范 明，俞凌杰，徐二社，楊振恒，張文濤，劉偉新

(1.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無(wú)錫 214126；2.中國(guó)石油化工集團(tuán)公司 油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214126)

頁(yè)巖氣具有“自生自儲(chǔ)”的特點(diǎn)，但在中國(guó)南方海相高演化地區(qū)，受控于多期復(fù)雜構(gòu)造和抬升剝蝕，保存差異是決定該區(qū)頁(yè)巖氣能否富集高產(chǎn)的關(guān)鍵[1-7]。相對(duì)于常規(guī)油氣，前人從成藏角度已認(rèn)識(shí)到，納米級(jí)孔喉對(duì)頁(yè)巖氣富集有重要意義，頁(yè)巖氣主要儲(chǔ)集在微—納米級(jí)孔隙中，具有連續(xù)型分布、無(wú)明顯氣—水界面的地質(zhì)特征[8-9]。四川盆地涪陵地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖中固體瀝清、干酪根是有機(jī)質(zhì)孔隙的主要載體，同時(shí)有機(jī)質(zhì)孔對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)集空間貢獻(xiàn)最大[10-12]。四川盆地從深埋區(qū)到淺埋區(qū)再到露頭區(qū)，頁(yè)巖氣沿層方向逸散表現(xiàn)為從微弱擴(kuò)散到強(qiáng)烈擴(kuò)散或滲流的漸變特征[13]。頁(yè)巖氣不同于常規(guī)天然氣，是因其保存于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中，不受構(gòu)造產(chǎn)狀的約束、無(wú)需圏閉條件而成為目的層[14]。以上論述僅從現(xiàn)象入手，雖然突出了微—納米級(jí)孔隙對(duì)頁(yè)巖氣成藏和保存的意義，但是對(duì)儲(chǔ)集空間孔徑結(jié)構(gòu)差異所造成的本質(zhì)問(wèn)題并未做過(guò)多剖析。本質(zhì)上，儲(chǔ)集空間的差異主要在于毛管壓力的差異。常規(guī)氣藏儲(chǔ)集空間主要以微米及更大的孔徑為主，毛管壓力小到可以忽略不計(jì)(由毛管壓力公式Pc=2бcosθ/r可以看出，毛管壓力與毛管半徑成反比。一般實(shí)驗(yàn)條件下，5 nm所對(duì)應(yīng)的毛管壓力為56 MPa，那么對(duì)常規(guī)儲(chǔ)層而言，半徑為5 μm的孔徑所對(duì)應(yīng)的毛管壓力則為0.056 MPa，與靜水壓力相比可以忽略不計(jì))。而對(duì)于頁(yè)巖氣而言，毛管壓力對(duì)孔隙空間中氣體壓力的影響是顯著的，從而使得頁(yè)巖氣保存機(jī)制發(fā)生徹底改變。本文將從毛管力角度，結(jié)合各方面資料來(lái)闡述頁(yè)巖氣保存機(jī)制及其對(duì)勘探開(kāi)發(fā)的意義。

1 毛管壓力的大小及對(duì)頁(yè)巖氣的保存作用

為了弄清毛管壓力、靜水壓力與氣藏(孔隙)壓力之間的關(guān)系，作者選取一個(gè)突破壓力較小的致密砂巖巖心樣品進(jìn)行突破壓力測(cè)試。首先用純水飽和樣品，在樣品的下端通入氣體，在樣品的上端加上純靜水(圖1)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，上端純水不加任何壓力，不斷增加下端氣體的壓力，當(dāng)氣體壓力Pg達(dá)到1.39 MPa時(shí)，上端水柱中開(kāi)始有氣泡連續(xù)冒出，表明樣品已發(fā)生氣體突破，對(duì)應(yīng)的突破壓力為1.39 MPa。對(duì)上端的純水施加1 MPa壓力，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，當(dāng)下端氣體壓力達(dá)到2.41 MPa時(shí)，上端水柱中才開(kāi)始有氣泡連續(xù)冒出。同理對(duì)上端的純水施加2 MPa壓力，當(dāng)下端氣體壓力達(dá)到3.44 MPa時(shí)，上端水柱中才開(kāi)始有氣泡連續(xù)冒出。這一實(shí)驗(yàn)可簡(jiǎn)化為如圖2所示的地質(zhì)模型，其結(jié)果可用下式表示:Pp=Pc+Pw。式中：Pp為孔隙壓力，Pc為毛管壓力，Pw為靜水壓力。

圖1 致密砂巖突破壓力實(shí)驗(yàn)原理及結(jié)果

圖2 頁(yè)巖孔隙中氣體壓力和毛管壓力、靜水壓力之間的關(guān)系

由此可見(jiàn)，當(dāng)頁(yè)巖中的氣體壓力處于平衡時(shí)，在頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中，任一孔隙中的壓力應(yīng)等于與其相連的最大喉道所對(duì)應(yīng)的毛管壓力與靜水壓力之和。由于頁(yè)巖氣是“自生自儲(chǔ)”的，所以孔隙壓力來(lái)自于生烴過(guò)程，而非外源供應(yīng)，孔隙內(nèi)部含水毛管的封隔，可以使每個(gè)孔隙中的壓力均不相同，從而使得頁(yè)巖氣不具備傳統(tǒng)意義上的“氣藏”概念，也沒(méi)有富集和運(yùn)移過(guò)程，且不需要常規(guī)天然氣藏所需要的圈閉和蓋層。靜水壓力加上毛管壓力控制了儲(chǔ)集空間中頁(yè)巖氣的壓力，從而使得頁(yè)巖氣得以保存。

頁(yè)巖中毛管力的存在需依賴孔隙水。毛管壓力的定義就是兩相界面上的壓力差，也就是說(shuō)，沒(méi)有水只有氣就沒(méi)有毛管壓力，儲(chǔ)集空間將變成開(kāi)放式系統(tǒng)，氣體將完全逸散而無(wú)法保存。頁(yè)巖儲(chǔ)層并不是完全干燥的，四川盆地焦石壩地區(qū)某井頁(yè)巖儲(chǔ)層中含水率最大為1.12%，最小為0.64%，平均為0.86%，頁(yè)巖中的水主要以束縛水的形式存在；38 m優(yōu)質(zhì)段頁(yè)巖的含水率一般都在平均值以下(表1)(由中國(guó)石化無(wú)錫石油地質(zhì)研究所進(jìn)行測(cè)定，方法為在80 ℃條件下對(duì)巖樣抽真空脫水，通過(guò)失重法測(cè)得頁(yè)巖中的含水率)?？傮w來(lái)看，焦石壩頁(yè)巖中普遍含水，且含水率變化不大。含水飽和度變化則比較明顯，下部?jī)?yōu)質(zhì)段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖孔隙率高，含水飽和度低，最低只有25%左右；而上部貧有機(jī)質(zhì)段含水飽和度最高可達(dá)73.6%。這表明有機(jī)碳含量高，有機(jī)孔隙發(fā)育，生烴增壓后儲(chǔ)氣空間以有機(jī)孔隙為主，由于潤(rùn)濕性的差異導(dǎo)致水無(wú)法進(jìn)入有機(jī)孔隙中，當(dāng)生氣過(guò)程產(chǎn)生的壓力大于與該有機(jī)質(zhì)孔隙網(wǎng)絡(luò)連通的最大毛管所對(duì)應(yīng)的毛管壓力與靜水壓力之和時(shí)，多余的氣體將無(wú)法被保存下來(lái)，使得孔隙中的壓力仍處于平衡狀態(tài)。這也表明水主要存在于無(wú)機(jī)孔隙之中。下部含水率略低于上部，這是因?yàn)樵谏鸁N增壓后，孔隙壓力大于毛管壓力與靜水壓力的總和，部分頁(yè)巖氣會(huì)進(jìn)入無(wú)機(jī)孔隙并將孔隙中的自由水趕出或帶出無(wú)機(jī)孔隙，亦或是成巖作用結(jié)束后，下段的無(wú)機(jī)孔隙本來(lái)就不發(fā)育。

表1 四川盆地焦石壩主體區(qū)某井含水飽和度與含水率測(cè)定結(jié)果

2 毛管力對(duì)頁(yè)巖氣保存作用的證據(jù)

2.1 頁(yè)巖含氣量與TOC呈顯著正相關(guān)

四川盆地焦石壩地區(qū)分析結(jié)果表明(圖3)，頁(yè)巖含氣量與TOC具有明顯的正相關(guān)性。從含氣量的縱向變化看，下部38 m含氣量高，往上逐漸變小，表明頁(yè)巖氣無(wú)法通過(guò)縱向運(yùn)移而進(jìn)入上部地層，也就是說(shuō)成巖作用使得縱向上與有機(jī)質(zhì)相連的毛管已經(jīng)很小，垂向上基質(zhì)孔隙連通性差，頁(yè)巖氣無(wú)法滲漏。因此，頁(yè)巖氣只能通過(guò)層理面的水平滲漏而散失，頁(yè)理面成為頁(yè)巖氣逸散的主要途徑。掃描電鏡鏡下觀察結(jié)果表明，頁(yè)理面之間很少形成張開(kāi)的裂隙，一般是閉合狀態(tài)(小于10nm的分辨率)。根據(jù)毛管力計(jì)算公式，若頁(yè)理面的寬度為5 nm(孔隙半徑2.5 nm)左右，其毛管壓力可高達(dá)56 MPa，加上焦石壩地區(qū)的靜水壓力25 MPa左右(對(duì)應(yīng)2 500 m埋深)，孔隙中頁(yè)巖氣壓力可高達(dá)80 MPa左右。頁(yè)理面的高突破壓力使得有機(jī)質(zhì)生成的頁(yè)巖氣只有在大于頁(yè)理面的毛管壓力和靜水壓力總和時(shí)才能逸散。在相同的成巖作用條件下，頁(yè)理面的性質(zhì)較為接近，所以含氣量就決定于有機(jī)質(zhì)及其形成的有機(jī)孔隙的多少，含氣量與TOC具有明顯的正相關(guān)性。

圖3 四川盆地焦石壩地區(qū)頁(yè)巖含氣量與TOC的關(guān)系

2.2 埋藏史與含氣量的關(guān)系

位于塔里木盆地孔雀河斜坡上的孔探1井，其頁(yè)巖氣勘探目的層為中—下奧陶統(tǒng)黑土凹組、中寒武統(tǒng)莫合爾山組。黑土凹組現(xiàn)今埋深為2 850 m左右(圖4a)，但從現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)定結(jié)果看，總氣量最高的只有0.8 m3/t。對(duì)比涪陵焦石壩地區(qū)龍馬溪組—五峰組的埋藏史與孔雀河斜坡奧陶系黑土凹組埋藏史(圖4)可以看出，2個(gè)地區(qū)經(jīng)歷了完全不同的埋藏史。焦石壩地區(qū)龍馬溪組—五峰組的烴源巖在晚期生氣高峰過(guò)后，一直處于抬升階段，盡管抬升過(guò)程中孔隙中的頁(yè)巖氣壓力會(huì)因靜水壓力不斷降低而降低，但目的層現(xiàn)今埋深仍然達(dá)到2 500 m左右?？兹负有逼驴滋?井奧陶系烴源巖生烴高峰在加里東晚期，此后則不斷抬升，抬升最強(qiáng)時(shí)，奧陶系頂面距地表只有500 m左右，抬升過(guò)程中靜水壓力下降導(dǎo)致孔隙壓力不斷降低，頁(yè)巖氣不斷散失，雖然后期又經(jīng)歷了二次深埋，但烴源巖未達(dá)到再次生氣條件，二次深埋的結(jié)果只導(dǎo)致孔隙中的水不斷增加。同時(shí)，抬升過(guò)程中，由于上覆靜巖壓力的下降，可導(dǎo)致層理面張開(kāi)，毛管壓力會(huì)下降，從而使得頁(yè)巖氣保存條件遭到破壞。也就是說(shuō)隨著抬升過(guò)程，頁(yè)氣含氣性將不斷下降，從而失去勘探意義。

2.3 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

焦石壩地區(qū)焦頁(yè)XX-4井在直井完鉆后，在井筒中幾乎注滿鉆井液的情況下進(jìn)行壓力恢復(fù)測(cè)試，從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，油壓始終為0，二開(kāi)求產(chǎn)結(jié)果為95 m3/d；相隔14 h后再求產(chǎn)，產(chǎn)量為51 m3/d；28 h再求產(chǎn)，產(chǎn)量?jī)H為40 m3/d，以上產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以認(rèn)為直井幾乎不產(chǎn)氣?，F(xiàn)有的產(chǎn)量是因?yàn)樯淇缀螅谥苓叺捻?yè)巖受到了破壞，部分頁(yè)理面張開(kāi)，頁(yè)巖氣不斷產(chǎn)出，但是由于射孔對(duì)周邊頁(yè)巖產(chǎn)生的擾動(dòng)有限，隨著時(shí)間的推移，這部分氣體會(huì)釋放殆盡，未遭射孔破壞的頁(yè)巖毛管壓力與靜水壓力始終處于平衡狀態(tài)，氣體不會(huì)釋放，表明地層條件下，頁(yè)巖氣并非以連續(xù)流動(dòng)相存在。射孔過(guò)程中產(chǎn)生的外界擾動(dòng)，使得局部范圍內(nèi)頁(yè)理面張開(kāi)，毛管壓力變小，部分頁(yè)巖氣才得以解吸出來(lái)形成極低的產(chǎn)能，且這種產(chǎn)能不能維持，直至無(wú)氣產(chǎn)出。

圖4 塔里木盆地孔雀河斜坡孔探1井與四川盆地焦石壩地區(qū)焦頁(yè)2井埋藏史對(duì)比

2.4 現(xiàn)場(chǎng)解吸氣的甲烷碳同位素分餾

現(xiàn)場(chǎng)解吸氣在解吸過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)明顯的碳同位素分餾變重的現(xiàn)象。解吸過(guò)程中，前3 h采用泥漿循環(huán)溫度進(jìn)行解吸，溫度一般在60 ℃左右，之后采用110 ℃進(jìn)行二階高溫解吸，約需8～9 h可將巖心中的頁(yè)巖氣全部解吸出來(lái)。解吸過(guò)程中每隔一定時(shí)間間隔采集一個(gè)解吸氣樣并進(jìn)行室內(nèi)甲烷碳同位素測(cè)試。分析結(jié)果如圖5所示，表明在泥漿循環(huán)溫度條件下低溫解吸時(shí)，氣樣的甲烷碳同位素變化并不大，而在110 ℃條件下高溫解吸時(shí)，頁(yè)巖氣的甲烷碳同位素變重的現(xiàn)象越來(lái)越明顯。這一現(xiàn)象也與頁(yè)巖中毛管力有關(guān)。低溫解吸時(shí)，絕大多數(shù)毛管中的水及毛管壓力依然存在，氣體釋放量就會(huì)很小，解吸氣仍以孔隙中的游離氣為主，所以甲烷碳同位素雖有變重，但變化不大。當(dāng)采用110 ℃解吸時(shí)，巖心孔隙中的水由外到內(nèi)逐漸被蒸干的速度加快，毛管力隨著孔隙水的蒸出而消失，吸附氣約8～9 h內(nèi)全部被解吸出來(lái)，從而導(dǎo)致碳同位素變重的現(xiàn)象非常明顯。

圖5 四川盆地焦石壩地區(qū)焦頁(yè)X井現(xiàn)場(chǎng)解吸氣甲烷碳同位素隨時(shí)間的變化

2.5 現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)定結(jié)果與開(kāi)發(fā)效果之間的關(guān)系

現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)定有2個(gè)目的，一是要測(cè)定巖樣出筒后的解吸氣量，二是要在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得隨時(shí)間增加解吸量增加的過(guò)程，用以計(jì)算提鉆過(guò)程中的損失氣量。解吸過(guò)程開(kāi)始時(shí)采用泥漿循環(huán)溫度作為一階實(shí)驗(yàn)溫度，以模擬巖心在井筒中的溫度，每30 s采集一個(gè)累計(jì)量數(shù)據(jù)，用以進(jìn)行損失氣量恢復(fù)計(jì)算；3 h后采用110 ℃作為二階解吸溫度，將巖石中的全部頁(yè)巖氣解吸出來(lái)。損失氣量的計(jì)算則是以一階解吸前一個(gè)小時(shí)的累計(jì)量數(shù)據(jù)，采用USBM直接法進(jìn)行擬合前推而得到。研究人員一般只看到頁(yè)巖含氣量的最終結(jié)果，很少有人關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)解吸的過(guò)程及現(xiàn)場(chǎng)解吸量與損失氣量之間的關(guān)系，而這個(gè)過(guò)程及損失氣量與解吸氣量之間的關(guān)系，直接關(guān)系到開(kāi)發(fā)效果。

筆者對(duì)焦石壩地區(qū)2口頁(yè)巖氣井解吸過(guò)程及含氣量進(jìn)行了對(duì)比研究。位于焦石壩主體區(qū)的JY-A井幾乎所有樣品解吸氣量小于損失氣量，在泥漿循環(huán)溫度條件下，對(duì)比樣1的初始解吸速率約為14.62 mL/min，3 h后，在110 ℃溫度條件下解吸，初始解吸速率約為10.8 mL/min；而位于焦石壩外圍的JY-B井幾乎所有樣品的解吸氣量均大于損失氣量，在一階解吸過(guò)程中，對(duì)比樣3的解吸速率較慢，初始解吸速率約為7.08 mL/min，3 h后，在110 ℃溫度條件下解吸，初始解吸速率達(dá)到77.61 mL/min，但對(duì)比樣1和3的總含氣量卻幾乎相同(表2，圖6)。就2口井龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段中的含氣量測(cè)定的總體結(jié)果而言，JY-B井均高于JY-A井，而JY-B井的開(kāi)發(fā)效果很差，遠(yuǎn)不如JY-A井。其原因在于JY-B井的頁(yè)巖氣儲(chǔ)存于更小的孔隙中，或與有機(jī)孔隙相連通的毛管遠(yuǎn)小于JY-A井，毛管力遠(yuǎn)大于JY-A井，在泥漿循環(huán)溫度條件下，由于毛管中水的封堵作用，使得泥漿循環(huán)溫度條件下的解吸速率很慢；在110 ℃溫度條件下解吸時(shí)，由于毛管中的水被不斷蒸發(fā)，頁(yè)巖氣才得以大量釋放出來(lái)，同時(shí)也正是由于毛管的封堵作用使得頁(yè)巖氣在地質(zhì)過(guò)程中難以散失，現(xiàn)場(chǎng)解吸得到的含氣量遠(yuǎn)高于JY-A井，甚至在整個(gè)焦石壩地區(qū)也是前所未有的。因此在頁(yè)巖氣勘探中，不能僅憑含氣量數(shù)據(jù)來(lái)判斷開(kāi)發(fā)效果。這種現(xiàn)象同樣也說(shuō)明了毛管壓力與靜水壓力對(duì)頁(yè)巖氣保存作用是至關(guān)重要的，但毛管壓力作用是一把雙韌劍，他能使頁(yè)巖氣得到很好的保存，但同時(shí)也使開(kāi)發(fā)變得更加困難。

表2 四川盆地焦石壩地區(qū)JY-A井和JY-B井現(xiàn)場(chǎng)解吸特征數(shù)據(jù)對(duì)比

圖6 四川盆地焦石壩地區(qū)JY-A井(左)和JY-B井(右)中2個(gè)典型樣品解吸過(guò)程對(duì)比

3 頁(yè)巖氣的保存機(jī)制及勘探開(kāi)發(fā)意義

通過(guò)上述分析，筆者認(rèn)為頁(yè)巖氣是以單個(gè)或多個(gè)有機(jī)質(zhì)碎片所形成的連通孔隙網(wǎng)絡(luò)為單元被保存在頁(yè)巖中，基于毛管壓力本質(zhì)，孔隙壓力決定于與其連通的最大毛管的毛管力及靜水壓力之和，孔隙中的氣體得以保存是因?yàn)殪o水壓力與毛管壓力的共同作用，因此頁(yè)巖氣的存在不受構(gòu)造形態(tài)或圈閉的控制，保存模式可用圖7來(lái)表示。由圖7可見(jiàn)，頁(yè)巖氣主要賦存在有機(jī)孔隙中，有機(jī)孔可以是孤立的也可以是網(wǎng)絡(luò)狀的，但是相互之間被含水的毛細(xì)管所隔開(kāi)，不能形成連續(xù)流動(dòng)相，每一含氣孔隙網(wǎng)絡(luò)的壓力也可能不同。該保存機(jī)制及模式可以解釋目前頁(yè)巖氣勘探與開(kāi)發(fā)中的種種現(xiàn)象及開(kāi)發(fā)效果。

圖7 頁(yè)巖氣保存模式示意

毛管系統(tǒng)保存條件決定了頁(yè)巖氣的保存條件。斷層或許有利于毛管力的保存。斷層使得局部應(yīng)力得以釋放，從而使得相鄰地區(qū)目的層所受的水平擠應(yīng)力變小，層間滑動(dòng)變?nèi)?，?yè)理面不會(huì)繼續(xù)張開(kāi)，尤其針對(duì)于斷層的下盤(pán)，斷層作用或許對(duì)頁(yè)巖氣的保存起到了很好的作用，是有利的頁(yè)巖勘探目標(biāo)。焦石壩地區(qū)焦頁(yè)3井處在斷層附近，但其現(xiàn)場(chǎng)含氣量結(jié)果與鄰井相比并無(wú)明顯差別，開(kāi)發(fā)效果不理想的主要原因并不是斷層導(dǎo)致保存條件破壞，而是斷層對(duì)頁(yè)巖的先期破碎作用或壓裂液漏失使得壓裂效果變差。相比較，鄂西渝東地區(qū)的鹽志1井，齊岳山斷裂導(dǎo)致的水平擠壓使頁(yè)理面或?qū)娱g發(fā)生滑動(dòng)或產(chǎn)生褶皺，頁(yè)理面張開(kāi)，毛管壓力變小，保存條件變差，甚至?xí)?dǎo)致地層全部含水，剛出筒的巖心，每塊長(zhǎng)度也只有5～10 cm左右(圖8)，與焦石壩主體區(qū)的巖心出筒特征有著明顯的差別。因此，褶皺強(qiáng)烈的地區(qū)在水平構(gòu)造應(yīng)力作用下使得頁(yè)理面張開(kāi)而不利于頁(yè)巖氣保存。

根據(jù)毛管力原理可進(jìn)一步估算頁(yè)巖氣的采收率。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)時(shí)，由于井筒中為氣體，靜水壓力消失，孔隙中的氣體將不斷釋放，一旦孔隙中的壓力與毛管壓力相當(dāng)，那么氣體將不再釋放，孔隙中的氣體壓力下降應(yīng)與靜水壓力相同。根據(jù)涪陵地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖孔徑分布分析結(jié)果，其平均孔隙直徑約為5 nm，對(duì)應(yīng)毛管壓力約為56 MPa，目的層埋深約2 400 m左右，靜水壓力相當(dāng)于24 MPa，由此可計(jì)算出孔隙平均壓力約為80 MPa，因毛管壓力的存在，如此高壓的氣體能釋放的壓力僅為24 MPa(靜水壓力)，所以粗略估算出涪陵頁(yè)巖氣的采收率為24/(24+56)×100%=30%。若小孔占比變大，且與有機(jī)孔相連的毛管孔徑小于平均孔徑，采收率將進(jìn)一步下降，這也是頁(yè)巖氣的采收率遠(yuǎn)低于常規(guī)氣藏的根本原因。本文僅根據(jù)毛管力理論做了粗略估算，精確計(jì)算需對(duì)每個(gè)層段樣品的孔隙結(jié)構(gòu)及有機(jī)、無(wú)機(jī)孔隙之間的關(guān)系進(jìn)行分析，同時(shí)還要考慮吸附氣的占比及吸附氣占據(jù)的孔隙空間等因素。

圖8 鄂西渝東地區(qū)鹽志1井與四川盆地焦石壩地區(qū)焦頁(yè)2井巖心出筒后照片對(duì)比

4 結(jié)論

(1)頁(yè)巖氣是以單個(gè)或多個(gè)有機(jī)質(zhì)碎片所形成的連通孔隙網(wǎng)絡(luò)為單元被保存在頁(yè)巖中，孔隙壓力決定于與其連通的最大喉道的毛管力及靜水壓力，因此頁(yè)巖氣的存在不受構(gòu)造形態(tài)或圈閉的控制。

(2)在頁(yè)巖氣勘探中常常要求目的層有一定的埋深，實(shí)際上應(yīng)該理解為生烴高峰過(guò)后，頁(yè)巖氣目的層的埋深不能太淺否則頁(yè)巖氣在早期就已散失，后期的深埋只會(huì)導(dǎo)致孔隙進(jìn)水。

(3)埋深大，靜水壓力大，且上覆巖層的靜巖壓力使得毛管半徑更小，導(dǎo)致毛管力過(guò)大而不利于頁(yè)巖氣產(chǎn)出，同時(shí)埋深過(guò)大導(dǎo)致可壓性變差，因此對(duì)深部頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)應(yīng)探索新的思路，尋求對(duì)頁(yè)巖毛管壓力系統(tǒng)的擾動(dòng)或破壞來(lái)提高產(chǎn)能和采收率。

(4)頁(yè)巖氣超壓為壓裂后孔隙高壓氣體釋放所致，壓裂之前地層中各儲(chǔ)集單元受控于毛管力作用和靜水壓力，壓力系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)而不能流動(dòng)，含氣孔隙可以超壓、且孔隙壓力可以各不相同，但連續(xù)分布的地層流體可能并不超壓。

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