鄂尔多斯盆地东缘隰县地区煤层顶底板元素地球化学特征

系统地采集了鄂尔多斯盆地东缘隰县地区晚古生代太原组和山西组煤层顶底板的岩芯样品,通过高分辨率电感耦合等离子质谱等技术分析其常微量元素,探讨煤层顶底板形成时的环境特征。研究表明,研究区煤层顶底板以高SiO_2,Al_3O_2含量和稀土元素富集为特点,为海陆过渡相沉积;氧化敏感度指标Ni/Co,V/Cr,U/Th多处于氧化条件范围内。就层组而言,山西组沉积环境与太原组沉积环境具有一定的差异性,这体现在太原组元素变化范围较大,变化较复杂,与其沉积环境较为动荡相符。稀土元素表现为轻稀土相对富集的右倾模式,铕负异常明显。通过在(La/Yb)N-ΣREY图上投点发现,物源多以混合岩为主,山西组煤层顶底板物源种类简单,主要为花岗岩、花岗岩和碱性玄武岩的混合岩,而太原组物源丰富,包括钙质泥岩,花岗岩与碱性玄武岩的混合岩,大陆拉斑玄武岩与沉积岩的混合岩、碱性玄武岩、沉积岩和花岗岩的混合岩。研究认为山西组和太原组物源上具有一定的继承性,物源区均为北部的阴山古陆。但是源岩存在一定的区别,山西组源岩为元古界花岗岩与碱性玄武岩;太原组源岩为元古界复杂变沉积-火山岩系。

中国南方海相页岩气与华北煤系页岩气储层特征差异分析

我国海相页岩气的勘探开发已经取得了一定的进展,相比之下,煤系页岩气研究成果较少。本文以贵州凤冈区的海相页岩和沁水盆地的煤系页岩为例,通过干酪根类型、总有机碳含量、矿物组成和孔隙结构等四方面进行储层特性对比,分析海相页岩气储层和煤系页岩气储层差异,查明不同沉积环境下页岩气储层特点,为煤系页岩气的进一步勘探开发奠定基础。研究结果表明两者既有相似又有所区别:海相页岩和煤系页岩干酪根类型存在明显差异,前者以Ⅰ型、Ⅱ型干酪根为主,后者主要为Ⅲ型干酪根;海相页岩总有机碳含量和脆性矿物含量较煤系页岩高;两者均发育有机质孔,且以中孔(2~50nm)为主,低温氮气吸附曲线都为Ⅳ型,但海相页岩孔隙比表面积较高。加之煤系页岩单层厚度薄,连续性差,对煤系页岩气的勘探开发不能完全照搬海相页岩气的开发模式,可以考虑与煤层气、致密砂岩气一起勘探开发,提高资源利用率,实现经济开采。

页岩等温吸附特征及吸附异常原因

页岩含气量评价是页岩气资源潜力预测的重要内容,吸附气含量是页岩含气量的重要组成部分。目前,吸附量测定多是借助等温吸附实验完成。页岩吸附量相对较低,吸附曲线较平缓,在较低的压力下便可达到吸附饱和;而在实验过程中,多发现页岩吸附量数据不合理,从而失去指导实际开发的意义。结合前人研究成果认为,页岩吸附异常主要是由于实验本身的缺陷造成的,主要包括实验设计和实验操作2方面。由自由体积造成的吸附量误差与压力成正比,与质量成反比;而吸附相所产生的吸附量误差,一般采用体积校正公式来修正;误差对吸附量的影响在高压阶段更为明显。因此,设定合理的实验参数、规范实验操作、选取合适的数据处理模型及估算游离气含量可更加客观真实地反映页岩含气量,从而减小误差的影响。

宁武盆地太原组海陆过渡相页岩微观孔隙特征

以宁武盆地太原组海陆过渡相页岩为研究对象,借助扫描电镜观察了页岩微观孔隙特征,采用核磁共振(NMR)技术和低温氮吸附实验相结合的方法深入研究了孔隙结构。结果表明:宁武盆地太原组海陆过渡相页岩主要发育有机质孔、矿物晶间孔、铸模孔和微裂隙四类孔隙;页岩样品T2谱特征相似,形态上表现为双峰,峰值分别介于0.8~1ms,20~50ms之间,根据左峰高低可划分为高峰T2谱和低峰T2谱两类,高峰T2谱样品成熟度偏低,有机碳含量较高,低峰T2谱样品成熟度高,有机碳含量低,表明有机碳含量和成熟度可能会影响孔隙的发育;低温氮吸附实验结果显示样品具有Ⅳ型等温吸附线,滞后环类型以H3型为主,部分兼有H2特征,反映孔隙主要为平行板状孔。FHH方程计算的页岩孔隙分形维数D值在2.66~2.71之间,数值接近3,表明页岩孔隙结构较为复杂,其非均质性较强,而微小孔发育是造成页岩孔隙结构非均质性的主要原因。

宁武盆地山西组过渡相页岩孔隙特征及影响因素

为了研究宁武盆地山西组过渡相页岩的孔隙特征和影响因素,对宁武盆地山西组过渡相页岩进行了系统采样,并针对性地进行了扫描电镜分析、低温氮吸附实验、TOC含量测试、有机质成熟度(Rmax)测试、全岩矿物X衍射分析和孔隙度测试,探讨了页岩孔隙类型、孔隙特征及影响因素。结果表明:研究区页岩孔隙类型主要以粒间孔、晶间孔、有机质气孔、有机质原生孔、溶蚀孔及裂缝为主,大小以2~50 nm的介孔为主,孔隙形态包括开放的尖壁形孔、平行壁孔、锥型管状孔、墨水瓶孔等;页岩平均孔隙度为3.64%,平均孔径为7.78 nm,BET比表面积平均为11.70m2/g,总孔体积平均为0.022 2 cm3/g,具有较强的储集性和吸附性;页岩孔隙具有分形特征,分形维数为2.61~2.77,分形维数与微孔体积分数表现出良好的正相关性;页岩孔隙发育受TOC含量、成熟度(Rmax)和矿物组成的影响。

鄂尔多斯盆地东缘柳林地区煤系泥页岩稀土元素地球化学特征

鄂尔多斯盆地东缘晚古生代含煤地层中暗色泥页岩广泛发育,通过系统采集柳林地区上古生界太原组和山西组暗色泥页岩岩芯样品,借助电感耦合等离子质谱方法开展了稀土元素与微量元素测试。研究表明,柳林地区暗色泥页岩中稀土元素含量较高,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损且平稳,配分曲线相互平行且右倾,可见微弱的Ce负异常和中等Eu负异常,指示稳定的上地壳物源注入。结合δCe与δE、ΣREE和w(La)N/w(Sm)N较差的相关性,以及w(U)/w(Th)<1可排除泥页岩中REE的非源岩影响因素,REE指标的源岩及环境指示意义可靠。综合δCe,Ceanom以及氧化还原敏感元素指标(w(V)/w(Cr),w(Ni)/w(Co),w(V)/w(V+Ni),w(U)/w(Th)和δU)表明山西组与太原组泥页岩沉积环境整体为弱还原-弱氧化环境,且山西组沉积期氧化程度更强。δCe、ΣREE和部分微量元素指标(w(Ba),w(Sr)/w(Ba),w(Ba)/w(Ga))的差异特征和变化规律在层序地层格架内指相意义明显,显示从SQ2到SQ3期,研究区具有从海相、过渡相到陆相的变化趋势。研究区物源来自盆地北部的阴山古陆,以长英质源岩为主,源区构造背景与大陆边缘环境相关。