聶海寬 何發(fā)岐 包書(shū)景

1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石化油田勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)部

中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性及其勘探對(duì)策

聶海寬1何發(fā)岐2包書(shū)景1

1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石化油田勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)部

與頁(yè)巖氣生產(chǎn)大國(guó)——美國(guó)相比，中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)除了起步較晚，更有地質(zhì)條件特殊性決定的頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性。根據(jù)頁(yè)巖發(fā)育環(huán)境、頁(yè)巖類型、演化歷史和演化特點(diǎn)等的研究，系統(tǒng)總結(jié)了中國(guó)海相、陸相頁(yè)巖油氣的地質(zhì)特殊性。海相頁(yè)巖具有“一老二雜三高”的特點(diǎn)，時(shí)代老、層系多，多期復(fù)雜構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、破壞強(qiáng)度大，熱演化史復(fù)雜、成熟度高；陸相頁(yè)巖具有“一新一深二低”的特點(diǎn)，時(shí)代新，埋藏深、成熟低、脆性礦物含量低等，油氣兼產(chǎn)。要實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣勘探的突破和儲(chǔ)產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)，應(yīng)立足中國(guó)盆地特殊的地質(zhì)特征來(lái)分析研究頁(yè)巖氣成藏機(jī)理、條件和有利分布區(qū)域，建立適合中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性的綜合評(píng)價(jià)方法和技術(shù)體系，同時(shí)加強(qiáng)地震技術(shù)、鉆井技術(shù)、壓裂技術(shù)、測(cè)井技術(shù)等攻關(guān)。

頁(yè)巖氣 地質(zhì)特殊性 海相頁(yè)巖 陸相頁(yè)巖 聚集機(jī)理 儲(chǔ)層預(yù)測(cè) 含氣量 中國(guó)

1 中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性

美國(guó)產(chǎn)頁(yè)巖氣盆地主要位于阿巴拉契亞早古生代逆沖褶皺帶、馬拉松—沃希托晚古生代逆沖褶皺帶和科迪勒拉中生代逆沖褶皺帶前緣的前陸盆地及其相鄰地臺(tái)之上的克拉通盆地［1］。中國(guó)發(fā)育與其相似的盆地類型，但受特殊的大地構(gòu)造位置控制，受深大斷裂及板塊規(guī)模較小等因素的影響，破壞較為嚴(yán)重，屬多旋回的疊合盆地［2－5］，這就造成了頁(yè)巖氣地質(zhì)條件的復(fù)雜性和特殊性。與美國(guó)產(chǎn)頁(yè)巖氣盆地相比，中國(guó)的頁(yè)巖氣盆地具有獨(dú)特的地質(zhì)條件，根據(jù)頁(yè)巖類型，海相頁(yè)巖的特性可概括為“一老二雜三高”的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在時(shí)代老、經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、熱史復(fù)雜、有機(jī)碳含量高、成熟度高、演化程度高等特征，以產(chǎn)天然氣為主；陸相頁(yè)巖的特殊性可概括為“一新一深二低”，主要表現(xiàn)在時(shí)代新、埋藏深、成熟度低、脆性礦物含量低等，油氣兼產(chǎn)（表1）。

1.1 海相領(lǐng)域頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性

1.1.1 時(shí)代老、層系多

表1 中美頁(yè)巖特征對(duì)比表

從中、晚元古代至新生代的不同時(shí)期，中國(guó)三大克拉通臺(tái)地及其周緣發(fā)育了裂谷型、大陸邊緣型和前陸型等沉積盆地，海相頁(yè)巖層系主要分布在華北、塔里木、鄂爾多斯和四川等盆地的中上元古界—古生界，中—新生界海相頁(yè)巖僅在南方地區(qū)局部層系發(fā)育?？勺鳛轫?yè)巖氣勘探目標(biāo)的海相黑色頁(yè)巖主要發(fā)育于南方（包括四川盆地）、塔里木、鄂爾多斯等大型沉積盆地的震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系及二疊系。這些黑色頁(yè)巖與美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖具有相似的沉積環(huán)境，即主要為裂谷沉積、被動(dòng)大陸邊緣沉積、前陸撓曲形成的滯留環(huán)境沉積和克拉通內(nèi)坳陷沉積等。

如中國(guó)南方地區(qū)發(fā)育有下寒武統(tǒng)（牛蹄塘組及其相當(dāng)層位）、上奧陶統(tǒng)（五峰組）—下志留統(tǒng)（龍馬溪組）、下二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)等區(qū)域性海相頁(yè)巖，還有地區(qū)性海相頁(yè)巖，如上揚(yáng)子地區(qū)的震旦系陡山沱組，滇黔桂地區(qū)、十萬(wàn)大山盆地的中上泥盆統(tǒng)、中下?lián)P子地區(qū)的下奧陶統(tǒng)、楚雄盆地的上三疊統(tǒng)等。這些頁(yè)巖原始生烴條件優(yōu)越，有過(guò)大量生烴的歷史，并在早期鉆井中見(jiàn)到良好的頁(yè)巖氣顯示，其中下寒武統(tǒng)和上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)是目前頁(yè)巖氣勘探的重點(diǎn)層系（表2）。

美國(guó)目前的產(chǎn)氣頁(yè)巖主要集中在泥盆系和密西西比系（下石炭統(tǒng)）等層系，以晚古生代頁(yè)巖為主（表3）。

表2 中國(guó)南方海相頁(yè)巖氣目前主要勘探層系表

表3 美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖層系表

這一差別帶來(lái)的問(wèn)題，一是黑色頁(yè)巖的沉積環(huán)境、厚度和展布情況等尚不十分清楚；二是時(shí)代老，經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、熱演化史復(fù)雜，頁(yè)巖經(jīng)歷了多期次的生排烴，頁(yè)巖氣成藏條件復(fù)雜；三是頁(yè)巖埋深變化較大，從出露地表到埋深超過(guò)萬(wàn)米均有分布。

1.1.2 多期復(fù)雜構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、破壞強(qiáng)度大

中國(guó)以至亞洲大陸并不是以一個(gè)巨型前寒武紀(jì)克拉通為主體的單一大陸，而是由一些小克拉通或小陸塊和眾多微陸塊及其間的造山帶組合而成的復(fù)合大陸［6］。而北美地臺(tái)的面積較大，地臺(tái)剛性強(qiáng)，克拉通盆地在后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中遭受的破壞較小。中國(guó)3個(gè)古生代海相沉積區(qū)都不是典型的克拉通盆地［2］，克拉通臺(tái)地個(gè)體小、穩(wěn)定性差，故稱準(zhǔn)地臺(tái)。中朝克拉通是其中最大的一個(gè)，也只有東歐克拉通的約1／4，北美克拉通的約1／12；揚(yáng)子克拉通只有東歐的1／7，北美的1／20［7］。這些塊體邊緣多次反轉(zhuǎn)，同時(shí)上疊了中新生代沉積盆地，在區(qū)域性深大斷裂控制下形成了復(fù)雜的構(gòu)造復(fù)合。在美國(guó)密執(zhí)安盆地和伊利諾伊盆地邊緣生產(chǎn)頁(yè)巖氣的區(qū)域，在中國(guó)相同位置的各種構(gòu)造帶，頁(yè)巖地層破壞嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)的海相頁(yè)巖形成于多旋回疊合盆地，基本上經(jīng)歷了拉張—擠壓—扭動(dòng)走滑的應(yīng)力多次交替，造成了裂谷盆地→克拉通盆地→被動(dòng)大陸邊緣盆地→前陸盆地的疊加復(fù)合，具有復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)［2］。在這種條件下尋找具有一定范圍的穩(wěn)定海相沉積體都有較大的困難［4］。

美國(guó)產(chǎn)氣頁(yè)巖在沉積之后，沒(méi)有經(jīng)歷后期的多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)盆地的疊加和改造，盆地多保留為原型盆地。例如美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)最早的阿巴拉契亞盆地，是早古生代發(fā)育起來(lái)的前陸盆地，主要有3次大的構(gòu)造事件：Taconic、Acadian和Alleghanian構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［8］，中石炭世的Alleghanian構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成盆地現(xiàn)今的形態(tài)。與美國(guó)相比，中國(guó)南方早古生代形成的海相頁(yè)巖在中石炭世以后經(jīng)歷了印支期、燕山期和喜山期等復(fù)雜的、多期次的構(gòu)造演化（包括埋藏、抬升、斷裂和褶皺等）和熱演化（多期次、多種方式的生排烴），這些地區(qū)的頁(yè)巖氣藏比美國(guó)主要頁(yè)巖氣藏對(duì)保存條件要求嚴(yán)格。因此，構(gòu)造演化的差異性決定了盆地內(nèi)頁(yè)巖氣藏保存條件的差異性，決定了頁(yè)巖氣的聚集程度和勘探潛力。在這樣的構(gòu)造背景中，不僅常規(guī)油氣難以保存，而且頁(yè)巖氣保存條件也面臨挑戰(zhàn)，只在相對(duì)穩(wěn)定的塊體上有一定的發(fā)育條件，因此，“動(dòng)中找靜”，可能是頁(yè)巖氣進(jìn)行勘探的關(guān)鍵。但慶幸的是，盡管在四川盆地邊緣及其附近這些頁(yè)巖在后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中被卷進(jìn)各種逆沖推覆構(gòu)造中，破壞較為嚴(yán)重，但在盆地深部特別是志留系區(qū)域性滑脫層之下的古生界泥頁(yè)巖遭受的破壞較小，頁(yè)巖氣保存條件較好。

1.1.3 熱演化史復(fù)雜、成熟度高

美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖經(jīng)歷的生烴史較簡(jiǎn)單，成熟度相對(duì)較低，處在成熟階段。與美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖相比，中國(guó)海相頁(yè)巖熱演化程度偏高，部分已達(dá)過(guò)成熟階段，這與中國(guó)海相頁(yè)巖沉積時(shí)代早、經(jīng)歷的地質(zhì)歷史長(zhǎng)和經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜等因素密切相關(guān)，導(dǎo)致頁(yè)巖經(jīng)歷了多期次的生排烴（早期生氣、二次生氣、瀝青生氣和殘余油生氣等）和頁(yè)巖氣的聚集、散失，頁(yè)巖氣藏遭受了多期次的改造—破壞，具有復(fù)雜的頁(yè)巖氣聚集機(jī)理和過(guò)程，使頁(yè)巖氣藏的形成和分布復(fù)雜。中國(guó)南方地區(qū)海相頁(yè)巖經(jīng)歷了長(zhǎng)期的構(gòu)造和熱演化，具有演化歷史復(fù)雜、熱成熟度較高、生烴時(shí)間早等特征，為勘探增加了難度。因此，在南方構(gòu)造相對(duì)活動(dòng)的地區(qū)要尋找構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)薄弱且生氣高峰晚（至少是生氣時(shí)間距今比較近的頁(yè)巖）的地區(qū)進(jìn)行頁(yè)巖氣研究。

中國(guó)海相頁(yè)巖具有成熟高的特點(diǎn)（圖1），以中國(guó)南方地區(qū)下寒武統(tǒng)黑色頁(yè)巖為例，大部分地區(qū)的成熟度大于3%，處于過(guò)成熟晚期階段，局部地區(qū)的成熟度均超過(guò)4%，達(dá)到變質(zhì)期，失去生氣能力［9－11］。雖然局部地區(qū)的成熟度偏高，但是高的有機(jī)碳含量預(yù)示著這些層位可能是頁(yè)巖氣發(fā)育的有利層位，如在黔中隆起的方深1井的下寒武統(tǒng)牛蹄塘組，成熟度（Ro）高達(dá)5.5%，有機(jī)碳含量高達(dá)8.02%，對(duì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖的壓裂測(cè)試表明，仍有天然氣產(chǎn)出。因此，不難看出即使是高成熟度的頁(yè)巖，也可能有天然氣賦存?？傮w來(lái)講，高成熟度對(duì)頁(yè)巖氣藏來(lái)說(shuō)是不利的，在高成熟度條件下，主要看頁(yè)巖保存條件的好壞，如果保存條件好，即使成熟度高也能形成頁(yè)巖氣藏。筆者對(duì)四川盆地及其周緣下寒武統(tǒng)和上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)41塊黑色頁(yè)巖的成熟度和含氣量的關(guān)系可以看出，成熟度（Ro）介于1.1%～3.0%時(shí)，吸附氣含量達(dá)到最大值區(qū)域，平均超過(guò)0.5 m3／t，最大超過(guò)2 m3／t，總含氣量也達(dá)到最大值區(qū)域，平均超過(guò)1 m3／t。在小于1.1%和大于3.0%時(shí)，吸附氣含量和總含氣量均有不同程度的降低，前者因?yàn)樘幵谏痛埃駳猓?，生氣量有限且溶解于石油中，后者成熟度過(guò)高，生氣能力有限，均導(dǎo)致吸附氣含量不高（圖2）。無(wú)論成熟度高低，在頁(yè)巖層中，均有天然氣賦存，甚至形成頁(yè)巖氣藏。

圖1 中美主要頁(yè)巖成熟度對(duì)比圖

圖2 成熟度和吸附氣含量、總含氣量關(guān)系圖

為了盡量避免勘探風(fēng)險(xiǎn)，筆者認(rèn)為成熟相對(duì)較低的頁(yè)巖可能具有較好的勘探前景，在中國(guó)南方地區(qū)大范圍高成熟度的條件下，要尋找成熟度相對(duì)較低的區(qū)域，并加強(qiáng)含氣量和保存條件的研究。

1.1.4 頁(yè)巖分布面積廣、厚度大、有機(jī)碳含量高

中國(guó)海相黑色頁(yè)巖總體上具有層位穩(wěn)定、分布面積廣、厚度大和有機(jī)碳含量高等特點(diǎn)。以上揚(yáng)子下寒武統(tǒng)黑色頁(yè)巖為例，主要發(fā)育在梅樹(shù)村期和筇竹寺期，與最大海泛面相對(duì)應(yīng)的低能環(huán)境對(duì)應(yīng)，在整個(gè)上揚(yáng)子廣泛分布，包括川南九老洞組、川北筇竹寺組、貴州—湘西牛蹄塘組、鄂西水井沱組、湘西天柱山組等，分布穩(wěn)定，巖性主要為黑色頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、結(jié)核狀磷塊巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖和石煤層等。主要發(fā)育在川南—黔北—黔中、湘鄂西—渝東和川北—川東北等地，厚度介于20～200 m，大部分地區(qū)大于100 m，在川中古隆起一帶不發(fā)育該套黑色頁(yè)巖。總體來(lái)看，上揚(yáng)子下寒武統(tǒng)黑色頁(yè)巖具有厚度大、分布范圍廣的特點(diǎn)，現(xiàn)今殘留面積約為44×104km2，其中厚度大于30 m的分布面積約為30×104km2。已發(fā)現(xiàn)的一系列古油藏（如貴州甕安、麻江、銅仁、湘西南山坪等）的烴源巖均為該套黑色頁(yè)巖，表明該套頁(yè)巖曾有過(guò)生排烴過(guò)程。現(xiàn)今，這些古油藏被暴露地表，下寒武統(tǒng)黑色頁(yè)巖也遭受剝蝕，頁(yè)巖氣的成藏條件破壞嚴(yán)重。

筆者對(duì)四川盆地及其周緣重慶市秀山縣溶溪鎮(zhèn)等16塊樣品分析，有機(jī)碳含量分布在0.28%～6.37%，平均為2.44%，普遍大于1%（其中大于1%的樣品數(shù)占樣品總數(shù)的80%，大于2%的樣品數(shù)占樣品總數(shù)的53.3%），這些均表明下寒武統(tǒng)黑色頁(yè)巖的有機(jī)碳含量高。中揚(yáng)子、下?lián)P子等地的古生界烴源巖也均具有厚度大、有機(jī)碳含量高等優(yōu)點(diǎn)，可與美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖盆地進(jìn)行對(duì)比（圖3）。

圖3 美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖與中國(guó)南方下古生界頁(yè)巖厚度（a）和有機(jī)碳含量（b）對(duì)比圖

1.2 陸相頁(yè)巖油氣的特殊性

中國(guó)陸相頁(yè)巖主要發(fā)育在東部陸相盆地白堊系和古近系、西北侏羅系及其以上地層、中部鄂爾多斯盆地三疊系和南方四川盆地及其周緣的三疊系—侏羅系等，具有時(shí)代新、埋藏普遍較深、成熟度低和有機(jī)質(zhì)豐度高等特點(diǎn)，油氣兼產(chǎn)。以渤海灣盆地東營(yíng)凹陷為例，古近系為斷陷沉積階段，存在多個(gè)湖侵和湖退旋回，暗色泥巖總厚度超過(guò)1 000 m。泥頁(yè)巖層主要發(fā)育在沙四上亞段和沙三下亞段，其中沙三下亞段暗色泥頁(yè)巖厚度介于100～350 m，有機(jī)碳含量介于1.0%～9.0%，鏡煤反射率為0.35%～1.9%，底界埋深在1 200～4 000 m。在以前的鉆井中有較好的頁(yè)巖油氣顯示，如東營(yíng)凹陷的豐深1井、河160井，車鎮(zhèn)凹陷車571井，沾化凹陷的義170井，惠民凹陷的臨98井［12］。

陸相生油理論的建立以及陸相盆地的成功勘探，使中國(guó)的石油工業(yè)走上了獨(dú)立自主發(fā)展的道路［2］。陸相頁(yè)巖油氣的勘探同樣需要積極創(chuàng)新，勇于突破，走中國(guó)特色的勘探道路。雖然陸相頁(yè)巖油氣的勘探比海相起步較晚，但是陸相頁(yè)巖具有比海相頁(yè)巖更有利的成藏條件，如厚度大、時(shí)代新、熱成熟度低和生排烴歷史簡(jiǎn)單等。四川盆地建南地區(qū)和元壩地區(qū)已獲得突破，如川東北元壩9井在侏羅系珍珠沖段的壓裂高產(chǎn)超過(guò)1×104m3，建南氣田利川復(fù)向斜建南構(gòu)造的建111井，壓裂后在下侏羅統(tǒng)自流井組東岳廟段日產(chǎn)天然氣3 000 m3，并且在泌陽(yáng)凹陷安深1井獲得頁(yè)巖油突破，均表明中國(guó)的陸相地層具有頁(yè)巖氣（油）潛力。

與美國(guó)主要產(chǎn)頁(yè)巖氣盆地類比，中國(guó)陸相頁(yè)巖具有分布局限、埋藏普遍較深、脆性礦物含量低、黏土含量高（圖4），具有成藏機(jī)理和成藏條件特殊以及不利于后期改造等不利因素，需要在今后的工作中，加強(qiáng)陸相頁(yè)巖油氣地質(zhì)理論和開(kāi)采技術(shù)的研究。

圖4 中國(guó)東部斷陷盆地和美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖石英含量圖

2 中國(guó)頁(yè)巖氣勘探策略

中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)條件的復(fù)雜性和特殊性，決定了中國(guó)的頁(yè)巖氣勘探不能照搬美國(guó)成功的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)無(wú)法直接指導(dǎo)中國(guó)的頁(yè)巖氣勘探，只能在一定程度上給予借鑒。加強(qiáng)頁(yè)巖氣聚集機(jī)理和分布規(guī)律等理論研究和勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)攻關(guān)是解決頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)問(wèn)題的關(guān)鍵。

2.1 加強(qiáng)頁(yè)巖氣地質(zhì)理論研究

筆者認(rèn)為亟待解決的頁(yè)巖氣地質(zhì)理論包括以下幾個(gè)方面：

2.1.1 頁(yè)巖氣聚集機(jī)理

頁(yè)巖氣具有與常規(guī)油氣不同的生成機(jī)理、運(yùn)移機(jī)理、賦存機(jī)理和保存機(jī)理，其中頁(yè)巖油和頁(yè)巖氣的聚集機(jī)理也差別較大，需要分別研究。①頁(yè)巖中的天然氣生成機(jī)理覆蓋了生物化學(xué)、熱解和裂解等幾乎所有可能的有機(jī)生氣作用機(jī)理，從未成熟到成熟均有發(fā)現(xiàn)，不同成熟度的頁(yè)巖氣藏，特征差別較大，準(zhǔn)確判斷頁(yè)巖氣成因是認(rèn)識(shí)一個(gè)頁(yè)巖氣藏的關(guān)鍵；②頁(yè)巖氣沒(méi)有從烴源巖運(yùn)移到常規(guī)圈閉并在其中賦存的過(guò)程，只在頁(yè)巖中賦存了大量氣體，初次運(yùn)移是控制頁(yè)巖氣聚集和分布的重要因素；③在頁(yè)巖氣藏中天然氣主要以3種狀態(tài)賦存在頁(yè)巖中，研究天然氣的賦存類型和比例，是估算氣田深部或未勘探區(qū)頁(yè)巖含氣量、資源評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，也是評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣可采性和進(jìn)行產(chǎn)能預(yù)測(cè)的主要參數(shù)之一；④頁(yè)巖氣的保存機(jī)理主要以巖性變化、水力封閉等機(jī)理對(duì)天然氣進(jìn)行封閉，保存條件的優(yōu)劣主要取決于頁(yè)巖本身的質(zhì)量和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度，前者主要與頁(yè)巖的宏觀發(fā)育、物性特征和微觀封蓋能力有關(guān)，而后者由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的裂縫發(fā)育及抬升、剝蝕程度來(lái)反映，另外，頁(yè)巖和上覆、下伏地層的巖性、物性特征也是影響保存的主要因素。

2.1.2 頁(yè)巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)

由于頁(yè)巖的低孔低滲特征以及前期作為儲(chǔ)層研究偏少等原因，頁(yè)巖氣的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)技術(shù)是目前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。目前對(duì)頁(yè)巖的儲(chǔ)層類型、孔隙類型、孔隙特征、孔滲特征和關(guān)系、裂縫特征以及裂縫對(duì)頁(yè)巖氣聚集的控制作用還不是十分明確，并且缺少針對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層有效的實(shí)驗(yàn)手段、測(cè)試方法和預(yù)測(cè)技術(shù)。要發(fā)展針對(duì)頁(yè)巖微米級(jí)孔隙，甚至納米級(jí)孔隙的實(shí)驗(yàn)手段和測(cè)試方法，發(fā)展地震、測(cè)井等技術(shù)對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層類型、儲(chǔ)層特征的識(shí)別和預(yù)測(cè)，加強(qiáng)頁(yè)巖礦物組成對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層類型和特征控制作用的研究。在這些測(cè)試和預(yù)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)裂縫對(duì)頁(yè)巖氣成藏的控制作用的研究，加強(qiáng)孔隙類型和特征的研究。

2.1.3 頁(yè)巖含氣量計(jì)算

頁(yè)巖含氣量計(jì)算是研究頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。頁(yè)巖含氣量包括吸附氣含量、游離氣含量和溶解氣含量，準(zhǔn)確判斷吸附氣含量是一項(xiàng)艱巨的工作，不同學(xué)者在這方面進(jìn)行了積極的探索。筆者認(rèn)為頁(yè)巖的內(nèi)部因素（頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)、礦物組成、物性指標(biāo)等）和外部因素（深度、溫度、壓力等）是影響頁(yè)巖含氣量的因素。其中影響吸附氣含量的主要因素為有機(jī)碳含量、石英含量、總烴量、形態(tài)有機(jī)質(zhì)含量、黃鐵礦含量、濕度、密度、壓力和溫度等，影響游離氣含量的主要因素為壓力、溫度、濕度、碳酸鹽含量、孔隙度和密度等。建議根據(jù)中國(guó)實(shí)際地質(zhì)條件分析各因素與含氣量的關(guān)系，采用多元回歸的方法對(duì)頁(yè)巖含氣量進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。

2.1.4 保存條件

建議在構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈的地區(qū)，加強(qiáng)頁(yè)巖氣保存條件研究：①要加強(qiáng)盆地的演化史研究，恢復(fù)不同時(shí)期的盆地原型，動(dòng)態(tài)地反映盆地改造過(guò)程，從而在區(qū)域上對(duì)頁(yè)巖氣的發(fā)育條件進(jìn)行控制；②頁(yè)巖自身的非均質(zhì)性是頁(yè)巖封閉天然氣的先決條件，致密的硅質(zhì)層或石灰?guī)r層可以把天然氣封閉在相對(duì)較軟弱的碳質(zhì)頁(yè)巖層內(nèi)，因而要加強(qiáng)巖性組合分析；③通天斷裂和淡水注入的條件下，可能使頁(yè)巖氣藏破壞掉，因此要加強(qiáng)從區(qū)域范圍內(nèi)尋找較好的壓力封閉區(qū)，有利于頁(yè)巖氣成藏和保存，尤其是目前處在微超壓和超壓狀態(tài)的，是頁(yè)巖氣勘探值得關(guān)注的領(lǐng)域和地區(qū)。

2.2 加強(qiáng)頁(yè)巖氣綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究

頁(yè)巖氣應(yīng)由早期的靜態(tài)指標(biāo)評(píng)價(jià)向靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)因素綜合評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變。早期的頁(yè)巖氣選區(qū)主要是以厚度、有機(jī)碳含量和成熟度等靜態(tài)指標(biāo)的信息疊加獲得，這對(duì)頁(yè)巖氣勘探早期尋找大的頁(yè)巖氣發(fā)育有利區(qū)帶是有意義和價(jià)值的。隨著頁(yè)巖氣勘探的進(jìn)一步深入，需要加入動(dòng)態(tài)因素分析，從頁(yè)巖沉積環(huán)境、構(gòu)造演化、埋藏史和熱演化史、生排烴史等多方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，不能簡(jiǎn)單地從厚度、有機(jī)碳含量和成熟度等靜態(tài)指標(biāo)肯定或否定一個(gè)地區(qū)。尤其是對(duì)南方復(fù)雜構(gòu)造演化的地區(qū)來(lái)說(shuō)，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是重要的影響因素，應(yīng)以頁(yè)巖構(gòu)造演化為主線，對(duì)頁(yè)巖氣生烴有效性、排烴“無(wú)效性”、保存條件的有效性等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

另外，還需要加入經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的因素。由于中國(guó)復(fù)雜的地形地貌條件，許多頁(yè)巖氣發(fā)育的有利區(qū)塊處于交通不便、自然條件下水系河網(wǎng)不發(fā)育的邊遠(yuǎn)地區(qū)，客觀上存在的困難造成了天然氣管網(wǎng)建設(shè)也不到位，如何保證頁(yè)巖氣在開(kāi)發(fā)過(guò)程中獲得必要的經(jīng)濟(jì)效益成為頁(yè)巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)的重要命題。特別是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下產(chǎn)品商業(yè)化必須以效益為前提。因此源于常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)體系以及源于美國(guó)地理環(huán)境下、市場(chǎng)環(huán)境條件下的評(píng)價(jià)技術(shù)無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣的系統(tǒng)全面評(píng)價(jià)，需要加強(qiáng)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究。

2.3 加強(qiáng)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)攻關(guān)

針對(duì)中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性和復(fù)雜性發(fā)展新的勘探技術(shù)，加強(qiáng)勘探技術(shù)的科技攻關(guān)，是提高頁(yè)巖氣勘探成功率和開(kāi)發(fā)效益的重要手段。

2.3.1 地震技術(shù)

地震特別是三維地震主要是預(yù)測(cè)頁(yè)巖的空間展布和相對(duì)高有機(jī)碳、高孔滲及微裂縫發(fā)育的層段和地區(qū)，預(yù)測(cè)頁(yè)巖中相對(duì)高孔高滲的“甜點(diǎn)”區(qū)域，為鉆井設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料，探索適合中國(guó)地質(zhì)條件的頁(yè)巖氣勘探地震模型，發(fā)展非常規(guī)勘探的地震理論。

2.3.2 鉆井技術(shù)

由于頁(yè)巖的低孔低滲特征，一是需要開(kāi)展針對(duì)頁(yè)巖氣藏的水平井技術(shù)和欠平衡技術(shù)，二是需要保證穩(wěn)定井眼的優(yōu)質(zhì)鉆井液技術(shù)，三是發(fā)展“工廠化”叢式井鉆井技術(shù)。

2.3.3 壓裂技術(shù)

開(kāi)展針對(duì)中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性的壓裂技術(shù)，包括多級(jí)壓裂、清水壓裂、水力噴射壓裂、重復(fù)壓裂以及同步壓裂等，尤其是陸相頁(yè)巖，其脆性礦物含量低，黏土礦物含量高，需要發(fā)展針對(duì)陸相頁(yè)巖的壓裂技術(shù)。

2.3.4 測(cè)井技術(shù)

由于組成頁(yè)巖礦物的多樣性和復(fù)雜性，在確定有機(jī)碳含量、成熟度、孔隙度、含氣量和含氣飽和度等參數(shù)之前要充分考慮測(cè)井曲線對(duì)多種礦物的測(cè)井響應(yīng)，加強(qiáng)多種測(cè)井技術(shù)綜合評(píng)價(jià)研究、攻關(guān)，建立適合中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)的測(cè)井技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論和建議

1）中國(guó)發(fā)育多套海相頁(yè)巖和陸相頁(yè)巖，與國(guó)外相比，海相頁(yè)巖具有“一老二雜三高”的特點(diǎn)，陸相頁(yè)巖具有“一新一深二低”的特點(diǎn)。海相頁(yè)巖與國(guó)外（主要是美國(guó)）典型頁(yè)巖氣盆地相比具有分布面積廣、厚度大和有機(jī)碳含量高等有利特征，同時(shí)也具有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、演化史復(fù)雜、演化程度高和生排烴期次多等不利因素，差異明顯。要在認(rèn)真研究美國(guó)頁(yè)巖氣盆地特征和勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，立足中國(guó)盆地的具體特征來(lái)分析研究頁(yè)巖氣的成藏機(jī)理、條件和有利分布區(qū)域，建立適合中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性的綜合評(píng)價(jià)方法和技術(shù)體系，同時(shí)加強(qiáng)地震技術(shù)、鉆井技術(shù)、壓裂技術(shù)、測(cè)井技術(shù)等頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的攻關(guān)。

2）在選區(qū)方法上，要采用靜態(tài)指標(biāo)分析向靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)綜合分析方法的轉(zhuǎn)變，要加強(qiáng)頁(yè)巖演化史、生烴史／量和排烴史／量等的動(dòng)態(tài)研究，采用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)因素相結(jié)合的方法進(jìn)行頁(yè)巖氣勘探目標(biāo)和鉆井靶區(qū)的研究。另外，除了地質(zhì)條件外，將影響經(jīng)濟(jì)效益的人文地理參數(shù)進(jìn)入評(píng)價(jià)體系，形成系統(tǒng)全面的綜合評(píng)價(jià)體系和方法。

3）在選區(qū)地區(qū)和層位上，要堅(jiān)持“立足盆內(nèi)，兼顧盆外，海陸并舉”的思想，盆地內(nèi)常規(guī)油氣勘探程度高，可供利用的資料較多，但由于頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性，可能在盆外常規(guī)油氣難發(fā)育的區(qū)域發(fā)育頁(yè)巖氣藏，因此，要兼顧盆外的頁(yè)巖氣勘探；同時(shí)考慮到中國(guó)在陸相生油理論和陸相盆地勘探獲得巨大成功，為陸相頁(yè)巖氣勘探奠定了良好的基礎(chǔ)資料，要加強(qiáng)陸相頁(yè)巖氣（油）的勘探研究和戰(zhàn)略選區(qū)。類比國(guó)外在海相頁(yè)巖氣勘探獲得巨大成功，要立足國(guó)內(nèi)海相頁(yè)巖氣勘探，考慮到下古生界海相頁(yè)巖特征，要“立足上古，兼顧下古和前寒武”。在具體措施上，根據(jù)中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性海相選區(qū)要采取“高中找低、強(qiáng)中找弱、好中找厚”的原則。

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Peculiar geological characteristics of shale gas in China and its exploration countermeasures

Nie Haikuan1，He Faqi2，Bao Shujing1
（1.Sinopec Exploration ＆Development Research Institute，Beijing 100083，China；2.Sinopec Oilfield Exploration ＆Development Division，Beijing 100083，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 31，ISSUE 11，pp.111－116，11／25／2011.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Compared to the high production of U.S.shale gas，shale gas development is in its infancy in China，one important reason is its peculiar geological characteristics.Based on the analysis of the sedimentary environment，shale types，and evolution history ＆characteristics，this paper summarized the geological peculiarities of marine and continental oil and gas shales in China.The marine gas shales are featured by old age，multiple bed layers，complex multi－period tectonic movement，complicated thermal evolution history，high failure strength，high total organic carbon（TOC）contents，and high degree of thermal maturity and evolution.The continental oil and gas shales are featured by new age，great burial depth，low thermal maturity，and low contents of brittle minerals.In order to achieve a breakthrough of shale gas exploration and a rapid growth of shale gas reserves and production，we suggest that（1）the analysis of shale gas pooling mechanism，geological conditions，and the distribution of favorable exploration target zones should be based on the said peculiarities of shale gas in China，（2）a comprehensive evaluation method and a package of techniques should be set up adaptable for such peculiarities，and（3）bottlenecks should be overcome in such technologies as seismic，drilling，frac treatment，and logging，etc.

shale gas，marine－facies shale，continental oil shale，accumulation mechanism，reservoir forecast，gas content，China

聶海寬等.中國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特殊性及其勘探對(duì)策.天然氣工業(yè)，2011，31（11）：111－116.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.11.028

國(guó)家油氣專項(xiàng)“全國(guó)油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評(píng)價(jià)”（編號(hào)：2009GYXQ15）、中國(guó)博士后科學(xué)基金（編號(hào)：20110490541）。

聶海寬，1982年生，博士；現(xiàn)在中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院博士后工作站從事油氣成藏機(jī)理和非常規(guī)天然氣地質(zhì)研究工作。地址：（100083）北京市海淀區(qū)學(xué)院路31號(hào)。電話：13466585382。E－mail：niehk.syky＠sinopec.com.

2011－09－18 編輯 羅冬梅）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.11.028

Nie Haikuai，born in 1982，holds a Ph.D degree and is mainly engaged in oil and gas pooling mechanism and geological studies of unconventional natural gas resources.

Add：No.31，Xueyuan Rd.，Haidian District，Beijing 100083，P.R.China

Mobile：＋86－13466585382 E－mail：niehk.syky＠sinopec.com