中國南方古生界頁巖氣賦存富集機(jī)理和資源潛力評(píng)價(jià)

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1、項(xiàng)目名稱：中國南方古生界頁巖氣賦存富集機(jī)理和資源潛力評(píng)價(jià)首席科學(xué)家：肖賢明中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所起止年限：2012.1-2016.8依托部門：中國科學(xué)院二、預(yù)期目標(biāo)1.總體目標(biāo)針對(duì)我國南方古生界頁巖的地質(zhì)地球化學(xué)特點(diǎn)，重點(diǎn)突破與頁巖氣評(píng)價(jià)與資源潛力預(yù)測有關(guān)的關(guān)鍵科學(xué)問題，建立頁巖氣賦存、富集、成藏的理論體系。提出適合我國南方古生界頁巖氣評(píng)價(jià)的指標(biāo)與方法，客觀評(píng)價(jià)頁巖氣資源潛力資源，確定有勘探開發(fā)潛力的主要頁巖層位，為我國南方古生界頁巖氣勘探開發(fā)提供方法基礎(chǔ)與理論指導(dǎo)。力爭在評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法上有創(chuàng)新，在理論體系上有突破，在實(shí)際應(yīng)用方面有針對(duì)性。通過本項(xiàng)目的研究，造

2、就一支從事頁巖氣研究的高水平科研隊(duì)伍。2.五年預(yù)期目標(biāo)（1）建立有機(jī)質(zhì)特性、成烴演化與頁巖氣形成的關(guān)系；建立粘土礦物和脆性礦物類型與沉積、成巖作用的關(guān)系，提供頁巖氣有機(jī)微孔和無機(jī)微孔（粒間孔、粒內(nèi)孔等）預(yù)測的模型；建立有機(jī)質(zhì)熱演化與頁巖氣生成量和保存量的地質(zhì)演化模型；揭示納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)與頁巖氣賦存富集的關(guān)系，揭示頁巖氣的賦存機(jī)理，闡明深層頁巖氣賦存狀態(tài)和轉(zhuǎn)化特征及其與深層頁巖氣形成的關(guān)系，建立盆地深層頁巖在溫壓平衡/非平衡體系下的吸附和解吸附模型；量化各種地質(zhì)地球化學(xué)因素對(duì)頁巖含氣性的控制作用，揭示頁巖氣形成的控制因素，建立頁巖氣賦存富集的地質(zhì)地球化學(xué)理論。（2）揭

3、示南方古生界盆地構(gòu)造演化和沉積埋藏史，結(jié)合大地?zé)崃髂Ｐ头囱菖璧氐墓诺販匮莼瘹v史，建立南方古生界盆地構(gòu)造-熱演化模型；揭示構(gòu)造抬升條件下頁巖氣儲(chǔ)層物性的響應(yīng)特征和含氣性變化機(jī)制，探索多期構(gòu)造變動(dòng)條件下頁巖氣藏發(fā)育的有利構(gòu)造區(qū)位；揭示構(gòu)造應(yīng)力場對(duì)頁巖裂隙形成發(fā)育的影響，建立構(gòu)造改造頁巖氣散失的定量模型；揭示后期構(gòu)造的成因機(jī)制及對(duì)古生界盆地的疊加、破壞與改造程度，闡明頁巖氣保存的構(gòu)造條件。為構(gòu)造改造區(qū)頁巖氣的評(píng)價(jià)提供理論與開發(fā)基礎(chǔ)。（3）建立適合我國南方古生界頁巖氣資源潛力的評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法，圈定有勘探開發(fā)潛力的頁巖層，分層位、分地區(qū)、分埋深評(píng)價(jià)頁巖氣資源潛力，預(yù)測有利勘探

4、地區(qū)。以南方古生界典型區(qū)塊為靶區(qū)，揭示頁巖氣成藏動(dòng)力特征及其對(duì)頁巖氣成藏演化的控制機(jī)理，揭示頁巖氣成藏系統(tǒng)“源巖—儲(chǔ)層—蓋層”組合規(guī)律性，構(gòu)建基于能量平衡理論和油氣系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的頁巖氣藏成藏富集規(guī)律。發(fā)展中國南方古生界頁巖氣富集成藏地質(zhì)評(píng)價(jià)與勘探理論，形成本土化頁巖氣勘探評(píng)價(jià)技術(shù)方法。（4）本項(xiàng)目研究成果的表現(xiàn)主要有兩個(gè)方面：發(fā)表一批與頁巖氣評(píng)價(jià)與勘探相關(guān)的基礎(chǔ)性高水平學(xué)術(shù)論文，參加頁巖氣相關(guān)的國際學(xué)術(shù)會(huì)議，報(bào)告我國在頁巖氣賦存機(jī)理與評(píng)價(jià)方面取得的重大進(jìn)展。預(yù)期發(fā)表論文100余篇，其中SCI／EI論文50－60余篇。提交我國南方古生界頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)報(bào)告及相關(guān)圖

5、件，為國家勘探開發(fā)南方古生界頁巖氣提供科學(xué)依據(jù)。（5）培養(yǎng)和造就一支從事頁巖氣基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究高水平的科研隊(duì)伍，培養(yǎng)碩士、博士研究生和博士后研究人員30名左右三、研究方案1．學(xué)術(shù)思路我國南方古生界頁巖氣賦存富集機(jī)理與資源潛力評(píng)價(jià)涉及到非常復(fù)雜的理論與實(shí)際問題。本項(xiàng)目依托中國科學(xué)院、中國海洋石油總公司、教育部有關(guān)高等院校的參加單位的研究力量與技術(shù)條件，抓住關(guān)鍵科學(xué)問題，圍繞國家需求，組織優(yōu)勢團(tuán)隊(duì)開展研究。本項(xiàng)目從我國南方古生界頁巖的地質(zhì)地球化學(xué)特點(diǎn)入手，通過對(duì)頁巖的含氣性評(píng)價(jià)與主控因素、保存條件與含氣性關(guān)系、孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氣機(jī)理等方面研究，建立頁巖氣形成、賦存、富

6、集成藏的地質(zhì)理論。在此基礎(chǔ)上，研究頁巖氣的評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法，建立頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)理論體系，并對(duì)中國南方古生界頁巖的資源潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合實(shí)際勘探，進(jìn)一步評(píng)價(jià)揚(yáng)子地區(qū)典型區(qū)塊古生界頁巖氣的勘探潛力，圈定頁巖氣的有利勘探開發(fā)區(qū)。2．技術(shù)途徑針對(duì)本項(xiàng)目主要研究內(nèi)容與目標(biāo)，按6個(gè)方面實(shí)施。（1）頁巖氣形成與含氣性的影響因素選擇我國南方典型區(qū)塊古生界頁巖，通過實(shí)驗(yàn)室成烴模擬、鉆井頁巖樣品含氣量測量和地球化學(xué)分析，量化各種控制因素對(duì)頁巖氣含氣性的影響。具體技術(shù)途徑為：①開展各種地質(zhì)樣品的氣體化學(xué)組成和碳、氫同位素地球化學(xué)分析，包括氣體錄井、新鮮巖石密封脫氣、巖石密封破碎脫氣，獲

7、得吸附氣和游離氣的地質(zhì)記錄；結(jié)合熱解模擬實(shí)驗(yàn)，獲得氣體成熟度與頁巖氣保存量的關(guān)系。②開展TOC、Rock-Eval、GC-MS、碳同位素等有機(jī)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析，獲得頁巖樣品有機(jī)質(zhì)豐度、類型和成熟度；開展巖石學(xué)觀察、礦物組成分析、孔隙度和滲透率分析，獲得頁巖含氣性與有機(jī)質(zhì)特性、無機(jī)礦物組成、孔隙度和滲透率的關(guān)系。③開展巖石氣體保存量分析，獲得頁巖樣品中氣體的保存量與有機(jī)碳含量、成熟度、礦物組成的關(guān)系；結(jié)合有機(jī)質(zhì)生氣量熱解模擬、頁巖潤濕性模擬，獲得溫度、壓力、地層水和礦物組成等諸因素對(duì)頁巖氣形成的控制，建立評(píng)價(jià)頁巖氣保存的理論模型和方法。（2）頁巖微孔縫結(jié)構(gòu)與頁巖氣