页岩气储层研究

汤晓宇

（长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100）

页岩气储层研究

汤晓宇

（长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100）

在中国的页岩气资源，有着广阔的发展前景。目前，在中国尚未实现页岩气产业的发展，页岩气的开采、综合评价机制，挖掘技术不成熟。基于前人的研究与文献研究，对国内外页岩气和页岩气的发展经验进行总结的研究进展，主要从以下几个方面进行论述：页岩气资源综合评价是第一步，对页岩气开发潜力的各种参数分析；页岩气回收机制开展和指导压裂设计数值模拟的重要研究，总结了页岩气和流量模型的复杂开采机理；在开发页岩气时，关键技术主要是水平油井和水力压裂技术，揭示储层特征之间的内在关系的关键，为优化开采提供参考；回顾中国页岩气的发展过程、资源特点、未来发展前景。

页岩气；综合评价；采出机理；水平井；水力压裂；裂缝监测

1 页岩气概述

页岩气是非常规天然气中富含有机质泥页岩为主的储层岩石的混合连续发生生物化学气体发生热成因气或两者，可以在天然裂缝和孔隙游离状态，吸附在有机质和黏土颗粒表面存在，很少在存储在干酪根和沥青溶解状态，自由气比为20%~85%。与常规储层气相比，页岩气藏是非常短距离的迁移或迁移，不仅是页岩气源、储层和盖层的聚集和保存。页岩气储层具有低孔隙度、低渗透率、孔隙度和渗透率通常小于10%的特点，渗透率数量级为（10-8~10-4）mD，需要压裂才能实现工业发展。

2 页岩气采出机理

页岩气主要由2部分组成：吸附气和游离气。美国页岩气储层主要有三种类型，天然气和水的生产，以页岩气盆地为代表的以密歇根省为代表的。产气藏压力降的水、气体的吸附-解吸井筒，生产型和煤层气，接近占主导地位的气体吸附；在阿巴拉契亚盆地页岩气储层为代表的俄亥俄。间隙中的游离气孔隙和裂缝首次生产，具有压降游离气体的吸附-解吸气体的系统，所以一般气藏产气率低，但可以30a甚至40a的稳定生产；FortWorth盆地页岩气藏的自由作为巴内特的代表主导作用。气藏具有大深度、高压力的特点。

页岩气回收过程一般分为3个阶段：无裂解气，产率高，但迅速下降；游离气基质和微裂缝开采，开采率低于第一阶段；吸附解吸气体扩散，游离气与吸附气的比值不同于页岩气藏。例如，巴内特页岩气储层含气，只有当压力低于为7MPa，吸附-脱附气体变得重要；安特里姆页岩气储层压力低，以减少压力，挖掘主要是吸附气。

3 流动机理

3.1 多尺度流动模型

许多学者没有明确指出页岩分为裂缝单元和基质单元，但不同尺度的渗流机制不同。随着克努特森数（Kn数）作为判断流程规范、连续流动连通孔喉和裂纹中服从大滑（Kn=0.001），和滑移和气孔扩散占主导地位（Kn > 0.001）。Javadpour考虑压差流和Knudsen扩散毛孔，推导了气体流量公式和表观渗透，流动方程和达西方程具有相同的形式和容易耦合。

3.2 三孔双渗模型

三双渗透率模型，受达西定律影响的多孔流动裂隙和基质不仅是气体解吸矩阵的来源，与扩散迁移相比，渗流矩阵仍然占据主导作用。在压差下，游离气体在基质中发生裂缝，服从多孔介质的渗流规律；自由气体会流向井筒中的裂缝；当孔隙压力降低时，气体吸附解吸，扩散或迁移到孔隙表面，成为游离气体。这两种模型不同，矩阵流中的三双渗透率模型服从达西定律。最近，魏和张建立岩石力学，吸附和解吸和流量耦合三双渗透率模型，考虑到计算机软件的发展，页岩气流动机理复杂，但裂缝在天然气运移过程中的重要作用是正的

3.3 中国页岩气开发历程

2004年，土地资源调查评价、页岩气资源，推出了2009年和实施重点地区页岩气资源潜力和优化中国有利区项目。调查结果显示，页岩气资源的地质条件，对中国的复杂类型，分布相对集中，可采资源潜力为25×量（不含西藏区），与常规天然气的土地和美国，24×量类似的优化面积的180，111×104km2面积。

目前，中国已在地质特征的基本理论方面取得了一些进步，丰富的有机质页岩的形成和富集条件和未来的区域选择。页岩气勘探开发主要集中在我国得四川盆地及其外围、鄂尔多斯盆地、东部凹陷等地区。中国石油在四川南部、云南北部和贵州地区的渭源，长宁，昭通和富顺-永川4优选有利区块，钻超过10油井，7油井获得工业气流，1钻水平油井和压裂。”中国石化在黔东南的东南部，重庆，湖北，四川，泌阳，Jianghan，东北的皖南，钻了10油井，6油井获得工业气流，1钻水平油井和压裂。” 中海油页岩气勘探工作拟在安徽、浙江等地区开展工作。中联重科煤”在山西，寿阳，沁源提出了沁水盆地和晋城3个页岩气有利区。

4 结束语

页岩气开发包括水平钻井和水力压裂技术，水平井技术可以增加排水区的关键技术，水力压裂会产生复杂的裂缝网络，传统的模式已经不再适用于机翼裂缝网络输出和复杂储层的改造。储层体积与矿物和页岩气组成正相关，中国资源勘探开发尚处于起步阶段。海相页岩开发有利于美国海相页岩开发的发展经验，不能直接应用于中国大陆页岩。“第十二个五年规划”明确发挥了页岩气开发的重要作用，页岩气开发对我国正能量安全保障具有重要意义，缓解了天然气供应压力。

[1] 李玉喜，张金川，姜生玲，等.页岩气地质综合评价和目标优选[J].地学前缘，2012，19（5）.

[2] 王社教，杨涛，张国生，等.页岩气主要富集因素与核心区选择及评价[J].中国工程科学，2012，14（6）.

[3] 李玉喜，乔德武，姜文利，等.页岩气含气量和页岩气地质评价综述[J].地质通报，2011，30（Z1）.

Study on Shale Gas Reservoir

Tang Xiao-yu

The shale gas resources in China have broad prospects for development.At present，China has not yet achieved the development of shale gas industry，shale gas extraction，comprehensive evaluation mechanism，mining technology is not mature. Based on previous research and literature research，the research progress of shale gas and shale gas development experience at home and abroad is summarized，mainly from the following aspects：Shale gas resource comprehensive evaluation is the first step，the page Rock gas development potential of the various parameters of the analysis；shale gas recovery mechanism to carry out and guide the fracturing design numerical simulation of the important research，summed up the shale gas and flow model of the complex mining mechanism；in the development of shale gas，the key technology It is the key to the relationship between the reservoir and the hydraulic fracturing technology，reveal the inherent relationship between the reservoir characteristics，and provide a reference for the optimization of the mining.The development process，resource characteristics and future development prospect of the Chinese shale gas are reviewed.

shale gas；comprehensive evaluation；recovery mechanism；horizontal well；hydraulic fracturing；crack monitoring

P618.13

B

1003–6490（2017）05–0184–02

2017–01–05

汤晓宇（1993—），女，湖北宜昌人，主要研究方向为页岩气。