发布时间 : 星期二 文章Fractured shale-gas systems 裂缝性页岩气系统（陈威威） - 图文更新完毕开始阅读
Fractured shale-gas systems
酪根热成熟度增加的方向而不断增加 。
图 l1 中、上泥盆世岩层放射性黑色页岩的总有效厚度图
第9页 （共18页）
Fractured shale-gas systems
图 12 Ohio页岩 Huron段下部的总有机碳分布
3.2 Antrim页岩含油气系统
若要深入了解源岩、储集岩 、圈闭和盖层这些商业性油气聚集的传统必要条之间的相互影响，则应该把这些因素作为含油气系统的组成部分来加以分析。Magoon和Dow(1994)提出的这个概念可用来评价有效烃源岩及其形成烃类聚集之间的成因联系。含油气系统的基本单元是烃源岩、储集岩、盖层和上覆岩层。必须考虑的成藏作过程包括圈闭形成、油气生成、运移、聚集及其合适的时空配置。应用含油气系统这个概念的核心关键在于确定油气成藏的关键时刻，即油气的生成、运移和聚集的最佳匹配时间。同本书讨论的其它非常规含油气系统一 样 ，裂缝性页岩气系统并不具备 Magoon 和Dow(1994)所定义的含油气系统的所有组成部分。例如 ， Antrim页岩下部 Lachine和Norwood段这样的富含有机质的页岩层既是烃源岩又是储集岩。导致产能系数和渗透率升高的破裂作用 ，
第10页 （共18页）
Fractured shale-gas systems
可能是由干酪根向沥青转化的热成熟作用 (内因)或者构造作用力 (外因)，或者这两者产生的压力引起。此外，这些事件可能发生在截然不同的时间。对于任何一次事件来说，页岩内的烃类运移的距离均相对较短。位于页岩上部或下部的常规储层也可能同时含有作为烃源岩的这套岩层生成的油气 (Cole等，1987)。图10为下 Antrim 页岩地质历史中关键事件的发生时间示意图(Magoon和 Dow，1994)。尽管烃类生成可能发生在不同的地质时期 ，但目前产出的天然气很可能是几万年前生成的(Martini等 ，1998)。在漫长的地质历史中，热成因气可能从页岩储层中漏失了。天然气的晚期生成与更新世冰川作用的共生关系无疑会导致 因上覆冰碛物引起的圈闭形成以及冰席载荷/卸载造成的破裂作用 (Martini等 ，1998；Hill和 Nelson，2000)。因此 ，继油气生成、运移 、聚集之后的含油气系统的保存时间几乎为零 ，因为该含油气系统可能还在生成微生物气 (Magoon和 Dow，1994)。
3．3 Ohio页岩
阿巴拉契亚盆地Ohio页岩(图 1)在许多方面不同于Antrim页岩含油气系统 。如上所述 ，美国的首次商业性天然气就产自该含油气系统。图7是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥盆纪页岩层的地层剖面。由于阿巴拉契亚盆地沉积环境的变化 ，实地的地层要比图中表示的复杂得多 (Kepferle，1993；Roen，1993)。中、上泥盆世页岩地层的分布面积约128，000平方英里 (331，520平方公里)，它们沿盆地边缘出露地表。其地下地层厚度超过 5000英尺 (1524m)，富含有机质的黑色页岩的有效厚度大于500英尺 (152m)(图 11)(deWitt等，1993)。阿巴拉契亚盆地巨厚的古生代沉积岩楔形体反映了富含有机质的岩石(主要是碳质页岩)、其它的碎屑岩 (砂岩、粉砂岩和贫有机质的粉砂质页岩)和碳酸盐岩的旋回沉积作用 (Roen，1993，1984)。这些岩石沉积在向东倾斜的不对称前陆盆地内，该前陆盆地是劳伦古大陆由被动边缘向会聚边缘环境的转变过程中形成的。阿巴拉契亚盆地至少有三个大型古生代沉积旋回 ，每一个沉积旋回的底部为碳质页岩、向上变成碎屑岩 、顶部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩层分布在第二沉积旋回中。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋回 (Ettenoshn，1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill三角洲的向西进积中沉积下来的(图4)。 Rome断槽 (图 12)是导致 Iapetus洋形成的晚元古代被动大陆边缘裂谷作用产生的一个复杂的地堑系统。此后 ，在塔康、阿卡德和阿勒格尼造山运动中，该地堑的边界断裂发生活化 (Coogan，1988；
第11页 （共18页）
Fractured shale-gas systems
Shumaker，1993)，在晚泥盆世浅内陆海的洋底形成了许多地貌凹陷，Curtis和 Faure(1997，1999)认为，与这些地貌凹陷相关的断陷次盆地对Ohio页岩下 Huron段和西Falls组的Rhinestreet页岩段中藻类有机质的保存有明显的控制作用 (图 7)。这些断陷次盆地可能由于其水循环条件差而限制了氧的补给。有机质的保存条件也因为盆地上方水体中 Tasmanites等藻类的周期性繁殖而变好。这些藻类的繁殖由于消耗分子氧使有机质大量富集 ，从而保存藻类物质 ，甚至是次盆地边界以外沉积物中的藻类物质。图 12表示 Ohio页岩下 Huron段 (主要烃源岩)干酪根 (总有机碳指标)的分布。根据镜质体反射率的研究结果 ，对于烃类生成来说 ，下Huron段所有的有机质基本上都是热成熟的。这些有机质以Ⅱ型干酪根为主 ，利于生成液态和气态烃 (Curtis和 Faure，1997，1999)。在图12中，总有机碳等值线所圈定的大部分产气区包括西弗吉尼亚、东肯塔基和南俄亥俄 (GRI，2000)。在西弗吉尼亚的Calhoun郡 ，下 Huron段的下部剖面产气 ，其放射性测井曲线读数最大 (参见天然气研究所 (nowGTI)的标准测井曲线 ，图13)。总的说来 ，下Huron段的总有机碳含量约 1％。在下部的产气剖面，总有机碳含量可达 2％。由图 12可见，黑色页岩所占比例 、总有机碳含量和产气率均向西增加 ，在靠近西弗吉尼亚边界附近 Kentucky郡的 BigSandy气田处达到最大值。这也几乎与总有机碳最大含量和干酪根含量一致。BigSandy气田自1921年开始生产页岩气以来 (Hunter和 Young，1953)，一直是阿巴拉契亚盆地产量最高的页岩气 、田。Hunter和Young的研究 (1953)使我们对 Ohio 页岩含油气系统有深人了解。在所研究的 3400口井中，只有 6％的井未采用增产措施完井。这些井可能发育天然裂缝网络 ，其平均无阻产量为 1055×103立方英尺。其余 94％的井完井后无可观产 量 ，平均日产量仅 61×103立
第12页 （共18页）