步少峰 馬若龍 袁海鋒 吳昌榮

（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059）

Curtis（2002），張金川（2003，2008）等將頁巖氣定義為：“主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的天然氣，在頁巖氣藏中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖甚至砂巖地層中，為天然氣生成之后在源巖層內(nèi)就近聚集的結(jié)果，表現(xiàn)為典型的‘原地’成藏模式”，是一種重要的非常規(guī)天然氣資源[1－4]。目前世界各國都逐漸重視頁巖氣的勘探與開發(fā)，以滿足日益快速增長的天然氣需求，美國頁巖氣可采資源量約為28.3×1012m3[1]。2010年，美國頁巖氣產(chǎn)量超過137.9×109m3，占全美天然氣產(chǎn)量的23%。中國頁巖氣勘探還處在起步階段，國內(nèi)的頁巖氣勘探與研究也逐漸得到了政府和石油企業(yè)的高度重視。前人已運(yùn)用不同的方法體系對(duì)頁巖氣的資源量進(jìn)行過探討估算[5－9]。因頁巖氣在成藏及富集條件上與常規(guī)氣存在著明顯差異[2]，常規(guī)的資源量與儲(chǔ)量評(píng)價(jià)體系和參數(shù)取值方法已不適用于對(duì)頁巖氣資源潛力的評(píng)價(jià)。對(duì)頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)、成藏主控因素分析、富集條件及頁巖氣開發(fā)技術(shù)等均處在探索中，因此，明確頁巖氣資源評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)參數(shù)的選取原則，對(duì)開展中國頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)及選區(qū)工作具有十分重大的意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為中揚(yáng)子湘中地區(qū)，包括現(xiàn)在行政區(qū)劃上湖南省中部的婁底、邵陽、永州市境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°15′～113°，北緯26°～28°20′，面積約為25 000km2，地貌類型復(fù)雜多樣，主要以山地為主。湘中拗陷在大地構(gòu)造上位于華南褶皺系的北部，雪峰隆起南緣，東鄰衡山隆起，南接桂中拗陷，主要由漣源凹陷、龍山凸起、邵陽凹陷、關(guān)帝廟凸起和零陵凹陷5個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元組成（圖1）。頁巖氣勘探目標(biāo)層位為中泥盆統(tǒng)跳馬澗組黑色泥頁巖、棋梓橋組黑色頁巖、上泥盆統(tǒng)佘田橋組黑色泥頁巖、錫礦山組、下石炭統(tǒng)大塘階測水段黑色富有機(jī)質(zhì)泥頁巖、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M黑色泥頁巖和大隆組富有機(jī)質(zhì)泥頁巖，其中佘田橋組連續(xù)頁巖厚度可達(dá)400多米。湘中拗陷是以下古生界變質(zhì)巖系為基底發(fā)展起來的一個(gè)晚古生代—中三疊世的碳酸鹽巖為主夾碎屑巖為特征的準(zhǔn)地臺(tái)型沉積拗陷區(qū)[10，11]，是晚古生代華南陸表海盆在湘中殘留的負(fù)向構(gòu)造單元。它在湘桂塊體的基礎(chǔ)上發(fā)育起來，基底是震旦系板溪群。湘桂塊體位于華南洋與揚(yáng)子地臺(tái)之間，早古生代屬于揚(yáng)子大陸邊緣斜坡沉積，晚古生代為陸表海沉積[10，12－15]。

圖1 湘中拗陷區(qū)域構(gòu)造位置圖Fig.1 Sketch map of the regional structure location of Xiangzhong depression

湘中拗陷主要經(jīng)歷了印支、燕山及喜馬拉雅3個(gè)構(gòu)造變形期。發(fā)生于中三疊世的印支運(yùn)動(dòng)以寬緩的褶皺加斷裂為特征。中侏羅世的燕山運(yùn)動(dòng)主要是在印支運(yùn)動(dòng)變形的基礎(chǔ)進(jìn)行進(jìn)一步改造，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，以擠壓為主，形成了軸向北東的成左行雁列構(gòu)造樣式展布的系列構(gòu)造帶，大量的逆沖斷層以及緊密的褶皺都是燕山運(yùn)動(dòng)改造的結(jié)果。晚燕山－喜馬拉雅期地殼大幅度隆起，并迅速褶皺成山，造成本區(qū)普遍遭受強(qiáng)烈剝蝕。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的隆升和擠壓作用，造成地層大量抬升剝蝕，主要表現(xiàn)形式是青藏高原的蠕散，導(dǎo)致本區(qū)以大幅的隆升、剝蝕為特點(diǎn)，形成了現(xiàn)今復(fù)雜的構(gòu)造格局[11]。

2 頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)方法

油氣資源評(píng)價(jià)有三大內(nèi)容：地質(zhì)評(píng)價(jià)、資源量估算、綜合評(píng)價(jià)與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[16]。其中地質(zhì)評(píng)價(jià)是資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，研究評(píng)價(jià)單元的成油氣地質(zhì)條件的優(yōu)劣，包括油氣盆地評(píng)價(jià)、區(qū)帶評(píng)價(jià)和圈閉評(píng)價(jià)等。資源量估算是評(píng)價(jià)單元的油氣資源量的大小，是資源評(píng)價(jià)的核心。綜合評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是資源評(píng)價(jià)的結(jié)果。頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)與常規(guī)油氣資源評(píng)價(jià)有所不同，頁巖氣資源量與儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方法在不同地質(zhì)及資料條件下有所不同[8，9，17－22]，主要包括：類比法、成因法、統(tǒng)計(jì)法和綜合分析法（表1）[23]。湘中地區(qū)頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)主要采用體積統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行資源量估算，將不同概率下的各項(xiàng)參數(shù)按體積法公式進(jìn)行計(jì)算，得到不同概率下的資源量計(jì)算結(jié)果，形成頁巖氣資源量的概率分布，并適當(dāng)增加類比法、動(dòng)態(tài)法或模擬法等評(píng)價(jià)方法進(jìn)行補(bǔ)充。以下主要介紹體積法估算資源量中所涉及的參數(shù)及其選取原則。體積法頁巖氣資源量計(jì)算原理[24]如下。

表1 頁巖氣資源評(píng)價(jià)主要方法Table1 The main methods of evaluating shale－gas resources

a.由于頁巖中所含的溶解氣量極少，故頁巖氣總資源量可近似分解為吸附氣總量與游離氣總量之和

式中：Q總為頁巖氣資源量；Q吸為吸附氣資源量；Q游為游離氣資源量；Q溶為溶解氣資源量（總量不足1%）。

b.頁巖氣地質(zhì)資源量為頁巖總質(zhì)量與單位質(zhì)量頁巖所含天然氣的乘積

考慮單位換算關(guān)系，資源量可表示為

式中：Q總為頁巖氣地質(zhì)資源量（108m3）；A為含氣頁巖分布面積（km2）；d為有效頁巖厚度（m）；ρ為頁巖密度（t／m3）；q為總含氣量（m3／t）；q吸為吸附含氣量（m3／t）；q游為游離含氣量（m3／t）。

c.吸附氣資源量

當(dāng)資料程度較高，且能夠分別獲得吸附與游離含氣量數(shù)據(jù)時(shí)，可采用吸附氣與游離氣分別計(jì)算的方法進(jìn)行頁巖氣資源量計(jì)算

Q吸＝0.01 A t dρq吸

式中：q吸為吸附含氣量（m3／t），可由實(shí)驗(yàn)分析法獲得。當(dāng)使用等溫吸附法時(shí)，可考慮下式

q吸＝VLp／（pL＋p）

式中：VL為Langmuir體積；p為地層壓力；pL為Langmuir壓力。

d.游離氣資源量

Q游＝0.01 A dφgSg／Z

式中：φg為（裂隙）孔隙度（%）；Sg為含氣飽和度（%）；Z為天然氣壓縮因子（無量綱）。

3 評(píng)價(jià)參數(shù)選取

根據(jù)全國頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)與有利區(qū)優(yōu)選方法的要求，對(duì)湘中地區(qū)海相頁巖層系進(jìn)行資源潛力評(píng)價(jià)，按照體積法原理進(jìn)行資源量潛力估算，所涉及的參數(shù)主要包括面積、厚度、（裂隙）孔隙度、游離含氣飽和度、吸附含氣量、總含氣量、Langmuir體積、Langmuir壓力和壓縮因子等。不直接參與計(jì)算但可能對(duì)計(jì)算結(jié)果具有較大影響的間接參數(shù)主要包括深度、地層壓力、溫度、干酪根類型等。在計(jì)算過程中，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，對(duì)計(jì)算單元區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整理和掌握，依據(jù)參數(shù)分析、概率分布、統(tǒng)計(jì)規(guī)律及地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)等方法對(duì)各項(xiàng)參數(shù)分別進(jìn)行條件概率賦值，填寫頁巖氣資源評(píng)價(jià)單元信息表和體積法計(jì)算頁巖氣資源量參數(shù)表。原則上采用各評(píng)價(jià)單元及不同層系自身的頁巖及頁巖氣相關(guān)參數(shù)。對(duì)于難以獲得的計(jì)算參數(shù)可按類比法進(jìn)行取值，并對(duì)參數(shù)取值依據(jù)、方式等情況進(jìn)行適當(dāng)說明。

3.1 參數(shù)賦值時(shí)的條件概率[24]

條件概率可理解為在不同的概率條件下，有可能發(fā)生的地質(zhì)事件。計(jì)算過程中，所有的參數(shù)均因?yàn)榈刭|(zhì)條件變化的復(fù)雜性而存在不確定性，可表示為給定條件下事件發(fā)生的可能性或者條件概率。條件概率越小，頁巖氣聚集的條件就越差，對(duì)應(yīng)的計(jì)算參數(shù)賦值也就越應(yīng)當(dāng)寬松。不同的條件概率可根據(jù)參數(shù)條件以及頁巖氣聚集的可能性，從不利條件到非常有利或已證實(shí)頁巖氣富集分布進(jìn)行概率為0～100的相應(yīng)賦值。根據(jù)已獲得參數(shù)的分布情況，進(jìn)行具體參數(shù)的條件概率估計(jì)或賦值。以下主要介紹離散型參數(shù)條件概率估計(jì)[24]。

當(dāng)某一種參數(shù)（如含氣量等實(shí)驗(yàn)來源參數(shù)）的數(shù)據(jù)量較少且難以形成連續(xù)的數(shù)據(jù)分布時(shí)，得到離散數(shù)據(jù)體。對(duì)于隨機(jī)、單調(diào)且可能連續(xù)的離散參數(shù)，均可參考正態(tài)分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。以有機(jī)碳含量（TOC）為例對(duì)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行說明。

a.整理評(píng)價(jià)單元內(nèi)所有數(shù)據(jù)并檢查其合理性，包括數(shù)據(jù)量多少（數(shù)據(jù)量越大，統(tǒng)計(jì)效果越合理）、數(shù)值大小及其合理性、數(shù)據(jù)的代表性及數(shù)據(jù)點(diǎn)分布的均勻程度等。

b.根據(jù)有效數(shù)據(jù)，對(duì)有機(jī)碳含量進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，得到正態(tài)分布概率密度分布函數(shù)。

假設(shè)某一計(jì)算單元內(nèi)所獲得的TOC數(shù)據(jù)分別為x1，x2，x3，…，xn，則

平均數(shù)

μ＝（x1＋x2＋x3＋…＋xn）／n

方差

正態(tài)分布的概率密度函數(shù)

c.采用數(shù)值積分方法，可對(duì)TOC參數(shù)的概率分布進(jìn)行合理求取。在符合參數(shù)分布要求條件下，依據(jù)參數(shù)概率密度的正態(tài)分布（圖2），按積分面積求取相應(yīng)的概率值，即當(dāng)參數(shù)從最小值變化到最大值時(shí)的概率積分為1。當(dāng)計(jì)算數(shù)據(jù)的最小、最大值分別為a和b時(shí)，一定概率下的參數(shù)賦值即為其在從a到b的范圍內(nèi)從最小值積分到x時(shí)的面積（即圖2中紅色部分），該值即為不同條件下的概率值。

其 中 ，a為min（x1，x2，x3，… ，xn）；b為max（x1，x2，x3，…，xn）；a和b均為計(jì)算單元內(nèi)的實(shí)際數(shù)據(jù)。

圖2 參數(shù)的正態(tài)概率分布Fig.2 Normal probability distribution of the parameters

d.根據(jù)面積積分，分別求取不同概率所對(duì)應(yīng)的有機(jī)碳含量數(shù)值。設(shè)定概率密度函數(shù)使其計(jì)算結(jié)果等于期望的概率值并進(jìn)行方程求解，可獲得不同概率條件下的參數(shù)對(duì)應(yīng)值（圖3）。即令積分函數(shù)分別等于5%、25%、50%、75%、95%，分別求得相應(yīng)結(jié)果。譬如，TOC75時(shí)的條件概率賦值可按照下式計(jì)算獲得

圖3 某計(jì)算單元內(nèi)有機(jī)碳含量概率分布圖Fig.3 Probability distribution of TOC in a calculation unit

按照該式即可計(jì)算得到75%概率下的TOC賦值（表2）。由于地質(zhì)背景的復(fù)雜性和資料條件的差異性，各評(píng)價(jià)目標(biāo)和目的層的有機(jī)碳含量賦值可能存在較大變化。

表2 某計(jì)算單元內(nèi)不同有機(jī)碳含量條件概率賦值數(shù)據(jù)Table2 The conditional probability of different contents of organic carbon in a calculated unit

e.結(jié)合累積概率分布（圖4），檢查取值結(jié)果的合理性后賦值。

3.2 計(jì)算參數(shù)選取

湘中地區(qū)頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)，采用體積法分不同概率條件下進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程中涉及的參數(shù)主要包括了面積、厚度、（裂隙）孔隙度、游離含氣飽和度、吸附含氣量、Langmuir體積、Langmuir壓力和壓縮因子等直接參數(shù)；不直接參與計(jì)算但可能對(duì)計(jì)算結(jié)果具有較大影響的間接參數(shù)主要包括埋藏深度、地層壓力、有機(jī)碳含量、溫度、干酪根類型等。以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，依據(jù)該層段頁巖層系頁巖氣資源量計(jì)算單元信息表（表3）以及野外調(diào)查、室內(nèi)測試等資料，對(duì)不同概率條件下各計(jì)算參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)賦值（表4）。

圖4 某計(jì)算單元內(nèi)有機(jī)碳含量累積概率圖Fig.4 The cumulative probability of organic carbon contents in a calculated unit

表3 湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖氣資源量計(jì)算單元信息Table3 The calculating unit table of shale gas resources in the Ceshui segment of the Datang Stage in the Xiangzhong region

3.2.1 直接參數(shù)的選取

a.面積

對(duì)于面積的估計(jì)可有多種方法，主要介紹本次計(jì)算資源量所使用的存在概率估計(jì)法和有機(jī)碳含量關(guān)聯(lián)法。存在概率估計(jì)法：當(dāng)資料程度較低、研究程度不足時(shí)，可根據(jù)研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造特點(diǎn)及其演化、沉積特點(diǎn)及展布特征、地層缺失與保存、頁巖穩(wěn)定性其有效性等，分別按條件概率估計(jì)其中可能的頁巖面積大小。有機(jī)碳含量關(guān)聯(lián)法：頁巖面積的大小及其有效性主要取決于其中有機(jī)碳含量的大小及其變化，可據(jù)此對(duì)面積的條件概率予以賦值。即當(dāng)資料程度較高時(shí)，可依據(jù)有機(jī)碳含量變化進(jìn)行取值。在扣除了缺失面積的計(jì)算單元內(nèi)，以TOC平面分布等值線圖為基礎(chǔ)，依據(jù)不同TOC含量等值線所占據(jù)的面積，分別求取與之對(duì)應(yīng)的面積概率值。以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，根據(jù)其泥頁巖厚度等值線圖（圖5）和有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（wTOC）等值線圖（圖6），運(yùn)用存在概率估計(jì)法和有機(jī)碳含量關(guān)聯(lián)法求取頁巖展布面積。將對(duì)應(yīng)的wTOC＞0.5%且厚度＞6m作為計(jì)算頁巖有效面積的最小極限，并依據(jù)有機(jī)碳含量變化，求取其不同條件概率下的面積（表4）。

表4 湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖氣資源量參數(shù)Table4 The parameters of the shale gas resources in the Xiangzhong region

b.厚度

圖5 湘中地區(qū)大塘階測水段泥頁巖厚度等值線圖Fig.5 The isogram of shale thickness in the Datang Stage of the Xiangzhong region

圖6 湘中地區(qū)大塘階測水段TOC等值線圖Fig.6 The isogram figure of TOC in the Datang Stage of the Xiangzhong region

可通過露頭測量、鉆井資料、地球物理等方法獲得計(jì)算區(qū)內(nèi)不同位置的厚度值，并當(dāng)厚度數(shù)據(jù)達(dá)到一定程度時(shí)，可編制頁巖分布等厚圖。與之對(duì)應(yīng)，厚度參數(shù)可作為離散型數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)資料較少時(shí)）或連續(xù)型數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)資料較多時(shí)）進(jìn)行估計(jì)。湘中地區(qū)海相頁巖層系計(jì)算過程中，依據(jù)有機(jī)碳含量關(guān)聯(lián)法求取的不同條件概率下的頁巖展布面積，疊合頁巖厚度等值線圖估算所劃定區(qū)域內(nèi)頁巖厚度用以計(jì)算。以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，區(qū)內(nèi)頁巖厚度不同，且頁巖段中夾有粉砂巖層、灰?guī)r層等，依據(jù)獲得的頁巖真厚度等值線圖（圖5），采用單層頁巖厚度下限為≥6m，累計(jì)厚度最小極限30m，求取不同概率條件下的頁巖厚度（表4）。

c.總孔隙度

天然氣在頁巖中的儲(chǔ)集空間包括了基質(zhì)微孔隙和裂縫2部分，故總孔隙度是二者之和?？赏ㄟ^高精度實(shí)驗(yàn)和測井解釋等多種方法獲取計(jì)算區(qū)內(nèi)不同樣品點(diǎn)的總孔隙度（也稱裂縫孔隙度）值，所取得的樣品點(diǎn)應(yīng)盡量在計(jì)算區(qū)內(nèi)均勻分布。對(duì)獲得的總孔隙度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到總孔隙度的條件概率賦值。當(dāng)數(shù)據(jù)量較少且不能編制等值線圖時(shí)，可采用離散數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行；當(dāng)數(shù)據(jù)較多并且能夠編制等值線圖時(shí)，可采用相對(duì)面積占有法進(jìn)行條件概率估計(jì)。

以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，頁巖總孔隙度參數(shù)的選取主要采用類比法，野外采集樣品因近地表遭受風(fēng)化淋濾作用，裂隙發(fā)育且有機(jī)質(zhì)、礦物組分流失，測得總孔隙度較大；同時(shí)參考以前對(duì)湘中地區(qū)油氣勘探研究工作資料，并考慮該段頁巖厚度、埋深以及巖性組合等，對(duì)其頁巖總孔隙度進(jìn)行相應(yīng)賦值計(jì)算（表4）。

d.游離含氣飽和度

直接獲取該值較困難，但可通過測井解釋等方法間接獲取。如果裂縫不發(fā)育且已經(jīng)有直接證據(jù)表明頁巖中有天然氣排出，此時(shí)的基質(zhì)孔隙為游離氣的主要儲(chǔ)集空間，游離含氣飽和度可考慮為100%；當(dāng)有斷裂發(fā)育，但埋深較大、保存條件較好且已經(jīng)有直接證據(jù)表明頁巖中有天然氣排出時(shí)，游離含氣飽和度亦可考慮為100%；當(dāng)頁巖埋深較小、保存條件較差時(shí)，該值通常為＜100%，可依據(jù)埋深、保存條件及實(shí)驗(yàn)結(jié)果等給予合理估計(jì)，利用具有連續(xù)分布特征離散數(shù)據(jù)的正態(tài)分布進(jìn)行計(jì)算并予以概率賦值；當(dāng)資料較多并且能夠編制游離含氣飽和度等值線圖時(shí)，可采用相對(duì)面積占有法進(jìn)行條件概率估計(jì)。

以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，該段頁巖游離氣含氣飽和度參數(shù)選取過程中，根據(jù)湘中地區(qū)泥頁巖厚度、TOC、成熟度、埋深以及保存條件等，參考川渝黔鄂先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)頁巖氣資源評(píng)價(jià)中采用的游離氣含氣飽和度75%[25]，進(jìn)行不同概率下相應(yīng)賦值計(jì)算（表4）。

e.吸附含氣量

吸附含氣量可由統(tǒng)計(jì)擬合、地質(zhì)類比、等溫吸附實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場解析和測井解釋等多種方法得到。湘中地區(qū)資源評(píng)價(jià)中主要采用統(tǒng)計(jì)擬合和等溫吸附實(shí)驗(yàn)方法獲取頁巖吸附含氣量?，F(xiàn)主要介紹統(tǒng)計(jì)擬合法和等溫吸附實(shí)驗(yàn)法。統(tǒng)計(jì)擬合法：將實(shí)測的相關(guān)參數(shù)與吸附氣含量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立它們之間的定量關(guān)系。TOC值與吸附氣含量之間通常呈正相關(guān)關(guān)系[25，26]，可建立關(guān)系式

Q＝f（wTOC）＝k·wTOC

據(jù)此可獲取吸附含氣量。等溫吸附模擬法是通過頁巖樣品的等溫吸附實(shí)驗(yàn)來模擬樣品的吸附特點(diǎn)及吸附量，通常采用Langmuir模型來描述其吸附特征。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)得到的等溫吸附曲線可以獲得不同樣品在不同壓力（深度）下的最大吸附含氣量，也可通過實(shí)驗(yàn)確定該頁巖樣品的Langmuir方程計(jì)算參數(shù)。將通過各種方法獲取的計(jì)算區(qū)內(nèi)不同位置的頁巖吸附氣含量進(jìn)行匯總，通過概率統(tǒng)計(jì)分析得到不同概率下的含氣量估計(jì)。

以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，吸附含氣量參數(shù)采用等溫吸附實(shí)驗(yàn)測得部分層位頁巖Langmuir體積，運(yùn)用Langmuir方程計(jì)算獲取。當(dāng)前無任何直接關(guān)于湘中地區(qū)頁巖層段地層壓力的數(shù)據(jù)，因此，考慮該層段頁巖在工區(qū)內(nèi)的埋深變化很大，參考相關(guān)地質(zhì)資料和野外工作估計(jì)平均埋深，用靜水壓力大致等于地層壓力進(jìn)行計(jì)算，求出該層段的頁巖含氣量。

f.總含氣量

頁巖總含氣量可通過實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)、類比、計(jì)算（如測井解釋）、綜合解析等多種方法獲得。根據(jù)數(shù)據(jù)情況，可將所得到的總含氣量值進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)分析后賦值。由于該值變化較大且目前較難以大量獲得，故也可以在評(píng)判分析后綜合賦值。以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，頁巖總含氣量取值由分別計(jì)算出不同概率條件下各頁巖層段的吸附氣含量和游離氣含量累積求得，最后綜合分析各參數(shù)權(quán)重，得出不同概率下頁巖總含氣量（表4）。

g.Langmuir體積和壓力

Langmuir體積和壓力可由等溫吸附實(shí)驗(yàn)法得到，其中的Langmuir體積反映了給定泥頁巖的最大吸附能力，Langmuir壓力則是當(dāng)吸附量達(dá)到1／2的Langmuir體積時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力。通過這2項(xiàng)參數(shù)，可通過概率統(tǒng)計(jì)方法對(duì)不同壓力（埋深）下的頁巖吸附含氣量進(jìn)行估計(jì)。以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，由等溫吸附實(shí)驗(yàn)測得泥頁巖Langmuir體積和壓力（表4）。

h.壓縮因子

壓縮因子是天然氣在地層溫壓條件下的體積與地面（標(biāo)準(zhǔn)）狀態(tài)下的體積之比，與頁巖的埋深（即壓力和溫度）等條件有關(guān)。具體參數(shù)可由圖版法、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法、統(tǒng)計(jì)公式擬合法等方法獲得。當(dāng)前無任何直接關(guān)于湘中地區(qū)頁巖層段地層壓力的數(shù)據(jù)，因此，考慮各層系頁巖埋深不同，且同層段頁巖在工區(qū)內(nèi)埋深存在很大變化，參考相關(guān)地質(zhì)資料和野外工作估計(jì)各層系頁巖平均埋深，用靜水壓力大致等于地層壓力進(jìn)行計(jì)算。以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，采用圖版法估算壓縮因子進(jìn)行計(jì)算。據(jù)Standing等（1941）修改后的天然氣壓縮因子變化圖版，求得不同條件下的天然氣壓縮因子（表4）。

3.2.2 間接參數(shù)的選取

a.埋深

頁巖層段埋深未直接參與頁巖層系資源量估算，間接影響頁巖層段面積參數(shù)的獲取以及含氣量參數(shù)的概率賦值。資源評(píng)價(jià)中，埋深＜300m部分認(rèn)為其含氣量很低，不在資源量估算范圍內(nèi)；并且，埋深對(duì)頁巖地層的地層壓力、溫度等參數(shù)都產(chǎn)生不同程度的影響，間接影響頁巖地層的Langmuir壓力以及含氣量。因此，頁巖地層埋深不直接參與資源量估算，但對(duì)資源量估算結(jié)果產(chǎn)生重要影響。湘中地區(qū)大塘階測水段地層埋深參數(shù)的選取主要是通過老井資料收集和野外地質(zhì)調(diào)查獲取，根據(jù)獲取的各層段埋深數(shù)據(jù)繪制埋深圖，為頁巖層段面積、含氣量等參數(shù)的獲取及概率賦值提供依據(jù)。

b.有機(jī)碳含量

頁巖地層的有機(jī)碳含量（TOC）也未直接參與頁巖氣資源量的估算，但其對(duì)資源量的估算結(jié)果卻有著極為重要的影響。有機(jī)碳含量的概率分布直接影響相應(yīng)概率條件下的頁巖地層面積。以湘中地區(qū)大塘階測水段頁巖為例，該層段頁巖地層的有機(jī)碳含量主要是由地表樣品實(shí)測恢復(fù)至地層條件后獲取，并根據(jù)其正態(tài)分布獲得相應(yīng)的概率分布，用以確定各層段頁巖地層相應(yīng)概率下的面積。

c.地層壓力

頁巖層系地層壓力同樣未直接參與頁巖氣資源量的估算，但其對(duì)資源量計(jì)算參數(shù)中的游離氣含氣飽和度、壓縮因子以及Langmuir體積及壓力都有著重要的影響；同時(shí)，間接地影響頁巖地層吸附氣含量，進(jìn)而影響不同概率下資源量的估算結(jié)果。前人未有對(duì)湘中地區(qū)各頁巖層系的地層壓力的相關(guān)研究，在參數(shù)選取中，只能參照各層系的平均埋深，采用靜水壓力近似于真實(shí)地層壓力的方法進(jìn)行相關(guān)參數(shù)在不同概率條件下的賦值。

未參與資源量估算但對(duì)估算結(jié)果有影響的間接參數(shù)還有地層溫度、干酪根類型以及熱演化程度等。對(duì)參與資源量估算的直接參數(shù)概率賦值時(shí)，必須綜合考慮間接參數(shù)在不同情況下的影響，使得直接參數(shù)的概率賦值更為準(zhǔn)確或接近真實(shí)情況。

4 結(jié)論

體積法評(píng)價(jià)頁巖氣資源潛力可根據(jù)評(píng)價(jià)單元地質(zhì)條件，分地質(zhì)單元、目標(biāo)層系、埋藏深度、地表?xiàng)l件4種不同方式分別估算其資源潛力。經(jīng)計(jì)算湘中地區(qū)下石炭統(tǒng)大塘階測水段頁巖氣總資源潛力約0.4×1012m3，且工區(qū)內(nèi)湘頁1井鉆探成功，研究與實(shí)踐均證實(shí)湘中地區(qū)頁巖氣有廣闊的勘探開發(fā)前景。

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