全球致密砂巖氣資源分布特征與規律

王朋巖，邴振陽

(東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318)

采用統一的參數分類標準對全球致密砂巖氣盆地的11個參數進行數據挖掘分析，各盆地評價參數分別為：“盆地類型”、“沉積環境”、“評價時代”、“源巖時代”、“源巖巖性”、“源巖類型”、“源巖成熟度”、“儲層平均埋深”、“評價面積”、“其它機構資評結果”、“開發程度”。綜合研究，從世界級、大區級和國家級3個方面進行敘述。

1 世界級

目前從全世界的角度來說致密氣的開發情況可謂兩個極端，比如美國，致密氣的開發技術已經相當成熟，而且大部分致密氣盆地已經進入商業開發階段，另一方面是歐亞地區的致密砂巖氣開發僅限于跟常規油氣共同開發的程度，對于像中東地區，因為該地區的常規資源比較豐富，導致非常規資源并未受到重視[1]。

在全球范圍內，致密氣盆地的類型主要為前陸盆地，占據約59%；其次有一小部分為山間克拉通盆地和大陸裂谷盆地，有很少一部分盆地類型為被動大陸盆地，結果如圖1所示。

對于源巖時代和儲層時代，其分布較一致，局部略有差異。源巖時代以白堊紀為主，其次是第三紀和奧陶紀，如圖2所示；而儲層時代則和源巖時代大致相近或者略微晚于源巖時代，同樣是以白堊紀占大部分，第三紀和奧陶紀次之，如圖3所示[2]。

圖1 全球致密氣盆地類型

圖2 全球致密氣盆地源巖時代

對于源巖巖性來說，致密砂巖氣主要來源于泥巖，占據約57%，其次來源于煤系地層和碳酸鹽巖，分別占據38%和5%，如圖4所示。對于源巖類型來說，III型干酪根約占總體的57%，II型干酪根大約占總體的43%，I型干酪根所占比重極小，如圖5所示[3]。

圖3 全球致密氣盆地評價層時代

圖4 全球致密氣盆地氣源巖巖性

圖5 全球致密氣盆地氣源巖類型

對于致密砂巖氣的源巖成熟度，以成熟、高成熟階段為主，分別占據30%和39%，過成熟階段相對較少約占23%，同時未成熟生物氣階段最少僅占8%，如圖6所示。對于儲層埋深，平均埋深絕大多數大于1 000 m，在1 000 m之上各個階段均有發育。

對于評價區域面積，大約有一半的評價區面積大于10 000 km2，小于1 000 km2和1 000～5 000 km2各自占15%，5 000～10 000 km2占20%，如圖7所示。

圖6 全球致密氣盆地源巖成熟度

圖7 全球致密氣盆地評價區面積

2 大區級

根據全球范圍內大區級別盆地參數統計分析結果，如圖8所示。

根據圖8所示，某些參數在全球范圍內具有穩定分布的特征，在各大區其具體參數分布特征較為一致，比如，沉積環境：海相>陸相>海陸過渡相；評價時代以白堊紀、第三紀、侏羅紀為主，源巖時代以 白堊紀、侏羅紀、第三紀為主；源巖類型：III型>II型；源巖巖性：泥頁巖>煤>碳酸鹽巖[4]。而對于盆地類型、源巖成熟度、儲層埋深這幾種參數在各大區并非穩定分布。

2.1 北美洲

北美洲共評價致密砂巖氣盆地23個(Alberta盆地、Anardarko盆地、Appalachian盆地、Arkoma盆地、Bighorn盆地、Black Warrior盆地、Columbia盆地、Denver盆地、Eastern Great盆地、Greater Green River 盆地、Gulf Coast盆地、Hanna盆地、Mchigan盆地、Paradox盆地、Park盆地、Permian盆地、Power River盆地、Raton盆地、San Juan盆地、Uinta盆地、Piceance盆地、Wind River盆地、Los Angeles盆地)。

圖8 大區級盆地參數統計規律

目前北美洲已發現的致密砂巖氣盆地已有58%進入商業開發階段(輕度開發的盆地占7%)，還有部分也已進入了勘探階段(35%)，其開發程度遠遠領先其他大區，1TCFG以上的大型致密砂巖氣盆地占27%，1000BCFFG以下的小型致密砂巖氣盆地僅占20%。

致密砂巖氣藏主要出現在前陸盆地(88%)，克拉通盆地(8%)和裂谷盆地(4%)亦有發育，以海相沉積環境為主(64%)，陸相沉積環境次之(29%)，海陸過渡沉積環境最少(7%)，評價層沉積時代主要集中在白堊紀(45%)和第三紀(24%)，儲層平均埋深主要集中1 000-3 000 m范圍內(62%)，1 000 m以下占16%，3 000 m以上占28%，總體評價有利區面積較大，以10 000 km2以上的為主(48%)，5 000～10 000 km2范圍內占17%，1 000～5 000 km2范圍內占14%，1 000 km2以下占21%[5]。

源巖時代與儲層時代較一致，以白堊紀(52%)、第三紀(16%)為主，源巖巖性以泥頁巖(55%)和煤巖(40%)為主，生物氣階段的源巖較少(7%)，其它成熟(26%)、高成熟(33%)和過成熟階段(33%)均有發育，干酪根類型以II型(42.5%)和III型(57.5%)為主[6]。

2.2 南美洲

南美洲共評價致密砂巖氣盆地4個(Maracaibo盆地、San Jorge盆地、Neuquen盆地、Putumayo-Oriente-Maranon盆地)，目前南美洲已發現的致密砂巖氣盆地進入了勘探階段，而且其它單位的資評結果資料并不完善。

致密砂巖氣藏主要出現在前陸盆地(60%)，克拉通盆地(20%)和裂谷盆地(20%)亦有發育，沉積環境以海相為主(75%)，陸相次之(25%)，評價層沉積時代主要集中在侏羅紀(40%)和白堊紀(40%)，第三紀(20%)次之，儲層平均埋深主要集中3 000 m以上范圍內(75%)，3 000 m以下占25%，總體評價有利區面積較大，以10 000 km2以上的為主(75%)，5 000～10 000 km2范圍內占25%。

源巖時代與儲層時代較一致，以白堊紀(67%)、侏羅紀(33%)為主，源巖巖性以泥頁巖為主，成熟階段(40%)和過成熟階段的源巖(40%)為主，高成熟(20%)也有發育，干酪根類型以II型(33%)和III型(67%)為主。

2.3 非洲

非洲共評價致密砂巖氣盆地3個(Abu Gharadiq盆地、Northern Egypt盆地、Timimoun-Ahnet盆地)，目前非洲已發現的致密砂巖盆地還處于輕度開發階段。

致密砂巖氣藏主要出現在被動大陸邊緣盆地，克拉通盆地亦有發育，以海相沉積環境為主，陸相沉積環境次之，評價層沉積時代主要集中在侏羅紀，奧陶紀次之，儲層平均埋深主要集中1 000～2 000 m范圍內，2 000～3 000m次之，總體評價有利區面積較大， 10 000 km2以上、1 000～5 000 km2、小于1 000 km2范圍均有評價。

源巖時代與儲層時代較為一致，以侏羅紀、白堊紀為主，還發育有志留紀，源巖巖性以泥頁巖為主，煤巖次之，源巖成熟度以高成熟和過成熟階段為主，成熟階段次之，II型干酪根和III型干酪根均有發育。

2.4 大洋洲

大洋洲共評價致密砂巖氣盆地3個(Eromanga-Cooper盆地、Gippsland盆地、Perth盆地)。目前大洋洲已發現的致密砂巖氣盆地還處于輕度開發階段。

致密砂巖氣藏主要出現在克拉通盆地，裂谷盆地亦有發育，以陸相沉積環境為主，還發育有海相和海陸過渡相沉積環境，評價層的沉積時代是二疊紀、侏羅紀、白堊紀均有發育，儲層平均埋深主要集中3 000 m以上，2 000～3 000m次之。總體評價有利區面積較為中等，以1 000～5 000 km2的為主，5 000～10 000 km2次之。

源巖時代與儲層時代較一致，二疊紀、侏羅紀、白堊紀均有發育，源巖巖性以煤巖為主，泥頁巖次之，生物氣階段和成熟階段的源巖為主，高成熟和過成熟階段次之，干酪根類型以II型和III型為主。

2.5 歐洲

歐洲共評價致密砂巖氣盆地6個(Northwest German盆地、Dnieper-Donets盆地、North Sea盆地、Timan-Pechora盆地、Anglo-Dutch盆地、Pannonian盆地)。目前歐洲已發現的致密砂巖氣盆地大部分進入開發階段，其它單位的資評結果以10000-100000BCFG范圍為主。

致密砂巖氣藏主要出現在裂谷盆地(50%)，克拉通盆地(17%)和前陸盆地(33%)亦有發育，所處的沉積環境則是海相和陸相均勻發育，評價層沉積時代主要集中在石炭紀(33%)和二疊紀(33%)，還有部分是處于白堊紀(17%)和第三紀(17%)。儲層平均埋深主要集中1 000 m以上，其中1 000～3 000 m和3 000 m以上均有發育，總體評價有利區面積較大，以10 000 km2以上的為主(83%)，5 000～10 000 km2范圍內占17%。源巖時代的高峰期略早于儲層評價時代，以石炭紀(37.5%)、泥盆紀(25%)為主，源巖巖性以煤巖(44%)和泥頁巖(33%)為主，生物氣(44%)和高成熟(56%)階段的源巖為主，干酪根類型以II型(44%)和III型(56%)為主。

2.6 中東

中東共評價致密砂巖氣盆地2個(Risha盆地、Ghawar盆地)，目前中東已發現的致密砂巖氣盆地處于輕度開發階段。

致密砂巖氣藏主要出現在克拉通盆地，以陸相沉積環境為主，評價層沉積時代主要集中在奧陶紀和志留紀，儲層平均埋深主要集中2 000～3 000m范圍內，總體評價有利區面積較大，以10 000 km2以上的為主。源巖時代與儲層時代較一致，以奧陶紀和志留紀為主，源巖巖性以泥頁巖為主，源巖主要發育在高成熟和過成熟階段，干酪根類型以II型為主。

2.7 亞洲

亞洲共評價致密砂巖氣盆地3個(Indus River盆地、Krishna-Godavari盆地、Cambay盆地)，目前亞洲已發現的致密砂巖氣盆地已進入開發階段，其開發程度主要以常規油層共同開發。

致密砂巖氣藏主要出現在裂谷盆地，沉積環境是海相和陸相均有發育，評價層的沉積時代在二疊紀、白堊紀和第三紀均有發育，儲層平均埋深主要集中1 000～3 000m范圍內，總體評價有利區面積較大，以5 000～10 000 km2的為主(48%)，10 000 km2以上次之[7]。源巖時代與儲層時代較一致，以白堊紀、第三紀為主，源巖巖性以泥頁巖為主，煤巖次之，成熟階段的源巖為主，高成熟和過成熟階段次之，干酪根類型以II型和III型為主。

3 國家級

3.1 美國

非常規天然氣開發在美國是獨有的一個現象。致密氣生產有著幾十年悠久的歷史。美國非常規天然氣占到總產量的60%, 美國剩余天然氣可采儲量74TCM中，有一半為非常規天然氣。其中致密氣和頁巖氣是非常規天然氣的主要組成部分。美國致密氣分布在美國大部分地區，一些氣田與加拿大和墨西哥分享。

在美國已經進入商業開發階段的致密砂巖氣盆地主要有Wind River盆地、Piceance、Uinta、San Juan、Denver、Appalachian和Great Green等盆地，其他盆地尚處于勘探階段或早期開發階段，San Juan盆地、Appalachian盆地和Great Green River盆地的資源量可達1TCFG以上(USGS)，其他盆地以1000-10000BCFG為主。

對于重點開發的致密氣盆地，可以根據具體的評價單元的盆地參數，進一步挖掘其規律性，這里以San Juan盆地為例進行分析。

目前San Juan盆地已進入商業開發階段，其它單位的資評結果(USGS)以1000-10000BCFG(80%)的范圍為主，大于10000BFCG(20%)的范圍次之。

San Juan盆地類型為前陸盆地，以海相沉積環境(83%)為主，陸相沉積環境為主(17%)次之，評價層沉積時代主要集中在白堊紀，儲層平均埋深主要集中在小于1 000 m(40%)和1 000～2 000 m(40%)范圍內，2 000～3 000 m的范圍內次之。總體評價有利區面積較大，以大于10 000 km2為主(60%)，小于1 000 km2占40%。

源巖時代與儲層時代較為一致，以白堊紀為主，源巖巖性以煤巖(80%)為主，泥頁巖(20%)次之，成熟(33%)和高成熟(42%)階段的源巖為主，過成熟(25%)階段次之，干酪根類型以III型為主[8]。

3.2 加拿大

加拿大是除美國之外少數擁有巨大非常規天然氣儲量并正在進行商用的國家。2010年致密氣產量約50BCM。至2011年底加拿大剩余可采致密砂巖氣儲量約為2TCM，占非常規天然氣的1/9。加拿大非常規天然氣占到世界非常規資源的6%。有80%加拿大的剩余可采天然氣資源是非常規天然氣。

加拿大致密氣主要儲集在西部地區阿爾伯達盆地深盆區，已經進入商業開發階段的致密砂巖氣盆地，Alberta盆地的資源量可達10TCFG以上(USGS)，其致密砂巖氣盆地類型以前陸和克拉通為主，源巖巖性主要為頁巖和煤，以III型干酪根為主。

3.3 澳大利亞

澳大利亞是少數幾個已經生產商業數量非常規天然氣的國家。澳大利亞常規氣資源也很可觀，但是都位于海上，開發費用昂貴。澳大利亞剩余可采致密氣資源量估計為8TCM。最大規模的天然氣資源位于Perth，Cooper，Gippslandw盆地的低滲透砂巖儲層之中。在澳大利亞Eromanga、Perth、Gippsland等致密砂巖氣盆地已經進入輕度開發階段， Perth盆地幾處致密砂巖氣田原地天然氣資源量約為10TCF，在Gippsland盆地比較成熟的氣田，其評估平均可能原地資源量為700BCF，Eromanga盆地預估存在8TCF致密砂巖氣資源[8]。

3.4 埃及

由于近年來埃及發現許多大型天然氣田，使天然氣有可能不久成為埃及能源部門增長的主要驅動力。在20世紀90年代初，外國石油公司開始對埃及的天然氣進行勘探，很快就在尼羅河三角洲地區和西部沙漠地區發現了許多大氣田。目前在埃及天然氣發展比較迅猛。2001年9月，埃及政府宣布探明天然氣儲量為15 574億m3。埃及的評價的致密氣砂巖盆地有Abu Gharadiq 和Northern Egypt盆地，且都已進入了輕度開發階段，其他單位資評結果目前估計500BCF。

3.5 英國

英國是目前歐盟最大的原油生產國，同時也是天然氣的最大生產國和大輸出國。英國北海約有26.7 TCF的天然氣儲量。大部分氣田分布在英吉利海岸，毗鄰荷蘭北海地區。在英國的致密砂巖氣盆地中Anglo-Dutch盆地已經進入了與常規油層共同開發的階段，其它機構的資評結果為其原生地層氣儲量為14TCF ，最終可采儲量為2.7TCF。

3.6 德國

過去20多年中德國應用相對大型水力壓裂技術生產致密砂巖氣已經成為常態。在德國已經進入開發階段的致密砂巖氣盆地是Northwest German盆地，其致密砂巖氣是與常規油層共同開發，其它單位的資評結果為盆地的原生地層氣儲量可達2 TCFG以上，其最終可采儲量約有930-1076 BCFG。

3.7 俄羅斯

2005年俄羅斯的天然氣探明可采儲量為47.57萬億m3，占世界總儲量的27.5%，居世界第1位。俄羅斯天然氣探明儲量90%分布在陸地，10%分布在海域[9]，致密氣大約110萬億m3。

本次評價俄羅斯的致密砂巖盆地是Timan-Pechora盆地，現在已處于與常規油層共同開發的階段，其他單位資評結果為原生地層氣儲量17.5 TCFG ，最終可采儲量14.7 TCFG。

3.8 約旦

截止至2014年，約旦主要有豐富的油頁巖和少量天然氣。在大地構造上屬于西阿拉伯地區的一部分存在一定儲量的致密砂巖氣[9]。Risha盆地是位于約旦東北部的致密砂巖氣盆地，且已進入輕度開發階段，其開發面積較小，其它單位資評結果：致密砂巖氣的探明儲量為180BCF、地質儲量為2-3TCF。

3.9 巴基斯坦

巴基斯坦境內氣多油少。油氣資源主要分布在北部波特瓦(Potwar)盆地、南部印度河盆地和近海大陸架。初步估算天然氣總儲量約為79 848億m3，探明可采儲量為14 914億m3。巴基斯坦已評價的致密砂巖氣盆地有Indus River盆地，且目前是與常規資源共同開發。