项目名称： 中国南方古生界页岩气赋存富集机理和
起止年限：依托部门：资源潜力评价
肖贤明 中国科学院广州地球化学研究
所
2012.1-2016.8 中国科学院
首席科学家：
二、预期目标
1.总体目标
针对我国南方古生界页岩的地质地球化学特点，重点突破与页岩气评价与资源潜力预测有关的关键科学问题，建立页岩气赋存、富集、成藏的理论体系。提出适合我国南方古生界页岩气评价的指标与方法，客观评价页岩气资源潜力资源，确定有勘探开发潜力的主要页岩层位，为我国南方古生界页岩气勘探开发提供方法基础与理论指导。力争在评价指标与方法上有创新，在理论体系上有突破，在实际应用方面有针对性。通过本项目的研究，造就一支从事页岩气研究的高水平科研队伍。
2.五年预期目标
（1）建立有机质特性、成烃演化与页岩气形成的关系；建立粘土矿物和脆性矿物类型与沉积、成岩作用的关系，提供页岩气有机微孔和无机微孔（粒间孔、粒内孔等）预测的模型；建立有机质热演化与页岩气生成量和保存量的地质演化模型；揭示纳米级孔隙结构与页岩气赋存富集的关系，揭示页岩气的赋存机理，阐明深层页岩气赋存状态和转化特征及其与深层页岩气形成的关系，建立盆地深层页岩在温压平衡/非平衡体系下的吸附和解吸附模型；量化各种地质地球化学因素对页岩含气性的控制作用，揭示页岩气形成的控制因素，建立页岩气赋存富集的地质地球化学理论。
（2）揭示南方古生界盆地构造演化和沉积埋藏史，结合大地热流模型反演盆地的古地温演化历史，建立南方古生界盆地构造-热演化模型；揭示构造抬升条件下页岩气储层物性的响应特征和含气性变化机制，探索多期构造变动条件下页岩气藏发育的有利构造区位；揭示构造应力场对页岩裂隙形成发育的影响，建立构造改造页岩气散失的定量模型；揭示后期构造的成因机制及对古生界盆地的叠加、破坏与改造程度，阐明页岩气保存的构造条件。为构造改造区页岩气的评价提供理论与开发基础。
（3）建立适合我国南方古生界页岩气资源潜力的评价指标与方法，圈定有勘探开发潜力的页岩层，分层位、分地区、分埋深评价页岩气资源潜力，预测有利勘探地区。以南方古生界典型区块为靶区，揭示页岩气成藏动力特征及其对页
岩气成藏演化的控制机理，揭示页岩气成藏系统“源岩—储层—盖层”组合规律性，构建基于能量平衡理论和油气系统理论为基础的页岩气藏成藏富集规律。发展中国南方古生界页岩气富集成藏地质评价与勘探理论，形成本土化页岩气勘探评价技术方法。
（4） 本项目研究成果的表现主要有两个方面：发表一批与页岩气评价与勘探相关的基础性高水平学术论文，参加页岩气相关的国际学术会议，报告我国在页岩气赋存机理与评价方面取得的重大进展。预期发表论文100余篇，其中SCI／EI论文50－60余篇。提交我国南方古生界页岩气资源潜力评价报告及相关图件，为国家勘探开发南方古生界页岩气提供科学依据。
（5）培养和造就一支从事页岩气基础研究和应用基础研究高水平的科研队伍，培养硕士、博士研究生和博士后研究人员30名左右
三、研究方案
1．学术思路
我国南方古生界页岩气赋存富集机理与资源潜力评价涉及到非常复杂的理论与实际问题。本项目依托中国科学院、中国海洋石油总公司、教育部有关高等院校的参加单位的研究力量与技术条件，抓住关键科学问题，围绕国家需求，组织优势团队开展研究。本项目从我国南方古生界页岩的地质地球化学特点入手，通过对页岩的含气性评价与主控因素、保存条件与含气性关系、孔隙结构与储气机理等方面研究，建立页岩气形成、赋存、富集成藏的地质理论。在此基础上，研究页岩气的评价指标与方法，建立页岩气资源潜力评价理论体系，并对中国南方古生界页岩的资源潜力进行评价。结合实际勘探，进一步评价扬子地区典型区块古生界页岩气的勘探潜力，圈定页岩气的有利勘探开发区。 2．技术途径
针对本项目主要研究内容与目标，按6个方面实施。 （1）页岩气形成与含气性的影响因素
选择我国南方典型区块古生界页岩，通过实验室成烃模拟、钻井页岩样品含气量测量和地球化学分析，量化各种控制因素对页岩气含气性的影响。具体技术途径为：
①开展各种地质样品的气体化学组成和碳、氢同位素地球化学分析，包括气体录井、新鲜岩石密封脱气、岩石密封破碎脱气，获得吸附气和游离气的地质记录；结合热解模拟实验，获得气体成熟度与页岩气保存量的关系。
②开展TOC、Rock-Eval、GC-MS、碳同位素等有机地球化学实验分析，获得页岩样品有机质丰度、类型和成熟度；开展岩石学观察、矿物组成分析、孔隙度和渗透率分析，获得页岩含气性与有机质特性、无机矿物组成、孔隙度和渗透率的关系。
③开展岩石气体保存量分析，获得页岩样品中气体的保存量与有机碳含量、成熟度、矿物组成的关系；结合有机质生气量热解模拟、页岩润湿性模拟，获得温度、压力、地层水和矿物组成等诸因素对页岩气形成的控制，建立评价页岩气保存的理论模型和方法。
（2）页岩微孔缝结构与页岩气赋存富集
以钻井岩心、露头剖面和录井资料为基础，采用微观和宏观相结合的方法，重点解剖中海油的页岩气区块的储层特征。
通过压汞、液氮微孔结构、扫描/投射电子显微镜、等温吸附实验、含气量测试和岩石静三轴试验等分析技术，从页岩微观孔裂隙（特别是纳米级孔隙）特征入手，分析页岩气储层的微观孔裂隙结构及吸附特征，研究控制纳米级孔隙结构的主要因素，研究页岩气储存的状态，从而建立页岩气的赋存机理。
通过研究构造演化－沉积埋藏－烃源岩演化－生气作用－地下流体以及构造应力－热力－流体化学－流体动力等“五史”“四场”配臵关系，解析构造活动相对稳定期与改造期对页岩微孔缝结构的影响作用及其对页岩气赋存机理的控制作用。
在上述研究基础上，从页岩基块弹性能、气体弹性能和水体弹性能等储层弹性的多种表现形式着手，研究能量动态平衡系统的演化过程，以能量动态平衡理论和油气系统论为基础，研究页岩气系统的生－储－盖组合特征，探讨页岩气富集规律。
（3）构造演化与页岩气的改造和保存
从盆地的形成演化历史出发，突出对构造改造的反演和对盆地热史的恢复，抓住构造抬升过程中温度和压力条件的变化对页岩气藏含气性能的影响和吸附-解吸附机理等关键问题开展工作。
在构造演化方面选取上、中、下扬子的典型盆地或者区块进行解剖，通过详细地表调查考察盆地地层序列、沉积充填史、构造特征等，揭示盆地类型及形成的动力学背景；通过地震资料解释、构造平衡与恢复、物理及数值模拟等方法深入研究典型盆地剖面，确定其各个时期的沉积环境、变形特征、构造演化与成因机制。在对盆地的形成与改造以及原型盆地恢复研究中，通过对区内代表性盆地的边界断裂、盆内变形形迹、应力场分布特征等分析，分析其形成时间、构造性质和属性、多期演化及时空差异；研究早期构造对盆地形成与演化的制约以及后期构造的成因机制与对下古生界盆地的叠加、破坏与改造。