非常规油气资源专题

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1、石油及天然气地质学进展石油及天然气地质学进展1 人们习惯上把石油、天然气区分为人们习惯上把石油、天然气区分为常规的常规的（conventional）和和非常规的（非常规的（unconventional）两种不同类型。两种不同类型。所谓非常规的石油、天然气是指该其储层、所谓非常规的石油、天然气是指该其储层、流体特征以及成藏机理与一般常规油气系统不同，流体特征以及成藏机理与一般常规油气系统不同，并且采用常规的勘探和开发方法很难予以发现或并且采用常规的勘探和开发方法很难予以发现或有效地加以开采的一类天然气系统。有效地加以开采的一类天然气系统。常规、非常规是相对的，具有一定时效性的。常规、非常规是相对

2、的，具有一定时效性的。基础石油地质学基础石油地质学常规常规本专题主要介绍本专题主要介绍非常规的非常规的 2 非常规天然气包括致密砂岩气非常规天然气包括致密砂岩气(深盆气深盆气)、煤层气、浅层生物气、水溶气、页岩气、无煤层气、浅层生物气、水溶气、页岩气、无机成因气、天然气水合物等。机成因气、天然气水合物等。非常规石油主要包括：油砂、重油（稠非常规石油主要包括：油砂、重油（稠油）、油页岩（低温干馏获得页岩油）油）、油页岩（低温干馏获得页岩油）我国目前能够进行经济开发的有深盆气、我国目前能够进行经济开发的有深盆气、煤层气、浅层生物气等。煤层气、浅层生物气等。3天然气天然气石油石油常常规规气藏气气藏气

3、气顶气气顶气油藏（溶解）气油藏（溶解）气常常规规油藏油油藏油非非常常规规致密砂岩气致密砂岩气(深盆气深盆气)、煤层气、煤层气、浅层生物气、浅层生物气、水溶气、水溶气、页岩气、页岩气、天然气水合物天然气水合物非非常常规规油砂、油砂、重油（稠油）、重油（稠油）、油页岩（页岩油）油页岩（页岩油）4非常规油气资源量非常规油气资源量据估计，全球据估计，全球 致密砂岩气致密砂岩气资源量约为资源量约为400万亿方万亿方;煤层气煤层气资源量可能超过资源量可能超过260万亿方万亿方;页岩气页岩气资源量为资源量为40万亿方万亿方;天然气水合物中甲烷天然气水合物中甲烷资源量为资源量为6000多万亿方多万亿方;水溶气

4、资源量水溶气资源量33837万亿方，比常规气高万亿方，比常规气高2个数量级。个数量级。油砂油砂油的可采资源量为油的可采资源量为1035.1亿吨亿吨(仅次于常规石油仅次于常规石油可采资源量可采资源量,1514亿吨）亿吨）;重油重油资源量约为资源量约为690亿吨亿吨;油页岩折算成油页岩折算成页岩油页岩油的数量可达的数量可达4000多亿吨多亿吨.(从油从油页岩还可获得可燃气页岩还可获得可燃气)5 1致密砂岩气致密砂岩气(深盆气深盆气)深盆气是在高勘探程度下对油气藏赋存规深盆气是在高勘探程度下对油气藏赋存规律的新认识，它以气水关系倒置为特征，其律的新认识，它以气水关系倒置为特征，其内部的内部的“甜点甜

5、点”是有经济开发价值的目标区。是有经济开发价值的目标区。粗略估计，中国深盆气资源量将超过粗略估计，中国深盆气资源量将超过100万万亿方（资源量与常规天然气有部分重合），亿方（资源量与常规天然气有部分重合），依据当前的勘探和开发技术，我国深盆气现依据当前的勘探和开发技术，我国深盆气现实可采资源量超过实可采资源量超过11.5413.81万亿方。万亿方。6深盆气藏的概念：深盆气藏的概念：深盆气藏最早于深盆气藏最早于19201920年发现于美国圣胡安盆地，年发现于美国圣胡安盆地，但深盆气藏的概念首先在上世纪但深盆气藏的概念首先在上世纪7070年代末由加拿大年代末由加拿大亨特勘探公司总裁亨特勘探公司总裁

6、J.A.MastersJ.A.Masters和和R.M.GiesR.M.Gies提出来的。提出来的。Rf:Rf:Msters J A.Deep Basin Traps,Western Canada.AAPG Bulletin,1979;63(2)Msters J A.Deep Basin Traps,Western Canada.AAPG Bulletin,1979;63(2)Masters Masters（1979)1979)将发育于构造下倾部位或中央向斜部位将发育于构造下倾部位或中央向斜部位砂岩中的气藏称为深盆气蒇砂岩中的气藏称为深盆气蒇(Deep basin gas trap)(Deep

7、 basin gas trap)。此外，盆地中心气藏此外，盆地中心气藏（Basin Centered Gas Accumulation，P.R.Rose等，等，1984）、致密砂岩气藏、致密砂岩气藏（Tight sands gas；R.C.Surdam等，等，1995）、）、深层深层致密砂岩气藏、气水倒置气藏、水封气藏、满盆气藏、动态致密砂岩气藏、气水倒置气藏、水封气藏、满盆气藏、动态气藏等。气藏等。7 尽尽管管叫叫法法不不同同，但但无无论论如如何何,有有关关深深盆盆气气藏藏的的定定义义都都基基于于“位位于于构构造造下下倾倾部部位位或或盆盆地地中中央央,而而且且气气藏藏上上倾倾部部位位含含水水

8、气气水水倒倒置置”这这样样的内涵之上。的内涵之上。20多年来，深盆气理论有效指导了北美落多年来，深盆气理论有效指导了北美落基山前系列前陆盆地和负向构造的天然气勘基山前系列前陆盆地和负向构造的天然气勘探。已经在探。已经在10 余个盆地发现了储量规模巨大余个盆地发现了储量规模巨大的深盆气藏。的深盆气藏。近年来，我国开始重视深盆气的勘探。近年来，我国开始重视深盆气的勘探。812345671气源岩（如煤层等）；气源岩（如煤层等）；2深盆气藏内部甜点（深盆气藏内部甜点（sweet spot）;3深盆气的饱含气带；深盆气的饱含气带；4深盆气藏气水过渡带；深盆气藏气水过渡带；5饱含水带（区域含水储层）；饱含

9、水带（区域含水储层）；6-岩性气藏；岩性气藏；7背斜气藏背斜气藏910111213深盆气成藏基本条件深盆气成藏基本条件-1-1）气源岩发育、气源充足：）气源岩发育、气源充足：北美落基山地区的致密砂岩气藏的气源岩主要是北美落基山地区的致密砂岩气藏的气源岩主要是白垩系的煤系地层和富含有机质的泥岩、页岩，其次白垩系的煤系地层和富含有机质的泥岩、页岩，其次是侏罗系和第三系的暗色泥岩。尤以煤层和含煤地层是侏罗系和第三系的暗色泥岩。尤以煤层和含煤地层最为重要。煤成气是其主要的气源之一；其次是热成最为重要。煤成气是其主要的气源之一；其次是热成熟气和生物气。熟气和生物气。源岩的有机炭含量大于源岩的有机炭含量大

10、于2 2，有机质类型主要为，有机质类型主要为腐殖型的腐殖型的IIIIII类干酪根，适合生气。成熟度较高，类干酪根，适合生气。成熟度较高，RoRo一般大于一般大于0.80.8。煤层厚度巨大（一般。煤层厚度巨大（一般3-93-9米），烃源岩米），烃源岩厚度大于厚度大于100100米，分布较广。具有巨大的生气潜力。米，分布较广。具有巨大的生气潜力。14深盆气成藏基本条件深盆气成藏基本条件2）储层致密、但内部存在甜点储层致密、但内部存在甜点 深深盆盆气气藏藏的的砂砂岩岩致致密密，物物性性和和孔孔喉喉结结构构较较差差。北北美美落落基基山山地地区的致密砂岩特点是：区的致密砂岩特点是：主要沉积相类型为河流相

11、。砂体呈透镜状，连续性差；主要沉积相类型为河流相。砂体呈透镜状，连续性差；低孔（低孔（3-123-12）、低渗（）、低渗（0.5-0.0005100.5-0.000510-3-3mm2 2）；）；孔隙喉道半径小，一般小于孔隙喉道半径小，一般小于0.50.5、毛细管压力高；、毛细管压力高；孔隙类型主要有残余粒间孔隙、但多数是次生孔隙（以孔隙类型主要有残余粒间孔隙、但多数是次生孔隙（以溶蚀孔和微孔隙为主）；溶蚀孔和微孔隙为主）；成岩作用强烈、次生孔隙发育、自生矿物含量高；成岩作用强烈、次生孔隙发育、自生矿物含量高；致密砂岩储层对应力敏感性强；致密砂岩储层对应力敏感性强；在钻井和增产措施中易受伤害（

12、五敏、压敏和水锁等）在钻井和增产措施中易受伤害（五敏、压敏和水锁等）15深盆气藏甜点分类图深盆气藏甜点分类图1.致密含气带致密含气带;2.局部孔隙发育带局部孔隙发育带;3.局部裂缝发育带局部裂缝发育带16深盆气藏的深盆气藏的“甜点甜点”问题问题 深盆气藏的储层物性普遍较差，但在低孔渗成深盆气藏的储层物性普遍较差，但在低孔渗成片的砂层发育区内，常常发育有相对高孔渗的砂岩片的砂层发育区内，常常发育有相对高孔渗的砂岩体，它一般具有较高的天然气工业产能，国外称之体，它一般具有较高的天然气工业产能，国外称之为为“甜点甜点”（Sweet spotSweet spot），也可以称之为），也可以称之为“天然天

13、然气高产区块气高产区块”。“甜点甜点”是致密砂岩气藏的核心问题，因为只是致密砂岩气藏的核心问题，因为只有有“甜点甜点”才是具有开发经济价值的致密砂岩气才是具有开发经济价值的致密砂岩气藏。因此，国内外在研究深盆气藏的特点、成因机藏。因此，国内外在研究深盆气藏的特点、成因机制、控制因素和分布规律之外，还广泛地探讨了致制、控制因素和分布规律之外，还广泛地探讨了致密砂岩储层的密砂岩储层的“甜点甜点”的控制因素。的控制因素。17深盆气藏的深盆气藏的“甜点甜点”问题问题总体来看有如下认识：总体来看有如下认识：有利的有利的储集相带储集相带是发育是发育“甜点甜点”的主要控制因素。的主要控制因素。在加拿大在加拿

14、大Washakie Washakie 盆地中的白垩纪盆地中的白垩纪Almond Almond 砂岩中，由于砂岩中，由于“甜点甜点”与沉积相有关，因此根据沉积相带的预测结果，与沉积相有关，因此根据沉积相带的预测结果，在坝砂和砾石滩砂相中发现了著名的在坝砂和砾石滩砂相中发现了著名的HoadleyHoadley大气田。大气田。次生孔隙次生孔隙是是物性物性“甜点甜点”发育发育的另一个控制因素。的另一个控制因素。裂缝裂缝的发育有利于形成的发育有利于形成“甜点甜点”；深盆气藏含气性较好的地方是盆地深盆气藏含气性较好的地方是盆地构造相对较低构造相对较低的部的部位。位。超压超压有利于油气的保存。北美地区的统计

15、表明深盆气有利于油气的保存。北美地区的统计表明深盆气藏的分布，藏的分布，8080是在异常压力带顶界之下几百米的范围之是在异常压力带顶界之下几百米的范围之内；而这种压力边界是可以用声波测井给予描述（内；而这种压力边界是可以用声波测井给予描述（Ronald Ronald C.SurdamC.Surdam，19971997）。）。1819流体特点流体特点（1 1）深深盆盆气气的的天天然然气气组组分分特特征征完完全全与与常常规规气气藏藏中中的的天天然然气气相相同同，主主要要成成分分为为甲甲烷烷CHCH4 4、重重烃烃气气、COCO2 2、N N2 2等等。可可燃燃烃烃气气的的含含量量一一般般在在959

16、5以以上上，绝绝大大多多数数为甲烷为甲烷CHCH4 4。干燥系数较大；。干燥系数较大；（2 2）含含水水饱饱和和度度高高。一一般般可可达达30-7030-70。通通常常以以4040作作为为估估算算致致密密砂砂岩岩储储层层的的下下限限含含气气饱饱和和度度值值。随随着着含含水水饱饱和和度度的的增增高高，流流动动气气相相渗渗透透率率急急剧剧下下降降。当当含含水水饱饱和和度度达达到到60-8060-80时时，气气相相渗渗透透率率就就基基本本降降为零；为零；（3 3）气水倒置，无明显的气水界面；）气水倒置，无明显的气水界面；20深盆气藏的成藏机制深盆气藏的成藏机制 关于深盆气藏的成藏机制，国内外均进行了

17、详细的讨论。关于深盆气藏的成藏机制，国内外均进行了详细的讨论。有多种不同的认识，目前没有取得统一：有多种不同的认识，目前没有取得统一：MasterMaster（19791979）提出）提出气水相对渗透率气水相对渗透率的变化可对这的变化可对这类气藏进行遮挡。据研究，当储层中的含水饱和度为类气藏进行遮挡。据研究，当储层中的含水饱和度为4040时，时，气的相渗透率只有水的十分之一，而当水的饱和度达到气的相渗透率只有水的十分之一，而当水的饱和度达到6060时，气的相渗透率为零，储层对气几乎不渗透；时，气的相渗透率为零，储层对气几乎不渗透；21 深盆气藏的特征深盆气藏的特征 深盆气深盆气圈闭和深盆圈闭和

18、深盆气藏的地质气藏的地质概念模型与概念模型与要素关系要素关系 22深盆气藏的成藏机制深盆气藏的成藏机制 GiesGies（19841984）通过对气田储层压力研究得出）通过对气田储层压力研究得出了天然气的聚集是一种不断有了天然气的聚集是一种不断有天然气沿上倾方向运移天然气沿上倾方向运移的的动态平衡动态平衡的观点。的观点。WelteWelte（19841984）年通过对加拿大）年通过对加拿大艾尔姆华士气田的地球化学研究表明，该气田致密砂艾尔姆华士气田的地球化学研究表明，该气田致密砂岩储层中没有重烃的重新分配，而轻烃却发生大规模岩储层中没有重烃的重新分配，而轻烃却发生大规模运移，整个气田处于动态平

19、衡状态，天然气在深盆地运移，整个气田处于动态平衡状态，天然气在深盆地中心不断地被生成，同时又不断地运移到地表和孔隙中心不断地被生成，同时又不断地运移到地表和孔隙度发育的边缘而散失。因此，天然气的聚集是一种度发育的边缘而散失。因此，天然气的聚集是一种“动态圈闭动态圈闭”。23 C.A.Brown C.A.Brown 通过对皮申思盆地南部的致密通过对皮申思盆地南部的致密砂岩中的天然气聚集的研究认为存在砂岩中的天然气聚集的研究认为存在“毛细管压毛细管压力圈闭力圈闭”的可能模式。的可能模式。深盆气藏的成藏机制深盆气藏的成藏机制24 D.J.Cant(1983)D.J.Cant(1983)通过对阿尔伯达

20、盆地斯皮里特河通过对阿尔伯达盆地斯皮里特河组致密砂岩的成岩作用研究，提出了致密砂岩还存在组致密砂岩的成岩作用研究，提出了致密砂岩还存在“成岩圈闭成岩圈闭”。他认为砂岩层的各个部分在其埋藏期间可。他认为砂岩层的各个部分在其埋藏期间可经受不同的成岩作用，因而可导致物性上的差异，即成经受不同的成岩作用，因而可导致物性上的差异，即成岩作用既可以形成储层也可以造就盖层，在适当的组合岩作用既可以形成储层也可以造就盖层，在适当的组合下可产生下可产生“成岩圈闭成岩圈闭”。深盆气藏的成藏机制深盆气藏的成藏机制25 王涛（王涛（20022002）提出深盆气藏的圈闭机理在于可以进一步理解）提出深盆气藏的圈闭机理在于

21、可以进一步理解为两种平衡，即：为两种平衡，即：物质平衡和力平衡物质平衡和力平衡。当当源源岩岩不不断断地地生生气气、生生气气量量大大于于散散失失量量，深深盆盆气气藏藏能能得得以以保保存。存。当当烃烃源源岩岩向向储储层层中中供供排排气气，由由于于底底部部盖盖层层作作用用，不不能能在在浮浮力力作作用用下下向向上上运运移移，在在气气体体膨膨胀胀力力的的作作用用下下，向向上上整整体体驱驱替替孔孔隙隙水水。天天然然气气向向上上倾倾孔孔喉喉变变好好的的储储层层中中运运移移时时，浮浮力力起起作作用用。但但由由于于浮浮力力气气体体扩扩散散力力小小于于毛毛细细管管力力，因因此此，天天然然气气被被可可动动水水包包围

22、围，出出现现自自由由水水，气气体体处处于于静静态态聚聚集集状状态态，如如果果打打开开储储层层，不不但但可可产产气气，还可产出少量的地层水，深盆气藏处于气水过渡带。还可产出少量的地层水，深盆气藏处于气水过渡带。当当向向上上倾倾方方向向储储层层孔孔喉喉进进一一步步变变好好，浮浮力力气气体体的的扩扩散散力力大大于于毛毛细细管管力力，天天然然气气将将在在浮浮力力的的作作用用下下，向向上上倾倾方方向向运运移移。这这时时储储层层中中只只有有自自由由水水，天天然然气气将将不不能能保保存存，除除非非遇遇到到各各种种常常规规圈圈闭闭，形成常规天然气藏。形成常规天然气藏。由此可见，只有当向上和向下的浮力、天然气的

23、扩散力和毛由此可见，只有当向上和向下的浮力、天然气的扩散力和毛细管力、静水柱压力和达到平衡时，深盆气藏的分布才能趋于稳细管力、静水柱压力和达到平衡时，深盆气藏的分布才能趋于稳定。定。深盆气藏的成藏机制深盆气藏的成藏机制26 深盆气藏的特征深盆气藏的特征27中国具备深盆气形成的基本地质条件中国具备深盆气形成的基本地质条件根据国外的研究和勘探总结，深盆气形成的基本地质条件有3 个：充足的气源、连片的致密砂岩储集层、稳定的负向构造。中国有些盆地和凹陷具备形成深盆气的地质条件。28气源岩：气源岩：中国是世界上煤系最为发育的国家之一，在中国不同含中国是世界上煤系最为发育的国家之一，在中国不同含油气盆地中

24、，发育与深盆气相关的煤系有油气盆地中，发育与深盆气相关的煤系有3套：套：C-P 海陆过渡相煤系气源岩，主要分布于华北地台上的海陆过渡相煤系气源岩，主要分布于华北地台上的克拉通盆地，煤系大面积连片分布，生气量巨大。如鄂尔克拉通盆地，煤系大面积连片分布，生气量巨大。如鄂尔多斯盆地煤成气。多斯盆地煤成气。T3-J 陆相湖沼相煤系气源岩，分布于中西部众多的前陆相湖沼相煤系气源岩，分布于中西部众多的前陆盆地和沉积湖盆内部；陆盆地和沉积湖盆内部；新生代裂谷盆地，在第三系中也发育湖沼相煤系，如东新生代裂谷盆地，在第三系中也发育湖沼相煤系，如东海盆地西湖凹陷，渐新世海盆地西湖凹陷，渐新世中新世坳陷期沉积了巨厚

25、的含中新世坳陷期沉积了巨厚的含煤层系。煤层系。29储集条件：储集条件：盆地中对应盆地中对应3 套煤系地层，发育套煤系地层，发育3 套大面积连片分布的低套大面积连片分布的低孔、低渗砂岩储层。孔、低渗砂岩储层。C-P 发育一套海陆过渡相和大型河流发育一套海陆过渡相和大型河流-三角洲相致密砂岩三角洲相致密砂岩储层；储层；中西部众多的中西部众多的T3-J 前陆盆地和沉积湖盆内部发育有一套前陆盆地和沉积湖盆内部发育有一套河流河流-三角洲相致密砂岩储层。三角洲相致密砂岩储层。对应第三系新生代裂谷盆地湖沼煤系，也发育一套河流三对应第三系新生代裂谷盆地湖沼煤系，也发育一套河流三角洲角洲深湖相碎屑岩储层，物性一

26、般较好，不利于形成深盆深湖相碎屑岩储层，物性一般较好，不利于形成深盆气，但是在一些凹陷中央部位，埋藏较深，储层压实作用较气，但是在一些凹陷中央部位，埋藏较深，储层压实作用较强，形成致密砂岩也有可能形成深盆气。强，形成致密砂岩也有可能形成深盆气。构造条件：构造条件：深盆气藏主要发育于继承性向斜盆地且构造稳定。这个条深盆气藏主要发育于继承性向斜盆地且构造稳定。这个条件更容易满足。件更容易满足。30 中国深盆气资源量：中国深盆气资源量：将超过将超过100100万亿方，可采资源量超过万亿方，可采资源量超过11.5411.5413.8113.81万亿方。万亿方。中国深盆气资源分布：中国深盆气资源分布：鄂

27、尔多斯上古生界深盆气分布于下石盒子组和山西组，深鄂尔多斯上古生界深盆气分布于下石盒子组和山西组，深盆气资源量为盆气资源量为5050万亿方左右，潜在可探明储量万亿方左右，潜在可探明储量2 2万亿方。万亿方。川西深盆气藏主要分布于三叠系地层中，最有利的勘探区川西深盆气藏主要分布于三叠系地层中，最有利的勘探区为前陆深凹陷部位，深盆气资源量达为前陆深凹陷部位，深盆气资源量达3.63.6万亿方。万亿方。库车前陆盆地深盆气分布于三叠系库车前陆盆地深盆气分布于三叠系 -侏罗系，拜城凹陷侏罗系，拜城凹陷和阳霞凹陷为有利勘探区，目前已探明天然气储量近和阳霞凹陷为有利勘探区，目前已探明天然气储量近60006000

28、亿亿方，远景资源量至少为方，远景资源量至少为1010万亿方。万亿方。准噶尔南缘深盆气分布于侏罗系和白垩系，远景资源量至准噶尔南缘深盆气分布于侏罗系和白垩系，远景资源量至少有少有3 3万亿方，估计其资源量应在万亿方，估计其资源量应在22.6822.6828.3528.35万亿方左右。万亿方左右。吐哈盆地深盆气主要分布于中下侏罗统，预测资源量达吐哈盆地深盆气主要分布于中下侏罗统，预测资源量达2.632.633.063.06万亿方。万亿方。除了上述盆地以外，在塔西南前陆盆地、东濮凹陷、松除了上述盆地以外，在塔西南前陆盆地、东濮凹陷、松辽盆地、楚雄盆地等地区，也有可能发现深盆气。辽盆地、楚雄盆地等地区

29、，也有可能发现深盆气。312.2.煤层气、煤层气、1)1)传统认为传统认为,煤层气是自生自储于煤层中的非常规天然气。煤层气是自生自储于煤层中的非常规天然气。近年来研究表明，煤层气来源既有泥炭到低阶煤的原始生近年来研究表明，煤层气来源既有泥炭到低阶煤的原始生物成因和中高阶煤的正常热成因物成因和中高阶煤的正常热成因,还有后期次生生物成因和还有后期次生生物成因和煤型气煤型气-油型气混合成因。总之油型气混合成因。总之,煤层气包括煤层自生的和煤层气包括煤层自生的和其他气源岩中运移到煤层中的天然气其他气源岩中运移到煤层中的天然气,是一种混合天然气。是一种混合天然气。2)2)对于煤层气赋存形式对于煤层气赋存

30、形式,过去认为主要以吸附状态，少量过去认为主要以吸附状态，少量以溶解和游离状态存在煤的裂隙中。最近有人指出以溶解和游离状态存在煤的裂隙中。最近有人指出,煤层气煤层气以游离、水溶、吸附和固溶态以游离、水溶、吸附和固溶态 4 4 种形式存在。种形式存在。3)3)因此因此,定义煤层气定义煤层气(coalbed gas(coalbed gasCBG)CBG)是赋存于煤是赋存于煤层中的天然气。可见层中的天然气。可见,煤层气仅是一个描述天然气产状的词煤层气仅是一个描述天然气产状的词语语,不具有成因意义。不具有成因意义。煤层气主要组分是煤层甲烷煤层气主要组分是煤层甲烷(coalbed methane-CBM

31、).(coalbed methane-CBM).第八节第八节 非常规天然气资源非常规天然气资源 32根据国际能源根据国际能源署（署（IEAIEA）的统计）的统计资料，全球煤层气资料，全球煤层气资源量资源量90%90%分布在分布在1212个主要产煤国，个主要产煤国，其中俄罗斯、加拿其中俄罗斯、加拿大、中国、美国和大、中国、美国和澳大利亚的煤层气澳大利亚的煤层气资源量均超过资源量均超过101010101212m m3 3（表）。（表）。332.2.煤层气煤层气美国美国20052005年，年，CBMCBM产量产量491491亿方。亿方。加拿大加拿大20052005年，年，CBMCBM产量产量15.3

32、315.33亿方。亿方。印度印度CBMCBM资源量资源量1 1万亿方，可回收万亿方，可回收50005000亿方。亿方。我国我国20052005年，年，CBMCBM产量产量0.200.20亿方。亿方。34 美国煤层气产量直线上升，美国煤层气产量直线上升，1989 年年为为26 亿方，亿方，2005年达到年达到491亿方，大体亿方，大体相当于我国天然气产量！相当于我国天然气产量！我国我国2005年年CBM产量仅产量仅0.2亿方，预亿方，预计计2020年达到年达到100亿方左右，亿方左右，2050年达年达到到400-500亿方。亿方。35我国煤层气资源总量排前八名的省份依次为山西、我国煤层气资源总量

33、排前八名的省份依次为山西、贵州、陕西、甘肃、河南、河北、安徽、四川。贵州、陕西、甘肃、河南、河北、安徽、四川。我国煤层气资源可以划分为五大聚气区，即华北我国煤层气资源可以划分为五大聚气区，即华北聚气区、华南聚气区、滇藏聚气区、东北聚气区和聚气区、华南聚气区、滇藏聚气区、东北聚气区和西北聚气区。西北聚气区。华北聚气区的煤层气资源前景最好，华南聚气区华北聚气区的煤层气资源前景最好，华南聚气区次之，东北和西北聚气区的资源前景相对则比较差。次之，东北和西北聚气区的资源前景相对则比较差。沁水盆地、鄂尔多斯盆地、六盘水盆地、东北地区沁水盆地、鄂尔多斯盆地、六盘水盆地、东北地区等将是未来勘探开发前景较好的地

34、区。等将是未来勘探开发前景较好的地区。36目前国外煤层气理论研究和勘探取得的认识，主要有以下目前国外煤层气理论研究和勘探取得的认识，主要有以下几个方面：几个方面：1.利用有机地球化学手段（主要是同位素研究），开展了利用有机地球化学手段（主要是同位素研究），开展了煤层气成因和来源分析；煤层气成因和来源分析；2.受岩浆岩影响的煤储层具典型的微孔结构和裂隙，且生受岩浆岩影响的煤储层具典型的微孔结构和裂隙，且生气量大，含气量高，甲烷浓度也高，达气量大，含气量高，甲烷浓度也高，达95%；3.褐煤和低煤化烟煤的煤层气勘探开发深度已突破褐煤和低煤化烟煤的煤层气勘探开发深度已突破1500m。如，美国阿拉斯加州

35、的煤盆地勘探开发深度已达如，美国阿拉斯加州的煤盆地勘探开发深度已达1981m。4.开展了地质构造对煤储层割理、煤层气含量以及煤层气、开展了地质构造对煤储层割理、煤层气含量以及煤层气、水产能影响的研究水产能影响的研究;5.运用核磁共振技术（运用核磁共振技术（GMI）研究甲烷气体分子在煤孔隙）研究甲烷气体分子在煤孔隙中的流动中的流动;6.储层测试分析和数值模拟技术日趋完善储层测试分析和数值模拟技术日趋完善.煤层气开发技术进展（包括压裂、水平井、抽采等）煤层气开发技术进展（包括压裂、水平井、抽采等）-略略37 抬升回返时间晚且短抬升回返时间晚且短,煤层气散失的时间就短煤层气散失的时间就短,对煤层气藏

36、的保存有利。对煤层气藏的保存有利。聚煤盆地回返抬升后的喜山期构造演化对煤层气的富集程度也有重要影聚煤盆地回返抬升后的喜山期构造演化对煤层气的富集程度也有重要影响。一直处于隆起剥蚀的地区响。一直处于隆起剥蚀的地区,煤层气将不断散失煤层气将不断散失;后期发生沉降的地区有利于后期发生沉降的地区有利于煤层气的保存煤层气的保存,但易造成煤层气饱和度的降低但易造成煤层气饱和度的降低(图图)。宋岩，宋岩，200738 3浅层生物气浅层生物气富含有机质的沉积物在低温浅埋条件下，经微生物生化作富含有机质的沉积物在低温浅埋条件下，经微生物生化作用生成的富甲烷气体，大规模地聚集保存后，形成具工业开用生成的富甲烷气体

37、，大规模地聚集保存后，形成具工业开发价值的生物气藏。发价值的生物气藏。生物气埋藏较浅，主要分布在第四系，部分在上第三系，生物气埋藏较浅，主要分布在第四系，部分在上第三系，少量在白垩系、侏罗系。少量在白垩系、侏罗系。从区域地理上看，我国浅层生物气藏主要分布于柴达木盆从区域地理上看，我国浅层生物气藏主要分布于柴达木盆地、东南沿海及长江中下游地区、渤海湾地区和莺琼盆地地、东南沿海及长江中下游地区、渤海湾地区和莺琼盆地等。等。柴达木盆地三湖坳陷是目前我国最大的第四系生物气藏，柴达木盆地三湖坳陷是目前我国最大的第四系生物气藏，气藏的埋藏深度小于气藏的埋藏深度小于1 400米，第四系生物气资源约米，第四系

38、生物气资源约1万亿方万亿方（资源量与常规天然气有部分重合），探明地质储量（资源量与常规天然气有部分重合），探明地质储量1 432亿亿方。方。39 3浅层生物气浅层生物气东南沿海平原及长江中下游地区第四系生物气资源量约东南沿海平原及长江中下游地区第四系生物气资源量约2 000亿方，其中浙江杭州湾地区远景资源量亿方，其中浙江杭州湾地区远景资源量108亿方，已控制亿方，已控制储量储量3亿方，长江三角洲生物气资源量约亿方，长江三角洲生物气资源量约200300亿方，探亿方，探明储量明储量6.5亿方。莺琼盆地第四系亿方。莺琼盆地第四系-上第三系上中新统生物上第三系上中新统生物气总资源量可达气总资源量可达5

39、249亿方，其中莺歌海亿方，其中莺歌海3061.8亿方，琼东南亿方，琼东南2187.2亿方。亿方。迄今为止，中国已发现的大中型浅层生物气主要分布在柴迄今为止，中国已发现的大中型浅层生物气主要分布在柴达木盆地达木盆地(如涩北一、二号和台南大型气田如涩北一、二号和台南大型气田)、东南沿海浙江、东南沿海浙江杭州湾地区和莺琼盆地杭州湾地区和莺琼盆地(D28-1浅层生物气藏浅层生物气藏)。东部松辽盆地、二连盆地、苏北盆地、渤海湾盆地、江汉东部松辽盆地、二连盆地、苏北盆地、渤海湾盆地、江汉盆地、云南诸盆地也具有较大的生物气资源潜力。盆地、云南诸盆地也具有较大的生物气资源潜力。40 4水溶气藏水溶气藏当高温

40、高压地层水中溶解的天然气量足够大时，便当高温高压地层水中溶解的天然气量足够大时，便形成了可供工业性开采或可以综合利用的水溶气藏。形成了可供工业性开采或可以综合利用的水溶气藏。业已查明，沉积盆地中水溶气的资源量非常丰富。业已查明，沉积盆地中水溶气的资源量非常丰富。据预测，沉积盆地地层水中溶解的天然气资源量为据预测，沉积盆地地层水中溶解的天然气资源量为338371012 m3,其中欧洲为其中欧洲为4799 1012 m3,北美洲和北美洲和中美洲为中美洲为6422 1012 m3,南美洲为南美洲为5017 1012 m3,非非洲为洲为3874 1012 m3,大洋洲为大洋洲为5008 1012 m3

41、,亚洲为亚洲为8717 1012 m3。这比常规天然气资源量。这比常规天然气资源量(293 1012 m3)高高2 个数量级。个数量级。41 4水溶气藏水溶气藏 世界许多著名的含油气盆地水溶气资源都非世界许多著名的含油气盆地水溶气资源都非常丰富，常丰富，西西伯利亚盆地水溶气资源量为西西伯利亚盆地水溶气资源量为l000 1012 m3,伏尔加乌拉尔盆地为伏尔加乌拉尔盆地为140 1012 m3，滨里海滨里海(北里海北里海)盆地为盆地为980 1012 m3,南里海盆地为南里海盆地为259 1012 m3,美国的墨西哥湾沿岸盆地估算的水溶气资源量达美国的墨西哥湾沿岸盆地估算的水溶气资源量达2699

42、 1012 m3。42 日本、美国、菲律宾、前苏联、匈牙利等国均不同程度地对日本、美国、菲律宾、前苏联、匈牙利等国均不同程度地对水溶气藏进行了开发和研究。水溶气藏进行了开发和研究。水溶气广泛分布于中、新生代地层中，尤其是第三系和第四水溶气广泛分布于中、新生代地层中，尤其是第三系和第四系海相和海陆过渡相地层中。系海相和海陆过渡相地层中。我国水溶气分布比较广泛，东西两大含油气区的中、新生代我国水溶气分布比较广泛，东西两大含油气区的中、新生代含油气盆地中广泛分布着水溶性天然气藏。用体积法初步估算含油气盆地中广泛分布着水溶性天然气藏。用体积法初步估算我国水溶气资源量约为我国水溶气资源量约为1265万亿

43、方。预测我国水溶气资源量万亿方。预测我国水溶气资源量约为约为45万亿立方米，其中东部水溶性天然气远景地质储量合计万亿立方米，其中东部水溶性天然气远景地质储量合计为为19万亿立方米。万亿立方米。我国的四川盆地我国的四川盆地(威远气田威远气田)、松辽盆地、渤海湾盆地、琼东、松辽盆地、渤海湾盆地、琼东南盆地、鄂尔多斯盆地、吐哈盆地等均具有勘探水溶气的良好南盆地、鄂尔多斯盆地、吐哈盆地等均具有勘探水溶气的良好前景。前景。43水溶气形成条件：水溶气形成条件：1.气源充足；气源充足；2.异常高压，溶解度增大；温度增高，溶解异常高压，溶解度增大；温度增高，溶解度增大；度增大；3.水体的数量、圈闭的存在水体的

44、数量、圈闭的存在4.水溶气脱溶、可形成常规气藏。水溶气脱溶、可形成常规气藏。44天然气在地层水中的溶解度天然气在地层水中的溶解度4546分压及其他条件相同时，不同组分的溶解能力顺序分压及其他条件相同时，不同组分的溶解能力顺序(依次减弱依次减弱):):COCO2 2-C-C1 1-N-N2 2-C-C2 2-C-C3 3-n-n-C C4 4-i-i-C C4 4-n-n-C C5 5-i-i-C C5 54748v水溶气脱气，形成常规气藏的方式：1.大幅度构造抬升、地层压力温度降低脱气；2.地层不抬升、但地层水沿断层向浅部迁移途中而持续脱气；3.地层既不抬升、地层水也不向浅运移、但高压封存系统

45、本身发生破坏，导致泄压、脱气。491.构造抬升，水溶气脱气成藏，典型实例构造抬升，水溶气脱气成藏，典型实例-威远气田威远气田502.地层水沿断层向浅部迁移途中而持续脱气，和田河气田51523.地层高压封存系统本身发生破坏，导致泄压、脱气53545 泥泥(页页)岩气藏岩气藏 泥岩泥岩(页岩页岩)的大量生、排烃可以使自身产生微裂缝，的大量生、排烃可以使自身产生微裂缝，生成生成的天然气以游离、裂缝表面吸附及泥的天然气以游离、裂缝表面吸附及泥(页页)岩孔隙表面吸附等方岩孔隙表面吸附等方式赋存在泥式赋存在泥(页页)岩中，裂缝岩中，裂缝-微裂缝发育带是气藏形成的有利微裂缝发育带是气藏形成的有利区域。区域。

46、中国南方广大地区分布的志留系地层中，发育大套黑色页中国南方广大地区分布的志留系地层中，发育大套黑色页岩，有机碳含量大多达岩，有机碳含量大多达10%15%，演化程度较高，可形成，演化程度较高，可形成的泥的泥(页页)岩气资源潜力相当可观，华南褶皱带和秦岭褶皱带、岩气资源潜力相当可观，华南褶皱带和秦岭褶皱带、扬子准地台均是勘探的有利区域。另外，松辽白垩系、渤海扬子准地台均是勘探的有利区域。另外，松辽白垩系、渤海湾盆地、江汉盆地的第三系、四川盆地的中生界、南华北、湾盆地、江汉盆地的第三系、四川盆地的中生界、南华北、柴达木以及酒泉盆地均具有一定的泥柴达木以及酒泉盆地均具有一定的泥(页页)岩气岩气。556

47、 无机成因气藏无机成因气藏 无机成因气藏主要有二氧化碳气藏、烷烃气藏和氦气无机成因气藏主要有二氧化碳气藏、烷烃气藏和氦气藏三类。无机成因气一般与地球壳幔活动有关。藏三类。无机成因气一般与地球壳幔活动有关。近年来，随着理论和技术的进步，此类气藏不断被发近年来，随着理论和技术的进步，此类气藏不断被发现。现。该类气藏主要分布于大陆裂谷活动带、火山活动带、该类气藏主要分布于大陆裂谷活动带、火山活动带、板块活动接触带、深大断裂带等。板块活动接触带、深大断裂带等。中国东部的松辽盆地、渤海湾盆地、苏北盆地和三水中国东部的松辽盆地、渤海湾盆地、苏北盆地和三水盆地以及大陆架上的东海盆地、珠江口盆地和莺歌海盆盆地

48、以及大陆架上的东海盆地、珠江口盆地和莺歌海盆地共发现了地共发现了28个二氧化碳气田个二氧化碳气田(藏藏)。其中松辽盆地的万。其中松辽盆地的万金塔气田和昌德东气藏、苏北盆地的黄桥气田、渤海湾金塔气田和昌德东气藏、苏北盆地的黄桥气田、渤海湾盆地平方王含气藏和三水盆地的沙头圩气藏已开发，这盆地平方王含气藏和三水盆地的沙头圩气藏已开发，这些气田的开发已取得显著的经济效益。些气田的开发已取得显著的经济效益。566 无机成因气藏 我国在渤海湾盆地的济阳凹陷和黄骅凹我国在渤海湾盆地的济阳凹陷和黄骅凹陷以及莺歌海盆地均存在二氧化碳聚集带。陷以及莺歌海盆地均存在二氧化碳聚集带。同时，我国也在松辽盆地三肇凹陷、黄

49、同时，我国也在松辽盆地三肇凹陷、黄骅凹陷骅凹陷151气藏及东海盆地天外天构造中发气藏及东海盆地天外天构造中发现了无机成因甲烷气。将无机气作为潜在领现了无机成因甲烷气。将无机气作为潜在领域，在常规油气勘探中兼顾研究，无疑将是域，在常规油气勘探中兼顾研究，无疑将是有益的。有益的。577 天然气水合物天然气水合物v天然气水合物在高压低温环境下稳定存在，在海底沉积物和天然气水合物在高压低温环境下稳定存在，在海底沉积物和陆上永久冻土带中广泛分布。在标准温压条件下，陆上永久冻土带中广泛分布。在标准温压条件下，1立方米甲立方米甲烷水合物可以含有烷水合物可以含有164立方米甲烷气体。天然气水合物以其资立方米甲

50、烷气体。天然气水合物以其资源量巨大而引起了世界能源学家的关注。源量巨大而引起了世界能源学家的关注。v据估算，我国东海冲绳海槽附近的天然气水合物资源中约含据估算，我国东海冲绳海槽附近的天然气水合物资源中约含天然气天然气24万亿立方米。广州海洋地质调查局在南海西沙海槽万亿立方米。广州海洋地质调查局在南海西沙海槽地区进行了天然气水合物试调查，初步估算南海陆坡和陆隆地区进行了天然气水合物试调查，初步估算南海陆坡和陆隆的天然气水合物资源量可达的天然气水合物资源量可达600700亿吨油当量。初步估计亿吨油当量。初步估计南海地区天然气水合物的资源量为南海地区天然气水合物的资源量为84.5万亿立方米，相当于万

51、亿立方米，相当于845亿吨油当量亿吨油当量。587 天然气水合物v中国的南海、东海和台湾省以东的海域具备天然气中国的南海、东海和台湾省以东的海域具备天然气水合物的形成条件。南海的西沙海槽、台湾省西南水合物的形成条件。南海的西沙海槽、台湾省西南陆坡和台西南盆地、笔架南盆地及其东缘增生楔、陆坡和台西南盆地、笔架南盆地及其东缘增生楔、东沙群岛东南坡和南部陆坡区、东海的冲绳海槽和东沙群岛东南坡和南部陆坡区、东海的冲绳海槽和台湾省东北部是中国最有利的天然气水合分布带，台湾省东北部是中国最有利的天然气水合分布带，而南海西部陆坡区、台湾省东北部海域、青藏高原而南海西部陆坡区、台湾省东北部海域、青藏高原的冻土

52、层也是值得注意的找矿远景区。的冻土层也是值得注意的找矿远景区。v此外，深层气此外，深层气(高高-过成熟气和深源气过成熟气和深源气)也是一个具有也是一个具有远景价值的油气勘探方向。我国目前已在东部和其远景价值的油气勘探方向。我国目前已在东部和其它盆地区展开了深层气的勘探与研究。它盆地区展开了深层气的勘探与研究。5960618.油砂v 油砂（油砂（oil sand）、沥青砂、焦油砂（）、沥青砂、焦油砂（tar sand）。其粘）。其粘度度1.0 104 mPas 或相对密度或相对密度 1.00。v 全球油砂沿两个带展布，环太平洋带和阿尔卑斯带。环全球油砂沿两个带展布，环太平洋带和阿尔卑斯带。环太平

53、洋带太平洋带:东委内瑞拉盆地，东委内瑞拉盆地，阿尔伯达盆地，列那阿拿巴阿尔伯达盆地，列那阿拿巴盆地和中国东部诸盆地；盆地和中国东部诸盆地；阿尔卑斯带阿尔卑斯带:印度坎贝海湾、欧印度坎贝海湾、欧洲诸盆地和中国西部盆地洲诸盆地和中国西部盆地(图图1)。v 世界油砂资源量约世界油砂资源量约3.74 1012桶桶,其中加拿大其中加拿大2.9 1012桶，桶，俄罗斯为俄罗斯为0.7 1012 桶，美国约为桶，美国约为6.9 1010桶。中国油砂资桶。中国油砂资源也相当丰富源也相当丰富,但未开展系统的评价。但未开展系统的评价。v 对于油砂的开发利用，目前还仅限于少数几个国家对于油砂的开发利用，目前还仅限于

54、少数几个国家:加加拿大、美国等拿大、美国等,并已经成为常规油气资源的重要替代资源。并已经成为常规油气资源的重要替代资源。6263646566我国对油砂矿资源的研究做的工作很少，尚未开展我国对油砂矿资源的研究做的工作很少，尚未开展系统评价。系统评价。由中国石油勘探开发研究院和中国石化勘探研究院由中国石油勘探开发研究院和中国石化勘探研究院共同合作对共同合作对9 9个主要地区进行调查测算，采用个主要地区进行调查测算，采用0 0100m100m（可露天开采）和（可露天开采）和100100500m500m两个层次（两个层次（500m500m以深以深没有计算）。我国有油砂资源量没有计算）。我国有油砂资源量

55、70.61070.6108 8t t，可采资，可采资源量源量301030108 8t t，主要分布我国西部准噶尔盆地、塔里，主要分布我国西部准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和松辽盆地等，木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和松辽盆地等，这这5 5 个地区油砂矿可采资源量个地区油砂矿可采资源量191019108 8t t，占总可采资，占总可采资源量的源量的63%63%。我国目前对油砂油的分离技术比较成熟。油砂矿开采方法主要有露天开我国目前对油砂油的分离技术比较成熟。油砂矿开采方法主要有露天开采和原地开采两种，露天开采技术上更为成熟一些。采和原地开采两种，露天开采技术上更为成熟一些。6

56、768原地开采，水平井原地开采，水平井699.油页岩v油页岩是固体矿藏，是高灰分的可燃有机岩石，含油率一般在4%20%左右，经提炼可获得液体石油页岩油。v世界上开发利用油页岩已有近200 年历史。以往，油页岩的利用主要在以下几个方面，即，69%用于发电，25%用于提取页岩油，6%用于化工和其他。新中国成立前和建国初期曾经发展过所谓的“人造油”，就是用油页岩炼油，建设有抚顺和茂名两个基地，年产石油几万吨。克拉玛依油田，特别是大庆油田发现以后，天然石油的勘探开发、加工利用得到快速发展，油页岩炼油工业逐步萎缩、停滞。70v20042006 年我国首次开展了年我国首次开展了“全国油页全国油页岩资源评价

57、岩资源评价”工作。这次油页岩资源评价工工作。这次油页岩资源评价工作范围包括全国作范围包括全国5 个大区，评价总面积个大区，评价总面积162万万 km2，其中油页岩分布面积约，其中油页岩分布面积约18 万万km2。717273v中国是一个油页岩资源丰富的国家，储量仅次于美国、巴西和爱沙尼亚，居世界第4 位。v中国油页岩主要分布于东北和中南地区，查明资源储量329.89 亿t。74 有有34 个主要含矿区。沉积时代从石炭纪到第三纪都有产个主要含矿区。沉积时代从石炭纪到第三纪都有产出，但以新生代的第三纪为主出，但以新生代的第三纪为主(表表2)。油页岩查明资源储量。油页岩查明资源储量中，含油率中，含油

58、率5%10%的油页岩是中国油页岩的主要资源。的油页岩是中国油页岩的主要资源。75v中国开发利用油页岩已有70 多年的历史,主要是提炼页岩油、制煤气以及作为燃料直接燃烧。v辽宁省抚顺油页岩矿是目前国内最大的油页岩生产基地，页岩油工业始建于1928 年。大庆油田发现后，其页岩油产量下降。v 随着原油的紧张，非常规油又将迎来新的发展阶段。76l 全国油页岩资源丰富，分布范围广，分布在全国油页岩资源丰富，分布范围广，分布在47 个盆个盆地，共有地，共有80 个含矿区。全国油页岩资源为个含矿区。全国油页岩资源为7199.37 亿亿t，页岩油资源为，页岩油资源为476.44 亿亿t;页岩油可回收资源为页岩

59、油可回收资源为119.79 亿亿t。l全国油页岩主要分布在东部区和中部区。另有青藏区、全国油页岩主要分布在东部区和中部区。另有青藏区、西部区、南方区油页岩资源较少。西部区、南方区油页岩资源较少。l全国油页岩地质年代范围很宽全国油页岩地质年代范围很宽,但油页岩主要集中分布但油页岩主要集中分布在中、新生界。在中、新生界。l全国油页岩含油率中等偏好全国油页岩含油率中等偏好,其中含油率其中含油率5%10%的油页岩资源为的油页岩资源为2 664.35 亿亿t,含油率含油率 10%的油页岩的油页岩资源为资源为1 266.94 亿亿t。l 全国油页岩埋藏深度较浅全国油页岩埋藏深度较浅,埋深在埋深在0500m 之间的油之间的油页岩资源为页岩资源为4 663.51 亿亿t,埋深在埋深在5001 000 m之间的之间的油页岩资源为油页岩资源为2 535.86 亿亿77？油砂和油页岩的分布有何不同？根本原因是什么？78