頁巖氣藏儲層地質特征簡述

曾明勇，唐藝文，王　坤

頁巖氣藏儲層地質特征簡述

曾明勇，唐藝文，王坤

（西南石油大學石油與天然氣工程學院，四川成都 610500）

頁巖氣藏相比常規氣藏有其獨特之處，頁巖氣藏是以吸附或者游離態為主要賦存方式的天然氣聚集，其中一部分以游離態或溶解態賦存于孔隙和裂縫中，一部分吸附在有機質和黏土礦物的表面，具有滲透率極低，孔隙度極小等特征。我國的頁巖氣資源儲量巨大，國內外成功開發的經驗表明，壓裂改造是實現頁巖氣開發的重要技術步驟，在施工設計過程中，頁巖氣藏儲層壓裂地質特征是一個重要的考慮因素。基于此，在充分調研國內外有關頁巖氣文獻的基礎上，對頁巖氣藏壓裂地質特征進行研究。

頁巖氣藏；物性；地質特征

頁巖氣藏具有一系列特殊的儲層特征，因此在勘探開發過程中氣體滲流、增產改造機理及技術均不同于常規氣藏，頁巖氣藏壓裂改造涉及眾多儲層特征因素，因此充分認識頁巖氣藏儲層地質特征有利于提高壓裂施工效果，充分發揮頁巖氣產能，提高頁巖氣采收率。

1　頁巖氣藏儲層地質特征

1.1泥頁巖厚度

一定的頁巖儲層厚度是形成頁巖氣富集區的基本條件，直接控制著頁巖氣藏是否具備經濟開發價值。根據大量統計資料顯示，北美開發的主要含氣頁巖儲層厚度為9～91m［1］，國內普遍認為在一個區域內高總有機碳含量（TOC＞2%）的泥頁巖連續厚度達到15m即為具有潛在頁巖氣勘探前景的區域［2］。國內目前在長寧-威遠、涪陵地區，其儲層的有效厚度可達35m左右，因此泥頁巖儲層厚度越大、有機質含量越高，對頁巖氣藏的增產改造效果和產能保證提供了較好的條件。

1.2頁巖組成特征

頁巖氣儲層巖石組成包括有機質、石英、黏土礦物、碳酸鹽礦物等。有機質含量不僅影響頁巖氣烴類的生成，還影響氣體的吸附，高有機質含量表明更高的生烴潛力及更好的吸附能力?？碧介_發資料表明，含氣頁巖中遠景區平均有機碳含量不低于0.5%，有利區不低于1.5%，核心區不低于3.0%。有機質含量同時也控制著頁巖天然裂隙的發育程度，伴隨有機質成熟度增高，頁巖中有機質轉化為烴類，硅質含量升高，頁巖脆性增強，更易形成天然裂隙。

對于頁巖儲層來說，最常見的礦物主要有高嶺石、蒙皂石、伊利石，同時還混有磷灰石、云母、黃鐵礦、長石、石英、白云石、方解石等礦物。黏土礦物中的碳酸鹽、硅質等脆性礦物由于沉積、成巖作用會發生成分和結構上的改變，從而使得頁巖中產生微裂隙。黏土有著較大的比表面積和較高的微孔隙體積，具有較大的吸附勢，一定條件下黏土礦物含量越高，頁巖氣的吸附氣含量越大。

1.3天然裂縫特征

頁巖主要存在5種裂隙，即構造裂隙、層間頁理縫、低角度滑脫縫、成巖收縮微裂隙和有機質演化異常壓力裂隙。裂縫的發育和展布特征與頁巖氣儲藏密切相關。在壓裂施工過程中，天然裂縫被水力激活后拓寬儲層中的裂縫帶是取得增產效果的關鍵措施，水力壓裂施工很容易壓開泥頁巖地層中因膠結而封閉的天然裂縫，并溝通成裂縫網絡，因此縫網的形成與天然裂縫的發育程度密切相關。

1.4頁巖的儲層物性

頁巖既是烴源巖又是儲集層，因此頁巖氣具有典型的“自生自儲”特征。大量資料表明，頁巖儲層具有低孔、特低滲的物性特征。據美國有效頁巖統計［3］，頁巖巖心孔隙度為4%～6.5%（平均為5.2%），滲透率為0.001～2mD（平均為0.040 9mD）；國內涪陵地區的頁巖氦氣孔隙度為2.78%～7.08%（平均為4.65%），氣體水平滲透率為0.001 5～355.2mD（平均為21.939mD）［4］。孔隙度是確定游離氣含量和評價頁巖滲透性的主要參數，滲透率則在一定程度上影響頁巖氣的賦存形式，主要影響游離態氣體的存儲。

1.5頁巖氣滲流機理

頁巖氣的滲流主要包括吸附的氣體在完井、開發降壓的過程中，打破原來的吸附平衡，從頁巖表面解析出來并于裂縫或孔隙中的游離氣體混合；解析后的游離氣受到擴散作用而在地層中流動，擴散作用包括：克努森擴散，分子擴散，表面擴散等，流動過程中始終伴隨著濃度的變化；頁巖氣在井筒附近及微裂縫中的流動符合達西線性滲流，在該過程中，頁巖氣流向生產井筒［5］。

2　認識及結論

1）頁巖氣藏壓裂改造涉及眾多儲層特征因素，因此充分認識頁巖氣藏儲層地質特征有利于提高壓裂施工效果，充分發揮頁巖氣產能，提高頁巖氣采收率。

2）頁巖氣藏儲層的厚度、巖石組成、裂縫等地質特征對頁巖氣藏的開發有指導性的作用。

3）頁巖氣藏的滲流是一個復雜的多尺度流動過程，有著特殊的運移機制。頁巖氣流動機理主要包括解吸、擴散、達西流動。

［1］ Hammes U，Hamlin H S，Ewing T E.Geologic analysis of the Upper Jurassic Haynesville Shale in east Texas and west Louisiana［J］.Journal of Biological Chemistry，2011，289（25）：17515-17528.

［2］ 張金川，聶海寬，徐波，等.四川盆地頁巖氣成藏地質條件［J］.天然氣工業，2008，28（02）：151-156.

［3］ 聶海寬，唐玄，邊瑞康.頁巖氣成藏控制因素及中國南方頁巖氣發育有利區預測［J］.石油學報，2009，30（04）：484-491.

［4］ 張全林，鄧虎成，熊亮，等.四川盆地龍馬溪組頁巖儲層特征差異性探討——以威遠與涪陵地區為例［J］.長江大學學報：自科版，2016，13（17）.

［5］ 魏明強，段永剛，方全堂，等.頁巖氣藏孔滲結構特征和滲流機理研究現狀［J］.油氣藏評價與開發，2011，（04）：73-77.

Shale Gas Reservoirs in the Geological Characteristics Descroption

Zeng Ming-yong，Tang Yi-wen，Wang Kun

Shale gas compared to conventional gas reservoir has its own unique characteristics，shale gas is adsorbed or free state is the major natural gas gathering mode of occurrence，some of which in the free state or dissolved state occurs in the pores and cracks，part of the organic matter adsorbed on the surface of clay minerals and has a very low permeability，porosity and other small features. Our huge shale gas reserves，the successful development of domestic and international experience shows that fracturing is shale gas development to achieve an important technical step in the construction design process，fracturing shale gas reservoirs is an important geological feature considerations.Based on this，the full investigation related to shale gas on the basis of domestic and foreign literature on shale gas reservoir fracturing geological characteristics were studied.

shale gas reservoirs；physical properties；geological characteristics

P618.13

A

1003-6490（2016）06-0139-02

2016-06-15

曾明勇（1994—），男，四川內江人，本科在讀，主要研究方向為石油地質。