詞目：頁(yè)巖氣
英文：shale gas
釋文：特指賦存于頁(yè)巖中的非常規(guī)氣。頁(yè)巖亦屬致密巖石,故也可歸入致密氣層氣。取得工業(yè)開(kāi)發(fā)成功的僅為北美洲(以美國(guó)為主)。它起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁(yè)巖,為暗褐色和黑色,富有機(jī)質(zhì),可大量生氣。儲(chǔ)集空間以裂縫為主并可以吸附氣和水溶氣形式賦存,為低(負(fù))壓、低飽和度(30％左右),因而為低產(chǎn)。但在裂縫發(fā)育帶可獲較高產(chǎn)量,井下爆炸和壓裂等改造措施效果也好。20世紀(jì)90年代中期已擴(kuò)大到密歇根和伊利諾伊盆地,產(chǎn)層擴(kuò)大到下石炭統(tǒng)頁(yè)巖,產(chǎn)量達(dá)84億立方米。其資源量可達(dá)數(shù)萬(wàn)億立方米。
簡(jiǎn)介
頁(yè)巖氣是從頁(yè)巖層中開(kāi)采出來(lái)的天然氣,主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥頁(yè)巖中，頁(yè)巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁(yè)巖及粉砂質(zhì)巖類(lèi)夾層中的天然氣，它可以生成于有機(jī)成因的各種階段天然氣主體上以游離相態(tài)（大約50％）存在于裂縫、孔隙及其它儲(chǔ)集空間，以吸附狀態(tài)（大約50％）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內(nèi)的就近聚集表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁(yè)巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲(chǔ)層氣藏不同，頁(yè)巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁(yè)巖、高碳泥巖等常是最好的頁(yè)巖氣發(fā)育條件。 頁(yè)巖氣發(fā)育具有廣泛的地質(zhì)意義，存在于幾乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含氣飽和度等差別較大分別具有不同的工業(yè)價(jià)值。中國(guó)傳統(tǒng)意義上的泥頁(yè)巖裂隙氣、泥頁(yè)巖油氣藏、泥巖裂縫油氣藏、裂縫性油氣藏等大致與此相當(dāng)，但其中沒(méi)有考慮吸附作用機(jī)理也不考慮其中天然氣的原生屬性，并在主體上理解為聚集于泥頁(yè)巖裂縫中的游離相油氣。因此屬于不完整意義上的頁(yè)巖氣。因此，中國(guó)的泥頁(yè)巖裂縫性油氣藏概念與美國(guó)現(xiàn)今的頁(yè)巖氣內(nèi)涵并不完全相同，分別在烴類(lèi)的物質(zhì)內(nèi)容、儲(chǔ)存相態(tài)、來(lái)源特點(diǎn)及成分組成等方面存在較大差異。 中國(guó)主要盆地和地區(qū)頁(yè)巖氣資源量約為15萬(wàn)億－30萬(wàn)億立方米，與美國(guó)28．3萬(wàn)億立方米大致相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。另一方面，生產(chǎn)周期長(zhǎng)也是頁(yè)巖氣的顯著特點(diǎn)。頁(yè)巖氣田開(kāi)采壽命一般可達(dá)30～50年，甚至更長(zhǎng)。美國(guó)聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局最新數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)沃思堡盆地Barnett頁(yè)巖氣田開(kāi)采壽命可達(dá)80～100年。開(kāi)采壽命長(zhǎng)，就意味著可開(kāi)發(fā)利用的價(jià)值大，這也決定了它的發(fā)展?jié)摿Α?br>分布
頁(yè)巖氣分布北美克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系-密西西比系富集多種成因、多種成熟度頁(yè)巖氣資源。 中國(guó)許多盆地發(fā)育有多套煤系及暗色泥、頁(yè)巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根緣氣、頁(yè)巖氣發(fā)育有利條件，不同規(guī)模的天然氣發(fā)現(xiàn)，但目前尚未在大面積區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)天然氣勘探的進(jìn)一突破。資料顯示，中國(guó)南方海相頁(yè)巖地層可能是頁(yè)巖氣的主要富集地區(qū)。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準(zhǔn)噶爾等陸相沉積盆地的頁(yè)巖地層也有頁(yè)巖氣富集的基礎(chǔ)和條件。 重慶綦江、萬(wàn)盛、南川、武隆、彭水、酉陽(yáng)、秀山和巫溪等區(qū)縣是頁(yè)巖氣資源最有利的成礦區(qū)帶，因此被確定為首批實(shí)地勘查工作目標(biāo)區(qū)。
特點(diǎn)
開(kāi)采特點(diǎn)
頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)具有開(kāi)采壽命長(zhǎng)和生產(chǎn)周期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)??大部分產(chǎn)氣頁(yè)巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁(yè)巖氣井能夠長(zhǎng)期地穩(wěn)定產(chǎn)氣。但頁(yè)巖氣儲(chǔ)集層滲透率低，開(kāi)采難度較大。隨著世界能源消費(fèi)的不斷攀升，包括頁(yè)巖氣在內(nèi)的非常規(guī)能源越來(lái)越受到重視。美國(guó)和加拿大等國(guó)已實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)性開(kāi)發(fā)。
氣藏特點(diǎn)
頁(yè)巖氣藏的儲(chǔ)層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，所有的井都需要實(shí)施儲(chǔ)層壓裂改造才能開(kāi)采出來(lái)，而我國(guó)至今還沒(méi)有形成成熟的技術(shù)。 另一方面，頁(yè)巖氣采收率比常規(guī)天然氣低，常規(guī)天然氣采收率在60%以上，而頁(yè)巖氣僅為5%～60%。低產(chǎn)影響著人們對(duì)它的熱衷，現(xiàn)在美國(guó)已經(jīng)有一些先進(jìn)技術(shù)可以提高頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量。 中國(guó)頁(yè)巖氣藏的儲(chǔ)層與美國(guó)相比有所差異，如四川盆地的頁(yè)巖氣層埋深要比美國(guó)的大，美國(guó)的頁(yè)巖氣層深度在800～2600米，而四川盆地的頁(yè)巖氣層埋深在2000～3500米。頁(yè)巖氣層深度的增加無(wú)疑在我們本不成熟的技術(shù)上又增添了難度。
成藏機(jī)理
對(duì)頁(yè)巖氣成藏機(jī)理進(jìn)行了全面分析，獲得了四個(gè)方面的認(rèn)識(shí)。①頁(yè)巖氣成藏機(jī)理兼具煤層吸附氣和常規(guī)圈閉氣藏特征，體現(xiàn)出了復(fù)雜的多機(jī)理遞變特點(diǎn)。②在頁(yè)巖氣的成藏過(guò)程中，天然氣的賦存方式和成藏類(lèi)型逐漸改變，含氣豐度和富集程度逐漸增加。③完整的頁(yè)巖氣成藏與演化可分為3個(gè)主要的作用過(guò)程，自身構(gòu)成了從吸附聚集、膨脹造隙富集到活塞武推進(jìn)或置換武運(yùn)移的機(jī)理序列。④相應(yīng)的成藏條件和成藏機(jī)理變化對(duì)頁(yè)巖氣的成藏與分布產(chǎn)生了控制和影響作用，巖性特征變化和裂縫發(fā)育狀況對(duì)頁(yè)巖氣藏中天然氣的賦存特征和分布規(guī)律具有控制作用。研究了我國(guó)的情況，認(rèn)為我國(guó)的許多盆地存在工業(yè)性頁(yè)巖氣藏發(fā)育的基本地質(zhì)條件，其中，吐哈盆地吐魯番坳陷的水西溝群是頁(yè)巖氣發(fā)育的重要區(qū)域之一。
開(kāi)采歷史
美國(guó)進(jìn)行頁(yè)巖氣[1]開(kāi)采大約有80多年歷史。在加拿大，作為商業(yè)開(kāi)采還處于起步階段。因?yàn)槟苎a(bǔ)償常規(guī)天然氣開(kāi)采量下降的問(wèn)題，這些很難開(kāi)采的氣體在加拿大天然氣開(kāi)采中的作用越來(lái)越重要。數(shù)據(jù)顯示，加拿大西部地區(qū)大約有550萬(wàn)至860萬(wàn)億立方英尺頁(yè)巖氣儲(chǔ)量。 美國(guó)和加拿大已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)，特別是美國(guó)，目前已對(duì)密西根、印第安納等5個(gè)盆地的頁(yè)巖氣進(jìn)行商業(yè)性開(kāi)采，2005年頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到198億立方米，成為一種重要的天然氣資源。
國(guó)外發(fā)展
全球?qū)?yè)巖氣的開(kāi)發(fā)并不普遍，僅美國(guó)和加拿大在這方面做了大量工作。其中，美國(guó)已進(jìn)入頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的快速發(fā)展階段，加拿大商業(yè)開(kāi)采還處于起步階段。美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)有80多年的歷史，參與的石油企業(yè)從2005年的23家發(fā)展到2007年的64家。2000年美國(guó)頁(yè)巖氣年產(chǎn)量為122億立方米，而2007年，僅Newark East頁(yè)巖氣田的年產(chǎn)量就達(dá)217億立方米，美國(guó)頁(yè)巖氣總產(chǎn)量接近500億立方米，占美國(guó)天然氣總量的8%以上。 專(zhuān)家表示，美國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展速度之快，離不開(kāi)國(guó)家政策上的支持和先進(jìn)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，而這也是我國(guó)目前所不具備的。 20世紀(jì)70年代末期，美國(guó)政府在《能源意外獲利法》中規(guī)定非常規(guī)能源開(kāi)發(fā)稅收補(bǔ)貼政策，而得克薩斯州自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)不收生產(chǎn)稅。另外，美國(guó)還專(zhuān)門(mén)設(shè)立了非常規(guī)油氣資源研究基金�？梢哉f(shuō)，美國(guó)政府對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的重視為頁(yè)巖氣發(fā)展提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。對(duì)頁(yè)巖氣這個(gè)新生事物而言，有利的政策支持無(wú)疑會(huì)大大降低開(kāi)發(fā)成本，刺激頁(yè)巖氣的發(fā)展。
開(kāi)采技術(shù)
頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)，主要有水平井＋多段壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)和近期出現(xiàn)的最新壓裂技術(shù)-同步壓裂技術(shù)，這些先進(jìn)的技術(shù)不斷提高著頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量。正是這些先進(jìn)技術(shù)的成功應(yīng)用，促進(jìn)了美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的快速發(fā)展。如果能引進(jìn)這些先進(jìn)技術(shù)，將為中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)助一臂之力。 中國(guó)四川盆地屬于海相頁(yè)巖儲(chǔ)層，而美國(guó)新田石油公司正好在海相頁(yè)巖儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)方面具有先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，所以雙方的合作將有力地推動(dòng)四川盆地的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)。相反，我國(guó)吉林東部盆地則屬于陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層，海相頁(yè)巖儲(chǔ)層的開(kāi)采技術(shù)可能就不適用。
開(kāi)發(fā)方式
雖然有吸附與游離相天然氣的同時(shí)存在，但頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)并不需要排水降壓。由于頁(yè)巖中游離相天然氣的采出，能夠自然達(dá)到壓力降低的目的，從而導(dǎo)吸附相及少量溶解相天然氣的游離化，達(dá)到進(jìn)一步提高天然氣產(chǎn)能并實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)之目的。由于孔隙度和滲透率較低天然氣的生產(chǎn)率和采收率也較低，因此巖氣的最終采收率依賴(lài)于有效的壓裂措施，壓裂技術(shù)和開(kāi)采工藝均直接影響著頁(yè)巖氣井的經(jīng)濟(jì)效益。 最近常有專(zhuān)家提到根緣氣，J.A.Masters (1979）提出了深盆氣（Deep bagas)思想，建立了氣水倒置的模式，描述了天然氣勘探開(kāi)發(fā)的廣闊前景。由于識(shí)別難度大，P. R. Rose等（1986）提出了盆地中心氣（Basin-centergas)，B．E．Law等人研究思路將該類(lèi)氣藏的識(shí)別方法從“區(qū)域氣水倒置”改進(jìn)為“沒(méi)有邊水”，從而簡(jiǎn)化了繁瑣的識(shí)別過(guò)程并在很大程度上提前了對(duì)該類(lèi)氣藏的識(shí)別時(shí)間。由于對(duì)“無(wú)邊底水的確定仍然較多的鉆井地質(zhì)資料故仍然不是最佳的解決方案。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，將根緣氣確定為致密砂巖中與氣源巖直接相連的天然氣聚集，并強(qiáng)調(diào)其中的砂巖底部含氣特點(diǎn)。由于緊鄰氣源巖（根）天然氣與地層水在運(yùn)移動(dòng)力上形成直接傳遞的連續(xù)介質(zhì)，故被視之為根緣氣。該類(lèi)氣藏主體形成于砂巖普遍致密化后，大致對(duì)應(yīng)于煤系及暗色泥巖的熱解及石油的裂解生氣階段，故一般的埋藏深度相對(duì)較大。根緣氣研究方法基于天然氣成藏動(dòng)力學(xué)原理，將氣藏識(shí)別技術(shù)推進(jìn)到單井剖面即是否出現(xiàn)并發(fā)育砂巖底部含氣特征（與常規(guī)圈閉中的砂巖頂部含氣模式和特點(diǎn)完全不同），在野貓井（而不是預(yù)探井甚至開(kāi)發(fā)井）上即可對(duì)氣藏類(lèi)型進(jìn)行最早期的快速識(shí)別。只砂巖底部含氣就能夠說(shuō)明天然氣在成藏動(dòng)力上的連續(xù)性，并進(jìn)一步闡述天然氣成藏的機(jī)理特點(diǎn)，從而確定天然氣的聚集機(jī)理類(lèi)型，即深盆氣、盆地中心氣、緣氣甚至向斜含氣或滿(mǎn)盆氣等的存在，確定天然氣的成藏、富集及分布特點(diǎn)將氣藏類(lèi)型識(shí)別的時(shí)間向前延伸至勘探限為后續(xù)勘探思路最大限度的時(shí)間。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chuzhong/1002600.html
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