美國頁巖氣資源概況及

氣頁巖預(yù)測啟示

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）

美國頁巖氣資源概況頁巖氣地質(zhì)及成藏特點(diǎn)氣頁巖巖石物理特征氣頁巖預(yù)測方法初探誠心前來學(xué)習(xí)、虛心接受指正；

知識不足、興趣有加。美國的燃料能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，天然氣占23%Source:EIA,2009美國頁巖氣資源概況Alaska25-20-15-10-5-0-1995200520152025UnconventionalConventionalNetImports美國天然氣年產(chǎn)量：常規(guī)天然氣產(chǎn)量逐漸減少，

非常規(guī)天然氣產(chǎn)量逐漸增加，

1998年5.4tcf,2007年8.9tcf美國非常規(guī)天然氣產(chǎn)量增加，主要依賴于致密砂巖氣（Tightgas）、頁巖氣（Shalegas）和煤層氣（Coalbedgas）1999年以來頁巖氣儲量、產(chǎn)量顯著增加，導(dǎo)致天然氣總量增加。Significantincreaseingasreservesandproductionfromshalesstartsin1999Source:EIA美國頁巖盆地：本土的48個(gè)州頁巖盆地含有巨大的頁巖氣資源。2009年，美國頁巖氣年產(chǎn)量達(dá)878億方，頁巖氣生產(chǎn)井?dāng)?shù)逾50000余口。

頁巖氣產(chǎn)區(qū)主要分布在美國中、東部地區(qū)；

目前美國最主要含氣頁巖：Barnett頁巖Haynesville/Bossier頁巖Antrim頁巖Fayetteville頁巖Marcellus頁巖NewAlbany頁巖Woodford頁巖Haynesville

Bakken

ArkomaWoodford

Antrim

Fayetteville

FortWorthBarnett

Barnett頁巖:TX,FortWorth盆地；Mississippian系；上、下為灰?guī)r；目前產(chǎn)量最高；含氣率高研究程度最高，文獻(xiàn)最多。美國最主要的含氣頁巖特征

Fayetteville頁巖:AR+OK,Arkoma盆地Mississippian系；上覆為灰?guī)r、下伏為砂巖；美國最主要的含氣頁巖特征

Haynesville頁巖:LA+TX,北Louisiana盆地上侏羅統(tǒng)；上覆為砂巖、下伏為灰?guī)r；美國最主要的含氣頁巖特征

Marcellus頁巖:美國東北部6個(gè)州,中泥盆；上覆為頁巖、下伏為灰?guī)r；面積最大；可采資源量最大Wordford頁巖:OK,泥盆系；上覆為灰?guī)r、下伏為頁巖；Antrim頁巖:MI,上泥盆統(tǒng)；上覆為頁巖、下伏為灰?guī)r；NewAlbany頁巖:IL,IN,KY泥盆－密西西比系；上、下為灰?guī)r；－－頁巖氣地質(zhì)基本特點(diǎn)：頁巖氣（shalegas）：生成并儲存于泥頁巖中的天然氣。頁巖氣主要為干氣，但有的也為濕氣，與生氣母質(zhì)類型及成熟度有關(guān)。氣頁巖（gasshale）：含有一定量天然氣的高碳頁巖。頁巖氣藏宏觀特征：頁巖聚生、儲、蓋于一體，屬于典型的自生、自儲、自蓋；一般不受浮力驅(qū)使，沒有邊水、底水，因此屬于非常規(guī)氣藏；頁巖含氣率與TOC、Ro正相關(guān)，不同于非烴源巖的裂縫型泥頁巖氣藏。頁巖氣地質(zhì)及成藏特點(diǎn)頁巖中天然氣有多種賦存相態(tài)：吸附態(tài)、游離態(tài)、溶解態(tài)，不同相態(tài)的形成條件、階段不同，可能相互轉(zhuǎn)化。氣源巖生成的天然氣分子，優(yōu)先滿足吸附、其次滿足溶解，二者都過飽和的天然氣才能呈游離氣態(tài)。游離態(tài)的氣受浮力驅(qū)使形成“常規(guī)氣藏”，以吸附態(tài)、水溶態(tài)為主不受浮力驅(qū)使，形成“非常規(guī)氣藏”?！唷俺Ｒ?guī)氣”是“非常規(guī)氣”的特例，“常規(guī)氣成藏”是相對的、小概率事件，“非常規(guī)氣成藏”是絕對的、大概率事件。非常規(guī)與常規(guī)之間也存在相互轉(zhuǎn)化。－－頁巖氣成藏的“微觀”機(jī)理還有待深入研究：頁巖氣地質(zhì)及成藏特點(diǎn)氣頁巖巖石物理特征

－－以Marcellus頁巖為例巖石露頭顏色深、宏觀上，水平層理與垂向裂縫發(fā)育、露頭張性垂向裂縫，應(yīng)與地下水力壓裂產(chǎn)生的垂向裂縫類似NanoporesDarkerAreas–HigherTOC~10μm

微觀上，納米級微孔隙發(fā)育，有機(jī)質(zhì)含量越高，微孔隙越發(fā)育。Tim,2009HarrellShale:黑色,富含有機(jī)質(zhì)頁巖，TullyLimestone:灰色，層理發(fā)育,細(xì)?；?guī)r.Mahantango頁巖:含化石泥巖、砂巖及石英礫石，向上變粗.MarcellusShale:黑色,富含有機(jī)質(zhì)，黃鐵礦2-10%，含鐵質(zhì)結(jié)核，含灰?guī)r層.OnondagaLimestone:深灰色－灰色細(xì)粒石灰?guī)r.西弗吉尼亞州的Marcellus頁巖，Tim，2009巖性、物性、電性、含氣性之間的關(guān)系

Th/U可確定氧化還原環(huán)境Th/U根據(jù)

Th/K可確定粘土礦物成分：伊利石－品紅色

蒙脫石－綠色

伊利石能夠使孔隙度增加

4%Th/K阿爾奇公式：頁巖含水飽和度阿爾奇公式：Sw=含水飽和度Swu=頁巖含水飽和度Rw=水的電阻率Rt=真電阻率U=鈾含量ppmΦ=孔隙度與砂巖儲層不完全相同，頁巖中Sw阿爾奇公式需要校正：粘土礦物校正可通過鈾含量校正進(jìn)行SimandouxSimandouxusingVuran鈾含量由Gr測井獲得Archie(Sw)LightBlue–WaterLightGreen-GasArchiewithUran(Swu)DarkBlue–WaterDarkGreen-GasSimandoux(Sw)LightBrown–WaterLightRed-GasSimandouxwithUran(Swu)DarkBrown-WaterDarkRed-Gas根據(jù)含水飽和度，獲得含氣飽和度。

Marcellus頁巖其實(shí)不純

石英可達(dá)

65%

粘土礦物僅25%

高有機(jī)質(zhì)含量導(dǎo)致低密度巖性分析：鈾含量與密度孔隙度正相關(guān)伽瑪測井、放射性測井、密度測井、電阻率測井頁巖含氣性氣頁巖預(yù)測方法初探巖性、物性、電性、含氣性為便于預(yù)測1D:巖性、物性、電性、含氣性3D:地震屬性烴源巖有機(jī)質(zhì)含量的多少，在伽瑪測井、密度測井、聲波時(shí)差測井、中子測井、電阻率測井等各種測井曲線上都有一定的響應(yīng)關(guān)系。

這些響應(yīng)特征是烴源巖有機(jī)碳含量測井預(yù)測的理論基礎(chǔ)；而烴源巖TOC測井預(yù)測曲線又作為地震預(yù)測的橋梁。烴源巖有機(jī)碳含量TOC體地球物理預(yù)測的啟示文昌組烴源巖TOC與密度的負(fù)相關(guān)關(guān)系r=-0.474,n=158文昌組烴源巖TOC與電阻率的正相關(guān)關(guān)系r=0.569,n=158r=0.502,n=158文昌組烴源巖TOC與中子孔隙度的正相關(guān)關(guān)系文昌組烴源巖TOC與聲波時(shí)差的正相關(guān)關(guān)系r=0.470,n=158r=0.293,n=158文昌組烴源巖TOC與自然伽瑪?shù)恼嚓P(guān)關(guān)系文昌組泥巖n=158r=0.7516.5m5.5m12m3m4m3m應(yīng)用于地震數(shù)據(jù)體三維TOC體測井參數(shù)實(shí)測TOC點(diǎn)預(yù)測模型測井資料分析樣品應(yīng)用于TOC測井預(yù)測鉆井TOC曲線地震數(shù)據(jù)體屬性參數(shù)遞歸統(tǒng)計(jì)關(guān)系單屬性預(yù)測概率性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測多屬性預(yù)測交互驗(yàn)證實(shí)測