其中成熟度較大、脆性礦物含量高、且埋深較淺的層段。近年來(lái),我國(guó)在各主要含氣盆地內(nèi)開展了陸相頁(yè)巖氣優(yōu)選、勘探工作,獲得一系列的進(jìn)展和成果。通過(guò)老井復(fù)查、復(fù)試和重新評(píng)價(jià),在四川盆地東部建南地區(qū)、東北部元壩地區(qū)和西部新場(chǎng)地區(qū)均獲得了頁(yè)巖氣工業(yè)氣流。此外,鄂爾多斯盆地LP117井泥頁(yè)巖段以及南襄盆地泌陽(yáng)凹陷B253井泥頁(yè)巖段實(shí)施壓裂后也獲得工業(yè)氣流。常規(guī)油氣錄井資料顯示,渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷內(nèi)許多探井沙河街組泥頁(yè)巖段均顯示出高的氣測(cè)異常,井涌和井漏現(xiàn)象頻發(fā),預(yù)示了頁(yè)巖氣的存在。準(zhǔn)噶爾盆地中克拉美麗山前及博格達(dá)山前部分鉆井鉆遇二疊系湖相泥頁(yè)巖時(shí)可見良好的油氣顯示,鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組湖相泥頁(yè)巖在鉆井過(guò)程中氣測(cè)異?；钴S,也顯示了良好的頁(yè)巖氣勘探前景?？梢?我國(guó)陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中頁(yè)巖氣成藏前景十分廣闊。在國(guó)內(nèi)企業(yè)和學(xué)術(shù)界的共同努力下,初步優(yōu)選出了我國(guó)各主要含油氣盆地陸相頁(yè)巖氣發(fā)育的有利區(qū)塊。2.1長(zhǎng)7段頁(yè)巖巖石學(xué)特征鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組暗色頁(yè)巖,面積約為1.0×105km2,主要分布在盆地南部,總厚度為300~500m。其中,長(zhǎng)7段湖相頁(yè)巖是晚三疊世延長(zhǎng)期最大湖泛事件的產(chǎn)物,為盆地中生界的主要生油巖,厚度在30~160m之間。在湖盆深水平原區(qū)厚度最大,沉積顆粒最細(xì),在淺水平原區(qū)及湖中隆起區(qū)厚度較小。長(zhǎng)7段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有機(jī)碳含量主要分布于2.45%~5.28%之間,母質(zhì)類型以腐殖型—腐泥型為主。長(zhǎng)7段頁(yè)巖在盆地內(nèi)大部分地區(qū)處于成熟階段,局部向高成熟階段過(guò)渡,在吳旗—慶陽(yáng)—富縣一帶已進(jìn)入成熟階段晚期,RO>1.0%。長(zhǎng)7段頁(yè)巖中常夾雜有薄層粉砂巖及細(xì)粒砂巖,孔隙度均小于10%;頁(yè)巖內(nèi)發(fā)育多組分布規(guī)則、產(chǎn)狀穩(wěn)定的裂縫,這些裂縫與夾層中的孔隙可以為游離氣提供儲(chǔ)集空間;在盆地南部延長(zhǎng)組頁(yè)巖的鉆井過(guò)程中,常出現(xiàn)氣測(cè)異常。另外,延長(zhǎng)石油集團(tuán)對(duì)長(zhǎng)7段頁(yè)巖的小型測(cè)試壓裂實(shí)驗(yàn),在鄂爾多斯盆地東部鉆探的LP177井和X57井均獲天然氣流,并成功點(diǎn)火。說(shuō)明長(zhǎng)7段頁(yè)巖在目前的成熟度條件下可以產(chǎn)氣,但能否形成規(guī)模產(chǎn)能,還需進(jìn)一步探索。盆地內(nèi)頁(yè)巖氣的可能有利勘探區(qū)為定邊—華池—富縣的“L”型區(qū)域。2.2川東北通江—四川盆地侏羅系四川盆地下侏羅統(tǒng)自流井組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要為黑色頁(yè)巖夾粉砂巖,從上至下可劃分為大安寨段、馬鞍山段、東岳廟段和珍珠沖段。自流井組頁(yè)巖厚度在平面上具有“東厚西薄”的特點(diǎn),在川東北地區(qū)閬中—達(dá)縣—萬(wàn)縣一帶厚度最大,一般大于150m;川東南長(zhǎng)壽—南川地區(qū)和川南威遠(yuǎn)地區(qū)的厚度次之,分別為80~120m和80~100m左右。有機(jī)質(zhì)豐度一般分布在1.4%~2.4%之間,其中川東北地區(qū)有機(jī)質(zhì)豐度較高,南部—營(yíng)山一帶最高,總體呈北高南低的趨勢(shì)。有機(jī)質(zhì)熱成熟度值(RO)多為0.9%~1.6%,已經(jīng)達(dá)到成熟—高成熟階段,其中川東北通江—開縣一帶熱演化程度相對(duì)較高。有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型,Ⅲ型次之。川東北地區(qū)大安寨段頁(yè)巖孔隙度為2.15%~6.77%,元壩地區(qū)大安寨段—馬鞍山段頁(yè)巖孔隙度為0.78%~3.67%;滲透率為(50~9180)×10-6μm2,微裂縫發(fā)育。建南、元壩等地區(qū)自流井組頁(yè)巖礦物成分分析表明,脆性礦物石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽含量為35%~80%,黏土礦物含量為29%~66%,有利于水力壓裂。目前,在盆地北部、東部和東南部自流井組頁(yè)巖中鉆獲了數(shù)量眾多的油氣顯示,通過(guò)對(duì)J111井在東岳廟段水力加砂壓裂后獲工業(yè)氣流;經(jīng)測(cè)井解釋,元壩地區(qū)東岳廟段—大安寨段頁(yè)巖含氣量為4.2~6.2m3/t。四川盆地自印支運(yùn)動(dòng)后,西緣的龍門山脈、北緣的秦嶺造山帶及大巴山逆沖推覆帶發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形,但是盆地內(nèi)的川北地區(qū)、川東北地區(qū)則發(fā)育相對(duì)穩(wěn)定的深坳陷。綜合考慮頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度、礦物成分、氣測(cè)顯示和保存條件等因素,認(rèn)為閬中—南部—平昌地區(qū)具備形成良好頁(yè)巖氣聚集的條件,是盆地內(nèi)頁(yè)巖氣勘探的有利區(qū)。2.3富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖渤海灣盆地古近系主力烴源巖為沙河街組,其中沙四段上亞段、沙三段下亞段及沙一段具有良好的頁(yè)巖氣成藏條件。沙河街組發(fā)育紋層狀富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖,紋層包括顆石藻化石紋層、鞭毛藻化石紋層、細(xì)粒方解石紋層、有機(jī)質(zhì)紋層和含有機(jī)質(zhì)的黏土礦物紋層。沙四段上亞段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要分布在東營(yíng)凹陷,厚度為250~350m;沙三段下亞段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布于整個(gè)濟(jì)陽(yáng)坳陷,厚度一般超過(guò)300m,最厚可達(dá)500m;沙一段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要分布于沾化凹陷的孤南洼陷、渤南洼陷和埕北凹陷,厚度超過(guò)250m。沙四段上亞段與沙三段下亞段的有機(jī)碳含量主要分布在1.5%~4.5%之間,部分可超過(guò)10%,巖石生烴潛量主體分布在4~28mg/g之間;沙一段有機(jī)碳含量主要分布在1.0%~5.0%之間,氯仿瀝青“A”含量分布范圍為0.2%~0.6%。2套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度變化范圍較寬,鏡質(zhì)體反射率RO值分布在0.35%~1.44%之間,主體處于成熟演化階段,部分已進(jìn)入高成熟演化階段。沙河街組頁(yè)巖中含砂量普遍較高,碎屑礦物主要為石英和長(zhǎng)石,碳酸鹽礦物(主要為方解石)含量較高。沙四段上亞段中石英含量平均為24.9%,長(zhǎng)石含量平均為10.2%,方解石含量平均為25.6%,黏土礦物含量平均為28.0%;沙三段下亞段中石英含量平均為20.1%,長(zhǎng)石含量平均為7.9%,方解石含量平均為34.8%,黏土礦物含量平均為31.3%。據(jù)巖心顯微鏡下觀察,富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中發(fā)育大量的順層和低角度微裂縫,說(shuō)明這2套頁(yè)巖的物性條件有利于頁(yè)巖氣的開采。3巖氣評(píng)價(jià)方法富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖在我國(guó)各含油氣盆地中廣泛發(fā)育,依據(jù)其形成環(huán)境可劃分為海相、海陸交互相及陸相(含陸相煤系)3種類型,與海相頁(yè)巖相比,陸相頁(yè)巖具有其鮮明的特點(diǎn):(1)分布面積上,陸相頁(yè)巖規(guī)模較小,陸相盆地(尤其是斷陷型湖盆)內(nèi)的頁(yè)巖常被次一級(jí)的坳陷所分割,較海相相對(duì)局限。(2)構(gòu)造上,陸相頁(yè)巖的后期改造弱,保存條件較好,繼承性明顯,基底起伏大。(3)地層建造上,陸相頁(yè)巖表現(xiàn)為頻繁的砂泥互層,累積厚度大,常含有粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖甚至砂巖夾層,單層有效厚度變化大,部分夾煤層。(4)礦物組成上,陸相頁(yè)巖黏土礦物含量較高,石英含量相對(duì)海相頁(yè)巖較低,但脆性礦物長(zhǎng)石、碳酸鹽含量較高,頁(yè)巖的可壓裂性較海相頁(yè)巖差。(5)有機(jī)質(zhì)組成上,陸相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量對(duì)水深和氣候變化敏感,類型多樣。深湖相多發(fā)育Ⅰ型干酪根,淺湖相中多發(fā)育過(guò)渡類型干酪根,湖沼相多發(fā)育Ⅲ型干酪根。(6)熱演化程度整體較海相低,有機(jī)質(zhì)主要處于生油窗內(nèi),盆地中心或者埋深較大的地區(qū)進(jìn)入生氣階段。頁(yè)巖氣常為熱解氣,多與石油伴生,頁(yè)巖中常出現(xiàn)油氣共存的現(xiàn)象。陸相頁(yè)巖的這些特征決定了湖相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)不能簡(jiǎn)單地照搬海相頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)方法。我國(guó)的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)才剛剛起步,目前還處于頁(yè)巖氣藏發(fā)育的有利區(qū)塊的優(yōu)選階段。在選取頁(yè)巖氣藏有利區(qū)塊的過(guò)程中,主要是參照北美頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合我國(guó)實(shí)際的地質(zhì)條件,認(rèn)為有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度、脆性礦物含量、儲(chǔ)集物性和保存條件是控制頁(yè)巖氣富集的五大關(guān)鍵性因素。在之后核心區(qū)的優(yōu)選中,還綜合考慮了頁(yè)巖的含氣量、地表?xiàng)l件、地面管網(wǎng)建設(shè)情況等因素。國(guó)內(nèi)學(xué)者一般選取有機(jī)碳含量(TOC)、成熟度(RO)、礦物成分及含氣量作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù),同時(shí)考慮頁(yè)巖的厚度、裂縫發(fā)育情況、保存條件等因素。由于湖相盆地中頁(yè)巖熱演化程度通常在盆地沉積中心最高,向盆地周邊逐漸減小,而盆地沉積中心頁(yè)巖的埋深最大,頁(yè)巖氣開發(fā)的成本和技術(shù)難度會(huì)隨頁(yè)巖埋深的增加而增大。因此,一般在選取頁(yè)巖埋深適中,有機(jī)質(zhì)成熟度大的頁(yè)巖作為勘探開發(fā)的核心區(qū)段,而那些埋深過(guò)大的頁(yè)巖則可作為頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的遠(yuǎn)景區(qū)段。何發(fā)岐等通過(guò)對(duì)四川盆地自流井組頁(yè)巖氣形成條件和富集關(guān)鍵因素的分析認(rèn)為,四川盆地內(nèi)湖相頁(yè)巖氣有利區(qū)選取的標(biāo)準(zhǔn)為:頁(yè)巖厚度>50m,有機(jī)碳含量(TOC)>1.5%,有機(jī)質(zhì)成熟度(RO)>1%,埋深<4000m。同時(shí),還要綜合考慮巖石力學(xué)性質(zhì)、構(gòu)造和斷裂發(fā)育對(duì)保存條件的影響。孫玉凱等對(duì)吐哈盆地頁(yè)巖氣發(fā)育有利區(qū)的選取則基于以下標(biāo)準(zhǔn):埋深淺于3500m;有機(jī)碳含量(TOC)>1%;成熟度(RO)≥0.5%;富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖集中發(fā)育,單層厚度>15m;含氣量>1.0m3/t;硅質(zhì)含量>35%,脆性礦物含量>50%。結(jié)合我國(guó)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的特點(diǎn),并參照海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),認(rèn)為有機(jī)碳含量、熱成熟度、脆性礦物含量、黏土礦物含量、含氣性、孔隙度、有效厚度是湖相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。(1)有機(jī)碳含量。對(duì)常規(guī)的烴源巖評(píng)價(jià)而言,泥質(zhì)生油巖的TOC下限值可低至0.5%。頁(yè)巖氣是有機(jī)質(zhì)生成的氣態(tài)烴以游離和吸附的方式滯留于源巖中形成的殘留天然氣,只要有有機(jī)質(zhì)的存在,就有形成頁(yè)巖氣的可能。但要形成具有一定規(guī)模,且在目前技術(shù)條件下可以進(jìn)行商業(yè)開發(fā)的頁(yè)巖氣藏,要求頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)必須比較豐富。參照海相頁(yè)巖氣的標(biāo)準(zhǔn),可將陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的有機(jī)碳含量下限定為2.0%。(2)熱成熟度。頁(yè)巖氣的來(lái)源多樣,有生物氣、熱解氣、低熟—未熟氣、原油裂解氣以及瀝青生氣等,幾乎覆蓋了所有有機(jī)成因的生氣類型。頁(yè)巖氣成因的多樣性表明,頁(yè)巖氣的形成對(duì)熱成熟的要求并不是十分嚴(yán)格,成熟度很低(RO<1.0%)或者很高(RO>2.0%)的頁(yè)巖中均可以形成具商業(yè)開發(fā)規(guī)模的頁(yè)巖氣藏,如Antrim頁(yè)巖和Fayetteville頁(yè)巖。對(duì)熱解成因氣而言,不同類型的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入大規(guī)模生氣階段所要求的成熟度不同(圖1),從Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2型到Ⅲ型,總生氣量依次增大,成熟度要求遞減。我國(guó)湖相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主,熱演化程度普遍較低,所以對(duì)頁(yè)巖氣有利區(qū)評(píng)價(jià)的熱成熟度指標(biāo)下限可考慮定為0.9%。(3)脆性礦物含量。湖相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中石英含量雖然相對(duì)較海相頁(yè)巖低,但其中長(zhǎng)石與方解石的含量高,因此湖相頁(yè)巖脆性礦物的總量并不低,例如,四川盆地自流井組及渤海灣盆地沙河街組頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽礦物的含量一般高于40%。認(rèn)為陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中脆性礦物含量應(yīng)大于40%。(4)黏土礦物含量。陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中陸源碎屑含量高,黏土礦物含量相對(duì)海相儲(chǔ)層要高。四川盆地、鄂爾多斯盆地和渤海灣盆地的頁(yè)巖氣有利區(qū)優(yōu)選工作表明,陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中黏土礦物含量變化范圍很大,部分可達(dá)到很高的水平。因此,陸相頁(yè)巖氣有利儲(chǔ)層中黏土礦物含量這一指標(biāo)上限可以定為40%。(5)含氣性。目前陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層含氣量的測(cè)量比較少。對(duì)南襄盆地AS1井氣測(cè)異常段頁(yè)巖現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)試,其吸附氣含量為0.86~2.71m3/t,平均值為2.07m3/t;經(jīng)測(cè)井解釋,元壩地區(qū)東岳廟段—大安寨段頁(yè)巖含氣量為4.2~6.2m3/t。利用隨鉆方法和全托含氣量方法對(duì)吐哈盆地部分探井的估算,含氣量一般為1~8m3/t;采用等溫吸附模擬,鄂爾多斯盆地富縣探區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖吸附氣含量為0.34~1.35m3/t。因此,陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)體系中含氣量的下限可定為1.0m3/t。(6)