页岩凝析气受限空间相态及开发特征研究

涪页10井的钻探获取了东岳庙段典型陆相页岩相关特征参数,其页岩储层介孔和大孔发育,非均质性较强,主要孔隙分布在10nm左右。纳米孔中受限流体的临界参数偏移使得受限空间下凝析气的流体性质与常规室内实验测试结果存在差异。为更合理地开采页岩凝析气,结合室内相态实验、受限流体临界参数偏移计算和数值模拟,开展页岩凝析气相态特征分析和开采特征研究,明确凝析气的相态变化规律和开采特征。考虑临界参数偏移的凝析气相态特征计算表明:随着孔隙半径减小,体系组分的临界温度、临界压力降低,相图向左下收缩,露点压力降低,气相黏度降低,偏差因子增加,反凝析液饱和度逐渐降低。通过机理模型分析了临界参数偏移对衰竭开采效果的影响,结果表明:随着孔隙半径减小,天然气采收率基本不变,凝析油采收率逐渐增加,孔隙半径减小至10nm,凝析油采收率增加9.93%。研究结果对页岩凝析气藏开发具有指导意义。

超深层油气相态转化过程及其控制因素:来自原油可视化热模拟实验的启示

超深层油气相态转化过程及主控因素缺乏系统的实验研究,也缺少对转化过程的可视化直观呈现。为研究超深层油气相态转化过程及主控因素,以SHB7井正常原油为研究对象,开展了原油相态转化过程的在线及离线可视化观测实验。得出如下结果:(1)在热模拟实验温度达到原油发生裂解的起始温度之前,原油的红绿熵值(Q650/500)在升、降温过程中发生可逆变化,说明原油荧光不仅受油成分、密度的影响,还受到温度本身的影响。(2)在实验温度达到原油发生裂解的起始温度之后,原油的Q650/500发生不可逆的变化,指示油的成分受热裂解的影响发生了不可逆变化,并且随着模拟温度的增高原油中液态烃的含量呈减少的变化趋势,而沥青的含量呈增加的变化趋势,表明温度是控制原油热裂解及相态转化的关键因素。(3)对比0.1℃/min、0.7℃/min、5℃/min升温速率下原油的荧光演化,热解后残余油发生荧光(成分)分异的温度点依次升高,表明升温速率越小越有利于原油的热裂解,因此长期缓慢升温的地质条件下不利于液态烃的保存。(4)对比不同油充填度的样品实验结果,可知原油经历过Ro=1.89%的热演化后,压力增加促进了原油的热演化。所以,压力不一定抑制液态油裂解转化,反而有可能促进热裂解转化。综合原油热裂解的可视化分析结果,将原油热裂解过程划分三个阶段:第一阶段的Ro范围是0.80%~1.24%,重质饱和烃优先裂解,原油中的饱芳比下降,液态烃荧光颜色发生红移;第二阶段的Ro的范围是1.24%~1.55%,该阶段大量的芳烃缩合成固体-半固体沥青并在降温后附在管壁,导致残余油的饱和烃相对含量略微升高,液态烃荧光蓝移。第三阶段的Ro大于1.90%,芳烃继续缩合形成固体-半固体沥青,毛细管中的烃类在室温下出现明显荧光分异现象,其中发蓝色荧光的烃类为由非极性饱和烃为主要成分的轻质油,而发橙黄色荧光的烃类为由极性沥青质为主要成分的重质油。这种荧光分异现象或可为同一微域下不同荧光颜色的油包裹体共生提供解释。塔里木盆地顺北油气田的油气分布规律验证了实验结果中温度和压力对油裂解的控制作用。

基于成像测井的深层陆相页岩油储层天然裂缝有效性评价

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组陆相页岩油储层埋深超过4500 m,天然裂缝作为重要的储集空间和渗流通道,对页岩油的富集和高产至关重要。尽管前人对风城组裂缝进行了表征,但是在裂缝有效性评价方面缺少系统研究,严重制约了玛湖凹陷页岩油下一步的勘探开发。基于微电阻率成像测井资料,对研究区天然裂缝的发育规律和有效性进行了系统研究。研究表明:准噶尔盆地玛湖凹陷风城组陆相页岩油储层天然裂缝有穿层裂缝和层内裂缝两类。穿层裂缝规模较大,裂缝高度通常超过米级,受断层的控制;层内裂缝发育在脆性地层内,裂缝高度受岩层厚度的控制,多小于50 cm。垂向上单井裂缝发育程度与脆性矿物含量呈正相关关系;平面上随距断层距离的增加,裂缝发育程度逐渐降低。不同方位裂缝的充填情况差异较大,北西-南东向裂缝多数未被矿物充填,有效性好。随着埋深增加,裂缝开度整体呈现减小的趋势。评价认为北东东-南西西向裂缝的开度最大,有效性最好。

盐间页岩油CO_(2)-纯水吞吐开发机理实验及开采特征

潜江凹陷页岩油储层储量丰富,其孔隙中富含多种可溶性矿物,采用CO_(2)-纯水吞吐进行开发,不仅能利用CO_(2)的超临界特性驱油,而且有利于提高CO_(2)在目的储层中的埋存,有效减少CO_(2)排放。但CO_(2)-纯水体系能否进入页岩微纳米孔隙,并有效动用孔隙中的原油是该方法能否实施的关键。通过设计CO_(2)、CO_(2)-纯水和CO_(2)-地层水的吞吐实验,基于核磁共振方法,明确了注CO_(2)、注CO_(2)-纯水和注CO_(2)-地层水组合的吞吐特征,总结了不同孔隙的原油动用规律和作用机理。实验结果表明:注CO_(2)-纯水体系比纯CO_(2)吞吐效率高8.62个百分点,比CO_(2)-地层水组合高12.66个百分点,CO_(2)-纯水组合形成的酸性流体会溶蚀孔隙表面的可溶性矿物,改善孔隙连通性,提高储层渗流能力,并且能有效提高小于0.01μm、0.01~0.10μm孔隙中的原油动用程度。多周期吞吐后,产出液中的离子物质的量浓度明显下降,表明后续注入纯水并未扩大波及体积,只是提高原油动用效率。该研究证实注CO_(2)-纯水体系可以有效提高页岩油藏采收率,为陆相页岩油有效开发提供新思路。

准噶尔盆地哈山地区下二叠统风城组泥页岩优势岩相与页岩油富集模式

相较于准噶尔盆地玛湖凹陷,与之紧邻的哈山地区经历了多期推覆改造,油气形成演化过程复杂,页岩油勘探面临优势岩相不明、富集规律不清等诸多挑战。为落实哈山地区下二叠统风城组页岩优势岩相,总结页岩油富集模式,以该区的哈山5井、哈深斜1井等8口探井200余块样品为基础,基于岩心、普通薄片观察等手段,在沉积环境及沉积相研究的基础上系统开展页岩岩相类型划分;结合XRD、扫描电镜、低温氮气吸附、热解等实验方法分岩相综合开展了储层物性及含油性评价;基于页岩矿物组成及有机质丰度和含油性的相关性分析,初步建立了哈山地区风城组页岩油富集模式。哈山地区风城组页岩可分为陆源碎屑岩相、白云质混积岩相、含碱性矿物混积岩相和含火山碎屑混积岩相4种岩相类型。陆源碎屑岩相中的(泥质)粉砂岩、白云质混积岩相中的白云质砂岩及含火山碎屑混积岩相储层物性及含油性较好,为有利的页岩油储集岩。页岩油富集模式可分为3类:在三角洲外前缘的陆源碎屑岩相中,主要为邻层运移的页岩油富集模式;在滨浅湖—半深湖发育段,白云质混积岩相发育段主要为同层裂缝运移以及邻层运移的页岩油富集模式;在含火山碎屑混积岩相发育的层段,为自生自储的基质型页岩油富集模式。

四川盆地陆相页岩油气富集主控因素及类型

四川盆地陆相页岩气勘探虽然已在涪陵、元坝等地区下侏罗统大安寨段获得工业气流,但与海相下志留统龙马溪组页岩气相比,富集条件存在较大的差异,勘探潜力尚待探索。通过X衍射矿物组分、有机地化、氩离子抛光-扫描电镜、压汞-吸附联合测定、脉冲渗透率、纳米CT、含气性测试等方法技术,对控制陆相页岩气富集的岩性组合、成熟度和压力3个关键因素进行了研究。湖相碳酸盐湖坡风暴滩沉积的页岩与介屑灰岩不等厚互层,具有良好页岩气生烃(有机质丰度大于1.4%)、储集(孔隙度大于3%)、渗透(水平缝发育)和可压裂(脆性指数大于0.6)的配置条件,为最有利的岩性组合类型;成熟度控制着页岩储层有机质孔的发育和页岩油气的生成(以成熟度1.3%为界);超压(压力系数大于1.2)是陆相页岩油气富集高产的关键。据此将陆相页岩油气富集类型划分为超高压高成熟页岩与灰岩互层页岩气型和超压低成熟页岩与灰岩互层页岩油气型;优选涪陵北东岳庙段和元坝大安寨段为页岩气有利目标,涪陵北和阆中-平昌大安寨段、建南东岳庙段、元坝千佛崖组二段为页岩油气较有利目标。

超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐提高页岩油采收率实验研究

针对页岩储层压裂后一次衰竭开发原油采收率低的问题,基于页岩储层的低孔、超低渗透特征,提出了超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐提高页岩油采收率实验方法。通过自主设计的室内岩心实验评价超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐页岩油的效果,并对实验过程中注入介质、焖井时间、注入压力、吞吐轮次对提高采收率的影响规律进行研究,同时通过核磁共振技术明确超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体对不同孔隙类型中原油的动用程度。结果表明:超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐可以有效提高页岩油采收率;对于物性较差的页岩岩心,焖井时间对提高采收率有较大影响;注入压力与超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体的扩散速度和渗流能力密切相关,混相条件下提高采收率效果显著;增加吞吐轮次大孔隙中的原油动用效果较好,但无法通过增加吞吐轮次动用更多微小孔隙中的原油。

渤海湾盆地济阳坳陷古近系异常高压成因及其与陆相页岩油富集的关系

为了探索渤海湾盆地济阳坳陷地层异常压力对页岩油富集的影响,运用全岩X-衍射分析、常规热解生烃潜力分析和有机地球化学系统分析等方法,研究了4口页岩油专探井古近系的单井地层压力结构、泥页岩岩相、有机质成烃演化、黏土矿物转化、烃类滞留—次生孔隙和微裂缝分布的关系。研究区靠近洼陷中部的古近系沙河街组沙三中、下亚段和沙四上亚段岩相组合以碳酸盐岩为主,而靠近凹陷边缘以碎屑岩/化学岩混合沉积组合为主。利用声波测井、密度测井和钻录井资料,可有效识别单井压力结构和异常高压特征,并揭示生烃洼陷区以碳酸盐—黏土矿物组合为主的富有机质页岩中地层孔隙压力的影响因素。综合应用地球化学证据证实,济阳坳陷古近系地层超压主要来源于成熟泥页岩的生烃增压,泥页岩自源超压段与滞留烃高峰段及次生孔隙发育带相对应。

岩石热解方法应用于页岩油气研究需注意的几个问题

岩石热解方法自问世以来被广泛地应用于烃源岩的研究,其可以简便、快捷地评价岩石的含油特性、干酪根的生烃特征以及有机质的丰度、类型和成熟度,但该方法有其适用的范围,且岩石热解数据不合理的解释会增加页岩油气勘探的风险。基于近年来发表的大量实验测试数据,总结了在岩石热解分析数据解释中经常出现的3个问题。①对于高-过成熟的样品,其应用性受到限制;利用氢指数(HI)、氧指数(OI)、岩石最高热解峰温(T_(max))以及热解过程中产生的烃类(S_(2))与二氧化碳(S_(3))数量的比值(S_(2)/S_(3))来划分有机质的类型,应尽量针对有机质成熟度(镜质体反射率,R_(o))低于1.35%的烃源岩。②T_(max)的有效性取决于S_(2)峰的大小及其是否对称,T_(max)的准确性依赖于有机质的类型和R_(o);残余烃与黄铁矿含量会对T_(max)的准确性造成一定的影响。对于Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ型有机质,为确保测试获得的T_(max)准确、有效,烃源岩的R_(o)应不高于1.70%。③含油饱和度指数(OSI)被用来表征页岩油的可动潜力,OSI大于100 mg/g指示页岩油甜点。值得注意的是,OSI并不能直接指示页岩中的含油饱和度,对于有机质含量较高的层段,OSI通常低于100 mg/g,而较低的总有机碳含量也能导致OSI大于100 mg/g。目前,大多数论文所报道的极具潜力的页岩油储层,只有极少数OSI高于100 mg/g。因此,将OSI大于100 mg/g作为一个评价页岩油可动性和甜点的参数值是否合适值得进一步思考。建议针对不同类型的沉积盆地和不同的页岩地层建立各自的OSI评价标准。此外,不同岩性的样品在存储和制备过程中轻烃损失量差异较大,应对多岩相共生页岩油储层采用分岩相评价方法。

陆相页岩形成演化与页岩油富集机理研究进展

在综述国内外研究进展的基础上,探讨了进一步深化陆相页岩油形成演化与富集机理研究需要解决的基础科学问题。细粒沉积学研究表明,全球气候变化和盆地构造演化对富有机质页岩形成分布具有重要的控制作用。混合细粒沉积物非均质性强,不同粒序沉积岩多尺度一体化研究是构建陆相页岩油储层发育模式的关键环节。湖相泥页岩孔缝结构表征技术发展迅速,但成岩过程动态研究不能满足页岩油有效储层预测的要求。陆相页岩热演化过程中生排烃和页岩油赋存机理逐渐清晰,不同构造和沉积背景控制下的页岩油资源分类评价方法还有待完善。陆相富有机质页岩中烃类流体多相多尺度流动机理研究取得重要进展,迫切需要明确不同页岩微相中烃类的流动方式和时间尺度效应。陆相页岩油富集机理研究远远滞后于生产实践,建立适合不同地质条件的陆相页岩油选区评价参数、甜点预测方法和实验技术标准刻不容缓。

皖南地区上二叠统大隆组页岩沉积环境与有机质富集机理

皖南地区上二叠统大隆组富有机质页岩不仅是中国下扬子区重要的烃源岩,也是目前中国页岩气勘探的重要层位之一。为研究其沉积环境与有机质富集机理,对港地1井进行系统取样,开展了有机地球化学测试和元素地球化学分析等工作。结果表明:皖南地区大隆组页岩沉积时期处于暖湿型气候,具有高的生物生产力和沉积速率,早-中期伴随着区域性海平面上升,沉积水体加深且滞留程度增强,整体处于贫氧-厌氧环境;到了晚期区域性海平面下降,水体变浅且滞留程度减弱,整体处于氧化环境,且在二叠纪末期伴随有明显的火山热液活动。大隆组富有机质页岩的形成,不是由单一因素所决定,而是由古气候、水体氧化还原性质、生物生产力、沉积速率等多个要素相互配置与耦合的结果。皖南地区大隆组早-中期区域性海平面上升把深水的营养物质带到浅海的透光带,促进表层水体微生物大量繁殖,产生了高的生物生产力,且贫氧-厌氧的水体环境有利于有机质保存,形成了偏还原条件下的有机质富集模式;大隆组晚期沉积水体整体处于氧化状态,虽然含氧水体不利于有机质保存,但二叠纪末期大规模的火山热液活动蕴含了丰富的营养物质,促进生物大量繁殖,这样一方面可以形成高的生物生产力,另一方面生物的呼吸也可以加剧水体中氧的消耗,而且高的沉积速率也可以缩短有机质在水体中被氧化分解的时间,使得有机质快速埋藏和保存,形成了偏氧化条件下的有机质富集模式。

高成熟陆相页岩油气源——储特征及富集层段评价方法——以川东复兴地区侏罗系东岳庙段为例

评价优选陆相页岩油气富集有利层段、确定水平井最佳穿行靶窗是制约陆相页岩油气勘探开发的瓶颈。为此,以四川盆地东部复兴地区侏罗系自流井组东岳庙段页岩为研究对象,在岩心观察描述的基础上,采用岩石薄片、有机岩石学、干酪根碳同位素、氩离子抛光—扫描电镜及孔隙度测试等多种实验方法,以小层为单元开展了岩相、烃源及储集特征精细表征,探索性建立了陆相页岩油气有利层段评价方法。研究结果表明:(1)东岳庙段富有机质页岩主要发育在东一亚段,页岩黏土矿物含量高,富含毫米级—厘米级介壳纹层及薄层,以中碳—高碳黏土质页岩、中碳介壳纹层状黏土质页岩为主;(2)东一亚段页岩有机质类型纵向上发生了4次频繁变化,自下而上依次为腐殖型—偏腐殖混合型—偏腐泥混合型—偏腐殖混合型,不同层段生烃能力存在差异;(3)东一亚段上部第3小层、第4小层固体沥青较发育,有机质类型好,生烃能力强,有机质孔较发育,页岩油气有效储集能力好;(4)以总有机碳含量与孔隙度分析为基础,将有机岩石学与氩离子抛光—扫描电镜相结合,基于纵向微观源(有机显微组分)—储(有机质孔)匹配关系定性评价有利层段,结合有机质类型提出原始氢指数比评价参数,建立陆相页岩源—储耦合系数计算公式及评价标准,可实现陆相页岩油气有利层段定量评价。结论认为,建立的陆相页岩油气富集层段定性—定量评价方法,可满足陆相页岩油气钻井过程中水平井穿行层段优选的生产需求。

四川盆地深层页岩气规模有效开发面临的挑战与对策

深层页岩气(埋深大于3 500 m)是四川盆地页岩气勘探开发重要的战略接替领域。尽管前期已在四川盆地五峰组—龙马溪组3 500~4 000 m钻获工业页岩气流,但由于递减速度快和EUR(估算最终可采储量)低,尚未实现规模性商业开发。基于对深层页岩气勘探开发现状分析,梳理了四川盆地深层页岩气规模高效开发面临的挑战,主要包括深层页岩气赋存机理和富集规律认识有待深化、经济有效压裂改造的工程工艺技术尚待建立以及深层页岩气开发组织运行和管理方式难以满足规模有效开发的需求。提出了实现深层页岩气规模有效开发三方面的应对策略:(1)深化深层页岩气富集规律认识,建立选区与目标评价方法,形成"甜点"和"甜窗"预测描述技术;(2)深化深层页岩气工程地质条件研究,并形成先进配套的钻井、压裂工程工艺技术与装备体系,充分解放地层产能;(3)推行地质—工程一体化,构建全新的体制机制,大幅度降低成本,实现深层页岩气开发效益最大化。四川盆地五峰组—龙马溪组在大于3 500 m的深层领域多口井获得工业气流并已提交探明储量,是优先开展深层页岩气开发实践的重点层段,通过深化地质认识、攻克关键技术难题和优化组织管理,大幅度提速降本增效,在较短的时间内可望实现规模有效开发,预期产量有望超过中—浅层。

顺北油气田深部破碎性地层井壁失稳机理及对策研究

顺北油气田多口探井在奥陶系碳酸盐岩地层钻遇破碎带,井壁失稳严重,已成为制约顺北油气田安全建井的突出问题。文章在综合分析顺北奥陶系破碎性碳酸盐岩地层井壁失稳类型及理化特性、裂缝面物理—力学特性和岩石力学实验的基础上,提出了井壁稳定钻井液技术对策。研究发现,区域断裂带附近地应力方向复杂,地应力差大;地层天然多尺度裂缝发育、破碎程度大、岩体等效强度较低;钻井液易沿天然裂缝侵入地层,钻井液-裂缝面水岩作用造成缝面粗糙度减小、摩擦系数降低,易诱发地层沿裂缝面失稳,是深部破碎性地层井壁失稳的主要机理。明确“合理密度支撑+钻井液刚柔并济多级配封堵”,配合使用“耐高温随钻/段塞固壁剂”是顺北油气田深部破碎性地层稳定的井壁钻井液技术对策。研究成果对促进深部破碎性地层安全高效钻井具有重要借鉴意义。

富有机质泥页岩孔隙结构研究进展及展望

探究富有机质泥页岩孔隙结构的划分方案、前沿表征方法、演化及发育影响因素,对页岩油储量评价及商业开发具有指导意义。通过调研富有机质泥页岩孔隙结构研究进展,归纳孔隙的划分方案,对比不同现代测试手段在泥页岩孔隙结构表征过程中的优劣性,探讨海、陆相泥页岩孔隙结构的演化模式和有机、无机孔隙发育的主控因素,展望富有机质泥页岩孔隙研究未来的发展趋势。结果表明:(1)泥页岩储层表征的手段主要可以划分为成像法、流体侵入法、吸附法、散射法四类。(2)红外连用的原子力显微镜(AFM-IR)能够揭示泥页岩中显微组分的化学和岩石力学非均质性,小角中子散射(SANS)、核磁共振(NMR)和纳米CT技术是揭示孔隙连通性的重要途径。(3)沉积环境控制着泥页岩岩相和有机质母质来源,成岩和生烃作用及其相互间影响是泥页岩孔隙演化的主控因素,海、陆相泥页岩孔隙演化随时间和深度总体上均有“减孔→增孔→减孔→增孔→减孔”的规律,但陆相泥页岩在未熟-成熟阶段孔隙变化得更频繁。(4)Ⅰ型干酪根的有机质孔发育潜力远高于Ⅲ型干酪根,强生烃能力的腐泥组显微组分可发育丰富的有机孔隙,液态烃运移之后经二次裂解形成的焦沥青能提供更有效的连续性渗透路径。(5)成岩过程中无机矿物间的相互转化,长石、碳酸盐岩等矿物差异性溶蚀,压实、压溶和胶结作用等均会复杂化无机孔隙网络,有机-无机相互作用及矿物自身的岩石力学性质也是无机孔隙发育的重要影响因素。岩心在地表和地下所处环境差异巨大,未来的研究需要建立一个页岩孔隙在地面与地层条件下的反馈机制和矫正机制,进一步还原页岩油气在地下孔隙结构中真实的赋存状态。

PGA可降解材料作为钻完井液暂堵剂实验研究

聚乙醇酸(PGA)具有良好的环保特性,通过高温浸泡前后PGA力学性能、颗粒粒径、分子热稳定性和晶体致密度等参数分析,研究了PGA在水相及油相环境中的热稳定性,评价了PGA作钻完井液暂堵剂的应用潜力。结果表明PGA理化性质受钻井液液相环境和温度的影响较大。对水基钻井液而言,100℃高温水相环境下PGA分子受pH值影响降解生成低聚物,分子热稳定性降低、力学强度下降,表现为强酸(pH<5)及强碱(pH>9)环境加速降解,且强碱条件下降解快于强酸环境。高温油相环境导致PGA颗粒先溶胀后出现剥落、破碎现象,本体由塑性向脆性转变,抗拉及抗压强度出现一定程度下降,PPA封堵实验显示油相环境中8 d内具有良好的封堵效果。与水基钻井液相比,暂堵剂PGA更适合在油基钻井液中使用。

苏北陆相页岩油储层井壁稳定性能评价

为解决苏北陆相页岩油储层钻进过程中卡钻频发、成井难度大等技术难题,开展了地质特征和室内实验评价分析,结果表明苏北陆相阜宁组二段泥页岩黏土矿物含量高,以伊/蒙混层为主,具有一定的水化分散性能,并具有明显的双亲性润湿特征。阜宁组二段泥页岩层理性强,钻井液滤液在压差和自吸作用下沿地层微裂隙侵入地层,引起泥页岩的局部水化,产生水化膨胀压,导致大量微裂缝延伸扩展,岩石整体性破坏,力学参数显著劣化,致使井壁失稳。据此针对性地制定了强化抑制+高效封堵+润湿反转的井壁稳定控制技术对策,达到外防水侵、内控膨胀的井壁稳定效果,可为后期陆相页岩油气水平井施工提供参考和借鉴。

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气形成与聚集机理

综合运用有机超显微组分识别、聚焦离子束扫描电镜、高温高压等温吸附和页岩气稀有气体同位素年龄测定等技术,深入研究四川盆地涪陵地区页岩气主力产层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组的烃源品质、有机质孔隙发育特征、页岩气赋存形式和封存机制。结果表明:1五峰组—龙马溪组富有机质页岩主要形成于表层水生产力高、底层水缺氧的沉积环境,TOC值呈两段式分布,下段TOC≥3%,主要由浮游藻类、疑源类、细菌和笔石等成烃生物及残留沥青组成,其中笔石是TOC值的主要贡献者之一,但页岩气主要来自浮游藻类、疑源类等富氢富脂质有机质及由其生成的液态烃裂解。2有机质孔隙主要发育在固体沥青和富氢有机质中,是页岩气的主要储集空间。笔石等大量有机质呈纹层状、堆积式分布,为页岩气提供了更多的储存空间和各类孔隙连通、流体流动的优势通道。3涪陵页岩气处于超临界状态,以游离气为主。页岩气封闭体系的形成时间与生气高峰期之间的有效匹配,以及后期构造活动对页岩气封存条件的改造程度低是复杂构造区高热演化页岩气滞留富集的关键,页岩的吸附作用、毛管封闭以及低速扩散形成了页岩气微观滞留富集机制。可见,复杂构造区高热演化海相页岩气的形成与富集受缺氧的沉积环境、优质的烃源品质、优越的储集空间和良好的封存条件综合控制。

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气“源-盖控藏”富集

根据页岩气地质理论研究进展和勘探发现,基于"源-盖控烃"论分析了四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集的主控因素。1"源控"主要表现在优质页岩厚度、面积、有机碳含量等物质基础参数控制了页岩的生烃能力和储集能力,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)具有沉积速率低、有机质类型好、有机碳含量高和生烃能力强等特点,具备良好的页岩气发育生烃物质基础;浮游藻类来源的成烃生物有利于大量生烃和有机质孔大量发育,且高有机碳含量保证了发育大量有机质孔并形成三维连通的有机质孔孔隙网络,为天然气提供良好的赋存空间和渗流通道。2"盖控"的盖层包括直接盖层和间接盖层,直接盖层指龙马溪组一段中上部(LM5笔石页岩段及其以上)页岩对五峰组和龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)的封闭;中下三叠统膏盐岩、泥岩间接盖层(区域盖层)保证了一定的压力封闭,使得其下的五峰组和龙马溪组页岩气能有效富集,形成高压富集的页岩气藏(焦石坝、富顺—永川、长宁等地区);在中下三叠统缺失的地区,先存的高压封闭体系被破坏,页岩气保存失去有效性,形成低压—常压富集的页岩气藏(渝东南彭水、云南昭通等地区)。源-盖空间匹配关系的数量(静态匹配)和质量(动态匹配)控制着页岩气富集位置和富集程度。四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段下部页岩(WF2—LM4笔石页岩段)发育厚度大,中下三叠统膏盐岩、泥岩盖层发育,主成藏期在J3—K1以新的地区,是四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气富集的有利地区。

富有机质页岩有机孔隙形成与演化的热模拟实验

针对页岩有机孔隙的形成与演化,开展了从未熟—低熟—成熟—高成熟—过成熟全系列的地质条件约束下的成岩成烃演化热模拟实验,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜对原始样品和模拟不同演化阶段反应后的样品进行了微观特征分析,研究表明:1未熟、低熟阶段生物化学作用和低温热作用生烃过程中可以形成有机孔隙,其当时较浅的埋深可能有助于有机孔隙的保存;2有机孔隙的形成与演变具有非均质性,成熟度不是控制有机孔隙形成与发育的决定性因素,有机质物理化学结构的差异对有机孔隙的形成与演化具有重要作用;3有机孔隙的发育与滞留油具有明显的相关性,生油阶段生成的有机孔隙,易被热解沥青所占据;4有机质收缩缝/有机质边缘孔可能是页岩气赋存的重要空间,其发育主要受控于在从"化学吸附有机质"向"物理吸附有机质"和"游离有机质"转化时有机质的物理化学结构及演化程度。