页岩气特点及成藏机理.doc

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1、页岩气特点及成藏机理---陈栋、王杰页岩气作为一种重要的非常规油气资源，随着能源资源的日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，其重要性已经日益突出。随着国家新一轮页岩气勘探开发部署的大规模展开，正确认识和掌握页岩气的成因、成藏条件等知识，对于今后从事页岩气现场录井的工作人员提高录井质量具有较好的指导意义。1.概况页岩气（shalegas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。其形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在

2、盆地内厚度较大、分布较广的页岩烃源岩地层中。2.特点2.1页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间；以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别

3、较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。2.2页岩本身既是气源岩又是储集层，目前可采的工业性页岩气藏埋深最浅为182m。页岩总孔隙度一般小于10%，而含气的有效孔隙度一般只有1%-5%，渗透率则随裂缝发育程度的不同而有较大的变化。2.3页岩具有广泛的饱含气性，天然气的赋存状态多变，吸附态天然气的含量变化于20%-85%之间。油气藏分布示意图2.4页岩气成藏具有隐蔽性特点，不以常规圈闭的形成存在，

4、但当页岩中裂缝发育时，有助于游离相天然气的富集和自然产能的提高。当页岩中发育的裂隙达到一定数量和规模时，就成为天然气勘探的有利目标。页岩气的资源量较大但单井产量较小，美国页岩气井的单井采气量为2800-28000m3/d。2.5在成藏机理上具有递变过渡的特点，盆地内构造较深部位是页岩气成藏的有利区，页岩气成藏和分布的最大范围与有效气源岩的面积相当。2.6原生页岩气藏以高异常压力为特征，当发生构造升降运动时，其异常压力相应升高或降低，因此页岩气藏的地层压力多变。2.7页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的

5、优点—-大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。3.成因通过对页岩气组分特征、成熟度特征分析，页岩气是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合。生物成因气是有机物在低温下经厌氧微生物分解作用形成的天然气；热成因气是有机质在较高温度及持续加热期间经热降解和裂解作用形成的天然气。相对于热成因气，生物成因的页岩气分布极限，主要分布盆地边缘的泥页岩中，在美国研究比较深入的五个盆地的五套页岩中，密执安盆地和伊利诺斯盆地发现了生物成因

6、的页岩气藏，并且是勘探目标中的主要构成(Schoell，1980；Malter等，2000)。3.1生物成因在页岩气中有一部分是生物成因气，通过在埋藏阶段的早期成岩作用或近代富含细菌的大气降水的侵入作用中厌氧微生物的活动形成；生物成因气，生成于细菌的甲烷生成作用，菌生甲烷占世界天然气资源总量的20％以上(Rice，1993)。微生物成因气最普遍的标志是甲烷的σ13C值很低（<-55‰）。此外，由于一些中间微生物作用产生了CO2副产品，所以可以根据CO2的存在和同位素成分来判断是否为生物作用形成的天然气。

7、因为微生物作用仅产生了大量甲烷（>1molvo1.％），一般高链烃类是因热成因而形成，因此天然气的总体化学特征也可以表明了其成因。由于不同的生烃机理可以导致相似的同位素值和组分值，所以区分气体成因是非常复杂的。一些次生作用，如运移、细菌氧化和二者的共同作用由于改变了主要诊断特征而使生气机理的识别变得更加复杂。目前发现的生物成因气主要可以分为两种形式：①早成型,从页岩沉积并且成岩作用初期就开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄较大;②晚成型,气藏的平面形态为环状。3.1.1页岩生物成因气的生成导致甲烷生成

8、的有机质分解作用由不同的微生物群体完成的（Mah等，1977）。生物成因作用可以通过两种方式：二氧化碳的还原作用、醋酸盐的发酵作用生成甲烷。醋酸盐发酵作用：CH3COOH→CH4+CO2(反应1)CO2还原作用：CO2+4H2→CH4+2H2O(反应2)在菌生甲烷的形成过程中二氧化碳还原作用和醋酸盐发酵作用是同时作用的。但是在不同的情况下，他们所生成的数量是不同。据同位素成分分析，大多数古代生物成因气聚集可能是由二氧化碳还原作用生成的，而近