页岩气选区评价方法与关键参数.pdf

第 4 O卷第 6期 2 0 1 3年 l 2月 成 都 理工大 学 学报 自然 科 学版 J OURNAL OF CHE NGD U UNI VE RS I TY OF TE CHNOI OGY S c i e n c e＆ Te c h n o l o g y E d it io n Vo 1 ． 40 No ．6 De c ． 20 13 [ 文章编号]1 6 7 1 9 7 2 7 2 0 1 3 0 6 0 6 0 9 1 2 页岩气选 区评价方法与关键参数 王世谦 ，王书彦。 ，满 玲 ，董大 忠 ，王玉满 1 ． 中国石 油西南油气 田公 司 勘探开 发研 究院 ， 成都 6 1 0 0 5 1 ；2 ． 成都理工大学 地球物理学 院， 成都 6 1 0 0 5 9 ； 3 ． 中国石油西南油气 田公 司 勘探 事业部 ， 成都 6 1 0 0 4 1 ；4 ． 中国石油勘探开发研究 院， 北京 1 0 0 0 8 3 [ 摘要]页岩气是产 自泥 页岩等细粒 沉积岩层 中， 并 需要通过水 平井钻探以及 多段水力压裂 技 术 才能商业开采的一类 非常规天 然气。在 北美地 区“ 页岩 气革命” 取得 巨大成 功 的示范下 ， 以 及 对页岩气资源量乐观评估 结果 的鼓舞下 ， 国内近年 来掀起 了页岩气开发热潮。然而 ， 北 美地 区页岩气取得的成功并非一蹴 而就 ， 经验之 一是 通过 2 O世纪 7 O年代 以来 即 巳实施 的地质研 究与工程技术研发计划 ， 选择 了一批 页岩 气资 源禀赋高 的页岩气 区开展水平 井钻探 与 多级 水 力加砂压 裂。通过页岩气选 区评价工作 ， 按照 页岩 气评价参 数标 准， 优选页岩气资源禀赋较 高 的有利 区块 以及具有商业开采价值 的页岩气储层 即含 气页岩 进 行勘探 ， 这 是页岩 气开采 能 否取得 商业成功的关键 一步 。本文论述 了页岩 气选 区评 价 的一些具体方 法， 对 影响 页岩 气藏 规模和产 能大小的关键评价参数及其取值标准 进行 了探 讨 ， 并且对 目前 在 页岩气评价 认识上 存在 的一些问题进行 了初步讨论 。分析认 为， 有机 质含 量是评 价页岩 气资源 禀赋高低 的 一个 关键参 数。北美地 区主要 页岩气开发 区的含 气页岩 TO C质量分 数均在 2 以上。 四川盆地 南部龙 马溪 组底 部伽马值最高 的页岩 气储 层段 的 TO C质量分数一般在 3 以上 ， 为整个龙马 溪组 页岩层 系中页岩气资源禀赋最高 的层段 ， 也是 目前 页岩 气勘探 的重要 目的层段。埋 藏浅、 有机质高度 富集 的页岩 以吸附气资源为主 ， 而深层 、 高温高压 条件 下的页岩则 以游离气资源 占 主导地位 。页岩储层压 力异常高有利于 页岩 气的保 存 与 富集。在构 造条件极 为 复杂、 油气保 存条件较差 的中国南方地 区开展海相 页岩 气勘探 工作 ， 不仅要 面临钻完 井工程技 术上 的 巨大 挑战 ， 而且更要面临页岩气 资源 规模 、 水资源 、 地面管 网设施 以及 开发经 济性等诸 多方 面 的挑 战。 [ 关键词]页岩 气； 评价方法 ； 评价 参数 ； 资源 禀赋 ； 异常高压 ； 保 存条件 ； 有利 区 [ 分类号]T E l 3 2 ． 2 [ 文献标志码]A 根 据 美 国 能 源 信 息 署 E I A 最 新 公 布 的 数 据 _ 1 ] ， 自 2 1 世 纪初 美 国开始 大 规模 开发 页岩 气 以 来 ， 其页岩气产量在近 l o年 间突飞猛进 ， 2 0 0 2年 页岩 气产 量 刚上 百亿 立方 米 ， 2 0 1 0年则 跨 入 千 亿 立方米 ， 2 0 1 1年更 是突破 了 2千亿立方米 ； 页岩 气产 量 已 占天 然 气 年 产 量 的 3 4 ， 预 计 在 2 0 3 5 年左右页岩气产量将 占居美国天然气年产量的半 壁江 山 。毋庸 置疑 ， 美 国已走 上 了能源 独立 之路 。 而且 ， 这场源 自北美地区的“ 页岩气革命” 已席 卷 全 球 ， 拥 有 页岩 气 资 源 的 国家 都 在 试 图 复制 美 国 的成功 。 中 国可 能是 北美 地 区以外 受关 注度 最 高的 国 家之一 ， 也被认为是勘探 页岩气潜力最大的国家 之 一 ， 这 主要 是 源 于 E I A 在 2 0 1 1年 4月 发 布 的 世界页岩气资源评价 报告l_ 2 ] 。这份报告认 为中 国的 页岩 气 技 术 可 采 资源 量 达 3 6 ． 0 8 1 0 m。 ， 排 在世 界各 国之 首 。尽管 这一评 价结 果存 在极 大 的不确定性口 ] ， 但 目前 已在国内被各界人士广泛 [ 收稿 日期]2 0 1 3 - 0 9 2 O [ 基金项 目]国家科技 重大专项 2 0 1 2 Z X 0 5 0 1 8 0 0 6 [ 作者简介]王世谦 1 9 6 3 一 ， 男 ， 硕士 ， 教授 级 高级 工程师 ， 主要从 事 油气勘探 综合研 究与 资源评价 工作 ，E ma i l ws q 一 6 1 8 p e t r o c h i n a ． c o m． c n。 6 1 0 成都 理工 大学 学报 自然科 学版 第 4 0卷 引用 ， 作为促发国内页岩气开采热潮 的一个重要 依 据 。国土 资源 部 在 2 0 1 2年 3月 公 布 的 中 国陆 域 页岩气 地 质资源 潜力 为 1 3 4 ． 4 2 1 0 m。 ， 可采 资源潜力为 2 5 ． 0 8 1 0 m。 不含青藏区 ； 并且 在将页岩气设立为独立新矿种之后， 在其所优选 的页岩气资源富集有利 区内 主要集 中在渝东鄂 西 地 区 、 黔湘 地 区 开展 了 2轮 页 岩 气 勘探 招 标 ， 由此 推动 了整个 中国南方 海相 页岩气 勘探 工作 的 全 面展 开 。 尽 管众 多非 油气公 司参 与 中 国南方 海相 页岩 气 开采 的热 情很 高 ， 但 据媒体 报道 ， 迄今 为止 在招 标 区块 内开 展实 质 性 工 作 的却 不 多 ， 有 的企业 甚 至开始打退堂鼓 。许多公司在油气勘探方面缺乏 必要 的技术 与 经验 ， 而且 在 这 些 区块 内未 开 展 页 岩气选 区评价工作就盲 目开采页岩气 ， 可能隐藏 着 巨大 的投 资风 险 。只有 通 过 页岩 气 选 区 评价 ， 优选出有利的勘探区和具有经济开采价值的 目的 层 ， 才能最 大 限度 地减 少 勘 探 上可 能 面 临 的 技术 风险 。本文试图通过近几年在四川盆地开展的页 岩气勘探评价工作 ， 并结合与一些国外公司在页 岩气 勘探 开发 方 面交 流 的 经 验 ， 总结 页岩 气 选 区 评价 中的一些关键地质参数及其取值标准， 为中 国南 方海 相页 岩气 的勘探 与开 发提供 借 鉴 。 1 页岩气选 区评价方法 目前 ， 国内广泛采用 的页岩气定义 例如 ， 财 政部 2 0 1 2年出台的“ 页岩气开发利用补贴政策” 中采用的页岩气界定标准及补贴条件 似乎过于 复杂而概念模糊不清j一 。本文所称的“ 页岩” 是一 个广 义 的 “ 页 岩 ” 概 念 ， 泛指 颗 粒 直径 5 0 的所有 细 粒 沉积 岩 ， 其 中包括 泥 岩 、 页岩、 黏土岩 、 粉砂岩等众多低能量环境中沉 积 的碎 屑岩类 [ s ] 。按 照石 油 工程 师 协会 S P E 等 多 家机 构对非 常规 油 气 资 源 的定 义_ 6 ] ， 与常 规 油 气资源相比， 非常规油气资源的商业开采需要采 用 特殊 的技术 如 水平 井 与 压 裂 技术 。 因此 ， 本 文认 为对“ 页岩气 ” 的科 学界 定也 应该考 虑地 质 与 工程 2个方 面 ， 即“ 页 岩气 ” 系 指产 自细 粒 沉 积岩 层 中 ， 并需要 通 过 水平 井 钻 探 以及 多段 水 力 压裂 技术 才 能规模 化经济 开采 的一类 天然 气 。 一 个完整 的页岩气勘探开发程序主要包括勘 探 、 评 价 、 先 导试 验 和 商业 开 发 生产 等 4个 阶段 。 在决策进入钻井勘探阶段之前的页岩气选区地质 评价阶段 ， 需要搞清页岩气含气系统 是否普遍存 在， 以及页岩气资源勘探 的潜力与规模有多大等 关键 问题 。在 此 基 础 上 ， 通 过 选 区 、 选 层 评 价 工 作 ， 圈定有利区以及具有商业开采价值 的页岩气 储层开展钻探和压裂工作 ， 以证实页岩层经压裂 是否 可 以工 业化 产 出 。 页岩气 选 区评价 是指 在页 岩层 系发育 区通 过 区域 地质 调查 、 钻探取 样 分析 、 页岩气 成 藏地质 条 件与资源潜力评价 ， 优选 出页岩气勘探 目的层 与 目标区， 并确定页岩气先导试验区实施钻探评价 的整个 过程 。在 页岩 气勘探 有利 区的选择 方法 与 标准 上 ， 不 同 的学 者 或者 不 同 的油气 公 司尽 管 都 不完 全相 同 ， 但 是所 考 虑 的选 区地 质 评 价 基 本 条 件是大体一致的， 主要涉及 以下几个 方面的评价 内容 。 1 ． 1 页 岩层 系 的区域地 质特 征评 价 通过 页岩层 系 发 育 区 的 区域 调 查 工作 ， 以及 早期 钻 井 、 录 井 、 测 井 等 资 料 ， 开 展 区域 地 层 、 构 造 、 沉积 、 烃 源 岩 等方 面 的 区域 地 质特 征 研究 ， 以 了解页岩层系的沉积环境 、 埋藏深度 、 烃源岩以及 区域 断层 、 构造 分布 等特 征 ， 其 中重 点是 了解 页岩 层系 特别是富有机质的黑色页岩层系 的区域沉 积分 布 与烃源 岩地 球化 学 有 机质 含量 、 类型 与成 熟 度 特 征 ， 由此可 以在 一个 页岩气 勘探 评价 区 内 初 步选定 出具 有页 岩气勘 探潜 力 的页岩 层段 。 在 区域地 质特 征 的研 究 中 ， 还有 一 个 值 得 关 注 的页 岩气评 价 内容 ， 即 区域 断 裂 构 造 可 能 引发 的油气保存条件问题 ， 尤其在 中国南方海相 页岩 气 选 区评价 中显得 特别 重要 。根 据油气 成藏 地质 理 论 ， 常规油 气勘 探 寻 找 的 是 自烃 源 岩 中运 移 出 去 的油 气 ， 而 页 岩 气 等 “ 资 源 型 ” 油 气 勘 探 r e s o u r c e p l a y 的对 象则 是 未经 运 移 而 残 留下 来 的 油 气 图 1 。由于运 移通 道 畅通 或 疏导 条 件 有利 而运移 出去 的油 气 越 多 ， 则 残 留下 来 的油 气 就越 少 ， 勘 探 的潜 力 自然就 会降 低 。反之 ， 若泥 页岩 中 生成的大量油气基本都能保存下来而未发生运移 或散失， 其页岩气勘探潜力 自然就大 。近年来页 岩气年产量 已超过著名 的 B a r n e t t 页岩而跃居美 国第一的 Ha y n e s v i [ 1 e 页岩， 据研究认为就未曾发 生过 油气 的大规 模运 移 而现今显 示 出 明显 的超 压 特征 与壳牌专 家 Al a n Ro l p h交流 ， 2 0 1 0 。因 此 ， 在 断裂 构造 极 为 复杂 的 中 国南 方地 区开 展 海 相 页 岩气 勘探 工 作 ， 不仅 要 面 临地 质 工 程技 术 上 6 1 2 成都理 工大 学 学报 自然科 学版 第 4 0卷 似 ， 其上部为几乎没有页岩气开采价值的灰色泥 页岩段 ， 中部 为 页岩 气 储 层 质量 和完 井 质 量均 较 差的黑色泥页岩段 ， 而具有商业开采价值 的页岩 气 储层 段集 中分 布 在龙 马溪 组 底 部 到 五峰 组 、 厚 度 一 般 为 3 O ～ 6 0 m 的 高 伽 马 富 有 机 质 页 岩 层 段 。 在页岩 气选 区 地质 评 价 阶 段 ， 应 该通 过 野 外 地质 调查或 浅井 取 心 钻探 ， 系 统地 测 定 页 岩层 段 的伽 马值 ， 并 且 针 对 页 岩 的岩 石 矿 物 学 、 地 球 化 学 、 储 集物 性 以及含气 性等 特征 开展分 析测 试 ， 建 立起评价区页岩层系的单井柱状剖面， 划分 、 确定 页岩 气储层 ， 编 制页岩 气储 层 的区域分 布格 架 ， 这 样才能准确地确定 出页岩气储层段的总厚度 、 区 域 埋 深等重 要评 价 参 数 ， 为 页 岩气 资 源 潜 力 的评 价提供可靠依据 。 1 ． 3页岩 气资 源潜 力评价 页岩气 资 源是 含 油气 盆地 中蕴 藏量 最 丰 富 、 分布 最广 泛 的一类连 续性 聚集成 藏 的非常 规油气 资源 。页岩气藏的形成规模与产能高低主要取决 于 页岩 气储 层 的有 机质 含 量 、 有效 厚 度 、 成 熟度 、 矿物 组 成 、 脆性 、 孑 L 隙压 力 、 基 质渗 透率 以及 原始 天然气地质储量 GI P 等 8项关键地质要素 。 其中， 页岩气的地质资源量决定着页岩气藏 的规 模 大 小 ， 是 页岩 气选 区评价 的一 个重要 评 价 内容 。 目前 ， 国内外有 关 页 岩 气 资源 评 价 的常 用方 法可 以大致 划 分为容 积法 、 类 比法 、 统 计法 和动态 法等 4种 。其中， 资源丰度类 比法主要适用于 尚未 或 已少量 开 展 勘 探 工 作 的新 区 评 价 ， 而 后 2 种方 法则 适 用 于 已 有 开 发 单 元 的页 岩 气 评 价 区 块。分别计算游离气量和吸附气量 的 G I P法以 及 以现场 测试 页岩 含气 量为 主的容 积法则 是处 于 页 岩气勘 探 与评 价 阶 段 常 常 采 用 的 资 源评 价 方 法 。北 美地 区 由于有许 多页 岩气 区 已进入 开发 阶 段或 已有 大量 的 生产 数 据 ， 在 页 岩气 资源 评 价 中 多采 用 的是统 计 法 如 US G S采 用 的 F o r s p a n模 型法[ 】 2 ] 或页岩气生产 动态法 ， 因此其公布的页 岩气资源数据可靠性高 ， 而且资源等级也较高 ， 可 以相 当于 国 内的储 量 级 别 。与 此 相反 ， 目前 中 国 页岩气资源评价方法 比较单一 ， 多 以类 比法或含 气量 法 为主 ， 使用 的数 据 直 接取 自过 去 生 油岩 的 研究 成 果 ， 针 对 页岩 气 的研 究 工作 和 认 识 还不 够 完 整和 系统 ， 加之 对页 岩气储 层 的认识 不足 ， 划分 标 准太 低 详 见 下述 ， 尤 其 缺 乏一 些 关 键 评 价参 数 的实 际数据 ， 因此 资 源 评 价结 果 存 在较 大 的不 确 定性 ， 可信 度较 低 。 E I A在 2 0 1 1年公 布 的 中国 页岩 气 资 源 量 仅 仅包 括 了 四川 和塔 里木 2个盆 地[ 2 ] 。通过 分析 它 所公布的四川盆地页岩气资源计算结果发现， 它 所采用的页岩气资源计算参数 如页岩气分布面 积 、 富 有机质 页岩 厚度 、 有效厚 度 以及平 均有机 质 含量等 基本与实际情况不符合， 所列出的筇竹寺 组 和 龙马溪 组 2 套 页岩 气层 的特 征参数 的数 据总 体上 都偏大 很 多 。 因此 ， E I A 的评 价 结 果 与笔 者 通过 实际钻 井分 析数据 评 价 的结 果 阳相差 甚 远 ， 前者 是后者 的 5 倍 多 。 需要特别 指 出 的是 ， 北 美 地 区 页 岩气 资 源 评 价中计算的是储藏在高伽马富有机质页岩中的那 部 分具 有商 业 开 采 价值 的页 岩气 。然 而 ， 目前 国 内发布的一些页岩气资源评价参 数标准设定过 低 ， 例 如 页岩 、 值 下 限 标 准 设 定 为 0 ． 5 [ 1 。 这实 际上计 算 的是 整 个 泥 质烃 源 岩 中的 页岩 气 ， 基本 上还停 留在 “ 有 页岩就 有页 岩气” 的烃 源岩初 级认 识 阶段 ， 缺 乏对“ 页岩气 储层 ” 或“ 经济性 含气 页岩 ” 这一 页岩 气开采 本质 性 的认 识 ， 从 而 导致所 公布 的计算 结果 过 于乐观 。 国内页岩气资源评价工作应该是在对页岩气 藏形 成与分 布 特征 的系 统认 识 之 上 ， 通 过 钻 探一 批页 岩取 心浅井 ， 取准 、 取 全页岩 气各套 评 价参数 与数 据 ， 并 且在 统 一 的评 价 方 法 与参 数 取 值 标 准 的基 础上 开展 资源量计 算 与选 区评价 工作 。 目前 国内一些 推动 页岩气 产业 发展 的政府 组织 机构 对 页岩 气 的认 识 可能还 停 留在“ 有 页岩 就有 页岩气 ， 有页岩气就能商业开采” 的模糊认识阶段 ， 在未经 过一 定程 度 的页 岩气 钻 探 与 评价 研 究 ， 便 匆 匆 发 布 了页 岩气资 源评 价与 选 区评 价结 果 l 1 ] ， 并 且 根 据 一个处 于资 源 分 布金 字 塔 底 座 、 开发 成 本 和 技 术需 求最 高而 不确定 性最 大 的“ 页岩 气资 源量” 来 制定 页岩 气“ 十二 五” 发 展 规划 ， 进 而 通 过 2轮 页 岩气 招标 带动 了全社 会各 行各业 都 踊跃参 与 的页 岩气热潮 ， 这种做法本身是欠科学 的。未经过深 入 、 认 真 的科 学论 证 而 盲 目地 降低 页 岩气 开 采 门 槛 对 民营企业 开 放 市场 ， 这 将 会 造 成 社 会 资源 的 极 大浪 费 。 1 ． 4页岩气 有 利勘探 区优选 北美地区页岩气勘探实践结果表 明， 尽管在 一 个 页岩气 勘探 区带 s h a l e g a s p l a y 内页岩气 呈 6 1 4 成都理 工 大学 学报 自然科 学版 第 4 O卷 表 1 美 国 6大页岩气开发 区的页岩气基本地质特征与年产 量统计数 据表 Ta b l e 1 Some g e o l o gi c a l f e a t ur e s a n d a n nua l pr od uc t i o n o f t he s ha l e g a s f r om t he s i x l e a di n g s ha l e g a s pl a ys i n USA 页 岩 气 开 发 区Ha y n e s v i l l e B a r n e t t Ma r c e l l u s Fa y e t t e v i l l e Wo o d f o r d 页 岩 层 、厚度 7 6 9 1 3 8 3 4 ／ m 有机碳。 wT 【 ／ Y oo 2 ． 2 5 4 ～5 1 2 6 ． 9 4 6 西 部 7 6 中部 6 ． 5 西 部 4 ． 0 中部 61 4 ．2 5 总有机碳。 w⋯ ／ 2 ． O ～7 ． 0 2 ． O ～7 ． 0 3 ． O ～1 2 4 ． O ～9 ． 8 2 ． O ～1 4 3 ． O ～5 ． 0 可采 资源 丰度0／ 1 0 m。 k m 单井 E UR m／ 1 0 m。 2 O 1 1 年 页岩气 产量 ／ i 0 m 。 1 ．6 3 1 ．8 4 O． 63 O． 45 1 ．9 3 0．3 9 0 ．5 2 2 ．3 2 o ． 9 9 。 。 罕 蒹 ； 罕 蒹 ； ． 5 60 6 4 0 2 8 ． 中 部 ． 中 部 5 4． 7 2 26 4． 3 4 1 1 4． 42 9 9． 3 8 ①据 E I A 2 0 1 1 资料[ ；②综合 Al l C o n s u l t i n g 2 0 0 8 、 c h e s a p e a k e 2 o O 9 、 S h e l l 2 0 1 2 等公 司交流资料 ③据 E I A 2 0 1 2 资料E 。 气 藏 已开发 区 的页岩气储 层厚 度 、 有机质 含量 、 资 源 丰度 与年产 量 等 数据 ， 其 页岩 气 资 源禀 赋 之 高 可见一 斑 。 2 选 区评价关键参数 从油气地质理论上讲 ， 任何富含有机质 的页 岩只要 其热 成熟 度 处 于 生气 窗 范 围 ， 所 生 成 的天 然 气 经 初 次 运 移后 残 留 下 来 ， 即可 形 成 页 岩 气 。 然 而 ， 北 美 地 区 页 岩 气 开 采 实 践 表 明_ l ， 页岩 气 的商业开采要达到一定 的经济、 规模 ， 必须满足一 些 基本 的地 质和 工程 技术 条 件 表 2 。在 页 岩气 选 区评 价 的参数 与 标 准 上 ， 不 同 的学 者 或 油气 公 司 尽管 都 不完 全 相 同 ， 但 是所 考 虑 的选 区基本 地 表 2 影 响 页 岩气 产 量 与 最 终 可 采储 量 EUR 的地 质 与工 程 因素 Ta bl e 2 Ge ol og i c a l a nd e n gi ne e r i n g f a c t o r s a f f e c t i ng s ha l e ga s p r o du c t i o n a nd EU R 地质 因素 工程技 术因素 储层有效厚度 储 层 矿 物 组 成 储 层 质 量 生烃潜力 成熟度 含气饱和度 孔 隙压力 岩 石 力 学 特 性 构造条件 天然 裂缝 区域 应 力 场 烃类运移与疏导条件 井 型 水平段长度 压 裂 段数 与段 间距 射孔 方式 射孔簇数与孔密度 支撑剂类型与数量 支撑 剂负荷强度 压裂液类型与数量 砂 液 比 注入速率 施 工 压 力 油嘴大小 质 条件却 是大体 一致 的 ， 其 中重 点关 注 图 5所 示 的几项关键地质参数 ， 这些选 区评价参数 的取值 高 低将 直接影 响到 页岩气 藏 的规模 和产 能大小 。 2 ． 1 有 效厚 度 表 2和 图 5中的页岩 有效 厚度 是指含 气 页岩 储 层 的厚度 ， 也 即黑 色 岩 系 中 高伽 马 富有 机 质 页 岩储层 气层 的厚 度 。要 达 到 页 岩气 的规 模 、 效 益化开 发 目标 ， 一 般 要 求 页 岩气 储 层 在 区 域上 呈 连续稳 定分 布 数 千至 上 万平 方 千 米 ， 而 且在 纵 向上连续分布的厚度也较大 。根据北美地区已开 发 的 6套 主力 页 岩 气 藏统 计 资 料 表 1 ， 页岩 气 储 层 的厚度 平均 值 都在 3 O m 以上 。 图 3所示 美 国 F o r t Wo r t h盆地 B a r n e t t 页岩气 区的核心 区即 位于厚 度 高值 区。页 岩 有效 厚 度 越 大 ， 页 岩气 资 源越 丰富 ， 其勘探 潜力 亦越 大 。一 般 而言 ， 页岩气 藏 的页岩 有效 厚度 最 好 1 5 m， 核 心 区 的页 岩有 效厚度 最好 3 O ～5 0 m。 2 ． 2有机 质含 量 研 究表 明 ， 有 机 质 含 量往 往 与 页 岩 的 含气 量 成正 相关关 系 图 6 ， 而 且有 机 质 含量 越 高 ， 其生 烃作用后产生 的有机 质孔 隙也会 越多 。 ] 。因 此 ， 页岩气藏形成的最基本条件应该是页岩 中富 含 有机 质 。从 图 6中可 以看 出 ， 页岩 中的有 机 质 含量 u I⋯ 2 时 ， 则 页 岩 的含 气 量 明显 增 高 。而 且 ， 在 四川 1 盆地 南部 五 峰 组一 龙 马溪 组 页岩 层 系 中 ， 高 伽 马黑 色页岩 层段 与 值 2 的富 有机 质 黑 色 页岩层 段具 有较 好 的一 致性 ] 。 6 1 6 成都理 工 大学 学报 自然科 学版 第 4 0卷 四川 盆地南 部长 宁页 岩气勘 探 区的页 岩岩心 样 品分析结 果 表 明 ， 五 峰组龙 马溪 组 页 岩 的有 机质 含量 与矿物 组 成 呈 现 出规 律 性 变化 特 征 表 3 。 自上 而下 ， 五 峰 组～ 龙 马 溪组 页 岩 可 以 分 为 3个层 段 ， 即上部灰 色段 、 下 部 黑色 段及 底 部 高伽 马段 ， 其 有 机 质 含 量 、 石 英 和黄 铁 矿 含量 逐 渐 增 加， 而长石 、 碳酸盐和黏土含量则呈降低趋势。目 前正 在开 发 的底 部 页岩气储 层段 的石 英质 量分数 平均值5 O ， 而黏土的质量分数则4 O ， 最低 限 度 不 能 低 于 2 5 据 Ri mr o c k能 源公 司 [ 2 o o 8 ] 交流 资料 。相 反 ， 黏 土矿物 的质 量 分数一般要求 4 ， 含 气 孔 隙 度一 般 2 。例如 ， 北 美 地 区最 大 的 Ha y n e s v i l l e页 岩 气 田其 总孔 隙 度 一 般 分 布 在 8 ～ 1 4 ， 含 气 孔 隙度则 可 达 5 ～ l 1 。北 美 地 区 页 岩 气 藏 的 GR I 基 质 渗透率 一 般 分 布 在 5 0 ～ 1 0 0 0 1 0 一 m ， 除 B a r n e t t页岩气藏 的基质渗 透率较低 外 一 般％ 1 o o i o m ， 大部分 主力 气藏 核心 开 发 区 的基 质渗 透 率 一 般 3 0 0 1 0 m 。北 美 页 岩气 藏 的含 水 饱 和度 一 般 2 m。 ／ t 据 R i mr o c k能源公 司[ 2 o o 8 ] 交流资料 。 2 ． 8盖层 与保 存条 件 页岩气储层段上下若有致密坚硬的岩石作隔 挡 层 ， 一方 面 可以较 大 限度 地 阻止 页岩 气 特 别是 其 中的游离气 的运移与散失 ， 使更多的页岩气尽 可 能 保存 下 来 ； 另 一 方 面 ， 在加 砂 压 裂 过程 中 ， 可 以起压裂阻隔层作用， 使“ 人工” 裂缝集中产生在 页岩气 储层 中 ， 而且 可 以 防止 将 下 伏 可 能存 在 的 水层沟通。若不存在压裂阻隔层 ， 那么在加砂压 裂设计时则需作特殊的考虑。 尽 管页 岩气 藏具 有 生 、 储 、 盖 、 运 、 聚 、 保 自成 一 体的含油气系统特征 ， 但保存条件仍是页岩气 能否成藏或者是影响页岩气成藏规模的一个关键 因素 ， 特 别是 在构 造挤 压变形 强 烈 、 上 冲断层 发育 6 1 8 成都 理工 大学 学报 自然科 学版 第 4 O卷 的中 国南 方海 相页岩 气选 区评 价 中更 应重 视页岩 气 的保 存 条 件 问题 。中 国 南 方 油 气 勘 探 实 践 证 明 ， 在经 历 了加 里东 、 印支 和燕 山等 多期 多阶段强 烈 的构造 活动 改造之 后 ， 其 中包 括 隆升剥蚀 、 褶皱 变形 、 断 裂切 割 、 地表 水 的下渗 以及压 力体 系 的破 坏 等 ， 几 乎 已 使 海 相 地 层 中 的 大 量 油 气 散 失 殆 尽[ 。油气保存 条件 已成为制约中国南 方油气 勘探 的一 个关 键 因素 。这些构 造不稳 定 区 的地 面 构 造 特 征 多 表 现 为 背 斜 宽 缓 、 向斜 窄 陡 、 断 裂 发 育 、 页岩层系多出露地表 ， 页岩气保存条件无疑较 差 。即便是在一些未遭到完全破坏的拗陷区仍然 残存有页岩气 ， 但其规模必定受 限， 页岩气勘探的 经 济风 险极 大 。此 外 ， 这些 构 造 复 杂 地 区 的地 表 条 件极 差 ， 宽 缓背斜 区多见平 坝 ， 窄 陡 向斜 区多 为 高山深谷。这又为页岩气钻探和压裂作业带来了 极 大 的工程技 术风 险 。 近两年内中国石油 、 中国石化和国土资源部 等 多家 单位在 滇 东 北 、 黔 东南 以及 渝 东南 等 海 相 地区实施的页岩气勘探工作已遭遇 了极大的地质 与 工程 技术挑 战 。页岩 气保存 条件 的重 要性 已在 这 些构 造复 杂 区的页岩 气勘探 实践 中得 到 了充 分 的证 实 。因此 ， 在 页岩 气选 区评价 中 ， 应 尽可 能摒 弃 发育 深大 断裂 和 上 冲断 块 的构造 复杂 区 ， 选 择 已有油气田 藏 发现、 页岩气资源禀赋高的含油 气 盆地 或拗 陷开 展 页 岩气 勘 探 评 价工 作 ， 否则 将 会 面 临极大 的地 质 、 工 程与经 济 风险 。 3 结 论 a ． 对 “ 页 岩气” 的科学 界定 应该考 虑地 质 与工 程 2个 方 面 。“ 页 岩 气 ” 系 指 产 白颗 粒 直 径 5 0 的细 粒 沉 积 岩 层 中， 并 需 要 通 过水平 井钻 探 以及 多段 水力 压裂技 术才 能规 模 化 经济开 采 的一类 天然气 。 b ． 页岩气 开 采 需 遵 循 基 本 的 油 气 勘 探 开 发 程 序 。在决 策进 入 钻 井 勘 探 阶段 之 前 ， 必 须 开展 页岩气选区评价工作 ， 以搞清评价 区内页岩气含 气系统是否普遍存在 、 页岩储层是否能够有效压 裂改 造 以及 页岩 气资 源勘探 的潜 力与 规模 有多大 等关 键 问题 。 C ． 页岩气选区、 选层评价工作的主要 内容是 通过 区域地 质 调查 、 钻 探取 样分 析 、 页岩气 成藏地 质条件 与 资源潜 力 评 价 ， 优 选 出页岩 气 勘 探 有 利 区 以及 具有 商业 开采 价 值 的 页岩 气 储 层