美國頁巖氣資源概況及

氣頁巖預測啟示

中國地質大學（武漢）

美國頁巖氣資源概況頁巖氣地質及成藏特點氣頁巖巖石物理特征氣頁巖預測方法初探誠心前來學習、虛心接受指正；

知識不足、興趣有加。美國的燃料能源消費結構中，天然氣占23%Source:EIA,2009美國頁巖氣資源概況Alaska25-20-15-10-5-0-1995200520152025UnconventionalConventionalNetImports美國天然氣年產量：常規天然氣產量逐漸減少，

非常規天然氣產量逐漸增加，

1998年5.4tcf,2007年8.9tcf美國非常規天然氣產量增加，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、產量顯著增加，導致天然氣總量增加。Significantincreaseingasreservesandproductionfromshalesstartsin1999Source:EIA美國頁巖盆地：本土的48個州頁巖盆地含有巨大的頁巖氣資源。2009年，美國頁巖氣年產量達878億方，頁巖氣生產井數逾50000余口。

頁巖氣產區主要分布在美國中、東部地區；

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、下為灰巖；目前產量最高；含氣率高研究程度最高，文獻最多。美國最主要的含氣頁巖特征

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

Marcellus頁巖:美國東北部6個州,中泥盆；上覆為頁巖、下伏為灰巖；面積最大；可采資源量最大Wordford頁巖:OK,泥盆系；上覆為灰巖、下伏為頁巖；Antrim頁巖:MI,上泥盆統；上覆為頁巖、下伏為灰巖；NewAlbany頁巖:IL,IN,KY泥盆－密西西比系；上、下為灰巖；－－頁巖氣地質基本特點：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，與生氣母質類型及成熟度有關。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；一般不受浮力驅使，沒有邊水、底水，因此屬于非常規氣藏；頁巖含氣率與TOC、Ro正相關，不同于非烴源巖的裂縫型泥頁巖氣藏。頁巖氣地質及成藏特點頁巖中天然氣有多種賦存相態：吸附態、游離態、溶解態，不同相態的形成條件、階段不同，可能相互轉化。氣源巖生成的天然氣分子，優先滿足吸附、其次滿足溶解，二者都過飽和的天然氣才能呈游離氣態。游離態的氣受浮力驅使形成“常規氣藏”，以吸附態、水溶態為主不受浮力驅使，形成“非常規氣藏”。∴“常規氣”是“非常規氣”的特例，“常規氣成藏”是相對的、小概率事件，“非常規氣成藏”是絕對的、大概率事件。非常規與常規之間也存在相互轉化。－－頁巖氣成藏的“微觀”機理還有待深入研究：頁巖氣地質及成藏特點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育、露頭張性垂向裂縫，應與地下水力壓裂產生的垂向裂縫類似NanoporesDarkerAreas–HigherTOC~10μm

微觀上，納米級微孔隙發育，有機質含量越高，微孔隙越發育。Tim,2009HarrellShale:黑色,富含有機質頁巖，TullyLimestone:灰色，層理發育,細粒灰巖.Mahantango頁巖:含化石泥巖、砂巖及石英礫石，向上變粗.MarcellusShale:黑色,富含有機質，黃鐵礦2-10%，含鐵質結核，含灰巖層.OnondagaLimestone:深灰色－灰色細粒石灰巖.西弗吉尼亞州的Marcellus頁巖，Tim，2009巖性、物性、電性、含氣性之間的關系

Th/U可確定氧化還原環境Th/U根據

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根據含水飽和度，獲得含氣飽和度。

Marcellus頁巖其實不純

石英可達

65%

粘土礦物僅25%

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

這些響應特征是烴源巖有機碳含量測井預測的理論基礎；而烴源巖TOC測井預測曲線又作為地震預測的橋梁。烴源巖有機碳含量TOC體地球物理預測的啟示文昌組烴源巖TOC與密度的負相關關系r=-0.474,n=158文昌組烴源巖TOC與電阻率的正相關關系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關系文昌組烴源巖TOC與聲波時差的正相關關系r=0.470,n=158r=0.293,n=158文昌組烴源巖TOC與自然伽瑪的正相關關系文昌組泥巖n=158r=0.7516.5m5.5m12m3m4m3m應用于地震數據體三維TOC體測井參數實測TOC點預測模型測井資料分析樣品應用于TOC測井預測鉆井TOC曲線地震數據體屬性參數遞歸統計關系單屬性預測概率性神經網絡預測多屬性預測交互驗證實測