概况及气页岩预测启示

美国页岩气资源概况及

气页岩预测启示

中国地质大学（武汉）

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%Source:EIA,2009美国页岩气资源概况Alaska25-20-15-10-5-0-1995200520152025UnconventionalConventionalNetImports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5.4tcf,2007年8.9tcf美国非常规天然气产量增加，主要依赖于致密砂岩气（Tightgas）、页岩气（Shalegas）和煤层气（Coalbedgas）1999年以来页岩气储量、产量显著增加，导致天然气总量增加。Significantincreaseingasreservesandproductionfromshalesstartsin1999Source: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。

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Haynesville/Bossier页岩Antrim页岩Fayetteville页岩Marcellus页岩NewAlbany页岩Woodford页岩Haynesville

Bakken

ArkomaWoodford

Antrim

Fayetteville

FortWorthBarnett

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

Marcellus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；NewAlbany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（shalegas）：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（gasshale）：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

－－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NanoporesDarkerAreas–HigherTOC~10µm

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,2009HarrellShale:黑色,富含有机质页岩，TullyLimestone: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.MarcellusShale:黑色,富含有机质，黄铁矿2-10%，含铁质结核，含灰岩层.OnondagaLimestone:深灰色－灰色细粒石灰岩.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ppmΦ=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SimandouxSimandouxusingVuran铀含量由Gr测井获得Archie(Sw)LightBlue–WaterLightGreen-GasArchiewithUran(Swu)DarkBlue–WaterDarkGreen-GasSimandoux(Sw)LightBrown–WaterLightRed-GasSimandouxwithUran(Swu)DarkBrown-WaterDarkRed-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r=-0.474,n=158文昌组烃源岩TOC与电阻率的正相关关系r=0.569,n=158r=0.502,n=158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r=0.470,n=158r=0.293,n=158文昌组烃源岩TOC与自然伽玛的正相关关系文昌组泥岩n=158r=0.7516.5m5.5m12m3m4m3m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实测