承担单位：兰州大学、中国科学院地质地球物理研究所 经费比例：15%
课题二：页岩微孔缝结构与页岩气赋存富集研究
研究目标：阐明各成藏要素对页岩气储集性能的影响，揭示页岩中纳米级孔隙及微裂缝结构网络与页岩气赋存富集的关系，建立页岩气的赋存机理, 探讨页岩气富集规律。
研究内容：以页岩气赋存、富集成藏机理为核心科学问题，重点研究四个方面的内容：（1）页岩储层特征，包括研究矿物页岩组成、显微孔隙与裂隙特征、及其与有机质类型、丰度、矿物等的关系，重点解剖中海油的黔北页岩气区块的储层特征。（2）页岩气赋存机理，从页岩微观孔裂隙（特别是纳米级孔隙）特征入手，从有机质丰度、成熟度、生烃强度、含气饱和度、岩石脆度、孔隙度等页岩气成藏的要素等方面，研究各要素对页岩气储集性能的影响，特别是储层微观孔裂隙（纳米级）结构及其吸附特征，研究页岩气储存的吸附态、游离态、溶解态等特征，建立页岩气的赋存机理研究页岩埋藏深度、有机质丰度、成熟度、生烃强度、含气饱和度、岩石脆度、孔隙度等页岩气成藏的要素，研究各要素对页岩气储集性能的影响特征，特别是储层微观孔裂隙（纳米级）结构及其吸附特征，进而研究页岩气储存的吸附态、游离态、溶解态等特征，从而建立页岩气的赋存机理；（3）页岩气富集规律研究，以能量平衡理论和油气系统理论为基础，研究页岩气系统的“源岩—储层—盖层”组合特征，结合含气性评价，探讨页岩气藏富集规律。
课题负责人：朱炎铭
主要学术骨干：李贤庆、郭英海、夏筱红，汪吉林 承担单位：中国矿业大学，中国矿业大学（北京） 经费比例：15%
课题三：构造演化与页岩气的改造和保存研究
研究目标：通过对南方盆地多期构造演化和古地热场的解析，确定页岩气成藏的关键地质时期，定量评价地层抬升过程中温度压力条件的变化及对页岩气储
层物性和含气性的影响，揭示构造变动条件下页岩气赋存形式的变化特点及吸附与解吸机理，阐明构造-热演化对页岩气藏的影响机制。
研究内容：主要内容包括四个方面。（1）南方盆地构造演化及页岩气形成的地质背景分析：研究中国南方古生界以来的构造背景，揭示研究区各个时期不同类型盆地形成的构造背景，沉积环境和动力学背景；研究代表性盆地沉积剖面，确定其各个时期的沉积环境、成因机制与后期叠加、破坏与改造，探索典型地区的盆地原型。（2）南方盆地古生界构造-热演化及对页岩气藏的控制作用：通过地层、钻孔和地震资料与地层回剥技术，研究典型地区埋藏史，勾勒区域构造-沉积埋藏特征；通过多种古温标（Ro、磷灰石裂变径迹及U-Th/He低温热年代学数据）对南方地区重点盆地目标层系不同地质时期的热史进行综合研究，重建盆地烃源岩的热演化史，建立构造-热演化模型。（3）地层抬升过程中页岩气赋存形式的变化特征及可能的页岩气散失特征，建立地层抬升过程中页岩气的散失模型。（4）构造改造对页岩储层物性和含气性能的影响：定量模拟研究储层压力在整个构造抬升过程中的动态演化过程，揭示不同压力下不同层次的孔裂隙系统的变化特征，阐明构造改造对页岩纳米孔隙的影响机制，并通过模拟压力变化研究构造演化过程对页岩吸附量和饱和度的影响；解析构造活动复杂区页岩气的保存条件，阐明构造作用对页岩气保存的影响。
课题负责人：尹宏伟
主要学术骨干：刘绍文、王勤、邱楠生、刘大永
承担单位：南京大学，中国石油大学（北京）、中国科学院广州地球化学研究所
经费比例：15%
课题四：深层页岩储集物性及含气性研究
研究目标：阐明深层页岩气的赋存方式及随压力梯度的变化关系，建立页岩高压-超高压甲烷吸附和脱附等温曲线，分析深层页岩有机无机反应以及超临界流体对页岩储集物性和页岩含气性的影响，评价深层页岩的含气性。此外，该课题自行研发一套全自动计算机软件控制、可施加压力高达70MPa的气体吸附仪，用于测试和模拟研究埋深2000至7000m页岩气吸附解吸附性能。
研究内容：（1）深层页岩气的产出赋存状态及其受深部压力梯度变化的影响；（2）深层页岩残余烃、干酪根吸附和解析附性能及受压力梯度变化的影响，实验分析有机质干酪根等温吸附/脱附平衡曲线，确定有机质和干酪根甲烷吸附容量与有机碳含量、有机质成熟度的关系以及与压力梯度变化的关系；（3）深层页岩粘土矿物物性特征及其吸附和解吸附特征研究，包括研究深层页岩粘土矿物组成及结构演变特征，主要粘土矿物甲烷等温吸附容量和解吸附特征，建立甲烷吸附解析附等温平衡曲线；无机气体、水对甲烷气体的溶解吸附性；（4）高压-超高压模拟研究深层页岩甲烷气体的吸附和脱附过程特征，建立不同类型不同成熟度页岩甲烷吸附脱附等温曲线；（5）深层页岩高温压条件下烃类气体、CO2、矿物和水之间的化学反应对页岩储集性能的影响作用，以及超临界CO2流体、水、矿物的气体吸附作用和程度。
课题负责人：宋之光
主要学术骨干：潘长春、吉利民、袁鹏、贾望鲁
承担单位：中科院广州地球化学研究所, 中科院地质地球物理研究所 经费比例：15%
课题五：南方古生界页岩气评价方法与资源潜力预测
研究目标：根据中国南方古生界页岩的地质地球化学特点，建立适合的页岩气评价指标与资源潜力评价方法；根据中国南方古生界页岩的地质地理分布、地球化学指标的限定，评价页岩气资源潜力，预测有利勘探区。研究成果可为我国南方古生界页岩气勘探开发提供科学指导。
研究内容：（1）资源潜力评价限定的指标研究，包括：页岩的含气性；工业页岩气藏形成的有机碳下限标准、成熟度上限、埋藏深度上限与下限；具有勘探开发前景的页岩最小厚度限定。（2）资源潜力评价方法研究，包括：多种方法的应用条件与对比；针对我国南方古生界页岩的地质地球化学特点，研究上述各种方法对的适用性，提出适合的资源潜力评价方法；（3）资源潜力评价，包括：晚古生界页岩气的资源潜力，早古生界页岩气的资源潜力；上述三套页岩层在不同埋藏深度（<2000m, 2000-4000m, >4000m）的资源潜力；页岩气资源的地质地理分布，预测有利勘探地区。
课题负责人：肖贤明
主要学术骨干：王飞宇，田辉，刘祖发，孟召平
承担单位：中科院广州地球化学研究所，中国石油大学（北京），中山大学,中国矿业大学(北京)
经费比例：20%。
课题六：南方古生界典型区块页岩气勘探潜力评价
研究目标：主要针对黔北与安徽两个页岩气典型区块性和页岩，建立古生界重要构造事件背景下层序地层格架，明确沉积环境与页岩发育的关系，圈定黑色页岩分布；建立页岩储层缝孔识别技术方法，预测有利页岩储层分布区；揭示页岩含气气富集规律; 评价页岩气资源量、评价勘探潜力和确定有利靶区。
研究内容：重点以黔北及安徽芜湖为研究靶区，通过地质地球物理资料分析与解释，建立多期重要构造事件背景下古生界层序地层格架，剖析沉积环境与页岩发育的关系，研究页岩的发育模式并预测黑色页岩的分布；开展典型区块页岩生气地球化学特性研究，建立逼近地下条件生气模式，圈定有效页岩气源灶；研究页岩储层缝孔特征及成因机制，建立缝孔发育模式、识别技术方法和评价标准，预测有利页岩储层分布区；研究页岩气含气性、赋存特点及主控因素，总结富集规律；研究构造演化－沉积埋藏－烃源岩熟化－生气作用－地下流体活动“五史”、“四场”特征与配臵关系及其对页岩气成藏演化的控制机理，建立成藏模式；预测资源量，评价勘探潜力；综合评价有利的页岩气富集区带，提出/圈定页岩气勘探靶区；同时，根据钻探需求，开展页岩气层测井评价和高效测试方法先导研究。
课题负责人：黄保家
主要学术骨干：蔡东升、李绪深、夏斌、卢鸿
承担单位：中海石油（中国）有限公司湛江分公司，中海石油研究中心、中山大学, 中科院广州地球化学研究所
经费比例: 20%。
6．课题设臵的思路、各课题间的有机联系以及与项目预期目标的关系
本项目共设6个课题。课题的设臵从三个层面考虑：
第一层面针对我国南方古生界页岩气的地质地球化学特点与研究现状，解决影响页岩气资源评价与勘探潜力的关键科学问题。共设臵了4个课题。课题1：页岩气形成与含气性的影响因素研究，这是页岩气研究的基本科学问题，而我国在该领域缺乏系统研究。课题2：页岩微孔缝结构与页岩气赋存富集研究，这既是国际上研究不够深入的问题，也将结合我国南方古生界的特殊性，从页岩不同级别孔隙结构的角度研究与探索页岩气的赋存状态，吸附与解吸附机理。该问题既是理论性问题，其成果又可指导勘探开发。课题3：构造演化与页岩气的改造和保存研究，中国南方古生界地层除成熟度高外，另一特点是大部分地区受到强烈抬升剥蚀与构造改造，深入研究在这种特殊地质背景下页岩含气性变化与赋存机理，对于我国南方页岩气资源潜力评价、勘探开发具有重要的意义。课题4：深层页岩储集物性及含气性研究，这是针对中国南方古生界页岩曾埋藏很深、且在广大区域现今埋藏仍然较深、超过美国工业页岩气的开发深度这一具体地质情况设臵的一个课题。盆地深层页岩气赋存特点在美国也鲜有报道。深层页岩气的资源潜力直接影响到中国南方古生界页岩气的潜在资源量。这4个方面基本上涵盖了页岩气评价的重要科学问题。
第二个层面上的考虑是，在结合上述研究基础上，建立我国南方古生界页岩气评价的理论体系，评价资源潜力，预测有利勘探区。由此设立了课题5：南方古生界页岩气评价方法与资源潜力预测。该课题既有综合性，又涉及与其它课题不同的研究内容。
第三个层面是典型区块分析，设立了课题6：南方古生界典型区块页岩气勘探潜力评价。在研究内容上设计了有关页岩气区块评价与勘探的基础地质地球化学研究，并将逐步融入上述5个课题的成果，结合勘探进展，重点研究页岩气资源潜分布规律与勘探开发潜力，预测有利的开发地区。
因此，本项目设臵的6个课题是基于我国南方古生界页岩气的地质地球化学特点，从关键科学问题切入，研究页岩气评价方法与建立资源潜力理论体系，再结合典型区块进行理论与生产实践（图1）。各课题之间既有侧重，又有关联，构成一个有机整体，最终融合成一个既有理论与方法创新、又具有实际应用价值的高水平研究成果，可为我国南方古生界、及类似特点的地区页岩气勘探开发提供理论指导与方法基础。