湘鄂西地区五峰-龙马溪组泥页岩黄铁矿粒径特征

湘鄂西地区位于中扬子板块,该地区五峰-龙马溪组富有机质页岩有机质类型以Ⅱ1型为主,Ⅱ2型次之,具有高TOC含量(0.55%~4.28%)、高成熟度(2.4%~3.2%)的特征;且富有机质页岩中黄铁矿普遍发育。通过岩心样品及扫描电镜观察发现,龙马溪组黑色页岩常发育自形-半自形黄铁矿,扫描电镜下常见草莓状黄铁矿;五峰组黑色页岩岩心观察无明显晶形,扫描电镜下常现呈微晶黄铁矿颗粒,以细小颗粒状分布在有机质中。草莓状黄铁矿通常由微晶颗粒聚集而来,其草莓状直径大小由硫复铁矿的形成和沉积水动力控制。根据草莓状黄铁矿直径D与深度关系分析出湘鄂西地区黑色页岩的沉积环境表现为五峰组闭塞环境、龙马溪组闭塞环境、龙马溪组贫氧-缺氧环境三种。由草莓状黄铁矿直径D与微晶黄铁矿直径d建立D/d的关系表明:从沉积期到成岩期,五峰组闭塞环境的还原性比龙马溪组闭塞环境的还原性强;且五峰组闭塞环境的沉积水动力要比龙马溪组闭塞环境的沉积水动力要弱,水体更稳定。此外,D与d之间的关系能侧面反映该地区五峰-龙马溪组富有机质页岩孔隙度的变化趋势。D/d值与页岩解吸气量也有良好的对应关系,龙马溪组D/d值越大,解吸气量越少。五峰组D/d值较龙马溪组普遍偏小,解吸气量远大于龙马溪组。上述结果表明水体还原环境的强弱是湘鄂西烃源岩有机质形成和保存的重要因素,从而影响页岩气的富集。     

煤与页岩低温氮吸附孔隙结构特征与分形特征对比——以阳泉地区山西组15#煤与页岩为例

以山西组高煤级煤与页岩样品为例,通过低温氮气吸附实验研究了样品的孔隙结构特征,并基于FHH分形模型计算了样品的分维值,对页岩与煤层的孔隙分形特征进行了对比研究。结果表明:页岩样品以微孔为主,同时含有一定量的过渡孔,主要的储集空间由微孔和过渡孔提供。高煤级煤样品以过渡孔为主,主要的储集空间由过渡孔提供。在测试孔径范围内,页岩样品的比表面积远大于高煤级煤。页岩的孔隙形态上以四周开放的平行板孔和裂缝型孔为主,具有部分细颈瓶孔,高煤级煤的孔隙形态以封闭型孔为主,反映页岩储层微观渗流能力更强,可能是页岩中游离气比例高于煤层的原因之一。页岩与高煤级煤均具有显著的分形特征,页岩样品分维值高于高煤级煤,说明页岩孔隙的空间结构比高煤级煤更为复杂,非均质性更强;同时二者均具有双重分形特征,页岩渗流孔分维值低于吸附孔,反映页岩吸附孔孔隙结构更为复杂。与页岩相比,高煤级煤渗流孔和吸附孔的分维值均小于页岩,孔径分布集中于过渡孔,有利于煤层气快速到达产气高峰;而页岩孔径分布则集中于微孔和过渡孔,吸附气含量更高,并且过渡孔的孔隙结构以平行板孔为主,孔隙结构特征较微孔简单。     

基于孔隙度-饱和度参数分析页岩油富集程度

沾化凹陷沙三下亚段为主力烃源岩,也是页岩油勘探评价的主要目标层系,如何筛选页岩油富集和可动层段是目前研究中面临的主要难题。采用氦气法和常压干馏法测定了沾化凹陷罗69井密闭取心的岩石样品,对实验数据的分析表明,沙三下亚段页岩储层含水饱和度随孔隙度增大而减小,当大于某一特定孔隙度界限时,含水饱和度值趋于稳定。提出了页岩储层孔隙度越大、含油饱和度不变或者更高,则可动烃类含量越高的观点,通过对已获油流层段测井响应的分析,提出利用孔隙度、含油饱和度等多参数对页岩油可动性表征的思路,并依据沾化凹陷页岩测井响应特征及参数分布范围对储层富集程度进行了分级评价,其中I类最好,可作为页岩油勘探的主要参考目标。     

页岩储层渗吸特性的实验研究

页岩含有大量黏土矿物,遇水会导致页岩中黏土矿物水化、膨胀,为研究页岩吸水特性及探究页岩气井返排率的影响因素。开展了页岩动态渗吸及静态渗吸实验;并对实验结果进行了详细的分析。研究表明:页岩水化作用主要发生在页岩与水或水基溶液接触的表层附近,液体侵入深度十分有限;不同的液体介质下页岩的吸水能力各不相同;页岩吸水量由表面水化吸水量、渗透水化吸水量和毛管吸水量组成,而且水化吸水量基本无法排出,在一定程度上降低了页岩气井压裂液的返排率;相同的成藏条件下页岩的渗透水化吸水量及表面水化吸水量相同;页岩水化能力及压裂效果是影响返排率的主控因素。     

页岩气储层孔隙系统的多尺度联合表征及评价——以焦石坝龙马溪组为例

页岩气储层孔隙系统的研究是页岩气表征与评价的核心工作之一。鉴于页岩矿物成分复杂、孔隙组分多样,多种测试手段的联合分析已成为页岩孔隙系统研究中的一个发展趋势。综合氩离子抛光-扫描电镜、低温液氮吸附、CO2吸附、特高压压汞等对川东南志留系龙马溪组页岩的微观孔隙结构、孔径分布及连通性等进行了配套实验研究。研究结果表明:1页岩储层孔隙以100 nm以下的中孔和微孔占主导,其中孔径为10 nm左右的孔隙所占体积最大;2有机质发育及含量决定了页岩气储层孔隙发育情况及孔径大小分布,表现为随着TOC含量的增大,孔径大的孔隙部分逐渐增多,有效孔隙度逐渐增大;3多种实验手段联合测试才能获得页岩的多尺度孔隙全貌特征,而液氮-高压汞联合测试能反映其孔隙系统的基本特征。总体上,优质页岩气储层具有更大的微孔孔容、比表面积、孔径大小及有效孔隙体积,研究成果和结论对页岩气储层孔隙系统的综合表征和评价具有重要借鉴意义。     

岩溶地区马尾松群落成因研究

对广西岩溶山区生态重建示范点都安县三只羊乡岜马屯和全州县白宝乡行水田村的两个马尾松(Pinus massoniana)群落的外貌及结构特征、种类组成、土壤状况等进行了调查分析和相似性对比研究,并与砂、页岩地区的马尾松群落进行比较.得出:在特殊的情况下岩溶地区的碳酸盐岩地层的土壤形成酸性,是岩溶山区能形成马尾松群落的主要原因.     

桂中坳陷东部下石炭统鹿寨组泥页岩有机地球化学特征

基于对桂中坳陷东部下石炭统鹿寨组泥页岩总有机碳含量(TOC)、有机质成熟度(Ro)、显微组分、饱和烃色谱-质谱等有机地球化学特征分析,发现其TOC主体2.0%,Ro为0.84%~2.95%,有机质类型属于Ⅱ1-Ⅱ2型。通过对比国内外主要页岩气盆地富有机质泥页岩有机地球化学特征和分析研究区页岩气保存条件,判断下石炭统鹿寨组泥页岩具有较好生烃潜力。在此基础上,分析了鹿寨组泥页岩的沉积环境和有机质来源,发现:Pr/Ph1,伽马蜡烷/αβC30霍烷比值为0.72~0.75,具有升霍烷系列,C27重排甾烷/C27规则甾烷比值为0.13~0.15,孕甾烷/C29-20R规则甾烷比值为0.03~0.04,研究区属于高咸度贫氧-缺氧的强还原环境;正构烷烃分布范围宽,C、N原子比为42.23~50.89,三环萜烷中C21、C23、C24呈倒"V"形分布,αβC30霍烷/∑C29甾烷比值为0.48~0.51,C29具有明显优势,伽马蜡烷指数平均值为0.370.2,不同显微组分在剖面上对TOC贡献率不同,判断鹿寨组泥页岩有机质来源多样,以高等植物和水生生物为主,顶部和底部层位有机质来源以低等细菌、藻类为主,具有较好的生烃潜力。     

柴北缘陆相页岩压裂返排液水化学和同位素特征

为陆相页岩压裂返排液污染含水层的精准识别,依托柴北缘第1口陆相页岩气勘探井——柴页1井,对比分析页岩气开发区背景地下水、压裂返排液和常规油田卤水(COB)的水化学和同位素特征,探讨压裂返排液污染含水层的标识.研究结果表明:①柴北缘地区极度干旱的气候条件、含水层矿物组成以及陆相页岩的沉积环境,导致海相页岩气田常用的返排液识别指标,如Cl-、溶解性总固体、水化学类型、主要离子比值和氢氧同位素等均不适用于该区陆相页岩返排液的识别标识;②柴北缘地区常规和非常规油气的共同开采现状,使C1/C1-5、δ13 C-CH4等页岩气化学和同位素指标不适用于页岩压裂返排液的溯源标识;③返排液中δ11 B和87 Sr/86 Sr的分布范围与浅层地下水和COB均不重叠,有较大的可区分空间,是返排液污染浅层地下水的潜在识别指标.研究成果可为中国北方页岩气开发的环境影响评价及相关环境立法提供指导建议,促进中国北方页岩气勘查开发工作的环境友好进行.     

页岩气井返排早期气水两相流研究

目前存在的早期单相流返排的数学模型适用于致密油气储层,却不适用于页岩气储层,这是因为页岩气井早期返排阶段不存在单相流,而是气水两相流。利用北美某页岩气储层压裂水平井的返排数据分别绘制气水产量随时间的变化曲线和气水比随累积产气量的变化曲线,气水产量曲线在早期返排阶段气水同产,表明裂缝中存在自由气的消耗;而气水比曲线根据斜率的正负将返排分为两个阶段,并针对曲线的“V型”进行原因分析。针对气体早期返排阶段,建立裂缝系统物理模型,运用物质平衡方程和扩散方程,推导得到页岩气井早期两相流返排数学模型,数学方程表明：等效压力与拟时间成线性关系。应用现场实例对数学模型进行分析,结果表明,该模型能够较好地拟合现场数据,拟合得到的直线斜率可用于估算原始裂缝体积,截距可以给出裂缝半长和裂缝渗透率之间的关系。本文创新性地对返排数据进行调研分析,在此基础上得出适用于现场估算裂缝参数的返排数学方程,从而为认识裂缝特征提供了新的方法。     

黔北地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙特征及其储气性

为了深入研究黔北地区海陆过渡相页岩储层微观孔隙结构特征,选取了二叠系龙潭组钻井岩心页岩样品进行氩离子抛光-场发射扫描电镜实验、氮气吸脱附实验、及相关地化和等温吸附等测试,研究页岩微观孔隙类型及孔隙结构特征,并探讨微观孔隙对页岩储气性能的影响。研究结果表明,龙潭组页岩储层的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、微裂缝4种,以矿物颗粒粒间孔和黏土矿物粒内孔最为发育,有机质孔发育较少,这主要是因为Ⅲ型干酪根显微组分为结构稳定的镜质组和惰质组在生烃过程中不易产生有机质孔;氮气吸附实验结果显示龙潭组页岩孔隙类型复杂,主要表现为两类：细颈广体的墨水瓶孔隙和四边开口的平行狭缝型孔隙,孔径主要介于3～5nm,以发育中孔为主,BET比表面积平均为15.846m2/g,BIH总孔体积平均为0.01258ml/g;龙潭组页岩样品吸附气含量较高（平均为2.37m3/t）,页岩储层微观孔隙对吸附性能有重要的影响,其中吸附气含量与页岩的孔径呈负相关关系,与页岩的比表面积、孔体积呈较好的正相关关系,页岩的纳米级孔隙为烃类气体的赋存和运移提供了有利条件。