采用核磁共振(NMR)、X射线衍射、场发射扫描电镜(SEM)与纳米CT等实验技术,系统研究了川南深层龙马溪组页岩储层岩石学、有机地化与微纳米孔隙特征.研究表明:研究区深层龙马溪组页岩储层矿物成分以石英等脆性矿物为主,易于储层改造.深层页岩储层孔隙空间发育矿物粒间孔、粒内孔、有机孔及微裂缝等,有机质孔最为发育,孔径主体在50～150nm.核磁共振与纳米CT结果显示孔隙度介于3.94％～4.27％,渗透率为19 mD,喉道的平均长度为9.85 μm,孔喉配位数为0.621,页岩微纳米孔隙之间连通性较好,能为页岩气的富集与流动提供孔隙空间和渗流通道.

我国页岩气产业作为新兴热点能源产业越来越受到关注,国内外很多类型企业都想参与其中,从投资企业主体角度总结国内页岩气产业特点,对于未来页岩气行业发展具有重要意义.本文通过分析,认为是政府扶持点燃了页岩气开发的希望之火,石油央企独特优势保障了页岩气开发顺利起步,页岩气项目投资实践证明了现阶段央企的作用不可替代;预测未来,石油央企技术和人才优势能够有效降低页岩气开发成本,较强的抗风险能力令其能够跨越周期坚持长期投资,在页岩气勘探开发领域将发挥更大作用.

产量是决定页岩气开发项目投资收益的主要因素,页岩气开发井有其特有的产量递减规律,如何确定合理的生产周期也就成为决定页岩气项目投资成败的关键,也是页岩气投资项目最大的风险点.目前业内普遍采用20年的生产运营期来规划设计方案,如此长的生产评价期是否具有现实可行性、能否实现投资收益最大化需要进一步研究.过长的生产周期会带来远期不确定性风险,不利于页岩气开发项目的降本增效.不论是页岩气井的实际产量递减规律还是不同情景下的经济评价对比分析,都不支持页岩气井20年的生产运营期.通过对比分析不同情境下不同生产周期方案的收益率变化规律,结合已开发井的生产数据,建议页岩气井在规划设计阶段采用10年的生产运营期来设计,投产后根据边际利润理论来核定生产运营期,实现页岩气投资项目的收益最大化.

中国作为北美之外最大的页岩气生产国,随着页岩气勘探开发的持续快速推进,在埋深3 500 m 以浅的海相页岩区已经建成200×108m3的页岩气年产规模.未来全国埋深3 500 m以浅页岩气能否继续稳产上产、埋深超过3 500 m的深层页岩气的开发潜力如何,既是评价和判断未来中国页岩气资源开发潜力和发展前景等的前提,也是决定能否在川渝地区建成"天然气大庆"的关键.为此,通过总结中国页岩气理论认识和工程技术发展成果,分析页岩气资源的开发潜力,预判了未来的发展前景.研究结果表明:①在页岩气理论体系方面,明确了海相深水陆棚笔石黑色页岩形成条件及页岩气富集机理,建立了"甜点区"和"甜点段"地质理论,初步构建基于"人造气藏"的页岩气开发理论,建立了四川盆地南部地区深层优质页岩厚度大、保存条件好、发育微裂缝与超压的页岩气富集高产模式;②在页岩气工程技术方面,水平井多段压裂等关键工程技术实现了跨代发展,支撑了中国仅用6 年时间就实现了页岩气年产100×108m3、其后又用2年时间实现了年产200×108m3的历史性跨越;③在页岩气资源方面,明确了四川盆地中浅层海相页岩气是产业发展的"压舱石",而深层海相页岩气则是未来产量增长的主体,以川南海相页岩为重点具备还可探明页岩气地质储量超6×1012m3的资源条件,可以支持页岩气产量持续快速增长.结论认为,通过加快对于埋深3 500～4 000 m页岩气资源的开发,2025年全国页岩气年产量可以达到300×108m3;考虑到埋深4 000～4 500 m页岩气资源开发突破难度较大,2030年页岩气有望落实的年产量为350×108～400X 108 m3.

利用露头、钻井及岩心等资料,以地球化学、储层、气体成因以及构造保存条件等为重点研究对象,对湖南省常德地区牛蹄塘组页岩气的成藏条件开展了系统分析.研究表明:该区域牛蹄塘组富有机质页岩具有机碳含量高、厚度大、热演化程度普遍较高的特点;页岩的有效孔隙度为2％～5％,储集空间主要以基质孔隙为主,朗格缪尔体积分布于1～3.5m3/t之间;盖层厚度较大(＞200m),具备形成页岩气的生、储、盖条件.分析了常德1井产水产气的原因,指出所产气、水主要产自牛蹄塘组底部富有机质页岩中的封闭裂缝体系中,处于地层水交替阻滞带,所产烃类气体主要为原油裂解气,非烃类气体主要为过成熟阶段产物,并混入了部分大气,氦气为壳源无机成因.明确了常德地区页岩气成藏过程及散失模式,认为构造破坏、地层水散失和扩散作用是页岩气散失的主要途径,页岩的含气性主要受构造及保存条件控制.优选常德1井以西(地层水交替阻滞带以下)保存条件较好的区域为页岩气分布的有利区,具有较大的资源潜力.

在野外露头剖面测量、钻井岩心取样及实验测试的基础上，从富有机质页岩区域展布、地球化学特征、岩石储集特征及含气性等方面研究渝东北地区下志留统龙马溪组页岩气形成条件与资源潜力。结果表明：研究区下志留统龙马溪组黑色页岩厚度大，自西向东先增厚后减薄，TOC含量高，有机质类型好，热演化程度较高，脆性矿物含量高，有机质纳米孔隙及微裂缝发育，含气量较高，埋深适中，有利于页岩气的形成与富集。采用综合信息叠合研究认为，巫溪—田坝—温泉地区为页岩气勘探开发的有利区域，综合地震资料优选出区带内田坝、文峰区块为有利区块，面积约为450 km2，估算页岩气资源量为2×1012~3×1012m3，具有良好的页岩气勘探开发前景。

页岩的天然气吸附能力对储层含气性评价和资源储量预测至关重要.文中通过低温氮气吸附实验,对渝东南地区下志留统龙马溪组页岩岩心样品的微观孔隙结构进行了研究,计算了纳米孔隙结构参数;综合运用等温吸附实验测量岩心样品的甲烷吸附能力,分析饱和吸附量与孔隙结构、有机碳质量分数、矿物组成的相关性,探讨了页岩吸附能力的主控因素.结果表明,孔径小于50 nm的微孔和中孔是主要的孔隙类型,为吸附气提供了有效储存空间;有机碳质量分数控制了纳米孔隙体积和比表面积的发育,是影响页岩吸附能力的决定性因素,而黏土矿物成分对页岩的吸附性贡献不大.