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(guó)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(guó)的頁巖氣當(dāng)年采氣量超過了10億m³，其發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量占美國(guó)天然氣探明儲(chǔ)量的2.3%。頁巖氣是目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下天然氣工業(yè)化勘探的重要領(lǐng)域和目標(biāo)。

　　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(jī)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(jī)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(chǔ)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(diǎn)，不以常規(guī)圈閉的形成存在，但當(dāng)頁巖中裂縫發(fā)育時(shí)，有助于游離相天然氣的富集和自然產(chǎn)能的提高。當(dāng)頁巖中發(fā)育的裂隙達(dá)到一定數(shù)量和規(guī)模時(shí)，就成為天然氣勘探的有利目標(biāo)。頁巖氣的資源量較大但單井產(chǎn)量較小，美國(guó)頁巖氣井的單井采氣量為2800~28000m³/d；（6）在成藏機(jī)理上具有遞變過渡的特點(diǎn)，盆地內(nèi)構(gòu)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(dāng)；（7）原生頁巖氣藏以高異常壓力為特征，當(dāng)發(fā)生構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，其異常壓力相應(yīng)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(jī)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(jī)理、活塞運(yùn)聚機(jī)理或置換運(yùn)聚機(jī)理。因此，頁巖氣成藏經(jīng)歷了非常復(fù)雜的多機(jī)理過程，是天然氣成藏機(jī)理序列中的重要構(gòu)成和典型代表。在成藏機(jī)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(yuǎn)氣（典型置換式運(yùn)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(yùn)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(jī)理，表現(xiàn)為過渡特征。

　　頁巖氣的成藏至少分為兩個(gè)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(jī)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(xué)能的轉(zhuǎn)化，可以形成高于地層壓力的排氣壓力，從而導(dǎo)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(dòng)而成藏，近源分布且不受浮力作用，反映了活塞式的運(yùn)聚特征，與根緣氣具有相同的形成機(jī)理；如果天然氣生成量繼續(xù)增加，則裂隙彼此連通構(gòu)成較大的裂縫網(wǎng)絡(luò)（運(yùn)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(yùn)移，為常規(guī)圈閉氣的成藏打開了通道，此時(shí)進(jìn)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(jī)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(jià)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(qiáng)度較大以及裂縫發(fā)育等。在中國(guó)，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(zhǔn)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(fù)合性特點(diǎn)，服從物質(zhì)平衡（天然氣聚散）原理、能量守恒定律以及動(dòng)力平衡原則。就理論研究來說，煤層氣的吸附機(jī)制、根緣氣的活塞式推進(jìn)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(shù)均可為頁巖氣勘探提供有效的幫助。

來源：中國(guó)能源網(wǎng)