得克萨斯州沃思堡盆地巴尼特页岩大型连续气藏待发现资源量的总油气系统评价

采用总油气系统评价单元的概念和基于网格的连续型（非常规）资源评价方法，评价了得克萨斯州中北部沃思堡盆地密西西比系巴尼特页岩中具有增储潜力的待发现天然气资源量。在本德穹隆-沃思堡盆地，巴尼特-古生界总油气系统的定义包含了作为古生界碳酸盐岩和碎屑岩油气藏主要烃源岩的富含有机质巴尼特页岩的分布区。近些年，巴尼特页岩成藏层带的勘探、技术服务及钻井活动迅猛发展，到2005年底，已完成了大约3500口直井和1000口水平井，其中85％以上的井都是在1999年以后完成的。利用在向水平井完成过渡前直井完井高峰期巴尼特气藏的历史生产数据和地质资料，美国地质调查所对巴尼特页岩气进行了评价。开展评价工作前完成了下列工作：（1）测绘关键的地质与地球化学参数，确定具有增储潜力的评价单元的面积；（2）确定供油气面积（网格大小）的分布和估算每个网格的最终开采量；（3）估算未来的成功率。 把连续型巴尼特页岩气藏划分为两个单元并分别进行了评价，得出有增储潜力的待发现天然气资源总量为26．2万亿立方英尺。大纽瓦克东裂缝遮挡连续型巴尼特页岩气评价单元代表着核心产气区域，这里厚层、富含有机质的硅质巴尼特页岩处在生气窗内（Ro≥1．19／6），上覆与下伏均为非渗透的灰岩地层（分别是宾夕法尼亚系马布尔福尔斯灰岩地层和奥陶系韦厄拉灰岩地层），这两套地层在完井期间会限制诱发裂缝的发展，从而最大限度提高天然气开采量。扩展的连续型巴尼特页岩气评价单元的勘探程度比较低，这里巴尼特页岩：（1）位于热生气窗内；（2）层厚大于100英尺（30米）；（3）至少缺少一个非渗透的灰岩遮挡层。大纽瓦克东评价单元内，具有增储潜力的待发现天然气资源量平均值为14．6万亿立方英尺，而在未测试的扩展评价单元中，为11．6万亿立方英尺。此外，还确定了一个推测的盆地一隆起巴尼特页岩石油评价单元，但因为缺少生产数据而未进行评价。     

本德穹隆-沃思堡盆地巴尼特-古生界总油气系统的巴尼特页岩地质格架

为了划定巴尼特页岩油气资源评价的两个地理区，本文描述了本德穹隆-沃思堡盆地巴尼特页岩和巴尼特-古生界总油气系统（TPS）的基本地质特征和有关标准。美国地质调查所对这两个地区（又称“评价单元”）进行评价后，预测巴尼特页岩约有26万亿立方英尺（平均值）待发现的技术可采天然气储量。 密西西比系巴尼特页岩是本德穹隆-沃思堡盆地古生界油气藏所产油气的主要源岩，也是得克萨斯州最重要的产气层。根据测井和商业数据库绘制的图件和石油地球化学分析结果，巴尼特页岩在本德穹隆-沃思堡盆地的大部分地区都富含有机质且达到了生烃的热成熟度条件。在与曼斯特（Muenster）穹隆毗邻的本德穹隆一沃思堡盆地东北部构造最深的地区，这套页岩的厚度超过了1000英尺（305米）而且有厚层灰岩互层，而向西其厚度在密西西比系查普尔（Chapped陆架上迅速减薄至几十英尺厚。 巴尼特-古生界TPS是在热成熟的巴尼特页岩有大量油气生成的范围划定的，而且这些油气分布于巴尼特页岩的非常规连续型油气藏内，同时也可以运移并聚集在许多常规的古生界碎屑岩-碳酸盐岩储层中。镜质体反射率（Ro）的测量值与目前的埋深几乎没有关联。巴尼特页岩的等Ro曲线和其所生成的烃类类型都表明这个地区曾发生过重要的抬升和侵蚀作用。另外，在沃希托冲断带前缘和米纳勒尔韦尔斯一纽瓦克东断层系统发生的热液事件也增强了这套页岩的热作用。 根据地层和热成熟度可将巴尼特页岩分为以下两个产气评价单元：（1）大范围的纽瓦克东裂缝遮挡连续型巴尼特页岩气评价单元，它含有一个最有利的产气区，其中的巴尼特页岩厚度较大（大于91米），位于热作用生气窗（Ro≥1．1％）内，其上、下都有致密不渗透的灰岩层。（2）扩大的连续型巴尼特页岩气评价单元（图19），其中的巴尼特页岩也位于生气窗内，但厚度不足30米，且上覆和下伏的灰岩遮挡层有一个缺失或两个都缺失。     

海相页岩裂缝孔隙发育机制及地质意义

天然裂缝形成机制研究是开展页岩气富集机理研究和“甜点区”优选的基础性工作。以国内外6个大型页岩气田为主要研究对象,通过开展黑色页岩天然裂缝发育特征及其形成机制研究发现,海相页岩天然裂缝的形成至少存在前陆盆地冲断褶皱与页岩层滑脱变形、晚期构造反转与页岩层滑脱变形、走滑断层周期性活动等3种机制。前陆盆地冲断褶皱与页岩层滑脱变形是北美地台Appalachian-Ouachita褶皱带的诸多前陆盆地普遍存在的页岩地层造缝机制,一般具有水平剪切作用时间长、页岩层发生水平位移距离较远、在页岩层中产生的共轭裂缝和微裂隙十分发育等特点。晚期构造反转与页岩层滑脱变形是裂谷盆地和叠合盆地中重要的造缝机制,页岩地层天然裂缝发育程度主要与晚期构造反转的强度和规模有关。走滑断层周期性活动主要存在于少数盆地的局部构造带,造缝区域相对局限。通过开展海相页岩裂缝孔隙形成机制探讨,认为有2点地质意义值得关注：一是基于富有机质页岩层滑脱作用形成的裂缝型气层是页岩气开发的重要“甜点”;二是中国南方海相页岩分布区具有形成裂缝型页岩气藏的有利构造条件,其中四川盆地龙马溪组发育裂缝型页岩气“甜点”,勘探前景值得期待。     

我国近海天然气富集区带与寻找气田的方向

我国近海天然气富集区带与寻找气田的方向经近１０余年的天然气勘探，在我国近海海域（除台湾海峡和南沙海域外）已发现气田５个，含气构造２５个，驾出海一琼东南盆地、东海盆地东部及辽东湾北部为３个天然气富集区．其中写一琼盆地气派丰富、有利勘探目标较多，是找气最...     

中国页岩气地质和地球化学研究的若干问题

近年来,中国页岩气研究和工业化生产获得极大发展,丰富了中国天然气地质学理论和增加了国内天然气生产供应。今后页岩气在中国天然气工业中要上更大台阶,研究解决以下4个地质和地球化学问题意义重大:①中国要突破当前单一的经济页岩气层组。美国已在29个盆地发现至少30套经济页岩气层组,但中国仅有一个盆地(四川盆地)发现1套经济页岩气层组(五峰组—龙马溪组),需要突破当前单一层组。②经济页岩气层组的RO区间值及气田的RO段值。中国经济页岩气层组的RO区间值为3.31%,气田的RO段值为2.34%,两值均较小;美国的气层组RO区间值为4.1%,气田RO段值为3.5%,两值均较大。美国一些腐泥型页岩气田发现在RO值为1.0%～1.3%的生油窗高阶段内,中国要注意处于该段值中的页岩气田勘探;同时要开辟煤系泥页岩气勘探。③气田的持续高产期。世界首个商业化开发的页岩气大气田(Barnett)实际生产显示,年产量达100×108m3的高产期预测约为20年。中国页岩气田开发尚处在建产阶段。④断裂在页岩气保存与开发中的作用。断裂对页岩气的富集与否具双重性。美国页岩气盆地构造稳定而断裂较少,而中国页岩气盆地构造活跃且断裂发育。总体上断裂对中国页岩气弊大于利,断裂使连续分布的五峰组—龙马溪组碎块化,限制了气田面积。     

四川盆地页岩气成藏地质条件

与传统上的“泥页岩裂缝气”并不完全相同，页岩气是主体上以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及页岩地层中的天然气。四川盆地经历了克拉通和前陆盆地演化过程中复杂的构造变动，形成了与美国典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件，其中的古生界页岩不仅是盆地内常规气藏的烃源岩，而且还是页岩气成藏及勘探的主要对象，目前已发现了页岩气存在的大量证据。根据演化及勘探地质特点，四川盆地非常规天然气具有两分格局，东南部以页岩气为主而西北部以根缘气为主，古生界主体发育页岩气而中生界主体发育根缘气。川东和川南地区（包括川西南）古生界生气页岩发育厚度大、有机质含量高、埋藏深度小，下寒武统和下志留统具有良好的页岩气成藏及勘探地质条件；川中地区同时发育中、古生界烃源岩，上三叠统、下志留统和下寒武统可作为页岩气勘探的有利层位；川西中生界泥/页岩常与致密砂岩形成频繁互层并产生具有砂岩底部含气特点的根缘气，整体上存在着页岩气发育和勘探的远景条件，局部埋藏相对较浅的高碳泥/页岩是页岩气勘探的基本对象。     

输导层（体）非常规天然气勘探理论与实践——四川盆地新类型页岩气与致密砂岩气突破的启示

针对四川盆地海相页岩层系寒武系筇竹寺组历经多年页岩气勘探未获重大突破、三叠系须家河组致密气一直未能实现规模商业建产的问题，在对老井反馈分析的基础上，结合致密气、页岩气的聚集机理以及钻井过程中油气显示、开发过程中产量压力变化等特征，提出转变勘探开发思路，从源、储勘探转向输导层（体）勘探，把有效烃源岩、有效输导层（体）和有效砂岩（页岩）层的有机组合作为成藏体，建立了输导层（体）非常规天然气形成富集模式。实践应用上取得2项成效：(1)指导筇竹寺组低有机质丰度粉砂质页岩勘探取得重大突破，改变了只在富有机质黑色页岩中寻找页岩气的传统思维，也实现了四川盆地新区、新层系、新类型页岩气的突破与勘探开发向多层系的转变；(2)实现了须家河组致密砂岩难动用储量的勘探突破和高效开发，破解了须家河组致密砂岩层产量不高、裂缝带产量不稳的难题，推动了致密砂岩气从有储量无产量向有效动用的转变，提升了致密砂岩气的勘探开发潜力。     

涪陵页岩气田的发现与勘探认识

中国石化勘探分公司以南方复杂构造区高演化海相页岩气"二元富集"理论认识为指导,于2012年11月28日发现了中国首个商业性开发、目前探明储量规模最大、平均测试产量最高的页岩气田——涪陵页岩气田,至2015年底气田累计探明储量3805.98×10~8m~3,已完成一期50×10~8m~3年产能建设目标。气田具有源储一体、大面积层状分布、整体含气的特征,是典型的自生自储式页岩气田;属于中深层、高压、优质天然气藏;发育深水陆棚优质页岩、具有良好的顶底板条件、后期构造改造较弱是其富集高产的主控因素。在涪陵页岩气田发现的基础上,结合近年来四川盆地及周缘的勘探实践,进一步分析了南方复杂构造区页岩气富集主控因素,强调了保存条件是影响页岩气富集高产的关键,认为:1盆外地区构造抬升时间、向斜宽度、埋深和断裂是评价页岩气层保存条件的主要参数;2盆缘则需重点评价控盆断裂对页岩气层的影响;3盆内断裂的性质、规模以及高角度裂缝的发育特征是页岩气保存条件评价的关键。涪陵页岩气田的发现对于中国南方复杂构造区页岩气勘探具有以下启示:1页岩气勘探需遵从油气形成的基本规律;2中国南方页岩气具有多个勘探方向,埋深大于4500m的深层、盆外常压区、陆相页岩气是急需探索和攻关的领域;3重视基础、创新思路、发展关键技术是页岩气勘探突破的关键。     

沃思堡盆地的油气地球化学特征和含油气系统

详细的生物标志物和轻烃地球化学资料证实，得克萨斯州中北部沃思堡（FortWorth）盆地的油气源岩以海相密西西比系巴尼特（Barnett）页岩为主，但也可能存在其它源岩。生物标志物资料表明，主要生油的巴尼特页岩属于海相，沉积于洋流上升作用很强但盐度正常的缺氧环境。2个露头样品和7口井的岩屑分析表明，巴尼特页岩有机相是变化的，有可能存在其它石油亚类。轻烃分析表明，部分油藏充注了大量陆源凝析油，从而造成了许多油样具有陆源和海-陆混源轻烃的特征。从轻烃资料可以看出，这里有一种生成了凝析油的次生烃源岩，它含有陆源和陆-海混源的有机质。生物标志物分析并没有揭示这种次生烃源岩的性质，这突出表现了在确定油气源岩时综合运用生物标志物和轻烃资料的重要性。沃思堡盆地的天然气是热成因的，而且似乎与石油一起都是由巴尼特页岩生成，但也有一部份天然气可能产生于石油的裂解。同位素资料表明还存在少量生物成因气。这里的天然气分布似乎具有地层分异性，储层越新含成熟气越少，同时储层越老含成熟气也就越多。但宾夕法尼亚系本德（Bend）群的储层除外，它所含的天然气遍及已观察到的所有成熟度。我们不能排除沃思堡盆地的其它源岩层位有成为局部重要生油气源岩的可能，例如史密斯威克（Smithwick）页岩。     

中国陆上天然气地质特征与勘探领域

中国陆上含天然气盆地主要有克拉通盆地、前陆盆地、陆内裂谷（断陷-拗陷）盆地和走滑（拉分）盆地。发育煤层、陆相暗色泥岩、海相暗色泥岩和海相碳酸盐岩4类气源岩;储层主要为碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩储层,以中-低孔渗为主;天然气藏类型多样,主要发育构造气藏、构造-岩性气藏、地层-岩性气藏和裂缝性气藏4种类型。不同类型盆地大气田形成的主控因素不同,如克拉通盆地大气田主要受古隆起、台缘礁滩、大型缓坡等因素控制。中国陆上已形成鄂尔多斯、塔里木、川渝、柴达木及东部5大气区,天然气田（藏）从前寒武系、古生界、中生界至新生界均有分布;从盆地类型看,以克拉通盆地和前陆盆地资源最为丰富。天然气下一步勘探重点领域较多,在克拉通盆地、前陆盆地及裂谷盆地（松辽盆地深层）,评价有利勘探区带（块）33个,勘探面积为84.6×10⁴km²,资源潜力近50.9×10¹²m³,体现了广阔的勘探前景;天然气勘探接替领域主要有生物气、煤层气和页岩气等,在中国勘探潜力较大,是未来勘探的重点。     

四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气高产地质原因及启示——以涪陵页岩气田JY6-2HF为例

涪陵页岩气田开发的巨大成功（JY6-2HF井累产超过3×10⁸ m³）为五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发提供了新的启示,这一成功的关键在于①焦石坝地区位于鄂西-渝东五峰组-龙马溪组深水沉积区,WF2—LM4笔石带页岩厚度较大,具有较好的页岩气富集的物质基础;②JY6-2HF井主要穿行在WF2—LM4笔石带页岩层位中,该套优质页岩与中东-北非的“Lower Hot Shale”具有全球可对比性。涪陵、威远和长宁等页岩气田开发井的主要水平段也都在这段笔石带之中,该笔石带页岩具有有机碳含量高（TOC>3%）、有机质孔最发育（有机质孔隙度>4%）和含气量高（6.87~9.02 m³/t）等特点。综合分析认为,在类似的地质和工程条件下,页岩气井水平轨迹在WF2—LM4笔石带页岩中穿行比例决定了页岩气单井产量和最终可采储量（EUR）。研究成果将为四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气和世界其他地区志留系页岩气勘探开发提供参考。     

莺歌海盆地泥底辟带天然气成藏条件及勘探方向

莺歌海盆地泥底辟带存在浅层和中深层2套含气组合。剖析了浅层天然气的成藏条件后，认为应在已知气田周缘勘探类似地质条件的浅层构造圈内，以期形成中小气田成群连片联合开发。分析研究中探层含气组合后，认为其天然气成藏条件更为优越，勘探前景更诱人，提出了可望获得新的突破的几个构造为近期勘探目标。     

美国安特里姆页岩气区带成藏主控因素研究

密歇根盆地安特里姆页岩气区带天然气主要为生物成因气,气体蕴藏在浅层、欠压、富有机质页岩储集层内,多被有机质和黏土吸附。诺伍德段和拉钦段有机质含量最高,为区带内最主要的页岩气勘探目的层。对密歇根盆地的安特里姆页岩气区带的储层特征、裂缝系统以及区域内水动力条件进行了探讨,总结了该区带的成藏主控因素。优质页岩储集层、合理发育的裂缝系统以及适当的淡水条件,是安特里姆页岩气区带成藏的三大控制因素。     

苏里格气田东二区致密砂岩储层裂缝与含气性的关系

鄂尔多斯盆地苏里格气田东区砂岩储层岩性致密,已成为制约天然气规模开发的主要因素。为此,在岩心观察的基础上,采用薄片鉴定、扫描电镜、铸体、压汞等分析方法,对该气田东二区下二叠统山西组山1段和下石盒子组盒8段的储层进行了分析。结果发现：研究区北部砂岩储层中裂缝（裂缝类型主要为构造裂缝和成岩裂缝）较发育,对储层物性有明显的改善作用,而南部则未见到构造裂缝;构造裂缝与溶蚀裂缝均沿构造带边界分布,是致密储层渗透率提高的重要因素;裂缝发育层段,砂岩含气性明显变好。因此,把握裂缝的分布规律对于储层预测、寻找高产气藏、搞好天然气开发设计与施工等具有重要意义。     

页岩气形成条件及成藏影响因素研究

美国5大页岩气盆地的勘探开发实践已证明,页岩气是一个很有潜力的非常规油气勘探新领域,资源丰富。页岩气与深盆气、煤层气一样属于"持续式"聚集的非常规天然气。在页岩气系统中,富含有机质的页岩既是系统的烃源层又是储层,也可能是盖层,各产层地质、地球化学条件迥异。页岩气存在形式主要以吸附气与游离气为主,形成机制可划分为生物成因、热成因及二者混合成因。页岩气的地质储量丰富,影响其成藏的因素主要有总有机碳、有机质类型和成熟度、产层孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等,同时还要兼顾各参数之间的联系。四川盆地发育2套优质页岩(下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组),与美国5大页岩气盆地相比,具备形成裂缝性油气藏所需的优越的地质、地球化学条件,是一个天然气勘探开发值得高度重视的新领域。     

昭通示范区页岩气富集高产的地质主控因素

昭通页岩气示范区具有"强改造、过成熟、杂应力"特征,页岩气富集高产控制因素复杂。为实现页岩气规模高效勘探开发,应用昭通页岩气示范区实际勘探开发资料,系统总结了昭通页岩气田富集高产的地质主控因素,认为：①海侵体系域富碳高硅页岩为页岩气的富集提供物质基础。海侵体系域的贫氧-厌氧的深水环境,沉积速率慢,硅质生物繁盛,有利于富有机质页岩的形成与保存。海侵体系域（五峰组-龙马溪组一段1亚段3小层）富碳高硅页岩,有机质孔和微裂缝发育,吸附能力和含气性强,且可压性好。②适当的后期构造改造与高压封存箱的有效保存是富集高产的关键。昭通示范区北部中生界复向斜位列构造转换带,改造强度适中,3组方向最大主应力汇聚的复向斜槽部,网状缝发育,具有多元汇聚成藏优势。前期良好的顶底板封盖所形成的高压封存箱,在晚期适度抬升中得以有效保存。以昭通示范区页岩气富集主控因素为指导,优选龙马溪组一段1亚段1小层-2小层为甜点层段,其北部的黄金坝、紫金坝、云山坝及大寨区块为页岩气富集区,后期构造改造强度不同则导致了不同构造部位甜点区页岩气富集高产的差异性。     

北美页岩气资源形成的地质条件

Fort Worth 盆地Barnett页岩气藏的成功开发,极大地推动了全球页岩气勘探开发进程。分析北美地区已开发页岩气聚集区带油气地质特征,了解区域地质背景,有助于建立页岩气富集模式、寻找有效页岩气储层、确定“甜点”边界、提高采收率等。研究表明,北美克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系-密西西比系富集多种成因、多种成熟度页岩气资源,页岩产层通常是含油气系统中主力烃源岩,尤以受上升洋流影响、具有低能还原环境的海进体系域黑色页岩（腐泥型-混合型干酪根）为佳。沉积环境和热成熟度是页岩气富集区带主要控制因素,裂缝网络发育程度决定能否获取丰厚的商业价值。因此,古气候、古地理条件以及沉积环境、构造作用等因素的综合,使得北美页岩气资源形成并不断得到有效开发。     

裂缝性页岩含气系统

美国最初(1821年)的商业性天然气产量产于阿拉巴契亚盆地富含有机质的泥盆系页岩中。自70年代以来，了解有机页岩地层的地质和地球化学特征和提高天然气产能已先后取得数百万美元的研究价值。页岩含气系统实质上是连续的生物成因(占主导地位)、热成因或生物—热复合成因气藏，其特征表现为含气饱和度分布广、具有隐蔽圈闭机理、具有不同岩性的基层和相对较短的运移距离。页岩气既可以游离气状态储藏在天然裂缝和粒间孔隙中，也可以气态形式吸附在干酪根和粘土颗粒表面或溶解在干酪根和沥青中。美国现有5套商业性产气页岩，它们的5个关键参数变化极大，这5个关键参数是：热成热度(用镜质体反射率表示)、吸附气馏分、储层厚度、总有机碳含量和天然气地质储量。另一方面，在基岩低渗透率页岩储层中，天然裂缝的发育程度是控制天然气产能的一个重要因素。迄今为止，仅在少数未实施增产措施的页岩井中获得商业产气量，这些井钻遇到天然裂缝网络中。在大多数其它情况下，在成功的页岩气井中必需进行水力压裂。1999年总共生产了380bcf页岩气，其中，产自密执安盆地泥盆系Antrim页岩和阿巴拉契亚盆地泥盆系俄亥俄页岩中的气约占84％。但是，产自后来相继投入勘探和开发的另外3套主要有机页岩的天然气年产量稳定增加，这3套有机页岩分别是伊利诺伊盆地泥盆系New A1bany页岩、沃思堡盆地密西西比系Barnett页岩和圣胡安盆地白垩系Lewis页岩。在已估算天然气储量的那些盆地中，页岩气的资源量为497—783tcf。所估算的技术上可采纳资源量(Lewis页岩除外)为31—76tcf。在2套页岩中，0hio页岩中的天然气资源量占有最大约份额。     

济阳坳陷古近系存在页岩气资源的可能性

北美的勘探实践证实，页岩气作为非常规天然气资源，是现实的接替能源。通过对大量地震、钻井、矿物、地球化学资料的分析，认为渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街组普遍发育泥页岩，有机质丰度高，有机质类型以腐泥型-混合型为主，有机质成熟度分布范围宽，具备大量形成页岩气的物质基础；其具体地质条件与北美具有可比性，且各凹陷泥页岩发育大量的顺层、低角度和垂向、高角度裂缝，页岩层段普遍出现气测异常，可能存在着巨大的页岩气资源量，是值得关注的天然气勘探新领域。     

2015年国内页岩气产量将达65×10~8m~3

页岩气是页岩层中的气体,主要成分是甲烷,属于非常规天然气。页岩气分布在盆地内厚度大、分布广的页岩烃源岩地层中,埋深在200～3 000 m。页岩气藏不受构造限制且无圈闭、无清晰的气水界面,勘探开发页岩气的技术要求高。产气页岩分布广、厚度大且普遍含气,页岩气井具有开采寿命长、生产周期长等优点。