发布时间 : 星期日 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
方英尺。这些井后来用早期的油田射孔技术进行了增产处理 ，用于井下爆炸的硝化甘油炸药通常为3，000～7，000lb。气井采取增产措施后 ，其平均 Et产量约 285×103立方英尺 ，比采取增产措施前提高了4倍多。Hunter和 Young(1953)的结论是 ，射孔提高了裂缝孔隙度和渗透率 ，因而能产出有商业价值的天然气。现在的增产措施尽管不象射孔那样给人以深刻的直观印象 ，但其效果更明显 ，对储层的损害更小。 目前，气井通常用液态氮泡沫和砂支撑剂进行压裂 (Milici，1993)。1994年以前，美国页岩气主要产自Ohio页岩 ，直到密歇根盆地钻探工作的迅速发展使 Antrim页岩的气产量位居全美之首。
3.4 新 Albany页岩
伊利诺伊盆地的新 Albany页岩 (图 1，4)与 Ohio页岩和 Antrim 页岩部分相似 (Roen，1993)。新 Albany页岩的厚度变化 范围在 100～400英尺 (30～122m)之 间，埋 深600～4900英尺 (182～1494m)(Hassenmueller和 Comer，1994)。与本文讨论 的其它黑色页岩类似 ，新 Albany页岩 中的天然气为裂缝和基质孔隙中的游离气以及干酪根和粘土颗粒表面的吸附气 (Walter等 ， 2000)。研究表明，商业性天然气产出与断裂和褶皱引起的破裂作用以及碳酸盐建造上的页岩披覆作用相关 (Hassenmueller和 Zupparm，1999)。
图 14 福特沃斯盆地的埋藏历史和地层剖面
新 Albany页岩的天然气主要产自肯塔基州西北部和毗邻的印第安纳州南部的大约60个气田。但是 ，其已采出和当前的天然气产量都大大低于 Antrim 页
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岩或 Ohio页岩的气产量 (图 3)。新 Albany页岩的天然气勘探和开发曾受到密歇根盆地 Antrim页岩产层富有成效的开发工作的鼓舞，但效果并不理想 (Hill和 Nelson，2000)。新Albany页岩的天然气 (据认为是生物成因气)生产伴有大量的地层水产出(Walter等2000)。水的存在似乎说明地层有一定的渗透率。但是 ，对控制新Albany页岩天然气 产出和生产率控制因素的研究不如 Antrim和Ohio页岩清楚，这正是伊利诺伊盆地作业者目前协同研究的课题。一 家得到天然气技术研究所 (GTI)资 助的联合研究组 ，最近完成 了对新 Albany页岩气生产要素 (天然裂缝、水生产、完井工艺和经济学)的调整工作 (Hill，2001)。其中包括Walter等人 (2000)的控制天然气产出的可能水化学因素的研究工作。尽管新bany页岩气的生产潜力还没有得到证实 ，但随着最近井口气价的增加，其勘探和钻井工作已经加快了(Hill，2001)。
3.5 Barnett页岩
1981年 ，Mitchell能源开发公司 (MEDC)开始从福特沃斯盆地密西西比系的 Barnett页岩生产商业性天然气 (图 1)。其主要产区是 NewarkEast气 田，但目前 MEDC(现 已被兼并为 Devon能源公司)和其它作业者在其它地区也发现了商业性页岩气产层 (Hill和 Nelson，2000；Barnett页岩Home Page，2001；Williams,2002)。 Barnett页岩东气田的埋藏深度为 6500～ 8500英尺 (1981--2591m)，页岩有效厚度50～200英尺 (15～61m)(表 1)。 Barnett页岩的地球化学和储层参数，特别是天然气地质储量与其它产气页岩明显不同(图9)。例如 ，Barnett页岩气为热成因。按照图 14的模式 ，烃类的生成从晚古生代开始并一直延续到中生代 ，随着岩层的隆起和冷却于白垩纪时结束 (Jarvie等，2001)。此外，Barnett页岩中的有机质还生 成了液态烃。Jarvie等 (2001)在福特沃斯盆地西部奥陶纪至宾夕法尼亚纪的其它13个地层单元 中也见到了以Barnett页岩为源岩的石油。这些石油经裂解构成了该区的部分天然气资源。 Jarvie等 (2001)还假定，尽管 Barnett页岩含油气系统的含油气潜力是世界级的，但是有两个因素却抑制 了石油和天然气的生产能力 ：(1)该含油气系统的其它要素 (运移途径、储集岩和圈闭)的时空配置对烃类的阶段性排出不适宜；(2)盖层的周期性泄漏。尽管如此 ，Barnett页岩气产量仍在增加，其 900多口井的年产量超过 400×103立方英尺/日(williams，2002)。鉴于市场、 基础设施条件以及靠近达拉斯福特沃斯大都会区，Barnett产层的范围从历史生产区正在不断但有限度地向外扩展 。
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3.6 Lewis页岩
按照地质时代和商业性开发时间，科罗拉多和新墨西哥州圣胡安盆地中部的Lewis 页岩都是最年轻的页岩气产层 (图 1)。Lewis页岩为富含石英的泥岩，其总有机碳含量变化在 0．5～2．5％之 间 (表 1)。这套泥岩被认为是晚白垩世下滨面至远滨外的沉积物 。在图 15的 Lewis页岩标准测井曲线上，可划分 出四个岩性段和一个在全盆地都十分明显的斑脱岩标志层。在地层剖面的底部 ，渗透率最高。渗透率增加的原因可能是岩石粒径的增加以及与 SN—EW 向区域性裂缝系统相关的微裂缝发育。从图9和表 1可以看出，在所讨论的5 套含油气系统中，Lewis页岩的有效厚度最大，热成熟度最高。此外，吸附气含量在页岩气产层中也最高。20世纪 90年代末期 ，Lewis页岩气层的勘探开发工作突然兴起。作业者把 Lewis 页岩作为新井的辅助完井层或者老井的重新完井井段 (Hill和 Nelson，2000)。这些完井措施造成的新增储量附加成本约为每千立方英尺 0．30美元 (Williams，1999)。图 3 表明，尽管与Ohio和Antrim页岩相比其产量仍然较低,Lewis页岩的气产量正在逐年迅速增加。应该指出，不能把这套产气层与怀俄明和科罗拉多州瓦沙基 、大迪韦德和桑德沃什等盆地正在开发的白垩系刘易斯 (Lewis)页岩气产层相混淆。在那些盆地 ，刘易斯页岩的天然气产自被海相页岩包围的浊积砂岩 ，其地质年代与圣胡安盆地的 Lewis页岩不相当。
4 地质评价重要性
许多储层特征 (图9；表 1)显然控制了这 5套含油气系统页岩气的产量 ，其中最重要的是热成熟度 、天然气地质储量、总有机碳、储层厚度和吸附气所占比例 (Hill和 Nelson，2000)。如上所述 ，只有存在天然裂缝网络才能增加页岩极低的基质渗透率。因此 ，在钻前或钻后评价给定的页岩气系统时，必须综合考虑其地质和地球化学特征。目前已经开发出一些地质和地球化学综合模型来较全面地评价页岩气系统。 天然气技术研究所的泥盆系页岩专用录井模型已成
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功地用于 Ohio页岩 (Luffel 源公司的估计 ，等，1992)。最近 ，天然气技术研 究所与Holditch公司又联合开发出了 Antrim页岩储层模型 (Frantz，1995；Lan mcaster等 ，1996)。作为 Antrim页岩和新Albany页岩系统的研究成果 ，Martini等 (1998)和 walte等(2000)先后提出了可用来研究可采出气的生物成因气组份的勘探模型。
5 资源量和当前产量
从已发表的文献资料来看 ，本文所讨论的5套页岩气系统的总地质资源量 (不包括 证实储量)相当大，按各含油气系统值域得出的最大值可达783×1012立方英尺(表2)。2000年 ，美国的天然气产量仅约 19.3×10 立方英尺，进口天然气 (主要来自加拿大)3.4×1012立方英尺 (能源信息署 ，2001)。另外的天然气资源数据取自天然气潜在资源委员会 (PGC)。尽管PGC未发表以组 (formation)为单元的每两年一次的评价结果 (因此表 2未收集 PGC的数据)，但是该委员会
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