頁巖氣地質特征及其產能影響因素分析

朱 良

（江西省頁巖氣投資有限公司，江西南昌 330000）

頁巖氣地質特征及其產能影響因素分析

朱 良

（江西省頁巖氣投資有限公司，江西南昌 330000）

頁巖氣作為一種重要的非常規(guī)能源，日益受到重視。本文主要對頁巖氣基本特征和頁巖氣產能的主要影響因素進行了詳細分析，以期為今后頁巖氣開采提供理論依據。

頁巖氣；地質特征；產能；影響因素

隨著全球經濟的快速發(fā)展，使得能源消費與需求量逐年增加，頁巖氣作為一種重要的非常規(guī)能源，日益受到重視，各國競相投入，廣泛開展研究。由于頁巖氣地質條件比較復雜和特殊，因此，加強頁巖氣產能影響因素分析對解決頁巖氣勘探開發(fā)具有重要意義。

1 頁巖氣基本特征

頁巖氣是指以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式，賦存于頁巖及其夾層中烴類氣體。含氣頁巖主要以多種細粒巖石所組成的巖層為主，包括頁巖、泥巖、粉砂質泥巖等，礦物成分主要為伊利石、蒙脫石、伊蒙混層等粘土礦物和石英、長石、方解石等脆性礦物，以及黃鐵礦等其他礦物。儲層基質孔隙度較小，一般小于10%，滲透率較低，主要以納米級為主，成藏特征為自生、自儲和自保，聚集特征主要受有機質分布和埋藏深度控制，具有連續(xù)聚集特征。頁巖氣儲集空間主要以孔隙和微裂縫為主。含氣頁巖按照形成環(huán)境可以劃分為海相含氣頁巖、海陸過渡相含氣頁巖和陸相含氣頁巖三種類型。

從頁巖類型來看，海相頁巖具有“一老二雜三高”的特點，具體體現(xiàn)在地質時代較老、構造運動復雜、高有機碳含量、高成熟度、高演化程度等特征，以產天然氣為主；陸相頁巖具有“新一深二低”的特點，具體表現(xiàn)為時代較新、埋藏深度大、成熟度低、脆性礦物含量低等特征，以油和氣為主。

2 頁巖氣產能影響因素分析

2.1 頁巖氣產能靜態(tài)影響因素

2.1.1 礦物組成

頁巖氣開采過程中，巖石礦物組成特征是影響產能的一個重要因素，其中影響開采的主要因素是儲層中脆性礦物的含量。實驗證明，濕巖石的含氣量低于干巖石，蒙脫石的吸附能力低于伊利石，吸附能力最弱的為高嶺石。

2.1.2 巖石孔隙度

頁巖儲層孔隙按演化歷史可分為原生孔隙和次生孔隙；按大小可分為微型孔隙、小型孔隙、中型孔隙和大型孔隙。頁巖含氣孔隙度較低，一般僅為1%～5%，游離氣主要儲集在孔隙中，游離氣的含量與孔隙體積的大小具有非常緊密的關系，通常孔隙體積越大，游離氣含量也就越多。賦存在單一孔隙中的頁巖氣，由于儲氣空間小，初期開采不具有商業(yè)價值，但通過后期的壓裂改造，可形成足夠的儲集空間，能夠較大程度上增加頁巖氣的產能。

2.1.3 頁巖厚度

廣泛分布的泥頁巖是形成頁巖氣的重要條件。另外，充足的有機質和足夠的儲存空間主要由頁巖沉積厚度決定，通常情況下，厚度越大，其封蓋能力就越強，也越有利于頁巖氣的保存，從而有利于頁巖氣成藏。目前，頁巖氣開采最小凈厚度要高于6m以上，因此，要想頁巖氣藏達到一定的儲量規(guī)模，需要頁巖具有較大的厚度。

2.1.4 有機質豐度和成熟度

有機碳含量是評價頁巖產氣能力的重要指標。有機質含量主要受頁巖沉積環(huán)境的影響，高豐度的烴源巖易于形成在水生生物發(fā)育較為繁盛的區(qū)塊?？傆袡C碳的含量與吸附氣的含量密切相關，富含粘土層段的有機質豐度最高，吸附性也較強，從而有利于頁巖氣的賦存。

2.2 頁巖氣產能動態(tài)影響因素

2.2.1 吸附作用對頁巖氣產能的影響

頁巖氣在儲層中的吸附方式主要有物理吸附和化學吸附兩種。物理吸附主要是由于儲層巖石的非平衡分子力所產生的；化學吸附則是在一定條件下發(fā)生的化學反應，具有不可逆性、有選擇性、吸附時間長和不連續(xù)等特點。與常規(guī)油藏相比，頁巖氣井的穩(wěn)產時間較長，其主要原因是因為儲集層中吸附著大量的頁巖氣，頁巖氣主要是吸附方式保存在儲層中。因此，頁巖氣井產能取決于儲層中吸附氣的含量。

2.2.2 滑脫效應對頁巖氣產能的影響

滑脫效應是影響頁巖氣井產能的關鍵因素。通過生產實踐可知：頁巖氣體的滑脫效應隨著孔隙壓力的增加而不斷減弱。通常，氣體在儲層孔隙壓力低于 10MPa 時出現(xiàn)滑脫效應，儲層埋藏深度不同，滑脫效應對氣井的產能影響也不同。

2.2.3 壓裂液滯留對頁巖氣產能的影響

頁巖氣儲層天然裂縫經濟開采價值較低，為了提高經濟效益，在后期生產過程中，需要通過壓裂增產措施來提高頁巖氣井產量。但在壓裂過程中，壓裂液在儲層中的滯留會對頁巖氣井的產能造成一定的影響，導致氣藏產量降低。

3 結束語

綜上所述，頁巖氣產能主要受靜態(tài)因素和動態(tài)因素兩方面的影響，其中靜態(tài)因素包括礦物組成、巖石孔隙度、頁巖厚度、有機質豐度和成熟度四個方面，動態(tài)因素主要包括吸附作用、滑脫效應及壓裂液滯留等。我國的頁巖氣資源潛力巨大，具有較好的發(fā)展前景。為了有效開發(fā)非常規(guī)天然氣資源，需要不斷加強理論創(chuàng)新，探索頁巖氣開發(fā)關鍵技術，以期盡早實現(xiàn)頁巖氣在中國商業(yè)性開發(fā)，促進經濟快速發(fā)展。

[1]鄒才能，董大忠，王社教，等.中國頁巖氣形成機理、地質特征及資源潛力[J].石油勘探與開發(fā)，2010，（6）.

[2]張金川，徐波，聶海寬，等.中國頁巖氣資源勘探潛力[J].天然氣工業(yè)，2008，（6）.

[3]周登洪，孫雷，嚴文德，等.頁巖氣產能影響因素及動態(tài)分析[J].油氣藏評價與開發(fā)，2012，（1）.

Shale gas geological characteristics and factors affecting productivity

Zhu Liang

Shale gas as an important unconventional energy，more and more attention.This paper focuses on the basic characteristics of shale gas and shale gas production were the main factors can be analyzed in detail in order to provide a theoretical basis for future shale gas.

shale gas；geological characteristics；capacity；factors

TE155

B

1003–6490（2016）04–0256–01

2016–03–16

朱良（1985—），男，江西樟樹人，助理工程師，主要從事頁巖氣勘探開發(fā)項目研究及管理工作。