美国页岩气开发现状及对国内的启示

张　昱（中国地质大学（北京）人文经管学院,北京　100083）

美国页岩气开发现状及对国内的启示

张昱
（中国地质大学（北京）人文经管学院,北京100083）

页岩气是一种非常规资源，因此也需要一个非常规地质勘探的概念。然而，在美国经常被提起的五个经典的页岩气有两个共同的参数：高TOC（总有机碳）含量和层厚，但是这不同于镜质体反射率、吸附气含量、原始天然气地质储量（GIP）这些参数。此外，美国已知的页岩气系统在年龄、盆地史以及甲烷气（热解气或者生物气）的起源上是不同的。通过这些复杂的相互作用的因素，每个页岩气系统都具有独特的地质特征，像高TOC含量、层厚等等这种特征值的简单对比，在理解页岩气形成过程中更没有意义。

页岩气；TOC；原因

1　引言

随着美国页岩气藏的产量的持续增长，在西加盆地出现了向页岩气藏勘探的范式转换。这些在成分上不同的地层间隔（比如泥盆系、侏罗系和石炭系地层）中的低渗（一般小于1md）、边缘气藏潜在地含有大量的天然气资源，是因为其有机质丰度、孔隙度、厚度和横向展布程度。加拿大的页岩气资源的原始天然气地质储量预计超过1000万亿立方英尺。

2　美国页岩气开发成功的原因

在美国，自1821年来天然气均产自页岩和泥岩。其中页岩产量占总产气量的8%，具有超过39500个活跃的产气井。美国页岩的原始天然气地质储量评估在497-783tcf范围内。如此巨大的天然气资源促进了大家对各种各样富含有机质、细粒单元层的兴趣，其中最著名的页岩是德克萨斯州的沃斯堡盆地的巴涅特页岩。美国其他的页岩气资源分布在凯尼、伍德福德、费耶特维尔、安特里姆、俄亥俄、新奥尔巴尼以及路易斯页岩中。美国页岩气的勘探和开发主要归因于常规天然气资源的消耗，然而税务的减免、较厚的地层、热成熟度、渗透率（天然裂缝和裂缝单元）以及之前存在的基础设施都对于页岩气的成功开发有重要作用。页岩气区，通常指技术可采区，得利于水平井钻井、裂缝设计和压裂以及三位地震技术的应用和发展。

3　美国页岩气发展瓶颈

随着页岩气系统的勘探边缘向新地区开进，一些跟美国气藏类似的气藏被发现，用以改进西加盆地的勘探策略。随着北美的页岩气的持续研究，很明显，页岩和泥岩的非均质性限制了气藏模拟的应用。页岩气的非均质性一直延伸到纳米孔尺度。因此，不同的页岩气藏需要在模拟应用之前进行单独和系统处理。一些重要的参数包括有机质类型（油型或气型干酪根）和丰度、页岩和泥岩的垂向和横向伸展、埋深（影响气藏的温度、压力和热成熟度）和孔隙度（包括孔隙大小和分布）。矿物学成分也是决定页岩气潜能的关键因素，是因其影响自然裂缝的产生和压裂的设计。

同致密砂岩气藏一样，游离气在页岩气藏的所有类型中占有重要的比重，研究表明，含气量高于临界饱和度。因此，量化全孔隙度是必要的，但也需要估算游离气的含量。

在页岩气勘探的早期，很多地质学家认为地震分析相对于直井和水平井来说并不是一个必要条件。在页岩气勘探的当前阶段，用三维地震数据可以用来确定那些可以影响水平分支井的钻进的构造异常（断层或者尖灭），可以用来预测横向目标区的深度（速度分析），也可以用来确定潜在的压裂液漏失带和含水渗透性区域（噶斯特地形）。地震分析也为水力压裂的过程提供了实时监控。这对于诱发裂隙生长的理解有着不可估量的影响。

4　三维地震技术促进页岩气发展

现在的三维地震技术的发展旨在预测页岩的弹性常数，这些弹性常数会提供应力各向异性和裂缝方向趋势、构造断层组合模式、孔隙度趋势、裂缝和含气页岩孔隙中流体饱和度方面的信息。

5　总结及对中国的启示

北美页岩气的成功开发引起了全球页岩气的勘探开发热潮。很多学者专注于海外的页岩气页岩油的研究成果和勘探开发业绩，考虑到中国的地质背景，还研究了其形成条件、产生和聚集机理、资源潜力和有利区域。页岩中油气的残余量可以用现有的烃源岩定量评价方法来计算。然而，多种页岩中的含烃量由沉积环境，岩石学成分、丰度、类型、成熟度，有机质排驱效率影响。此外，由于页岩致密而且低孔低渗，页岩油和页岩气比常规油气更难开采。结果显示中国具有页岩油和页岩气的巨大潜力。

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