页岩气、深盆气成藏模式质疑

崔永强 林丽娜 张楠楠

大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆，163712

据张金川等【1】，“页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。在页岩气藏中， 天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中，为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的‘原地’成藏模式。从某种意义来说，页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。由于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态存在。页岩气是目前经济技术条件下，天然气工业化勘探的重要领域和目标”。这个信息显然是错误的。我们已经知道，暗色泥岩、干酪根、页岩并不生气。

至于页岩气的成藏机理，张金川等认为，“页岩气成藏可以表现为典型的吸附机理、活塞运聚机理或置换运聚机理”、“页岩气介于根状气(典型的吸附气，如煤层气藏)、根缘气(典型活塞式成藏的游离气，如狭义深盆气藏)和根远气(典型置换式运聚的游离气，如常规的背斜圈闭气藏)3大类气藏之间”、“页岩气藏具有典型煤层气和典型根缘气的双重机理，表现为过渡特征”。对此议论更是难以苟同。

这些论述及所提出的很多模式并没有确定页岩气到底是如何成藏的，而是罗列很多没有研究清楚的概念，例如深盆气。

1 深盆气并无特殊成藏机理

深盆地成藏机理要解决的问题，就是为什么气藏在水层下面。其实从天然气深部来源出发，气藏在水层之下，是极其正常的。它同时暗示天然气正在源源不断地供给。否则气就会到水层之上。因为没有绝对的不渗透层，尤其对甲烷而言。

据张金川等【2，3】，“深盆气在成藏机理上非常特殊，综合分析前人研究成果，可将其大致作如下描述为：在主要由毛细管差异排驱压力作用控制下，赋存于具有低孔、低渗性特征储层构造下倾方向上的天然气聚集体。向储层的构造上倾方向，虽然孔渗物性变好，但却在不要求构造、岩性或其它因素遮挡或圈闭条件下，通过油水或气水过渡带逐渐由饱含油或气(相对于水为低比重流体)带转变为含水(相对为高比重的储层流体)带，为一种发育在致密储层中的流体倒置关系气藏，其存在具有‘暂时驻留’的动态特点(图1)”。

这里提出深盆气“其存在具有‘暂时驻留’的动态特点”。既然是“暂时驻留”的，在漫长的地质过程中，这种“暂时驻留”是起于何时，终于何时？还能够继续存在吗？只有一种可能来维持这种“暂时驻留”，那就是气源断裂的存在并持续供气。

上文叙述有诸多疑点。例如， “向储层的构造上倾方向，虽然孔渗物性变好，但却不要求构造、岩性或其他因素遮挡或圈闭条件”，这就违背了我们的基本常识，在孔渗较好的储层，必须要求构造、岩性或其他因素遮挡或圈闭条件才能成藏。否则所谓“成藏机理上非常特殊”，就超越了人们的正常思维能力。

“气水倒置”是深层天然气成藏的重要特征。松辽盆地徐家围子断陷过徐深401井“楔状气藏”剖面（图2）明确指出气体来源于断裂。

从张金川等提供的深盆气成藏原理及基本特征示意图上，并看不出任何特殊的成藏机制。对比松辽盆地徐家围子断陷深层徐深 401井气藏“气水倒置”剖面图，气来源于储层之下供气断裂这一结论不证自明。

2 美国阿巴拉契亚盆地深盆气

根据对费-托合成气碳同位素的探究结果，碳同位素值反序排列的天然气是幔源气，倒转和正序排列的天然气也应属地幔来源。

据R.C.Burruss和C.D.Laughrey的文章《Carbon and hydrogen isotopic reversals in deep basin gas: Evidence for limits to the stability of hydrocarbons》介绍，随着勘探已转向非常规天然气，少数研究者（詹登等人，1993； laughrey和巴达萨尔，1998；伯鲁斯和莱德，2003）已经开始报道倒转序列的同位素组成。在研究美国北部阿巴拉契亚盆地油气藏致密砂岩气（伯鲁斯和莱德，2003）和裂隙热液白云岩储层（laughrey和科斯特尼克，2007）时，R.C.Burruss和C.D.Laughrey发现，所有现今的深度大于3km的气藏烃类气体都完全倒转，即δ13C1＞δ13C2＞δ13C3。

从文章提供的数据（表 1）可见，不仅深度大于 3000m以下的非伴生气主要呈碳同位素值反序排列。在 21组非伴生气（NGA）的碳同位素分析中有18组表现为碳同位素值反序。按照幔源油气的判别指标，这些非伴生气系地幔来源。甚至在3000m以上的产层，如1735.8m的Dailey 1井、2085.6m的Brown 5 井、2151.2m的Velasaris 1 井和2155.2m的Mathews 2井的天然气，也有碳同位素反序排列的特征出现。说明幔源油气从深部直到2000m才由于碳同位素分馏作用而改变碳同位素值特征完全反序的特征，气源供应充足。

表1内21组石油伴生气（OAG）气样取样深度均在1713.7m以上，在向上运移过程中由于碳同位素分馏，碳同位素值几乎完全呈现出正序排列。

从页岩气、深盆气（致密砂岩气）藏剖面模式图（图3）可知，深盆气或称致密砂岩气赋存于页岩层之上，如果深盆气是地幔来源的，紧邻深盆气之下页岩气无疑来源于地幔。

J.Zumberge et al.(2012) 将密西西比河流域的页岩气碳同位素反转解释为来源于Ouachita Thrust front热液造成有机质高成熟及烃类裂解【5】。这种解释建立在错误页岩生气的基础之上，并没有涉及天然气甲烷碳同位素值正序、反序及倒转排列的本质。

3 关于页岩气藏的异常高压

张金川等认为“由于天然气的生成来自于化学能的转化，可以形成高于地层压力的排气压力，从而导致沿岩石的薄弱面产生小规模的裂缝”。由于已经证明干酪根不生烃，上述异常高压机理并不存在【6】。

据研究【7】，油气藏异常高压是深部气源与浅部沟通的必然结果。至于张金川等人的文章提及“页岩气成藏具有复合性特点，服从物质平衡(天然气聚散)原理、能量守恒定律以及动力平衡原则”。给人的印象是，似乎该文的论述遵循了基本的物理学定律。遗憾的是文章并没有进一步说明在它的成藏模式中物质是如何平衡的，能量是如何守恒的，动力平衡所指何物。

其实，张金川等【4】另文曾明确强调：“页岩气不仅仅是存在于裂缝中的游离相天然气，它还不服从天然气聚集的常规成藏机理……页岩气成藏经历了非常复杂的多机理过程，是天然气成藏机理序列中的重要构成和典型代表”。这只能再次表明作者对页岩气成藏机理的认识是模糊的。

表1 阿巴拉契亚盆地非伴生气（NAG）和伴生气（OAG）地球化学特征【4】Table 1 The geochemical characteristics of OAG and NAG (oil associated gases and non-associated gases) in Appalachian basin

4 结论

由于对天然气来源的错误认识，导致对页岩气、深盆气成藏模式、成藏机理的一系列错误认识。这说明，对石油勘探基本理论的深入研究，仍然是我们有效指导勘探开发实践基本前提。尤其是页岩气成藏理论的荒谬，为国家页岩气十二五规划提供了错误的地质基础。页岩不生气一项，使得页岩中还赋存大量未排除的天然气储量这一理论推测成为名副其实的幻想。从而导致国家政策的失误并带来数以千亿计的经济损失。如果页岩气十二五规划继续执行，除继续损失国家巨大的经济利益以外，严重的国土污染、水资源污染将造成永远无法弥补的后果，祸及子子孙孙。

1 张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].石油天然气工业，2004，24(7)：15 18

2 张金川，金之钧，庞雄奇.深盆气成藏条件及其内部特征[J].石油实验地质，2000，2(3) 210 214

3 Curtis J B.Fractured shale-gas systemss[J].AAPG Bulletin.2002，86(11)：1921 1938

4 R.C.Burruss a， C.D.Laughrey.Carbon and hydrogen isotopic reversals in deep basin gas： Evidence for limits to the stability of hydrocarbons[J].Organic Geochemistry，2010，41：1285 1296

5 John Zumberge， Kevin Ferworn， Stephen Brown.Isotopic reversal (‘rollover’) in shale gases produced from the Mississippian Barnett and Fayetteville formations[J].Marine and Petroleum Geology，2012，31：43 52

6 张金川，薛会，张德明，等.页岩气及其成藏机理[J].现代地质，2003，(4)：466

7 门广田，崔永强，周玥.异常高压油气藏概论[J].化工矿产地质，2006，28(4)：193 201