全球致密砂岩气资源分布特征与规律

王朋岩，邴振阳

(东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318)

采用统一的参数分类标准对全球致密砂岩气盆地的11个参数进行数据挖掘分析，各盆地评价参数分别为：“盆地类型”、“沉积环境”、“评价时代”、“源岩时代”、“源岩岩性”、“源岩类型”、“源岩成熟度”、“储层平均埋深”、“评价面积”、“其它机构资评结果”、“开发程度”。综合研究，从世界级、大区级和国家级3个方面进行叙述。

1 世界级

目前从全世界的角度来说致密气的开发情况可谓两个极端，比如美国，致密气的开发技术已经相当成熟，而且大部分致密气盆地已经进入商业开发阶段，另一方面是欧亚地区的致密砂岩气开发仅限于跟常规油气共同开发的程度，对于像中东地区，因为该地区的常规资源比较丰富，导致非常规资源并未受到重视[1]。

在全球范围内，致密气盆地的类型主要为前陆盆地，占据约59%；其次有一小部分为山间克拉通盆地和大陆裂谷盆地，有很少一部分盆地类型为被动大陆盆地，结果如图1所示。

对于源岩时代和储层时代，其分布较一致，局部略有差异。源岩时代以白垩纪为主，其次是第三纪和奥陶纪，如图2所示；而储层时代则和源岩时代大致相近或者略微晚于源岩时代，同样是以白垩纪占大部分，第三纪和奥陶纪次之，如图3所示[2]。

图1 全球致密气盆地类型

图2 全球致密气盆地源岩时代

对于源岩岩性来说，致密砂岩气主要来源于泥岩，占据约57%，其次来源于煤系地层和碳酸盐岩，分别占据38%和5%，如图4所示。对于源岩类型来说，III型干酪根约占总体的57%，II型干酪根大约占总体的43%，I型干酪根所占比重极小，如图5所示[3]。

图3 全球致密气盆地评价层时代

图4 全球致密气盆地气源岩岩性

图5 全球致密气盆地气源岩类型

对于致密砂岩气的源岩成熟度，以成熟、高成熟阶段为主，分别占据30%和39%，过成熟阶段相对较少约占23%，同时未成熟生物气阶段最少仅占8%，如图6所示。对于储层埋深，平均埋深绝大多数大于1 000 m，在1 000 m之上各个阶段均有发育。

对于评价区域面积，大约有一半的评价区面积大于10 000 km2，小于1 000 km2和1 000～5 000 km2各自占15%，5 000～10 000 km2占20%，如图7所示。

图6 全球致密气盆地源岩成熟度

图7 全球致密气盆地评价区面积

2 大区级

根据全球范围内大区级别盆地参数统计分析结果，如图8所示。

根据图8所示，某些参数在全球范围内具有稳定分布的特征，在各大区其具体参数分布特征较为一致，比如，沉积环境：海相>陆相>海陆过渡相；评价时代以白垩纪、第三纪、侏罗纪为主，源岩时代以 白垩纪、侏罗纪、第三纪为主；源岩类型：III型>II型；源岩岩性：泥页岩>煤>碳酸盐岩[4]。而对于盆地类型、源岩成熟度、储层埋深这几种参数在各大区并非稳定分布。

2.1 北美洲

北美洲共评价致密砂岩气盆地23个(Alberta盆地、Anardarko盆地、Appalachian盆地、Arkoma盆地、Bighorn盆地、Black Warrior盆地、Columbia盆地、Denver盆地、Eastern Great盆地、Greater Green River 盆地、Gulf Coast盆地、Hanna盆地、Mchigan盆地、Paradox盆地、Park盆地、Permian盆地、Power River盆地、Raton盆地、San Juan盆地、Uinta盆地、Piceance盆地、Wind River盆地、Los Angeles盆地)。

图8 大区级盆地参数统计规律

目前北美洲已发现的致密砂岩气盆地已有58%进入商业开发阶段(轻度开发的盆地占7%)，还有部分也已进入了勘探阶段(35%)，其开发程度远远领先其他大区，1TCFG以上的大型致密砂岩气盆地占27%，1000BCFFG以下的小型致密砂岩气盆地仅占20%。

致密砂岩气藏主要出现在前陆盆地(88%)，克拉通盆地(8%)和裂谷盆地(4%)亦有发育，以海相沉积环境为主(64%)，陆相沉积环境次之(29%)，海陆过渡沉积环境最少(7%)，评价层沉积时代主要集中在白垩纪(45%)和第三纪(24%)，储层平均埋深主要集中1 000-3 000 m范围内(62%)，1 000 m以下占16%，3 000 m以上占28%，总体评价有利区面积较大，以10 000 km2以上的为主(48%)，5 000～10 000 km2范围内占17%，1 000～5 000 km2范围内占14%，1 000 km2以下占21%[5]。

源岩时代与储层时代较一致，以白垩纪(52%)、第三纪(16%)为主，源岩岩性以泥页岩(55%)和煤岩(40%)为主，生物气阶段的源岩较少(7%)，其它成熟(26%)、高成熟(33%)和过成熟阶段(33%)均有发育，干酪根类型以II型(42.5%)和III型(57.5%)为主[6]。

2.2 南美洲

南美洲共评价致密砂岩气盆地4个(Maracaibo盆地、San Jorge盆地、Neuquen盆地、Putumayo-Oriente-Maranon盆地)，目前南美洲已发现的致密砂岩气盆地进入了勘探阶段，而且其它单位的资评结果资料并不完善。

致密砂岩气藏主要出现在前陆盆地(60%)，克拉通盆地(20%)和裂谷盆地(20%)亦有发育，沉积环境以海相为主(75%)，陆相次之(25%)，评价层沉积时代主要集中在侏罗纪(40%)和白垩纪(40%)，第三纪(20%)次之，储层平均埋深主要集中3 000 m以上范围内(75%)，3 000 m以下占25%，总体评价有利区面积较大，以10 000 km2以上的为主(75%)，5 000～10 000 km2范围内占25%。

源岩时代与储层时代较一致，以白垩纪(67%)、侏罗纪(33%)为主，源岩岩性以泥页岩为主，成熟阶段(40%)和过成熟阶段的源岩(40%)为主，高成熟(20%)也有发育，干酪根类型以II型(33%)和III型(67%)为主。

2.3 非洲

非洲共评价致密砂岩气盆地3个(Abu Gharadiq盆地、Northern Egypt盆地、Timimoun-Ahnet盆地)，目前非洲已发现的致密砂岩盆地还处于轻度开发阶段。

致密砂岩气藏主要出现在被动大陆边缘盆地，克拉通盆地亦有发育，以海相沉积环境为主，陆相沉积环境次之，评价层沉积时代主要集中在侏罗纪，奥陶纪次之，储层平均埋深主要集中1 000～2 000 m范围内，2 000～3 000m次之，总体评价有利区面积较大， 10 000 km2以上、1 000～5 000 km2、小于1 000 km2范围均有评价。

源岩时代与储层时代较为一致，以侏罗纪、白垩纪为主，还发育有志留纪，源岩岩性以泥页岩为主，煤岩次之，源岩成熟度以高成熟和过成熟阶段为主，成熟阶段次之，II型干酪根和III型干酪根均有发育。

2.4 大洋洲

大洋洲共评价致密砂岩气盆地3个(Eromanga-Cooper盆地、Gippsland盆地、Perth盆地)。目前大洋洲已发现的致密砂岩气盆地还处于轻度开发阶段。

致密砂岩气藏主要出现在克拉通盆地，裂谷盆地亦有发育，以陆相沉积环境为主，还发育有海相和海陆过渡相沉积环境，评价层的沉积时代是二叠纪、侏罗纪、白垩纪均有发育，储层平均埋深主要集中3 000 m以上，2 000～3 000m次之。总体评价有利区面积较为中等，以1 000～5 000 km2的为主，5 000～10 000 km2次之。

源岩时代与储层时代较一致，二叠纪、侏罗纪、白垩纪均有发育，源岩岩性以煤岩为主，泥页岩次之，生物气阶段和成熟阶段的源岩为主，高成熟和过成熟阶段次之，干酪根类型以II型和III型为主。

2.5 欧洲

欧洲共评价致密砂岩气盆地6个(Northwest German盆地、Dnieper-Donets盆地、North Sea盆地、Timan-Pechora盆地、Anglo-Dutch盆地、Pannonian盆地)。目前欧洲已发现的致密砂岩气盆地大部分进入开发阶段，其它单位的资评结果以10000-100000BCFG范围为主。

致密砂岩气藏主要出现在裂谷盆地(50%)，克拉通盆地(17%)和前陆盆地(33%)亦有发育，所处的沉积环境则是海相和陆相均匀发育，评价层沉积时代主要集中在石炭纪(33%)和二叠纪(33%)，还有部分是处于白垩纪(17%)和第三纪(17%)。储层平均埋深主要集中1 000 m以上，其中1 000～3 000 m和3 000 m以上均有发育，总体评价有利区面积较大，以10 000 km2以上的为主(83%)，5 000～10 000 km2范围内占17%。源岩时代的高峰期略早于储层评价时代，以石炭纪(37.5%)、泥盆纪(25%)为主，源岩岩性以煤岩(44%)和泥页岩(33%)为主，生物气(44%)和高成熟(56%)阶段的源岩为主，干酪根类型以II型(44%)和III型(56%)为主。

2.6 中东

中东共评价致密砂岩气盆地2个(Risha盆地、Ghawar盆地)，目前中东已发现的致密砂岩气盆地处于轻度开发阶段。

致密砂岩气藏主要出现在克拉通盆地，以陆相沉积环境为主，评价层沉积时代主要集中在奥陶纪和志留纪，储层平均埋深主要集中2 000～3 000m范围内，总体评价有利区面积较大，以10 000 km2以上的为主。源岩时代与储层时代较一致，以奥陶纪和志留纪为主，源岩岩性以泥页岩为主，源岩主要发育在高成熟和过成熟阶段，干酪根类型以II型为主。

2.7 亚洲

亚洲共评价致密砂岩气盆地3个(Indus River盆地、Krishna-Godavari盆地、Cambay盆地)，目前亚洲已发现的致密砂岩气盆地已进入开发阶段，其开发程度主要以常规油层共同开发。

致密砂岩气藏主要出现在裂谷盆地，沉积环境是海相和陆相均有发育，评价层的沉积时代在二叠纪、白垩纪和第三纪均有发育，储层平均埋深主要集中1 000～3 000m范围内，总体评价有利区面积较大，以5 000～10 000 km2的为主(48%)，10 000 km2以上次之[7]。源岩时代与储层时代较一致，以白垩纪、第三纪为主，源岩岩性以泥页岩为主，煤岩次之，成熟阶段的源岩为主，高成熟和过成熟阶段次之，干酪根类型以II型和III型为主。

3 国家级

3.1 美国

非常规天然气开发在美国是独有的一个现象。致密气生产有着几十年悠久的历史。美国非常规天然气占到总产量的60%, 美国剩余天然气可采储量74TCM中，有一半为非常规天然气。其中致密气和页岩气是非常规天然气的主要组成部分。美国致密气分布在美国大部分地区，一些气田与加拿大和墨西哥分享。

在美国已经进入商业开发阶段的致密砂岩气盆地主要有Wind River盆地、Piceance、Uinta、San Juan、Denver、Appalachian和Great Green等盆地，其他盆地尚处于勘探阶段或早期开发阶段，San Juan盆地、Appalachian盆地和Great Green River盆地的资源量可达1TCFG以上(USGS)，其他盆地以1000-10000BCFG为主。

对于重点开发的致密气盆地，可以根据具体的评价单元的盆地参数，进一步挖掘其规律性，这里以San Juan盆地为例进行分析。

目前San Juan盆地已进入商业开发阶段，其它单位的资评结果(USGS)以1000-10000BCFG(80%)的范围为主，大于10000BFCG(20%)的范围次之。

San Juan盆地类型为前陆盆地，以海相沉积环境(83%)为主，陆相沉积环境为主(17%)次之，评价层沉积时代主要集中在白垩纪，储层平均埋深主要集中在小于1 000 m(40%)和1 000～2 000 m(40%)范围内，2 000～3 000 m的范围内次之。总体评价有利区面积较大，以大于10 000 km2为主(60%)，小于1 000 km2占40%。

源岩时代与储层时代较为一致，以白垩纪为主，源岩岩性以煤岩(80%)为主，泥页岩(20%)次之，成熟(33%)和高成熟(42%)阶段的源岩为主，过成熟(25%)阶段次之，干酪根类型以III型为主[8]。

3.2 加拿大

加拿大是除美国之外少数拥有巨大非常规天然气储量并正在进行商用的国家。2010年致密气产量约50BCM。至2011年底加拿大剩余可采致密砂岩气储量约为2TCM，占非常规天然气的1/9。加拿大非常规天然气占到世界非常规资源的6%。有80%加拿大的剩余可采天然气资源是非常规天然气。

加拿大致密气主要储集在西部地区阿尔伯达盆地深盆区，已经进入商业开发阶段的致密砂岩气盆地，Alberta盆地的资源量可达10TCFG以上(USGS)，其致密砂岩气盆地类型以前陆和克拉通为主，源岩岩性主要为页岩和煤，以III型干酪根为主。

3.3 澳大利亚

澳大利亚是少数几个已经生产商业数量非常规天然气的国家。澳大利亚常规气资源也很可观，但是都位于海上，开发费用昂贵。澳大利亚剩余可采致密气资源量估计为8TCM。最大规模的天然气资源位于Perth，Cooper，Gippslandw盆地的低渗透砂岩储层之中。在澳大利亚Eromanga、Perth、Gippsland等致密砂岩气盆地已经进入轻度开发阶段， Perth盆地几处致密砂岩气田原地天然气资源量约为10TCF，在Gippsland盆地比较成熟的气田，其评估平均可能原地资源量为700BCF，Eromanga盆地预估存在8TCF致密砂岩气资源[8]。

3.4 埃及

由于近年来埃及发现许多大型天然气田，使天然气有可能不久成为埃及能源部门增长的主要驱动力。在20世纪90年代初，外国石油公司开始对埃及的天然气进行勘探，很快就在尼罗河三角洲地区和西部沙漠地区发现了许多大气田。目前在埃及天然气发展比较迅猛。2001年9月，埃及政府宣布探明天然气储量为15 574亿m3。埃及的评价的致密气砂岩盆地有Abu Gharadiq 和Northern Egypt盆地，且都已进入了轻度开发阶段，其他单位资评结果目前估计500BCF。

3.5 英国

英国是目前欧盟最大的原油生产国，同时也是天然气的最大生产国和大输出国。英国北海约有26.7 TCF的天然气储量。大部分气田分布在英吉利海岸，毗邻荷兰北海地区。在英国的致密砂岩气盆地中Anglo-Dutch盆地已经进入了与常规油层共同开发的阶段，其它机构的资评结果为其原生地层气储量为14TCF ，最终可采储量为2.7TCF。

3.6 德国

过去20多年中德国应用相对大型水力压裂技术生产致密砂岩气已经成为常态。在德国已经进入开发阶段的致密砂岩气盆地是Northwest German盆地，其致密砂岩气是与常规油层共同开发，其它单位的资评结果为盆地的原生地层气储量可达2 TCFG以上，其最终可采储量约有930-1076 BCFG。

3.7 俄罗斯

2005年俄罗斯的天然气探明可采储量为47.57万亿m3，占世界总储量的27.5%，居世界第1位。俄罗斯天然气探明储量90%分布在陆地，10%分布在海域[9]，致密气大约110万亿m3。

本次评价俄罗斯的致密砂岩盆地是Timan-Pechora盆地，现在已处于与常规油层共同开发的阶段，其他单位资评结果为原生地层气储量17.5 TCFG ，最终可采储量14.7 TCFG。

3.8 约旦

截止至2014年，约旦主要有丰富的油页岩和少量天然气。在大地构造上属于西阿拉伯地区的一部分存在一定储量的致密砂岩气[9]。Risha盆地是位于约旦东北部的致密砂岩气盆地，且已进入轻度开发阶段，其开发面积较小，其它单位资评结果：致密砂岩气的探明储量为180BCF、地质储量为2-3TCF。

3.9 巴基斯坦

巴基斯坦境内气多油少。油气资源主要分布在北部波特瓦(Potwar)盆地、南部印度河盆地和近海大陆架。初步估算天然气总储量约为79 848亿m3，探明可采储量为14 914亿m3。巴基斯坦已评价的致密砂岩气盆地有Indus River盆地，且目前是与常规资源共同开发。