崔永強 林麗娜 張楠楠

大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶，163712

據(jù)張金川等【1】，“頁巖氣是指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聚集。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。從某種意義來說，頁巖氣藏的形成是天然氣在源巖中大規(guī)模滯留的結(jié)果。由于儲集條件特殊，天然氣在其中以多種相態(tài)存在。頁巖氣是目前經(jīng)濟技術(shù)條件下，天然氣工業(yè)化勘探的重要領(lǐng)域和目標”。這個信息顯然是錯誤的。我們已經(jīng)知道，暗色泥巖、干酪根、頁巖并不生氣。

至于頁巖氣的成藏機理，張金川等認為，“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”、“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”、“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”。對此議論更是難以茍同。

這些論述及所提出的很多模式并沒有確定頁巖氣到底是如何成藏的，而是羅列很多沒有研究清楚的概念，例如深盆氣。

1 深盆氣并無特殊成藏機理

深盆地成藏機理要解決的問題，就是為什么氣藏在水層下面。其實從天然氣深部來源出發(fā)，氣藏在水層之下，是極其正常的。它同時暗示天然氣正在源源不斷地供給。否則氣就會到水層之上。因為沒有絕對的不滲透層，尤其對甲烷而言。

據(jù)張金川等【2，3】，“深盆氣在成藏機理上非常特殊，綜合分析前人研究成果，可將其大致作如下描述為：在主要由毛細管差異排驅(qū)壓力作用控制下，賦存于具有低孔、低滲性特征儲層構(gòu)造下傾方向上的天然氣聚集體。向儲層的構(gòu)造上傾方向，雖然孔滲物性變好，但卻在不要求構(gòu)造、巖性或其它因素遮擋或圈閉條件下，通過油水或氣水過渡帶逐漸由飽含油或氣(相對于水為低比重流體)帶轉(zhuǎn)變?yōu)楹?相對為高比重的儲層流體)帶，為一種發(fā)育在致密儲層中的流體倒置關(guān)系氣藏，其存在具有‘暫時駐留’的動態(tài)特點(圖1)”。

這里提出深盆氣“其存在具有‘暫時駐留’的動態(tài)特點”。既然是“暫時駐留”的，在漫長的地質(zhì)過程中，這種“暫時駐留”是起于何時，終于何時？還能夠繼續(xù)存在嗎？只有一種可能來維持這種“暫時駐留”，那就是氣源斷裂的存在并持續(xù)供氣。

上文敘述有諸多疑點。例如， “向儲層的構(gòu)造上傾方向，雖然孔滲物性變好，但卻不要求構(gòu)造、巖性或其他因素遮擋或圈閉條件”，這就違背了我們的基本常識，在孔滲較好的儲層，必須要求構(gòu)造、巖性或其他因素遮擋或圈閉條件才能成藏。否則所謂“成藏機理上非常特殊”，就超越了人們的正常思維能力。

“氣水倒置”是深層天然氣成藏的重要特征。松遼盆地徐家圍子斷陷過徐深401井“楔狀氣藏”剖面（圖2）明確指出氣體來源于斷裂。

從張金川等提供的深盆氣成藏原理及基本特征示意圖上，并看不出任何特殊的成藏機制。對比松遼盆地徐家圍子斷陷深層徐深 401井氣藏“氣水倒置”剖面圖，氣來源于儲層之下供氣斷裂這一結(jié)論不證自明。

2 美國阿巴拉契亞盆地深盆氣

根據(jù)對費-托合成氣碳同位素的探究結(jié)果，碳同位素值反序排列的天然氣是幔源氣，倒轉(zhuǎn)和正序排列的天然氣也應(yīng)屬地幔來源。

據(jù)R.C.Burruss和C.D.Laughrey的文章《Carbon and hydrogen isotopic reversals in deep basin gas: Evidence for limits to the stability of hydrocarbons》介紹，隨著勘探已轉(zhuǎn)向非常規(guī)天然氣，少數(shù)研究者（詹登等人，1993； laughrey和巴達薩爾，1998；伯魯斯和萊德，2003）已經(jīng)開始報道倒轉(zhuǎn)序列的同位素組成。在研究美國北部阿巴拉契亞盆地油氣藏致密砂巖氣（伯魯斯和萊德，2003）和裂隙熱液白云巖儲層（laughrey和科斯特尼克，2007）時，R.C.Burruss和C.D.Laughrey發(fā)現(xiàn)，所有現(xiàn)今的深度大于3km的氣藏?zé)N類氣體都完全倒轉(zhuǎn)，即δ13C1＞δ13C2＞δ13C3。

從文章提供的數(shù)據(jù)（表 1）可見，不僅深度大于 3000m以下的非伴生氣主要呈碳同位素值反序排列。在 21組非伴生氣（NGA）的碳同位素分析中有18組表現(xiàn)為碳同位素值反序。按照幔源油氣的判別指標，這些非伴生氣系地幔來源。甚至在3000m以上的產(chǎn)層，如1735.8m的Dailey 1井、2085.6m的Brown 5 井、2151.2m的Velasaris 1 井和2155.2m的Mathews 2井的天然氣，也有碳同位素反序排列的特征出現(xiàn)。說明幔源油氣從深部直到2000m才由于碳同位素分餾作用而改變碳同位素值特征完全反序的特征，氣源供應(yīng)充足。

表1內(nèi)21組石油伴生氣（OAG）氣樣取樣深度均在1713.7m以上，在向上運移過程中由于碳同位素分餾，碳同位素值幾乎完全呈現(xiàn)出正序排列。

從頁巖氣、深盆氣（致密砂巖氣）藏剖面模式圖（圖3）可知，深盆氣或稱致密砂巖氣賦存于頁巖層之上，如果深盆氣是地幔來源的，緊鄰深盆氣之下頁巖氣無疑來源于地幔。

J.Zumberge et al.(2012) 將密西西比河流域的頁巖氣碳同位素反轉(zhuǎn)解釋為來源于Ouachita Thrust front熱液造成有機質(zhì)高成熟及烴類裂解【5】。這種解釋建立在錯誤頁巖生氣的基礎(chǔ)之上，并沒有涉及天然氣甲烷碳同位素值正序、反序及倒轉(zhuǎn)排列的本質(zhì)。

3 關(guān)于頁巖氣藏的異常高壓

張金川等認為“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”。由于已經(jīng)證明干酪根不生烴，上述異常高壓機理并不存在【6】。

據(jù)研究【7】，油氣藏異常高壓是深部氣源與淺部溝通的必然結(jié)果。至于張金川等人的文章提及“頁巖氣成藏具有復(fù)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”。給人的印象是，似乎該文的論述遵循了基本的物理學(xué)定律。遺憾的是文章并沒有進一步說明在它的成藏模式中物質(zhì)是如何平衡的，能量是如何守恒的，動力平衡所指何物。

其實，張金川等【4】另文曾明確強調(diào)：“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……頁巖氣成藏經(jīng)歷了非常復(fù)雜的多機理過程，是天然氣成藏機理序列中的重要構(gòu)成和典型代表”。這只能再次表明作者對頁巖氣成藏機理的認識是模糊的。

表1 阿巴拉契亞盆地非伴生氣（NAG）和伴生氣（OAG）地球化學(xué)特征【4】Table 1 The geochemical characteristics of OAG and NAG (oil associated gases and non-associated gases) in Appalachian basin

4 結(jié)論

由于對天然氣來源的錯誤認識，導(dǎo)致對頁巖氣、深盆氣成藏模式、成藏機理的一系列錯誤認識。這說明，對石油勘探基本理論的深入研究，仍然是我們有效指導(dǎo)勘探開發(fā)實踐基本前提。尤其是頁巖氣成藏理論的荒謬，為國家頁巖氣十二五規(guī)劃提供了錯誤的地質(zhì)基礎(chǔ)。頁巖不生氣一項，使得頁巖中還賦存大量未排除的天然氣儲量這一理論推測成為名副其實的幻想。從而導(dǎo)致國家政策的失誤并帶來數(shù)以千億計的經(jīng)濟損失。如果頁巖氣十二五規(guī)劃繼續(xù)執(zhí)行，除繼續(xù)損失國家巨大的經(jīng)濟利益以外，嚴重的國土污染、水資源污染將造成永遠無法彌補的后果，禍及子子孫孫。

1 張金川，金之鈞，袁明生.頁巖氣成藏機理和分布[J].石油天然氣工業(yè)，2004，24(7)：15 18

2 張金川，金之鈞，龐雄奇.深盆氣成藏條件及其內(nèi)部特征[J].石油實驗地質(zhì)，2000，2(3) 210 214

3 Curtis J B.Fractured shale-gas systemss[J].AAPG Bulletin.2002，86(11)：1921 1938

4 R.C.Burruss a， C.D.Laughrey.Carbon and hydrogen isotopic reversals in deep basin gas： Evidence for limits to the stability of hydrocarbons[J].Organic Geochemistry，2010，41：1285 1296

5 John Zumberge， Kevin Ferworn， Stephen Brown.Isotopic reversal (‘rollover’) in shale gases produced from the Mississippian Barnett and Fayetteville formations[J].Marine and Petroleum Geology，2012，31：43 52

6 張金川，薛會，張德明，等.頁巖氣及其成藏機理[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2003，(4)：466

7 門廣田，崔永強，周玥.異常高壓油氣藏概論[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2006，28(4)：193 201