中国页岩气资源的地质特点分析
谷跃民
中国页岩气资源潜力大，资源基础较好。通过资源潜力评价，2012年3 月，国土资源部公布全国页岩气资源潜力评估结果，我国陆域页岩气地质资源潜力为134.42 万亿立方米，可采资源潜力为25.08 万亿立方米（不含青藏区）。国务院2011年，将页岩气列为独立矿种，页岩气进入国家能源战略视野，目前，我国页岩气勘查开发已经起步，在资源评价、区域优选的基础上，开展了勘查开发示范区和综合利用示范区建设，中石油、中石化、中海油等石油公司在海相和陆相页岩气勘探开发领域都取得了进展，初步掌握了水平井和分段压裂技术等关键开采技术，在某些井区获得了工业产能。
页岩气的勘探开发即将进入实质性工业化生产阶段，页岩气是一种地质矿产资源，因此，在此阶段之前，就应该必须先搞清其地质条件特点，另一方面，美国是页岩气工业的成功典范，因此，也很有必要与美国的地质条件比一比。
首先，我国发育有与美国页岩气产气区相似的沉积盆地类型，也具有较好的烃源岩沉积条件，但受特殊的大地构造位置控制，受深大断裂及板块规模较小等因素的影响，破坏较为严重，属于多旋回的叠合盆地，造成了页岩气地质条件的复杂性和特殊性。页岩层经历了复杂的多旋回、多期次构造运动，构造演化过程复杂，经历了多期次的生排烃，成藏条件也很复杂，埋深变化很大，有的出露地表，有的深埋万米，破坏强度大，寻找具有一定范围的稳定海相沉积体都有较大的困难，而美国页岩气储层在沉积后，没有经历强烈的后期多次构造运动对盆地的叠加和改造，盆地多保留为原型盆地，显然中国要比北美变化剧烈和复杂得多，这是普遍特点。
对于海相页岩，与美国相比，主要表现为时代老，有机碳含量高、成熟度高、热演化史复杂程度高等特点。比如同为海相沉积的Barnett页岩，整个福特沃斯盆地面积有约3.8万平方千米，基本上是一个向北东方向倾斜的一个大单斜，只有上倾方向略成鼻状，全区折曲幅度非常微弱，见图1 Barnett 页岩构造等高线图，目的层页岩沉积后，经历的构造运动为宾夕法尼亚纪-二叠纪快速沉降、中白垩世沉降和晚白垩世古近纪的抬升，都是以升降翘倾为主要特征，盆地内部既没有形成大断裂，也没有形成大规模褶皱，全区热演化特征也不会发生突变。而
我国南方地区同为海相页岩，但却经历了长期的复杂的构造运动和热演化过程,比如滇黔北坳陷威信凹陷，见图2，面积不足3万平方千米，目的层之一的下寒武统牛蹄塘组泥页岩，在晚元古代—早古生代的南北向构造体系基础上，在印支期—燕山期又形成北东东向构造体系，而后又经历晚燕山期—喜马拉雅期陆内造山向西北逆冲共同作用形成北东向构造体系，形成了现今的南北向、北东东向和北东向等3个方向的构造形变体系，在不足3万平方千米的范围，形成了13个近北东走向的褶皱构造带，由此可以预见，在不同的构造带、甚至同一构造带不同的区块和不同的构造部位其页岩储层埋深、页岩气资源因素和可压裂因素会具有本质不同，能导致页岩气成熟度、破坏保存、天然裂缝的横向变化很快，差异会很大，远远与美国Barnett 页岩不可比拟。
对于陆相页岩，与美国相比，主要表现为特殊性上，中国在中新生代时期，形成了中国特色的陆相和海陆过渡相沉积盆地，连续形成了多套规模大、类型多样、有机质丰富的泥页岩层系，主要分布在我国北方（东部陆相盆地白垩系和古近系、西北侏罗系及其以上地层、中部鄂尔多斯盆地三叠系），在南方也有局部分布（川西坳陷、江汉盆地、苏北盆地等），普遍具有良好的页岩油气发育地质条件，其泥页岩有机质含量丰富，有机质类型多样而复杂，泥页岩层系多，累计厚度大，砂泥岩互层频繁，夹层发育，脆性矿物含量低，粘土含量高，热演化程度相对较低，油气兼产，它分布局限，页岩气类型多样、赋存地质条件复杂，其中，陆相断陷盆地最为典型，见图3，在断陷沉积阶段，存在多个湖侵和湖退旋回，暗色泥岩总厚度很厚，通常具有特殊的地层发育序列，在盆地底砾层之上顺序发育小规模的河流、沼泽相富含Ⅲ型干酪根泥页岩，深湖、半深湖相富含Ⅰ型和Ⅱ１型干酪根泥页岩，浅湖、三角洲相富有机质含Ⅱ２型和Ⅲ型干酪根泥页岩，沼泽、河流相含Ⅲ型干酪根泥页岩。尽管有机碳含量有高低不同变化，但在大中型湖盆的中心部位，深湖、半深湖相发育时期常可形成偏生油的Ⅰ型和Ⅱ１型干酪根，为页岩油的形成提供物质基础。在剖面上，Ⅱ２型和Ⅲ型干酪根泥页岩主要分布在上部层系或斜坡部位，与盆地埋深结构相对应，常具有相对较低的有机质热演化程度，可对应形成规模性分布的页岩气；Ⅰ型和Ⅱ１型干酪根泥页岩主要分布在盆地的沉降－沉积中心，目前主体处于大量生烃－生湿气阶段，有利于页岩油的形成和发育，因此，除了构造方面与北美的差别外，其沉积规律的特殊
性对页岩油气的影响也应该引起格外注意，因此，在这些方面思路不能模仿，评价技术必须创新解决。
图1 福特沃斯盆地构造图
图2 滇黔北坳陷威信凹陷构造区划图（据梁兴，叶熙，张介辉，舒红林等）
图3 中国陆相断陷盆地页岩油气发育模式（据张金川 林腊梅 李玉喜等）
总之，中国页岩气地质条件的复杂性和特殊性，决定了中国页岩储层的横向空间变化无论在含油气性还是在可压裂性方面，都比美国要“快”得多，因此，中国的页岩气勘探开发不能完全照搬美国成功的页岩气勘探开发经验和技术，只能在一定程度上给予借鉴，必须开拓创新，在地质研究上解决这个“快”的问题，地震地质研究技术具有技术成熟、空间连续、精度高、价格低廉等特点，是解决这个“快”的特殊问题的最经济有效的手段。