中國石油大學（北京）地球科學學院2013.3劉洛夫頁巖氣及其成藏機理提綱一、頁巖氣的概念及發展歷史二、頁巖氣的成因及賦存狀態三、頁巖氣成藏地質特征四、頁巖氣的成藏機理五、我國頁巖氣資源潛力六、結論及認識一、頁巖氣的概念及發展歷史（1）物質基礎：

油氣生成的物質基礎——烴源巖（泥質、碳酸鹽巖、煤系烴源巖）；

油氣儲集的物質基礎——儲集層（碎屑巖、碳酸鹽巖、火山巖、結晶巖、泥質巖）；

油氣保存的物質基礎——蓋層。（2）外部條件：

溫壓條件——油氣生成、運移及保存；

圈閉條件——油氣聚集的場所；

運移條件——動力、通道。（3）良好的匹配關系：空間配置——疊置關系；

時間配置——油氣生成、構造運動、儲集層、圈閉及蓋層的形成。常規油氣藏形成的基礎某油田油氣成藏過程示意圖一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖(shale)國外通常被定義為“細粒的碎屑沉積巖”，但它在礦物組成（粘土質、石英和有機碳等）、結構和構造上卻多種多樣。含氣頁巖并不僅僅是單純的頁巖，它也包括細粒的粉砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖及灰巖、白云巖等。頁巖作為巖層，為不同顆粒大小和不同巖性的組合。如果泥頁巖中吸附和游離的烴類以液態烴為主，則也可以稱之為頁巖油（shaleoil），這種油氣與從未熟的油頁巖中低溫度干餾得到的“頁巖油”（oilshale）有著本質的不同。頁巖氣（ShaleGas）：賦存于富有機質頁巖及其夾層中（層系），以吸附及游離狀態為主要賦存方式的烴類氣體（少量溶解氣），屬于非常規油氣資源。特點：自生、自儲，原地成藏；吸附、游離賦存；低孔、超低滲；規模分布。頁巖氣的概念一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的概念儲集空間：孔隙、裂縫、溶洞成藏方式：源儲異地賦存相態：游離態常規油氣儲層：砂巖、碳酸鹽巖儲集空間：顆粒原始孔隙、有機質孔隙、微裂縫成藏方式：自生自儲賦存相態：吸附態、游離態頁巖氣

儲層：泥頁巖

頁巖氣與常規油氣相比，儲層巖性、儲集空間、成藏方式、油氣相態不同。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的概念

從源巖的生排烴的角度來看，

常規油氣是源巖經歷了生烴、排烴、烴類聚集與散失等過程，聚集于烴源巖之外的有利儲層中的烴類。頁巖氣（油）則是指泥巖或頁巖在各種地質條件下生成且尚未完全排出的，以吸附、游離、溶解等多種形式殘留于泥頁巖內部的，在現有技術條件下能夠經濟開采的非常規油氣資源。頁巖油氣=源巖殘留烴殘留烴排出烴事實上，無論是常規天然氣還是頁巖氣，所有天然氣藏的形成均需要烴源巖、儲集層、保存條件等必須的要素，但是頁巖氣成藏與其它（常規）天然氣藏相比，具有很大的特殊性。其它（常規）天然氣藏頁巖氣藏烴源巖各種烴源巖（泥質巖、煤系烴源巖、碳酸鹽巖）泥頁巖儲集層粗碎屑巖、碳酸鹽巖、致密砂巖等泥頁巖蓋層泥質巖、膏鹽巖、致密碳酸鹽巖等泥頁巖圈閉構造圈閉、巖性圈閉為主不需要明顯圈閉運移變化范圍較大無運移或極短距離運移保存保存條件較為苛刻保存條件較為寬泛賦氣狀態多為游離態吸附態和游離態，少量溶解態成藏模式下生上儲、上生下儲等自生自儲壓力特征常壓、超壓均有發育多為超壓分布特征多受控于構造變形不受構造限制一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的概念常規油氣藏與頁巖氣藏特征對比一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史與美國相比，我國頁巖氣研究起步較晚，美國1821年開始出現第一口頁巖氣井，我國直到20世紀60年代才開始研究，而且初期主要關注泥頁巖裂縫型油氣藏。現在第一口頁巖氣商業鉆井1821年1921年1975年1979年1999年2005年1921-1975年：從發現到工業化生產1979-1999年，頁巖氣產量凈增7倍頁巖氣年產量達到了美國干氣總產量的4.5%美國中國1960197019801990200020082009陸續發現泥頁巖裂縫型油氣藏地化特點研究勘探潛力分析機理頁巖氣鉆井，中美合作開發

1821年在紐約州Fredonia附近富泥盆紀有機質的Dunkirk頁巖完鉆的頁巖氣井，是美國第一口商業生產的頁巖氣井（Curtis，2002）。

1926年，泥盆系頁巖（東肯塔基和西弗吉尼亞氣田）形成了當時世界上最大的天然氣田。

1973年阿以戰爭期間的石油禁運和1976-1977年間的第一次石油危機促使美國能源部(DOE)投入大量資金用于頁巖氣研究，加快了天然氣勘探研究的步伐。

1976年，美國能源部及其以后的能源研究和開發署（ERDA）聯合國家地質調查所、州級地質調查所、大學以及工業團體，發起并實施了針對頁巖氣研究與開發的東部頁巖氣工程。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——美國第一口頁巖氣井美國頁巖氣產量及增長趨勢（NavigantConsulting,Inc.2008）1980年開始，天然氣研究所(GRI)開始對東部頁巖氣進行系統研究，頁巖氣產儲量進一步提高。頁巖氣研究向其它地區盆地擴展，研究全面展開。1989年美國頁巖氣產量僅42×108m3。1998年，美國的頁巖氣產量達到

85×108m3，占美國天然氣產量的1.6%；頁巖氣儲量1104×108m3，占全國天然氣探明總儲量的2.3%。

1999年，美國頁巖氣產量108×108m3（Shirley，2001）。2006年，美國頁巖氣井增至40000余口，頁巖氣產量達到311×108m3，占全國天然氣總產量的5.9%。2007年，美國頁巖氣產量335×108m3，其中Barnett/NewarkEast氣田和Antrim氣田的產量分列美國第2和第13位。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——美國7,5%24,3%7,8%32,8%13,5%5,9%8,2%1,6%6,3%8,4%54,1%8,8%12,6%8,3%（USDOEEIA:AnnualEnergyOutlook2010EarlyRelease）福特沃斯盆地Barnett頁巖1990～2007年頁巖氣生產井數量1990~2030年美國天然氣能源結構變化2008年，美國頁巖氣產量達到572×108m3,比上年增長了71%（EIA，2009b），頁巖氣產量占到美國干氣總產量的10%（EIA，2009c）。其中70%的頁巖氣產量來自德克薩斯州的Barnett頁巖。2009年，美國頁巖氣生產井數增至98590口，產量超過878×108m3。其中，僅Barnett頁巖的產量就達到了560×108m3。頁巖氣快速勘探開發使得美國天然氣儲量增加了40%。2010年美國頁巖氣產量超過1379×108m3，占全國天然氣年總產量的23%，超過俄羅斯成為全球第一大天然氣生產國。

2011年美國頁巖氣產量為1800×108m3，占美國天然氣總產量的34%。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——美國BarnettShaleWells,circa.2001BarnettShaleWells,circa.2009一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——其它國家受美國頁巖氣開發的激勵，印度、澳大利亞和歐洲一些國家積極開發本國頁巖氣資源：近兩年，波蘭發放了58個頁巖氣勘探開發許可證，30多家石油公司從事頁巖氣開發，已完成15口鉆井，預計未來5年建成工業產能基地。德國在積極推進煤層氣開發的同時，大力開發頁巖氣，先后頒發了數十個頁巖氣區塊勘探開發許可證，完鉆數十口鉆井。荷蘭、意大利、丹麥、捷克、奧地利等國家開展了頁巖氣開發前期鉆探和研究工作。澳大利亞頁巖氣勘探開發已起步，完成了第一口頁巖氣鉆井。

我國自20世紀60年代以來，相繼在松遼、渤海灣、柴達木、吐哈、酒西、江漢、南襄、蘇北、四川等盆地發現了規模不等的泥巖裂縫油氣藏或重要的油氣顯示，并獲得工業油氣流，初步展現了泥頁巖儲層的資源潛力。松遼盆地50余口井在青山口組見油氣顯示，已有4口井獲工業油流，7口井產少量油流，英12井在泥巖裂縫中獲得4.56m3／d工業油流。濟陽坳陷

已有數百口井在泥巖地層中見到良好油氣顯示，數十口井獲得工業油流，如羅19井、羅2O井、羅42井、羅48井、新郭3井等，羅42井鉆開2827m~2861m灰褐色油頁巖時，發生井噴，放噴原油25m3，試油產氣高達7746m3／d。南襄盆地

在南陽凹陷的北馬莊、魏崗、張店和黑龍廟等地區的核桃園組的泥巖裂縫中發現了油氣顯示及工業油氣流，紅10井的核二段深灰色泥巖巖心上，沿裂縫面見有油浸斑塊；紅12井核二段的泥巖裂縫則充滿了原油和魏9井的試油日產工業原油。江漢盆地

王場油田井深1486.5m的泥質巖段發生井噴，直接投產單井日產油49.3t、氣2071m3，累積產油7834t。東濮凹陷

東濮凹陷文留地壘帶上存在泥巖裂縫油氣藏。文古2井鉆探過程中見到良好氣測顯示及多次后效顯示，電解3011.6～3185.Om井段泥巖裂縫油氣層85.7m／9。四川盆地

威遠地區、陽高寺和九奎山的158口井在泥頁巖段氣測普遍見到異常顯示，威5井，鉆遇下寒武統巖段發現氣浸與井噴，中途測試日產氣2.46萬立方米。蘇北盆地鹽城凹陷YCI井七尖峰組頂至四尖峰組底泥巖裂縫出油，中途測試獲得35.46m3／d的油流。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——中國不同盆地裂縫型油氣藏勘探現狀1.泥頁巖裂縫油氣藏階段我國頁巖氣研究經歷了從泥頁巖裂縫油氣藏到頁巖氣藏研究兩個階段。特點泥頁巖裂縫油氣頁巖氣共性界定賦存于泥頁巖裂縫中的油氣同時以吸附和游離狀態賦存于以泥頁巖為主的地層中的天然氣泥巖或頁巖地層中含烴天然氣成因熱成熟氣為主從生物氣到高、過成熟氣熱成熟產氣為主賦存介質泥巖或頁巖裂縫泥頁巖及其砂巖夾層中的裂縫、孔隙、有機質等泥巖或頁巖裂縫賦存相態游離相游離+吸附相游離相主控因素構造裂縫各類裂縫、有機碳含量、有機質成熟度等裂縫成藏模式巖石破裂理論、幕式理論、浮力理論吸附理論、活塞式或置換式復雜理論巖石破裂理論、復雜成藏理論成藏特點以油為主的原地、就近或異地聚集以氣為主的原地聚集鄰近或烴源巖內部成藏保存特點良好的封閉和保存條件抗破壞（構造運動）能力較強適當保存生產特點采收率高、產量遞減快采收率低、生產周期長特殊開發技術傳統泥頁巖裂縫油氣與典型頁巖氣的異同一、頁巖氣的概念及發展歷史2.泥頁巖裂縫油氣藏與頁巖氣藏頁巖氣的發展歷史——中國

泥頁巖裂縫油氣藏僅限于對泥頁巖中游離狀態油氣儲集空間的初步認識，頁巖氣藏則是對泥頁巖中多個成藏要素的深入探討和綜合認識。

盡管我國在多個盆地的泥頁巖中發現了油氣藏，但由于在理論研究上認識的局限性和勘探工作中對在泥頁巖中尋找油氣資源沒有足夠的重視，導致至今泥頁巖的油氣勘探沒有出現大的突破，停留在小規模的裂縫性油氣藏階段，針對頁巖氣的研究還存在較多問題，系統的方法和理論也沒有形成，頁巖氣的勘探開發和研究明顯滯后。1、慣性思維：我們已經習慣把富含有機質的泥頁巖視為烴源巖，它的主要功能是生烴，即使其裂縫中殘余一些油氣，也是微不足道的，從未認識到它作為主力儲層的功能。2、在實際的勘探工作中，我們眼睛僅僅盯住碎屑巖、碳酸鹽巖儲層，對泥頁巖的油氣顯示往往忽略（尤其是氣顯示），即使油氣顯示強烈，也很少選擇測試。3、在研究工作中，自我限定了泥頁巖裂縫的游離態油氣的模式，很少考慮有機質、粘土礦物、微孔隙等對烴類氣體的吸附和溶解，從而影響了勘探思路。一、頁巖氣的概念及發展歷史2.泥頁巖裂縫油氣藏與頁巖氣藏頁巖氣的發展歷史——中國H2井侏羅系泥巖熒光2005-20082008-20092000-2009獲取參數勘探選區開發試驗資源評價目標優選技術儲備跟蹤調研先導試驗地質類比借鑒油氣2000-20052009-一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——中國3.頁巖氣發展階段近年來，隨著美國頁巖氣實現大規模商業開發，我國頁巖氣研究也迅速發展：2005年以來，中國石油、中國石化、國土資源部油氣研究中心、中國地質大學、中國石油大學等單位借鑒北美成功經驗，相繼以老井復查、區域地質調查為基礎，開展了中國頁巖氣形成條件和資源潛力評價，在頁巖氣遠景區進行了地質淺井、參數井和地震勘探，獲取了頁巖氣關鍵評價參數，優選了有利頁巖氣區帶，鉆探了一批頁巖氣評價井和頁巖氣開發先導試驗井，建立了四川威遠—長寧等國家級頁巖氣開發示范區。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——中國3.頁巖氣發展階段——政策支持2009年，美國總統奧巴馬訪華，中美兩國簽署了《中美關于在頁巖氣領域開展合作的諒解備忘錄》、國土資源部設立了“全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區優選”重大專項；2010年，中美簽署《美國國務院和中國國家能源局關于中美頁巖氣資源工作行動計劃》，成立了國家能源頁巖氣研發（實驗）

中心。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——中國3.頁巖氣發展階段——政策支持2011年，國土資源部組織開展全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區優選工作；共招標出讓4個頁巖氣探礦權區塊；國家科技部在國家油氣重大專項中設立了《頁巖氣勘探開發關鍵技術》項目；國家發改委等多部委聯合編制中國頁巖氣“十二五”勘探開發規劃。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——中國3.頁巖氣發展階段——政策支持2011年底，國土資源部正式啟動地質找礦突破戰略行動，將頁巖氣資源調查評價工作作為其中一項重要內容；頁巖氣成為我國第172個獨立礦種。2012年，國土資源部發布我國陸域頁巖氣地質資源潛力為134.42×1012m3，可采25.08×1012m3（不含青藏區）；國家發改委、國土資源部、財政部、國家能源局共同發布《頁巖氣發展規劃（2011-2015年）》，明確了“十二五”末全國頁巖氣探明可采儲量2000億立方米，年產量65億立方米的發展目標。2012年9月，國土資源部啟動第二輪頁巖氣招標。威201井一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——中國3.頁巖氣發展階段——中國石油2006年，中國石油與美國新田石油公司聯合開展了四川盆地威遠氣田頁巖氣資源評價。2007年，中國石油與美國新田石油公司組織開展了“中國頁巖氣資源評價與有利勘探領域優選”。2008年11月，中國石油在四川盆地宜賓地區完鉆了我國首口頁巖氣井，獲取了大量第一手資料。

2009年，中國石油與挪威石油、埃克森美孚、殼牌、康菲等跨國石油公司開展聯合研究，探索頁巖氣開發的國際合作方式，計劃建立頁巖氣先導試驗區。2010年4月，中石油在四川珙縣探獲頁巖氣資源600萬立方。2010年9月，中國石油西南油氣田公司經過兩年多在頁巖氣勘探新領域研究后，于2009年部署的威201井喜獲井口測試日產能1.08萬立方米的工業氣流。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的發展歷史——中國3.頁巖氣發展階段——中國石化2009年，由中國石化油田事業部海相工作部和華東分公司牽頭，勘探開發研究院、江漢油田和勘探南方分公司共同開展頁巖氣選區評價，初選鄂西—黔中、下揚子宣城區塊、鄂西區塊、貴州織金—朗岱區塊進行試驗。2010年1月，中石化與英國石油、新田石油、雪佛龍等公司就合作勘探開發頁巖氣進行談判，初選柴窩鋪、富縣、東營、綦江、黔西、黃橋、宣城等合作意向區塊。2010年5月，由中原油田成功實施大型壓裂改造的頁巖氣井“方深1井”，標志著中國石化頁巖氣勘探開發工作邁出了實質性的重要一步。方深1井一、頁巖氣的概念及發展歷史3.頁巖氣發展階段——中海油、中聯煤、高校2010年10月，中海油成功收購了美國切薩皮克公司位于美國得克薩斯州南部的EagleFord頁巖氣探區的1/3的權益和位于美國科羅拉多東北部與懷俄明州丹佛盆地、粉河盆地頁巖氣探區項目1/3的權益，標志著中海油正式進入頁巖氣勘探開發領域。此外，國內多所高校開始關注頁巖氣并成立了相關研究機構：③長江大學成立“長江大學HardingShelton頁巖氣研究中心”并啟動建立了專門的頁巖氣實驗室；④東北石油大學將非常規油氣領域作為重要發展方向；⑤西安石油大學則成立石油天然氣地質研究所；⑥西南石油大學重點研究非常規氣藏的開發/鉆井技術；⑦北京大學與國外合作并側重于頁巖氣開發；⑧西北大學、中國地質大學（武漢）、成都理工大學等其它院校也相繼開展了相關工作；……①中國地質大學（北京）跟蹤研究國內外頁巖氣研究動態；②中國石油大學（北京）成立了非常規天然氣研究院、新能源研究所；

中聯煤在山西沁水盆地提出了壽陽、沁源和晉城3個頁巖氣有利區。頁巖氣的發展歷史——中國一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的勘探現狀資源類型遠景資源累計采出

剩余量

待發現量備注

常規油氣

石油（×108t）4110~5479102910322049~3418探明程度43%天然氣（×1012m）436.169.4149.5217.2探明程度50%非常規油氣

石油（×108t）

超重油及瀝青（油砂）：5206常規石油的1.8~2.9倍

油頁巖：3397~8534合計：8603~13740天然氣（×1012m）煤層氣：168~312/中值256.1常規天然氣的2.2倍

致密砂巖氣：209.6頁巖氣：456天然氣水合物：>2501合計：3423從全球非常規天然氣資源量來看，頁巖氣資源量巨大，占天然氣資源量的12%。全球油氣資源量統計表一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的勘探現狀全球已掀起“頁巖氣革命”，目前已有多個國家在進行頁巖氣前期評價和勘探開發先導試驗，其中以美國頁巖氣勘探開發較為成熟。國家和地區技術可采資源量（萬億方）加拿大、墨西哥30.3美國24.4北美合計54.7南美7國34.7歐洲（不含俄聯邦）17.7非洲29.5中國36澳大利亞11.2合計187.4美國能源署統計全球頁巖氣勘探開發分布圖美國是世界上最早發現和生產頁巖氣的國家，已經實現了頁巖氣的大規模商業開采；美國發現30多個頁巖氣盆地，以5大盆地為主，主要沿兩大褶皺系分布。1.美國頁巖氣勘探開發現狀一、頁巖氣的概念及發展歷史2003年，頁巖氣開發的5個盆地，具有頁巖氣勘探前景的6個盆地（據BasimFaraj等，2004）。

2006年，頁巖氣開發的23個盆地，具有頁巖氣勘探前景的2個盆地。

2009年，美國進行頁巖氣勘探開發的盆地超過30個，圍繞“U”形裂帶，由東向西迅速展開。（Schlumberger公司，2009）頁巖氣的勘探現狀美國6大盆地的頁巖氣產量均處在大幅上升階段，Barnett盆地是最為重要。從全球天然氣的產量預測來看，非常規天然氣的產量將小幅上漲，2035年約占總產量的18%，美國目前早已超過20%。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的勘探現狀1.美國頁巖氣勘探開發現狀全球不同類型天然氣產量預測美國6大盆地頁巖氣年產量三大海相頁巖氣分布區南方古生界海相頁巖華北地區下古生界海相頁巖塔里木盆地寒武-奧陶系海相頁巖

五大陸相頁巖分布區松遼盆地白堊系湖相頁巖準噶爾盆地中-下侏羅統湖相頁巖鄂爾多斯盆地上三疊統湖相頁巖吐哈盆地中-下侏羅統湖相頁巖渤海灣下第三系湖相頁巖我國主要頁巖氣藏勘探開發有利領域分布圖鄂爾多斯Ordos華北地區Huabeiregion渤海灣Bohaiwan松遼盆地Songliao吐哈Tuha準噶爾Junggar塔里木Tarim南方地區Southregion陸上沉積盆地505個，沉積巖面積520×104km2；陸相盆地424個，沉積巖面積400×104km2；海相盆地81個，沉積巖面積250×104km2。一、頁巖氣的概念及發展歷史頁巖氣的勘探現狀2.我國頁巖氣勘探開發現狀威201井、寧201井等在川南志留系龍馬溪組海相頁巖取得勘探突破柳評177、179井等在鄂爾多斯盆地延長組長7段陸相頁巖取得勘探突破建111井在鄂西侏羅系自流井組東岳廟段陸相頁巖取得勘探突破湘頁1井在二疊系大隆組海陸過渡相頁巖取得勘探突破海相陸相陸相海陸過渡相一、頁巖氣的概念及發展歷史我國石油企業的頁巖氣勘探工作主要集中在四川盆地及其周緣、鄂爾多斯盆地、遼河東部凹陷等地區。截至2011年底，已經完鉆近30口頁巖氣探井，18口井壓裂獲工業氣流，初步掌握頁巖氣壓裂技術，在海相、陸相、海陸過渡相頁巖層系中均實現頁巖氣突破。頁巖氣的勘探現狀2.我國頁巖氣勘探開發現狀陸相提綱一、頁巖氣的概念及發展歷史

二、頁巖氣的成因及賦存狀態

三、頁巖氣成藏地質特征四、頁巖氣的成藏機理五、我國頁巖氣資源潛力六、結論及認識二、頁巖氣的成因及賦存狀態頁巖氣成因類型頁巖氣的成因根據熱演化程度的天然氣成因類型劃分：生物氣：系指不同類型有機質在未成熟—低熟階段（Ro值小于0.6%），由厭氧細菌的生物化學作用形成的天然氣。熱成因氣：隨著埋深的增加，溫度、壓力增大，有機質在較高溫度及持續加熱期間經熱降解作用和熱裂解作用生成大量油氣。二、頁巖氣的成因及賦存狀態頁巖氣的成因熱成因氣的形成有干酪根成氣、原油裂解成氣和瀝青裂解成氣3種途徑。①干酪根成氣是由沉積有機質直接熱解形成天然氣；②原油裂解成氣是有機質在液態烴演化階段形成的、滯留在烴源巖中的液態烴,經深埋藏后的高溫、高壓作用，進一步裂解成氣；③瀝青裂解成氣的物質基礎來源于的兩個方面：一是源巖中干酪根在各演化階段生烴過程中形成的，另一方面是由原油裂解成氣或遭破壞形成的。熱成因氣可進一步分為：

熱解氣：系指在成熟和高成熟演化階段（Ro值為0.6%~2.0%），有機質經熱催化作用降解而形成的天然氣。裂解氣：系指在過成熟階段（Ro值大于2.0%），殘余干酪根、已生成的液態烴和部分重烴氣經過高溫裂解作用而形成的天然氣。熱成因氣形成途徑示意圖（Montgomery等，2005）二、頁巖氣的成因及賦存狀態頁巖氣的成因已發現的頁巖氣有機成因來源種類多(從生物氣-低熟氣-成熟氣-過成熟氣-油裂解氣）。不同成因的頁巖氣，其氣組成、碳同位素值差異較大，有非常干的氣（99%甲烷）到非常濕的氣（80%）且可以包含無機氣如CO2和N2。

地名頁巖δ13C1/‰氣組成生產類型頁巖氣類型美國Barnett組

-41.13~-47.59濕度高于20%，高N2和CO2氣（Ro>1.3%）；油氣、油<1.3%熱解氣及油裂解氣Ohio組

差異較大氣、油氣共產，水少熱解氣Antrim組

-49.6~-57.4濕度〈10%，高N2和CO2氣和水生物氣NewAlbany組

-49.5~-54.6濕度〈11.7%，高CO2氣和水熱解氣+生物氣Lewis組

干氣，濕度〈2%，高CO2氣熱解氣Fayetteville

干氣，濕度小于2%氣熱解氣及油裂解氣加拿大Alberta-Montanatrend

-67.7~-60.4干氣，濕度小于2%氣和水生物氣或低熟氣（據Hill和Nelson,2000;RonaldJHill，2007;Jarvie等，2001;Schmoker等，1996；Kuushraa等，1998;Pollastro等,2007;Forgotson,2006;Martinietal.,2003;McIntoshetal.,2002;Farajetal,2002）已進行頁巖氣商業開采地區頁巖氣特征二、頁巖氣的成因及賦存狀態根據母質類型的天然氣成因類型劃分：油型氣：腐泥型氣，天然氣的原始母質為腐泥型或偏腐泥型（干酪根類型：Ⅰ、Ⅱ1

）；煤型氣：腐殖型氣，天然氣的原始母質為腐殖型或偏腐殖型（干酪根類型：Ⅲ、Ⅱ2

）；混合成因氣：由兩種或兩種以上成因類型的天然氣混合而成的氣體。熱演化階段油型氣干酪根類型（Ⅰ、Ⅱ1）煤型氣干酪根類型（Ⅲ、Ⅱ2）生物氣階段熱演化程度Ro：小于0.6%油型生物氣Michigan盆地Antrim頁巖氣煤型生物氣熱解氣階段熱演化程度Ro：0.6%—2.0%油型熱解氣FortWorth盆地Barnett頁巖氣煤型熱解氣SanJuan盆地Lewis頁巖氣裂解氣階段熱演化程度Ro：大于2.0%油型裂解氣四川盆地的下寒武統深部Fayetteville頁巖氣煤型裂解氣頁巖氣的成因類型頁巖氣成因類型劃分常見的混合氣主要有2類：①同一烴源巖（母質類型）不同演化階段生成的天然氣的混合；②不同烴源巖（母質類型）生成天然氣的混合。美國Illinois盆地NewAlbany頁巖氣、Appalachian盆地Ohio頁巖氣可以劃歸油型（生物、熱解）混合成因氣。Arkoma盆地的Mississippian頁巖可以劃歸氣煤型油型混合成因氣。二、頁巖氣的成因及賦存狀態頁巖氣的成因類型美國不同盆地頁巖氣類型分布特征二、頁巖氣的成因及賦存狀態頁巖氣的賦存有三種基本方式：

①

以物理或化學的形式吸附在干酪根和粘土顆粒表面上；

②

以游離氣的形式存在于有機質分解或成巖、構造作用形成的孔隙或裂縫中；

③

少量頁巖氣甚至可以在干酪根和瀝青質中以溶解狀態存在。頁巖氣的賦存狀態賦存方式：以吸附氣和游離氣為主Barnett頁巖微裂縫微孔隙游離氣吸附氣有機質產出方式：解吸、游離、微裂縫“原地”成藏：無運移或極短距離的有限運移。粘土礦物美國不同頁巖中吸附氣及游離氣含量二、頁巖氣的成因及賦存狀態在天然氣的最初生成階段，主要由生物作用所產生的天然氣首先滿足有機質和巖石顆粒表面吸附的需要，當吸附氣量與溶解的逃逸氣量達到飽和時，天然氣則以游離相或溶解相進行運移，條件適宜時可為水溶氣藏的形成提供豐富氣源。此時所形成的頁巖氣藏分布限于頁巖內部且以吸附狀態為主要賦存方式，總體含氣量有限。有機碳的存在導致碳氫化合物以吸附氣的形式存在于孔隙性有機物的表面活性區域，同時，干酪根為頁巖基質創造了混合潤濕性環境，其存在提高了這種吸附作用的存在。頁巖中干酪根的掃描電子顯微鏡照片頁巖氣的賦存狀態1.吸附氣（Adsorbed-stategas）（VelloA.K.，2009）吸附氣二、頁巖氣的成因及賦存狀態游離氣也是頁巖氣賦存的主要方式之一。影響賦存的因素：巖層的孔隙度、構造裂縫和壓力等因素。頁巖氣的賦存狀態2.游離氣（Freegas）（VelloA.K.，2009）孔隙發育孔隙度較大時孔隙度較小時

游離氣

吸附氣二、頁巖氣的成因及賦存狀態

頁巖氣極少以溶解的形式存在。沉積盆地的有機質在生物改造和熱化學動力學作用下生成的天然氣，其中一部分會溶解在地層水中，隨著地層水滯留在原地，或由于頁巖孔滲性、構造作用的影響隨地層水流動而發生短距離運移，成為溶解氣。頁巖氣的賦存狀態3.溶解氣（Solutiongas）1、游離氣；2、吸附氣；3、溶解氣；4、固體顆粒；5、孔隙Barnett頁巖氣體含量（據Montgomery,2005）地名頁巖地區地層蓋層氣含量美國Barnett組FortWorth密西西比系頁巖吸附氣45%Ohio組Appalachian泥盆系頁巖隨TOC變化Antrim組Michigan泥盆系冰漬物吸附氣70%-75%NewAlbany組Illinois泥盆系頁巖/碳酸鹽隨TOC變化Lewis組SanJuan白堊系斑脫巖吸附氣88.5%FayettevilleArkoma盆地密西西比系頁巖主要為吸附氣加拿大Alberta-MontanatrendAlberta東北部晚白堊世隨TOC變化(據Hill和Nelson，2000；RonaldJHill，2007；Jarvie等，2001；Schmoker等，1996；Kuushraa等，1998；Pollastro等，2007；Forgotson，2006；Martinietal.，2003；McIntoshetal.，2002；Farajetal.，2002)已進行頁巖氣商業開采地區頁巖吸附氣量統計表頁巖氣主要以游離氣和吸附氣為主，且吸附氣含量較高，在45%-85%。提綱一、頁巖氣的概念及發展歷史

二、頁巖氣的成因及賦存狀態三、頁巖氣成藏地質特征

四、頁巖氣的成藏機理五、我國頁巖氣資源潛力六、結論及認識三、頁巖氣成藏地質特征泥頁巖的地球化學特征1.有機質類型有機質類型是基于不同沉積環境、不同來源有機質所具有的成分和結構的差別，進行的分類。根據美國主要頁巖氣盆地的資料，產氣頁巖中的干酪根類型Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2型和Ⅲ型均存在，總體來看，以Ⅰ型和Ⅱ型為主，也有部分Ⅲ型。

泥頁巖有機地化特征不但影響著巖石的生氣能力，而且對巖石的儲集能力（尤其是吸附能力）具有重要的控制作用。BarnettShale(courtesyofDanJarvie)三、頁巖氣成藏地質特征中國重點盆地重點層系暗色泥頁巖有機質類型分布圖

烴源巖條件1.有機質類型我國不同盆地、不同地質時代的泥頁巖有機質類型不同，總體上表現為隨著沉積環境由海相到海陸過渡相再到陸相的演化過程，泥頁巖中有機質類型也從古生界以Ⅰ型、Ⅱ1型為主，演化到中、新生界以Ⅱ2型和Ⅲ型為主。

三、頁巖氣成藏地質特征烴源巖條件1.有機質類型Ⅰ型與Ⅱ型干酪根主要以生油為主，Ⅲ型干酪根主要以生氣為主，在熱演化程度較高時，它們都可以生成大量天然氣。三、頁巖氣成藏地質特征有機質豐度是指巖石當中有機質的相對含量，用以評價巖石的生烴潛力，主要指標包括有機碳含量（TOC）、氯仿瀝青“A”和總烴以及巖石熱解生烴潛量等。含氣頁巖的有機質豐度不但決定頁巖氣的生成量，而且影響頁巖氣的賦存和富集，進而影響頁巖氣的資源豐度。美國大規模商業開發的五大含氣頁巖系統有機碳含量0.5%~25％，其中目前頁巖氣單井產量和年產量較高的Barnett頁巖系統有機碳2.0%~7.0％。頁巖氣有利發育區的有機碳含量大于1.0％，最好大于2.0。烴源巖條件2.有機質豐度TOC(%)三、頁巖氣成藏地質特征烴源巖條件2.有機質豐度60m40m95m川中高科1井、川北南江剖面、方深1井下寒武統筇竹寺組黑色頁巖TOC含量。四川南江沙灘剖面（據梁狄剛，2008）高科1井方深1井三、頁巖氣成藏地質特征30m115m33m93m川東北鎮巴觀音剖面川東石柱漆遼剖面黔西北習水良村淺5井川南丁山1井剖面位置地層TOC%范圍/平均川東石柱漆遼龍馬溪組1-7/2.5川東北鎮巴龍馬溪組0.2-2.7/1.2丁山1井龍馬溪組0.2-4/1.2習水龍馬溪組2-8/2.1四川盆地下志留統龍馬溪組典型地化剖面（據梁狄剛等，2008）志留統龍馬溪組TOC含量0.07%~8.32%，平均1.20%。優質烴源巖發育于龍馬溪組底部，向上隨著含砂質的增加，TOC含量迅速減小烴源巖條件2.有機質豐度三、頁巖氣成藏地質特征泥頁巖的地球化學特征2.有機質豐度中國重點盆地重點層系暗色泥頁巖有機碳含量從有機質豐度來看，不同盆地、不同地質時代泥頁巖差異較大，有機碳含量0.6%~11.8%，最小值為柴達木盆地古近系泥頁巖，最大為塔里木盆地三疊系—侏羅系泥頁巖。

三、頁巖氣成藏地質特征泥頁巖的地球化學特征2.有機質豐度吐哈盆地酒泉盆地西部中小盆地三塘湖盆地TOC(%)塔里木盆地準噶爾盆地柴達木盆地我國西北區盆地各層段泥頁巖有機碳含量柱狀圖三、頁巖氣成藏地質特征烴源巖條件2.有機質豐度有機碳含量是頁巖氣聚集成藏最重要的控制因素之一，有機碳含量和氣體含量（包括總氣體含量和吸附氣含量）有很好的正相關關系。美國主力產氣頁巖有機質豐度均較高。其中產生物氣頁巖TOC平均為6%。三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度有機質熱演化程度即沉積有機質向油氣轉化的程度，是烴源巖評價的重要指標，常用參數包括鏡質體反射率（Ro）、最高熱解峰溫（Tmax）、粘土礦物混層比、孢粉顏色等。烴源巖條件CORRELATIONOFVARIOUSMATURATIONINDICESANDZONESOFPETROLEUMGENERATIONANDDESTRUCTIONWET-GASFLOORPEAKOILGENERATIONDRY-GASPRESERVATIONLIMITZONESOFPETROLEUMGENERATIONANDDESTRUCTIONORGANICMATTERTYPE

LIPID(OIL)MIXEDHUMIC(GAS)OILWETGASDRYGASPEAKWET-GASGEN.PEAKDRY-GASGEN.OILFLOORCBITUMINOUSPEATLIGNITEANTHRACITEBACOALRANK0.20.40.50.60.30.80.91.00.71.201.352.03.05.04.0VITRINITEREVLECTANCE(Ro)%PYROLYSISS2

Tmax

(oC)410450435470500550600650700WEIGHT%CARBONINKEROGEN65707580859095THERMALALTERATIONINDEX(TAI)1324----++++0RoTmax三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度烴源巖條件美國大規模商業開發的五大含氣頁巖系統Ro=0.4%~2.2％（目前勘探開發的Haynesville頁巖、Fayetteville頁巖、Marcellus頁巖Ro=0.6%~4.9％），其中目前頁巖氣單井產量和年產量較高的Barnett頁巖系統Ro=1.1%~2.2％。

FortWorth盆地Barnett頁巖有機質成熟度（Ro）在5500英尺以淺變化較小，5500英尺以深增加較快。熱成熟度也是頁巖氣成藏的一個重要控制因素，一般頁巖氣的生成貫穿于整個有機質生烴的過程，Ro一般為0.4%~2%，生烴范圍廣。三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度重點盆地重點層系暗色泥頁巖成熟度分布圖烴源巖條件由于泥頁巖的有機質熱演化程度受到埋深的影響，總體上，自古生界到中生界，再到新生界，有機質的熱演化程度逐漸降低，自高過成熟至未熟、低熟都有分布，鏡質體反射率（Ro）最大3.5%，最小0.4%。

三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度烴源巖條件我國西北區上石炭統泥頁巖鏡質體反射率平面分布圖N2.0三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度烴源巖條件我國西北區二疊系泥頁巖鏡質體反射率平面分布圖N2.0三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度烴源巖條件我國西北區中、下侏羅統泥頁巖鏡質體反射率平面分布圖N2.0三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度事實上，頁巖氣的成因類型與其有機質熱演化程度密切相關，低演化程度時頁巖氣藏主要是生物成因，而隨著泥頁巖Ro的增大，逐漸轉化為熱成因型氣藏。對于熱成因型氣藏，隨著頁巖Ro的增高，含氣量將會逐漸增大。主要有兩個原因：一是有機質生成烴后，體積縮小會產生超微孔隙，有利于頁巖氣的富集；二是Ro>1.1%后，頁巖油開始裂解生氣。烴源巖條件泌頁HF1井頁巖有機質孔隙Shawn,Zhang,2011,SCA三、頁巖氣成藏地質特征3.有機質熱演化程度FortWorth盆地Barnett頁巖油氣產量與有機質熱演化程度之間的關系（2900口井，IHSEnergy，2003）烴源巖條件三、頁巖氣成藏地質特征烴源巖條件4.綜合評價Ⅰ型與Ⅱ型干酪根主要以生油為主，Ⅲ型干酪根主要以生氣為主，在熱演化程度較高時，它們都可以生成大量天然氣，因此，頁巖氣可以在不同有機質類型的源巖中產出，有機質的總量和成熟度才是決定源巖產氣能力的重要因素。一般說來，Ro＝0.6%~1.6％烴源巖達到成熟或高成熟，處于烴類大規模生成窗，有利于油氣的勘探。頁巖氣是連續生成的生物氣、熱成因氣。可以把頁巖氣認為是烴源巖中未排出的殘留氣，換句話說，生氣量較小、能夠滿足泥頁巖的賦存儲集就可以形成頁巖氣藏，因此，熱演化程度范圍可以適當放寬。三、頁巖氣成藏地質特征有機質豐度影響了頁巖的生氣量與含氣量。北美地區商業價值頁巖氣藏TOC>2%。干酪根類型決定了生油、生氣能力。I、II型干酪根易生油，III型干酪根易生氣。熱成熟度Ro反映有機質是否已經成熟，雖然在不同階段生成的天然氣皆可形成頁巖氣藏，但是成熟度越高其產氣量越大。北美較好的頁巖氣儲層的Ro>1.1%。烴源巖條件4.綜合評價北美主要頁巖氣源巖地球化學參數表

（據Hill，Nelson，2000；Curtis，2002；BP公司交流，2009；ZhangSH，2010；MurrayRoth，2011）

中國廣泛分布頁巖，含氣頁巖具有“三高”特點：高有機質豐度、高有機質熱演化程度及高后期改造程度。中美兩國的頁巖氣發育條件具有相似性，主要表現在兩方面：相似的盆地類型及大地構造位置、相似的頁巖沉積環境。中美典型聚氣頁巖的生氣條件對比表（據聶海寬等，2010）

三、頁巖氣成藏地質特征烴源巖條件4.綜合評價三、頁巖氣成藏地質特征1.儲集性能GRI(美國天然氣研究所)巖心分析法對威遠地區九老洞組頁巖評價結果常規砂巖700

m孔隙系統礦物骨架含氣頁巖100

m孔隙中的自由氣孔隙中的自由氣和干酪根吸附氣干酪根巖樣號原有條件下干燥和DEANSTARK提取條件下體積密度（g/cm3）基質滲透率（×10-8mD）含氣孔隙度（%）含氣飽和度（%）顆粒密度（g/cm3）孔隙度（%）含油飽和度（%）含水飽和度（%）12.646.91.7168.62.492.49031.422.665.471.2452.12.7162.38047.932.681.280.8649.82.7181.73050.242.651.481.59672.7072.38033儲層條件儲集性能是指巖石的孔隙發育程度及滲透性能，即巖石能夠儲集和運輸油氣的能力。通常用孔隙度和滲透率表征。三、頁巖氣成藏地質特征1.儲集性能儲層條件UtahColorado頁巖孔隙度與滲透率孔隙度是確定游離氣含量和評價頁巖滲透性的主要參數。作為儲層，含氣頁巖顯示出低的孔隙度（<10%）、低滲透率，滲透率多在0.0002~0.0363mD之間，一般小于0.01mD。據統計，有平均50%左右的頁巖氣存儲在頁巖基質孔隙中。頁巖儲集層為特低孔滲儲集層，以發育多類型微米甚至納米級孔隙為特征，包括顆粒間微孔、黏土片間微孔、顆粒溶孔、溶蝕雜基內孔、粒內溶蝕孔及有機質孔等。孔隙大小一般小于2μm，有機質孔喉一般100~200nm，比表面積大，結構復雜，豐富的內表面積可以通過吸附方式儲存大量氣體。三、頁巖氣成藏地質特征1.儲集性能由于分子引力作用，常溫常壓下吸附氣體的厚度不超過2~3個分子層。（底圖據PhilipH.Nelson，2009）頁巖孔喉直徑范圍吸附氣？游離氣儲層條件三、頁巖氣成藏地質特征1.儲集性能儲層條件Permeability(mD)0.0010.010.11.010.0ExtremelyTightVeryTightTightLowModerateHighConventionalTightTighterthanTightUSDOEStudyGraniteMontneyBarnettSidewalkCement0%porosityLimestoneGeneraloilfieldrocks0.0001GoodShale頁巖最突出的特點是孔隙度和滲透率極低，典型的氣頁巖的基質滲透率處于微達西—納達西范圍。三、頁巖氣成藏地質特征1.儲集性能儲層條件三、頁巖氣成藏地質特征1.儲集性能儲層條件三、頁巖氣成藏地質特征渝東南地區下寒武統黑色頁巖孔隙度黔北地區下志留統黑色頁巖孔隙度長寧雙河剖面五峰-龍馬溪組黑色頁巖孔隙度我國南方古生界泥頁巖孔隙度一般0.7%~9.2%，平均值4.9%。

渝東南：孔隙度一般0.7%~3.8%，平均值3.2%；川南：孔隙度3.6%~9.2%，平均值6.4%；黔北：孔隙度一般1.5%~6.0%，平均值3.8%。儲層條件1.儲集性能三、頁巖氣成藏地質特征儲層條件1.儲集性能我國西北區盆地泥頁巖孔-滲關系圖我國西北區不同層位泥頁巖孔-滲關系圖我國西北區各盆地中，三塘湖盆地二疊系、酒泉盆地白堊系總體有較高的滲透率和較寬的孔隙度變化范圍，并且正的相關性較好。其他盆地的其他層位滲透率普遍較低，主要都低于0.1mD，孔隙度有較大的變化范圍。三、頁巖氣成藏地質特征2.礦物組成儲層條件頁巖礦物組成主要包括石英、長石、方解石等碎屑礦物，黃鐵礦等自生礦物，伊利石、蒙脫石、高嶺石等黏土礦物，以及有機質。硅質、鈣質礦物成分越高，脆性大，頁巖儲層加砂壓裂時，越容易被壓開，易于儲層改造，造縫能力強。北美地區頁巖開發要求脆性礦物含量大于40%。美國典型頁巖氣盆地頁巖礦物組成三、頁巖氣成藏地質特征儲層條件2.礦物組成含氣泥頁巖并不僅僅是單純的頁巖，它也包括細粒的粉砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖及灰巖、白云巖等。頁巖作為巖層，為不同顆粒大小和不同含量礦物的混合（Cardott，2006）。三、頁巖氣成藏地質特征Barnett頁巖地層不同深度巖心樣品礦物含量變化（LeeUtley，2005）儲層條件2.礦物組成Barnett頁巖的礦物學三元圖解三、頁巖氣成藏地質特征我國南方古生界筇竹寺組頁巖礦物組成我國南方古生界龍馬溪組頁巖礦物組成儲層條件2.礦物組成三、頁巖氣成藏地質特征脆性礦物以石英為主，粘土礦物以伊利石和伊蒙混層為主。儲層條件2.礦物組成三、頁巖氣成藏地質特征儲層條件2.礦物組成我國西北區盆地泥頁巖礦物組成我國西北區不同層位泥頁巖礦物組成我國西北區盆地頁巖粘土礦物組成我國西北區不同層位頁巖粘土礦物組成三、頁巖氣成藏地質特征儲層條件3.裂縫發育特征泥頁巖裂縫類型及成因（曾聯波等，1999；姬美蘭等，2002；張金功等，2002；黃龍威，2005；姜照勇等，2006；寧方興，2008；向立宏，2008；趙振寧等，2008；GhoshK.等，2009；丁文龍等，2003，2011）

裂縫分類方法種類繁多，各有不同。主要從裂縫成因、產狀、幾何形態、破裂性質等方面進行分類，其中以成因為基礎的分類方案最可行。對于低孔、低滲的“泥頁巖儲層”裂縫的分類，依據其成因可劃分為構造裂縫和非構造裂縫2種大的成因類型和12個亞類，不同類型裂縫的特征及形成機理均不相同。三、頁巖氣成藏地質特征Barnett頁巖的裂縫很發育，寬度小于0.05mm。美國商業開采的頁巖氣藏要么天然裂縫發育、要么需要壓裂，因此裂縫的發育程度應是頁巖氣藏產能的主控因素之一。裂縫既是頁巖氣短距離運移的通道，又是頁巖氣成藏的儲集空間。儲層條件3.裂縫發育特征三、頁巖氣成藏地質特征頁巖中極低的基巖滲透率，開啟的、相互垂直的或多套天然裂縫能增加頁巖氣儲層的產量。那些低泊松比、高彈性模量、富含有機質的脆性頁巖才是頁巖氣資源的首要勘探目標。儲層條件3.裂縫發育特征Utica褐色頁巖中的天然裂縫（David，2004）Michigan盆地Antrim頁巖裂縫特征及其產量對比圖（Decker等，1992）渝頁1井巖心裂縫組系非常復雜，可出現多種切割關系三、頁巖氣成藏地質特征儲層條件4.孔隙結構粒間孔晶間孔溶蝕孔有機質孔隙（Loucksetal,2010）粒間孔：主要發育于礦物顆粒之間；晶間孔：發育于晶體之間的孔隙；

粒內孔：顆粒內部發育的孔隙。孔隙結構是指巖石當中孔隙和吼道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通的關系。非常規孔隙類型分布三、頁巖氣成藏地質特征石英粒內孔，呈方形或條形，高46井，長6，1742.5m長石粒內孔，呈圓形或三角形，高46井，長6，1742.5m儲層條件4.孔隙結構方解石粒內溶蝕孔，蜂窩狀或片狀，平長1井，大安寨組，3186.8m石英粒內孔，三角形，西56井，涼高山組，1722.3m三、頁巖氣成藏地質特征儲層條件4.孔隙結構e,f-威201井筇竹寺組砂質頁巖黃鐵礦晶間散布的有機質內納米級孔隙；g,h-威201井筇竹寺組砂質頁巖粒間有機質微米、納米級孔隙。a-四川盆地長芯1井龍馬溪組黑色頁巖有機質內近圓形微孔隙；b-四川盆地長芯1井龍馬溪組黑色頁巖伊利石、黃鐵礦間散布的有機質內納米級孔隙；c,d-四川盆地威201井龍馬溪組黑色頁巖分散狀、紋層狀有機質內納米級孔隙。三、頁巖氣成藏地質特征儲層條件4.孔隙結構根據孔徑大小，泥頁巖孔隙可劃分為：大孔：大于50nm；介孔：2~50nm；微孔：小于2nm。松遼盆地泥頁巖孔容分布圖微孔介孔大孔三、頁巖氣成藏地質特征5.孔隙度與含氣性孔隙度與頁巖的氣體總含量之間呈正相關關系；隨孔隙度的增加，含氣量中游離氣量的比例增加。儲層條件總氣體含量與巖石孔隙的關系（Chalmers，2008）孔隙度對游離氣含量的影響頁巖名稱AntrimOhioNewAlbanyBarnettLewis分布地區密歇根州Otsego郡肯塔基州Pike郡印第安納州Harrison郡德克薩斯州Wise郡新墨西哥州SanJuan和RioArriba郡所在盆地密歇根阿巴拉契亞伊利諾斯福特沃斯圣胡安盆地類型內克拉通盆地山前坳陷復合盆地前陸盆地陸緣坳陷層位泥盆系泥盆系泥盆系石炭系白堊系巖性薄層狀粉砂質黃鐵礦和富有機質頁巖碳質頁巖和較粗粒碎屑巖互層褐色頁巖、灰色頁巖含硅頁巖、石灰巖和少量白云巖富含石英的泥巖埋藏深度（m）183~732610~1524183~14941981~2591914~1829頁巖儲層厚度（m）21~379~3015~3015~6161~91總有機碳含量（%）0.3~24.00~4.71.0~254.50.45~2.5熱成熟度Ro（%）0.4~0.60.4~1.30.4~1.01.0~1.31.60~1.88氣體成因類型熱解氣、生物氣熱解氣生物氣熱解氣熱解氣干酪根類型Ⅰ型Ⅱ型、Ⅰ型Ⅰ型Ⅱ型Ⅰ型總孔隙度（%）94.710.0~14.04.0~5.03.0~5.5含氣孔隙度（%）4252.51.0~3.5吸附氣含量（%）705040~602060~85儲層壓力（psi）4005000~2000300~6003000~40001000~1500壓力梯度（psi/ft）0.350.15~0.400.430.43~0.440.20~0.25綜合評價1.美國頁巖氣地質特征美國五大含氣頁巖地質特征從美國已經成功實現商業開發的含氣頁巖來看，富氣的泥頁巖通常發育于盆地中心區、斜坡區，TOC一般＞2%，最好在2.5~3.0%以上；Ro一般在1.1%以上，美國主要頁巖氣層Ro為1.1%~3.5%；厚度一般在15m以上，TOC低的頁巖厚度一般在30m以上；脆性礦物、微裂縫發育，其中石英、方解石、長石等礦物含量大于30%~40%。三、頁巖氣成藏地質特征中國陸上廣泛發育海相、海陸過渡相、陸相三大套富有機質黑色泥頁巖，均具備形成頁巖氣的基本地質條件。它們有共性，也有特殊性，勘探開發實踐與研究中一定要注意區別對待。盆地內古生界頁巖以海相沉積為主，區域穩定分布，厚度大，有機質豐富，演化程度高，已見大量氣顯示，是頁巖氣勘探開發的現實領域。盆地名稱地層年代厚度（m）TOC(%)RO(%)柴達木第四系0～8000.3～0.60.2～0.5渤海灣古近系230～18000.3～33.00.3～1.0松遼白堊系>1002.20.7～3.3松遼白堊系100～3500.7～1.51.5～3.9羌塘盆地中侏羅統400～6000.3～6.21.4吐哈中、下侏羅統50～6001.3～20.00.4～1.1準葛爾中侏羅統350～4000.2～6.40.6～2.5四川上三疊統150～10001.0～4.51.0～2.2鄂爾多斯三疊統50～1200.6～5.80.7～1.1南方（揚子）上二疊統20～20000.4～220.8～3.0鄂爾多斯石炭—二疊統60～2002.0～3.0>1.3南方（揚子）下志留統30～1000.5～3.02.0～3.0南方（揚子）下寒武統20～7001.0～4.03.0～6.0綜合評價2.中國頁巖氣地質特征中國主要盆地發育的泥頁巖地質特征三、頁巖氣成藏地質特征三、頁巖氣成藏地質特征①早期成藏，天然氣邊生成邊賦存聚集，為隱蔽圈閉氣藏；②自生自儲，泥頁巖既是氣源巖層，又是儲氣層，頁巖氣以多種方式賦存，使得泥頁巖具有普遍的含氣性；③頁巖氣運移距離較短，具“原地”成藏特征；④對蓋層條件要求沒有常規天然氣高，有十分理想的區域性蓋層；⑤賦存方式及賦存空間多樣：吸附（有機質、粘土顆粒表面微孔隙）、游離（天然裂縫和孔隙）或溶解方式均可（在干酪根和瀝青質中）；頁巖氣藏下降曲線，產氣量先上升，很快達到高峰后緩慢下降常規氣藏下降曲線綜合評價⑥氣水關系復雜；⑦儲層孔隙度低（多小于5％）、孔隙半徑小（以微孔隙為主），裂縫發育程度既控制游離狀頁巖氣的含量，又影響頁巖氣的運移、聚集和單井產量；⑧存在生物成因、熱成因和混合成因三種成因，以熱成因為主；⑨大面積連續成藏（Barnett頁巖面積15500km2）；⑩在開發過程中，頁巖氣井表現出日產量較低，生產年限較長的特點。（包書景等，2008；鄒才能等，2010）提綱一、頁巖氣的概念及發展歷史

二、頁巖氣的成因及賦存狀態三、頁巖氣成藏地質特征四、頁巖氣的成藏機理

五、我國頁巖氣資源潛力六、結論及認識自上世紀90年代以來，國內外諸多學者在對頁巖氣的生成、儲集等特征進行綜合分析的基礎上，對頁巖氣的成藏條件進行了研究：學者時間對成藏條件的認識RognerH.H.1997有機碳含量高、熱成熟度達到生氣階段以上、有效厚度大、脆性礦物含量豐富Bowker2003、2007TOC>2%；熱成因氣Ro為1.1%～3%或生物成因氣Ro為0.4%~0.8%；厚度大于30m且分布廣泛；埋深小于3000m；SiO2含量大于30%張金川等2003單層厚度大(≥10m)；泥質含量高(純泥巖厚度比值≥10%)；有機質豐度高(TOC≥0.3%)；成熟度下限低(Ro≥0.4%)；孔隙度低(小于12%)蒲泊玲等2008干酪根的類型并不影響源巖層的產氣數量，有機質含量與熱成熟度才是影響源巖產氣能力的主要變量李登華等2009頁巖厚度下限為15m，T0C≥2.0%，Ro介于1.1%～3.0%，石英含量≥30%李新景等2009埋深適中；厚度大于30m；TOC>2%；Ro介于1.1%～2.5%；含氣量較高（3～10m3/t）；黏土含量中等（小于40%）；脆性較高；圍巖條件有利于水力壓裂控制四、頁巖氣的成藏機理成藏機理生物成因氣Ro<0.4%吸附機理頁巖氣賦存機理就近吸附聚集醋酸鹽發酵作用：CH3COOH→CH4+CO2

孔隙和裂隙

頁巖氣生成機理頁巖氣成藏機理熱成因氣0.4%<Ro<1.88%CO2還原作用：CO