頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征及測(cè)井評(píng)價(jià)方法解析

　　節(jié)能：頁(yè)巖氣是一種重要的非常規(guī)天然氣。根據(jù)美國(guó)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)及中國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力分析，頁(yè)巖氣勘探是目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下天然氣工業(yè)化勘探的重要領(lǐng)域，具有巨大的勘探開(kāi)發(fā)潛力。

　　頁(yè)巖氣是指主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的天然氣聚集。在頁(yè)巖氣藏中，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)就近聚集的結(jié)果，表現(xiàn)為典型的“原地”成藏模式。頁(yè)巖氣具有生物化學(xué)成因氣、熱成因氣或兩者混合的多成因特點(diǎn)，具有普遍的地層飽含氣、隱蔽聚集機(jī)理等特點(diǎn)。因而，頁(yè)巖氣的儲(chǔ)層特征及其測(cè)井評(píng)價(jià)方法與其他類(lèi)型的油氣藏不同。

　　1、頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征

　　通過(guò)大量調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，綜合分析各地區(qū)頁(yè)巖氣成藏機(jī)理，總結(jié)出頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征。

　　1.1礦物成分

　　盆地不同演化階段直接控制富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的發(fā)育與分布，根據(jù)頁(yè)巖沉積環(huán)境的不同，將富含有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖劃分為海相頁(yè)巖、海陸交互相煤系碳質(zhì)頁(yè)巖、陸相頁(yè)巖3種基本類(lèi)型。

　　頁(yè)巖儲(chǔ)層的礦物由常見(jiàn)的黏土礦物(伊利石、蒙脫石和高嶺石)混雜石英、長(zhǎng)石、方解石、白云石、云母、黃鐵礦等碎屑礦物和自生礦物組成。巖石礦物的存在將影響到吸附氣含量的大小及頁(yè)巖氣的開(kāi)采。黏土礦物通常具有較大的比表面積和微孔隙體積，對(duì)氣體的吸附能力強(qiáng)。碳酸鹽礦物和石英碎屑含量的增大，會(huì)降低巖層對(duì)氣體的吸附能力，但巖石脆性會(huì)提高，使頁(yè)巖在外力作用下，容易形成裂縫，增大游離態(tài)頁(yè)巖氣儲(chǔ)集空間。

　　1.2有機(jī)質(zhì)特征

　　頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中含有大量的有機(jī)質(zhì)，其干酪根類(lèi)型、豐度和成熟度對(duì)頁(yè)巖氣資源量有重要影響。干酪根的類(lèi)型不僅對(duì)巖石的生烴能力有影響，同時(shí)還影響天然氣吸附率和擴(kuò)散率。統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外各頁(yè)巖氣儲(chǔ)層干酪根類(lèi)型，大多以I型(腐泥型)干酪根為主，II型(腐泥–腐殖混合型)次之，也見(jiàn)III型(腐殖型)干酪根(表1)。有機(jī)碳含量(TOC)與頁(yè)巖氣的生氣率之間有較好的正相關(guān)性，頁(yè)巖有機(jī)碳含量越高及地層壓力越大，天然氣吸附量越高。頁(yè)巖產(chǎn)氣能力與有機(jī)質(zhì)成熟度(鏡質(zhì)體反射率Ro)密切相關(guān)，成熟度越高，越有利于頁(yè)巖氣成藏。

　　表1國(guó)內(nèi)外部分頁(yè)巖氣儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)特征

　　1.3物性特征

　　頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有典型的低孔隙度、極低滲透率的物性特征。其氣流阻力比常規(guī)天然氣大；孔隙度低于10%，一般只有4%~6%；滲透率一般低于0.1×10–3μm2；喉道半徑不到0.005μm(表2)。當(dāng)處于裂縫發(fā)育帶或斷裂帶時(shí)，頁(yè)巖的孔隙度和滲透率將會(huì)增大。另外，含水飽和度的增加，會(huì)降低產(chǎn)氣率；而含油飽和度過(guò)大，一方面會(huì)降低含氣飽和度，另一方面，油分子容易堵塞微孔隙和喉道，使氣體流速減慢，不利于頁(yè)巖氣的產(chǎn)出。

　　表2國(guó)內(nèi)外部分頁(yè)巖氣儲(chǔ)層物性特征

　　1.4儲(chǔ)集特征

　　與常規(guī)天然氣成藏規(guī)律不同，頁(yè)巖既可以是烴源巖，也可以是儲(chǔ)層，甚至充當(dāng)蓋層。

　　1.4.1儲(chǔ)集方式

　　烴類(lèi)氣體在頁(yè)巖層中生成后，會(huì)自身儲(chǔ)集成藏，屬于“連續(xù)型”聚集。天然氣在頁(yè)巖儲(chǔ)層中主要有兩種儲(chǔ)集方式：在天然氣生成初期，首先在有機(jī)質(zhì)和巖石顆粒表面以吸附方式存在；隨著天然氣的大量生成，當(dāng)吸附氣量達(dá)到飽和時(shí)，在頁(yè)巖內(nèi)部裂縫或大孔隙中則有游離態(tài)天然氣存在。

　　1.4.2儲(chǔ)集空間

　　頁(yè)巖氣的儲(chǔ)集空間包括裂縫、基質(zhì)孔隙和不整合面。頁(yè)巖儲(chǔ)層中的裂縫多以微裂縫形式存在，包括有機(jī)質(zhì)生烴時(shí)產(chǎn)生自生裂縫系統(tǒng)、斷層和褶皺等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造裂縫系統(tǒng)、差異水平壓力產(chǎn)生的裂縫系統(tǒng)。裂縫的存在一方面會(huì)使地層水通過(guò)裂縫進(jìn)入頁(yè)巖儲(chǔ)層，發(fā)生水淹，并且對(duì)頁(yè)巖氣的保存極為不利；另一方面裂縫有助于頁(yè)巖層中游離態(tài)天然氣含量的增加和吸附態(tài)天然氣的解吸。

　　頁(yè)巖儲(chǔ)層中的基質(zhì)孔隙包括：分散于黏土中粉砂質(zhì)顆粒間的殘余原生孔隙、有機(jī)質(zhì)生烴形成的孔隙、黏土礦物伊利石化開(kāi)成的微裂(孔)隙和不穩(wěn)定礦物(如長(zhǎng)石、方解石等)溶蝕形成的溶蝕孔等。頁(yè)巖地層中不整合面和沉積斷面也可以成為頁(yè)巖氣儲(chǔ)集的良好空間，同時(shí)還能提高頁(yè)巖層的孔隙度和滲透率。