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[摘 要]页岩气（），作为一种非常规天然气类型，和常规天然气相比，其生成、运移、赋存、聚集、保存等过程还有成藏机理很多相似之处，又有一些差异。本文主要对页岩气成藏机理、控制因素，页岩气藏开采技术进行分析，并对国内页岩气的开采前景进行了阐述。
[关键词]页岩气；成藏机理；控制因素；开采技术
中图分类号：E32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0068-01
1 页岩气成藏机理及控制因素
1.1 页岩气的成藏过程及特征
地层当中页岩系统组成大部分是泥页岩以及泥质粉砂岩。页岩气中具有多种天然气赋存状态。少量的天然气被溶解，大部赋存在有机质还有岩石颗粒表面，以以游离在裂缝、孔隙之中。页岩气成藏具有多机理、复杂的特点，天然气除在有机质、孔隙水、还有液态烃类中存在溶解外，天然气由生烃的活塞式运聚还有生烃高峰进行的置换形式运聚，表现页岩气成藏机理特点[1]。
1.2 页岩气成藏的主控因素
由于页岩气主要特点包括：生成、运移、以及富集，控制页岩气成藏因素主要有：有机质类型及含量、泥页岩组成特点、构造作用、热演化程度大小、还有裂缝发育情况等因素。
（1）岩性还有矿物够成 页岩一般被定义成“细粒的碎屑沉积岩”，但在矿物组成方面（比方碳质、硅质还有粘土质等）、构造和结构上有多种样式。页岩一般由碳酸盐、粘土质、黄铁矿、有机碳还有石英组成。
（2）岩石地化有机特征 泥页岩地化有机特点对岩石的储集能力、岩石的生气能力控制作用很大。
（3）泥頁埋深还有岩层厚度 泥页岩埋深还有厚度和对页岩气成藏具有重要影响。工业性页岩气藏的形成，泥页岩需要达到一定的厚度，这样有利于储集层还有烃源岩层的形成。
（4）裂缝 页岩气在聚集还有运移方面同样受到裂缝影响。裂缝发育可以增大储层的孔隙度，增加游离气单位面积的的聚集，发育时候的泥页岩裂缝能够促进页岩气进行运移，有利于页岩气的开采还有常规气藏的形成，然而，早期出现很多的裂缝，造成储层的封闭性发生破坏，使得天然气分散还有散失，对页岩气藏保存产生不利影响。对于页岩气量综合表达式可以用下式进行计算：
式中：、、分别表示页岩气游离态、吸附态还有溶解态综合赋存系数。
2 页岩气藏开采技术分析
（1）射孔优化技术 定向射孔的作用为沟通裂缝还有井筒，从而减少井筒附近位置的裂缝弯曲量，降低井筒附近位置的压力损失，有利于压裂时流体流动。从页岩气开发中，开发人员得出定向射孔需要遵循的规律，也就是射孔中，射开高孔隙度区、低应力区、富干酪根区还有石英富集区，利用大孔径进行射孔能够很好降低井筒附近位置的流体阻力。进行水平井射孔，射孔垂直沿着垂直方向。（2）压裂技术 气页岩储层中的天然裂缝形成的渗透通道一般不满足进行经济开采的条件。很多含气页岩要采用水力压裂的方式。压裂造成更多的页岩在井筒的压降下。对页岩进行水力压裂时，水平井周围紧密裂缝有利于提高天然气的开采。Mitchell 能源公司通过增产试验表明进行重复压裂对以前采用凝胶液进行完井的油气井更有效。使用微地震进行监测表明，该处理可以激活很大部分的天然裂缝。（3）二次压裂增产 此技术在新井中有很多应用，一般时，进行二次压裂之后井的产气速度可以超过原来气体产生的速度。该方法已成功在经济效益较差的井中得到应用。下图是不同压裂液选用情况表。
（4）钻井技术 20世纪80年代初Mitchell能源公司使用泡沫进行压裂在垂直井产能产量方面增幅有限。90年代后期以来，多段压裂、清水压裂、重复压裂还有对压裂进行实时监测技术比方如微地震测绘）可以大幅度降低页岩储集层进行改造的成本。为了更好地对储层中的天然裂缝进行利用，并且让井筒对更多的储层进行穿透，采用水平井钻井技术对页岩气开采意义重大。
（5）水平井增产技术 Scott（2005） 对Barnett页岩使用水平井技术原因进行了分析，得出：对水平井分枝压裂大幅度提高Newark 油气田核心区域产量；二是和观测的结果有关系，在遮挡比较少的区域，水平井压裂要比直井压裂可以使裂缝更能在Barnett 储层目的段中进行保持。
（6）页岩气藏模拟技术 对气藏单井还有整个气田模型进行建立，气藏模拟器能够使作业者将和岩石相关的所有信息都有很好的掌握。气藏具有的特性：气藏压力、气含量、如产层有效厚度、天然裂缝几何形状、温度、含水饱和度、岩石基质孔隙度、机质含量还有甲烷吸附等都能够在模型中得到体现。
3 中国页岩气前景评价
中国页岩气潜力资源巨大，并且主要特点为：以陆相为主；埋藏深度大、盆地小、断层多。在开采方法说具有不成熟的特点，方法上可以借鉴美国。国内在南方多为黑色泥页岩，特别是下志留统泥页岩、上奥陶统、下组合的下寒武统，具有时代老、面积大、成熟度高、有机质丰富及其它的特点，和美国东部地区盆地页岩气成藏条件很相似，具有很大的开采潜力。柴3井录井一共有气测异常9层， 4段是泥页岩，厚度是2.4-12.0m，总共厚度约21.5m。盆地模拟结果表明：泥岩还有碳质泥岩生气量是57.53×1012m3，排气量35.35×1012m3，残留泥页岩当中的烃类气体含量约为22.18×1012m3，并且准噶尔盆地中下侏罗世统具有丰富的页岩气资源[2]。
结语
页岩气的勘探和开发，需要深入对页岩气的来源、储集特征、成藏要素、运聚条件以及保持条件等成藏条件分析的基础上，结合页岩气藏的选区条件，在综合成本和技术基础上进行。建议（1）在页岩气在开采中的流动特性的研究如双重介质模型，多尺度流动模型还有三孔双渗透模型等基础上分析生产井连通的裂缝网格对于生产的影响分析；（3）加大对不同勘探井所采用的压裂方式以及水平井钻井方法如欠平衡钻井、旋转导向、控制压力钻井的研究。
参考文献
[1] 张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业.2004（07）.
[2] 李世臻，乔德武，冯志刚，刘丽君，王倩，聂海宽.世界页岩气勘探开发现状及对中国的启示[J].地质通报.2010（06）.
作者简介
张玉树（1977-），男（汉族），河北承德人。2000年毕业于西南石油大学机械制造与设计专业，获工学学士学位。现在就职于中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所，主要从事石油机械检验方面的工作。
[关键词]页岩气；成藏机理；控制因素；开采技术
中图分类号：E32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0068-01
1 页岩气成藏机理及控制因素
1.1 页岩气的成藏过程及特征
地层当中页岩系统组成大部分是泥页岩以及泥质粉砂岩。页岩气中具有多种天然气赋存状态。少量的天然气被溶解，大部赋存在有机质还有岩石颗粒表面，以以游离在裂缝、孔隙之中。页岩气成藏具有多机理、复杂的特点，天然气除在有机质、孔隙水、还有液态烃类中存在溶解外，天然气由生烃的活塞式运聚还有生烃高峰进行的置换形式运聚，表现页岩气成藏机理特点[1]。
1.2 页岩气成藏的主控因素
由于页岩气主要特点包括：生成、运移、以及富集，控制页岩气成藏因素主要有：有机质类型及含量、泥页岩组成特点、构造作用、热演化程度大小、还有裂缝发育情况等因素。
（1）岩性还有矿物够成 页岩一般被定义成“细粒的碎屑沉积岩”，但在矿物组成方面（比方碳质、硅质还有粘土质等）、构造和结构上有多种样式。页岩一般由碳酸盐、粘土质、黄铁矿、有机碳还有石英组成。
（2）岩石地化有机特征 泥页岩地化有机特点对岩石的储集能力、岩石的生气能力控制作用很大。
（3）泥頁埋深还有岩层厚度 泥页岩埋深还有厚度和对页岩气成藏具有重要影响。工业性页岩气藏的形成，泥页岩需要达到一定的厚度，这样有利于储集层还有烃源岩层的形成。
（4）裂缝 页岩气在聚集还有运移方面同样受到裂缝影响。裂缝发育可以增大储层的孔隙度，增加游离气单位面积的的聚集，发育时候的泥页岩裂缝能够促进页岩气进行运移，有利于页岩气的开采还有常规气藏的形成，然而，早期出现很多的裂缝，造成储层的封闭性发生破坏，使得天然气分散还有散失，对页岩气藏保存产生不利影响。对于页岩气量综合表达式可以用下式进行计算：
式中：、、分别表示页岩气游离态、吸附态还有溶解态综合赋存系数。
2 页岩气藏开采技术分析
（1）射孔优化技术 定向射孔的作用为沟通裂缝还有井筒，从而减少井筒附近位置的裂缝弯曲量，降低井筒附近位置的压力损失，有利于压裂时流体流动。从页岩气开发中，开发人员得出定向射孔需要遵循的规律，也就是射孔中，射开高孔隙度区、低应力区、富干酪根区还有石英富集区，利用大孔径进行射孔能够很好降低井筒附近位置的流体阻力。进行水平井射孔，射孔垂直沿着垂直方向。（2）压裂技术 气页岩储层中的天然裂缝形成的渗透通道一般不满足进行经济开采的条件。很多含气页岩要采用水力压裂的方式。压裂造成更多的页岩在井筒的压降下。对页岩进行水力压裂时，水平井周围紧密裂缝有利于提高天然气的开采。Mitchell 能源公司通过增产试验表明进行重复压裂对以前采用凝胶液进行完井的油气井更有效。使用微地震进行监测表明，该处理可以激活很大部分的天然裂缝。（3）二次压裂增产 此技术在新井中有很多应用，一般时，进行二次压裂之后井的产气速度可以超过原来气体产生的速度。该方法已成功在经济效益较差的井中得到应用。下图是不同压裂液选用情况表。
（4）钻井技术 20世纪80年代初Mitchell能源公司使用泡沫进行压裂在垂直井产能产量方面增幅有限。90年代后期以来，多段压裂、清水压裂、重复压裂还有对压裂进行实时监测技术比方如微地震测绘）可以大幅度降低页岩储集层进行改造的成本。为了更好地对储层中的天然裂缝进行利用，并且让井筒对更多的储层进行穿透，采用水平井钻井技术对页岩气开采意义重大。
（5）水平井增产技术 Scott（2005） 对Barnett页岩使用水平井技术原因进行了分析，得出：对水平井分枝压裂大幅度提高Newark 油气田核心区域产量；二是和观测的结果有关系，在遮挡比较少的区域，水平井压裂要比直井压裂可以使裂缝更能在Barnett 储层目的段中进行保持。
（6）页岩气藏模拟技术 对气藏单井还有整个气田模型进行建立，气藏模拟器能够使作业者将和岩石相关的所有信息都有很好的掌握。气藏具有的特性：气藏压力、气含量、如产层有效厚度、天然裂缝几何形状、温度、含水饱和度、岩石基质孔隙度、机质含量还有甲烷吸附等都能够在模型中得到体现。
3 中国页岩气前景评价
中国页岩气潜力资源巨大，并且主要特点为：以陆相为主；埋藏深度大、盆地小、断层多。在开采方法说具有不成熟的特点，方法上可以借鉴美国。国内在南方多为黑色泥页岩，特别是下志留统泥页岩、上奥陶统、下组合的下寒武统，具有时代老、面积大、成熟度高、有机质丰富及其它的特点，和美国东部地区盆地页岩气成藏条件很相似，具有很大的开采潜力。柴3井录井一共有气测异常9层， 4段是泥页岩，厚度是2.4-12.0m，总共厚度约21.5m。盆地模拟结果表明：泥岩还有碳质泥岩生气量是57.53×1012m3，排气量35.35×1012m3，残留泥页岩当中的烃类气体含量约为22.18×1012m3，并且准噶尔盆地中下侏罗世统具有丰富的页岩气资源[2]。
结语
页岩气的勘探和开发，需要深入对页岩气的来源、储集特征、成藏要素、运聚条件以及保持条件等成藏条件分析的基础上，结合页岩气藏的选区条件，在综合成本和技术基础上进行。建议（1）在页岩气在开采中的流动特性的研究如双重介质模型，多尺度流动模型还有三孔双渗透模型等基础上分析生产井连通的裂缝网格对于生产的影响分析；（3）加大对不同勘探井所采用的压裂方式以及水平井钻井方法如欠平衡钻井、旋转导向、控制压力钻井的研究。
参考文献
[1] 张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业.2004（07）.
[2] 李世臻，乔德武，冯志刚，刘丽君，王倩，聂海宽.世界页岩气勘探开发现状及对中国的启示[J].地质通报.2010（06）.
作者简介
张玉树（1977-），男（汉族），河北承德人。2000年毕业于西南石油大学机械制造与设计专业，获工学学士学位。现在就职于中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所，主要从事石油机械检验方面的工作。