頁巖氣勘探選區(qū)條件分析

溫劍

摘要：文章在把北美對比四川盆地頁巖氣下，頁巖氣對比常規(guī)天然氣下，得出物源和初次運移條件等為成藏頁巖氣的條件，在二次運移和圈閉條件上，沒有具體要求；在分析頁巖氣成藏條件和特征基礎上，對地質狀況等多個因素進行綜合考慮，進而對勘探開發(fā)頁巖氣選區(qū)指標進行建立，作為評價服務頁巖氣資源的依據(jù)。

關鍵詞：頁巖氣；勘選條件；勘選指標；選區(qū)條件；地質勘察 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE132 文章編號：1009-2374（2016）31-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.070

受勘探常規(guī)油氣增大難度的影響，人們開始逐步重視勘探非常規(guī)油氣，自2000年開始，人們更是廣泛關注勘探頁巖氣。中國具有豐富的頁巖氣資源。前人已經(jīng)廣泛的探索頁巖氣成藏地質條件和成藏機理，但分類總結頁巖氣成藏條件和特征還沒有展開，在沒有充分認識頁巖氣成藏機理下，評價頁巖氣資源也困難重重。通過實例研究頁巖氣盆地和中國四川盆地，剖析頁巖氣成藏條件與特征，進而把評價頁巖氣選區(qū)標準建立起來，旨在為評價頁巖氣資源提供依據(jù)。

1 頁巖氣內涵與特征

頁巖氣就是儲集巖系中的天然氣，富有機質頁巖孔隙度和滲透率極低。甲烷為氣體主要成分，游離氣和吸附氣共存為賦存力方式，成藏條件為自生自儲與原位飽和。大型人工造縫是開發(fā)頁巖氣工業(yè)產(chǎn)能形成的必要條件，因此，“人造氣藏”是對其過程進行的稱呼。不同于常規(guī)等天然氣藏，頁巖氣自身特征極為顯著。以下五個方面為其主要特征體現(xiàn)：

一是頁巖氣成因具有很多因素，即涵蓋生物成因氣內容，也涵蓋熱成因氣，同時還包含熱裂解成因等內容，在演化有機質各階段，頁巖氣源儲一體，持續(xù)允注和原位飽和聚集為成藏過程；就頁巖儲層來看，具有超致密性，多樣的孔隙類型，微納米級為主要的孔隙大小。

二是甲烷是頁巖氣組成主要成分，含有少量的乙烷與丙烷等，N2、CO2等非烴氣體也存在，極少有H2S氣體，吸附態(tài)與游離氣為主要氣體賦存力形式，20%～80%總氣量為吸附氣。

三是構造不具備控制頁巖氣分布功能，圈閉界限沒有或不明顯，控制含氣范圍因素，即涵蓋成氣烴源巖面積，同時也包括封蓋層良好狀況，資源具有較大的規(guī)模，然而可采程度卻相對較低，一般是在10%～35%之間，高豐度“甜點”核心區(qū)具備。

四是非達西滲流是頁巖氣產(chǎn)出的主要形式，相態(tài)轉化無論是解吸、擴散、滲流等狀況都比較慢長，具有很長的生產(chǎn)周期。

五是儲層大型體積壓裂是開發(fā)頁巖氣工業(yè)產(chǎn)能形成的必要條件，一般低產(chǎn)或無產(chǎn)為改造前狀況，不產(chǎn)水或產(chǎn)水很少為生產(chǎn)過程中狀況。

含油氣區(qū)普遍存在頁巖氣，受埋藏深度等經(jīng)濟條件等方面影響，有些已經(jīng)暫時不具備工業(yè)價值，而有些還具備一定的工業(yè)價值。與北美頁巖氣產(chǎn)區(qū)相比較，我國目前的頁巖氣勘探實踐，分析頁巖氣成藏條件，可以考察其頁巖氣是否具備工業(yè)價值。太平洋與印度洋等板塊交匯處地質構造特征復雜。從童亨茂等研究得出，形成前南華紀陸核和古中國地臺等階段為中國地質構造演化階段的劃分。演化期為3大階段，變動的沉積盆地形成，具有多類型和復雜結構，疊合多期性與構造多期性特征，富有機質頁巖發(fā)育在每一階段都存在。相比于常規(guī)天然氣，在成藏條件上，頁巖氣自身特點突出，頁巖氣成藏必須氣源充足，規(guī)模頁巖具備適度發(fā)育的裂縫等，但圈閉條件的特定性不需要。

2 頁巖氣成藏特征

在成藏條件具備前提下，受成藏機理差異性的影響，頁巖氣成藏相比于常規(guī)天然氣，其特征獨特性凸顯，具體表現(xiàn)在以下兩個方面特征：一是成因特征；二是氣源生產(chǎn)力特征。

2.1 成因特征

頁巖氣成因主要涵蓋三大類：一是生物成因；二是熱解成因；三是熱裂解成因。在地質條件下，頁巖氣成因不僅要經(jīng)歷一種成因類型，可能會經(jīng)歷多種成因類型。由于泥頁巖埋深較淺，生成的頁巖氣受熱演化程度較低等影響，即形成生物成因氣，密執(zhí)安盆地的Antrim頁巖氣，就屬于典型的生物成因氣。而圣胡安盆地、福特沃斯盆地等地的頁巖氣碳同位素統(tǒng)計規(guī)律不明顯，在這些盆地中，受熱演化程度較高、部分埋深較大等因素影響，會產(chǎn)生熱解成因頁巖氣，屬于殘留型的天然氣藏，其甲烷氣碳同位素偏低。目前，許多商業(yè)性開發(fā)的頁巖氣藏，主要都是熱解成因類型，或者是熱裂解成因的類型，頁巖氣藏生物成因類型開采較少，生物成因泥頁巖生氣量較少，很難有充足的氣源，因此也很難生成頁巖氣藏。

2.2 氣源生產(chǎn)力特征

氣源生產(chǎn)力充足是規(guī)模頁巖氣聚集形成的必要條件，內因母質類型等氣源巖本身的特性，加上外因熱演化條件等都會影響氣源生產(chǎn)力因素，Ⅰ型和Ⅱ型多為頁巖氣生氣母質狀況，較少存在Ⅲ型，在熱演化程度等同條件下，泥頁巖母質類型好，就會具有相對較大的生氣潛力，出現(xiàn)氣體殘留機會增多。而頁巖氣藏工業(yè)開采價值具備，氣源生產(chǎn)力均會充足，也就是生成的頁巖氣足夠多，但不能夠證明其就是頁巖氣氣源條件，相反，頁巖氣有極為嚴格的成藏指標下限，頁巖氣成藏指標間在某種程度上具備互補性特征，某個單一指標的不足不能證明成藏條件好壞，具有較好的其他指標時，補償作用就能夠發(fā)揮出來。

3 頁巖氣成藏選區(qū)條件

3.1 物質來源

暗色泥頁巖為頁巖氣的主要物源，而且這種暗色泥頁巖必須富含瀝青質或富有機質，也就是高炭泥頁巖。這種頁巖屬于工業(yè)聚集型的高炭泥氣源物質生物氣和低熟未熟氣等高炭泥頁巖生成氣體，構成頁巖氣氣源。

3.2 儲集條件

從頁巖本身地質條件來看，頁巖氣儲層小于15%，屬于一種多數(shù)頁巖孔隙度狀況。如果是1%～5%屬于含氣有效孔隙度狀況。對于商業(yè)聚集頁巖氣來說，僅單一的頁巖孔隙是達不到所需的儲集空間的，然而由于受頁巖裂縫彌補作用的影響，在頁巖發(fā)育規(guī)模下，頁巖的頁巖氣儲集空間就極為充足。目前發(fā)育裂縫均在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的工業(yè)價值頁巖氣藏中存在，而裂縫發(fā)育的地區(qū)往往處于構造轉換帶等地，一般裂縫會發(fā)育在這些地區(qū)的頁巖中，因此頁巖氣發(fā)育有利地區(qū)就是盆地邊緣斜坡等區(qū)域的頁巖，在這些地方，頁巖基本在埋深方面沒有要求，182m為其最淺埋深，頁巖氣藏狀況具備商業(yè)價，而頁巖氣藏發(fā)育在埋深超過5000m處依然進行。

3.3 運聚條件

頁巖氣具有極短的運移距離，近聚集或者原地聚集為基本狀況，比較有代表性的應屬于自生自儲的特點，在初次運移頁巖氣過程中，氣體如果生成于有機母質，那么在頁巖氣運移后，我們就需要向孔隙及裂縫進入。到了二次運移的時候，成藏就能夠完成，不需要進行任何操作。頁巖氣藏存在形式比較特殊，頁巖氣藏存體系相對獨立，以擴散與滲濾形式散失部分頁巖氣，但在頁巖內部會滯留大部分氣體，這是異常壓力存在于多數(shù)頁巖氣藏之中的直接因素，是否存在異常壓力，是一個重要的識別頁巖氣藏標志。在淺埋藏階段，頁巖生氣量就比較小，直接形成較少的生氣，大大小于外部氣源巖生物化學生氣量。尤其是在異常低壓狀態(tài)下生氣量就更容易形成較少的生氣。在深埋藏階段，往往會出現(xiàn)增高熱演化程度的狀況，在此階段，頁巖增大生氣量，并且內部形成異常高壓，產(chǎn)生一些急劇膨脹的氣體。在深埋藏階段，烴類流體在頁巖氣藏外部會出現(xiàn)大量熱解成氣狀況，此時，可以產(chǎn)生壓力升高或者出現(xiàn)頁巖氣藏異常低壓等情況，抬升或沉降構造運動發(fā)生在頁巖氣藏時，可能會出現(xiàn)滯留其地層壓力的情況，此時就會產(chǎn)生相對高或低的異常壓力。

3.4 保存條件

在頁巖內部裂縫之中，由于會大量儲集頁巖氣，出現(xiàn)四周的結構被致密的泥頁巖包圍現(xiàn)象，導致在特定圈閉條件下，可能會出現(xiàn)頁巖氣成藏不具備條件的問題，如果再出現(xiàn)頁巖裂縫發(fā)育過度等問題，獨立封閉體系就很容易遭到破壞。通過裂縫，頁巖氣就會散失，這也是頁巖氣相當發(fā)育某些裂縫地區(qū)很難成藏的根源所在。當然，如果封蓋層條件良好，就可以有效抑制頁巖氣逸散作用。

3.5 選區(qū)條件

目前，從總體上看，勘探和開發(fā)中國頁巖氣狀況還處于起步階段，無論是在開采技術方面，還是在理論研究方面都顯得不足，尚處于一種探索階段。但是建立頁巖氣選區(qū)條件參數(shù)，卻具有很重要的現(xiàn)實意義在分析頁巖氣成藏條件基礎上，總結出資源豐度和母質類型等方面因素，將會具體影響到頁巖氣資源地質條件。巖單層厚度比30m低，頁巖層厚度小于地層厚度的25%。裂縫發(fā)育有較差的程度，構造有較弱的強度，擋板有較弱的條件，貝巖氣去帶處于該指標范圍內，都應該是低于25分以下的分值。開發(fā)利用頁巖氣，主要受以下因素影響，如市場需求、地形條件、埋深等，有著越好的指標參數(shù)，就會有越高的響應的分值。

4 結語

勘探頁巖氣在我國剛剛起步，在認識頁巖氣成藏方面還處于深度不足狀態(tài)，在評價頁巖氣資源方面也很薄弱，因此頁巖氣勘探選區(qū)條件分析對于開發(fā)利用頁巖氣具有重要意義。

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