黔北牛蹄塘组页岩气组成特征及富氮机理

贵州黔北地区页岩气资源储量丰富,主要目的层为牛蹄塘组和龙马溪组两套富有机质烃源岩,具有良好的生烃物质基础及潜力,但气井测试显示牛蹄塘组页岩气中氮气含量普遍超过80%,甲烷含量低。针对这一现象,开展了页岩气气体组分和碳氢同位素测试,分析了页岩气井中CH_(4)、CO_(2)和N_(2)的来源;结合页岩地球化学特征、区域地质背景和构造特征、岩芯裂缝分布、深部岩浆热液活动以及典型页岩气井解剖,探讨了黔北牛蹄塘组页岩气井富氮机理。研究发现:黔北地区区域地质构造复杂,储层受多期次构造运动影响,断层和裂缝发育;牛蹄塘组页岩岩芯裂缝多被方解石充填,说明该地区曾经岩浆热液活动较为频繁;不同构造带页岩含气量差异明显,氮气含量高,甲烷含量低,具有一定的区域普遍性;页岩气中的CH_(4)属于有机成因热裂解气,CO_(2)是有机质热转化过程中形成的,N2的来源与成熟(特别是高成熟)阶段有机质热氨化作用和深部地壳、上地幔岩浆热液沿着断裂带入有关。构造相对稳定、断层裂缝不发育和岩浆热液活动不频繁的古隆起区域为页岩气开发的优选方向,研究成果可以为牛蹄塘组页岩气成藏机理及后续的资源评价和勘探部署提供理论指导。

贵州页岩气勘探开发现状

贵州页岩气资源丰富,为分析其页岩气勘探开发现状,促进贵州省页岩气的开发,对贵州页岩气资源潜力、分布特点、开发政策及开发进展进行了说明;分析了页岩气沉积环境、构造特征及地化特征等对贵州页岩气开发认识;最后对贵州页岩气的勘探开发提出了相关建议。

基于改进的最小二乘法瓦斯涌出量预测

通过对基于绝对误差最小的传统最小二乘法与在此基础上考虑相对误差的改进最小二乘法的比较,得知改进的最小二乘法预测更为准确。现场应用于鹤壁四矿的相对瓦斯涌出量随深度变化的预测,建立了瓦斯涌出量预测模型,通过预测值与实际值比较,证明改进的最小二乘法预测鹤壁四矿瓦斯涌出量是可行的、有效的,对指导煤矿安全生产具有重要意义。

贵州凤冈地区牛蹄塘组页岩特征及含气性

利用地化测试、扫描电镜和岩心观察等对凤冈地区牛蹄塘组页岩特征进行了研究,根据FC1井现场页岩气解吸数据,分析了页岩的含气性。结果表明:页岩有机碳含量在4%~28%,有机质热成熟度介于2.66%~2.95%,有机质类型为Ⅰ型,孔隙度和渗透率都较低;页岩内部以石英等脆性矿物为主,黏土矿物含量低,硅质是生物成因;通过扫描电镜发现页岩内部以有机质孔、粒间孔为主,发育有大量的铸模孔、溶蚀孔和微裂隙;岩心观察发现页岩的裂缝非常发育;FC1井现场解吸气含量在0.39~1.97 m3/t,总含气量在0.87~4.13 m^3/t,含气性较差;方解石破碎带含气性较好;强烈的构造运动产生的裂缝不利于页岩气的保存。

含层理页岩水压致裂特性及对破裂压力的启示

水力压裂是页岩气开发中常用的储层改造技术,破裂压力的准确预测对于现场压裂施工设计至关重要。为探究页岩层理对水力压裂的影响机制,以四川长宁地区黑色页岩为研究对象,对含层理的页岩进行巴西劈裂抗拉强度测试,利用GCTS岩石力学试验机开展不同层理角度下页岩的水压致裂试验,结合X射线CT机和三维扫描仪对页岩的扩展形态及裂缝表面粗糙度进行表征,并对页岩水力压裂的破裂压力进行分析。结果表明:(1)页岩的抗拉强度随层理角度变化呈先减后增的变化趋势,各向异性明显;(2)层理的存在对页岩水力压裂的破裂压力影响较大,不同层理角度条件下页岩水力压裂的破裂压力与抗拉强度的变化规律相似,在30°最小,90°最大;(3)层理面对水力压裂裂缝扩展的影响较小,主要是拉伸破坏产生的单裂缝,裂缝面粗糙度较高且与层理方向无关;(4)通过数值仿真确定了压裂井筒塑性区的存在,解释了试验中观察到异常高的破裂压力,说明水力压裂裂缝起裂后存在一定的临界起裂特征长度,岩石需要经过裂纹孕育阶段才能完全破裂,不同层理角度页岩通过临界起裂特征长度来影响起裂压力,采用新的模型能较好预测页岩水力压裂的破裂压力。研究结果对于了解深部页岩裂缝起裂扩展机理、压裂施工设计等具有一定的参考意义。

黔北凤冈地区牛蹄塘组页岩气勘探与开发潜力

黔北凤冈地区为页岩气重要目的层——下寒武统牛蹄塘组的典型分布区块之一,为分析其页岩气储集与开采条件,以该组页岩样品为研究对象,采用X射线衍射、扫描电镜、液氮低温吸附和核磁共振等方法进行实验测试。结果表明：（1）黔北凤冈地区下寒武牛蹄塘组页岩矿物组成以石英为主,脆性矿物含量高,黏土矿物含量低,黏土矿物以伊利石为主;（2）页岩孔隙以有机质纳米级孔、矿物溶蚀孔、矿物晶间孔、铸模孔为主,大量发育闭合—半闭合微裂隙;（3）液氮吸附实验表明页岩的比表面积和孔体积都较大,吸附脱附曲线存在H2型滞后环,页岩内部存在大量“墨水瓶”形孔隙,微孔是页岩比表面积和孔体积的主要贡献者;（4）核磁共振实验反映页岩孔隙的连通性差,所测的页岩孔径分布与液氮吸附实验孔径分布具有一致性,即页岩孔径主要分布在3-10 nm之间。结论认为,黔北牛蹄塘组储层条件有利于页岩气储集与压裂,页岩气开采条件较好。

深部页岩高温高压吸附特性分析

为了研究高温高压条件下深部页岩的吸附特性,选取黔北和黔东南牛蹄塘组黑色页岩在压力为0~35 MPa、温度为60~80℃条件下进行等温吸附实验。研究发现:页岩对甲烷的等温吸附曲线在高温高压条件下具有明显的峰值,温度越低峰值出现得越早;峰值出现前,温度越低对吸附的影响越大,曲线符合Ⅰ型吸附曲线特性;峰值出现后,温度越高对吸附的影响越大,吸附量随压力的升高呈缓直线下降趋势,温度越高下降得越快,主要原因是样品孔隙结构的破坏和分子间作用力的变化。研究成果对深部页岩气的评估和开采具有重要的理论和实践指导意义。

数据包络分析法在高校人员比例评价中的应用

利用数据包络分析方法,对全国31个省市高校中2001年各类教职工及学生的人数状况进行了评价,提出了各省市高校合适的各类教职工数量及学生与各类教职工之间合适的比例,为高校适当确定教师及学生人数,提高办学效益,坚持正确的办学方向提供了理论指导.

页岩气吸附分子模拟中宏观影响因素微观化

为采用蒙特卡罗分子模拟方法模拟页岩对甲烷的吸附特性,需根据页岩气的吸附微观物理模型确定影响吸附特性的宏观因素,将宏观参数进行微观化处理。研究表明:页岩对甲烷的吸附量主要取决于孔隙的吸附面积和甲烷的分子密度;页岩吸附与储集空间以纳米级微孔为主,等温吸附模拟实验表明狭缝孔模型适合理想化描述甲烷分子的吸附状态。

黔北牛蹄塘组页岩的高压吸附特征研究

为了研究黔北牛蹄塘组页岩的高压吸附特征,选取了黔北凤参1井牛蹄塘组黑色页岩为实验样品,进行高压等温吸附实验,并利用Langmuir方程和多次函数对实验数据进行拟合,分析试样对甲烷的吸附量和吸附速率与压力之间的关系。

黔北凤冈地区页岩气吸附量影响因素分析

页岩气的吸附态是页岩气开采的主要来源之一,为了研究黔北凤冈地区影响页岩气吸附量的因素,选取凤冈1井(FC-1)等的页岩作为实验研究对象,分别进行了有机碳含量、矿物组分、孔隙结构和等温吸附曲线等分析。研究表明:凤参1井及相邻试验井页岩平均有机碳含量为4.97%,主要矿物质以石英、黏土矿物和钠长石为主,页岩孔隙的形状多为不规则的球形、椭球形、三角形;页岩对甲烷的吸附量与有机碳含量、黏土矿物质、有机质孔隙和压力呈正相关,与温度、石英矿物质、水含量呈负相关。适当进行储层改造,改善控制开采过程中页岩气解吸的影响因素,对提高页岩气开采效率、延长开采时间具有重要意义。

层理和临界长度对页岩水力压裂的影响研究

准确预测水力压裂起裂压力对页岩储层改造工程具有重要意义。页岩层理强度弱于基质,会对起裂压力产生影响,但其起裂机制还需进一步研究;此外现有考虑临界长度的起裂压力预测模型未基于力学原理描述井筒壁面的弹塑性响应,不具备内插外推能力。因此,开展了层理和临界长度对页岩水力压裂起裂压力影响的实验和模型研究。具体结论如下:(1)页岩的起裂压力和临界长度随层理角度变化呈先减后增的变化;(2)层理角度未影响裂缝张拉起裂机制,但通过影响临界长度来影响起裂压力;(3)起裂压力随临界长度增加呈线性增加,随着储层埋深增加塑性增强,必须考虑临界长度对起裂压力的影响。研究成果可为页岩气水力压裂工程设计提供理论指导。

页岩气水力压裂开采中返排液处理方法

为了探究页岩气开采中返排液的处理回收,分析了返排液的几种常用处理方法,并以聚苯胺-秸秆为吸附剂,提出了"氧化处理-吸附处理-化学沉淀-过滤处理-脱盐处理"五步法返排液处理工艺。研究表明:页岩气返排液成分复杂,需要多种处理方法配合采用;秸秆与聚苯胺复合较好,聚苯胺-秸秆吸附剂具有处理返排液所需要的吸附性能;五步法工艺可以较好满足返排液处理回收要求。

页岩渗透性影响因素分析

为了研究页岩渗透性,探究影响页岩渗透率的主控因素,从页岩储层的裂隙、温度、有效应力及滑脱效应4个方面分析了页岩的渗透性。分析表明,页岩的渗透率与其裂隙宽度、裂隙的密度及其连通性有密切的关系,渗透率随裂隙的宽度和密度的增大而变大,裂隙的连通性越好,渗透率越高;页岩渗透率随温度的增加而下降;页岩储层的渗透率随有效应力增大而减小;流体的运移随滑脱效应的增强而升高。

关于上海市建设系统高中级技术人员继续教育的情况调查和深入开展的建议

由于城市功能日益增多,作用日益显著,人口迅速膨胀以及工业现代化的副作用,人口、住房、交通、环境这四个世界性的城市问题在上海同样存在,并由于建设系统主管的三建三业(即工程建设、城市建设、村镇建设和建筑业、房地产业、市政公用事业)过去长期欠帐过多,近年又集中投资,就使得上海住房紧张,交通拥挤,供水不足,环境污染等城市问题更为严重。在这样的条件下,市建设系统要规划好、建设好、管理好上海,其任务是艰巨的,困难是很多的。解决矛盾的主要办法之一是发展教育,包括继续教育,尤其是高中级技术人员的继续教育,把建设事业转移到依靠科技进步的轨道上来。

低渗透页岩气开采水锁效应的处理方法

为了探究水锁效应的处理方向,总结了水锁效应的产生机理和影响因素,分析了当前水锁效应的处理方法,提出在超临界CO_2压裂液中添加膨胀剂的处理设想。超临界CO_2压裂法在一定程度上缓解了水锁效应;超临界CO_2与膨胀剂相结合能发挥各自优势,可提高页岩气开采效率。

贵州地区突出煤层微孔结构及对瓦斯流动特性的影响

煤层瓦斯流动规律与煤的孔隙结构密切相关。为揭示贵州地区突出煤层微观孔隙结构特征及对其瓦斯流动特性的影响,以贵州地区6个典型矿井突出煤层为研究对象,采用高压容量法测试了6个煤样的吸附能力。同时,根据高压压汞试验,利用分形方法获得煤样分形维数,并分析样品的微观孔隙结构分形特征及其与煤质参数的关系。在此基础上,探讨多尺度孔隙中瓦斯流动规律,分析吸附作用对瓦斯流动特性的影响。结果表明,贵州突出煤层以微孔为主,微孔为比表面积和孔隙体积的主要贡献者。同一煤样微孔分形维数D1、小孔分形维数D2和中孔分形维数D3依次增大,且分形特征明显。D1和综合分形维数Dk与水分呈负相关,挥发分与D2、D3呈负相关,灰分和D3呈负相关。突出煤层中瓦斯扩散模式主要为Knudsen型和过渡型。在Knudsen扩散区和过渡扩散区,渗透率受温度和压力影响较小;Fick扩散区,在相同努森数Kn和温度条件下,渗透率随压力增大而减小,随温度增高而降低;压力越高,孔径越小,渗透率受吸附作用影响越大。

贵州北部突出煤的孔隙结构及分形特征研究

为揭示突出煤孔隙结构对瓦斯吸附能力与放散性能影响,通过贵州北部3个典型煤矿煤样的低温液氮吸附试验,研究突出煤比表面积、孔容、孔隙平均孔径、最可几孔径、分形维数等5种孔隙结构参数,以及突出煤孔隙的瓦斯扩散模式,分析突出煤孔隙特征参数对吸附能力和放散初性能的影响特征。结果表明:突出煤的孔隙结构较为发育,孔隙通透性较差;孔隙中气体以过渡型和菲克型扩散为主;相比温度,压力和孔径对努森数影响更明显;突出煤孔隙特征参数与瓦斯放散初速度呈较好的线性关系,且分形特征明显,吸附能力随分形维数呈二次函数递增,瓦斯放散初速度随分形维数线性增大。

酸化作用对页岩微观结构及其物性的影响

龙马溪组页岩作为贵州页岩气的主要储气层位,勘探及钻井均证实其具有良好的页岩气成藏条件和资源开发潜力。为揭示贵州龙马溪组页岩微观孔隙结构及其物性对酸化作用的响应规律,基于X射线衍射分析(XRD)、压汞、低温氮吸附及核磁共振(NMR)等实验手段,定量表征页岩酸化作用前后的孔隙体积、孔隙率、比表面积、孔径分布等页岩微观结构物性参数的差异性,分析酸化作用前后页岩孔裂隙的结构特征。研究表明:酸化作用增大了页岩的孔隙体积、孔隙率、比表面积和孔径,酸化作用后页岩进-退汞曲线及低温氮吸/脱附曲线的滞后环明显增大,酸化作用增大了墨水瓶孔的孔隙体积;受到酸化作用影响,页岩优势孔隙由介孔和110 nm左右大中孔向介孔与2800nm左右宏孔发展,介孔数量减少,宏孔数量增加,页岩孔隙的连通性明显变好;酸化对页岩孔裂隙中矿物质及黏土成分具有明显的化学溶解和刻蚀作用,对页岩孔裂隙体积的改造效果显著,增加了页岩储层的渗透性,进而提高了页岩气的运移与渗流能力;酸化作用下伴随的水化作用对页岩孔裂隙沿层理面起裂、扩展延伸起促进作用,但是页岩酸化作用下的水化作用机制尚需进一步研究。

交变注采下储气库近井区断层失效风险敏感性量化评价

为综合量化评价交变注采下储气库近井区断层激活滑移失效风险,文中采用多个维度的断层滑移敏感性分析变量,构建注采前后不确定地应力耦合动态流压交变下的井壁断面剪切滑移失效风险量化指标。结果表明:1)多维度的参数分析能更全面地评估储气库近井区断面失效滑移敏感性;2)开度角是最能合理描述断层受流压扰动扩张及动态变化的敏感性指标;3)临界激活应力比和开度角对衡量注采流压交变对断面启闭特征具有较高的特异性。该综合量化分析方法为复杂地质条件下的储气库近井区断层裂缝激活风险评判提供了新途径和新工具。