页岩气含气量及其影响因素综述

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  摘要:页岩气为源岩区油气聚集,以游离和吸附状态为主存在。富有机质页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数。页岩有机质含量和地层的压力、温度、深度等因素影响页岩的含气量,开展页岩气含气量参数地质评价,还要研究岩石的矿物成分、裂缝影响等其它参数。
  关键字:页岩气 含气量 影响因素
  中图分类号:P571
  1 页岩含气量
  页岩含气量是指每吨岩石中所含天然气折算到标准温度和压力条件下(101.325kPa,25℃)的天然气总量,赋存状态为包含游离气、吸附气、溶解气等,目前主要以吸附气和游离气为主。
  根据页岩气的形成机理和过程,生烃量和排烃量决定富有机质页岩含气量的大小, 即页岩含气量=生烃量-排烃量。有机质的类型、含量和成熟度等因素控制生烃量;排烃门限高低控制排烃量,突破压力大导致排烃门限高,在相同的生烃条件下,含气量就高。
  2. 影响页岩气含量的因素
  2.1 压力、温度
  压力与温度与含气量直接相关,富有机质页岩含气量总体随压力的增加而增加,其中,吸附气在压力达到一定程度后,增加速度明显减缓,而游离气却相反明显增加,并成为页岩气赋存的的主体。 温度增加会降低富有机质页岩的吸附能力,在高温条件下,任何富有机质页岩的吸附能力都会明显下降。即随着地温的不断增加,富有机质页岩的吸附能力将不断下降,游离气的比例也会不断增加。
  2.2 有机质深度
  泥页岩的埋深不但影响页岩气的生产和聚集,而且还直接影响页岩气的开发成本,泥页岩埋深达到一定的深度(一定的温度、压力条件)才能形成烃类气体(包括生物成因气、热成因气);随着埋深的增加,压力逐渐增大,孔隙度减小,不利于游离气富集,但有利于吸附气的赋存。
  2.3 有机质含量
  页岩气含气量与有机质含量具有近似线性的相关关系。有机质含量对富有机质页岩的含气量起决定性的作用,页岩的生烃能力、 吸附能力和孔隙空间的大小取决于有机质的含量。 从国内外的实验结果看,有机质含量直接影响烃源岩的含气量,页岩的有机质含量越高,它的含气量越大。
  2.4 矿物含量
  研究结果表明,在宽缓向斜和断层发育少的构造区域 ,页岩矿物中的碳酸盐岩、黏土矿物和斜长石(绿泥石、伊蒙混层和伊利石)等含量的多少 ,也直接影响页岩气含量的高低。例如,页岩中伊利石含量介于25%~40%之间时,页岩的含气量相对比较高 ,普遍大于0.5 m3/t,伊利石的含量若大于40% ,含气量则普遍低于0.5 m3/t。
  2.5 裂缝
  页岩裂缝发育程度与总含气量和游离气量呈正相关关系,这主要是由于页岩气藏特殊的产气机制与常规低渗气藏不同,页岩气在裂缝和基质中的流动机理是微小的基质孔隙中的气体向大孔隙和裂缝作扩散运动,遵循达西定律;基质孔隙表面的吸附气不再是达西流,而是在一定压力下发生解吸,裂缝的发育则有助于页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解吸,表现为页岩裂缝越发育,其含气量越大,气藏富集程度就愈高、产气量就越高。
  2.6 其它因素
  除以上影响因素外,地层水矿化度、岩石的湿度、有机质类型、粘土矿物含量等,都可能不同程度的影响富有机质页岩的含气量。例如,干岩石的含气量明显高于“湿”岩石;高岭石的吸附能力最弱,伊利石的吸附能力高于蒙脱石;其次,地层水矿化度对生物成因的页岩气含气量也有明显的影响。
  3.认识
  (1) 页岩气为源岩区油气聚集。 页岩气资源潜力为生气量与排气量之差。影响含气量的因素较多,其中有机质含量和压力的影响最大。
  (2)从以上富有机质页岩含气量的影响因素看,页岩气的聚集和保存也是需要一定条件的。 开展页岩气聚集条件研究, 是寻找页岩气富集有利区的基础。
  (3)中国页岩气还处于起步阶段,研究和勘查还不够深入,还面临大量的未知问题,需要不断加强实践和探索, 在实践和探索中逐步推进页岩气的研究和勘探开发。
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