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1. 中科院边缘海地质与油气资源重点实验室 2. 中海油湛江分公司勘探开发部 3. 西南石油大学 2012.4. 深圳

第二届沉积学与油气资源潜力研讨会， 2012 ，深圳. 非常规天然气地质特征及资源潜力 与勘探开发技术 何家雄 1 马文宏 2 刘全稳 3 龚晓峰 1. 1. 中科院边缘海地质与油气资源重点实验室 2. 中海油湛江分公司勘探开发部 3. 西南石油大学 2012.4. 深圳. 报告主题. 1. 非常规天然气地质特征及资源潜力. 2. 非常规天然气勘探开发进展及关键技术. 常规油气藏. 常规油气藏. 常规油气藏. 非常规天然气：煤层气、页岩气、致密砂岩气、水合物. 非常规天然气资源占 62%. 全球非常规天然气资源与常规油气资源的比较.

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1. 中科院边缘海地质与油气资源重点实验室 2. 中海油湛江分公司勘探开发部 3. 西南石油大学 2012.4. 深圳

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  1. 第二届沉积学与油气资源潜力研讨会，2012，深圳第二届沉积学与油气资源潜力研讨会，2012，深圳 非常规天然气地质特征及资源潜力 与勘探开发技术 何家雄1马文宏2 刘全稳3 龚晓峰1 1.中科院边缘海地质与油气资源重点实验室 2.中海油湛江分公司勘探开发部 3.西南石油大学 2012.4.深圳

  2. 报告主题 1.非常规天然气地质特征及资源潜力 2.非常规天然气勘探开发进展及关键技术

  3. 常规油气藏 常规油气藏 常规油气藏 非常规天然气：煤层气、页岩气、致密砂岩气、水合物

  4. 非常规天然气资源占62% 全球非常规天然气资源与常规油气资源的比较

  5. 非常规天然气在天然气资源构成中占绝对优势 全球常规天然气资源量378万亿立方米，非常规天然气资源量716.2万亿立方米(不含致密气和水合物)，天然气水合物资源量3000万亿立方米 ，非常规天然气约是常规天然气的10倍。 世界天然气资源总量构成特征

  6. 非常规天然气在中国天然气资源构成中达84.6% 中国非常规天然气资源量306.6万亿立方米(水合物131.8万亿立方米)，常规天然气资源量56万亿立方米， 是常规天然气资源量的5倍多。 中国不同类型天然气资源构成特点

  7. 非常规油气在剩余待开发油气资源中居优势：随着勘探开发的深入，剩余油气资源中非常规油气超过80%（不含水合物）非常规油气在剩余待开发油气资源中居优势：随着勘探开发的深入，剩余油气资源中非常规油气超过80%（不含水合物） 非常规油气藏 （据邹才能，2009，修改）

  8. 报告主题 1非常规天然气地质特征及资源潜力 Ⅰ页岩气地质特征及资源潜力

  9. 全球页岩气资源丰富分布普遍 据美国国家石油委员会（NPC）统计，截至2007年底，全球页岩气资源量约为456.2万亿方，占全球非常规气资源量近50%。主要分布在北美（占23.8%）、中亚和中国（占21.9%）、中东和北非（占15.8%）、拉美（占13.1%）等国家和地区 。

  10. 世界页岩气资源分布特征（万亿立方米） • 北美地区：108.75万亿立方米，占23.8% • 中亚和中国：99万亿立方米，占21.9% • 中东—北非：72.2万亿立方米，占15.8% • 拉丁美洲：59.9万亿立方米，13.1% • 太平洋国家：65.5万亿立方米，占14.4% • 其他地区：50.1万亿立方米，占11% 世界资源量456.2万亿立方米

  11. 北美发现30个页岩气盆地，2009年产量近950亿方 （ 美国：867亿方，其中Barnett页岩气：509亿方）

  12. 北美页岩气勘探快速发展，实现了商业性开采 在近10年的时间里，北美页岩气产量增长了近10倍，在2011年有望超过150亿方英尺/天。

  13. 未来的页岩气将成为美国非常规天然气的主体 据美国能源信息署（EIA）预测，未来二十多年，页岩气产量还会大幅上升，到2030年页岩气产量将占到美国天然气总产量的24.3%。 美国天然气产量历史及预测（EIA）

  14. 随着勘探的深入，北美区页岩气勘探开发深度已达2000-4000米，最大接近6000米随着勘探的深入，北美区页岩气勘探开发深度已达2000-4000米，最大接近6000米 北美地台区页岩气藏勘探开发深度图

  15. 页岩气基本地质特征及成藏条件 页岩（Shale）：是由粒径<0.0039mm的细粒碎屑、粘土、有机质等组成、具页状或薄片状层理、易碎裂的一类沉积岩，美国称之为粒径<0.0039mm的细粒沉积岩。页岩约占总沉积物的55%。页岩类型一般有黑色页岩、炭质页岩、硅质页岩、铁质页岩、钙质页岩等。 常用碎屑岩分类简表 页岩气(shale gas)：从一定厚度富有机质页岩中，通过先进的工艺措施采出的天然气，或自生自储在页岩纳米级孔隙中连续聚集的天然气 。该气藏一般无自然产能，必须通过水平分段压裂等工艺措施方可开采出来。

  16. 页岩气成藏基本条件：页岩生气层＋盖层/储盖层页岩气成藏基本条件：页岩生气层＋盖层/储盖层 页岩气主要地质特征及开发生产特点（据邹才能.2010.修改）

  17. 中国页岩气地质特征及资源潜力

  18. 中国页岩气基本地质特征 1. 中国主要有海相、海陆过渡、陆相三套页岩，海相页岩分布在三大地区，陆相页岩分布在六大盆地，均能形成页岩油、页岩气； 2. 中国海相页岩地层分布广，热演化程度与埋藏深度差异较大，其中，四川盆地是页岩气分布最有利的地区； 3. 四川盆地发育多套富有机质页岩、厚度大、分布稳定，其中最有利的下古生界富有机质页岩，主要为浅水-陆坡深水相沉积； 4. 四川盆地中以川南下古生界页岩有机碳含量高、热演化程度较高、发育微-纳米孔隙、脆性矿物丰富、含气量较高，是最有利页岩气突破区。

  19. 准噶尔盆地C-J 吐哈盆地 P-J 松辽盆地 K 渤海湾盆地E 塔里木盆地Ε-O 鄂尔多斯盆地C-T 华北地区 Pz 南方地区 Z-P（四川/安徽） 中国近海盆地E/Mz 中国主要发育海相、海陆过渡、陆相三套页岩，海相分布在三大地区，陆相分布在六大盆地，都可以形成页岩油、页岩气 • 三大海相地区 • 南方古生界 • 华北地区古生界 • 塔里木盆地寒武－奥陶系 • 六大陆相盆地 • 松辽盆地白垩系 • 渤海湾盆地古近系 • 鄂尔多斯盆地石炭-三叠系 • 准噶尔盆地石炭－侏罗系 • 吐哈盆地二叠系-侏罗系 • 中国近海盆地古近系/中生界

  20. 报告主题 1非常规天然气地质特征及资源潜力 Ⅱ煤层气地质特征及资源潜力

  21. 常规 煤成气藏（经过运聚） 煤层 煤层气气藏（未经运移） 煤层气涵义 煤层气系指产自煤层中由甲烷、乙烷及少量二氧化碳等组成的混合气，甲烷一般占95%-98%。这些气体由成煤演化过程中生成且主要吸附或游离于煤层之中，其与经过运聚过程而富集成藏的常规煤型气存在明显的差异。

  22. 煤层气一般以三种形式存在 游离状态： 　　天然气以自由气体状态存在于煤的割理和裂缝孔隙中，可以自由运移，运移的动力主要是地层水的压力。煤层中游离状态天然气约占煤层气的10%～20%。 吸附状态： 　　在煤的内表面上分子的吸引力在煤的表面产生吸附场，吸引周围的气体分子。吸附状态是一个可逆的过程。吸附状态天然气约占煤层气的70%～95%，煤层气主要为煤层吸附气。 溶解状态： 　　煤中还有少量的天然气溶解在煤层的地下水中，称为溶解气，其量很少。

  23. 煤层气赋存状态与常规煤成气存在明显差异： 　　 由于煤层气以吸附状态聚集为主。因此，目前研究的重点，是如何勘探和开采以吸附态赋存的具有一定规模的煤层甲烷气。

  24. 煤层气与常规天然气成藏地质特征比较具有以下特点煤层气与常规天然气成藏地质特征比较具有以下特点 常规天然气及煤成气 游离状态 聚集在孔隙和裂缝中 烃源岩 运移 储集层 气体单相 煤层气 吸附状态 吸附在孔隙的内表面 煤层中 生成 未运移原地吸附 气-水多相 储集机理 成藏过程 流体特征 煤层气具有独特的成藏机理

  25. 世界煤层气资源潜力巨大、分布普遍 世界煤层气资源分布 （单位：万亿立方米） • 世界煤层气资源量260万亿立方米，90%的煤层气资源分布在12个主要产煤国，其中俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚的煤层气资源量均超过10万亿立方米 。

  26. 煤层气分布广泛资源潜力巨大 有圈闭  目前开展煤层气开发开采的国家遍布全球

  27. 世界煤层气资源潜力排序 17-113 单位：万亿立方米 6-76 17.9-76 36.8 11-19 21.2 8-14 3 3 2 • 世界煤层气总资源量约260万亿立方米。 • 2006年我国新一轮煤层气资源普查结果：2000m埋深以浅的煤层气资源量为36.8万亿m3，其中可采资源量为10.9万亿m3，位居世界前三，但产量低。

  28. 报告主题 1非常规天然气地质特征及资源潜力 Ⅲ致密砂岩气地质特征及资源潜力

  29. 致密砂岩气的概念 气藏分类 致密气藏 常规天然气藏 • 根据气藏储层孔渗性一般可分为常规天然气藏和致密气藏两大类； • 随着技术进步，煤层气和页岩气相继投入开发，根据气藏特点人们又将其分为常规天然气藏和非常规天然气藏，其中非常规天然气藏包括致密气、煤层气及页岩气和天然气水合物 0.1mD 引自Stephen A．Holditch， 2006年SPE 103356

  30. 致密砂岩气定义与内涵 世界上无统一的致密气标准和界限，不同国家根据不同时期的资源状况、技术经济条件、税收政策来制定其标准和界限，且在同一国家、同一地区，随着认识程度的提高，致密气的概念也在不断的更新。 致密气藏划分主要判识标准 英国 < 1 mD 德国 <0.6mD 美国 <0.1mD

  31. Ⅰ.20世纪70年代以来，全球已勘探发现或预测有致密气的盆地达到70余个，致密气资源量约210万亿方，2008年致密气产量达到4320亿方，占世界天然气总产量的1/7，故致密气已成为当今天然气资源的重要组成部分。 Ⅱ.北美地区天然气勘探开发实践表明：致密气、煤层气、页岩气作为常规天然气资源的重要补充，能够保障美国的天然气供应、减少天然气对外依存度。 Ⅲ.我国致密气分布广泛、资源潜力巨大。 以下重点对致密气地质特征及资源潜力进行初步剖析与探讨。

  32. 大多数专家定义的致密砂岩气概念 覆压基质渗透率小于或等于0.1mD的砂岩气层， 单井一般无自然产能或自然产能低于工业气流下限，亦即气藏一般不具驱动能量，但在一定经济条件和技术措施下可以获得工业天然气产量（通常情况下，这些措施包括压裂、水平井、多分支井等）。 根据致密气定义其一般具有以下重要地质特征及开采特点： Ⅰ渗透率特低 • 覆压校正后的岩心渗透率小于0.1mD的样品超过50% • 大面积低渗条件下存在一定比例的相对高渗样品 • 裂缝可以改善储层渗流条件(“甜点”)，但评价时不含裂缝渗透率 Ⅱ自然产能低 • 无自然产能或自然产能达不到工业气流标准 Ⅲ经过大型水力压裂，或者采用水平井、多分支井，方可获工业气流 以下以美国致密气为例对其地质特征及开采特点进行介绍：

  33. 报告主题 1.非常规天然气地质特征及资源潜力 2.非常规天然气勘探开发进展及关键技术

  34. Ⅰ煤层气勘探开发进展及关键技术 国外煤层气勘探开发技术及进展

  35. 国内煤层气勘探开发进展及关键技术

  36. 2非常规天然气勘探开发进展及关键技术 Ⅱ页岩气勘探开发面临的问题及关键技术

  37. 我国页岩气勘探开发面临的问题及关键技术 （据邹才能，2009，修改） 1.页岩气藏突破的核心区优选与资源评价方法？ 2.页岩中纳米级孔隙、裂缝分布与定量预测方法？ 3.页岩气吸附、游离、解析扩散、富集机理与评价方法？ 4.构造活动区页岩气保存的关键条件与评价？ 5.陆相、海相页岩气异同与评价？ 6.页岩气测井、地震岩石物理响应与检测技术？ 7.页岩气水平井、压裂、完井等一体化井筒技术？ 8.井网密度优化与单井最大采出量？ 9.中国复杂地表与深层页岩气开采经济界限？ 10.页岩气评价工业标准、储量规范与相关政策？

  38. 页岩中纳米级孔隙、裂缝分布与定量预测方法需要进一步深入页岩中纳米级孔隙、裂缝分布与定量预测方法需要进一步深入 页岩中基质孔隙分类（Bob Loucks，2010年） 有机质孔隙 混合孔隙网络 颗粒间孔隙 颗粒内孔隙 （美国德州大学奥斯丁分校泥岩系统研究实验室和德州高级油藏研究所）

  39. 页岩中纳米级孔隙、裂缝分布与定量预测等需要进一步深入页岩中纳米级孔隙、裂缝分布与定量预测等需要进一步深入 有机质孔隙 Pearsall页岩颗粒内孔隙网络 印模 混合孔隙网络 有机质孔隙 颗粒间孔隙 颗粒内孔隙 Loucks等，2010 白云石印模 化石印模 颗粒间孔隙 晶体溶解 Pearsall页岩 15,934’

  40. 页岩中纳米级孔隙、裂缝分布与定量预测方法需要进一步深入页岩中纳米级孔隙、裂缝分布与定量预测方法需要进一步深入 Barnett页岩有机质内的超微孔隙

  41. 页岩气吸附、游离、解析扩散、富集机理与评价需要深入研究页岩气吸附、游离、解析扩散、富集机理与评价需要深入研究

  42. 总之，页岩气勘探开发的关键技术可总结以下5类：总之，页岩气勘探开发的关键技术可总结以下5类： 储层评价技术 实验分析技术 测井评价技术 资源评价技术 页岩气开采技术

  43. New Shale Play Learning Curves have benefited from the Barnett Shale developments Ⅰ实施页岩气水平井、压裂、完井等一体化井筒技术 第一次减阻水压裂 第一口钻井 第一次水平井钻井 第一次减阻水压裂 受益于Barnett页岩气开发 的新兴页岩气“学习曲线” 第一次水平井钻井 第一口钻井 垂直井数 水平井数

  44. Ⅱ应用水平井分段压裂技术改善页岩渗流系统 早期的水平井分段压裂 “改变游戏规则”认识到通过对水平井进行多段压裂来创造一个可渗流的气藏以达到高产的目的。 页岩气水平井分段压裂 Source: Encana 这项技术突破使无数的深层、超低渗页岩气藏得以生产，促使Barnett页岩成为得州最大的天然气田。

  45. 2非常规天然气勘探开发进展及关键技术 Ⅲ致密砂岩气勘探开发进展及关键技术

  46. 致密砂岩气勘探开发进展及关键技术 致密气美国勘探开发最成功。针对致密砂岩气储层物性差、储量丰度高、单井井控储量小等的地质及开发特征，目前美国已形成了气藏描述、井网加密、分层压裂等多项主体开发技术。 气藏描述 地质特征 井网加密 开发技术 分层压裂 开发特征 小井眼 快速钻井

  47. ㈠气藏描述技术 1、发展以提高储层预测和气水识别精度为目标的二、三维地震技术系列 • 构造描述技术 • 波阻抗反演储层预测技术 • 地震属性分析技术 • 频谱成像技术 • 三维可视化技术 • 地震叠前反演技术 Burgos盆地利用叠前反演和三维可视化技术提高了储层岩性和流体识别能力，降低了钻井风险

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