页岩气藏储层地质特征简述

曾明勇，唐艺文，王　坤

页岩气藏储层地质特征简述

曾明勇，唐艺文，王坤

（西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都 610500）

页岩气藏相比常规气藏有其独特之处，页岩气藏是以吸附或者游离态为主要赋存方式的天然气聚集，其中一部分以游离态或溶解态赋存于孔隙和裂缝中，一部分吸附在有机质和黏土矿物的表面，具有渗透率极低，孔隙度极小等特征。我国的页岩气资源储量巨大，国内外成功开发的经验表明，压裂改造是实现页岩气开发的重要技术步骤，在施工设计过程中，页岩气藏储层压裂地质特征是一个重要的考虑因素。基于此，在充分调研国内外有关页岩气文献的基础上，对页岩气藏压裂地质特征进行研究。

页岩气藏；物性；地质特征

页岩气藏具有一系列特殊的储层特征，因此在勘探开发过程中气体渗流、增产改造机理及技术均不同于常规气藏，页岩气藏压裂改造涉及众多储层特征因素，因此充分认识页岩气藏储层地质特征有利于提高压裂施工效果，充分发挥页岩气产能，提高页岩气采收率。

1　页岩气藏储层地质特征

1.1泥页岩厚度

一定的页岩储层厚度是形成页岩气富集区的基本条件，直接控制着页岩气藏是否具备经济开发价值。根据大量统计资料显示，北美开发的主要含气页岩储层厚度为9～91m［1］，国内普遍认为在一个区域内高总有机碳含量（TOC＞2%）的泥页岩连续厚度达到15m即为具有潜在页岩气勘探前景的区域［2］。国内目前在长宁-威远、涪陵地区，其储层的有效厚度可达35m左右，因此泥页岩储层厚度越大、有机质含量越高，对页岩气藏的增产改造效果和产能保证提供了较好的条件。

1.2页岩组成特征

页岩气储层岩石组成包括有机质、石英、黏土矿物、碳酸盐矿物等。有机质含量不仅影响页岩气烃类的生成，还影响气体的吸附，高有机质含量表明更高的生烃潜力及更好的吸附能力。勘探开发资料表明，含气页岩中远景区平均有机碳含量不低于0.5%，有利区不低于1.5%，核心区不低于3.0%。有机质含量同时也控制着页岩天然裂隙的发育程度，伴随有机质成熟度增高，页岩中有机质转化为烃类，硅质含量升高，页岩脆性增强，更易形成天然裂隙。

对于页岩储层来说，最常见的矿物主要有高岭石、蒙皂石、伊利石，同时还混有磷灰石、云母、黄铁矿、长石、石英、白云石、方解石等矿物。黏土矿物中的碳酸盐、硅质等脆性矿物由于沉积、成岩作用会发生成分和结构上的改变，从而使得页岩中产生微裂隙。黏土有着较大的比表面积和较高的微孔隙体积，具有较大的吸附势，一定条件下黏土矿物含量越高，页岩气的吸附气含量越大。

1.3天然裂缝特征

页岩主要存在5种裂隙，即构造裂隙、层间页理缝、低角度滑脱缝、成岩收缩微裂隙和有机质演化异常压力裂隙。裂缝的发育和展布特征与页岩气储藏密切相关。在压裂施工过程中，天然裂缝被水力激活后拓宽储层中的裂缝带是取得增产效果的关键措施，水力压裂施工很容易压开泥页岩地层中因胶结而封闭的天然裂缝，并沟通成裂缝网络，因此缝网的形成与天然裂缝的发育程度密切相关。

1.4页岩的储层物性

页岩既是烃源岩又是储集层，因此页岩气具有典型的“自生自储”特征。大量资料表明，页岩储层具有低孔、特低渗的物性特征。据美国有效页岩统计［3］，页岩岩心孔隙度为4%～6.5%（平均为5.2%），渗透率为0.001～2mD（平均为0.040 9mD）；国内涪陵地区的页岩氦气孔隙度为2.78%～7.08%（平均为4.65%），气体水平渗透率为0.001 5～355.2mD（平均为21.939mD）［4］。孔隙度是确定游离气含量和评价页岩渗透性的主要参数，渗透率则在一定程度上影响页岩气的赋存形式，主要影响游离态气体的存储。

1.5页岩气渗流机理

页岩气的渗流主要包括吸附的气体在完井、开发降压的过程中，打破原来的吸附平衡，从页岩表面解析出来并于裂缝或孔隙中的游离气体混合；解析后的游离气受到扩散作用而在地层中流动，扩散作用包括：克努森扩散，分子扩散，表面扩散等，流动过程中始终伴随着浓度的变化；页岩气在井筒附近及微裂缝中的流动符合达西线性渗流，在该过程中，页岩气流向生产井筒［5］。

2　认识及结论

1）页岩气藏压裂改造涉及众多储层特征因素，因此充分认识页岩气藏储层地质特征有利于提高压裂施工效果，充分发挥页岩气产能，提高页岩气采收率。

2）页岩气藏储层的厚度、岩石组成、裂缝等地质特征对页岩气藏的开发有指导性的作用。

3）页岩气藏的渗流是一个复杂的多尺度流动过程，有着特殊的运移机制。页岩气流动机理主要包括解吸、扩散、达西流动。

［1］ Hammes U，Hamlin H S，Ewing T E.Geologic analysis of the Upper Jurassic Haynesville Shale in east Texas and west Louisiana［J］.Journal of Biological Chemistry，2011，289（25）：17515-17528.

［2］ 张金川，聂海宽，徐波，等.四川盆地页岩气成藏地质条件［J］.天然气工业，2008，28（02）：151-156.

［3］ 聂海宽，唐玄，边瑞康.页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测［J］.石油学报，2009，30（04）：484-491.

［4］ 张全林，邓虎成，熊亮，等.四川盆地龙马溪组页岩储层特征差异性探讨——以威远与涪陵地区为例［J］.长江大学学报：自科版，2016，13（17）.

［5］ 魏明强，段永刚，方全堂，等.页岩气藏孔渗结构特征和渗流机理研究现状［J］.油气藏评价与开发，2011，（04）：73-77.

Shale Gas Reservoirs in the Geological Characteristics Descroption

Zeng Ming-yong，Tang Yi-wen，Wang Kun

Shale gas compared to conventional gas reservoir has its own unique characteristics，shale gas is adsorbed or free state is the major natural gas gathering mode of occurrence，some of which in the free state or dissolved state occurs in the pores and cracks，part of the organic matter adsorbed on the surface of clay minerals and has a very low permeability，porosity and other small features. Our huge shale gas reserves，the successful development of domestic and international experience shows that fracturing is shale gas development to achieve an important technical step in the construction design process，fracturing shale gas reservoirs is an important geological feature considerations.Based on this，the full investigation related to shale gas on the basis of domestic and foreign literature on shale gas reservoir fracturing geological characteristics were studied.

shale gas reservoirs；physical properties；geological characteristics

P618.13

A

1003-6490（2016）06-0139-02

2016-06-15

曾明勇（1994—），男，四川内江人，本科在读，主要研究方向为石油地质。