在岩石这个大家庭里,页岩是别具特点的成员。书页状的连续纹理,致密的躯体,纳米级的孔隙,复杂的成分……页岩是黏土沉积后,经过亿万年过程中压力和温度的不断变化后形成的岩石,其中混杂了石英等多种化学物质。根据化学成分的不同,可分为钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩、炭质页岩、黑色页岩、油母页岩等。铁质页岩可能成为铁矿石,油母页岩可以提炼石油,黑色页岩则可以作为石油的指示地层。
而页岩气是赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气。可以说,页岩气是在页岩“母亲”的怀抱中成长起来的。
页岩气的形成有别于常规油气,具有“自生自储”的特点。常规油气成藏过程是烃源岩生烃后,烃类从源岩排出,并经过运移通道进入常规圈闭,而保存下来形成现今的油气藏。而页岩气的形成过程是富有机质页岩作为烃源岩生气后,源岩内未被排出,并保存在页岩内部的天然气,富含有机质的页岩既是烃源岩又是储层。
在常规油气系统中,认为页岩是铁板一块无孔隙,通常作为烃源岩或圈闭的盖层进行研究,北美页岩油气开发取得成功,突破了常规石油理论认识。通过大量研究表明,页岩储层内含有大量纳米级孔隙,孔隙的大小仅有大概一根头发丝直径的千分之一。这些孔隙可形成油气水平运移的有效通道,也是页岩气的主要聚集场所。在页岩孔隙中,页岩气以游离态和吸附态两种形式赋存,以游离态为主,可占到50%至80%。
很久以来,人们并未认识到页岩的重要价值。直到1997年Barnett页岩气田开发取得突破之后,一批页岩气田的相继开发,页岩孔隙中含有丰富的天然气资源才被广泛认识,页岩气才作为重要的天然气资源日益受到重视。我国页岩气资源也很丰富,经过发展已初具产量规模,成为北美之外最大的页岩气产区。
页岩气在开发过程中,还要定位甜点区。北美地质构造条件相对稳定,富有机质页岩生气后,原地保存,通常条件下有页岩储层即有页岩气,甜点区大面积连续分布。与北美不同,我国构造条件相对复杂,页岩生气后受多期构造改造,部分页岩储层在后期改造中页岩气散失,在我国有页岩储层不一定有页岩气,或页岩含气性较差不具开采价值。因此,我国页岩气甜点区主要位于保存条件较好的构造稳定区或相对稳定区。
由于页岩气在超低渗储层内的流动性极差,单井无自然产能。找到甜点区后,还要通过水平井体积压裂技术压开致密的储层。压裂过程中,裂缝会沿天然裂缝开启并扩展,在页岩储层中形成复杂体积缝网,就能顺利“吐”出来页岩气了。(杨振宇)