技术领域

[0001] 本发明涉及页岩气富集成藏分类的技术领域， 特别是一种页岩气富集成藏分类 方法。

背景技术

[0002] 由于页岩基质以纳米微孔为主， 远较其它流体储层致密， 致使页岩气的富集成 藏模式显著不同于其它流体矿藏。 早在 1995年， 美国地质调査局在美国页岩气 评价中就引入了"连续型"油气藏概念， Curtis则在 2002年界定页岩气为连续型气 藏， 美国地质调査局更是在 2005明确提出页岩气属于连续富集成藏类型； 此后 ， 页岩连续型成藏理论被引入中国， 并在中国页岩气勘探实践中得到推广应用

[0003] 页岩气连续富集成藏模式表明页岩生成了生物 化学成因气、 热成因气， 或二者 的混合气， 具有隐蔽聚集机理、 运移距离短和多种岩性封闭等特征， 页岩气富 集区大面积连续分布， 气藏边界仅受页岩层分布的限制。 页岩气连续富集成藏 模式认为页岩既是烃源岩， 也是储集岩， 其本身还具备较强的封闭性能， 是典 型的源-储-盖一体化的富集模式。 该模式强调生烃源岩及聚气储层的一体化， 将 保护储层的作用放到次要位置， 忽略构造演化造成的生烃源岩与聚气储层的分 离， 以及对聚气储层和保护地层的改造与破坏， 同吋也不强调成藏诸要素的吋 空关系匹配程度。

[0004] 虽然 Barnett页岩气富集的结果是大面积连续成片的� � 但在富集成藏过程中， 构 造演化实质性地形成了大量生烃需要的埋藏深 度， 以及富集成藏需要的排烃深 度， 即构造演化对其生、 排烃系统的作用和影响仍然不可忽视。 构造演化对焦 石坝页岩气藏聚气储层的空间形态进行了大幅 度改造， 造成了生烃源岩与聚气 储层的分离， 使得页岩气并非原地聚集， 而是进行了一定距离的运移后在同一 页岩层的不同位置重新富集成藏。 由此可见， 现有页岩气连续富集成藏理论无 法解释发现的越来越多富集特征各不相同的页 岩气藏， 难以适应当前页岩气深 化勘探幵发的需要， 急需建立更为精细的、 包含各种页岩气富集特征的页岩气 富集成藏模式， 以指导具有不同富集成藏特征的各类页岩气勘 探幵发的实际需 要。

技术问题

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点， 提供一种打破原有页岩连续型成藏理 论及技术体系， 分类更加精细、 为页岩气深化勘探幵发提供有利支持的页岩气 富集成藏分类方法。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现： 一种页岩气富集成藏分类方法， 它包 括以下步骤：

[0007] Sl、 解析页岩气富集成藏系统， 将该系统劈分为生烃源岩、 聚气储层和保护地 层三个静态子系统， 以及构造演化、 沉积序列、 成岩演化、 生烃历史四个动态 子系统， 依靠对动态子系统及静态子系统相互作用关系 解析及主因素提取， 建 立起三大类六亚类页岩气富集成藏模式；

[0008] S2、 依据构造演化对页岩气生烃源岩、 聚气储层和保护地层控制程度的不同， 将步骤 S1中的页岩气富集模式划分为构造主控生烃源� ��型页岩气富集模式、 构 造主控聚气储层型页岩气富集模式和构造主控 保护地层型页岩气富集模式；

[0009] S3、 构造主控生烃源岩型页岩气富集模式包括以下 两个亚类：

[0010] S3 (I) 、 原地连续生物成因页岩气富集模式： 若盆地构造沉降幅度不大， 埋 深较浅、 泥页岩中的孔隙水尚未完全排出， 同吋通过盆地边缘大气淡水的不断 充注， 富有机质泥页岩在缺氧、 低温和有水环境下幵始生成生物成因页岩气， 并在原地聚集成藏， 则划分为原地连续生物成因页岩气富集模式；

[0011] S3 (II) 、 原地连续热成因页岩气集模式： 若盆地构造沉降幅度加大， 埋深增 力口， 地层温度和压力逐渐增大， 孔隙中的原生水要么受压实作用影响逐渐排出 ， 受高温高压环境影响逐渐蒸发， 最终消耗殆尽， 泥页岩中的干酪根、 沥青有 机质幵始经由热降解作用或热裂解作用大量成 烃， 则划分为原地连续热成因页 岩气富集模式； [0012] S4、 构造主控聚气储层型页岩气富集模式包括以下 两个亚类：

[0013] S4 (I) 、 正向构造储集型页岩气富集模式： 在前陆盆地形成过程中， 或形成 后烃源岩幵始大量生、 排烃过程中， 聚气储层所在区域遭受了强烈的构造挤压 ， 造成原来位于盆地斜坡地带单斜构造上、 或盆地中心地带负向构造中的聚气 储层发生大幅度褶皱变形， 则划分为正向构造储集型页岩气富集模式；

[0014] S4 (II) 、 裂缝带储集型页岩气富集模式： 若前陆盆地形成过程中， 或形成后 烃源岩幵始大量生、 排烃， 或生、 排烃过程已经结束， 与此同吋聚气储层所在 区域发生了多期次构造升降运动， 聚气储层的埋藏深度因震荡性变化而造成地 层温度、 压力的急剧起伏， 气体吸附、 解吸过程和游离气收缩、 膨胀过程不断 反复， 将促使聚气储层中各类成岩裂缝的幵启活化， 而构造升降运动形成的应 力集中的交互变化也诱导出较多的构造裂缝， 则划分为裂缝带储集型页岩气富 集模式；

[0015] S5、 构造主控保护地层型页岩气聚集模式包括以下 两个亚类：

[0016] S5 (I) 、 断裂破坏型页岩气聚集模式： 若经历多期次构造运动挤压或拉张作 用后， 页岩气藏核心区域幵始发生各类挤压或拉张断 层及其诱导裂缝， 原有的 聚气储层及其顶底保护地层幵始被众多断层分 块切割， 断层附近富集的页岩气 逐渐沿断层及其诱导裂缝逸散卸压， 造成原有页岩气藏的切割破坏， 页岩本身 致密具有一定的封盖能力， 加上其顶底保护层的存在， 远离断层及其诱导裂缝 的断块内部仍保留局部聚集的页岩气， 则划分为断裂破坏型页岩气聚集模式； [0017] S (II) 、 剥蚀残余型页岩气聚集模式： 若在经历多期次构造隆升运动作用后， 页岩气藏核心区地层遭受持续抬升， 地层倾角变大， 导致聚气储层及其顶底保 护地层的上翘端部分出露地表， 遭受地表大气水淋滤作用， 富集其中的页岩气 由于降压解吸， 吸附页岩气大量变为游离气， 另一方面由于来源于空气中的 N2 、 C02因具有更强的吸附性进入页岩储层后大量置 换页岩气， 导致越来越多的游 离页岩气逐渐向地表逸散， 而地表的大气淡水同吋向聚气储层反向注入， 待气 体逸散与大气淡水注入达到平衡吋， 气体在页岩气藏聚气储层内重新聚集成藏 ， 则划分为剥蚀残余型页岩气聚集模式。

发明的有益效果 有益效果

[0018] 本发明具有以下优点： 通过充分吸收当前国际国内富集特征各不相同 的页岩气 藏特点， 细致解析页岩气富集系统的因素构成及各因素 相互作用关系， 提取影 响页岩气富集成藏的关键主因素， 打破现有的页岩气连续型富集成藏理论及其 特征模式， 建立起三大类六亚类的页岩气富集成藏新模式 ， 该模式对页岩气富 集成藏的分类更加精细， 有利于针对不同页岩气富集成藏模式幵展不同 规模和 技术体系的页岩气勘探幵发实践， 从而细化了页岩气的勘探有利目标及其幵发 效益高低， 在为页岩气深化勘探幵发提供技术支持的同吋 ， 还进一步指明了具 体的实施的目标方向。

对附图的简要说明

附图说明

[0019] 图 1为页岩气富集成藏系统及其分类方法；

[0020] 图 2为原地连续生物成因页岩气富集模式图；

[0021] 图 3为原地连续热成因页岩气富集模式图；

[0022] 图 4为正向构造储集型页岩气富集模式图；

[0023] 图 5为裂缝带储集型页岩气富集模式图；

[0024] 图 6为断裂破坏型页岩气聚集模式图；

[0025] 图 7为剥蚀残余型页岩气聚集模式图；

[0026] 图 8为构造型页岩气富集模式分类与特征关系图� �

本发明的实施方式

[0027] 下面结合附图对本发明做进一步的描述， 本发明的保护范围不局限于以下所述 [0028] 一种页岩气富集成藏分类方法， 它包括以下步骤：

[0029] Sl、 解析页岩气富集成藏系统， 将该系统劈分为生烃源岩、 聚气储层和保护地 层三个静态子系统， 以及构造演化、 沉积序列、 成岩演化、 生烃历史四个动态 子系统， 依靠对动态子系统及静态子系统相互作用关系 解析及主因素提取， 建 立起三大类六亚类页岩气富集成藏模式， 如图 1所示； [0030] S2、 依据构造演化对页岩气生烃源岩、 聚气储层和保护地层控制程度的不同， 将步骤 S1中的页岩气富集模式划分为构造主控生烃源� ��型页岩气富集模式、 构 造主控聚气储层型页岩气富集模式和构造主控 保护地层型页岩气富集模式；

[0031] S3、 构造主控生烃源岩型页岩气富集模式发育于稳 定的克拉通盆地或前陆盆地 ， 通过长期稳定的构造沉降， 盆地维持着持续稳定的可容纳空间， 构成的海盆 深水岩相古地理环境， 易于产出多套泥页岩和致密灰岩的沉积序列组 合， 那些 富含有机质的泥页岩及其顶底发育的致密灰岩 或泥页岩沉积序列， 成为有利的 页岩气生烃源岩、 聚气储层和保护地层， 其中生烃源岩生烃阶段及成烃产物受 构造演化作用的影响巨大， 根据盆地构造演化作用对生烃源岩生烃阶段及 成烃 产物的影响程度进一步将构造主控生烃源岩型 页岩气富集模式细分为以下两个 亚类：

[0032] S3 (I) 、 原地连续生物成因页岩气富集模式： 若盆地构造沉降幅度不大， 埋 深较浅、 泥页岩中的孔隙水尚未完全排出， 同吋通过盆地边缘大气淡水的不断 充注， 富有机质泥页岩在缺氧、 低温和有水环境下幵始生成生物成因页岩气， 并在原地聚集成藏， 则划分为原地连续生物成因页岩气富集模式， 其具体特征 如图 2所示， 其特征包括烃源岩成熟度低、 储层压力低， 但储层各类裂缝均较为 发育、 原始含水饱和度高、 吸附气含量高， 气藏源 -储-盖体系完整， 富集区连续 大面积分布等典型特征；

[0033] S3 (II) 、 原地连续热成因页岩气集模式： 若盆地构造沉降幅度加大， 埋深增 力口， 地层温度和压力逐渐增大， 孔隙中的原生水要么受压实作用影响逐渐排出 ， 受高温高压环境影响逐渐蒸发， 最终消耗殆尽， 泥页岩中的干酪根、 沥青有 机质幵始经由热降解作用或热裂解作用大量成 烃， 则划分为原地连续热成因页 岩气富集模式， 其具体特征如图 3所示， 其特征包括烃源岩成熟度中 -高、 储层压 力高， 储层构造缝不发育， 不含水， 吸附气含量中到低， 气藏源-储 -盖体系完整 ， 富集区连续大面积分布等典型特征；

[0034] 在上述两个亚类的页岩气富集模式中， 构造演化作用的核心体现在通过构造沉 降形成的埋深范围限定了页岩有机质的成烃方 式， 页岩储集体孔缝系统的形成 及其顶底保护层的致密化则是通过成岩作用演 化而成的； 页岩气藏的空间分布 主要受控于聚气储层的发育， 从而形成页岩气富集区大面积连续分布的局面 ；

[0035] S4、 构造主控聚气储层型页岩气富集模式发育于前 陆盆地的构造调整区， 通过 前陆盆地成盆过程的快速沉降， 形成了有利的页岩气生烃源岩和保护地层沉积 序列， 并在进入热解成烃埋深门限后大量生烃及原地 排烃富集， 随着前陆盆地 形成而频繁发生的构造运动的耦合叠加影响， 聚气储层的空间形态或内部结构 发生较大变化， 迫使原先富集的页岩气重新调整， 并汇聚成藏， 依据构造演化 促使聚气储层发生变化的实际特征， 将构造主控聚气储层型页岩气富集模式细 分为以下两个亚类：

[0036] S4 (I) 、 正向构造储集型页岩气富集模式： 在前陆盆地形成过程中， 或形成 后烃源岩幵始大量生、 排烃过程中， 聚气储层所在区域遭受了强烈的构造挤压 ， 造成原来位于盆地斜坡地带单斜构造上、 或盆地中心地带负向构造中的聚气 储层发生大幅度褶皱变形， 则划分为正向构造储集型页岩气富集模式， 如图 4所 示， 其特征包括烃源岩成熟度高、 储层压力超高， 褶皱翼部构造裂缝发育， 褶 皱主体部位页理缝幵启， 不含水、 吸附气含量中， 气藏源 -储-盖体系完整， 页岩 气富集区受控于正向构造分布规模和范围等典 型特征；

[0037] S4 (II) 、 裂缝带储集型页岩气富集模式： 若前陆盆地形成过程中， 或形成后 烃源岩幵始大量生、 排烃， 或生、 排烃过程已经结束， 与此同吋聚气储层所在 区域发生了多期次构造升降运动， 聚气储层的埋藏深度因震荡性变化而造成地 层温度、 压力的急剧起伏， 气体吸附、 解吸过程和游离气收缩、 膨胀过程不断 反复， 将促使聚气储层中各类成岩裂缝的幵启活化， 而构造升降运动形成的应 力集中的交互变化也诱导出较多的构造裂缝， 则划分为裂缝带储集型页岩气富 集模式， 如图 5所示， 其特征包括烃源岩成熟度高、 储层压力中， 各类成岩裂缝 和构造裂缝均发育， 吸附气含量偏高， 气藏源 -储-盖体系完整， 页岩气富集区受 控于裂缝发育带等典型特征；

[0038] 以上两个亚类的页岩气富集模式中， 构造演化作用的核心体现在通过构造挤压 运动， 或多期次构造升降运动， 迫使页岩气聚气储层发生正向褶皱变形， 或者 在其中诱导出裂缝发育带， 从而造成原先聚集的页岩气调整富集， 或者向褶皱 高部位汇聚， 或者向裂缝发育带汇聚。 由于构造运动作用的强度不大， 聚气储 层顶底的保护层保存完好， 页岩气的重新汇聚主要发生在聚气储层内部； 页岩 气藏的空间分布主要受控于聚气储层内正向构 造或裂缝发育带的分布规模， 从 而造成页岩气富集区只能在一定面积内连续分 布的局面；

[0039] S5、 构造主控保护地层型页岩气聚集模式包括以下 两个亚类：

[0040] S5 (I) 、 断裂破坏型页岩气聚集模式： 若经历多期次构造运动挤压或拉张作 用后， 页岩气藏核心区域幵始发生各类挤压或拉张断 层及其诱导裂缝， 原有的 聚气储层及其顶底保护地层幵始被众多断层分 块切割， 断层附近富集的页岩气 逐渐沿断层及其诱导裂缝逸散卸压， 造成原有页岩气藏的切割破坏， 页岩本身 致密具有一定的封盖能力， 加上其顶底保护层的存在， 远离断层及其诱导裂缝 的断块内部仍保留局部聚集的页岩气， 则划分为断裂破坏型页岩气聚集模式， 如图 6所示， 该模式具有页岩气藏核心区内断层及裂缝发育 ， 烃源岩成熟度高、 储层压力低， 吸附气含量低， 气藏储-盖体系受断裂破坏， 页岩气聚集区分布受 控于单个断块规模等典型特征；

[0041] S (II) 、 剥蚀残余型页岩气聚集模式： 若在经历多期次构造隆升运动作用后， 页岩气藏核心区地层遭受持续抬升， 地层倾角变大， 导致聚气储层及其顶底保 护地层的上翘端部分出露地表， 遭受地表大气水淋滤作用， 富集其中的页岩气 由于降压解吸， 吸附页岩气大量变为游离气， 另一方面由于来源于空气中的 N2 、 C02因具有更强的吸附性进入页岩储层后大量置 换页岩气， 导致越来越多的游 离页岩气逐渐向地表逸散， 而地表的大气淡水同吋向聚气储层反向注入， 待气 体逸散与大气淡水注入达到平衡吋， 气体在页岩气藏聚气储层内重新聚集成藏 ， 则划分为剥蚀残余型页岩气聚集模式， 如图 7所示， 该模式具有聚气储层及其 顶底保护地层不完整， 烃源岩成熟度高、 储层压力低， 吸附气含量低， 储层大 量含水， 页岩气聚集区分布受控于残留的聚气储层及其 顶底保护地层规模等典 型特征；

[0042] 以上两个亚类的页岩气聚集模式中， 构造演化作用的核心体现在通过多期次构 造运动强烈改造， 造成原有的页岩气藏发生断裂或剥蚀破坏， 其中的聚气储层 及其顶底保护地层被断裂切割， 或者遭受剥蚀， 导致页岩气重新聚集， 形成富 集程度显著降低的次生断块型页岩气藏， 或剥蚀残余型页岩气藏； 页岩气藏的 空间分布主要受控于断裂的发育程度， 或者剥蚀区的分布特征， 从而造成页岩 气聚集区零星分布的局面。

[0043] 因此通过步骤 S1~S5的分类步骤， 制作出构造型页岩气富集模式分类与特征关 系图， 如图 8所示。

[0044] 因此本发明通过充分吸收当前国际国内富集特 征各不相同的页岩气藏特点， 细 致解析页岩气富集系统的因素构成及各因素相 互作用关系， 提取影响页岩气富 集成藏的关键主因素， 打破现有的页岩气连续型富集成藏理论及其特 征模式， 建立起三大类六亚类的页岩气富集成藏新模式 ， 该模式对页岩气富集成藏的分 类更加精细， 有利于针对不同页岩气富集成藏模式幵展不同 规模和技术体系的 页岩气勘探幵发实践， 从而细化了页岩气的勘探有利目标及其幵发效 益高低， 在为页岩气深化勘探幵发提供技术支持的同吋 ， 还进一步指明了具体的实施的 目标方向。

[0045] 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当理解本发明并非局限于本文所披露 的形式， 不应看作是对其他实施例的排除， 而可用于各种其他组合、 修改和环 境， 并能够在本文所述构想范围内， 通过上述教导或相关领域的技术或知识进 行改动。 而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发 明的精神和范围， 则都 应在本发明所附权利要求的保护范围内。