油气页岩气是什么

页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙，使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因、热解成因及二者混合成因的天然气。

页岩气赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气。是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20%～85%。

特点

页岩气与深盆气、煤层气一样都属于“持续式”聚集的非常规天然气。

天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离，具有与煤层气大致相同的机理过程。如图所示，通过生物作用或热成熟作用所产生的天然气首先满足有机质和岩石颗粒表面吸附的需要，此时所形成的页岩气主要以吸附状态赋存于页岩内部。

当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时，富裕的页岩气解吸进入基质孔隙。随着天然气的大量生成，页岩内压力升高，出现造隙及排出，游离状天然气进入页岩裂缝中并聚积

页岩属于泥岩的一种， 泥岩和砂岩是地层构造中主要的两种。在一般的油藏构造中，石油和天然气都蕴藏在砂岩油藏中，而泥岩由于比较致密一般不会是储层。但是页岩也具有一定的孔隙度，也可以蕴藏一定量的石油或者天然气，因此页岩油气也具有一定的开采价值。“页岩气”就是指蕴藏于页岩中的天然气资源，这部分资源属于非常规油气藏，开采成本较高。

页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20%～85%。

页岩气与天然气的区别：

1、主要成分不同

页岩气的主体成分是甲烷，而天然气是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。

2、范围不同

页岩气是一种特殊的天然气，它是在页岩层中开采的。普通的天然气开采范围远大于页岩气。

3、分布不同

页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，与一般的天然气相比，大部分产页岩气分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。

而天然气主要分布于渤海湾、四川、松辽、准噶尔、莺歌海-琼东南、柴达木、吐-哈、塔里木、渤海、鄂尔多斯等地。

4、特征不同

较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，且可以游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。

而天然气按在地下存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。

参考资料来源：百度百科-页岩气

参考资料来源：百度百科-天然气

主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。

页岩气发育具有广泛的地质意义，存在于几乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。中国传统意义上的泥页岩裂隙气、泥页岩油气藏、泥岩裂缝油气藏、裂缝性油气藏等大致与此相当，但其中没有考虑吸附作用机理也不考虑其中天然气的原生属性，并在主体上理解为聚集于泥页岩裂缝中的游离相油气。因此属于不完整意义上的页岩气。因此，中国的泥页岩裂缝性油气藏概念与美国现今的页岩气内涵并不完全相同，分别在烃类的物质内容、储存相态、来源特点及成分组成等方面存在较大差异。

中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿－30万亿立方米，与美国28．3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达30～50年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年。开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。

页岩气是指赋存于富有机质页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要赋存方式的非常规天然气，是一种清洁、高效的能源资源。与其他类型天然气藏相比，页岩气具有如下显著特点：

1）页岩气主要分布于富有机质泥页岩地层中，由地层中有机质热演化形成，具有自生、自储、自保的成藏特征。我国富有机质页岩层系分布广泛，类型多样。其中海相富有机质页岩主要形成于下寒武统、上奥陶统－下志留统和泥盆系，页岩沉积厚度大、分布广，在扬子地区、塔里木地区等广泛分布；湖相富有机质页岩主要形成于二叠系、侏罗系、白垩系和古近系，在我国含油气盆地中广泛存在；海陆过渡相泥页岩层系主要形成于石炭—二叠系，在华北、滇黔桂等地广泛分布。

2）烃类气体在页岩中有多种赋存方式，包括吸附、游离和溶解，但以吸附和游离赋存方式为主。其中吸附气含量随着埋藏深度的增加而增加，变化梯度由快变慢，从 2000m 开始，增加速率明显降低；在 1500 ～ 2500m 深度范围内，吸附气和游离气各占 50% 左右。吸附相的存在，使其明显区别于常规气和致密气；游离相的存在，使其又有别于煤层气。

3）页岩储层基质孔隙度一般小于 10%；孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔隙和微裂隙等。其中，有机质演化形成的孔隙对储集空间有明显的贡献，一般达到 25% 以上。页岩渗透率一般极低，如果天然裂缝不发育，页岩气无法则自行流动，不能形成自然产能。

4）页岩气主要受富有机质页岩分布控制，而常规油气的分布则主要受烃源岩和圈闭的控制。

5）与煤层气相比，页岩气生产过程中无需排水，生产周期长，一般 30 ～ 50 年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。

6）页岩气的开发程度依赖于技术进步，主要受页岩层系水平井钻完井技术和水平井分段压裂技术等影响。页岩层系水平井技术关键是按最优方向准确钻遇目地层并保持井眼完整。水平井分段压裂技术的关键是实现页岩层系的体积压裂，这种压裂要求尽量在页岩层系中形成网状裂缝，增加泄气面积。这与常规油气储层改造中要求尽量造长缝的理念完全不同，具体压裂的技术细节差别较大。

页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于民用和工业燃料，化工和发电等，具有广阔开发前景，页岩气的开发和利用有利于缓解油气资源短缺，增加清洁能源供应，是常规能源的重要补充。

页岩气（shale

gas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。

天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、天然气水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。

液化石油气（Liquefied

Petroleum

Gas，简称LPG），石油产品之一，是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。一种强烈的气味剂乙硫醇被加入液化石油气，这样石油气的泄漏会很容易被发觉。主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。液化石油气在1910年由沃尔特·史内林博士首次生产出来，1912年出现了第一个商业产品。现在液化石油气提供美国能源消费的3%。

一、页岩类型与成因

页岩(Shale)是由粒径＜0.0039mm的细粒碎屑、粘土、有机质等组成的具页状或薄片状层理、容易碎裂的一类沉积岩(表5-1)(姜在兴，2003)，美国一般将粒径＜0.0039mm的细粒沉积岩统称为页岩。

表5-1 常用碎屑岩分类简表

页岩在自然界分布广泛，沉积物中页岩约占55%。页岩矿物成分复杂，碎屑矿物包括石英、长石、方解石等，含量一般大于50%粘土矿物有高岭石、蒙脱石、水云母等碎屑矿物和粘土矿物含量不同导致页岩差异明显。黑色页岩最基本的矿物成分是沉积成因的自生石英，以它为主体形成的各类黑色页岩占黑色页岩建造总量的2/3以上。黑色页岩中粘土矿物含量并不大，以粘土矿物为主体的黑色页岩在黑色页岩建造中所占比例很小。有机物含量丰富是黑色页岩最为典型的特征，有机碳含量为3%～20%，众数范围为5%～10%(张爱云等，1987)。

1.页岩的类型

常见的页岩类型有黑色页岩、炭质页岩、硅质页岩、铁质页岩、钙质页岩等。当页岩中混入一定砂质成分时，形成砂质页岩。根据含砂颗粒大小，分粉砂质页岩和砂质页岩两类。富有机质页岩是形成页岩气的主要岩石类型，富有机质页岩主要包括黑色页岩与炭质页岩。黑色页岩含有大量的有机质与细粒、分散状黄铁矿、菱铁矿等，有机质含量通常为3%～15%或更高，常具极薄层理。炭质页岩含有大量细分散状的碳化有机质，有机碳含量一般为10%～20%，黑色、染手、含大量植物化石。无论哪种页岩，其抗风化能力都较弱，在地形、地貌上往往形成低山、谷地(姜在兴，2003张爱云等，1987钱凯等，2008)。

图5-1 中国3种主要页岩类型分布略图

表5-2 中国页岩分类及分布地区

中国富有机质页岩泛指海相、海陆交互相以及湖相页岩和泥岩(邹才能等，2010a)，重点指含油气盆地中的优质泥质烃源岩。图5-1和表5-2显示了中国富有机质页岩的类型、层系和分布特点。中国南方扬子地区海相页岩多为硅质页岩(如扬子地区牛蹄塘底部页岩)、黑色页岩、钙质页岩和砂质页岩，页理发育，风化后呈薄片状。海陆过渡相页岩多为砂质页岩和炭质页岩。湖相页岩页理发育，渤海湾盆地、柴达木盆地新生界湖相页岩钙质含量高，为钙质页岩，鄂尔多斯盆地中生界湖相页岩石英含量较高。

自然界中，或者说沉积盆地中，页岩分布广泛，在各地质时期的沉积物中页岩约占80%。一般情况下，人们认为页岩主要由粘土矿物组成，其次为碎屑矿物如石英、长石和少量自生非粘土矿物(包括铁、锰、铝的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硫化物、硅质矿物，以及一些磷酸盐等)。但实际上，页岩中的碎屑矿物含量大于粘土矿物含量。页岩的矿物含量变化很大，那些富含SiO2(有时含量可达85%以上)的为硅质页岩，含大量碳化有机质为炭质页岩，含较多分散有机质和硫化铁的为黑色页岩或富有机质页岩(张爱云等，1987)。页岩基质孔隙度＜10%，渗透率＜1×10-3μm2。

在油藏工程上，含脆性矿物(如硅质)多的岩石，比含粘土矿物多的岩石容易产生裂缝，而粉砂或砂质夹层可改善页岩储层渗透性，开启或不完全充填的天然裂缝，能够有效地提高页岩储层的渗透能力(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009)。

在石油地质上，页岩储层通常具有特低渗透率和特低孔隙度特性，一般是优质的烃源岩或油气盖层。在断层和裂缝带内，页岩储层的渗透率可以提高很多，具有很好的储集特性。所以在成熟的黑色页岩系统中常发现裂缝性气藏。如西西伯利亚上侏罗统Bazhenov页岩油藏、美国Williston盆地Bakken页岩油藏、北美泥盆-石炭系及白垩系页岩气藏，我国四川盆地、渤海湾盆地、松辽盆地以及西部沉积盆地也都发现了页岩油、气藏。

2.富有机质页岩沉积环境

页岩可形成于陆相、海相及海陆过渡相沉积环境中，黑色富有机质页岩主要形成于缺氧、富H2S的闭塞海湾、潟湖、湖泊深水区、欠补偿盆地及深水陆棚等沉积环境中(姜在兴，2003张爱云等，1987)。炭质页岩常与煤系伴生，一般出现在煤层的顶、底板或夹层中，以湖泊、沼泽环境沉积为主。石炭-二叠纪、三叠-侏罗纪和古近-新近纪为中国3次主要成煤期，发育多套与煤层相伴生的炭质页岩，如中国南方地区的二叠系龙潭组(P2)炭质页岩分布面积约53×104km2，厚20～300m，有机碳含量为2.4%～22%。北美地区富有机质产气页岩，主要分布于阿巴拉契亚、落基山造山带靠陆一侧，为与外海流通性较差的深水前陆盆地沉积(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009)。中国南方扬子地台、华北地台及塔里木地台古生界海相黑色页岩以深陆棚相沉积为主，如四川盆地古生界发育6套黑色页岩(图5-2)，寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组页岩为大陆边缘坳陷的深水陆棚相沉积，富有机质黑色页岩面积为(13.5～18)×104km2，厚200～400m，含丰富有机质、笔石等海洋浮游生物化石及自生黄铁矿等，有机碳含量平均为1.85%～4.36%，最高可大于11%～25.73%中国陆相沉积盆地中，松辽盆地白垩系、渤海湾盆地古近系、四川盆地三叠系、鄂尔多斯盆地三叠系等发育多套湖相、湖沼相黑色页岩，含丰富介形虫、孢粉、细菌、高等植物等化石及有机质，厚200～2500m，有机碳含量为2%～3%，最高可大于7%～8%(邹才能等，2010a)。

3.页岩在油气勘探开发中的作用

过去油气开采主要以砂岩、碳酸盐岩及火山岩等储层为目标，尽管所钻探的数百万口油气井大量钻遇了暗色富有机质页岩层段，并在其中发现了丰富的油气显示或工业油气流，但都因页岩基质孔隙度＜10%，渗透率＜1×10-3μm2，储集物性很差，被认为只能生油气而非储层(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009)。因此，长期以来，暗色富有机质页岩在油气勘探开发中一直被作为烃源岩层，或阻挡油气层中油气继续向上运移的封盖层。在所有有希望的盆地中，对砂岩、碳酸盐岩等储层都进行了勘探，却不包括暗色富有机质页岩，只有在裂缝非常发育的情况下才构成特殊油气储层———泥页岩裂缝性储层。在北美地区页岩气成功规模开发后，人们逐渐认识到暗色富有机质页岩可以大量成气、储气，形成自生自储型天然气资源，尤其是页岩中有机质孔、粒间孔及颗粒内孔等发育(Robert G.Louchs et al.，2009)，可以有效储集油气，成为油气勘探开发的新层系。与此同时，脆性矿物(如石英、长石、方解石等)含量高的富有机质黑色页岩层理发育，易产生裂缝，而其中的粉砂岩、砂岩等夹层能有效改善页岩的储、渗能力，开启或不完全充填的天然裂缝能大幅度提高页岩气井产量。评价确定页岩气核心区、延展(扩展)区、外围区是确定页岩气规模、有效勘探开发的重要基础，寻找、优选高产富集核心区是页岩气新区带成功开发的关键。目前，富有机质黑色页岩已成为全球油气勘探开发，尤其是天然气勘探开发的重要新目标。能广泛地从页岩中商业开发天然气，是过去60年来在油气地质与工程上所取得的重大进步。更重要的是，页岩气可以存在于那些无常规油气生产的地区，未来勘探开发前景巨大(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009)。因此，页岩气商业开发将不可避免地使全球天然气供需格局进一步发生重大变革。

图5-2 四川盆地地层综合柱状图

二、页岩气内涵与特征

1.页岩气内涵

页岩气(shale gas或gas shale)是从富有机质页岩地层系统中开采的天然气(John，2002USDepartment of Energy， et al.，2009Boyer et al.，2006)。按成因机制，页岩气是以吸附或游离状态赋存于暗色富有机质、极低渗透率的页岩、泥质粉砂岩和砂岩夹层系统中，自生自储、连续聚集的天然气藏。在页岩气藏中，富烃页岩一般既是天然气的储集层，又是天然气的源岩。富有机质页岩烃源岩可大量(可高达总生烃量的50%左右)滞留油气，形成可供商业开采的页岩气。

页岩气可以游离相态(平均约50%)赋存于页岩局部大孔隙(天然气裂缝、基质孔隙)或微孔隙(有机质微孔)中，或以吸附状态(平均约50%)吸附在矿物颗粒、干酪根及孔隙表面，极少数以溶解方式赋存于干酪根、沥青质及石油中(John，2002)。

页岩储集层包括暗色富有机质页岩及以薄的夹层状态存在的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩地层。含油气盆地中，页岩储层组合形式多样，不同类型页岩储层组合有明显不同的地质、地球化学特征。页岩气的开采可采用垂直井、水平井，但以水平井为主。页岩储层都需要压裂改造才能获得商业产量，多级水力压裂、重复压裂等储层改造技术是目前提升页岩气单井产量的关键技术(Vello， et al.，2009)。

2.页岩气基本特征

沉积盆地中只要有富有机质页岩存在、并演化至生气阶段，就可能会有页岩气形成，因此已发现的大量常规天然气盆地内，若气源岩为暗色富有机质页岩，则会有页岩气存在。真正具有商业开采价值的页岩气，必须具有优质的烃源岩。通过地质特征的评价，可以衡量一套页岩地层是否具有商业价值页岩气勘探开发的潜力。目前进行页岩气经济开发的页岩或核心区通常是指TOC值大于2%、处在生气窗内、脆性矿物含量大于40%的有效页岩。有效页岩厚度大于30～50m(有效页岩连续发育时大于30m，断续发育或TOC值小于2%时，累计厚度大于50m)时足以满足商业开发要求。北美产气页岩有效厚度最小为6m(Fayetteville)，最大为304m(Marcellus)，核心区有效页岩厚度均大于30m。基于北美页岩气勘探开发实践、统计分析及关键实验等结果，认为有利页岩气及核心区具如下主要地质与开发特点(表5-3)(邹才能等，2010aUS Department of Energy，et al.，2009董大忠等，2009)。

表5-3 页岩气主要特征简表

(1)源储一体，成藏早、持续聚集

页岩气为典型的源储一体的自生自储含气系统，暗色富有机质页岩既是优质气源岩，又是天然气聚集与储存的场所。据有机质生烃理论及北美产气页岩热成熟度统计，高产富集页岩气成熟度Ro＞1.4%，尤以Ro＞2.0%部分为页岩气生产的主体，反映出页岩气以热降解气与原油热裂解气等热成因气为主。

页岩气在形成与富集过程中，页岩中有机物转化成甲烷的过程十分复杂，但其形成模式较为简单。在成岩作用早期阶段，微生物的生化作用将一部分有机物转化成生物成因甲烷，剩余的有机物则在埋藏和加热条件下转化成干酪根。随着埋藏深度、温度和压力的不断增加，在后生成岩作用阶段，使干酪根逐渐转化形成液态烃和湿气，最后在变生成岩作用阶段，干酪根进一步降解成热成因甲烷干气、液态烃热裂解成为热成因甲烷干气。单就天然气成因而言，常规天然气藏和页岩气藏的天然气形成模式主体相同，二者不同之处在于(US Department of Energy， et al.，2009):①液态烃热裂解甲烷干气可能主要存在于页岩气中②常规气藏的天然气从气源岩运移到砂岩或碳酸盐岩等储层的圈闭内。页岩具有极低的基质渗透率，天然气产自页岩自身并以吸附气、游离气和溶解气等形式“原地”富集在页岩储层中。

油气运移可分为原位滞留、初次运移、近距离与远距离二次运移等4个阶段，页岩在有机质演化的整个过程中持续接受天然气的聚集，在页岩自身饱和后才向外溢散或运移。因此，页岩气可称为“原位滞留成藏”，天然气的生成、聚集与富集发生时间最早，没有或仅有极短距离运移，为典型的源储一体、成藏早、持续聚集、连续富集的天然气藏(图5-3)。

图5-3 非常规连续型气藏剖面分布模式

(2)无明显圈闭界限，富集仍需要良好封盖层

传统油气勘探中，核心目标是寻找油气圈闭。与之不同，页岩气的形成、聚集都在页岩中，源储一体，含气范围与有效气源岩基本相当，没有明显圈闭界限，无统一气水界线，不存在传统意义上的圈闭，含水少，大面积层状连续含气，较易保存。页岩气较易保存主要有三方面原因:一是富有机质页岩一般形成于构造低部位或盆地中心，封闭条件有得天独厚的优势二是页岩气是不间断供气、连续聚集，即使某个时期局部有所散失，后期仍有大量气源持续供气三是近50%左右的页岩气是以吸附状态赋存，即便有抬升、散失，也很难完全被破坏。但要形成高产富集，仍需要良好的保存条件，区域盖层或封闭条件仍必不可少。

(3)储层致密，以纳米级孔隙为主

页岩气储层以暗色富有机质页岩为主，据Robert G.Louchs、Robert M.Reed、Stephen C.Ruppel和Daniel M.Jarvie等研究(RobertG.Louchs， et al.，2009)，页岩储层发育微孔(孔隙直径≥0.75μm)和纳米孔(孔隙直径＜0.75μm)两种尺度孔隙(图5-4)，纳米级孔隙是页岩的主要孔隙。页岩孔隙度分析结果显示，页岩普遍具有较低孔隙度和超低渗透致密特点，孔隙度从小于4%至6.5%。未压裂页岩气储层基质渗透率＜1×10-9μm2(图5-5)，只有在断裂或裂缝发育区孔隙度能提高到10%，渗透率提高到2×10-9μm2。据Barnett页岩孔隙研究结果，常规砂岩孔隙比页岩孔隙大400倍，页岩孔隙大约为40个甲烷分子直径大小(甲烷分子直径为0.38nm)，页岩孔隙度为4%～10%，渗透率为(50～1000)×10-3μm2。

图5-4 页岩储层孔隙类型

图5-5 美国产气页岩储层孔隙度与渗透率关系

(4)吸附态和游离态两种主要赋存方式

页岩气赋存方式多样(图5-6)，主要有游离态、吸附态及溶解态等，以游离态、吸附态为主(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009)。游离态与常规天然气相似，吸附态与煤层气相似。一般温度＜75℃时，甲烷以水合物吸附，温度＞75℃时，甲烷在水分子及孔隙空间填充。页岩吸附和脱附天然气的能力可用图5-7所示的吸附等温线数据来评估，在非常低的相对压力下(P/P0＜0.01)，页岩中的微孔(孔径＜2nm)被甲烷气体顺序填充(A点)，页岩中的介孔(2nm＜孔径＜50nm)在B点附近发生单层吸附，然后在C点附近发生多层吸附，随着体系压力的增加，介孔内吸附的甲烷量快速增加(D点)，直至发生毛细管凝聚(E点，最大吸附量)。而当体系的压力逐渐减小时，气体吸附量与相应压力之间存在明显的迟滞现象(F点和G点)(Kondo， et al.，2001)。除了孔径，页岩中有机组分、矿物组成、热演化程度等都对甲烷吸附能力有重要影响(Ross，et al.，2009)。

图5-6 页岩中甲烷气体分布示意

图5-7 甲烷在微孔和介孔内的吸附、凝聚和迟滞现象模式

由于页岩含有多种有机和无机组分，这些组分在不同页岩地层，甚至同一地层内具有多变的孔隙网络结构，因此页岩储层内有不同的游离气和吸附气量。图5-8反映了美国不同页岩储层吸附气和游离气的比例(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009)，吸附气比例一般20%～60%，Barnett页岩以游离气为主，比例70%左右。影响页岩储层吸附气与游离气含量的因素很多，如岩石矿物组成、有机质含量、地层压力、裂缝发育程度等。

(5)页岩气大面积连续分布，资源规模大

形成页岩气的暗色富有机质页岩是含油气盆地中的主力烃源岩，进入生气阶段的烃源岩就是页岩气的远景有利范围，大面积连续分布于盆地坳陷或构造背景斜坡区。据统计分析，烃源岩形成的油气一般仅有10%～20%的资源赋存在常规储层中，其余80%以上的资源储存在非常规储层中，其中烃源岩内的资源约占50%。由于富有机质页岩大面积区域分布，使页岩气资源规模巨大。如沃斯堡盆地面积为38100km2，密西西比系Barnett页岩含气面积为12950～15500km2，页岩气资源量为9.26×1012m3(技术可采资源量为1.25×1012m3)阿巴拉契亚盆地面积为280000km2，泥盆系Marcellus页岩含气面积为246050km2，页岩气资源量为42.48×1012m3(技术可采资源量7.4×1012m3)，是目前美国页岩气资源最多的产气页岩。页岩气资源丰度一般为0.69×108～8.71×108m3/km2(表5-4)。因此，在页岩气开发中，寻找高产富集核心区成为页岩气成功开发的关键(USDepartment of Energy， et al.，2009)。

图5-8 美国页岩储层吸附气和游离气含量关系

(6)页岩气具有独特开采机理

在开采机理上，页岩气与其他类型天然气既有相似性，也有明显差异，其显著特征是气体产出以非达西流为主，生产过程中基本不产水或产水很少(李新景等，2009聂海宽等，2009King，1994)。页岩气气体主要以吸附、游离两种状态赋存，吸附气含量一般为20%～85%，并随深度不同有较大变化，这一赋存形式类似于煤层吸附气，但其吸附气量小于煤层吸附气(85%以上)游离气含量一般为15%～80%，与常规天然气相似，储层物性愈好，游离气含量愈高。开采机理上，页岩气早期以产出游离气为主，类似于常规天然气的开发，其后的产出与煤层气类似，以吸附气的解吸、扩散为主。值得明确的是热成因页岩气的开采一般不产水，不需要排水降压采气，煤层气、致密岩性气及多数常规天然气的开采过程均有大量水的产出。

(7)采收率变化较大

据美国主要页岩气产气盆地的统计(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009US Department of Energy， et al.，2009)，页岩气藏的采收率变化范围为12%～35%。如埋藏较浅、地层压力较低、有机质丰度较高、吸附气含量较高的Antrim页岩气藏的采收率可达26%而埋藏较深、地层压力较高、吸附气所占比例相对较低的Barnett页岩气藏的采收率，早期为7%～8%，随着水平井和压裂技术的进步，目前的采收率达到13.5%，预计最终可达25%左右。

(8)页岩气单井产量低，生产周期长

据美国东部早期页岩气井数据统计(《页岩气地质与勘探开发实践丛书》编委会，2009)，40%的生产井初期裸眼测试时无天然气流，55%的页岩气井初始无阻流量没有工业价值，所有的页岩气井都要实施储层压裂改造。目前，北美页岩气井有50000多口，实现了“地毯式”钻井、“工厂化”生产，为“多井低产”、“多井低成本”开发的典范。页岩气单井初期产量，直井一般2800～8000m3，水平井一般为15000～33000m3。页岩气田开采寿命一般可达30～50年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年。开采寿命长，直接决定了页岩气具有较好的发展潜力。

油页岩，就是含有较多有机质正在形成油气的页岩这种油页岩在很深的地下经过高温高压和很长的时间内部有机质形成石油和天然气，如果形成的石油还在页岩里就叫页岩油，天然气还在页岩里就叫页岩气。美国好像环境法规不让开采油页岩，现在大量开采页岩气，页岩油的开采正在发展。