海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征——以四川盆地南部龙潭组为例

结合扬子地区海陆过渡相煤系页岩分布与地质特征,以四川盆地南部二叠系龙潭组为例,采用有机碳、Rock-eval热解、显微组分定量、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高压压汞、低温气体吸附等多种实验分析方法,对海陆过渡相煤系页岩气成藏条件及储层特征进行了研究。结果表明:海陆过渡相煤系页岩,累计厚度较大,多在100 m以上,而单层厚度较小,一般小于40 m,通常与煤层和致密砂岩甚至与灰岩互层。四川盆地南部海陆过渡相龙潭组煤系页岩有机碳含量较高(TOC含量为0.85%~35.70%,平均6.73%),有机质类型以腐殖型为主(干酪根碳同位素δ13C为-28.0‰^-23.5‰),有机质成熟度达高—过成熟阶段(Ro为1.95%~2.40%,平均2.22%);页岩中黏土矿物较为发育(20.3%~92.3%,平均61.9%),脆性矿物含量较低(6.3%~65.7%,平均27.7%),页岩储层可压裂性较海相页岩差。龙潭组煤系页岩孔隙度多大于3%,孔隙类型多样,常见粒间孔(含量占29.08%)和溶蚀孔(占30.18%),其次是有机质孔(占16.74%)和粒内孔(占10.56%),还有晶间孔(占4.94%)和微裂缝(占8.5%),为页岩气赋存提供了储集空间;页岩含气性较好,含气量主要介于1.0~3.0 m3/t。

煤系页岩储层孔隙结构特征和演化

我国煤系页岩分布广泛,时代跨度大,涵盖海陆过渡相和陆相2种页岩类型,页岩单层厚度小,累计厚度大,有机质丰度较高(TOC含量介于0.5%~30%),成熟度跨度大(R o为0.5%~2.5%),以腐殖型干酪根为主,富含黏土矿物(平均>50%),脆性较低。本文拟选了四川盆地龙潭组、鄂尔多斯盆地山西组以及准噶尔盆地八道湾组等三套典型的煤系页岩新鲜钻孔岩心样品进行页岩储层孔隙实验分析研究,主要通过氩离子抛光扫描电镜(FE-SEM)图像分析以明晰煤系页岩中不同类型孔隙的差异性形貌特征、空间展布特征和成因类型,并通过联用高压压汞实验、CO 2和N 2气体吸附实验建立综合表征全孔径尺度孔隙网络的系统和有效方法,阐明煤系页岩孔隙结构和演化特征。结果显示:煤系页岩储层孔隙类型多种多样,粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝均有发育,不同类型孔隙具有差异性成因机制、形貌特征和孔径分布。粒间孔和有机质孔是煤系页岩中最常见的孔隙类型。煤系页岩纳米级孔径主要集中于<6.5 nm和80~200 nm两个区间范围,10 nm以下尺寸的孔隙在煤系页岩纳米级孔隙中占优势。煤系页岩中多发育平板狭缝形、楔形、墨水瓶状等孔隙形态,孔隙结构具有较强的非均质性。煤系页岩孔隙演化受到成岩演化和热演化双重作用的影响,可分为5个阶段:未熟快速压实阶段(成熟度R o<0.7%)、成熟生烃溶蚀阶段(0.7%<R o<1.3%)、高成熟孔隙封闭阶段(1.3%<R o<2.2%)、高-过成熟二次裂解阶段(2.2%<R o<2.7%)和过成熟缓慢压实阶段(R o>2.7%)。

四川盆地南部上二叠统龙潭组页岩气储集层矿物组成特征及意义

为探讨海陆过渡相页岩储集层海陆过渡相页岩储集层矿物对煤系页岩气生成、赋存的影响作用，对四川盆地南部龙潭组富有机质页岩样品，进行了 X射线衍射分析、有机地球化学分析、孔隙度测试等。结果表明，龙潭组页岩有机质丰度较高（TOC 含量为0.85％～35.7％），有机质成熟度达高-过成熟度阶段（Ro＝1.96％～2.40％），页岩孔隙发育良好（孔隙度为3.14％～9.95％）；龙潭组页岩富含黏土矿物（含量为20.3％～92.3％），其次是石英（含量为4.2％～46.2％）和方解石（含量为0～40.3％），还含有少量长石、白云石、黄铁矿、石膏等矿物，脆性矿物含量为6.3％～65.7％，多为20％～50％，脆性指数Ⅰ、脆性指数Ⅱ平均值为24.2％、32.32％，达北美工业性开采页岩压裂下限。黏土矿物含量与页岩孔隙度发育有密切相关性，两者呈正相关关系，脆性矿物则相反。反映在龙潭组页岩具有良好的页岩气形成的成热条件。

海陆过渡相煤系页岩孔隙结构特征及其对含气性的影响

本次研究以四川盆地南部(川南地区)上二叠统龙潭组煤系页岩为例,利用场发射扫描电镜(FE-SEM)对页岩孔隙进行定性观察分析,联用高压压汞实验、N_(2)与CO_(2)吸附-脱附实验,以及CH_(4)等温吸附实验开展海陆过渡相煤系页岩全孔径孔隙结构特征的定量表征,并探讨孔隙结构对含气性的影响。海陆过渡相煤系页岩粒间孔、粒内孔和有机质孔等基质孔隙较为发育,微裂缝较少。孔隙形态以平板狭缝状和墨水瓶状为主,具有较好的开放性特征。页岩全孔径孔容分布曲线呈两极化分布,孔径小于30 nm和大于5μm的孔隙大量发育。宏孔(>50 nm)、介孔(2~50 nm)和微孔(<2 nm)的孔容贡献率依次降低,分别占42.2%、36.3%和21.4%。页岩孔比表面积分布曲线呈单峰型分布,随着孔径增大,孔比表面积减小,微孔尤其是孔径值小于8 nm的孔隙提供较大的孔比表面积。微孔、介孔和宏孔的孔比表面积贡献率依次降低,分别占72.7%、25.0%和2.3%。龙潭组页岩总含气量为2.61~6.02 m^(3)/t,其中吸附气比例占优势,含量为1.88~4.70 m^(3)/t,受孔隙比表面积影响较强,主要吸附于微孔和介孔中;游离气含量为0.60~1.34 m^(3)/t,主要受孔隙体积影响,主要赋存于宏孔中。

测氡法在小煤窑采空区勘察中的应用研究

研究目的:小煤窑采空区具有年代较早、多为私挖滥采、无采空资料可供参考等特点,且小煤窑采空区的变形和不均匀沉降会对铁路的施工和运营构成巨大威胁和隐患。要查明采空区的影响范围仅仅依靠调查和钻探,具有周期长、费用大、难以查清的缺点,部分物探方法又受人文因素干扰严重。本文研究如何利用测氡技术,并充分发挥其不受电磁、车辆等因素干扰的优势,结合少量钻探资料,以达到查明采空区影响范围、解决小煤窑采空区勘察问题的目的。研究结论:通过对小煤窑采空区勘察中测氡技术的应用范例可知:(1)氡气在小煤窑采空区及其产生裂隙处浓度明显升高;(2)氡气浓度异常与储气时间长短无直接关系;(3)在小煤窑采空中氡气浓度曲线表现为单、多峰值的高比值的异常;(4)测氡技术对类似年代较早、私挖滥采、无采空资料可供参考的小煤窑采空区勘察工作具有良好的应用效果。

川南地区龙潭组页岩气成藏条件及有利区分析

基于钻井、岩心样品等分析资料,对川南地区上二叠统龙潭组页岩气成藏条件进行了系统分析,认为该区上二叠统龙潭组页岩主要形成于海陆过渡沉积相,页岩厚度较大（20~120m）,富含有机质,有机质丰度高（TOC为0.85%~35.7%,平均7.51%）,有机质类型主要为Ⅲ型,热演化程度达高一过成熟（Ro为1.95%~2.4%,平均2.22%）,利于干气生成;页岩富含脆性矿物和黏土,微米级孔隙比较发育,利于吸附气赋存。与成功勘探开发页岩气的北美页岩相比,川南地区龙潭组页岩有利于干气的生成及赋存,综合分析提出了泸州—自贡—宜宾、女基井—潼南—高科井2个区块为页岩气富集有利区。

变质岩地区隧道的综合物探研究

研究目的:在复杂变质岩地质隧道勘察中,如何选择适宜的综合物探技术,并发挥其快捷、经济的技术优势,并利用现代先进仪器和计算机处理技术,达到拓展传统物探方法的应用领域,提高地质勘察精度,有效解决复杂地质问题的目的。研究结论:通过复杂变质岩隧道工程地质勘察的典型范例,选择了适宜的综合物探技术,并充分有效地发挥综合物探方法技术含量高、方便快捷、经济高效的优势,清晰揭示了地下深部的不良地质体,使地质勘察精度得到了显著提高,极大地降低了建设中的事故隐患,对类似情况地区铁路地质工作具有重要示范和指导意义。

黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏条件及有利区评价

为评估黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气资源潜力，根据井下岩心和露头岩样的地球化学实验分析结果，对黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏条件进行了研究，并评价了该区页岩气成藏的有利区。研究表明：黔北地区牛蹄塘组页岩主要形成于深水陆棚相沉积，页岩埋深适中（3.0%），有机质类型主要为Ⅰ型，热演化程度高（Ro〉2.0%，为过成熟），页岩储层物性为低孔渗，发育大量的微米-纳米级孔裂隙，富含石英等脆性矿物（平均含量〉40%），页岩含气量较高（平均1.5 m3/t），具备良好的页岩气成藏条件。在上述基础上，提出东南部的石阡–余庆–施秉一带为黔北地区牛蹄塘组页岩气成藏有利区。

川南地区下古生界页岩气储层微观孔隙结构表征及其对含气性的影响

运用普通扫描电镜、氩离子抛光—场发射扫描电镜、Image J2x软件分析、高压压汞、低温CO_2和N_2吸附实验方法,对川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套页岩气储层微观孔隙成因类型、孔隙结构特征及其对页岩含气性的影响进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩微观孔隙主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝等多种成因孔隙类型;下古生界页岩微观孔隙总面孔率为3.95%~7.48%,筇竹寺组页岩总面孔率和有机质孔面孔率低于龙马溪组页岩;下古生界页岩总孔容为(3.93~24.96)×10^(-3)m L/g,总比表面积为2.727~29.399 m^2/g,孔径为0.35~1.00,2.5~4.7和55~75 nm的孔隙是总孔容的主要贡献者,孔径为0.3~1.0,2.5~5.5 nm的孔隙主要提供了总比表面积,筇竹寺组页岩总孔容和总比表面积均较龙马溪组页岩要低;页岩微观孔隙的面孔率、有机质孔、孔容、比表面积、孔径分布均会影响页岩含气性。下古生界筇竹寺组和龙马溪组页岩在微观孔隙结构特征的上述差异,为揭示川南地区筇竹寺组与龙马溪组页岩含气性的差异提供了依据。

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气储层特征

结合我国陆相页岩分布特征,以鄂尔多斯盆地延长探区为例,对钻孔岩心样品进行有机地球化学、X射线衍射、孔隙度测定、扫描电镜、气体吸附等多种实验分析,研究陆相页岩气储层特征。结果表明,延长探区延长组陆相页岩厚度较大(平均50 m),有机质丰度高(平均TOC为4.86%),有机质类型主要为Ⅱ型,热演化程度处于成熟阶段(Rran为0.84%~1.10%);页岩中黏土矿物质量分数高(21.8%~71.5%,平均47.3%),石英质量分数较低(10.8%~44.9%,平均22.3%),脆性指数相对较小(27.1%~77.2%,平均49.6%),表明页岩储层具有脆性和可压裂性;延长组页岩孔隙度主要分布在1%~3%,孔隙类型多样,以粒间孔和粒内孔为主,其次是晶间孔、微裂缝、溶蚀孔和有机质孔,为页岩气赋存提供了储集空间;延长组页岩总含气量为1.60~6.67 m3/t,显示出较好的含气性。

湖相烃源岩生烃动力学及排油效率——以松辽盆地青山口组为例

为准确评价湖相烃源岩的排油量及致密油资源潜力,结合湖相I型有机质的黄金管热模拟实验和青山口组烃源岩的有机地球化学分析,对松辽盆地湖相烃源岩生烃特征、动力学参数和排油效率进行了研究。热模拟实验的产物定量结果表明,松辽盆地青山口组湖相烃源岩具有可观的生油潜力,最大生油量约为600 mg/g·TOC,主要的生油阶段在Easy Ro=0.5%~1.2%。动力学计算结果表明,该烃源岩生油的平均活化能为218.5 k J/mol,重质组分生成活化能要低于轻质组分。结合青山口组烃源岩的生油动力学参数和英X58井热史的地质推演,证实该井湖相烃源岩的当前生油转化率为40%~60%,生油量为240~360 mg/g·TOC;通过残留烃的定量,计算得到该烃源岩的排油量为150~200mg/g·TOC,相对排油效率约为60%。生油量及排油效率结果表明,松辽盆地致密油资源潜力大。

新疆阜康地区八道湾组煤系页岩气储层孔隙结构特征

为了评价煤系页岩气的储层性质,运用扫描电子显微镜、高压压汞、低压N2和CO2气体吸附等实验方法,对新疆阜康地区侏罗系八道湾组煤系页岩气储层孔隙的发育情况、结构特征进行了研究,并分析了八道湾组页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,八道湾组页岩发育多种类型孔隙,以粒内孔、粒间孔为主,有机质孔次之,溶蚀孔发育较少,为煤系页岩气赋存提供储集空间。八道湾组页岩纳米级孔隙以微孔和介孔为主,占孔隙总孔容的77.30%,占总比表面积的89.80%,是页岩气赋存的主要载体;页岩孔隙结构类型以狭缝型孔和板状孔为主,孔隙主要分布在0.4~1.3 nm、3~30 nm和50~200 nm之间。八道湾组页岩孔隙的发育受页岩有机碳含量、成熟度和矿物成分含量影响较大,其中有机碳含量对微孔发育的促进作用明显,成熟度的增加主要对页岩中介孔和宏孔的发育产生重要影响,黏土矿物含量与页岩的介孔孔容及总孔容呈一定的正相关关系,脆性矿物则相反。

大地电磁法探测中条山隧道及断层的结构特征

研究目的:近年来,对于长大深埋铁路隧道的工程地质勘察,大地电磁法已经成为目前最为行之有效的物探勘察手段之一。大地电磁法利用天然电磁场信号为场源,观测天然电磁场的时间序列信号,然后将时间序列数据转化为频率域数据,进而计算出每个频点的电阻率值和阻抗相位。野外数据经Robust处理和带地形的一维反演,能真实地反应地下的地质信息。研究结论:在中条山选线研究中,应用天然源音频大地电磁法(AMT)进行物探勘察,基本查明了测区内地层情况及一些不良地质体,达到预期勘察目的。本次中条山隧道勘察,共推断物探I类异常11处,物探II类异常8处,断层分别为F2,F3,F4,施工时应加以注意。大地电磁法以天然大地电磁信号为场源,具有野外施工简便,成本低廉,探测深度大的优点。音频大地电磁法由于频率较高,对浅部的分辨率较高,更适用于工程勘察,对本次中条山隧道的勘察取得良好效果。

川南地区龙马溪组页岩有机质特征及其对页岩含气量的影响

四川盆地南部地区广泛发育下古生界寒武系、志留系等多套海相页岩层，其中龙马溪组是该区页岩气勘探开发的重点目标层。根据钻井岩心资料，通过有机碳、热解、碳同位素、等温吸附等地球化学实验分析，对川南地区下志留统龙马溪组页岩的有机质特征及其对页岩含气量的影响进行了研究。结果表明，川南地区龙马溪组页岩有机碳含量较高（平均1.53%），有机质类型较好（Ⅰ型和Ⅱ1型），热演化程度高（Ro为1.94%～2.42%），且页岩含气量较高（平均1.85m3/t）。页岩有机质特征是影响页岩含气量的主要因素，有机质丰度、有机质类型和热演化程度三者共同决定了川南地区龙马溪组页岩的含气量。

综合物探在地裂缝探查中的应用与研究

地裂缝会使铁路的地基和基础产生均匀或不均匀沉降、拉裂和错开,造成路基、桥梁、管道变形或剪断。通过新建某铁路工程中地裂缝探查的典型范例,选择了适宜的综合物探技术,并充分有效地发挥综合物探方法技术精度高、方便快捷、经济高效的优势,地裂缝的规模、位置、走向等得到了清晰揭示,地质勘察精度得到显著提高。

四川盆地不同区块龙马溪组页岩气地球化学特征对比

基于龙马溪组页岩气样品的气体组分、稳定碳氢同位素资料分析,对比研究了四川盆地不同区块(威远、长宁和涪陵区块)龙马溪组页岩气地球化学特征,探讨了页岩气成因和碳同位素倒转原因。结果表明:1威远、长宁和涪陵3个区块龙马溪组页岩气甲烷含量高(95.52%~99.45%),非烃含量低(主要为CO2、N2,各占0.01%~1.07%、0.01%~2.95%),均属于典型的干气;甲烷、乙烷碳同位素(δ13C1、δ13C2)值分别为-37.3‰^-26.7‰、-42.8‰^-31.6‰,且烷烃气(C1-C3)碳同位素呈现完全倒转现象。2威远区块龙马溪组页岩气主要为油型裂解气,长宁和涪陵区块龙马溪组页岩气主要是由油型裂解气和干酪根裂解气的混合气;四川盆地龙马溪组页岩气碳同位素倒转的原因主要是同源不同期气体的混合、原油裂解气和干酪根裂解气的混合。

新疆阜康地区八道湾组页岩气成藏条件

为评估新疆阜康地区煤系页岩气资源潜力,以侏罗系八道湾组煤系页岩为例,基于钻井、岩心资料及样品分析结果,对该区煤系页岩气成藏条件进行研究,并初步提出该区页岩气成藏有利区。研究表明:该区侏罗系八道湾组页岩累计厚度较大(200～400 m),埋藏深度较浅(小于1 500 m),有机碳含量高(平均TOC质量分数大于2.0%),有机质类型以Ⅲ型和Ⅱ_2型为主,热演化程度适中(R_(ran)为0.8%～1.1%,处于成熟阶段),页岩储层物性较好,微米–纳米级孔隙较为发育,但黏土矿物含量较高,脆性指数较低,含气量较低(平均1.4 m^3/t)。综合分析认为,八道湾组页岩具备较好的页岩气成藏条件。在此基础上,提出阜康–牧7井–米泉–昌吉一带为该区煤系页岩气成藏有利区。

沁水盆地山西组煤岩的生气热模拟实验研究

热模拟实验是研究烃源岩有机质成烃演化的重要手段。为了客观了解沁水盆地高演化煤系烃源岩的生烃特征和生气性能，采用封闭高压釜体系对沁水盆地山西组煤岩样品进行了生气热模拟实验。结果表明：沁水盆地山西组煤岩样品可以生成大量的气态烃（其产率高达226 m^3／t），是良好的气源岩；随着热模拟温度的增加，气态烃产率增大，气态烃产率表现出“两急两缓”的增加模式，高演化阶段以产甲烷为主，主生气期为热模拟温度450～600℃（ Ro＝1．2％～2．7％）；温度影响煤岩热解气组分碳同位素值的变化，总体上甲烷、乙烷、丙烷的碳同位素值随热模拟温度升高有逐渐变重的趋势，并且相同热模拟温度时具有δ13 C1＜δ13 C2＜δ13 C3的特征，符合气态烃碳同位素正序系列。

EH4大地电磁技术的适用及应用效果

首先对EH4大地电磁方法的特点及相关的适用情况进行了理论及实践层面的探讨,通过工程应用实例,论述EH4大地电磁方法在不同目标条件下的应用效果。

物探在隧道塌方应急抢险中的应用

以长昆线半山隧道进口塌方应急抢险为典型案例,期间充分发挥了物探简便易行快速的优点,采用天然源大地电磁在地形地质复杂的山区较快地查明了坍塌空间位置及影响范围,供抢险决策,并指导钻探布置钻孔。物探作为应急抢险主要技术方法,相较于其他勘察方法具有明显的优势,对类似的工程具有很好的借鉴意义。