頁(yè)巖氣勘探選區(qū)條件分析

溫劍

摘要：文章在把北美對(duì)比四川盆地頁(yè)巖氣下，頁(yè)巖氣對(duì)比常規(guī)天然氣下，得出物源和初次運(yùn)移條件等為成藏頁(yè)巖氣的條件，在二次運(yùn)移和圈閉條件上，沒有具體要求；在分析頁(yè)巖氣成藏條件和特征基礎(chǔ)上，對(duì)地質(zhì)狀況等多個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而對(duì)勘探開發(fā)頁(yè)巖氣選區(qū)指標(biāo)進(jìn)行建立，作為評(píng)價(jià)服務(wù)頁(yè)巖氣資源的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣；勘選條件；勘選指標(biāo)；選區(qū)條件；地質(zhì)勘察 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE132 文章編號(hào)：1009-2374（2016）31-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.070

受勘探常規(guī)油氣增大難度的影響，人們開始逐步重視勘探非常規(guī)油氣，自2000年開始，人們更是廣泛關(guān)注勘探頁(yè)巖氣。中國(guó)具有豐富的頁(yè)巖氣資源。前人已經(jīng)廣泛的探索頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件和成藏機(jī)理，但分類總結(jié)頁(yè)巖氣成藏條件和特征還沒有展開，在沒有充分認(rèn)識(shí)頁(yè)巖氣成藏機(jī)理下，評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣資源也困難重重。通過實(shí)例研究頁(yè)巖氣盆地和中國(guó)四川盆地，剖析頁(yè)巖氣成藏條件與特征，進(jìn)而把評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣選區(qū)標(biāo)準(zhǔn)建立起來，旨在為評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣資源提供依據(jù)。

1 頁(yè)巖氣內(nèi)涵與特征

頁(yè)巖氣就是儲(chǔ)集巖系中的天然氣，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖孔隙度和滲透率極低。甲烷為氣體主要成分，游離氣和吸附氣共存為賦存力方式，成藏條件為自生自儲(chǔ)與原位飽和。大型人工造縫是開發(fā)頁(yè)巖氣工業(yè)產(chǎn)能形成的必要條件，因此，“人造氣藏”是對(duì)其過程進(jìn)行的稱呼。不同于常規(guī)等天然氣藏，頁(yè)巖氣自身特征極為顯著。以下五個(gè)方面為其主要特征體現(xiàn)：

一是頁(yè)巖氣成因具有很多因素，即涵蓋生物成因氣內(nèi)容，也涵蓋熱成因氣，同時(shí)還包含熱裂解成因等內(nèi)容，在演化有機(jī)質(zhì)各階段，頁(yè)巖氣源儲(chǔ)一體，持續(xù)允注和原位飽和聚集為成藏過程；就頁(yè)巖儲(chǔ)層來看，具有超致密性，多樣的孔隙類型，微納米級(jí)為主要的孔隙大小。

二是甲烷是頁(yè)巖氣組成主要成分，含有少量的乙烷與丙烷等，N2、CO2等非烴氣體也存在，極少有H2S氣體，吸附態(tài)與游離氣為主要?dú)怏w賦存力形式，20%～80%總氣量為吸附氣。

三是構(gòu)造不具備控制頁(yè)巖氣分布功能，圈閉界限沒有或不明顯，控制含氣范圍因素，即涵蓋成氣烴源巖面積，同時(shí)也包括封蓋層良好狀況，資源具有較大的規(guī)模，然而可采程度卻相對(duì)較低，一般是在10%～35%之間，高豐度“甜點(diǎn)”核心區(qū)具備。

四是非達(dá)西滲流是頁(yè)巖氣產(chǎn)出的主要形式，相態(tài)轉(zhuǎn)化無論是解吸、擴(kuò)散、滲流等狀況都比較慢長(zhǎng)，具有很長(zhǎng)的生產(chǎn)周期。

五是儲(chǔ)層大型體積壓裂是開發(fā)頁(yè)巖氣工業(yè)產(chǎn)能形成的必要條件，一般低產(chǎn)或無產(chǎn)為改造前狀況，不產(chǎn)水或產(chǎn)水很少為生產(chǎn)過程中狀況。

含油氣區(qū)普遍存在頁(yè)巖氣，受埋藏深度等經(jīng)濟(jì)條件等方面影響，有些已經(jīng)暫時(shí)不具備工業(yè)價(jià)值，而有些還具備一定的工業(yè)價(jià)值。與北美頁(yè)巖氣產(chǎn)區(qū)相比較，我國(guó)目前的頁(yè)巖氣勘探實(shí)踐，分析頁(yè)巖氣成藏條件，可以考察其頁(yè)巖氣是否具備工業(yè)價(jià)值。太平洋與印度洋等板塊交匯處地質(zhì)構(gòu)造特征復(fù)雜。從童亨茂等研究得出，形成前南華紀(jì)陸核和古中國(guó)地臺(tái)等階段為中國(guó)地質(zhì)構(gòu)造演化階段的劃分。演化期為3大階段，變動(dòng)的沉積盆地形成，具有多類型和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，疊合多期性與構(gòu)造多期性特征，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育在每一階段都存在。相比于常規(guī)天然氣，在成藏條件上，頁(yè)巖氣自身特點(diǎn)突出，頁(yè)巖氣成藏必須氣源充足，規(guī)模頁(yè)巖具備適度發(fā)育的裂縫等，但圈閉條件的特定性不需要。

2 頁(yè)巖氣成藏特征

在成藏條件具備前提下，受成藏機(jī)理差異性的影響，頁(yè)巖氣成藏相比于常規(guī)天然氣，其特征獨(dú)特性凸顯，具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面特征：一是成因特征；二是氣源生產(chǎn)力特征。

2.1 成因特征

頁(yè)巖氣成因主要涵蓋三大類：一是生物成因；二是熱解成因；三是熱裂解成因。在地質(zhì)條件下，頁(yè)巖氣成因不僅要經(jīng)歷一種成因類型，可能會(huì)經(jīng)歷多種成因類型。由于泥頁(yè)巖埋深較淺，生成的頁(yè)巖氣受熱演化程度較低等影響，即形成生物成因氣，密執(zhí)安盆地的Antrim頁(yè)巖氣，就屬于典型的生物成因氣。而圣胡安盆地、福特沃斯盆地等地的頁(yè)巖氣碳同位素統(tǒng)計(jì)規(guī)律不明顯，在這些盆地中，受熱演化程度較高、部分埋深較大等因素影響，會(huì)產(chǎn)生熱解成因頁(yè)巖氣，屬于殘留型的天然氣藏，其甲烷氣碳同位素偏低。目前，許多商業(yè)性開發(fā)的頁(yè)巖氣藏，主要都是熱解成因類型，或者是熱裂解成因的類型，頁(yè)巖氣藏生物成因類型開采較少，生物成因泥頁(yè)巖生氣量較少，很難有充足的氣源，因此也很難生成頁(yè)巖氣藏。

2.2 氣源生產(chǎn)力特征

氣源生產(chǎn)力充足是規(guī)模頁(yè)巖氣聚集形成的必要條件，內(nèi)因母質(zhì)類型等氣源巖本身的特性，加上外因熱演化條件等都會(huì)影響氣源生產(chǎn)力因素，Ⅰ型和Ⅱ型多為頁(yè)巖氣生氣母質(zhì)狀況，較少存在Ⅲ型，在熱演化程度等同條件下，泥頁(yè)巖母質(zhì)類型好，就會(huì)具有相對(duì)較大的生氣潛力，出現(xiàn)氣體殘留機(jī)會(huì)增多。而頁(yè)巖氣藏工業(yè)開采價(jià)值具備，氣源生產(chǎn)力均會(huì)充足，也就是生成的頁(yè)巖氣足夠多，但不能夠證明其就是頁(yè)巖氣氣源條件，相反，頁(yè)巖氣有極為嚴(yán)格的成藏指標(biāo)下限，頁(yè)巖氣成藏指標(biāo)間在某種程度上具備互補(bǔ)性特征，某個(gè)單一指標(biāo)的不足不能證明成藏條件好壞，具有較好的其他指標(biāo)時(shí)，補(bǔ)償作用就能夠發(fā)揮出來。

3 頁(yè)巖氣成藏選區(qū)條件

3.1 物質(zhì)來源

暗色泥頁(yè)巖為頁(yè)巖氣的主要物源，而且這種暗色泥頁(yè)巖必須富含瀝青質(zhì)或富有機(jī)質(zhì)，也就是高炭泥頁(yè)巖。這種頁(yè)巖屬于工業(yè)聚集型的高炭泥氣源物質(zhì)生物氣和低熟未熟氣等高炭泥頁(yè)巖生成氣體，構(gòu)成頁(yè)巖氣氣源。

3.2 儲(chǔ)集條件

從頁(yè)巖本身地質(zhì)條件來看，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層小于15%，屬于一種多數(shù)頁(yè)巖孔隙度狀況。如果是1%～5%屬于含氣有效孔隙度狀況。對(duì)于商業(yè)聚集頁(yè)巖氣來說，僅單一的頁(yè)巖孔隙是達(dá)不到所需的儲(chǔ)集空間的，然而由于受頁(yè)巖裂縫彌補(bǔ)作用的影響，在頁(yè)巖發(fā)育規(guī)模下，頁(yè)巖的頁(yè)巖氣儲(chǔ)集空間就極為充足。目前發(fā)育裂縫均在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的工業(yè)價(jià)值頁(yè)巖氣藏中存在，而裂縫發(fā)育的地區(qū)往往處于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶等地，一般裂縫會(huì)發(fā)育在這些地區(qū)的頁(yè)巖中，因此頁(yè)巖氣發(fā)育有利地區(qū)就是盆地邊緣斜坡等區(qū)域的頁(yè)巖，在這些地方，頁(yè)巖基本在埋深方面沒有要求，182m為其最淺埋深，頁(yè)巖氣藏狀況具備商業(yè)價(jià)，而頁(yè)巖氣藏發(fā)育在埋深超過5000m處依然進(jìn)行。

3.3 運(yùn)聚條件

頁(yè)巖氣具有極短的運(yùn)移距離，近聚集或者原地聚集為基本狀況，比較有代表性的應(yīng)屬于自生自儲(chǔ)的特點(diǎn)，在初次運(yùn)移頁(yè)巖氣過程中，氣體如果生成于有機(jī)母質(zhì)，那么在頁(yè)巖氣運(yùn)移后，我們就需要向孔隙及裂縫進(jìn)入。到了二次運(yùn)移的時(shí)候，成藏就能夠完成，不需要進(jìn)行任何操作。頁(yè)巖氣藏存在形式比較特殊，頁(yè)巖氣藏存體系相對(duì)獨(dú)立，以擴(kuò)散與滲濾形式散失部分頁(yè)巖氣，但在頁(yè)巖內(nèi)部會(huì)滯留大部分氣體，這是異常壓力存在于多數(shù)頁(yè)巖氣藏之中的直接因素，是否存在異常壓力，是一個(gè)重要的識(shí)別頁(yè)巖氣藏標(biāo)志。在淺埋藏階段，頁(yè)巖生氣量就比較小，直接形成較少的生氣，大大小于外部氣源巖生物化學(xué)生氣量。尤其是在異常低壓狀態(tài)下生氣量就更容易形成較少的生氣。在深埋藏階段，往往會(huì)出現(xiàn)增高熱演化程度的狀況，在此階段，頁(yè)巖增大生氣量，并且內(nèi)部形成異常高壓，產(chǎn)生一些急劇膨脹的氣體。在深埋藏階段，烴類流體在頁(yè)巖氣藏外部會(huì)出現(xiàn)大量熱解成氣狀況，此時(shí)，可以產(chǎn)生壓力升高或者出現(xiàn)頁(yè)巖氣藏異常低壓等情況，抬升或沉降構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生在頁(yè)巖氣藏時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)滯留其地層壓力的情況，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)高或低的異常壓力。

3.4 保存條件

在頁(yè)巖內(nèi)部裂縫之中，由于會(huì)大量?jī)?chǔ)集頁(yè)巖氣，出現(xiàn)四周的結(jié)構(gòu)被致密的泥頁(yè)巖包圍現(xiàn)象，導(dǎo)致在特定圈閉條件下，可能會(huì)出現(xiàn)頁(yè)巖氣成藏不具備條件的問題，如果再出現(xiàn)頁(yè)巖裂縫發(fā)育過度等問題，獨(dú)立封閉體系就很容易遭到破壞。通過裂縫，頁(yè)巖氣就會(huì)散失，這也是頁(yè)巖氣相當(dāng)發(fā)育某些裂縫地區(qū)很難成藏的根源所在。當(dāng)然，如果封蓋層條件良好，就可以有效抑制頁(yè)巖氣逸散作用。

3.5 選區(qū)條件

目前，從總體上看，勘探和開發(fā)中國(guó)頁(yè)巖氣狀況還處于起步階段，無論是在開采技術(shù)方面，還是在理論研究方面都顯得不足，尚處于一種探索階段。但是建立頁(yè)巖氣選區(qū)條件參數(shù)，卻具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義在分析頁(yè)巖氣成藏條件基礎(chǔ)上，總結(jié)出資源豐度和母質(zhì)類型等方面因素，將會(huì)具體影響到頁(yè)巖氣資源地質(zhì)條件。巖單層厚度比30m低，頁(yè)巖層厚度小于地層厚度的25%。裂縫發(fā)育有較差的程度，構(gòu)造有較弱的強(qiáng)度，擋板有較弱的條件，貝巖氣去帶處于該指標(biāo)范圍內(nèi)，都應(yīng)該是低于25分以下的分值。開發(fā)利用頁(yè)巖氣，主要受以下因素影響，如市場(chǎng)需求、地形條件、埋深等，有著越好的指標(biāo)參數(shù)，就會(huì)有越高的響應(yīng)的分值。

4 結(jié)語(yǔ)

勘探頁(yè)巖氣在我國(guó)剛剛起步，在認(rèn)識(shí)頁(yè)巖氣成藏方面還處于深度不足狀態(tài)，在評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣資源方面也很薄弱，因此頁(yè)巖氣勘探選區(qū)條件分析對(duì)于開發(fā)利用頁(yè)巖氣具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉成林，葛巖，范柏江，公王斌，朱玉新.頁(yè)巖氣成 藏模式研究[J].油氣地質(zhì)與采收率，2010，（5）.

[2] 郭彤樓.中國(guó)式頁(yè)巖氣關(guān)鍵地質(zhì)問題與成藏富集主控 因素[J].石油勘探與開發(fā)，2016，（3）.

[3] 梁峰，拜文華，鄒才能，等.渝東北地區(qū)巫溪2井頁(yè) 巖氣富集模式及勘探意義[J].石油勘探與開發(fā)， 2016，（3）.

[4] 肖曉華，王騰，朱海燕，等.層理性頁(yè)巖-PDC鉆頭 互作用試驗(yàn)研究[J].石油機(jī)械，2016，（5）.

[5] 紀(jì)國(guó)法，張公社，許冬進(jìn)，等.頁(yè)巖氣體積壓裂支 撐裂縫長(zhǎng)期導(dǎo)流能力研究現(xiàn)狀與展望[J].科學(xué)技術(shù)與 工程，2016，（14）.

[6] 王偉，姚軍，曾青冬，等.頁(yè)巖氣藏水平井分段多 簇壓裂與流動(dòng)數(shù)值模擬[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2016， （14）.