沁水盆地石炭-二叠系煤系页岩气储层特征及生烃潜力分析——以山西省临汾市Y1井为例

沁水盆地发育了多套煤系泥页岩,具备页岩气成藏的物质条件。为探讨沁水盆地石炭系、二叠系页岩气储层特征和勘探潜力,通过对山西临汾地区Y1井钻遇的富有机质页岩进行采样测试,利用X射线衍射、高压压汞、扫描电镜等测试方法,研究了山西省临汾地区Y1井岩芯样品的有机地球化学特征、储层物性特征和含气性特征,并对研究区页岩气的勘探潜力做了初步评价。结果表明:Y1井山西组和太原组地层基础地质条件优越,单层厚度大。页岩有机质丰度为0.28%～16.87%,平均2.15%,多数大于1%;有机质类型混源,为Ⅱ～Ⅲ型,以腐殖质为主;有机质热演化程度高,镜质组反射率为1.71%～2.10%,岩石热解峰值温度整体位于470℃左右,普遍达到高成熟阶段。页岩矿物组分以黏土矿物和石英为主,石英质量分数平均41.57%;黏土质量分数平均56.79%,主要为高岭石和伊利石。黑色页岩具有较高的含气量和吸附能力,含气量最高可达4.41 m~3/t,甲烷占总气量的76%。通过烃源岩、储层和气含量等方面的结果,初步确定该区石炭系、二叠系页岩具备优质的勘探潜力。     

基于吸附势理论的页岩对甲烷吸附特性

 页岩气藏的甲烷吸附性能是页岩气藏开发的前提和基础,对页岩气资源预测、产能评价等有重要影响。根据不同温度下实测的页岩等温吸附数据,以吸附势理论为基础,对等温吸附数据进行处理分析得到ε-ω吸附特性曲线及其数学表达式。研究结果表明,页岩吸附甲烷的ε-ω吸附特性曲线是唯一的且与温度无关,可预测不同温度下甲烷吸附量,得到页岩吸附甲烷的吸附等温线;吸附相密度计算对ε-ω吸附特性曲线预测甲烷吸附量有重要的影响,吸附相密度经验公式与预测甲烷吸附量准确度有关,需进一步研究甲烷吸附相密度计算方法。     

基于氮气吸附法的渝东南下寒武统页岩孔隙的分形特征

 分形维数是多孔介质不规则程度的度量,以渝东南下寒武统页岩的氮气吸附法测量结果为研究对象,采用FHH 模型的分形维数计算方法,得到渝东南下寒武统页岩的分形维数。研究结果表明,渝东南下寒武统页岩孔隙的分形维数具有明显孔径分界点,即具有双重分形特征,小孔隙分形维数D₁变化范围在2.3559~2.6577,平均值为2.488,大孔隙分形维数D₂变化范围在2.5971~2.8746,平均值为2.7631;大孔隙分形维数的平均值大于小孔隙分形维数的平均值,说明大孔隙结构的复杂程度大于小孔隙结构的复杂程度;页岩孔隙的分形维数与有机碳（TOC）含量、吸附气量、比表面积和孔容呈正相关,其中与孔隙的比表面积和孔容的相关性显著,而与黏土矿物含量呈弱负相关。     

铜川地区油页岩地层电性断面特征及勘查

为了研究电阻率测深方法在油页岩地区的适用性及分辨率,在鄂尔多斯盆地南缘铜川地区开展了电阻率测深
工作。结合钻孔录井和见矿情况,分析了油页岩地段两种勘查方法获得的电阻率断面特征,在电性断面上圈定了油页
岩层的特定部位。油页岩层厚度相对埋深而言属薄层、高阻目标体,其厚度与埋深纵向比小,在获得的电阻率测深断
面上,高阻电性的油页岩层在电阻率测深断面上分辨率不清晰,其层位与电阻率等值线梯度变化带对应较好,从而间
接指示了油页岩层位置。同时,通过岩性与测井参数综合分析,认为测深断面上这种电阻率值随深度的渐变特征,从
电性角度描述了油页岩层由浅湖沉积环境到半深湖环境的变迁过程,提出电阻率测深方法可以达到勘查油页岩层之
目的。     

赣东北地区下寒武统荷塘组页岩储层特征

通过显微薄片、扫描电镜及X 射线衍射等对赣东北下寒武统荷塘组44 块黑色泥页岩进行了实验分析,从
地球化学特征、岩石学特征、物性与储集空间特征等方面对泥页岩储层特征进行了研究。研究结果表明：研究区荷
塘组泥页岩厚22.1～735.0 m,单层厚度可达19.59～125.16 m;有机质含量在3.32%～11.40%,平均为5.75%;成熟度为
2.35%～4.90%,总体偏高,属于过成熟阶段;矿物成分主要以石英、黏土矿物、方解石、黄铁矿和白铁矿为主,脆性矿物
含量为18.95%～51.84%,平均含量为40.97%;微孔裂隙发育,形态多样。赣东北荷塘组与北美典型商业性页岩气产区
相比具有差异,主要表现在荷塘组页岩的有效厚度较大、TOC 含量和吸附气比例较高,其不利条件主要表现为埋藏较
深、成熟度过高等方面。     

四川盆地富有机质页岩硅质生物成因及对页岩气开发的意义

通过岩石学、有机碳含量、主量元素和力学性质分析, 对四川盆地长宁双河剖面上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩进行硅质成因研究。长宁双河剖面底部页岩过量硅含量为40%~62.7%, 具有高SiO₂, P₂O₅和Fe₂O₃, 低Al₂O₃, TiO₂, FeO和MgO的特征。Al/(Fe+Al+Mn)比值为0.67~0.71, Si/(Si+Al+Fe)比值为0.89~0.93, 在Al?Fe?Mn图解上落在生物成因区。五峰组有机碳含量(TOC)为2%~7.55%, 平均3.73%。龙马溪组页岩有机碳含量为0.23%~8.36%, 平均1.16%, TOC>2%段集中在剖面底部21 m, TOC与硅质含量具有正相关关系。页岩中发现大量放射虫、海绵骨针等微体化石, 证实硅质为生物成因, 指示页岩沉积环境为深水陆棚, 有利于形成自然裂缝和后期压裂改造, 对页岩气勘探开发具有重要意义。     

深部三场环境下页岩蠕变模型的建立与试验

 针对深部环境的复杂性,建立了温度-应力-化学三场共同作用下页岩试样蠕变模型,并探讨了其作用机制。研究表明：页岩在复杂环境下蠕变特性的温度效应和pH 值化学效应明显,同一级应力水平下温度越高或者化学酸碱性越强,页岩的瞬时应变、蠕变应变及蠕变速率越大,达到稳态蠕变阶段的时间也明显延长。pH 值对蠕变特性影响程度比温度的影响更明显。采用非线性元件代替常规线性元件,得到了页岩在深部环境下非线性黏弹塑性蠕变模型,该模型符合深部实际情况,能较好地模拟页岩在深部复杂环境下蠕变,从而求出模型参数。通过试验数据和拟合曲线吻合情况,验证了本模型的正确性。     

钻井液类型对井壁稳定的影响实例与防塌机理分析

针对东海油气田N区块钻井过程中易发生井壁坍塌的问题,通过梳理分析N5区块及周边构造三口探井地质条件、地层特性、测井数据,基于地质力学与岩石力学基本原理计算了井壁坍塌压力;并对使用水基钻井液和油基钻井液的钻井工况进行对比。研究发现在钻井液密度高于坍塌压力的情况下,使用密度相对较低的油基钻井液即能够保持井壁稳定,无阻卡等复杂问题。使用水基钻井液钻井,则部分泥页岩井段井径扩大,起下钻明显阻卡,处理复杂问题耗时较长。分析主要原因,在于油基钻井液能够降低泥页岩水化程度,减缓钻井液向微裂隙中的渗流,抑制微裂隙扩展,提高钻井液对井壁的有效支撑作用。因此,在东海油气田复杂泥页岩地层钻井中,使用油基钻井液能够更好地保持井壁稳定,避免或减少钻井复杂问题。     

黏度和矿化度对岩石速度各向异性影响的实验研究

利用不同黏度(煤油和真空泵油)、不同矿化度(蒸馏水、50mg/L和150mg/L的NaCl溶液)的流体对页岩和具有明显层理的砂岩进行饱和,在实验室超声频率下研究样品不同方向纵、横波速度以及各向异性参数ε、γ随压力的变化规律.结果表明:(1) 随着黏度的增加,岩石纵、横波速度增大,各向异性参数ε、γ减小;(2) 随着矿化度的增加,岩石纵、横波速度增大,各向异性参数ε、γ的变化在实验误差范围内可以忽略不计.     

川东龙马溪组页岩渗透率各向异性及应力敏感性实验研究

页岩渗透率各向异性和应力敏感性对其水平井产能评价和合理工作制度制定有较大影响,目前还没有对页岩各向异性及其应力敏感性进行过系统的测试分析。基于此,应用川东龙马溪组页岩进行页岩测试渗透率各向异性和应力敏感性研究。实验用岩心分为两组,一组垂直层理面取心,岩心与层理面对称轴的夹角分别为0°、45°、90°,另一组平行层理面取心,岩心与层理面对称轴的夹角分别为30°、90°、150°,利用美国岩心公司的PDP—200脉冲衰减法渗透率仪进行测试。实验结果表明,川东龙马溪组页岩的渗透率均在10~(-6)μm~2数量级,随着与层理面夹角增大,页岩岩心渗透率明显降低,沿层理面取样页岩的渗透率与垂直层理面取样页岩的渗透率比在3左右,在层理面的不同方位取样的页岩渗透率测试结果较为接近;不同岩样的渗透率随着有效应力增大而呈现指数递减,在1 500 psi有效应力时,各岩心渗透率均降低至10~(-9)μm~2数量级的较低水平,平行层理的页岩渗透率应力敏感性相对更强。