中美页岩气成藏条件_分布特征差异研究与启示

页岩气,非常规能源

中美页岩气成藏条件、分布特征差异研究与启示

李建忠，李登华，董大忠，王社教

（中国石油勘探开发研究院，北京100083）

［摘要］美国页岩气大多为海相热成因型，产气页岩主要分布在前陆和克拉通盆地的泥盆—石炭系，埋藏深度一般为1500～3500m。我国页岩分为海相、海陆过渡相与煤系、湖相三类，其中海相页岩主要发育在坳拉富有机质集中段分布稳定，热成熟度偏高，有较高的含气量，勘探前景最好；海槽和克拉通盆地的下古生界，

陆过渡相与煤系页岩主要发育在大型坳陷和前陆盆地，层系以石炭系—侏罗系为主，没有明显的富有机质集中段，含气量差别较大，勘探潜力有待落实；湖相页岩主要发育在中、新生代陆相盆地，富有机质集中段厚度成熟度较高的凹陷中心区可能具有一定资源前景。预测我国页岩气勘探将经历较长的探索期，未来年产大，

量可达500亿～600亿m规模。

［关键词］页岩气；成藏条件；分布特征；富有机质页岩；中美对比；启示

［中图分类号］TE132．2［文献标识码］A［文章编号］1009－1742（2012）06－0056－08

3

1前言

气供应格局产生了重大影响，而且在全球掀起一场

“页岩气革命”。德国、英国、法国、波兰、中国、印度、澳大利亚和新西兰等国都开始对本国页岩气资

其中印度、新西兰等已经取源进行前期研究与评价，

得单井突破并进入试验性开采阶段。我国相关政府

部门和企业一直高度重视页岩气的勘探开发，至2011年年底，已设立威远等5个页岩气先导试验区，完钻页岩气井50余口，获气15口，其中9口井初期日产量超过1万m。目前页岩气被批准列为单独矿种，国土资源部已组织多轮区块招标，在全“页岩气热”。国掀起了

页岩气在美国实现了巨大成功，这种成功是否

“复制”？笔者等对中、能在我国美页岩气成藏条件和分布特征进行详细对比分析，以期得出一些重要对我国未来页岩气发展前景作出较为准确和启示，客观的判断。

3［3］

美国是全球页岩气发现最早、开发最成功的国

家。1821年，第一口商业性页岩气井完钻，比第一

［1］

口油井早38年。但因产量低、效益差，页岩气开发进展缓慢，直到1999年美国页岩气产量才突破

100亿m3。21世纪以来，随着水平井钻探和分段压裂技术日臻成熟，美国页岩气勘探开发取得突破性产量进入快速增长期。2005年美国页岩气产进展，

3

2008年突破600亿m3，2009年，量突破200亿m，

在页岩气的助推下，美国超过俄罗斯成为世界第一

大天然气生产国。2010年页岩气产量达到1378

3

亿m，约占美国天然气总产量的23%。2012年

AEO（AnnualEnergyOutlookofU．S．EnergyIn-初，

formationAdministration，美国能源信息署发布的年度能源展望）预测美国待发现的页岩气技术可采资

3

源量为13．6万亿m，判断2021年美国将成为天然气净出口国

［2］

。

2中美页岩气成藏条件对比

页岩气的成分以甲烷为主，含有少量轻烃气体，

页岩气不仅改变了美国能源结构，对世界天然

［收稿日期］2012－04－06

［“我国非常规天然气开发利用战略研究”（2011－ZD－19－2）基金项目］中国工程院重大咨询研究项目

［作者简介］李建忠（1968—），男，河南辉县市人，教授级高级工程师，主要从事油气资源评价和规划部署研究；

E－mail：lijizh@petrochina．com．cn

56中国工程科学

页岩气,非常规能源

存在吸附态、游离态和溶解态等多种赋存相态，其中以吸附态和游离态为主体。页岩气藏按其天然气成因可分为三种类型：热成因型、生物成因型和混合［4］

型。目前这三种类型在美国都有发现，其中热成

表1

Table1

页岩

名称

盆地名称FortWorthGulfCoast

盆地类型

盆地面积/km2

页岩时代密西西比系上白垩统密西西比系上侏罗统中泥盆统上泥盆统上白垩统上泥盆统泥盆—石炭系

因型页岩气无论是气藏个数还是资源量都占绝对多［5～7］

（见表1）。我国已发现的页岩气藏均为热成数

因型，成藏条件与美国有相似之处，但也存在明显的差异。

美国主要产气页岩基础数据表

BasicdataofmajorgasshaleinAmerica

页岩类型

有效

TOC/%埋深/m

厚度/m1980～25901200～4270305～21353200～39901220～25901830～3350915～1830180～670150～610

总孔隙度/%

含气量吸附/（m3·气含

量/%t－1）4．2～

9．92．8～5．71．7～6．22．8～9．31．7～2．82．8～5．30．4～1．31．1～2．81．1～2．2

2010～202010202060～857040～60

压力系数0．99～1．011．35～1．801．38～1．841．61～2．070．92～1．381．35～1．850．46～0．580．810．99

可采资源量/（1012m3）1．220．590．912．124．080．620．340．570．31

Ro/%

BarnettEagleFord

前陆克拉通前陆克拉通前陆前陆前陆

38100835002330023300246050285002280031100

海相海相海相海相海相海相海陆过渡相海相海相

30～18030～906～6060～9015～6035～7060～9020～4015～30

4．52．84～9．80．5～43～121～140．5～2．51～201～25

1～1．31～21～51．2～31．2～3．51～41．6～1．880．4～0．60．4～1

4～52～102～88～9103～93～5．5910～14

FayettevilleArkomaHaynesvilleMarcellus

EastTexasAppala-chian

WoodfordAnadarkoLewisAntrimNewAlbany

SanJuan

Michigan克拉通Illinois

克拉通112700

注：TOC（totalorganiccarbon）为总有机碳；Ro为热成熟度

2．1生烃条件

页岩气的工业聚集需要丰富的气源物质基础，

木盆地寒武—奥陶系页岩TOC含量平均为1．5%～2．86%，高TOC页岩厚度占比为10%～20%，面积占比为25%～40%。值得注意的是塔里木盆地东部除发育较好的富有机质页岩外，还发TOC含量为1%～育了一套厚度在100～200m、

10%的海相灰质页岩或泥质灰岩，与海相页岩互层或同期异相。我国海相页岩热成熟度普遍高于北美Ro一般大于2．0%，产气页岩，处于高—过成熟热裂解成气阶段，其中南方地区海相页岩热成熟度更高，下寒武统筇竹寺组页岩Ro为2．3%～5．12%，上奥陶统五峰—下志留统龙马溪组页岩Ro为2．4%～4．3%。从热成熟度来看，我国海相页岩生气潜力与美国存在明显差距。

海陆过渡相与煤系页岩中有机质以陆源高等植物TOC含量一般大于为主，页岩与煤系、砂岩互层，1．0%，炭质页岩TOC含量多数超过10．0%。由于海陆过渡相与煤系页岩单层厚度小，常与砂岩、煤层互层或相变，因此页岩中TOC含量大于2%的高TOC页岩集中段不太发育。海陆过渡相与煤系页岩有机质类型

2012年第14卷第6期

要求生烃条件要达到一定标准。美国页岩气勘探开发实践表明，良好的页岩气成藏条件通常要求发育厚层成熟的富有机质黑色泥页岩，即页岩单层有效厚度大于30m，热成熟度Ro为1．1%～2．0%，TOC含量大于2%。目前美国已发现的页岩气绝产气页岩的干酪根以I～II大多数为海相热成因型，

TOC含量一般大于4%，Ro主体为型为主，

1．1%～2．0%，有效厚度一般大于50m。

我国按沉积环境，将富有机质页岩分为3大类： …… 此处隐藏：16066字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……