概述頁巖氣的形成機理及開發(fā)意義

1、概述頁巖氣的形成機理及開發(fā)意義一前言近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，特別是隨著改革開放的不斷深入，我國的經(jīng)濟建設(shè)取得了巨大的進步，與此同時，我國在頁巖氣的開發(fā)上也在不斷的進步和發(fā)展著。頁巖氣是屬于石油開發(fā)和勘探技術(shù)方面的資源，其在我國能源的結(jié)構(gòu)比例中占據(jù)著一定的分量。我國在上世紀的時候，在頁巖氣的開發(fā)上還不是十分的先進，這主要是由于那時我國的科學技術(shù)還不是十分的發(fā)達，同時我們也沒有真正認識到頁巖氣作為一種資源的重要性。近年來，全球資源日益緊張，特別是在我國，作為一個世界性的人口大國，資源的人均占有率極低，同時加上我國在資源的利用上不是很科學，這就造成我國資源的緊張。頁巖氣的開采不僅能夠緩解我國資源緊張

2、的局面，促進經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，同時頁巖氣作為一種有別于常規(guī)天然氣的能源，對環(huán)境基本上沒有太多的不利，做好其開發(fā)工作將是一件十分有意義的事情。二形成機理分析1. 形成氣源分析頁巖氣藏的生烴、排烴、運移、聚集和保存全部在烴源巖內(nèi)部完成，頁巖既是烴源巖、儲層，也是蓋層。研究表明，烴源巖中生成的烴類能否排出，關(guān)鍵在于生烴量必須大于巖石和有機體對烴類的吸附量，同時必須克服頁巖微孔隙強大的毛細管吸附等因素。因此，燒源巖所生成的燒類只有部分被排出，仍有大量燒類滯留于烴源巖中。北美地區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的頁巖氣藏存在3種氣源，即生物成因、熱成因以及兩者的混合成因。其中以熱成因為主，生物成因及混合成因僅存在

3、于美國東部的個別盆地中，如Michigan盆地Antrim生物成因頁巖氣藏及Illinois盆地NewAlbany混合成因頁巖氣藏。2. 成藏特點分析頁巖氣藏中氣體的賦存形式多種多樣，其中絕大部分是以吸附氣的形式賦存于頁巖內(nèi)有機質(zhì)和黏土顆粒的表面，這與煤層氣相似。游離氣則聚集在頁巖基質(zhì)孔隙或裂縫中，這與常規(guī)氣藏中的天然氣相似。因此，頁巖氣的形成機理兼具煤層吸附氣和常規(guī)天然氣兩者特征，為不間斷充注、連續(xù)聚集成藏。頁巖氣在形成的過程中，伴隨著天然氣富集量不斷增加，就會使其賦存的方式出現(xiàn)變化。一般的比較完整的頁巖氣形成需要四個階段。首先就是天然氣生成以及天然氣的吸附階段，這個階段形成的頁巖氣藏同每層

4、的形成機理基本相似。其次就是吸附氣量出現(xiàn)飽和的時候，多余的氣體就會解吸或者是將多余的氣體直接充注到頁巖的基質(zhì)縫隙之中。該種富集的機理同孔隙中儲層天然氣的機理是相類似的。再次是由于大量氣體的生成，頁巖基質(zhì)內(nèi)的溫度以及壓力不斷升高，進而就會出現(xiàn)造縫或者是天然氣借機進入頁巖裂縫進行成藏，最后一個階段是頁巖氣的形成階段，這個階段是在前三個階段的基礎(chǔ)上形成的。3. 成藏階段分析頁巖氣的形成機理具有一定的混合性。當然更具頁巖氣的形成條件可以分為吸附機理、置換式形成機理以及活塞式的形成機理兩種類型。同時，我們還可以根據(jù)其形成的機理的不同，將其形成分為兩個階段，首先是以吸附為主，通常是在頁巖氣形成初期。因為頁

5、巖層含有具有很強吸附能力的有機碳，頁巖生成的天然氣首先是滿足該有機碳的吸附需求，其次就是發(fā)生在其生氣高峰階段，這就是第二階段了。由于不斷的生氣，頁巖的有機質(zhì)顆粒不能滿足生成的天然氣的聚集需求，造成游離天然氣開始出現(xiàn)。由于生氣過程的不斷繼續(xù)，天然氣底層中形成高壓，就會出現(xiàn)小規(guī)模的裂縫在巖石的薄弱面，天然氣就開始在這個裂縫中游離聚集，因為頁巖的空隙以及裂縫較小，所以游離的天然氣對于地層水的排驅(qū)主要是活塞式的整體排驅(qū)，該種形成機理就是活塞式的形成機理。天然氣如果繼續(xù)增加，就會選擇大空襲進行置換式的轉(zhuǎn)移，氣在上水在下，這就是所謂的置換式機理。三頁巖氣開發(fā)意義分析大面積廣泛分布的頁巖有其自身的天然氣成藏

6、特點，由于泥頁巖地層的吸附作用、孔隙度較小等原因，排烴系數(shù)小，常會形成大量的烴類殘留，而裂縫作用又提供了有效儲集空間;因此泥頁巖中的天然氣資源量巨大，地質(zhì)分布具有普遍意義，當其聚集豐度達到工業(yè)開采標準時即形成所謂的泥頁巖氣（頁巖氣）藏。根據(jù)Asakawa及Tyler等的研究結(jié)果，頁巖氣是盆地中天然氣聚集的基本方式之一，并常與煤層氣、深盆氣以及常規(guī)圈閉氣等同時存在。Schmoker等和Cur-tis將這些類型的氣藏同時出現(xiàn)歸結(jié)為“連續(xù)型”天然氣聚集，因此其他類型氣藏的發(fā)育在不同程度上也反映頁巖氣的存在。頁巖氣在成藏機理上既具有典型的煤層氣特征、也具有游離相氣水驅(qū)替特點，同時還由于泥頁巖“儲層”致

7、密，又具有自身明顯的特殊性，成藏過程復雜，具有吸附聚集、活塞式推進、置換式運移、非典型性過渡成藏、抗破壞能力強等一系列特殊性，成藏機理復雜，勘探及開發(fā)方式特殊，因此頁巖氣研究具有重要的科學探索意義。中國許多盆地具有泥頁巖氣成藏地質(zhì)條件，而國內(nèi)的“頁巖氣”基本上還未進行系統(tǒng)研究，許多盆地高碳泥頁巖的TOC高達30%，是頁巖氣聚集的重要條件，尤其是中國南方揚子地區(qū)沉積巖經(jīng)歷地質(zhì)時代長、地質(zhì)背景復雜、構(gòu)造破壞嚴重、油氣保存條件較差，頁巖氣將有可能成為區(qū)域性油氣勘探發(fā)現(xiàn)的重要突破口。結(jié)合美國的非常規(guī)天然氣勘探研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢分析，頁巖氣不久將會成為我國能源地質(zhì)研究領(lǐng)域中的熱點。頁巖氣儲量大、生產(chǎn)周期長，美國已發(fā)現(xiàn)埋深最淺的工業(yè)性頁巖氣只有182m，平均深度也只有1200m，通常介于4502300m之間，與其他非常規(guī)類型氣藏相比，頁巖氣勘探成本并不昂貴。因此，開展具有中國地質(zhì)特點的頁巖氣研究具有重要的實踐意義。四.結(jié)束語綜上所述，頁巖氣作為一種新型的能源，同時具有很大的能源優(yōu)勢，在現(xiàn)代社會中具有十分重要的作用，無論對于經(jīng)濟的發(fā)展，還是對于人們生活水平的提高，我們都應(yīng)該重視頁巖氣的開發(fā)工作。頁巖氣的形成機理比較的復雜，同其他的能源的形成機理不一樣，因為其具有自身的特征，