根據(jù)Curtis等人的資料分析頁(yè)巖氣具有如下基本特征:(1)巖性多為瀝青質(zhì)或富含有機(jī)質(zhì)的暗色、黑色泥頁(yè)巖(高炭泥頁(yè)巖類(lèi)),巖石組成一般為30%~50%的粘土礦物、15%~25%的粉砂質(zhì)(石英顆粒)和1%~20%的有機(jī)質(zhì),多為暗色泥巖與淺色粉砂巖的薄互層;(2)頁(yè)巖氣可以主要來(lái)源于生物作用或熱成熟作用,ω(TOC)介于0~25%之間,鏡質(zhì)體反射率介于0.4%~2%之間;(3)頁(yè)巖本身既是氣源巖又是儲(chǔ)集層,目前可采的工業(yè)性頁(yè)巖氣藏埋深最淺為182m。頁(yè)巖總孔隙度一般小于10%,而含氣的有效孔隙度一般只有1%~5%,滲透率則隨裂縫發(fā)育程度的不同而有較大的變化;(4)頁(yè)巖具有廣泛的飽含氣性,天然氣的賦存狀態(tài)多變,吸附態(tài)天然氣的含量變化于20%~85%之間;(5)頁(yè)巖氣成藏具有隱蔽性特點(diǎn),不以常規(guī)圈閉的形成存在,但當(dāng)頁(yè)巖中裂縫發(fā)育時(shí),有助于游離相天然氣的富集和自然產(chǎn)能的提高。當(dāng)頁(yè)巖中發(fā)育的裂隙達(dá)到一定數(shù)量和規(guī)模時(shí),就成為天然氣勘探的有利目標(biāo)。頁(yè)巖氣的資源量較大但單井產(chǎn)量較小,美國(guó)頁(yè)巖氣井的單井采氣量為2800~28000m³/d;(6)在成藏機(jī)理上具有遞變過(guò)渡的特點(diǎn),盆地內(nèi)構(gòu)造較深部位是頁(yè)巖氣成藏的有利區(qū),頁(yè)巖氣成藏和分布的最大范圍與有效氣源巖的面積相當(dāng);(7)原生頁(yè)巖氣藏以高異常壓力為特征,當(dāng)發(fā)生構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)時(shí),其異常壓力相應(yīng)升高或降低,因此頁(yè)巖氣藏的地層壓力多變。
頁(yè)巖氣不僅僅是存在于裂縫中的游離相天然氣,它還不服從天然氣聚集的常規(guī)成藏機(jī)理。根據(jù)不同的成藏條件,頁(yè)巖氣成藏可以表現(xiàn)為典型的吸附機(jī)理、活塞運(yùn)聚機(jī)理或置換運(yùn)聚機(jī)理。因此,頁(yè)巖氣成藏經(jīng)歷了非常復(fù)雜的多機(jī)理過(guò)程,是天然氣成藏機(jī)理序列中的重要構(gòu)成和典型代表。在成藏機(jī)理特征上,頁(yè)巖氣介于根狀氣(典型的吸附氣,如煤層氣藏)、根緣氣(典型活塞式成藏的游離氣,如狹義深盆氣藏)和根遠(yuǎn)氣(典型置換式運(yùn)聚的游離氣,如常規(guī)的背斜圈閉氣藏)3大類(lèi)氣藏之間。由于頁(yè)巖氣在主體上表現(xiàn)為吸附或游離狀態(tài),成藏過(guò)程中沒(méi)有或僅有極短距離的運(yùn)移,因此從某種意義上說(shuō),頁(yè)巖氣藏具有典型煤層氣和典型根緣氣的雙重機(jī)理,表現(xiàn)為過(guò)渡特征。
頁(yè)巖氣的成藏至少分為兩個(gè)階段:第一階段是天然氣的生成與吸附,具有與煤層氣相同的富集成藏機(jī)理;第二階段則是天然氣的造隙及排出,由于天然氣的生成來(lái)自于化學(xué)能的轉(zhuǎn)化,可以形成高于地層壓力的排氣壓力,從而導(dǎo)致沿巖石的薄弱面產(chǎn)生小規(guī)模的裂縫,天然氣就近在裂縫中保存。在該階段中,天然氣主體上受生氣膨脹力的推動(dòng)而成藏,近源分布且不受浮力作用,反映了活塞式的運(yùn)聚特征,與根緣氣具有相同的形成機(jī)理;如果天然氣生成量繼續(xù)增加,則裂隙彼此連通構(gòu)成較大的裂縫網(wǎng)絡(luò)(運(yùn)移高速通道),浮力作用促使天然氣以置換方式從泥頁(yè)巖層向外運(yùn)移,為常規(guī)圈閉氣的成藏打開(kāi)了通道,此時(shí)進(jìn)入第三成藏階段。
影響頁(yè)巖氣成藏的主要因素是源巖的有機(jī)質(zhì)含量及其生氣作用,而控制天然氣自然產(chǎn)能的主要條件是頁(yè)巖中的裂縫發(fā)育程度。因此,頁(yè)巖氣成藏并具有工業(yè)價(jià)值的基本條件是氣藏埋藏較淺且泥頁(yè)巖厚度較大,母質(zhì)豐富且生氣強(qiáng)度較大以及裂縫發(fā)育等。在中國(guó),許多盆地具有頁(yè)巖氣成藏條件,如西部地區(qū)的吐哈、塔里木和準(zhǔn)噶爾盆地等,中部地區(qū)的四川和鄂爾多斯盆地等,東部地區(qū)的松遼和渤海灣盆地等。
頁(yè)巖氣成藏具有復(fù)合性特點(diǎn),服從物質(zhì)平衡(天然氣聚散)原理、能量守恒定律以及動(dòng)力平衡原則。就理論研究來(lái)說(shuō),煤層氣的吸附機(jī)制、根緣氣的活塞式推進(jìn)原理、常規(guī)圈閉氣的置換式成藏作用以及溶解氣的變化規(guī)律等均是在頁(yè)巖氣成藏分析中所需考慮的因素。用于煤層氣、根緣氣、常規(guī)圈閉氣甚至溶解氣研究和勘探中成功的方法和技術(shù)均可為頁(yè)巖氣勘探提供有效的幫助。
來(lái)源:中國(guó)能源網(wǎng)