作為一種自生自儲(chǔ)、原地成藏的非常規(guī)天然氣資源，頁巖氣儲(chǔ)層特征不僅包括泥頁巖生成天然氣的能力，也包括了泥頁巖對(duì)頁巖氣的儲(chǔ)集能力以及開發(fā)階段的可壓裂性能等。
地球化學(xué)特征影響產(chǎn)氣能力
頁巖地球化學(xué)特征主要影響了頁巖的產(chǎn)氣能力和時(shí)間。有質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度、有機(jī)碳含量和生烴潛力等是評(píng)價(jià)頁巖地球化學(xué)特征的主要指標(biāo)。
不同類型的干酪根在頁巖氣生成的機(jī)理方面有所不同(表1)。以陸相和海陸過渡相為主的Ⅲ型干酪根可以不經(jīng)過生油的過程，直接生成大量天然氣。因此，其生成天然氣的熱成熟度范圍較大。通常在鏡質(zhì)體反射率大于0.5%的情況下就可以產(chǎn)生生物化學(xué)氣或熱解型氣。而以陸相或海陸過渡相為主的Ⅰ型干酪根則以生成熱解氣和裂解氣為主。通常只有度過生油高峰，即鏡質(zhì)體反射率大于1.2%的時(shí)候才有會(huì)大量生成頁巖氣。值得指出的是，在實(shí)際勘探生產(chǎn)實(shí)踐中往往有大量Ⅱ型干酪根的存在，它的地球化學(xué)特征和生氣機(jī)理通常處于前兩類之間，屬于一種過渡類型。
目前國(guó)內(nèi)外主要頁巖氣產(chǎn)層的有機(jī)碳含量都大于1.0%，平均值都在2.0%以上，并且越高產(chǎn)氣能力越強(qiáng)。具有較高有機(jī)碳含量且成熟度適中的頁巖是目前最有利的頁巖氣目標(biāo)，例如Barnett頁巖(1.0%
儲(chǔ)集特征彰顯“甜點(diǎn)”有利區(qū)
頁巖氣的賦存狀態(tài)以吸附和游離為主，也有少量溶解態(tài)(圖1)。裂縫和孔隙是頁巖氣主要的儲(chǔ)集空間。但頁巖本身物性很差，孔隙度和滲透率都很低。因而局部的高孔滲區(qū)和裂縫發(fā)育區(qū)就有可能成為頁巖氣的“甜點(diǎn)”。
頁巖孔隙可以分為原生孔和次生孔隙兩種類型。通常原生孔隙比較常見，但大多由于壓實(shí)作用而變得十分微小。地層水和有機(jī)酸等與頁巖中不穩(wěn)定礦物反應(yīng)形成的次生孔隙也對(duì)頁巖氣的賦存具有重要意義。
構(gòu)造裂縫和成巖裂縫是頁巖裂縫的兩種基本類型。構(gòu)造裂縫相對(duì)于成巖裂縫具有長(zhǎng)度更長(zhǎng)、開角更大等特點(diǎn)，因而是更有利的頁巖氣儲(chǔ)集空間。通常構(gòu)造裂縫被方解石等礦物充填，也有未被充填的，它們都是頁巖氣“甜點(diǎn)”的有利發(fā)育區(qū)。
含氣性能影響開發(fā)效益
頁巖含氣性能直接影響了頁巖氣的工業(yè)開發(fā)效益。每噸頁巖所含的頁巖氣體積是對(duì)頁巖含氣性的有效度量。美國(guó)頁巖氣產(chǎn)業(yè)開發(fā)下限為每噸頁巖含1立方立米頁巖氣。針對(duì)頁巖含氣性能的評(píng)價(jià)包括直接法和間接法兩大類。直接法包括現(xiàn)場(chǎng)解析和殘余氣解析等。間接法包括等溫吸附和測(cè)井分析等方法。目前國(guó)內(nèi)較常用的為現(xiàn)場(chǎng)解析和等溫吸附這兩種方法。
水平井壓裂技術(shù)是目前開采頁巖氣最有效的方式，它通過人工造隙的方式對(duì)頁巖氣進(jìn)行有效開發(fā)。因而頁巖的可壓裂性對(duì)頁巖氣的產(chǎn)能至關(guān)重要。而頁巖的可壓裂性通常與頁巖的礦物組成和巖石力學(xué)性質(zhì)關(guān)系最為密切。
對(duì)于目前開發(fā)技術(shù)水平來說，石英等脆性礦物含量大于40%，粘土含量小于30%是較有利的可壓裂頁巖層段。另外通過楊氏模量和泊松比等對(duì)頁巖力學(xué)性質(zhì)的評(píng)價(jià)也是有效的方法。
中國(guó)頁巖氣儲(chǔ)層基本特征
通過對(duì)國(guó)內(nèi)外主要頁巖氣產(chǎn)層的地球化學(xué)特征分析研究表明，美國(guó)主要產(chǎn)氣頁巖以海相沉積為主，干酪根類型以Ⅲ型為主。而中國(guó)頁巖沉積類型多樣，其中南方廣大地區(qū)、西北地區(qū)和青藏地區(qū)等以海相頁巖為主，而華北地區(qū)、東北地區(qū)和中部地區(qū)則多發(fā)育陸相和海陸過渡相頁巖。
中國(guó)海相頁巖儲(chǔ)層以古生界地層黑色頁巖為主，常與海相砂質(zhì)巖和碳酸鹽巖伴生。頁巖通常呈厚層狀，頁狀、板片狀，風(fēng)化特點(diǎn)明顯。有機(jī)質(zhì)以Ⅰ、Ⅱ?yàn)橹�，成熟度多大�?.2%，局部地區(qū)高達(dá)到5.0%。處于成熟-過成熟階段。地層壓力以低壓-常壓為主。游離氣主要賦存于裂縫之中。
而中國(guó)陸相和海陸過渡相頁巖則以中生界-新生界暗色泥頁巖為主，與陸相砂巖互層。頁巖呈塊狀、紋層狀，風(fēng)化特征不甚明顯。有機(jī)質(zhì)以Ⅲ為主，成熟度處于低成熟-高成熟階段。壓力通常為常壓-高壓。游離氣主要賦存于裂縫、孔隙及層間砂巖夾層中。
總之，中國(guó)南方地區(qū)和西部地區(qū)海相頁巖與美國(guó)頁巖氣產(chǎn)層都以Ⅰ、Ⅱ型干酪根為主，因而具有一定的可比性。而東北、華北和中部地區(qū)廣大的陸相及海陸過渡相頁巖則不能簡(jiǎn)單照搬美國(guó)的頁巖氣勘探開發(fā)模式。在參考美國(guó)頁巖氣的成功經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，逐步加深理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐，探尋一條適合中國(guó)頁巖氣地質(zhì)特點(diǎn)的勘探開發(fā)之路，才是中國(guó)頁巖氣的未來成功之路。
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