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user: 2. 成藏条件 2.1. 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。富有机质黑色页岩形成，需要具备两个重要条件：一是表层水中浮游生物发育，生产力高；二是具备有利于沉积有机质保存、聚集与转化的条件。水循环受限的滞留海(湖)盆、陆棚区台地间的局限盆地、边缘海斜坡与边缘海盆地中，由于水深且盆地隔绝性强，水体循环性差，容易形成贫氧或缺氧条件，是发育黑色页岩的有利环境。综合研究认为，黑色富有机质页岩主要形成于缺氧、富H 2 S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 [ 7 ] [ 8 ] 。 杨振恒 [ 9 ] 通过对北美典型克拉通盆地页岩气的成藏模式进行梳理，介绍了密执安盆地Antrim页岩气(A型模式)和德拉华盆地Barnett页岩气(B型模式)为代表的两种成藏模式。A型模式主要特征为：从盆地周缘较浅至较深部位赋存着具有生物成因和热成因的“二元”成因结构的天然气，依次从生物气过渡到混合气，最后为热成因气。B型模式主要特征为：页岩气生气方式为热成因天然气“原地”生成聚集，在不同成熟度的区域，产出不同热成因类型的天然气。对比四川盆地和鄂尔多斯盆地优质页岩发育及热成熟度特征表明，德拉华盆地Barnett页岩气成藏模式(B型模式)对我国页岩气勘探更有意义，密执安盆地Antrim页岩气成藏模式(A型模式)对我国页岩气勘探的意义不能忽视。 2.2. 气源条件 2.2.1. 厚度 在美国已经进行了勘探开发的所有地区之中，最大的5个页岩气勘探开采区中，其页岩净厚度围在9.14~91.44 m之间。平均厚度大于30.48 m的Lewis页岩和Barnett页岩，其产气量比较高 [ 10 ] ；拥有页岩气藏中页岩厚度最小的为9.1 m，位于密执安盆地Antrim页岩气藏。福特沃斯盆地的Barnett页岩气藏30.5 m的页岩厚度已被证明具有商业开采价值。当有机碳含量增大和成熟度提高时，拥有页岩气藏的最小页岩厚度可适当的降低。聂海宽 [ 11 ] 依据美国在页岩气勘探开发中取得成果，认为当页岩厚度大于9 m时，才可能具有较好的商业开采价值。董立等 [ 12 ] 认为页岩下限厚度为30 m。 2.2.2. 矿物组成 页岩储层中的脆性矿物主要有石英、长石、方解石等。页岩中矿物组成(即脆性矿物的含量)决定了裂隙的发育程度，而裂隙程度又决定了气体的生产速度。因此，页岩气的产能在很大程度上受到了矿物组成的影响。比如，在同等条件下对页岩进行的压裂，硅含量高的页岩效果好于黏土含量高的页岩，并可以有更多的天然气产出 [ 11 ] 。 2.2.3. 成熟度 成熟度是确定有机质生油、生气或有机质向烃类转化程度的关键指标。有机质向烃类转化的整个过程中都可以形成页岩气，在演化程度较低时，可生成生物成因的页岩气，演化程度较高时，可以通过干酪根热降解、原油热裂解的方式形成热解、裂解成因页岩气。一般情况下，有机质成熟度低，页岩气含量低、产量较小；成熟度越高，含气量、产气量越大，说明页岩气以干酪根热降解、原油热裂解等热成因为主。从目前北美页岩气产层看，它们的Ro集中在1.0%~2.0%之间，处于成熟—高熟阶段 [ 13 ] 。 2.2.4. 总有机碳含量(TOC) 总有机碳含量(TOC)是衡量生烃量和生烃强度的关键参数，也是评价烃源岩丰度的重要指标。文献 [ 11 ] 中提到，在已有的生产页岩气藏中表明，有机碳含量高的区域，生气量也相应较大。气体含量(包括吸附气体含量和总气体含量)和有机碳含量之间，呈现出很好的正相关关系。当页岩中的有机质类型较好，并且热演化程度高的情况下，其有机碳含量的下限值就低；而当泥页岩中的粘土矿物含量较高时，其有机碳含量最高时，加之吸附量很大，可开采气量就减少；相应的，该泥页岩作为潜力源岩时其有机含量下限值就越高。我国目前对于泥质油源岩中，有机碳含量的最低标准，确定为0.4%~0.6%；但是，对于泥质气源岩中有机碳含量的下限标准，目前还没有统一的标准。根据美国的生产经验，一般情况下，总有机碳含量大于0.5%时，可认为该源岩是有潜力的 [ 13 ] 。 2.2.5. 干酪根类型 衡量有机质产烃能力中，干酪根类型是重要的参数。干酪根产油为主还是产气为主，取决于不同的干酪根类型；同时，不同的干酪根类型还影响天然气吸附率和扩散率。根据已有的资料显示，在美国页岩气盆地中，以Ⅰ型干酪根和Ⅱ型干酪根为主，同时有部分Ⅲ型干酪根；但是，无论是何种类型的干酪根，都可生成产量可观的气。实验证明，干酪根的主生气期(某一时期天然气的生成量占总生气量的70%~80%)因其类型的不同而对应着不同的Ro值。Ⅰ型干酪根在Ro值为1.2%~2.3%期间产气，而Ⅱ型干酪根和Ⅲ型干酪根则分别为1.1%~2.6%和0.7%~2.0% [ 14 ] 。Ⅰ型和Ⅱ型干酪根的产物主要是油，而Ⅲ型干酪根的产物主要是气；且不同类型干酪根在不同的演化阶段生气量具有较大的变化 [ 13 ] 。因此，干酪根类型是烃源岩生油气能力的重要影响因素。 2.2.6. 热演化程度 含气页岩的热成熟度Ro越高表明生气的可能越大。依据美国的产气页岩经验 [ 14 ] ，在有机质向烃类演化的整个过程中，都有页岩气的生成；其热成熟度从临界值(0.4%~0.6%)到成熟(0.6%~2.0%)整个过程都有。页岩层中的有机质如果达到生烃标准就可以产生天然气，即Ro大于0.4%时，页岩中就有可能聚集成藏。通常情况下，Ro在0.4%~0.6%时可生成生物成因气；Ro小于0.6%是未成熟阶段；当Ro大于1.0%时就更容易产气，生气窗的范围为1.0%~2.0%；但是，当Ro大于1.4%后生成干气。高产页岩气的评价中，热成熟度是关键的参数，而且，热成熟度越高，对于页岩气的生成和产出越有利。 2.2.7. 湿度 页岩中吸附态的天然气含量，受到了湿度的直接影响。当水分和气体同在时，由于气体的吸附能力比水的吸附能力差，因此水分会占据页岩中的部分活性表面，导致甲烷的整体吸附量下降。一般情况下，随着页岩成熟度的增加，湿度减小；因此，页岩的成熟度越高含气量越高。产气速度随着含水量的增高而降低。因此，有利于页岩气产出的区域，其含水量应该较少 [ 11 ] 。 2.3. 储集条件 2.3.1. 裂缝 页岩气以泥岩或页岩及其间的砂质岩夹层为主要储集介质，以吸附态赋存在储集层的孔隙和裂缝中，并且具有低孔低渗、非均质性强等特点。页岩气的赋存形式受到了储集层中孔隙的容积和孔径大小的显著影响。通常，孔隙分为三种，包括微孔、过渡孔和大孔(孔径大小分别为小于2 nm、2~50 nm、大于50 nm)。微孔中的气体存在方式主要为毛细管凝结、物理吸附和扩散等；过渡孔中的主要存在形式为层流和毛细管凝结，大孔中的气体存在形式主要为层流和紊流两种形式。所以，微孔中主要是吸附态，过渡孔中是混合态，大孔中为游离态。页岩气藏中，裂缝具有双重效果：当裂缝适中时可以为地层水和天然气提供有利的聚集空间和运移通道，对页岩的总含气量有利；当裂缝总体比例较大时，有可能导致页岩气的逸散 [ 11 ] 。 2.3.2. 孔隙度和渗透率 页岩气藏的储层分析中，孔隙度和渗透率是研究储层特征的重要参数。一般情况下，游离态的天然气和大量的油，有可能存在于页岩中的大量孔隙之中；并且，孔隙度大小决定了页岩中游离态的天然气含量。 页岩气藏是否具有经济开发价值，渗透率是重要的评判参数。页岩的渗透率一般低于0.1 × 10 −3 μm 2 ，喉道半径平均值小于0.005 μm，但会随裂缝发育而大大增加。 2.4. 圈闭条件 页岩气藏没有清晰的气水界面，分布范围受烃源岩控制，形成并富集于烃源岩内部，与烃源岩的分布范围近似相等。所以，页岩气藏无明显边界，不需要常规意义上的圈闭，气藏内外没有有气和无气的区别，只有含气丰度的区别。 2.5. 保存条件 2.5.1. 盖层条件 页岩本身属于致密层，渗透率极低，因此对页岩气来说，页岩本身就是很好的盖层。 2.5.2. 水文地质条件 不同的水文条件对于页岩气的保存具有不同的作用。一方面地表水所携带的细菌对页岩的生物排烃有显著的作用，另一方面，地层水对于页岩气可进行封堵，又可运移，同时还可溶解，进而打破储层中原有的游离气、溶解气和吸附气之间的动态平衡。 2.5.3. 构造条件 盆地中心或构造低部一般为利于页岩气藏的构造。在破坏最严重的构造油气藏区带，依然可以有页岩气藏的勘探开发前景。例如，在美国发现的一些高产气藏中，其页岩气藏为经历了多次构造运动的古生代地层 [ 10 ] 。 2.6. 深度 页岩气藏的经济价值与效益，由其深度直接控制。目前在美国已发现的页岩气藏中，其大致有4个深度段分布范围，深度从76.2~3658 m。因此，决定页岩气藏发育的因素不是深度的大小，而是该页岩气藏能否进行商业开发。埋藏在深处的页岩气藏，在科学技术的进步之后，也将得到开发。但是，页岩气藏的特征在不同的深度，有着很大的差异。 2.7. 温度与压力 吸附气体的含量主要受到温度的影响；随着温度的增大，加快了页岩中气体分子的运动速度，使得处于吸附态的页岩气含量下降。 通常情况下，气体不论以何种赋存方式存在，都会随着压力的增大其含量都会增加；由于孔隙和矿物质(有机质)的表面积一定，当压力增加到一定值后，含气量的增加就会变得缓慢。