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1、美国页岩气资源概况及气页岩预测启示,徐思煌中国地质大学（武汉）资源学院石油系,“中扬子非常规油气资源潜力分析研讨会”,咸宁,湖北,美国页岩气资源概况页岩气地质及成藏特点气页岩岩石物理特征气页岩预测方法初探,诚心前来学习、虚心接受指正；,知识不足、兴趣有加。,美国的燃料能源消费结构中，天然气占23%,美国页岩气资源概况,Alaska,Unconventional,Conventional,Net Imports,美国天然气年产量：常规天然气产量逐渐减少，非常规天然气产量逐渐增加，1998年5.4 tcf,2007年8.9 tcf,美国非常规天然气产量增加，主要依赖于致密砂岩气（Tight gas
2、）、页岩气（Shale gas）和煤层气（Coalbed gas）,1999年以来页岩气储量、产量显著增加，导致天然气总量增加。,Significant increase in gas reserves and production from shales starts in 1999,Source:EIA,美国页岩盆地：本土的48个州页岩盆地含有巨大的页岩气资源。2009年，美国页岩气年产量达878亿方，页岩气生产井数逾50000余口。,美国第1口页岩气生产井：钻于1821年，纽约州的Fredonia镇附近的泥盆系页岩。1920s,肯塔基州的Big Sandy Field俄亥俄页岩气进行气田
3、规模的开发；至1930s,密歇根州的Antrim页岩气经历了适度发展，但直到1980s才开始扩大;1980s，得克萨斯州的Barnett页岩气层成为全美最活跃天然气产层，它的成功引起了业界的关注。随后在页岩气的开发过程中，大规模的水力压裂和水平井钻探成为重要技术。美国页岩气钻井、产量快速增加。年份 美国页岩气年产量 生产井数 2000 122亿方 28000余口 2006 311亿方 40000余口 2007 450亿方 42000余口 2008 572.6亿方 2009 878亿方 50000余口,页岩气产区主要分布在美国中、东部地区；,目前美国最主要含气页岩：Barnett 页岩Hayne
4、sville/Bossier页岩Antrim页岩Fayetteville 页岩Marcellus页岩New Albany页岩Woodford 页岩,Barnett页岩:TX,FortWorth盆地；Mississippian 系；上、下为灰岩；目前产量最高；含气率高研究程度最高，文献最多。,美国最主要的含气页岩特征,Fayetteville页岩:AR+OK,Arkoma盆地Mississippian 系；上覆为灰岩、下伏为砂岩；,美国最主要的含气页岩特征,Haynesville页岩:LA+TX,北Louisiana盆地上侏罗统；上覆为砂岩、下伏为灰岩；,美国最主要的含气页岩特征,Marcell
5、us页岩:美国东北部6个州,中泥盆；上覆为页岩、下伏为灰岩；面积最大；可采资源量最大,Wordford页岩:OK,泥盆系；上覆为灰岩、下伏为页岩；,Antrim页岩:MI,上泥盆统；上覆为页岩、下伏为灰岩；,New Albany 页岩:IL,IN,KY 泥盆密西西比系；上、下为灰岩；,页岩气地质基本特点：,页岩气（shale gas）：生成并储存于泥页岩中的天然气。页岩气主要为干气，但有的也为湿气，与生气母质类型及成熟度有关。气页岩（gas shale）：含有一定量天然气的高碳页岩。页岩气藏宏观特征：页岩聚生、储、盖于一体，属于典型的自生、自储、自盖；一般不受浮力驱使，没有边水、底水，因此属于
6、非常规气藏；页岩含气率与TOC、Ro正相关，不同于非烃源岩的裂缝型泥页岩气藏。,页岩气地质及成藏特点,页岩中天然气有多种赋存相态：吸附态、游离态、溶解态，不同相态的形成条件、阶段不同，可能相互转化。气源岩生成的天然气分子，优先满足吸附、其次满足溶解，二者都过饱和的天然气才能呈游离气态。游离态的气受浮力驱使形成“常规气藏”，以吸附态、水溶态为主不受浮力驱使，形成“非常规气藏”。“常规气”是“非常规气”的特例，“常规气成藏”是相对的、小概率事件，“非常规气成藏”是绝对的、大概率事件。非常规与常规之间也存在相互转化。,页岩气成藏的“微观”机理还有待深入研究：,页岩气地质及成藏特点,气页岩岩石物理特征
7、以Marcellus页岩为例,岩石露头颜色深、宏观上，水平层理与垂向裂缝发育、露头张性垂向裂缝，应与地下水力压裂产生的垂向裂缝类似,Nanopores,Darker Areas Higher TOC,10 m,微观上，纳米级微孔隙发育，有机质含量越高，微孔隙越发育。,Tim,2009,Harrell Shale:黑色,富含有机质页岩，Tully Limestone:灰色，层理发育,细粒灰岩.Mahantango 页岩:含化石泥岩、砂岩及石英砾石，向上变粗.Marcellus Shale:黑色,富含有机质，黄铁矿2-10%，含铁质结核，含灰岩层.Onondaga Limestone:深灰色灰色细
8、粒石灰岩.,西弗吉尼亚州的Marcellus页岩，Tim，2009,岩性、物性、电性、含气性之间的关系,Th/U 可确定氧化还原环境,Th/U,根据 Th/K 可确定粘土矿物成分：伊利石品红色 蒙脱石绿色 伊利石能够使孔隙度增加 4%,Th/K,阿尔奇公式：,页岩含水饱和度阿尔奇公式：,Sw=含水饱和度Swu=页岩含水饱和度Rw=水的电阻率Rt=真电阻率U=铀含量 ppm=孔隙度,与砂岩储层不完全相同，页岩中Sw阿尔奇公式需要校正：粘土矿物校正可通过铀含量校正进行,Simandoux,Simandoux using Vuran,铀含量由Gr测井获得,Archie(Sw)Light Blue W
9、aterLight Green-GasArchie with Uran(Swu)Dark Blue WaterDark Green-GasSimandoux(Sw)Light Brown WaterLight Red-GasSimandoux with Uran(Swu)Dark Brown-WaterDark Red-Gas,根据含水饱和度，获得含气饱和度。,Marcellus 页岩其实不纯 石英可达 65%粘土矿物仅 25%高有机质含量导致低密度,岩性分析：,铀含量与密度孔隙度正相关,伽玛测井、放射性测井、密度测井、电阻率测井,页岩含气性,气页岩预测方法初探,岩性、物性、电性、含气性,为便
10、于预测,1D:,岩性、物性、电性、含气性,3D:,地震属性,烃源岩有机质含量的多少，在伽玛测井、密度测井、声波时差测井、中子测井、电阻率测井等各种测井曲线上都有一定的响应关系。这些响应特征是烃源岩有机碳含量测井预测的理论基础；而烃源岩TOC测井预测曲线又作为地震预测的桥梁。,烃源岩有机碳含量TOC体地球物理预测的启示,文昌组烃源岩TOC与密度的负相关关系,文昌组烃源岩TOC与电阻率的正相关关系,文昌组烃源岩TOC与中子孔隙度的正相关关系,文昌组烃源岩TOC与声波时差的正相关关系,文昌组烃源岩TOC与自然伽玛的正相关关系,文昌组泥岩 n=158 r=0.751,6.5m,5.5m,12m,3m,
11、4m,3m,烃源岩TOC体定量预测技术,应用于地震数据体,三维TOC体,测井参数,实测TOC点,预测模型,测井资料,分析样品,应用于TOC测井预测,钻井TOC曲线,地震数据体,属性参数,递归统计关系,单属性预测,概率性神经网络预测,多属性预测,交互验证,烃源岩TOC纵向分布测井预测,烃源岩TOC体3D空间分布定量预测,（国家专项研究 2008ZX05023-01阶段成果）,烃源岩3D空间分布预测TOC体,xline,结论,烃源岩排烃、成藏低效，意味残留烃高效，页岩气潜在资源量十分丰富；常规油气的生、储、盖、运、圈、保成藏条件相互配置关系复杂，勘探难度大；页岩气藏基本无需运、圈、1/2保，勘探难度相对“小”；但开发技术含量高。以烃源岩TOC体预测为基础，页岩气地球物理综合预测值得探讨。,致谢：感谢西弗吉尼亚大学教授Tim Carr给予的交流、访问与合作。,谢谢大家！,
