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页岩气是如何形成?如何利用的?

作者:中国页岩气网新闻中心  来源:综合报道  发布时间:2013-7-10 10:40:24

中国页岩气网讯:页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果,由于储集条件特殊,天然气在其中以多种相态存在。

页岩气的形成可以分为三个阶段:

页岩气的形成可以分为三个阶段
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页岩气的形成可以分为三个阶段

第一阶段是页岩气成藏阶段。天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离,具有与煤层气成藏大致相同的机理过程。在天然气的最初生成阶段,主要由生物作用所产生的天然气首先满足有机质和岩石颗粒表面吸附的需要,当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时,富裕的天然气则以游离相或溶解相进行运移逃散,条件适宜时可为水溶气藏的形成提供丰富气源。此时所形成的页岩气藏分布限于页岩内部且以吸附状态为主要赋存方式,总体含气量有限。

第二阶段是根缘气成藏阶段。在热裂解气大量生成过程中,高密度的有机母质转换成较低密度的天然气。在相对密闭的系统中,物质密度的变小导致了体积的膨胀和压力的提高,天然气的大量生成作用使原有的地层压力得到不断提高,从而产生原始的高异常地层压力,即 “高压锅” 原理。由于压力的升高作用,页岩内部沿应力集中面、岩性接触过渡面或脆性薄弱面产生裂缝,天然气聚集其中则易于形成以游离相为主的工业性页岩气藏,天然气原地或就近分布。在该阶段,游离相的天然气以裂隙聚集为主,页岩地层的平均含气量丰度达到较高水平。

第三阶段是常规圈闭气成藏阶段。随着更多天然气源源不断地生成,越来越多的游离相天然气无法全部保留于页岩内部,从而产生以生烃膨胀作用为基本动力的天然气 “逃逸” 作用。在通常情况下,与页岩间互出现的储层主要为粉-细砂岩类,具有低孔低渗特点,它限定了天然气的运移方式为活塞式排水特点,这种气水排驱方式从页岩开始,从而在页岩边缘以活塞式推进方式产生根缘气聚集。此时的天然气聚集已经超越了页岩本身,表现为无边、 底水和浮力作用发生的地层含气特点。因此从整套页岩层系考察,不论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层,均表现为普遍的饱含气性(图 1 ③) 。若地层中的砂岩含量逐渐增多并逐步转变为以致密砂岩为主,则页岩气藏逐渐改变为根缘气藏(图 1 ②) 。如果生气量继续增加,则天然气分布围进一步扩大,直到遇常规储层或输导通道后,天然气受浮力作用而进行置换式运移,从而导致常规圈闭气藏的大范围出现(图 1 ③) 。

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我国页岩气开发存在的问题(现在,利用还谈不上):

技术问题:页岩气藏物性差,渗透率极低,开发技术要求高,难度大。 而且我国页岩气普遍埋藏较深,进一步增加了开发难度。例如四川盆地下寒武统页岩气层埋深2000 ~3500米,而美国五大页岩系统埋深在800 ~2600米。目前,我国尚缺乏商业开发页岩气的核心技术体系,尤其是长距离多分支水平井超致密储层分段压裂改造技术等,直接制约了页岩气的开发。

政策问题:页岩气属于非常规低品位天然气资源,开发投资较大,风险大,需要积极有效的政策支持。目前,我国缺乏鼓励开发包括页岩气在内的低品位油气资源的政策体系。

管理体制问题。我国现有的油气资源管理体制不适应页岩气开发的实际需要,特别是在区块矿权设置上,过分垄断的体制也制约了页岩气开发。从长远看,我国现行的天然气价格体制机制和上下游协调发展问题不利于页岩气的开发。

基础性调查评价工作滞后。美国开展了大量页岩气基础性工作,包括资源评价、基础研究等,这在很大程度上促进了本国页岩气的开发。我国基础性页岩气资源调查和评价工作比较缺乏,明显滞后于页岩气开发的实际需要,以至于对全国页岩气资源潜力及分布特征尚不清楚,这在一定程度上制约了页岩气资源的开发。

参考资料:

国家能源局:页岩气发展规划(2011-2015年)

郭宏等. 有效开发中国页岩气. 天然气工业, 2010, 30(12): 110-113.

张金川等. 中国页岩气资源勘探潜力. 天然气工业, 2008, 28(6): 136-140.

张金川等. 页岩气成藏机理和分布. 天然气工业, 2004, 24(7): 15-18.

(以上内容谨代表作者本人观点)

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