四川盆地“槽-隆”控制下的寒武系筇竹寺组页岩储层特征及其差异性成因

四川盆地寒武系筇竹寺组是继五峰组-龙马溪组后页岩气勘探开发的重要接替层位,目前在德阳-安岳裂陷槽中心和槽缘部署的Z201井和WY1井页岩气勘探取得良好效果,但裂陷槽内筇竹寺组页岩储层发育特征仍不清楚。以槽内中心Z201井和槽缘WY1井为重点,结合其他页岩气勘探开发资料,系统分析了研究区筇竹寺组页岩各小层矿物特征、有机地化特征、储层及储集空间特征、含气性特征。研究结果表明:①筇竹寺组可划分为8个小层,页岩整体以脆性矿物为主,总有机碳含量(TOC)普遍大于1%,为优质烃源岩,且槽内TOC高于槽缘,具备良好的生气条件。②筇竹寺组页岩有机孔与无机孔均发育,槽内孔隙发育更好,具有极高的含气量。1,3,5和7小层黑色页岩储层品质较好,5小层储层品质最优。③德阳-安岳裂陷槽控制了筇竹寺组页岩储层发育,槽内Z201井钻遇的筇竹寺组页岩储层优于槽缘WY1井。④乐山-龙女寺古隆起控制筇竹寺组页岩有机质演化程度,古隆起内筇竹寺组有机质热演化成熟度普遍低于古隆起外,隆起区适中的热演化程度具备大规模富气的条件。筇竹寺组页岩储层各项条件较好,是未来页岩气勘探开发的主要接替区域。

深部煤储层孔裂隙结构对煤层气赋存的影响-以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块为例

深部煤储层孔隙–裂缝结构对深部煤层气资源潜力评价和勘探开发具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县区块DJ57井本溪组5个煤岩样品为研究对象,在煤岩煤质参数测试的基础上,采用气体吸附法、高压压汞法和微米CT扫描等测试手段,对深部煤储层中的纳米级孔隙-微米级裂缝进行多尺度定量表征,综合评价不同尺度的孔裂隙结构特征。再结合渗透率和甲烷等温吸附试验,探讨了微观孔裂隙对深部煤储层中煤层气的赋存和渗流的影响。研究结果表明:基于多种孔隙表征方法对深部煤储层孔裂隙进行多尺度定量表征,其孔裂隙体积分布类型主要以“U”型为主,呈现出微孔与微裂缝并存双峰态,主要集中在0.3~1.5 nm和>100μm的范围内。其中,微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)、宏孔(50 nm~10μm)和微裂缝(>10μm)体积平均分别占总孔裂隙体积的80.18%,6.70%,1.65%和11.47%。随着微孔发育而吸附气量呈增大的趋势,微孔可以提供大量吸附点位,为深部煤层气的吸附和赋存提供场所。随着微裂缝发育而游离气量呈增大的趋势,微裂缝可以提供大量储集空间,为深部煤层气的富集提供空间条件。此外,微裂缝在三维空间中相互连通,形成网状结构,连通性强。随着微裂缝越发育,煤储层渗透率越大,微裂缝增强了煤层气的渗流能力。纳米级孔隙和微米级裂隙发育特征分别控制着深部煤层气吸附能力和开发潜力。

哈拉哈塘油田塔河北区块奥陶系断裂发育特征及断控区储层类型与分布预测

塔里木盆地哈拉哈塘油田奥陶系碳酸盐岩储层非均质性复杂,亟需开展评价预测研究。本文基于哈拉哈塘油田地质及地震资料,开展了碳酸盐岩缝洞储层归位、储层空间展布、储层与断裂的匹配关系、井间连通性研究。在此基础上,依据实钻、测录井资料及生产动态分析,开展了断控区碳酸盐岩储层缝洞雕刻。研究结果表明:哈拉哈塘油田断裂系统发育包括加里东早-中时期、加里东晚期-海西早期、海西晚期、燕山期4个阶段;断裂走向和断裂发育的多期次性是断裂系统的通源性的主控因素;断块水平滑移的增大将使走滑断裂具有较好的连通性;断裂的平面扩溶宽度受断裂活动强度以及深部通源分支断层发育程度控制。此外,为明确潜山岩溶区、层间岩溶区、断控岩溶区碳酸盐岩储层的空间形态与分布特征,开展了针对性的储层预测,以反演成果为主,结合属性、沉积、钻井等资料,对储层进行多属性综合预测。预测结果显示,哈拉哈塘油田塔河北区块的潜山岩溶区断裂带的通源性、连通性及扩溶性整体较好,有利于大型溶蚀孔-缝-洞储集体的形成,储层平面展布呈连片特征,储层质量最优,是未来油气勘探开发的重点区域。研究认识揭示了哈拉哈塘油田塔河北区块奥陶系断裂发育特征及断控区有利储层的分布区域,以期为有效指导深层-超深层断控区碳酸盐岩油气勘探与开发工作提供依据。

页岩油微运移识别、评价及其石油地质意义

以准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组页岩为例,综合岩心观察、测试分析、地质剖析和数值模拟等方法,识别页岩层系石油微运移现象,采用自主研发的排烃潜力法定量评价页岩油微运移烃量并进行了可靠性验证,指出页岩油微运移评价的石油地质意义。研究表明:页岩层系富有机质纹层和贫有机质纹层之间存在明显的页岩油微运移,富有机质纹层生烃能力强,生成烃类的重质组分优先与干酪根溶胀或吸附滞留,轻组分以游离态运移到与其互层的长英质或碳酸盐贫有机质纹层富集;玛页1井风城组69%的页岩存在外来运移烃的充注,31%的页岩发生了排烃作用。综合基于地质色层效应的族组分、二维核磁共振以及无机锰元素在烃类运移过程中的地球化学行为等分析,验证了微运移评价结果的可靠性;微运移是连接页岩层系各个油气聚集要素的桥梁,贯穿页岩油从生成、排出到富集的全过程,影响页岩油的含量和组分。页岩油微运移识别与评价结果,将为揭示页岩油动态差异富集机制、建立页岩“多级生油高峰”模式提供新视角。

黔北地区五峰组—龙马溪组海相页岩储层非均质性特征及其控制因素

【研究目的】页岩非均质性是其自身固有属性,研究页岩的微观非均质性特征对明确页岩气富集机制研究及优质储层段优选具有重要的指导意义。【研究方法】本文以黔北地区五峰组—龙马溪组海相页岩为研究对象,通过XRD、低温N_(2)吸附、高压压汞等实验方法,重点分析了研究区海相页岩的宏观与微观孔隙结构非均质性特征。【研究结果】黔北地区五峰组—龙马溪组页岩主要发育硅质页岩岩相,其次为混合质页岩、黏质页岩岩相;不同岩相页岩在总有机碳含量、矿物组分、微观孔隙结构特征等方面具有较强的非均质性。采用N_(2)吸附曲线FHH分形模型,及高压压汞岩石多孔结构分形理论,计算得到N_(2)吸附低压分形维数D_(1)(0<P/P_(0)<0.45)为2.5351~2.6722,高压分形维数D_(2)(0.45<P/P_(0)<1)为2.8311~2.9113,另外,高压压汞分形维数D_(Hg)为2.0904~2.3736,表明黔北地区五峰组—龙马溪组不同孔径范围内孔隙结构均具有较强的非均质性,分形维数越大,则页岩储层孔隙结构越复杂,对页岩气的吸附作用越强。同时,不同类型孔隙分形维数与TOC、矿物组分、孔隙结构参数等影响因素之间的相关性存在明显差异。分形维数D_(Hg)与矿物含量之间相关性较强,表明宏孔孔隙分形特征主要受矿物组分的控制;分形维数D_(1)、D_(2)与页岩TOC含量及孔隙比表面积参数之间呈现良好相关性,表明微孔和中孔孔隙非均质性的主要影响因素为有机碳的富集程度与有机质孔的发育规模。【结论】综合分析发现,硅质页岩具有高TOC含量、高脆性矿物含量、高分形维数的特征,证明硅质页岩为黔北地区五峰组—龙马溪组优质页岩岩相,其次为混合质页岩岩相;同时有机质含量越高,则该岩相在具备优质生烃条件的同时,也具备良好的开发开采条件。该研究可为指导黔北地区海相页岩储层有利开发层段的优选提供理论和实践支撑。

薄层砂岩边底水油藏空气辅助内源微生物驱油技术

针对边底水油藏“双高阶段”零散分布剩余油如何有效动用、低成本高效微生物驱油体系如何研发、微生物驱效果评价及配套技术攻关等难题,建立微生物驱筛选图版并评价了油藏微生物驱的适应性;利用微生物分子生态学技术全面解析了油藏微生物群落结构,筛选了乳化效果好的采油功能菌株H3;通过对主要营养成分碳源、氮源、磷源的筛选,开展单因素实验和正交实验,确定了可实现原油乳化分散和抑制硫酸盐还原菌生长的复合粉激活体系;研究了底水油层“船底形”剩余油富集特征,形成了“微生物乳化+空气提效+稠化剂封堵”提高采收率驱油模式,明确了提高采收率幅度与注入菌体浓度、注入孔隙体积倍数正相关。将研究成果应用于准噶尔盆地陆梁油田薄层砂岩边底水油藏,实施“4注20采”微生物驱提高采收率矿场先导试验,注入微生物激活剂0.13倍孔隙体积,2017至2023年阶段增油5.6×104 t,采收率提高4.0个百分点,增油效果好的井主要分布在总菌浓度高、石油地质储量大、构造高部位、油层厚度大、底水薄、采出程度较高的区域。研究成果对丰富微生物驱提高采收率技术序列具有借鉴作用。

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组云质泥页岩储层成岩作用及其对储层发育的指示意义

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油资源潜力巨大,成岩作用对储层的发育至关重要。然而在成岩过程中受构造运动和深部流体作用等众多因素的综合影响,导致其储层成岩演化过程复杂,成岩作用阶段及其对储层物性的影响尚未明确,限制了页岩油资源的勘探开发。本研究针对玛湖凹陷风城组典型云质泥页岩储层,通过薄片鉴定、碳氧同位素、阴极发光、扫描电镜、矿物成分等分析测试,结果表明,风城组云质泥页岩储层为封闭咸水湖泊环境,沉积后经历了机械压实/压溶—溶蚀—多期次胶结—多类型交代综合交替的成岩过程。对储层孔隙度影响较大的成岩作用主要为压实作用、胶结作用和溶蚀作用。其中压实作用和胶结作用是储层物性变差的主要原因,溶蚀作用是改善储层物性的主要因素。研究明确了成岩作用对风城组云质泥页岩储层物性的影响,为风城组泥页岩储层的发育机制研究提供了理论支持,有利于提高页岩油勘探精度。

基于核磁共振技术的页岩孔隙结构定量表征

以川东南地区龙马溪组页岩为例,开展常规核磁共振(NMR)及核磁共振冻融(NMRC)实验,对页岩储层孔隙结构进行表征。研究表明:(1)页岩发育有机质孔、粒内孔、粒间孔及微裂缝等4种孔隙类型;孔隙的孔径分布范围广,主要集中在1~100 nm之间,储集空间以中孔为主,所占比例为76.2%,其次为宏孔,占比21.9%,微孔的贡献最小,仅占2.0%。(2)核磁共振冻融法揭示的孔径分布特征更加准确,尤其对2~100 nm范围的孔隙孔径刻画更加精细,对非均质性强的页岩储层孔隙表征更有优势。(3)核磁共振技术表征储层孔径分布时会受多种因素的影响,例如层理的发育程度、饱和流体的性质会对常规核磁共振实验产生影响,进而影响孔径分布表征结果;核磁共振冻融法孔径分布的表征受到探针液体KGT取值、实验样品制样大小的影响,需要合理标定探针液体KGT值以及选取合适的样品大小才能获得可靠的实验表征结果。

页岩气运移证据及其动态富集模式——以四川盆地南部深层页岩气为例

页岩气存在运移现象,但页岩气运移现象对页岩气富集的影响尚不明确。为了查明深层页岩气运移证据及其富集模式,以四川盆地南部下志留统龙马溪组深层页岩气藏为例,基于页岩气藏天然气地球化学特征、赋存于顺层低角度裂缝中方解石脉包裹体特征、储层孔隙结构,查明了页岩气运移通道及运移能力,并结合典型气藏解剖,划分了龙马溪组页岩气动态富集模式。研究结果表明:①页岩气藏流体势场指示运移方向与气体组分指示方向一致,表明页岩气存在运移现象,且赋存于顺层裂缝中的流体包裹体揭示了研究区龙马溪组页岩气存在2期运移,分别发生在生烃高峰和后期抬升阶段;②现今研究区龙马溪组页岩储层存在满足页岩气运移的孔隙,且龙马溪组页岩孔隙以满足菲克扩散的孔隙为主,其次为满足滑脱渗流的孔隙和满足达西渗流的孔隙;③页岩气运移对页岩气富集具有重要的影响,研究区可划分出高抬升过渡带富集型、断裂散失背斜过渡带富集型、断裂散失向斜核部富集型、高部位富集型、弱运移能力断裂散失型5种页岩气动态富集模式。结论认为,在地质历史时期,页岩气存在运移现象,多期次的运移现象决定了现今的页岩气富集程度与富集区的优选。

渝西地区高含水页岩气藏特征、形成机理及地质意义

渝西地区深层龙马溪组页岩气藏是四川盆地海相页岩气增储上产的主要领域,然而该区域局部页岩气藏高含水给深层页岩气勘探开发带来了挑战。为此,通过基础地质、地球化学、孔隙结构、连通性、断裂活动期、页岩气成藏调整期、高含水页岩的高角度方解石脉体与上下石灰岩地层锶同位素等分析,对高含水页岩气藏形成的关键因素、页岩中水的来源及路径进行了研究,并通过数值模拟明确了高含水页岩气藏的含水饱和度下限及高含水页岩气藏与低含水页岩气藏的平面边界,揭示了高含水页岩气藏的形成机理及地质意义。研究结果表明:①断穿龙马溪组地层且终止于二叠系岩溶储层的断裂是研究区局部页岩气藏高含水的关键因素。②断裂活动期与页岩气成藏调整期匹配,页岩气先散失,下二叠统栖霞组底部地层水再沿断裂进入龙马溪组页岩储层,进而形成局部高含水。③高含水页岩的含水饱和度下限为40%,断裂附近外来水供给充足时,断裂破碎带的5 km外为高含水页岩气藏与低含水页岩气藏的边界;外来水供给不充足时,可根据高含水井位向外推0.78~5.10 km,即为页岩气勘探有利区。结论认为,渝西地区二叠系岩溶储层与切穿龙马溪组且终止于二叠系地层的活动断裂是局部页岩气藏高含水的原因,该研究成果为规避渝西地区深层高含水页岩气藏、确定页岩气有利区边界及评价井井位部署提供了理论指导。

原油中痕量化合物的研究进展

痕量化合物是油气成因、来源、形成环境、次生地球化学改造等研究的重要指示物,随着当前油气研究不断地向非常规储层以及深层储层进发,此类化合物在油气地球化学研究中显得愈发重要。本文综述了近年来原油中痕量化合物的定义、分类,及其在母质来源与形成环境分析、高演化阶段油气成熟度与油源对比、油气运移路径示踪、油气次生地球化学改造等方面的研究进展,总结了基于痕量化合物所建立的原油热裂解、硫酸盐热化学还原反应、气侵改造作用等评价参数的应用现状;同时,指出痕量化合物的形成机理以及寻找具有指示物源意义的痕量分子化合物、加强单体同位素分析是未来的研究重点,并且随着测试技术与研究认识的不断提升或将发现新的过渡型分子化合物。

苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段页岩油赋存状态定量表征及控制因素

鉴于页岩油赋存状态对页岩油富集和可动性有重要影响,以苏北盆地高邮凹陷阜宁组二段(阜二段)页岩为研究对象,利用多温阶热解和激光共聚焦显微镜等技术,定量表征高邮凹陷阜二段页岩油赋存状态,明确赋存状态的控制因素。结果表明:高邮凹陷阜二段页岩油赋存状态分为游离油和吸附油两大类,以游离油为主,平均占总含油量的65.16%;不同岩相页岩油赋存状态差异明显,游离油占比由高到低依次为长英质页岩>长英—灰云质混积页岩>长英—黏土质混积页岩>灰云质页岩;有机质成熟度、总有机碳质量分数(w(TOC))、矿物组分和孔隙结构等因素共同控制高邮凹陷阜二段页岩油赋存状态。游离油和吸附油量主要受w(TOC)和孔隙结构控制,游离油量与w(TOC)呈弱正相关关系,吸附油量与w(TOC)呈强正相关关系。游离油、吸附油量与孔体积呈正相关关系,与比表面积相关性不明显。游离油和吸附油的比例主要受有机质成熟度、长英质矿物含量和孔隙结构影响,吸附油比例随有机质成熟度增高而减小,游离油比例与长英质矿物含量呈弱正相关关系。宏孔及微裂缝越发育,游离油比例越高。该结果对苏北盆地页岩油的规模勘探开发具有指导意义。

黔北狮溪地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏条件及其勘探前景

【研究目的 】文章旨在通过分析狮溪地区狮溪1井五峰组—龙马溪组页岩成藏要素,揭示黔北地区复杂构造区页岩气成藏条件,查明黔北地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏潜力。【研究方法 】本次研究基于黔北地区狮溪1井的系列钻井取心、测井曲线、地震资料、地化测试以及储层特征等综合实验分析,围绕“生—储—保”三个维度开展页岩气成藏综合研究。【研究结果 】狮溪1井五峰组—龙马溪组富有机质页岩厚度约25 m,TOC含量分布在2.79%~4.77%,等效镜质体反射率为2.01%~2.59%,有机质类型以I型为主,具有良好的生气基础;富有机质页岩层段脆性矿物含量较高,平均值约为61.05%,具有较高的脆性;发育大量微纳米级孔隙,主要为有机质孔、无机—有机质复合孔,孔体积以及比表面积参数表现良好,为页岩气的赋存提供了良好的储集空间;残留向斜内部富有机质页岩段顶底板具有较好的封闭能力,三者纵向上形成良好的生储盖组合;狮溪1井东部与西部发育两条通天断裂,距离断层较远的同时,得益于断层较好的封闭性以及平缓的地层产状,狮溪1井因而具有良好的含气显示。【结论 】黔北地区残留向斜内部五峰组—龙马溪组页岩同样具有页岩气高效、规模建产的油气地质条件,是下一步勘查与攻关研究的重点方向。该成果扩大了页岩气勘查范围,拓宽了四川盆地周缘页岩气勘探深度和广度,有望形成新的资源接替区。

基于伍德合金多级压力注入实验的致密砂岩储层孔缝充注序列研究

松辽盆地北部白垩系泉头组扶余致密砂岩储层发育微纳米级孔隙、微裂缝,且孔缝结构复杂,导致成藏期致密油气在不同类型储集空间中的充注顺序不清,增加了致密油气的勘探开发难度。本文针对致密砂岩储层中不同充注压力条件下致密油的充注特征开展定量研究,结合大视域拼接扫描电镜与矿物面扫技术,提出了一种基于孔隙-微裂缝组合的致密油充注规律微观评价方法。研究表明,区内泉头组扶余致密砂岩储层主要发育3种孔缝组合类型:粒间孔-黏土矿物收缩缝、粒间孔-脆性矿物粒间缝及黏土矿物晶间孔-收缩缝组合。通过将具有高温流变性质的伍德合金在不同压力下注入岩心,可以观察到合金在不同孔缝组合类型中的注入随注入压力提升而表现出有序性,粒间孔、缝的充注优先级明显高于黏土矿物相关孔缝,伍德合金的注入效率呈明显的先快速增大后缓慢增大最终趋于稳定的抛物线形态。依据伍德合金与原油的性质特征,将注入压力进行了等效转化,还原了地层条件下致密油的微观充注过程,据此建立了致密储层孔缝序列充注模式。在高源储压差条件下,致密油能够充注至纳米级的黏土矿物晶间孔-收缩缝中,随源储压差降低,致密油逐渐难以充注至纳米级孔缝中。当源储压差降至最低时,致密油仅能通过渗吸的方式通过宽大的孔间连通喉道进入微米级粒间孔及连通性较好的铸模孔中。本研究将流体注入与可视化技术相结合进行致密储层的储集空间多尺度评价,为致密储层微观甜点评价及高效开发提供参考。

柴达木盆地第四纪更新世气候变化及其对有机质富集的影响

有机质是泥页岩生气的基础,研究柴达木盆地第四纪更新世气候变化及其对有机质富集的影响对于柴达木盆地生物成因气的勘探开发至关重要。本文选取柴达木盆地第四系更新统泥页岩为研究对象,通过主微量元素分析和饱和烃色谱分析等实验手段,从古湿度和古温度两个方面阐明了第四纪更新世气候变化特征,进而从生物生产力和有机质保存条件两个方面分析了气候变化对有机质富集的影响,建立了柴达木盆地第四纪更新世有机质沉积模式。结果表明:(1)第四纪更新世早—中期,气候温凉湿润,草本植物茂盛,草本植物富含纤维素、半纤维素、糖、淀粉和果胶,提高了水体表层的生物生产力;降水量大,水体分层性好,较强的水体分层还可使水体下层的还原性增强,有利于从上层沉积下来的有机物的保存,从而有利于沉积有机物的富集;且温度相对较低,抑制了产甲烷菌的活动,有利于有机质的保存;(2)更新世晚期,在新构造运动下,青藏高原隆升,气候变得干旱,气温上升,木本植物比例增大,产甲烷菌可利用的营养物质减少,生物生产力下降;水体分层性减弱,上层富氧水体和下层贫氧水体混合,导致下层水体还原性被破坏,从上层沉降下来的沉积有机物被破坏,不利于沉积有机物的保存;且温度相对较高,产甲烷菌消耗了大量的有机质,不利于有机质的保存。研究成果对研究区生物成因气的勘探开发具有理论和实践意义。

基于机器学习算法的深部页岩储层物性预测及有利勘探区优选

以四川盆地泸州区块龙马溪组页岩为例,在岩心物性测试与测井数据基础上,对比分析了支持向量回归算法(SVR)、梯度提升决策树(GDBT)和极端梯度提升算法(XGBoost)3种机器学习算法预测结果并优选出适宜的评价模型,实现了深部页岩储层物性预测与有利勘探区优选。结果显示:1)3种热门学习算法在深部页岩储层物性预测方面均具有良好的应用效果,经过对比,认为GDBT为预测研究区深部页岩储层孔隙度最适宜的算法,XGBoost为预测研究区深部页岩储层渗透率最适宜的算法;2)基于上述优选模型,泸州区块龙马溪组页岩孔隙度为2.67%~9.67%,平均孔隙度为4.88%,渗透率为3.22~28.63μD,平均渗透率为11.34μD;3)依据龙马溪组页岩储层物性与含气量,可划分出7个I类有利区,3个Ⅱ类有利区和4个Ⅲ类有利区。该研究成果基于研究区实际情况,可为研究区与类似区块页岩储层评价及有利区预测提供参考。

长宁地区低阻页岩孔隙结构精细表征及分形研究

为明确四川盆地长宁地区龙马溪组低电阻页岩储层孔隙发育差异性,采用低阻页岩与常规页岩相对比的研究手段,开展了有机碳分析、氮气吸附实验、XRD矿物组分分析和扫描电镜等一系列实验,阐明了长宁低阻页岩储层孔隙结构及其分形特征,并明确了它们的控制因素。结果显示,长宁地区大多数低阻页岩孔隙发育程度明显差于常规页岩,其中,孔体积发育的差异主要体现在2~20 nm孔径范围内,比表面积差异则主要集中在小于1.5 nm和大于1.8 nm段。页岩储层孔隙结构随电阻率的降低有变差的趋势,对低电阻页岩储集能力影响更明显的是有机质含量和成熟度。相较于常规电阻页岩,低电阻页岩在小孔隙段具有更加复杂的孔径及孔壁发育。黏土矿物和黄铁矿对分形维数的影响在不同电阻率页岩中是一致的,而有机质对2类页岩分形维数的影响相反。有机质对分形维数的影响与过演化页岩石墨化后的有机孔变化密切相关。

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油富集主控因素与模式

通过岩心观察、实验分析测试和地质剖析等多方法相结合,研究准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组页岩油富集主控因素,建立页岩油富集模式。研究结果表明,玛湖凹陷风城组页岩油的富集受到有机质丰度和类型、储集能力以及运移烃量的联合控制,具体表现为:①高有机质丰度为页岩油的富集提供了物质基础,有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ型的页岩含油性较好;②储集能力制约页岩油富集,宏孔是风城组页岩油富集的主要空间,孔隙大小和裂缝规模直接控制了页岩油的富集程度;③页岩层系内烃类的运移影响页岩油富集,发生了排烃作用的页岩含油性差,而接受了外来运移烃的页岩含油性显著更好;④岩相能综合反映页岩油的生烃及储集能力,纹层状长英质页岩、纹层状灰云质页岩和厚层状长英质页岩含油性较好,为页岩油富集的有利岩相。受控于以上因素,风城组页岩层系内部存在烃类的相对运移,导致页岩油富集过程差异,据此建立的风城组页岩油的富集模式为“原地富集”和“运移富集”两种类型。通过有利岩相与富集主控因素叠合,可以优选出风城组页岩油甜点段,对页岩油勘探开发具有重要意义。

中国南方海相页岩气保存机理及模式

保存条件是控制页岩气富集和高产的关键因素,我国四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气已实现了商业化开发,但受到保存条件的影响,页岩气富集差异性明显,对勘探开发目标优选提出了挑战。因此,深化中国南方海相页岩气保存机理及模式研究对扩大页岩气勘探开发成效、提高页岩气产量具有重要意义。本文以四川盆地及周缘地区五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,应用盆地模拟、流体包裹体分析、覆压孔隙度和渗透率实验、页岩三轴岩石力学测试等技术方法,取得了3方面认识:(1)揭示了页岩气构造保存机理,构造演化控制了页岩微裂缝开启、游离气富集和地层超压发育,差异构造演化过程及强度控制了页岩气赋存状态及含气量,构造抬升开始晚、强度小对页岩气保存有利;(2)阐明了页岩气顶底板封闭机理为岩性和物性封闭,岩性致密、页岩厚度、微观孔隙结构是顶底板封闭的关键控制因素,页岩气自封闭机理为毛管力和分子间作用力封闭,受控于孔隙连通性和甲烷吸附作用;(3)基于埋深和构造变形强度,建立了海相页岩气正向构造高部位和负向构造低部位保存模式。正向构造页岩气保存受控于裂缝发育程度,埋深大于页岩破裂深度、背斜两翼夹角大于120°有利于页岩气保存,负向构造页岩气保存受控于平行页理方向的封闭性,埋深大于页岩覆压渗透率突变带、斜坡倾角小于10°有利于页岩气保存。本文对中国海相页岩气勘探开发具有重要意义。

四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气不同传输类型的临界孔径与传输能力

页岩气的扩散和渗流是页岩气富集过程中非常重要的地质作用,在地层条件下页岩气以扩散和渗流形式在微—纳米孔隙网络中进行传输。本文以四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气藏为研究对象,基于克努森数与气体吸附机理,明确了页岩气扩散和渗流的主要类型;进一步结合气体微观分子动力学模拟,明确了剖面上不同页岩气扩散和渗流类型的临界条件;基于达西公式与菲克公式基本物理定义,建立了扩散系数与渗透率的关系,结合焦石坝地区龙马溪组页岩不同孔径下孔隙体积权重,查明了页岩全孔径视测渗透率的分布特征。研究表明,页岩气在地下主要存在三种扩散与两种渗流形式,包括吸附气表面扩散、克努森扩散、菲克扩散、滑脱渗流和达西渗流,现今焦石坝地区5种扩散和渗流类型临界孔径依次为1.2 nm、1.6 nm、25.0 nm、225.0 nm,不同扩散和渗流形式对应的孔隙体积占比依次为15.3%、5.6%、60.7%、6.4%、12.0%;宏孔主要提供了气体渗流空间、微孔与中孔主要提供了气体扩散空间,渗流传输能力约为扩散传输能力的106倍。