頁巖氣是以多種相態(tài)存在并富集于泥頁巖（部分粉砂巖）地層中的天然氣。1821年在美國Chautauqua縣鉆探的第一口天然氣生產(chǎn)井就是頁巖氣井（在井深21m處，從8m厚的頁巖裂縫中產(chǎn)出天然氣）。1998年美國的頁巖氣當年采氣量超過了10億m³，其發(fā)現(xiàn)儲量占美國天然氣探明儲量的2.3%。頁巖氣是目前經(jīng)濟技術條件下天然氣工業(yè)化勘探的重要領域和目標。

　　根據(jù)Curtis等人的資料分析頁巖氣具有如下基本特征：（1）巖性多為瀝青質(zhì)或富含有機質(zhì)的暗色、黑色泥頁巖（高炭泥頁巖類），巖石組成一般為30%~50%的粘土礦物、15%~25%的粉砂質(zhì)（石英顆粒）和1%~20%的有機質(zhì)，多為暗色泥巖與淺色粉砂巖的薄互層；（2）頁巖氣可以主要來源于生物作用或熱成熟作用，ω（TOC）介于0~25%之間，鏡質(zhì)體反射率介于0.4%~2%之間；（3）頁巖本身既是氣源巖又是儲集層，目前可采的工業(yè)性頁巖氣藏埋深最淺為182m。頁巖總孔隙度一般小于10%，而含氣的有效孔隙度一般只有1%~5%，滲透率則隨裂縫發(fā)育程度的不同而有較大的變化；（4）頁巖具有廣泛的飽含氣性，天然氣的賦存狀態(tài)多變，吸附態(tài)天然氣的含量變化于20%~85%之間；（5）頁巖氣成藏具有隱蔽性特點，不以常規(guī)圈閉的形成存在，但當頁巖中裂縫發(fā)育時，有助于游離相天然氣的富集和自然產(chǎn)能的提高。當頁巖中發(fā)育的裂隙達到一定數(shù)量和規(guī)模時，就成為天然氣勘探的有利目標。頁巖氣的資源量較大但單井產(chǎn)量較小，美國頁巖氣井的單井采氣量為2800~28000m³/d；（6）在成藏機理上具有遞變過渡的特點，盆地內(nèi)構造較深部位是頁巖氣成藏的有利區(qū)，頁巖氣成藏和分布的最大范圍與有效氣源巖的面積相當；（7）原生頁巖氣藏以高異常壓力為特征，當發(fā)生構造升降運動時，其異常壓力相應升高或降低，因此頁巖氣藏的地層壓力多變。

　　頁巖氣不僅僅是存在于裂縫中的游離相天然氣，它還不服從天然氣聚集的常規(guī)成藏機理。根據(jù)不同的成藏條件，頁巖氣成藏可以表現(xiàn)為典型的吸附機理、活塞運聚機理或置換運聚機理。因此，頁巖氣成藏經(jīng)歷了非常復雜的多機理過程，是天然氣成藏機理序列中的重要構成和典型代表。在成藏機理特征上，頁巖氣介于根狀氣（典型的吸附氣，如煤層氣藏）、根緣氣（典型活塞式成藏的游離氣，如狹義深盆氣藏）和根遠氣（典型置換式運聚的游離氣，如常規(guī)的背斜圈閉氣藏）3大類氣藏之間。由于頁巖氣在主體上表現(xiàn)為吸附或游離狀態(tài)，成藏過程中沒有或僅有極短距離的運移，因此從某種意義上說，頁巖氣藏具有典型煤層氣和典型根緣氣的雙重機理，表現(xiàn)為過渡特征。

　　頁巖氣的成藏至少分為兩個階段：第一階段是天然氣的生成與吸附，具有與煤層氣相同的富集成藏機理；第二階段則是天然氣的造隙及排出，由于天然氣的生成來自于化學能的轉化，可以形成高于地層壓力的排氣壓力，從而導致沿巖石的薄弱面產(chǎn)生小規(guī)模的裂縫，天然氣就近在裂縫中保存。在該階段中，天然氣主體上受生氣膨脹力的推動而成藏，近源分布且不受浮力作用，反映了活塞式的運聚特征，與根緣氣具有相同的形成機理；如果天然氣生成量繼續(xù)增加，則裂隙彼此連通構成較大的裂縫網(wǎng)絡（運移高速通道），浮力作用促使天然氣以置換方式從泥頁巖層向外運移，為常規(guī)圈閉氣的成藏打開了通道，此時進入第三成藏階段。

　　影響頁巖氣成藏的主要因素是源巖的有機質(zhì)含量及其生氣作用，而控制天然氣自然產(chǎn)能的主要條件是頁巖中的裂縫發(fā)育程度。因此，頁巖氣成藏并具有工業(yè)價值的基本條件是氣藏埋藏較淺且泥頁巖厚度較大，母質(zhì)豐富且生氣強度較大以及裂縫發(fā)育等。在中國，許多盆地具有頁巖氣成藏條件，如西部地區(qū)的吐哈、塔里木和準噶爾盆地等，中部地區(qū)的四川和鄂爾多斯盆地等，東部地區(qū)的松遼和渤海灣盆地等。

　　頁巖氣成藏具有復合性特點，服從物質(zhì)平衡（天然氣聚散）原理、能量守恒定律以及動力平衡原則。就理論研究來說，煤層氣的吸附機制、根緣氣的活塞式推進原理、常規(guī)圈閉氣的置換式成藏作用以及溶解氣的變化規(guī)律等均是在頁巖氣成藏分析中所需考慮的因素。用于煤層氣、根緣氣、常規(guī)圈閉氣甚至溶解氣研究和勘探中成功的方法和技術均可為頁巖氣勘探提供有效的幫助。

來源：中國能源網(wǎng)