当前位置：首页 > 理财百科>页岩气是什么气(什么是页岩气？它有什么作用？)

页岩气是什么气(什么是页岩气？它有什么作用？)

2023-12-01 11:43:39

作者:“admin”

什么是页岩气？它有什么作用？页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源，具有自生自储

什么是页岩气？它有什么作用？

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源，具有自生自储、分布广、埋藏浅、生产周期长等特点。

近年来，美国页岩气产业快速发展，使美国从天然气进口国跃升为全球第一大天然气生产国。国际社会普遍认为，页岩气开发是全球能源领域的一场革命，它不仅仅增加了天然气产量，更对全球天然气市场、能源供应格*、气候变化政策甚至地缘**产生了重要影响。目前，加快页岩气勘探开发，已经成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择。一场页岩气革命正以美国为中心，向全球范围内蔓延开来。

我国天然气消费逐年增加，2015年天然气消费量达到1932亿立方米，天然气进口量达到582亿立方米，天然气对外依存度超过30%。从我国天然气消费量及趋势来看，我国天然气消费量呈现逐年增加的趋势，2008年受全球经济危机的影响，天然气消费量增长速度有所降低。2010-2013年，我国天然气消费量的增长速度基本维持在180-200亿立方米/年的水平。2014年之后，由于经济结构调整，经济增长速度放缓，天然气消费增长速度一定程度降低。不过，天然气作为一种较为清洁的能源资源，在我国能源结构中的比例逐步增加，天然气消费市场还是比较明朗的，消费量的进一步增加也是可以预期的。与我国天然气的消费量快速增长相比，我国天然气生产量增长速度趋缓。2008年以前我国天然气产量逐年增加，但是2008年之后，我国天然气产量增长速度逐步趋缓，维持在80~90亿立方米/年，这个速度与天然气消费120亿立方米/年的增长速度相比仍然有差距，国家能源*发布《页岩气发展规划(2016-2020年)》，其中完善成熟3500米以浅海相页岩气勘探开发技术，突破3500米以深海相页岩气、陆相和海陆过渡相页岩气勘探开发技术;在政策支持到位和市场开拓顺利情况下，2020年力争实现页岩气产量300亿立方米。“十四五”及“十五五”期间，我国页岩气产业加快发展，海相、陆相及海陆过渡相页岩气开发均获得突破，新发现一批大型页岩气田，并实现规模有效开发，2030年实现页岩气产量800-1000亿立方米。未来天然气生产量与消费量之间的缺口间进一步拉大，我国页岩气产业发展具有较大的市场空间。

想要了解更多关于页岩气行业专业分析请关注中研普华研究报告《2018-2023年中国页岩气行业市场发展前景预测及投资战略报告》

什么是页岩气页岩油

页岩气是指赋存纯粗于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气。成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的罩丛石油，也包括泥页岩层系中的致物裤樱密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。

页岩气是什么|国内页岩气勘探开发主体技术与风险-贤集网

摘要：本文概述了页岩气的组成与分类、储量分布、成藏机理及富集特征，详细综述了页岩气国内外勘探开发现状，对我国页岩气勘探开发主体技术进行了归纳总结，探讨了当前国内页岩气发展在地质、技术、经济及环境领域存在的风险，并给出了针对性的发展建议，最后展望了中国页岩气的未来开发前景。

页岩气是非常规天然气的几种形式之一，常规条件下长期富集在含有机质黑色页岩储层中。页岩储层致密性强，常规钻井无法实现其有效开采，需要借助高压等特殊作业方可获取工业产值，其勘探开发兼具技术要求高、产能衰竭快、开采周期长等特点。据统计，全球页岩气经济可采储量约为4.56×1014m3，有望成为21世纪最重要的接替能源。

据美国地质*2020年统计，最多15年页岩气产量将占该国油气总产值的一半。中国于2010年才首次启动页岩气勘探开发，经5年多的摸索，页岩气前期普查勘探和资源评价工作初见苗头，但仍未取得突破性进展。本文理清了中国页岩气开发和利用的现状与形势，明确了其在国内发展面临的瓶颈，提供了相应的对策，为中国页岩气有序高效可持续发展提供启示。

1、页岩气是什么？

1.1组成与分类

页岩气在自然条件下为干气，其中甲烷和氮气体积占比高达65%~95%，有时还含有微量的乙烷、丁烷及惰性气体，不同赋存地、同一赋存地不同层位的页岩气含量都不尽相同。其成因有生物和热成因2种，前者的形成条件包括：①富含有机质的泥页岩；②低温、低矿化度、低含氧量的储层环境；③长期的埋藏时间。后者的形成包含3个过程：①干酪根裂解生成天然气；②沥青裂解为石油和天然气；③石油分解为天然气和含碳沥青质残渣。页岩气的形成往往是2种成因共同作用的结果，根据成因可将我国的页岩气分为海相、海陆过渡相及陆相页岩气3种。中国主要页岩气藏特征见表1。

1.2储量及分布

据不完全统计，中国页岩气剩余可采储量有3.39×1014m3，相当于世界页岩气总量的15%。海相页岩气是我国页岩气上产的主体，发育阶段集中于前早古生代，赋存地包括华北、西南及西北高原等地；而海陆过渡相页岩气发育于中生代，集中富集于准格尔、四川普光及渤海湾等地；陆相页岩气发育在二叠纪、三叠纪及新近纪、古近纪，主要赋存地包含我国的青藏高原、松辽盆地等地区。

1.3成藏机理及富集规律

原位“滞留成藏”是页岩气成藏的主要机理（见图1），主要体现于天然气成藏过程中的运移次数，经过吸附、解吸、溶解等多方面作用，分为以下几个阶段：首先，干酪根和石油裂解生成气吸附于页岩基质表面；其次，富余的天然气逃离至附近孔隙喉道中，以吸附游离态原位饱和聚集；最后，过饱和天然气一次运移至上覆无机质孔隙中，饱和后，二次运移至粒内、粒间孔隙中成藏。

影响页岩气藏富集高产的主要因素有4点：其一，富含有机质的沉积环境；其二，页岩TOC（总有机碳含量）值高，介于有效热裂解范围内，可提供源源不断的气源；其三，成藏区域孔隙裂缝发育好，具有充足的储存空间；其四，储盖层密封性良好，且位于构造稳定带，裂解气运移后保存状态较好。

1.4国内外勘探开发现状

美国全球页岩气产量增长的主要地域，早在19世纪初期，便在Appalachia地区发现了第一口页岩气井，并成功获取了页岩气，自此页岩气作为一种新能源进入人类的视野。从1920年以来，美国页岩气开采进入现代化进程，相继在该国20个洲的30多个地区发现了页岩气富集区。受上世纪末石油危机影响，美国加深了对非常规能源的研发，进行了一系列页岩气探索性开发试验，页岩气产量初具规模。

在本世纪初，美国相继在Barnet、Marcellus及Haynesvill等页岩气田实现了产量突破，2016年，美国页岩气总产量高达4.447×1011m3，页岩气资源实现了跨越式发展。当前世界油气价格波动频繁，但美国页岩气产业化开发的热情依旧高涨，未来该国页岩气的总产量势必会推向新的制高点。页岩气革命的成功极大改善了美国油气长期依赖进口的现状，加快了该国实现“能源独立”的步伐。

中国页岩气开发起步较晚，但发展迅速，仅用不足7年时间，就完成了页岩气产量从0到年产1×1010m3的突破。中国页岩气发展史分为3个阶段：2009年前为合作借鉴时期，此阶段我国引入大量国外的先进技术，如资源评价和测井技术等，发现了长宁、涪陵等页岩气富集区，启动了产业化示范区建设；2010—2013年，我国进入页岩气自主探索阶段，相继对川南、江汉等页岩气赋存地开展了现场先导型试验，建立了蜀南、涪陵两大示范区，迈出了我国页岩气产业发展的关键一步；2014年至今，我国页岩气开采的各项技术趋于成熟，对埋深＞3500m的页岩气实现了自主突破，预测未来20年页岩气能够维持年产量递增10%的上升幅度。中国页岩气产业发展简史见图2。

地质综合评价是前期资源勘探所应用的关键方法，为了找到页岩气赋存的甜点区，支撑后期压裂开采工艺的有效实施，国内专家提出了地震采集-测井解释-有利区优选一体化运行模式。我国深层页岩气由于埋藏较深，压裂难度相应增大，因此对于目标储层的物性、可压性等特征的精确描述尤为重要。微地震技术利用声波时差可获取较强的微地震信号，进而实现对页岩储层脆性、应力差及裂缝发育程度等参数的精准刻画。

我国低阻页岩气的成因十分复杂，含气性较差，测井评价方法可有效识别页岩气储层的含气性，为之后富集区选址做铺垫。页岩气测井解释的指标包括孔隙度、含气饱和度及TOC等常规测井数据，还包括电成像、核磁共振及元素跟踪等特殊测井参数。通过对以上测井参数的综合评价，可有效指导页岩气水平井钻井方向及靶向优选等现场作业，测井提供的主要工程参数及应用见表2。

孔隙度、矿物组成、TOC及有效厚度是决定页岩气富集区选址的重要参数，Kimmeridge能源公司根据以上4个指标将页岩气有利区划分为5个区域：中心区、Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类及Ⅳ类区。同时符合4个指标的区域为中心区；中心区以外，4个指标的叠合带为Ⅰ类区；中心区和Ⅰ类区以外，任意3个指标的叠合带为Ⅱ类区；以此类推，任意2个指标重合带为Ⅲ类区；只含单一指标的Ⅳ类区。整体来看，中心区和Ⅰ类区为建产有利区，随着相关工艺的不断创新和发展，开发逐渐向Ⅱ类区延伸。

页岩气开发优化渗透于开采的各个阶段，在钻井阶段，水平井靶体优化是页岩气田获取高产的保障，水平井累计产量与储层钻遇率密切相关。在完井阶段，水平井压裂指标优化是保证页岩气井产能的关键，是储层压裂有效性和均匀性的保障。在开发部署阶段，水平井井距优化是提高储层动用程度的工程保证，缩小页岩气开发区的开发井距，对有效动用井间储量和提升采出程度具有重要意义。在投产阶段，单井生产制度优化是页岩气井EUR最大化的前提，经国内外页岩气开发实践证明，控压生产过程中页岩气井的预测最终可采气量明显高于放压生产。

在对页岩储层实施钻井过程中，经常会发生泥包钻头、井下钻头卡阻等现象，严重影响钻井时效。通过对钻井参数、钻井液性能、钻具组合等优化，可以缩短钻井周期，提高钻井速度，保证页岩气水平井的安全有效施工。经多年的钻井试验，我国初步形成了一套符合本国国情的页岩气水平井优化钻井体系，即集成“井身结构设计+钻井提速工具+水平井定向钻井+钻井液性能改制”多项子技术的超水平井段钻井工艺。

页岩储层构造复杂，孔隙喉道发育程度低，必须通过压裂改造形成“人工缝网”，才能有效发挥页岩气井的产能。目前，已存在的页岩气压裂技术有：直井压裂、深层压裂、重复压裂、同步压裂及工厂化压裂等。其中直井压裂、深层压裂及同步压裂为我国早期页岩气开发所应用，由于相关工艺条件的限制，以上压裂效果并不理想。而重复压裂和工厂化压裂仍处于探索阶段，仅在部分页岩气示范区实施了现场先导性试验，后期多项子技术仍需进一步强化。

水平井分段多级压裂是当前国内外实现页岩储层压裂的关键方法，其工艺流程如图3所示。该技术通过增加水平井段的压裂级数、簇数，减少施工的段间距，提高压裂液用量、支撑剂浓度等有关工艺举措，大幅度提升页岩的储层改造强度，形成“超级裂缝网络”，最大化提升页岩气井产能。经过持续的攻关试验，由于簇数多、分段短、加砂强度大等优点，该新型压裂技术已在我国的蜀南、涪陵等页岩气开发区实现了有效推广。

由于受井场空间不足、水资源短缺等因素的影响，我国页岩气的地面条件相当苛刻。针对此现状，借鉴美国开发页岩气的成功经验，我国建立了结合“地质-工程-钻井-压裂”工艺的一体化工厂化模式。使压裂、生产等作业集中于一定范围内，通过对批量化钻井、拉链式压裂、有序化施工、流水线作业、统一化调控等各个环节的有效把控，全方位提高施工效率，多维度监管作业进度，最大化节约投资成本。

高效清洁生产主要分为地面采输和安全环保两套专业技术。前者形成以“标准化方案设计+组合式撬装+数据采集与传输+远程动态实时监控+协同分析与辅助决策”为主线的地面工程与大数据气田建设联合技术，以达到现代化配置、模块化组装及规模化建产的目的，实现现场无人化值守、井站集中管控及远程协同监控的智能气田运行模式。后者形成以“地下地表水保护+土地保护+返排液循环利用”为主线的清洁生产技术，以达到钻采废弃物无害处理、返排液循环使用及土地占用率减少，有效保护环境的目的。

虽然我国页岩气资源前景好，开发潜力大，但其中也包含了一些仍需突破的关键技术和不足，主要包含以下几个方面：

（1）地质风险，中国页岩气开发仅在部分区域实现产量突破，获取的可用性数据不多，既成的规律性认识仍旧薄弱。

（2）技术风险，发达国家为抢占我国的页岩气市场，实施了知识产权封锁，加之国内的管网系统尚不完善，严重制约了页岩气开发的进度。

（3）经济风险，大规模的压裂钻井施工成本很高，同时当前国际天然气价位持续走低，促使页岩气开采处于高风险投入领域。

（4）环境风险，大规模的水力压裂需耗费大量的水资源，还可能引起页岩气和压裂液的渗透，造成泄漏区的环境污染（见表3）。

（1）完善地质评价理论与技术，加深气藏工程理论与方法的研究深度，加快建立“地质—工程—开发—经济”一体化的页岩气开发优化方法。

（2）加强工程技术攻关，加大对页岩气开发关键技术的科研投入，组织国内科研力量开展新技术的研发，同时加强国内外输管网建设与输送，以满足外输需求。

（3）研发降本增效工程技术，不断优化页岩气开发各阶段的周期和成本，研发低成本压裂液、钻井液等技术，高效实现新老井的资源接替。

（4）健全页岩气产业规制，完善环境保护评价体系，强化生产各环节的环保监管力度，由**出台制定严格的环境管理、保护标准规范体系。

相比发达国家，中国页岩气开发起步较晚，但随着对三维地震、水平井钻采、工厂化施工等多项工艺的全面突破，国内页岩气勘探开发进程逐渐加快。虽然存在开采条件复杂、水资源短缺、技术缺陷等条件的制约，但可以相信，中国页岩气的前景十分广阔。当前美国页岩气革命的胜利在中国不会被简单地复制成功，只有不断革新和研发开采新技术，积极拓展地质理论认识，持续开展新领域新技术现场先导性试验，不断总结钻采经验，逐渐夯实发展基础，形成符合本国国情的页岩气开采模式，才能迎来中国页岩气革命胜利的曙光。

来源：《现代化工》2022年第1期作者|刘宇峰，刘迪仁，彭成，张仁贵

注：文章内的所有配图皆为网络转载图片，侵权即删！

什么是页岩气？

页岩气是一种重要的非常规天然气资源。简而言之,就是从页岩层中开采出来的天然气

页岩气是指赋存于页岩中的非常规天然气，往往分布在沉积盆地的烃源岩地层中，随着常规油气资源的日益紧缺，来自页岩气资源日益受到各...担了握尼政息美委之让

C【所属考试模块】常识判断解析：页岩气属于非常规的天然气，其主要成分和天然气、煤层气都一样。只是因为气体赋存在低渗透性的页岩里面，开采难度大，所以才称之为页岩气。页岩气开发，钻井深度一般小于3500米，钻井深度较深，地层压力大，页岩的渗透性小，抽采难度大。所以现行工艺进行大规模的压裂。一般情况下，需要大量的水和砂进行体积改造，迫使页岩产生缝网型的缝隙，引导气体出来。由于压裂用的物品对环境和地下水系造成一定程度的污染，还有压裂作业需要凭证较大的井场，钻井、压裂废物较多，需要严格按规定进行处理，若处理不当会对环境造成很大的伤害。尤其是地下水，一旦污染，很难进行恢复的。故答案为C.

页岩气和天然气有什么区别 -漯河日报晚报版

专业上把天然气称为常规天然气，而把页岩气称为非常规天然气，其本质都是“天然气”，即天然形成之气。那么，页岩气和传统的天然气相比有什么不同呢？两者的不同点有以下几个方面：

1.存在介质不同

常规天然气：以游离赋存为主，蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤田。

页岩气：存在地层较深，具有自生自储的特点，页岩既是烃源岩又是储岩。页岩气是天然气的一种但是两者概念不在一个级别上。页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。从某种意义来说，页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。

常规天然气：开采时一般采用自喷方式采气、排水式采气，开采技术较简单。

页岩气：开采难度相对来说较大，因为页岩气储集层渗透率低，主要有水平井技术和多层压裂技术。

天然气：主要是靠自身的正压产出，初期产量高，生产周期一般在八年左右。

页岩气：分布的范围比较广、厚度大能够长期稳定的产期，所以开采寿命长，所以目前页岩气的开采技术发展的很快。晚综

页岩气概念是哪些

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离态为主要存在方式的非常规天然气，是一种清洁、高效的能源资源，由于环境、技术因素而迟迟未被利用。

页岩气是什么，和天然气有什么区别？

页岩气是最近几年新兴的一种清洁能源，也是属于天然气的一种，只是开采相对于天然气更加麻烦。1、页岩气和天然气的介质不同，并且页岩气开采比天然气更加麻烦。页岩气开采相对于天然气来说要更加麻烦，因为页岩气主要是在岩层中，而天然气并不是这样，所以相对来说天然气的开采要比页岩气更加的简单，现在我们可以见到很多地方大规模开采天然气，但是基本没什么地方能过大规模的去开采页岩气。2、页岩气开采要求技术比天然气要高。页岩气的开采技术要求是很高的，上面我们说了，目前在我们国家可以见到很多开采天然气的，但是基本见不到开采页岩气的，目前开采页岩气技术最成熟的国家是美国，其他国家的页岩气开采技术都还不够完善，主要原因就是开采页岩气的时候，要用到很多技术，这些技术目前是被美国垄断的，而天然气的开采已经这么久了，开采技术已经不是什么大秘密了。3、随着科技的发展，以后页岩气将会替代天然气的位置。随着科技的发展，我们开采页岩气的技术也会越来越成熟，在技术成熟以后，页岩气将会慢慢取代天然气的位置，因为页岩气相对于天然气来说利用效率更高，而且还更加清洁，我们国家在**有特别多的页岩气产量，相信以后**将会成为我们国家的资源大省，并且页岩气的开采也会给**带来更多的经济发展，一举两得。综上，页岩气是天然气的一种，两者本质上并没有太大的差别，最主要的差别就是页岩气和天然气存在的介质不同，而且页岩气的开采更加困难，但是在未来页岩气是可以代替天然气的存在。

中国北方页岩气成因类型、成气模式与勘探方向

摘要：作者罗群等，中国北方页岩气的成藏条件更复杂，成因类型更多，成气特征差异更大，但目前对北方页岩气的成因分类比较粗糙混乱，成气模式不统一、不完整，还未明确其分布规律和勘探方向，在北方寻找页岩气，直接套用南方的找气思路行不通。采用广泛调研与典型解剖相结合的综合分析思路，制定了基于成因机制、母质类型、演化阶段的页岩气三级分类方案，以此为标准建立了实用完整的页岩气成因类型判别标准模板，明确了北方存在原生油型生物气、次生煤型生物气、高成熟—过成熟油型气等9种不同成因类型的页岩气；选取典型样品，通过归纳、对比、拟合、对接、组装，建立了一套统一实用的反映页岩演化成气规律的定量通用模式；梳理分析北方页岩气的分布规律，总结出在纵向上依据成演化阶段分层，平面上依据演化程度分带的有序连续分布特征，提出了北方页岩气勘探采取“分类勘探，分步实施，各个击破”原则，以煤型页岩气和生物页岩气为主要勘探领域，首先考虑中生界煤系地层的成熟、高成熟—过成熟煤型页岩气和湖相有机泥页岩的次生油型生物页岩气为重点勘探对象，其次，对新生界煤系地层和湖相有机泥页岩以寻找次生生物页岩气和原生生物页岩气为主要目标。该研究成果对北方页岩气勘探开发具有指导作用。

页岩气是一种主要以吸附态和游离态赋存于富有机质泥、页岩及其夹层微—纳米孔缝系统中的天然气［1-6］，具有形成地质条件多变（海相、海陆过渡相、陆相）、成因类型多（生物成因、热解成因、混合成因）、主控地质因素变化大（源岩品质、有机质类型、热演化程度、孔缝结构、裂缝发育程度、后期构造运动强度等）、形成机理复杂（生物分解、热化学降解、吸附、溶解、扩散等）、含气丰度低、存在富集“甜点”、“甜点”预测风险高、勘探开发难度大、产量递减快、生产周期长（一般30年以上）等特点［7-12］。

近10年来，美国页岩气成功的商业性开发，引起了全球对页岩气资源的广泛关注，也推进了我国页岩气勘探开发的进程［13］。

Shurr等［14］早在2002年就对页岩气成因类型及其分布进行了系统的研究；Martini等［15］通过研究美国密执根盆地泥盆系页岩气形成条件，提出页岩气可以通过微生物分解、干酪根或煤的热解、石油的二次热解等途径产生；Jarvie等［16］认为页岩气系统包括生物与热解2种成因类型；此外，Curtis［17］提出了页岩气的生物成因机制、热解成因（干酪根降解、原油与沥青的二次裂解）机制，并认为这2种机制可控制页岩气成藏的成熟度、吸附气比例等多个地质因素。另有一些学者［18-23］通过实验手段与数值模拟定性和半定量地再现了不同类型有机质页岩在不同热成熟演化阶段的生排气过程及其产物，根据不同的成因类型对页岩气进行了划分，并总结了页岩气成气规律和空间分布特征。

受北美页岩气勘探开发突破的影响，中国学者在21世纪初开始重视页岩气的地质研究，主要聚焦在页岩气成因分类［24-28］、形成条件［29-36］、成藏机制［37-41］、富集模式［42-45］与分布特征［46-49］等领域，并取得了一系列重要成果，主要表现在以下方面：

①普遍认为页岩气可分为生物成因、热解（热降解和热裂解）成因和混合成因三大类。

②富有机质页岩演化生气过程经历了未成熟阶段原生生物气形成、成熟阶段热降解气的形成和高成熟—过成熟阶段热裂解气的形成共三大成气阶段，不同类型干酪根页岩产气不同。

③富有机质页岩成气机制覆盖了生物、化学、降解、裂解及吸附、扩散、溶解、运移等几乎所有可能的有机成气作用机理，也几乎覆盖了从沉积、成岩到变质的整个地质演化过程。

④不同成因类型页岩气具有不同的分布特征，生物成因页岩气主要分布在盆地浅层或盆地边缘，热解成因页岩气主要分布在盆地中心及其周边，混合成因的页岩气主要分布于前两者的过渡带。

⑤中国广泛分布页岩气，剖面上赋存于太古界—古生界海相（海陆过渡相）高成熟—过成熟和中生界—新生界陆相低成熟—成熟两大套地质特征差异巨大的富有机质页岩层系中；平面上分布于南方、西北、华北—东北及青藏等４个不同地质特征的页岩气大区。

纵观国内外学者对页岩气成因类型、页岩演化过程及其成气机制、页岩气分布特征的认识，可知页岩气形成原因与方式多、类型多、分类方案也多；成气机理复杂，成气过程变化大；分布广泛，几乎可以涵盖油气盆地的整个空间（从盆地中心到盆地边缘，从浅层到深层），其分布受成因类型、演化阶段、构造运动等地质因素的控制呈现多样性和规律性。

尽管国内外学者在以上方面取得了许多重要的认识与成果，但仍然存在以下问题：对页岩气的成因分类比较粗糙，也比较混乱，将“混合气”作为成因类型不科学；页岩气的成气模式不统一，不完整，没有一个相对统一、完整的定量模式；北方页岩气的分布规律不清，缺乏有效的勘探思路与方

向。

通过梳理页岩气成因类型，总结一套相对合理实用的页岩气成因类型的分类方案，同时综合有代表性的页岩演化成气成果，建立一个相对合理完整的页岩演化成气的通用模式，以期为北方页岩气的勘探开发指明方向。

以张金川等［5，9］划分的南方与北方页岩气为标准，北方包括西北地区、中部地区（华北地区）、东北地区和东部地区4个页岩气成气地质条件与成藏富集特征明显不同的地区，南方即上扬子、滇黔贵区、中下扬子及东南区。

相对于南方，北方在地层层序、沉积发育、构造演化等方面都有明显不同的特点。前者地层古老、发育不全，主要发育下太古界—古生界—中生界［28-29］，后者地层较新、发育较全，主要发育上古生界—中生界—新生界［29-36］；前者主要是海相碳酸盐岩的岩相古地理背景，后者主要包括海相碳酸盐岩沉积—海陆过渡相煤系沉积—陆相碎屑岩沉积的岩相古地理背景，尤其是陆相湖盆富有机质细粒沉积特征明显［37-41］；前者构造运动旋回相对少、地层相对厚，后者构造运动旋回多［42-49］，地层相对薄、泥页岩互层、夹层发育［50-57］。地质背景的巨大差异，导致了南方与北方页岩气在成因类型、成气条件、成藏规律、富集特征、分布模式、资源潜力等方面都有明显的不同（表1）。

总体而言，北方页岩气的成气地质条件、成气机制、成气模式与分布特征都比南方复杂且丰富得多。

2北方页岩气成因类型

分类是研究的基础，页岩气的成因分类是进行页岩气形成地质条件、形成原因、成气机制、成气模式和分布规律研究的前提。能否选择少数有代表性的重要指标，建立一套相对完整统一、实用简单的页岩气的分类方案，是一项紧迫而重要的任务。

在前人分类基础上，优选页岩气成因机制作为一级分类指标，成气页岩母质类型作为二级分类指标，成气演化历史作为三级分类指标，考虑构造运动因素，将页岩气分为2个大类4类10种类型。本方案称为页岩气的成因（机制）—母质（类型）—演化（阶段）三级分类方案。具体分类如下：

（1）第一级分类

首先依据形成原因及形成机制的不同，将页岩气分为生物成因（细菌分解与代谢机制）页岩气（A）和热解成因（热化学降解和裂解机制）页岩气（B）2个大类。一般情况下，生物成因页岩气的识别指标是δ13Ｃ1小于-55‰，甲烷氢同位素为-158‰～368‰；热解成因气的识别指标是δ13Ｃ1为-55‰～-20‰［44，51］。

（2）第二级分类

在一级分类基础上，依据成气页岩的母质类型（Ⅰ，Ⅱ型干酪根或偏腐泥型母质和Ⅲ型干酪根或偏腐殖型母质），分别将生物成因页岩气和热解成因页岩气进一步分为油型生物页岩气（A1）、煤型生物页岩气（A2）和油型热解页岩气（B1）、煤型热解页岩气（B2）共4类。

（3）第三级分类

以前两级分类为基础，依据成气页岩的成气演化阶段（针对生物成因气，分为早期原生阶段（Ro0.5%）；针对热解成因气，分为低成熟阶段（0.5%1.3%）），将油型生物页岩气进一步分为原生油型生物页岩气（A11）和次生油型生物页岩气（A12），将煤型生物页岩气进一步分为原生煤型生物页岩气（A21）和次生煤型生物页岩气（A22）；将油型热解页岩气进一步分为低成熟油型（热解）页岩气（B11）、成熟油型（热解）页岩气（B12）和高成熟—过成熟型（热解）页岩气（B13）；将煤型热解页岩气进一步分为低成熟煤型（热解）页岩气（B21）、成熟煤型（热解）页岩气（B22）和高—熟煤型（热解）页岩气（B23）等10种页岩气类型。

本分类方案页岩气类型的命名，按“演化阶段（原生与次生，或低成熟、成熟、高成熟—过成熟）—母质类型（Ⅰ，Ⅱ型干酪根的油型和Ⅲ型干酪根的煤型）—成因机制（生物成因和热解成因）”顺序进行（为简单起见，通常将“热解成因”省略）。

将页岩气的分类方案用图版表示，以页岩成气演化阶段为横坐标（判别指标），页岩母质类型为纵坐标（判别指标），得到页岩气成因类型判别标准图版（图1），利用标准图板，依据纵横坐标的判别指标（母质类型和Ro值），可对不同情况下的页岩气成因类型进行判别。

依据北方地质背景和页岩气形成条件［4-8，31］，将各地区页岩层系的干酪根类型和热成熟度（Ro）值投射到“页岩气成因类型判别图版”（图1）中，得到4个地区页岩气成因类型及其纵向分布（表2），由表2可知，北方页岩气成因类型共有9种，而南方页岩气的成因类型主要是高成熟—过成熟型气这一种［2-3，5-7，27］，所以在北方寻找页岩气，直接套用南方页岩气的找气思路，是行不通的。

3不同成因类型页岩气的成气模式

页岩气是泥、页岩烃源岩生成并滞留于泥页岩烃源岩内，或泥页岩烃源岩生、排出并运移到其薄夹层中的天然气，页岩气生成和排出的特征与规律，称为页岩气的成气模式。

不同成因类型的页岩气，由于其生气母质类型、生排气条件和生排气机制不同，必然有不同的成气模式与分布规律，研究与总结不同成因类型页岩气成气模式，对于页岩气的预测至关重要。

3.1样品与方法

在研究总结前人相关成果的基础上，选择了5个具有典型代表意义的不同母质类型泥、页岩烃源岩的生排烃模拟实验的模拟结果（相当于选取典型样品），通过归纳、对比、拟合、对接、组装（相当于研究方法），最终建立反映不同成因类型页岩气的形成演化共同规律的通用模式。

3.1.1典型泥页岩烃源岩成气模拟实验与结果

（1）地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式陈建平等［31］以渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地／断陷为对象，通过15000余个湖相烃源岩样品（TOC质量分数达到2.0%）在热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究，揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征，构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃模型。其优点是代表性强、阶段性明显、实现定量化、规律性强；存在问题主要表现在没有考虑泥页岩烃源岩埋藏早期的生物成气过程，也没有模拟泥页岩烃源岩在过成熟（Ro＞2.0%）阶段的成气特征。

（2）页岩气形成机制的生烃热模拟研究

汤庆艳等［30］选择美国GreenRiver、Woodford及我国珠江口盆地等3种不同有机质类型的低成熟页岩，采用密封金管—高压釜体系，在24.1MPa围压下，以20℃/h和2℃/h的升温速率进行生烃热模拟实验，获得模拟实验结果。优点是阶段性明显，实现产烃定量化，规律性强。存在问题主要表现在没有考虑泥页岩烃源岩埋藏早期的生物成气过程，也没有模拟泥页岩烃源岩在过成熟（Ro＞3.0%）以后阶段的成气特征。

（3）煤化阶段与天然气生成演化对应关系

苏现波等［53］通过模拟实验和综合研究，将煤系地层中的烃源岩埋藏热演化成气过程与煤变质演化阶段进行对比，依据埋藏过程中生物气和热成因气的生成及含气饱和度的变化，定性—半定量地给出了煤系烃源岩（相当于Ⅲ型干酪根）成气演化过程与模式。其优点是阶段性明显，反映了一个完整的烃源岩成气演化过程。存在问题主要表现在，一是气体生成没有定量化，气体生成高峰时期（0.9%＜Ro＜1.5%）提前，与甲烷大量生成阶段（1.5%＜Ro＜1.8%）对应相关性差，二是生物气的形成演化没有定量或半定量化，只是提出有这个阶段或过程，三是只考虑了Ⅲ型干酪根。

（4）不同类型优质烃源岩生排油气模式

秦建中等［32］在常规地球化学研究的基础上，综合利用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和有机岩石学等新技术，将优质烃源岩按成岩颗粒或生屑成分分为3种类型：硅质型、钙质型和黏土型。通过对3种类型优质烃源岩样品的地层孔隙热压生排油气模拟实验，建立了其生排油气动态模式。其优点是定量模拟了一个完整的烃源岩热解成气演化过程。存在问题主要表现在，一是没有反映生物成因气的模拟过程，二是只给出了Ⅱ型干酪根烃源岩成气演化的模拟结果，没有给出Ⅰ，Ⅲ型干酪根烃源岩成气演化的模拟结果。

（5）煤层生气模式

刘洪林等［49］通过对比美国粉河盆地与我国鄂尔多斯盆地煤层气成因类型、煤层气演化与煤阶的关系，提出煤层气有2种基本成因类型，生物成因类型和热成因类型，并总结出煤层（相当于Ⅲ型有机质烃源岩）演化形成这2种成因类型煤层气的生气模式。其优点是定量模拟了一套煤层（Ⅲ型干酪根）烃源岩从生成生物成因气（原生生物成因气）到生成热解成因气的相对完整的演化过程。存在问题主要表现在，一是没有揭示煤层演化后期（Ro达到3.0%以后）的生气过程及其衰竭特征，二是本模式只能反映Ⅲ型干酪根有机质烃源岩的成气演化规律，不能代表Ⅰ，Ⅱ型干酪根泥页岩烃源岩的成气规律。

3.1.2建立完整通用页岩成气演化模式的方法

（1）基本思路

以前述5个典型页岩气成气模式为基础，结合前人其他相关成果，优势互补，消除不足，首选确定成气演化的关键演化时间点（Ro在未成熟、低成熟、成熟、高成熟、过成熟等不同阶段联结点），其次对各种模式泥页岩烃源岩的产气参数进行统一化和归一化处理，计算关键节点不同类型干酪根的生排烃（气）量，第三是整合与对接不同阶段泥页岩烃源岩不同阶段成气参数（不同类型干酪根的成气量），最终形成一个统一完整的不同类型泥页岩烃源岩的成气演化模式。

（2）页岩成气演化关键节点

页岩成气演化关键节点指富有机质泥页岩在埋藏演化过程中发生重大地质事件对应的节点，用Ro值来表示。依据前述典型烃源岩演化生排气模拟实验，综合前人相关研究成果，拟定了富有机质泥页岩烃源岩（TOC质量分数大于2%）成气演化关键节点、重要事件标志及其主要依据来源（表3）。

（3）页岩成气演化关键节点生排烃量的确定

要获得不同类型富有机质泥页岩烃源岩成气演化定量模式，须要得到不同类型烃源岩在演化过程中的各个关键节点的生排烃量，实验模拟与研究表明：Ⅰ，Ⅱ型干酪根排气特征很接近，与Ⅲ型干酪根差异较大［31］，为简化模型，用Ⅱ型（或Ⅱ1型）烃源岩的成气特征代表Ⅰ，Ⅱ型烃源岩的成气特征，建立Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ型干酪根烃源岩的成气演化模式。页岩成气演化关键节点生排烃量的确定方法及其依据如表4所示。

3.2结果

以表3和表4为依据，总结出不同类型（Ⅰ，Ⅱ型干酪根代表的油型母质烃源岩和Ⅲ型干酪根代表的煤型生烃母质烃源岩）富有机质（TOC平均质

量分数为2%）页岩成气演化通用模式，定量反映了不同成因类型页岩气的形成演化规律（图2）。

与目前其他页岩气成气演化模式相比，图2具有以下更优越的特点：①囊括了所有成因类型（9种类型）的页岩气。各成因类型页岩气成气演化规律清楚明了；②定量表征了一个完整清晰的页岩成气演化序列；③便于记忆，实用简单，预测性强，可用于任何地区富有机质页岩层系页岩气的初步定量预测；④更有利于页岩气勘探的分类指导与预测：只要知道了页岩干酪根类型和演化程度，就立即能联想和评估要寻找的页岩气的类型、领域（深度范围和地区）和页岩气的大致潜力；⑤具有普遍意义和代表性，尽管本模式的定量数据还存在一定的误差，但仍具有可比性和预测性，具有普适性和示范性。

4北方页岩气分布特征与勘探方向

4.1页岩气在盆地内的分布特点与分布模式

依据形成条件、成气模式和成因机理，页岩气可分布于盆地内任何有富有机质页岩赋存的地方，且不同成因类型的页岩气的分布和产状具有明显的规律性。

原生油型生物气和原生煤型生物气主要分布于盆地（前者为湖或海相，后者为过渡沼泽相）浅层的沉积、沉降中心，呈毯状分布；次生油型生物气和次生煤型生物气主要分布于盆地边缘或盆地内部浅层（生物作用强烈的地方），呈环带分布。

成熟油型气和高成熟—过成熟油型气主要分布在湖（海）相盆地深部的沉积沉降中心及其周边低斜坡，平面上呈环带状分布。低成熟煤型气、成熟煤型气和高成熟—过成熟煤型气主要分布在过渡相沼泽相盆地（煤系地层）的斜坡（中部）到沉积沉降中心（深部），受热演化程度的制约，平面上呈环带状分布。

由此可知，富有机质页岩盆地页岩气的分布，具有全凹陷含气，纵向上依成熟演化分层，平面上据演化程度分带的有序连续分布特征。纵向上，由

地表向深层依次为，地表—浅层原生油型或原生煤型生物成因页岩气、浅层次生油型或次生煤型生物页岩气、中层低成熟煤型页岩气（针对煤系地层）、深层成熟油型页岩气或成熟煤型页岩气、更深层高成熟—过成熟油型页岩气或煤型页岩气。平面上围绕盆地沉积沉降中心呈环带分布，即由盆地边缘到盆地中心依次为，盆地边缘分布次生油型生物页岩气或次生煤型生物页岩气、高斜坡（浅层）分布低成熟煤型页岩气、低斜坡（中—深层）分布成熟油型页岩气或成熟煤型页岩气、盆地中心（深层）分布高成熟—过成熟油型页岩气或高成熟—过成熟煤型页岩气（图3）。

4.2北方页岩气勘探的正确方向

北方页岩气勘探应遵循北方沉积盆地页岩气成因类型及其分布模式，进行分区分类评价与预测，依区依类制定不同勘探政策，各个击破。

4.2.1北方页岩气勘探的策略

西北、华北、东部地区盆地的下古生界，应该以寻找与南方已开采的高成熟—过成熟油型相似的页岩气为主要目标，但因埋藏深，勘探难度大，不宜优先考虑。整个北方地区的上古生界，应该以寻找成熟煤型气、高成熟—过成熟煤型气为主要目标，也可作为优先考虑的勘探领域。北方中生界富有机质泥页岩主要分布在西北、华北和东北地区，页岩气成因类型多，其中三叠系—侏罗系应该以寻找低成熟、成熟、高成熟—过成熟煤型页岩气和次生煤型页岩气为主要目标，也应该作为优先考虑的勘探领域；白垩系应该以寻找高成熟—过成熟油型页岩气和次生油型生物页岩气为主要目标。对于新生界，北方各地区的盆地内都有富有机质泥页岩分布，但热成熟度总体比较低，且各地区差异大，应该以寻找次生油型生物页岩气和次生煤型生物页岩气、原生油型生物页岩气和原生煤型生物页岩气、低成熟煤型页岩气为主，东部渤海湾盆地的一些次级深凹陷的古近系页岩层系可寻找高成熟—过成熟油型页岩气。热解类油型页岩气不是北方页岩气的主要勘探对象。

4.2.2北方页岩气勘探的具体思路

针对具体盆地，页岩气勘探的思路是：在盆地中心的地表—浅层，应该以寻找柴达木盆地三湖地区新近系—第四系的原生油型与煤型生物页岩气，

和美国粉河盆地白垩系FortUnion组原生煤型生物页岩气为主要目标；在盆地边缘浅层应该以寻找美国密执根盆地的Antrim次生油型生物页岩气和阜新盆地白垩系阜新组次生煤型页岩气为主要目标；在含煤盆地中浅层斜坡区应该以寻找西西伯利亚盆地白垩系乌连戈伊低成熟煤型页岩气和吐哈盆地吐鲁番坳陷侏罗系水西沟群低成熟煤型页岩气为主要目标；盆地中深层低斜坡区以寻找美国福特沃斯盆地下石炭统Barrett成熟油型页岩气为目标；盆地中心的深层以寻找美国圣华金盆地白垩系lewis高成熟—过成熟油型页岩气为主要目标，或以寻找沁水盆地白垩系高成熟—过成熟煤型页岩气为主要目标。

5结论

（1）北方页岩气在成因类型、成藏条件、成气模式与分布规律等方面与南方页岩气有较大差异，南方页岩气勘探思路不适用于北方。

（2）创建了一套页岩气的成因（机制）—母质（类型）—演化（阶段）三级分类方案和模板，将页岩气分为2个大类4类10种类型，有利于页岩气勘探的分类指导。

（3）总结出一套完整统一、实用的反映页岩演化成气规律的定量评价通用模式，有利于页岩气勘探的分类评价与预测。

（4）提出“全凹陷含气，纵向上依演化分层，平面上据演化分带的页岩气有序连续分布”规律，建立油气盆地页岩气分布模式，提出北方页岩气勘探

应该采取“分类勘探，分步实施，各个击破”原则，明确北方页岩气勘探的正确思路与方向。

更多精彩文章推荐

罗群教授岳中琦教授梁光河教授吕洪波教授邓懋平高工校培喜教授王英民教授罗照华教授张中欣贺静莫宣学院士

分享到朋友圈是对我们最大的支持哦~~

期待您的关注

【页岩气是什么气(什么是页岩气？它有什么作用？)】相关文章：

页岩气是什么气(什么是页岩气？它有什么作用？)图文推荐