密执安(Michigan)盆地位于美国东北部，为一椭圆形的内克拉通盆地，面积约31.6×104km2。密执安盆地为内陆海道东部沿岸众多沉积中心之一，地跨美国和加拿大，构造简单。地层自下而上为前寒武系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、侏罗系和第四系，最大沉积厚度约5200m，其中274m组成了安特里姆郡(Antrim)页岩和与之相关的泥盆系—密西西比系岩层(Curtis，2002)。安特里姆郡页岩为中—晚泥盆世覆盖古北美大陆大部分地区的页岩沉积系统的一部分，与阿巴拉契亚盆地的泥盆系页岩烃源岩一样，该页岩系统分布广泛且富含有机质，接近现今构造盆地的中心，安特里姆郡页岩底部位于海平面之下732m(Matthews，1993)。
安特里姆郡页岩为晚泥盆世海相深水页岩，厚约244m，有机碳含量2%～25%，平均约为8%。经测定，安特里姆郡页岩中的干酪根富氢而偏于生油，这里的天然气属于热成因气，热成熟度与埋藏深度有关(Decker et al.，1992)。密执安(Michigan)盆地的产烃区一般分布于盆地北部边缘地区，产层较浅，是一个成熟度相对较低的地区。
碳同位素、热解资料及有机碳测定结果表明，安特里姆郡(Antrim)页岩气就是由其中安特里姆郡下部黑色页岩内部的干酪根经热成熟作用而生成的(Manger和Oliver，1991)。安特里姆郡页岩下部平均厚度为100m，最大厚度175m。安特里姆郡页岩埋深600～2400m，最大埋深位于盆地中央凹陷。该页岩由富含有机质的黑色页岩、灰色和绿色页岩以及碳酸盐岩互层构成，自下而上可分为4个小层，其中Norwood、Paxton、La-chine是属于安特里姆郡下部的3个小层。Norwood和Lachine层为页岩气主力产层，平均叠合厚度约49m，干酪根属Ⅱ型，总有机碳含量为0.5%～24%，石英含量20%～41%，含有丰富的白云岩和石灰岩团块及碳酸盐岩、硫化物和硫酸盐胶结物;Paxton段为泥状灰岩和灰色页岩互层，总有机碳含量为0.3%～8%，石英含量7%～30%。安特里姆郡页岩在盆地北部边缘的Ro为0.4%～0.6%，在盆地中心Ro可达1.0%。主力产层平均基质孔隙度为9%，含气孔隙度4%，平均基质渗透率为0.1×10－3μm2。表6－8列出了安特里姆郡页岩气系统的各种地质、地化和工程参数。这些参数说明了页岩气藏的非常规特征。
表6－8安特里姆郡(Antrim)页岩气藏参数表(密歇根(Michigan)盆地)
续表
(据Hill和Nelson，2000)
安特里姆郡(Antrim)页岩气的5个关键参数，即镜质组反射率、干酪根热成熟度、吸附气含量、储层厚度、有机碳含量、地层含气量，与巴涅特(Barnett)页岩相比表现出较大的差异性。安特里姆郡(Antrim)页岩表现为厚度大、有机质富集、吸附气含量高、热成熟度低(图6－16)。可见热成熟度并非制约页岩气能否成藏的关键因素，当页岩热成熟度较低时，生物成因气可作为页岩气的来源;热成熟度逐渐增大，混合成因气或热成因气本身可作为页岩气成藏的物质来源。
图6－16安特里姆郡(Antrim)页岩气的5个关键参数图 (据Curtis，2002)
安特里姆郡(Antrim)地层相对较简单，通常在安特里姆郡下部的Lachine和Nor-wood段完井，其总厚度约为49m(图6－17)。Lachine和Norwood的总有机碳含量约为0.5%～24%。这些黑色页岩富含二氧化硅(微晶石英和粉砂约20%～41%)并含有大量白云岩和灰岩结核及碳酸盐、硫化物及硫酸盐胶结物。残存的安特里姆郡下部Paxton段为灰泥岩和灰色页岩的混合物(Martini et al.，1998)，TOC含量为0.3%～8%，二氧化硅含量为7%～30%。藻类Foerstia化石显示安特里姆郡页岩上部与阿巴拉契亚(Appala-chia)盆地俄亥俄(Ohio)页岩Huron段及伊利诺伊(Illinois)盆地新奥尔巴尼(New Al-bany)页岩CleggCreek段具有等时对比性(Roen，1993)。
图6－17密歇根州阿尔皮那郡Paxton Quarry的安特里姆郡(Antrim)页岩伽马测井曲线图 (据Curtis，2002)
图6－18为安特里姆郡(Antrim)页岩气系统事件图，描述了安特里姆郡页岩气地史中关键事件发生的时间。尽管烃类生成可能发生于地史中的各个时期，但是现在所产的气只有数万年的历史(Martini et al.，1998)。安特里姆郡下部的大规模构造相对较简单，安特里姆郡页岩系统的圈闭和盖层组合形式单一。含油气系统的保存时间开始于烃类生成、运移和聚集之后(Magoon和Dow，1994)，而对于安特里姆郡页岩气系统来讲，由于该系统仍在生成生物成因气，故其保存时间接近0。
安特里姆郡页岩气为混合成因气，既有干酪根热成熟而生成的气———热成因气，又有产甲烷菌的新陈代谢所生成的气———生物成因气。在地质历史中，热成因气可能已经从页岩气藏中泄露了。Martini et al.(1998)年对地层水化学性质、产气和地质历史进行的综合研究表明北部产气带中主要为生物成因气。安特里姆郡页岩中发育良好的裂缝网络不仅可使生成的气和伴生的水在其中运移，同时也可使上覆更新统含水冰碛层中充满微生物的大气降水进入安特里姆郡页岩。甲烷和伴生地层水中氘同位素(δD)的组成也证明了气体的生物成因。Martini et al.(1998)假设裂缝发育与更新世冰川作用之间存在动力学联系，当时多幕冰席覆盖所形成的水头促使已有天然裂缝膨胀并使大气水流入，从而支持了气体的生物成因说(Martini et al.，1998)。北部产气带中存在少量热成因气(<20%)。该结论是基于次甲基(乙烷+丙烷)比率和乙烷碳同位素(δ13C)组成得出的。向盆地中心方向，随着干酪根热成熟的增加，热成因气组分所占比例也相应增大。
裂缝是安特里姆郡页岩气藏的主控因素之一。北东和北西向两组近直立的裂缝发育，纵穿整个泥盆系，横贯盆地北部，两组裂缝都为近垂直到垂直的。这些裂缝通常未被胶结或者仅有很薄的方解石包覆层，其垂向延伸为数米，水平延伸可达几十米(Martini et al.，1998)。在主产区以外，尽管也钻到了富含天然气的Antrim页岩，但由于天然裂缝不发育，渗透率很低而不具备商业价值。Antrim页岩气藏的产气量在短期内已经达到极限。1998年为195bcf(Hill和Nelson，2002)，1999年6500口生产井产气190bcf，比前一年减少了2%。大多数生产井位于盆地的北部，即北部产气带，北部产气带单井平均日产气116mcf，产水30bbl。
产气的安特里姆郡页岩中不存在孤立的气田。然而，与其他被称为连续型的天然气藏相比，页岩气在相对广泛的面积中都具有较好的含气饱和度，且在该区域中可通过对天然裂缝的压裂强化来保持商业性生产(Hill和Nelson，2000)。20世纪90年代早期，在安特里姆郡下部页岩中所钻的位于北部产气带南侧和东侧的井中甲烷饱和度很高，但由于渗透率太低而无法开采。
图6－18Antrim页岩气系统事件图