頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層地質(zhì)特征簡(jiǎn)述

曾明勇，唐藝文，王　坤

頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層地質(zhì)特征簡(jiǎn)述

曾明勇，唐藝文，王坤

（西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川成都 610500）

頁(yè)巖氣藏相比常規(guī)氣藏有其獨(dú)特之處，頁(yè)巖氣藏是以吸附或者游離態(tài)為主要賦存方式的天然氣聚集，其中一部分以游離態(tài)或溶解態(tài)賦存于孔隙和裂縫中，一部分吸附在有機(jī)質(zhì)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(guó)的頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量巨大，國(guó)內(nèi)外成功開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)表明，壓裂改造是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)步驟，在施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層壓裂地質(zhì)特征是一個(gè)重要的考慮因素。基于此，在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外有關(guān)頁(yè)巖氣文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)頁(yè)巖氣藏壓裂地質(zhì)特征進(jìn)行研究。

頁(yè)巖氣藏；物性；地質(zhì)特征

頁(yè)巖氣藏具有一系列特殊的儲(chǔ)層特征，因此在勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中氣體滲流、增產(chǎn)改造機(jī)理及技術(shù)均不同于常規(guī)氣藏，頁(yè)巖氣藏壓裂改造涉及眾多儲(chǔ)層特征因素，因此充分認(rèn)識(shí)頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層地質(zhì)特征有利于提高壓裂施工效果，充分發(fā)揮頁(yè)巖氣產(chǎn)能，提高頁(yè)巖氣采收率。

1　頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層地質(zhì)特征

1.1泥頁(yè)巖厚度

一定的頁(yè)巖儲(chǔ)層厚度是形成頁(yè)巖氣富集區(qū)的基本條件，直接控制著頁(yè)巖氣藏是否具備經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值。根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)資料顯示，北美開(kāi)發(fā)的主要含氣頁(yè)巖儲(chǔ)層厚度為9～91m［1］，國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)為在一個(gè)區(qū)域內(nèi)高總有機(jī)碳含量（TOC＞2%）的泥頁(yè)巖連續(xù)厚度達(dá)到15m即為具有潛在頁(yè)巖氣勘探前景的區(qū)域［2］。國(guó)內(nèi)目前在長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)、涪陵地區(qū)，其儲(chǔ)層的有效厚度可達(dá)35m左右，因此泥頁(yè)巖儲(chǔ)層厚度越大、有機(jī)質(zhì)含量越高，對(duì)頁(yè)巖氣藏的增產(chǎn)改造效果和產(chǎn)能保證提供了較好的條件。

1.2頁(yè)巖組成特征

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層巖石組成包括有機(jī)質(zhì)、石英、黏土礦物、碳酸鹽礦物等。有機(jī)質(zhì)含量不僅影響頁(yè)巖氣烴類(lèi)的生成，還影響氣體的吸附，高有機(jī)質(zhì)含量表明更高的生烴潛力及更好的吸附能力。勘探開(kāi)發(fā)資料表明，含氣頁(yè)巖中遠(yuǎn)景區(qū)平均有機(jī)碳含量不低于0.5%，有利區(qū)不低于1.5%，核心區(qū)不低于3.0%。有機(jī)質(zhì)含量同時(shí)也控制著頁(yè)巖天然裂隙的發(fā)育程度，伴隨有機(jī)質(zhì)成熟度增高，頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為烴類(lèi)，硅質(zhì)含量升高，頁(yè)巖脆性增強(qiáng)，更易形成天然裂隙。

對(duì)于頁(yè)巖儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，最常見(jiàn)的礦物主要有高嶺石、蒙皂石、伊利石，同時(shí)還混有磷灰石、云母、黃鐵礦、長(zhǎng)石、石英、白云石、方解石等礦物。黏土礦物中的碳酸鹽、硅質(zhì)等脆性礦物由于沉積、成巖作用會(huì)發(fā)生成分和結(jié)構(gòu)上的改變，從而使得頁(yè)巖中產(chǎn)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(shì)，一定條件下黏土礦物含量越高，頁(yè)巖氣的吸附氣含量越大。

1.3天然裂縫特征

頁(yè)巖主要存在5種裂隙，即構(gòu)造裂隙、層間頁(yè)理縫、低角度滑脫縫、成巖收縮微裂隙和有機(jī)質(zhì)演化異常壓力裂隙。裂縫的發(fā)育和展布特征與頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏密切相關(guān)。在壓裂施工過(guò)程中，天然裂縫被水力激活后拓寬儲(chǔ)層中的裂縫帶是取得增產(chǎn)效果的關(guān)鍵措施，水力壓裂施工很容易壓開(kāi)泥頁(yè)巖地層中因膠結(jié)而封閉的天然裂縫，并溝通成裂縫網(wǎng)絡(luò)，因此縫網(wǎng)的形成與天然裂縫的發(fā)育程度密切相關(guān)。

1.4頁(yè)巖的儲(chǔ)層物性

頁(yè)巖既是烴源巖又是儲(chǔ)集層，因此頁(yè)巖氣具有典型的“自生自?xún)?chǔ)”特征。大量資料表明，頁(yè)巖儲(chǔ)層具有低孔、特低滲的物性特征。據(jù)美國(guó)有效頁(yè)巖統(tǒng)計(jì)［3］，頁(yè)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(guó)內(nèi)涪陵地區(qū)的頁(yè)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］?？紫抖仁谴_定游離氣含量和評(píng)價(jià)頁(yè)巖滲透性的主要參數(shù)，滲透率則在一定程度上影響頁(yè)巖氣的賦存形式，主要影響游離態(tài)氣體的存儲(chǔ)。

1.5頁(yè)巖氣滲流機(jī)理

頁(yè)巖氣的滲流主要包括吸附的氣體在完井、開(kāi)發(fā)降壓的過(guò)程中，打破原來(lái)的吸附平衡，從頁(yè)巖表面解析出來(lái)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(kuò)散作用而在地層中流動(dòng)，擴(kuò)散作用包括：克努森擴(kuò)散，分子擴(kuò)散，表面擴(kuò)散等，流動(dòng)過(guò)程中始終伴隨著濃度的變化；頁(yè)巖氣在井筒附近及微裂縫中的流動(dòng)符合達(dá)西線(xiàn)性滲流，在該過(guò)程中，頁(yè)巖氣流向生產(chǎn)井筒［5］。

2　認(rèn)識(shí)及結(jié)論

1）頁(yè)巖氣藏壓裂改造涉及眾多儲(chǔ)層特征因素，因此充分認(rèn)識(shí)頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層地質(zhì)特征有利于提高壓裂施工效果，充分發(fā)揮頁(yè)巖氣產(chǎn)能，提高頁(yè)巖氣采收率。

2）頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層的厚度、巖石組成、裂縫等地質(zhì)特征對(duì)頁(yè)巖氣藏的開(kāi)發(fā)有指導(dǎo)性的作用。

3）頁(yè)巖氣藏的滲流是一個(gè)復(fù)雜的多尺度流動(dòng)過(guò)程，有著特殊的運(yùn)移機(jī)制。頁(yè)巖氣流動(dòng)機(jī)理主要包括解吸、擴(kuò)散、達(dá)西流動(dòng)。

［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(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件［J］.天然氣工業(yè)，2008，28（02）：151-156.

［3］ 聶海寬，唐玄，邊瑞康.頁(yè)巖氣成藏控制因素及中國(guó)南方頁(yè)巖氣發(fā)育有利區(qū)預(yù)測(cè)［J］.石油學(xué)報(bào)，2009，30（04）：484-491.

［4］ 張全林，鄧虎成，熊亮，等.四川盆地龍馬溪組頁(yè)巖儲(chǔ)層特征差異性探討——以威遠(yuǎn)與涪陵地區(qū)為例［J］.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：自科版，2016，13（17）.

［5］ 魏明強(qiáng)，段永剛，方全堂，等.頁(yè)巖氣藏孔滲結(jié)構(gòu)特征和滲流機(jī)理研究現(xiàn)狀［J］.油氣藏評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)，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(nèi)江人，本科在讀，主要研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)。