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0808

美国阿拉巴马页岩气潜力

杰克三Pashin 阿拉巴马州地质调查所

邮政信箱869999，塔斯卡卢萨，亚拉巴马洲，邮政编码35486

摘要

在黑勇士盆地冲断带和阿巴拉契亚页岩阿拉巴马呈现出的勘探和开发天然气的机会的多样性。准寒武纪地层年龄范围从通过石炭系;它们包括中东寒康纳索加组，泥盆纪页岩的多种单位和密西西比尼尔（弗洛伊德）页岩。每个单元构成潜在页岩发展不同的挑战。在阿巴拉契亚冲断带，结构复杂性是主要的挑战，必须得到满足。例如，巨大的畸形康纳索加组油页岩群众包含的主要资源，但钻井和完井最佳做法仍有待确定。一个在大范围内的斜坡背斜backlimb泥盆纪第重大油气显示也前景看好，具有寄生褶皱相关压裂可提高透气性。富含有机质的查塔努加（泥盆系）和黑勇士盆地尼尔页岩单位按脆碳酸盐地层笼罩，因而出现类似于多产Barnett页岩的沃思堡盆地。认识，地层结构，有机质含量，热成熟度是重要关键的相互作用对理解的查塔努加页岩和页岩开发潜力的尼尔。

简介

在阿拉巴马州的非常规天然气生产一直占据着20世纪70年代以来，煤层气，并作为煤层气产业成熟度的方法，对页岩天然气生产的巨大潜力已经开始实现。事实上，多页岩气的戏剧在亚拉巴马的黑勇士盆地和阿巴拉契亚冲断带（图1）活跃。这些新兴的戏是非常多样，而一些有许多共同之处，在其他地区建立了页岩次，其他人带来了独一无二的地质和工程挑战。迎接这些挑战，重要的是，证明新的探索和发展，可以转移到其他地区的技术。本文的目的是刻画在黑勇士盆地冲断带的阿拉巴马州阿巴拉契亚页岩天然气的潜力，并强调所面临的挑战勘探和开发。

黑勇士盆地是晚古生代前陆盆地，形成毗邻阿巴拉契亚和沃希托（托马斯，1977年，1988年）造山带关头。该盆地可定性为西南倾homocline是由很多（图2）正断层破碎。阿巴拉

契亚褶皱和逆冲断层罢工东北部和沿东南缘的homocline叠加。

图1. -广义地图显示在阿拉巴马州的页岩气发展区的位置。

该盆地是阿拉巴马州岬上发展起来，这是一个突起的平台，劳伦大陆，在晚前寒武纪，寒武纪Iapetan裂谷形成。沃希托造山运动发起沿西南海角在密西西比时间（托马斯，1977）的保证金。黑武士能够被认为是主要是沃希托前陆盆地，和阿巴拉契亚推力和泥沙量没有侵犯该盆地早期宾夕法尼亚直到时间（Pashin，2004年）的东南部。

阿巴拉契亚冲断带隔开的阿巴拉契亚造山带的结晶internides黑勇士盆地轻轻倾斜地层。冲断带的变形是由前寒武系碳酸盐岩造山带通过密西西比年龄和上密西西比和下宾夕法尼亚年龄（例如，托马斯，1985年，托马斯和Bayona，2005年）synorogenic碎屑岩（图3）。冲断带弱超脱于寒武系页岩，结构形式，反映了激烈的前造山碳酸盐岩和碎屑岩弱synorogenic通过正面和侧面推力坡道cratonward运输。

页岩气勘探是在阿拉巴马州范围从寒武纪到密西西比年龄（图1）地层。寒武纪地层正在探索在阿巴拉契亚冲断带（图3），这是最古老的地质世界页岩气在发挥康纳索加形成。泥盆纪页岩中有潜在的阿巴拉契亚冲断带和黑勇士盆地，生产已在泥盆纪时代的查塔努加页岩

（图4）凡有正面阿巴拉契亚结构变形的黑勇士盆地homocline成立。

图2. -结构性的塔斯坎比亚石灰石黑勇士盆地阿拉巴马州

（从Pashin，1993年修订）的顶部轮廓图。

在尼尔页岩是密西西比上游年龄弗洛伊德页岩一个富含有机物的沉积。本尼尔一直被公认为主要烃源岩，记在黑勇士盆地砂岩储层的常规（例如，Telle等，1987;。卡罗尔等人，1995年），并已在最近的密集页岩气勘探主题年。以下各节概述了在阿拉巴马州的每一个页岩气发挥基础地质，以及中正在开会率达到生产的经济技术面临的一些挑战。本尼尔一直被公认为主要烃源岩，记在黑勇士盆地砂岩储层的常规（例如，Telle等，1987;。卡罗尔等人，1995年），并已在最近的密集页岩气勘探主题年。以下各节概述了在阿拉巴马州的每一个页岩气发挥基础地质，以及中正在开会率达到生产的经济技术面临的一些挑战。

康纳索加页岩

的气体在2005年的阿巴拉契亚推力自治领勘探与生产，形成公司带康纳索加发现，是一个具有里程碑意义的事件，不仅是因为它首次从阿拉巴马州页岩商业天然气生产，但因为它是最古老的地质和最复杂的泥页岩地层结构从中天然气生产已经建立。不同于其他的康纳索加气页岩在几个方面。生产薄互层岩性为页岩，泥晶灰岩，可以容纳超过3％的有机碳总量。

图3. -结构构造增厚截面显示在阿巴拉契亚冲断带康纳索加组 （托马斯和Bayona，2005年修改）的页岩气的质量。

图4.区域地层对黑勇士盆地泥盆系，密西西比显示查塔努加页岩和弗洛伊德

（尼尔）页岩（从Pashin，1994年修订）地层剖面。

该康纳索加是中寒岁，可作为一个变浅，upwa页岩的遗产继承的垂直传递到一个斜坡碳酸盐岩内一系列广泛的特点。在SH沉积在外部坡道，并在最厚的页岩，在香格里拉成立前寒武纪基底寒武纪Iapetan rifiting地堑（托马斯等人。，2000）。

该康纳索加页岩相是弱者lithotectonic单位主办的阿巴拉契亚冲断带在阿拉巴马州（托马斯，2001年，托马斯和Bayona，2005年）基础支队部分（图3）。页岩已经加厚到该构造被解释为巨大的页岩复式，或mushwads由托马斯（2001）背形栈。在地方，页岩厚度超过8000英尺，而页岩complexly折叠和露头尺度故障。

表面测绘和地震勘探显示，至少有三个康纳索加antiforms在阿拉巴马州阿巴拉契亚山脉（图5）保存。勘探主要集中在对加兹登背形，这在圣克莱尔县的东南部和埃托瓦部分。

该Palmerdale和Bessemer antiforms构成了伯明翰背斜的核心。该Palmerdale和Bessemer结构覆由脆性寒武奥陶系碳酸盐岩薄屋顶，Conasauaga页岩相接触本地。该Palmerdale结构是在伯明翰大都市区的中心，因此可能难以发展，而西南部的贝塞麦结构的一部分，在农村地区，而且可能是一个更具吸引力的勘探目标。附加厚的页岩机构可能被掩盖在下面的浅罗马切诺基和东北埃托瓦县（马赫，2002），或许在格鲁吉亚（Mittenthal和哈利，2004年）邻近部位的推力表。

对康纳索加天然气资源的开发还处于早期阶段，已钻18口井，13口井的活跃，大卡诺河场已被确立为国家的第一个页岩气田。发展面临的主要挑战是钻井和完井。井向西北大幅偏离，它反映了主要的沿东南缘康纳索加加兹登结构形成东南倾斜。小规模变形有助于钻井难度，一些断裂带高度与气体的压力。页岩的薄互层和泥晶灰岩，可与液体反应，因此必须谨慎行事，避免在钻井过程中形成和完成的损害。该井的生产性能差异很大，运营商正在调查通过水力压裂等钻井和完井技术，优化生产方法。

泥盆纪页岩

天然气生产已经从自20世纪，但在阿拉巴马州的天然气从泥盆纪页岩生产潜力的早期泥盆纪页岩是刚刚开始实现。两个地层间隔中的黑勇士盆地冲断带泥盆纪的阿巴拉契亚节准。行动是在查塔努加页岩，这是一个非常普遍的黑色页岩单位，相当于探明天然气在美国俄亥俄州阿巴拉契亚盆地页岩，对密歇根盆地安特里姆页岩和页岩的Arkoma盆地伍德福德页岩地层进行。潜力也存在于预查塔努加在阿巴拉契亚泥盆纪地层冲断带的互页岩，灰岩，燧石厚的部分。

在查塔努加页岩（图4）是在广泛和黑勇士盆地已被列为富油页岩的形成（Rheams和尼瑟，1988年）审议。在查塔努加坐在窗口内的热解气体在黑勇士盆地多（卡罗尔等人。，1995年），从而可能包含天然气重要前景。通过查塔努加disconformably overlies的泥盆系奥陶系，以及不相适应的时间价值增加向北（基德，1975年，托马斯，1988）。在查塔努加是大幅下覆密西西比莫里页岩，这是常见的厚度小于2英尺，而莫里又覆由泥晶佩恩堡硅质岩。在阿拉巴马州的查塔努加页岩沉积dysoxic显然潮下到缺氧环境，可作为阿卡迪亚前陆盆地（如Ettensohn，1985年）克拉通考虑延期。

一种等厚图表明，在查塔努加的厚度差别很大的黑勇士盆地内（图6）。该页岩厚度小于10英尺，并在当地的拉马尔，老佛爷和皮肯斯县，这是传统的石油和天然气生产黑勇士盆地大部分地区主要缺席。由于这个原因，查塔努加并没有被认为是对传统石油和天然气藏在这一领域的主要烃源岩。该页岩厚度超过30皮带，延伸到西北，从布朗特县富兰克林和科尔伯特县脚。一个突出的沉积中心，开发沿线塔斯卡卢萨和格林县盆地西南缘。在这里，页岩始终厚30英尺，是局部厚度超过90英尺。

Geomet，法团已开始在查塔努加页岩开发天然气资源，在布朗特和克尔曼之间县1600和2100英尺的深处。从垂直井初期产率高达160立方英尺，这表明巨大的经济潜力在这方面存在高。有趣的是，Geomet的业务是在查塔努加不远的地方沿塞夸奇背斜，这是一个补给区的水文暴露。水文补给造成重大后期在密歇根盆地安特里姆页岩生物气藏（马天尼等人。，1998），和晚期生物气已确定的沿煤在阿拉巴马州（Pashin阿巴拉契亚额叶结构， 2007年）。在查塔努加页岩在某些方面类似的沃思堡盆地Barnett页岩，它是一种富含有机质的黑色页岩厚，机械硬石灰石单位，可以帮助限制在页岩（希尔和贾维，2007年界引起hydrofractures ;大风等，2007）。。由于查塔努加是比较薄，水平钻井控制压裂可最大限度地提高生产速度相结合。

在格林县，眼电图资源，成立以来，钻一井（贝恩-瑟里奇36-9＃1），达到了九千五百一十四英尺总深度和遇到的一个厚厚的，无名互层页岩，石灰岩泥盆纪继承A的主要油气

显示，并硅质岩是显着比查塔努加页岩老。泥盆系科相交的一个大型背斜斜坡已被探索的阿科和阿莫科公司先前在20世纪80年代backlimb。一个倾角日志表明，朝东南约20 °的背斜逢低blacklimb。为双峰浸模式表示寄生褶皱发育于泥盆系无名部分，或许促成了压裂油气显示这些褶皱有关。该井hydrofractured与二氧化碳泡沫，实现了生产速度为120立方英尺，目前关闭英寸虽然很可能也subeconomic，它证实了大量石油和天然气的潜力在阿巴拉契亚冲断带仍超出了传统的勘探目标。钻井和完井技术的创新，而且可能成为解锁的无名冲断带中泥盆系泥岩剖面的经济潜力非常有用。

图5. -地质图显示的主要结构和在阿巴拉契亚冲断带

阿拉巴马康纳索加antiforms位置

图6. -等厚图中的黑勇士盆地阿拉巴马州查塔努加页岩。

尼尔（弗洛伊德）页岩

弗洛伊德的Missisippian页岩是一种Barnett页岩的多产的沃思堡盆地和盆地的Arkoma费耶特维尔页岩等效，也因此获得了强烈的利益主体。在弗洛伊德是广义的形成过程主要是由页岩和石灰岩，从阿巴拉契亚冲断带格鲁吉亚延伸到密西西比州的黑勇士盆地。

这个词，弗洛伊德，使用容易造成混淆。在格鲁吉亚，类型包括弗洛伊德页岩地层相当于塔斯坎比亚灰岩，在阿拉巴马州和密西西比州，关系复杂的相凌驾于塔斯坎比亚石灰岩，骄傲山组，或哈特塞尔砂岩及以下组中的帕克伍德（第一砂岩弗洛伊德图。4）。重要的是，并不是所有的弗洛伊德为气藏相准。钻孔者很早就认识到在弗洛伊德页岩下部被称为非正式的尼尔页岩一个电阻，富含有机质的页岩间隔（克利夫斯和尔德，1980; Pashin，1994）。除了作为常规石油和天然气的来源可能在黑勇士盆地岩石，尼尔已经作为一个在阿拉巴马州和密西西比州的密西西比部分页岩气藏的最大潜力。因此，本学期，尼尔，使用指定的弗洛伊德帮助包含前瞻性烃源岩和页岩气藏相。

尼尔页岩的开发主要集中在西南部的黑勇士盆地的一部分，并与相山形成的自豪感，哈特塞尔砂岩，石灰岩班戈，下帕克伍德组（图4）地层关系。山的骄傲，在班戈盆地东北部的间隔构成progradational准层序集，其中许多地层标记可追溯到到尼尔页岩（Pashin，1993年）向西南。个人倾向于薄向西南准层序和定义clinoform地层几何中的骄傲山，班戈区间通到近岸相浓缩，饿死盆的尼尔页岩相。有趣的是，尼尔保持的骄傲山，班戈区间，这有利于在准层序级别区域相关性和电阻率储层质量评估模式。

尼尔和等效的页岩地层分为三大区间，并进行了等厚线图确定沉积框架，并说明了在阿拉巴马州黑勇士盆地（Pashin，1993年）地层演化。第一个间隔包括地层相当于傲慢山的形成与哈特塞尔砂岩，从而显示了尼尔盆地（图7）的早期配置。山的骄傲，哈特塞尔区间包含无障碍strandplain存款（克利夫斯和尔德，1980年，托马斯和麦克，1982）。等厚线轮廓定义在盆地东北部的无障碍strandplain系统区域，并密切那里的时间间隔为25至225英尺厚的定义南西斜坡，急转，面对西部马里恩县东南间隔轮廓。盆地是饿死的尼尔在地图区域，凡本nterval比25英尺薄西南部。

图7. -等厚图中的黑勇士盆地在美国阿拉巴马州（从Pashin，1993年修改）

尼尔页岩山形成的自豪感，哈特塞尔砂岩，相当于阶层。

第二个间隔包含地层相当于石灰石的班戈（图8）的大部分。一个斜坡碳酸盐沉积内推广面积指在地图领域的时间间隔大于300英尺厚的东北部。泥泞，外斜相是集中在300至100英尺的时间间隔变薄，以及尼尔饿死盆地东北缘，是由100英尺的轮廓标。重要的是，这个区间包含准绝大多数尼尔储集相和等厚模式表明，边坡已prograded沉积在班戈向西南超过25英里。

最后间隔包含地层相当于降低帕克伍德组（图9）。较低的帕克伍德分离尼尔页岩和石灰岩的班戈从中间帕克伍德组，其中包括对班戈舌头被称为Millerella石灰石（图4）碳酸

盐为主的地层的主要部分。下帕克伍德是碎屑三角洲沉积物，prograded坡道上班戈在研究区东北部，将在南部的尼尔盆地和包含在黑勇士盆地（克利夫斯，1983年最丰富的传统藏继承; Pashin和库格勒，1992年火星和托马斯，1999）。较低的帕克伍德是厚度小于25段内班戈斜坡脚，并包括一个杂色页岩间隔含有丰富的钙质结核和slickensides，这是接触和核查土壤形成暗示。三角洲沉积的区域是较低的帕克伍德是厚度超过50英尺，包括在尼尔盆地和破坏性，浅滩水沿着坡道保证金班戈三角洲相建设性三角洲相。在研究区的南部，25英尺的轮廓定义的尼尔盆地沉积坚持通过降低帕克伍德残余。在这方面，下帕克伍德中间帕克伍德带来泥沙凝结在25英尺的电阻尼尔页岩碳酸盐岩。

图8. -等厚图的班戈Liimestone和黑勇士盆地的页岩尼尔在阿拉巴马州

（从Pashin，1993年修改）相当于阶层。

多口井已钻在天然气搜索在阿拉巴马州尼尔页岩，但迄今为止，这些井取得了有限的成功。所有井已钻在那里的尼尔坐在热成因气窗口，从淡水补给隔离表明，只有热解气体的存在。迄今为止，只有已钻直井和水平井可能是必要的，因为o有限储层厚度。一些弗洛伊德井没有渗透到尼尔饿死盆地相，而其他人则在接近钻正断层，这已在Barnett页岩（山和贾维，2007年）一个不成功的策略。目前还不清楚是否有机穷人以上尼尔灰色页岩是一种有效的障碍hydrofractures。一个策略还没有尝试过却又是在发展中帕克伍德页岩碳酸盐岩是在25英尺的尼尔页岩，并可能形成有效的劈裂障碍。低下帕克伍德在这一领域进一步有助于最大限度地凝聚节在尼尔盆地潜在的储集相地层范围。

概要和结论

多气体页岩次也出现了黑勇士盆地和阿拉巴马州的阿巴拉契亚逆冲带和目前的勘探和开发各种机会。准中寒武世地层包括康纳索加组，泥盆系，其中包括查塔努加页岩页岩单位，和上密西西比弗洛伊德页岩。

图9.，等厚的下帕克伍德形成和在黑勇士盆地尼尔相当于在阿拉巴马州页岩地层地图

（后Pashin，1993）。

在康纳索加组，目前正在生产的天然气从薄互层页岩，石灰岩那是在外部环境中沉积，并匝道变形为一个巨大的背形堆叠在阿巴拉契亚逆冲。类似的背形栈开发阿巴拉契亚冲断带的其他地区，并可能发展前景。在查塔努加页岩沉积在一个大的时间euxinic盆地泥盆纪时期，并正在黑勇士盆地东北部的地方超过30英尺厚的发展。那里的一页岩沉积中心厚度超过90英尺，是发达的盆地东南部的一部分，还有待探索。在冲断带，一个重要的油气显示发现了在预载互查塔努加泥盆纪页岩，石灰石，硅质岩部分。在尼尔页岩是上密西西比饿死盆地沉积，被认为是在传统的黑勇士盆地主要烃源岩，并正在为气藏探讨在含有该盆地大部分地区的常规储备。

阿拉巴马州面临新兴的页岩气行业的关键挑战是了解基本储层物性与结构的复杂性工作，并从优化变量和非均质性储层厚度编队生产。在康纳索加的形成，一个主要的资源基地已被确定，并了解商品化键基在岩石之间的相互作用加压骨折区和储气库，以及用于钻井和完井的最佳做法的决心。面对类似的挑战预查塔努加在冲断带，泥盆系部分发展需要与寄生虫倍浸渍结构板提供的潜力。储层厚度有限公司是在黑勇士盆地的主要挑战，并在查塔努加页岩垂直井大有可为。了解查塔努加和Neal页岩和单位的地质力学性能的边界将有助于良好的设计。像那些已在Barnett页岩成功的例子，水平钻井和完井技术可转移到查塔努加和Neal次，但尚未在阿拉巴马州黑勇士盆地尝试。事实上，阿拉巴马州的页岩气产业正处于起步阶段，并油藏描述和发展需要创新的方法来解锁的全部潜能，在这样一个地质多变的前景阵列所在。

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