概況及氣頁(yè)巖預(yù)測(cè)啟示

美國(guó)頁(yè)巖氣資源概況及

氣頁(yè)巖預(yù)測(cè)啟示

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）

美國(guó)頁(yè)巖氣資源概況頁(yè)巖氣地質(zhì)及成藏特點(diǎn)氣頁(yè)巖巖石物理特征氣頁(yè)巖預(yù)測(cè)方法初探誠(chéng)心前來(lái)學(xué)習(xí)、虛心接受指正；

知識(shí)不足、興趣有加。美國(guó)的燃料能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，天然氣占23%Source:EIA,2009美國(guó)頁(yè)巖氣資源概況Alaska25-20-15-10-5-0-1995200520152025UnconventionalConventionalNetImports美國(guó)天然氣年產(chǎn)量：常規(guī)天然氣產(chǎn)量逐漸減少，

非常規(guī)天然氣產(chǎn)量逐漸增加，

1998年5.4tcf,2007年8.9tcf美國(guó)非常規(guī)天然氣產(chǎn)量增加，主要依賴于致密砂巖氣（Tightgas）、頁(yè)巖氣（Shalegas）和煤層氣（Coalbedgas）1999年以來(lái)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量顯著增加，導(dǎo)致天然氣總量增加。Significantincreaseingasreservesandproductionfromshalesstartsin1999Source:EIA美國(guó)頁(yè)巖盆地：本土的48個(gè)州頁(yè)巖盆地含有巨大的頁(yè)巖氣資源。2009年，美國(guó)頁(yè)巖氣年產(chǎn)量達(dá)878億方，頁(yè)巖氣生產(chǎn)井?dāng)?shù)逾50000余口。

頁(yè)巖氣產(chǎn)區(qū)主要分布在美國(guó)中、東部地區(qū)；

目前美國(guó)最主要含氣頁(yè)巖：Barnett頁(yè)巖Haynesville/Bossier頁(yè)巖Antrim頁(yè)巖Fayetteville頁(yè)巖Marcellus頁(yè)巖NewAlbany頁(yè)巖Woodford頁(yè)巖Haynesville

Bakken

ArkomaWoodford

Antrim

Fayetteville

FortWorthBarnett

Barnett頁(yè)巖:TX,FortWorth盆地；Mississippian系；上、下為灰?guī)r；目前產(chǎn)量最高；含氣率高研究程度最高，文獻(xiàn)最多。美國(guó)最主要的含氣頁(yè)巖特征

Fayetteville頁(yè)巖:AR+OK,Arkoma盆地Mississippian系；上覆為灰?guī)r、下伏為砂巖；美國(guó)最主要的含氣頁(yè)巖特征

Haynesville頁(yè)巖:LA+TX,北Louisiana盆地上侏羅統(tǒng)；上覆為砂巖、下伏為灰?guī)r；美國(guó)最主要的含氣頁(yè)巖特征

Marcellus頁(yè)巖:美國(guó)東北部6個(gè)州,中泥盆；上覆為頁(yè)巖、下伏為灰?guī)r；面積最大；可采資源量最大Wordford頁(yè)巖:OK,泥盆系；上覆為灰?guī)r、下伏為頁(yè)巖；Antrim頁(yè)巖:MI,上泥盆統(tǒng)；上覆為頁(yè)巖、下伏為灰?guī)r；NewAlbany頁(yè)巖:IL,IN,KY泥盆－密西西比系；上、下為灰?guī)r；－－頁(yè)巖氣地質(zhì)基本特點(diǎn)：頁(yè)巖氣（shalegas）：生成并儲(chǔ)存于泥頁(yè)巖中的天然氣。頁(yè)巖氣主要為干氣，但有的也為濕氣，與生氣母質(zhì)類型及成熟度有關(guān)。氣頁(yè)巖（gasshale）：含有一定量天然氣的高碳頁(yè)巖。頁(yè)巖氣藏宏觀特征：頁(yè)巖聚生、儲(chǔ)、蓋于一體，屬于典型的自生、自儲(chǔ)、自蓋；一般不受浮力驅(qū)使，沒(méi)有邊水、底水，因此屬于非常規(guī)氣藏；頁(yè)巖含氣率與TOC、Ro正相關(guān)，不同于非烴源巖的裂縫型泥頁(yè)巖氣藏。頁(yè)巖氣地質(zhì)及成藏特點(diǎn)頁(yè)巖中天然氣有多種賦存相態(tài)：吸附態(tài)、游離態(tài)、溶解態(tài)，不同相態(tài)的形成條件、階段不同，可能相互轉(zhuǎn)化。氣源巖生成的天然氣分子，優(yōu)先滿足吸附、其次滿足溶解，二者都過(guò)飽和的天然氣才能呈游離氣態(tài)。游離態(tài)的氣受浮力驅(qū)使形成“常規(guī)氣藏”，以吸附態(tài)、水溶態(tài)為主不受浮力驅(qū)使，形成“非常規(guī)氣藏”。∴“常規(guī)氣”是“非常規(guī)氣”的特例，“常規(guī)氣成藏”是相對(duì)的、小概率事件，“非常規(guī)氣成藏”是絕對(duì)的、大概率事件。非常規(guī)與常規(guī)之間也存在相互轉(zhuǎn)化。－－頁(yè)巖氣成藏的“微觀”機(jī)理還有待深入研究：頁(yè)巖氣地質(zhì)及成藏特點(diǎn)氣頁(yè)巖巖石物理特征

－－以Marcellus頁(yè)巖為例巖石露頭顏色深、宏觀上，水平層理與垂向裂縫發(fā)育、露頭張性垂向裂縫，應(yīng)與地下水力壓裂產(chǎn)生的垂向裂縫類似NanoporesDarkerAreas–HigherTOC~10μm

微觀上，納米級(jí)微孔隙發(fā)育，有機(jī)質(zhì)含量越高，微孔隙越發(fā)育。Tim,2009HarrellShale:黑色,富含有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，TullyLimestone:灰色，層理發(fā)育,細(xì)粒灰?guī)r.Mahantango頁(yè)巖:含化石泥巖、砂巖及石英礫石，向上變粗.MarcellusShale:黑色,富含有機(jī)質(zhì)，黃鐵礦2-10%，含鐵質(zhì)結(jié)核，含灰?guī)r層.OnondagaLimestone:深灰色－灰色細(xì)粒石灰?guī)r.西弗吉尼亞州的Marcellus頁(yè)巖，Tim，2009巖性、物性、電性、含氣性之間的關(guān)系

Th/U可確定氧化還原環(huán)境Th/U根據(jù)

Th/K可確定粘土礦物成分：伊利石－品紅色

蒙脫石－綠色

伊利石能夠使孔隙度增加

4%Th/K阿爾奇公式：頁(yè)巖含水飽和度阿爾奇公式：Sw=含水飽和度Swu=頁(yè)巖含水飽和度Rw=水的電阻率Rt=真電阻率U=鈾含量ppmΦ=孔隙度與砂巖儲(chǔ)層不完全相同，頁(yè)巖中Sw阿爾奇公式需要校正：粘土礦物校正可通過(guò)鈾含量校正進(jìn)行SimandouxSimandouxusingVuran鈾含量由Gr測(cè)井獲得Archie(Sw)LightBlue–WaterLightGreen-GasArchiewithUran(Swu)DarkBlue–WaterDarkGreen-GasSimandoux(Sw)LightBrown–WaterLightRed-GasSimandouxwithUran(Swu)DarkBrown-WaterDarkRed-Gas根據(jù)含水飽和度，獲得含氣飽和度。

Marcellus頁(yè)巖其實(shí)不純

石英可達(dá)

65%

粘土礦物僅25%

高有機(jī)質(zhì)含量導(dǎo)致低密度巖性分析：鈾含量與密度孔隙度正相關(guān)伽瑪測(cè)井、放射性測(cè)井、密度測(cè)井、電阻率測(cè)井頁(yè)巖含氣性氣頁(yè)巖預(yù)測(cè)方法初探巖性、物性、電性、含氣性為便于預(yù)測(cè)1D:巖性、物性、電性、含氣性3D:地震屬性烴源巖有機(jī)質(zhì)含量的多少，在伽瑪測(cè)井、密度測(cè)井、聲波時(shí)差測(cè)井、中子測(cè)井、電阻率測(cè)井等各種測(cè)井曲線上都有一定的響應(yīng)關(guān)系。

這些響應(yīng)特征是烴源巖有機(jī)碳含量測(cè)井預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)；而烴源巖TOC測(cè)井預(yù)測(cè)曲線又作為地震預(yù)測(cè)的橋梁。烴源巖有機(jī)碳含量TOC體地球物理預(yù)測(cè)的啟示文昌組烴源巖TOC與密度的負(fù)相關(guān)關(guān)系r=-0.474,n=158文昌組烴源巖TOC與電阻率的正相關(guān)關(guān)系r=0.569,n=158r=0.502,n=158文昌組烴源巖TOC與中子孔隙度的正相關(guān)關(guān)系文昌組烴源巖TOC與聲波時(shí)差的正相關(guān)關(guān)系r=0.470,n=158r=0.293,n=158文昌組烴源巖TOC與自然伽瑪?shù)恼嚓P(guān)關(guān)系文昌組泥巖n=158r=0.7516.5m5.5m12m3m4m3m應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)體三維TOC體測(cè)井參數(shù)實(shí)測(cè)TOC點(diǎn)預(yù)測(cè)模型測(cè)井資料分析樣品應(yīng)用于TOC測(cè)井預(yù)測(cè)鉆井TOC曲線地震數(shù)據(jù)體屬性參數(shù)遞歸統(tǒng)計(jì)關(guān)系單屬性預(yù)測(cè)概率性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)多屬性預(yù)測(cè)交互驗(yàn)證實(shí)測(cè)