页岩气析出过程中的H同位素分馏及地质意义

通过长时间储层温度下页岩气现场解吸实验,揭示页岩气析出过程中气体赋存状态变换与气体组分及甲烷H、C稳定同位素的关联性。结果表明,与解吸气甲烷C同位素(δ^(13)C_(1))早期变化幅度较小、后期持续变重的现象不同,甲烷H同位素(δD(CH_(4)))具有先变轻后变重的规律,且在解吸至40%~50%阶段后与δ^(13)C_(1)变重同步。依据δD(CH_(4))变化规律及页岩含气性、气体渗流特征,可将页岩气析出过程划分为游离气压差渗流、游离气渗流–吸附气解吸扩散共存和吸附气解吸扩散3个阶段:阶段Ⅰ裂隙及基质孔隙中的游离气在压差作用下渗流,产出页岩气的δD(CH_(4))和δ^(13)C_(1)基本不变;阶段Ⅱ游离气渗流与吸附气解吸扩散共存,质量较轻的12CH_(4)优先脱附,吸附气的补给使产出气体的δD(CH_(4))显著变轻(变轻4‰~10‰),而δ^(13)C_(1)变轻的现象不显著;阶段Ⅲ析出的气体主要来自吸附气解吸,受吸附–解吸和扩散作用的共同影响,产出气体的δD(CH_(4))(变重15‰~20‰)和δ^(13)C_(1)(变重21.9‰~32.9‰)显著变重。δD(CH_(4))对页岩气析出过程气体赋存状态变换的响应比δ^(13)C_(1)更敏感和有效,因此有望建立一种基于页岩气析出过程中δD(CH_(4))变化规律预测页岩气产量的定量评价方法。

储层精细评价潜在关键关联指标:页岩沉积构造及其量化问题研究评述

页岩储层粒度细小,其物质组分与物性特征在多个尺度上受到沉积构造的控制影响。为总结储层精细评价潜在关键关联指标,对页岩沉积构造及其量化问题的研究进展进行分析,通过文献梳理、文献分析及专家访谈等方式,提炼出页岩储层沉积构造研究的部分代表性问题及趋势。结果表明:沉积构造是页岩储层联系物质组分及其分异特征、储层纳米孔隙系统、物性与含气性、储层力学性质与改造潜力的关键指标,其在储层演化中对岩石结构、孔渗物性以及油气赋存的影响构成优质储层成藏机理的一部分。逐步开展了沉积构造成因、分类、物质组分、非均质性、物性、力学结构、孔隙载体、工程性质和改造技术等特征及影响机理的研究,但在量化研究、机理深化以及指导应用实践等方面还需进一步深化研究。页岩储层沉积构造研究的潜在研究方向包括量化沉积构造及其跨尺度影响物性与含气性的机理、结合深层页岩地质条件、应用新技术与新方法、结合储层演化及成藏机理的沉积构造研究等方面,为页岩气地质研究人员提供参考。

深层页岩高分辨率层序地层控制的非均质性特征及其与含气性的关系——以渝西地区Z203井为例

非均质性是页岩储层的一项固有性质,是构成页岩储层精细评价、精准预测的重要影响因素。该研究以渝西地区上奥陶—下志留统五峰组—龙一1亚段页岩储层为例,综合测井、钻井岩心编录、薄片观察、有机碳测试及X衍射矿物测试等数据,在建立目标钻孔页岩高分辨率地层层序格架的基础上,表征该套页岩在有机质丰度和矿物组分等方面的非均质性特征,并探讨层序格架控制下的非均质性特征与页岩含气性的关系。研究结果表明:Z203井五峰组—龙一1亚段页岩可以识别出1个长期旋回对应的三级层序(SQ1),3个中期旋回(A-C);Z203井页岩的五峰组—龙一1亚段的矿物组分、TOC及含气性在纵向上表现出较强的非均质性,Z203井页岩中的TOC、石英和白云石含量在垂向上呈现递减的趋势,黏土矿物和长石向上呈逐渐增加的趋势。含气量整体呈现向上递减趋势。A旋回时期的石英、TOC及含气量明显高于B-C旋回时期,C旋回时期黏土矿物含量最高;在沉积演化过程中非均质性通过控制页岩储层的原始物质(物质成分)进而控制页岩储层特征最后影响储层的含气性。剖析非均质性对含气性的控制机理,可以为页岩气资源评价及预测提供科学依据。

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气地球化学特征及其成因分析

在对渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩现场解吸气样的气体组分和稳定碳同位素分析的基础上,对页岩气的成因类型和烷烃碳同位素倒转原因进行了探讨。渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气的甲烷含量高(94.33%~98.96%),非烃组分(主要包括N_2、CO_2)含量较少,干燥系数大于0.98,为典型的干气。甲烷、乙烷碳同位素值的范围分别为-49‰^-24.4‰、-39.4‰^-29‰,含气性较好的武隆地区Y1井气样烷烃气体呈现δ^(13)C_1>δ^(13)C_2>δ^(13)C_3的碳同位素"完全倒转"特征,含气性较差的酉阳地区Y2井气样烷烃气体基本具正碳同位素系列特征。天然气成因类型判识标志和图版分析表明,渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气为有机质高温裂解的油型气,是早期生成的干酪根裂解气和后期原油裂解气的混合气,这也是引起武隆地区Y1井气样碳同位素倒转的主要原因,同时这也可能与页岩气高产有关。

渝东北地区下古生界页岩气聚集条件及资源潜力

为了系统研究渝东北地区下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气聚集条件,利用野外露头观测、实验测试分析、概率统计等多种方法,分别对2套页岩的分布、有机地球化学特征、储集条件及含气性进行了全面分析。结果表明:2套页岩均具有有机碳(TOC)含量高、成熟度高、厚度适中、有机质类型以腐泥型干酪根为主、含气量较高的特征;2套页岩均夹有薄层粉砂岩、细砂岩,富含石英、长石等碎屑组分,易于破裂形成裂缝、微裂缝,为页岩气的聚集提供了有利的物质基础及储集空间;2套页岩均对甲烷具有较强的吸附能力,现场解析平均含气质量体积分别为1.07 m^3/t和2.30 m^3/t。在此基础上,进一步确定了2套页岩有利区分布面积,采用条件概率体积法对其资源潜力分别进行了评价,得出下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气资源量分别为0.42万亿m^3和0.38万亿m^3,均具有良好的页岩气勘探前景,城口地区的明中—厚坪一带和巫溪地区的咸水—文峰—大同一带均可作为渝东北地区页岩气勘探的有利区域。

渝东南地区下古生界页岩含气性差异关键控制因素

渝东南地区紧邻涪陵页岩气田,区内的下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组是目前页岩气勘探开发的2套重点层位,相比于涪陵焦石坝地区,改造强度更强,演化程度更高,勘探效果也差别较大,已有研究证明构造运动是盆内与盆外页岩气差异富集的关键控制作用。而对于同样经历了强改造和高演化的渝东南地区下古生界的2套页岩层位来说,2者均具有优质的物质基础,但含气性却差异十分显著。从现场含气量解吸和室内等温吸附实验出发,通过动静态指标对比和相关性研究,分析含气性的关键控制因素。结果表明:下寒武统牛蹄塘组页岩吸附能力较强,但现场解吸气却表现为“高氮、低烃、微含气”的特征;上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组页岩吸附能力略逊于下寒武统牛蹄塘组,但含气性却明显好于牛蹄塘组,多口井的解吸气量达到工业下限,气体成分以烃类气体为主。有机质的孔隙结构和富有机质页岩层系底板的封闭性是导致这2套层位含气性差异显著的关键因素。下寒武统牛蹄塘组页岩有机质孔欠发育,致使储集物性较差,而其底板发育不整合面并伴随流体活动,导致气藏遭到破坏,是其含气性差的关键。上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组页岩中呈蜂窝状密集发育的有机质孔大大增加了页岩气赋存的空间,加之顶底板的封闭性较好,为页岩气富集提供了良好的条件。通过单井解剖总结建立了渝东南地区下古生界两种典型的页岩气保存散失模型:敛聚保存型聚集模式和底板冲刷破坏散失模式。针对2套目的层的含气性关键控制因素的差异,建议对于下寒武统牛蹄塘组应进一步加强选区指标的研究;上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组应进一步加强选带方法的研究。

地层温压条件下页岩吸附性能变化特征——以渝东北地区龙马溪组为例

页岩气储层的吸附性是影响页岩含气性的关键因素。以渝东北地区下志留统龙马溪组富有机质页岩为例,通过变等温吸附实验,模拟在地层温压变化条件下页岩吸附性能的变化规律,为该区页岩气勘探提供理论依据。实验分析表明:有机质是控制龙马溪组页岩吸附性能的主要内在因素,有机碳含量与页岩吸附能力具有很好的正相关性;地层温压条件是控制页岩吸附性能的外在因素,温度和压力对于页岩吸附性能具有相互抑制的作用,随着温度和压力的升高,页岩吸附能力呈现出类似"抛物线"(先增大后减小)的变化轨迹,在温度和压力均相对较低时,压力起主导作用,在温度和压力均相对较高时,温度起主导作用。页岩吸附性能若要达到最佳状态,则需要埋深、温度和压力三者达到一种合适的匹配状态。实验模拟结果显示,渝东北地区龙马溪组页岩最佳理论吸附状态应在1 000～4 500 m的埋深条件下。

渝东南强变形区断裂对页岩气藏保存条件的控制作用

渝东南地区五峰组—龙马溪组为一套深水陆棚页岩沉积建造,在区内分布广泛,具有厚度大、总有机碳质量分数高、有机质成熟度适中、脆性矿物体积分数高的特点,具备形成页岩气的良好物质基础。该套富有机质页岩的厚度、总有机碳质量分数、矿物组分等静态指标在平面上展布稳定,但各钻井含气性在区域内差异性较大,整体呈现东西分带的特征,可见构造变形对页岩气的后期保存有重要影响。文中通过野外地质调查、岩心观察、分析测试等手段,综合分析了断裂对研究区页岩气藏保存条件的影响。分析认为,渝东南地区断裂比较发育,断裂按照规模大小可划分为基底逆冲断裂、深大逆冲断裂、层间滑脱断裂3级。其中:层间滑脱断裂,没有切穿上下围岩,增大了页岩储层空间;基底逆冲断裂和深大逆冲断裂连通了上下围岩,使气体发生置换或逸散,最终破坏了页岩气藏。进一步分析发现,区内发育的马喇湖断裂断距大、延伸广,具有远程推覆特征,沿断层上下盘可能发生相变,这是导致研究区内五峰组—龙马溪组页岩含气性东西分带的主要原因。

大巴山北缘鲁家坪组变质作用及其对页岩气储层的影响

大巴山北缘下寒武统鲁家坪组具有较好的页岩气发育物质基础,钻探显示了一定的页岩气资源潜力,但页岩含气性非均质性较强。针对鲁家坪组页岩气差异富集问题,以地质调查、钻探、实验测试等资料为基础,深入分析了鲁家坪组变质作用特征及其对页岩储集空间结构的影响。研究揭示,大巴山北缘在强烈的构造活动作用下,普遍发生了区域动力变质作用和区域动力热流变质作用。区域上差异构造作用决定了鲁家坪组页岩变质程度的差异性,部分地区只发生了极低级的动力变质作用;在受到岩浆侵入作用影响的范围(距侵入带约0.3~1.5km),主要表现为区域动力热流变质作用,并伴有不同程度的混合岩化,变质程度相对较高。大巴山北缘鲁家坪组储集物性表现为低孔低渗的特征,区域动力热流变质作用导致鲁家坪组物性明显变差,孔隙结构更加细小致密;动力变质并没有对鲁家坪组储集性能造成明显影响,但在动力变质程度较高的区域,往往构造挤压变形强烈、断裂发育、地层破碎,页岩气保存条件破坏严重。因此,针对大巴山北缘鲁家坪组页岩气勘探,需寻找局部动力变质程度较低的构造稳定区。

渝东南残留向斜发现高压致密砂岩气

1研究目的（Objective）黔北地区安页1井在志留系石牛栏组发现了高压海相致密气藏，储层岩性为海相泥质灰岩与灰质泥岩薄互层，压力系数高达2.27，是四川盆地外残留向斜油气勘探历史性、里程碑式重大发现。与黔北地区相邻且地质条件相似的渝东南地区，具有类似安场向斜的逆断层封堵构造，同样发育下志留统龙马溪组黑色页岩，且残留向斜内龙马溪组页岩气在彭水、南川均获得了常压工业产能。龙马溪组页岩及上覆地层中，高压气藏在特殊地质条件下（逆冲断层封闭）是否具有普遍性，是值得关注的重要领域。

Gaseous products generated by radiation degradation of N,N-diethylhydroxylamine aqueous solution

In this paper,gaseous products generated by radiation degradation of N,N-diethylhydroxylamine (DEHA) in aqueous solution are studied.The results show that by 10～1000 kGy irradiation of the solution in DEHA concentration of 0.1～0.5 mol·L^(-1),the gaseous products were mainly hydrogen,methane,ethane and ethene.The volume fraction of hydrogen did not change much with different concentrations of DEHA.The volume fraction of methane and ethane decreased,but that of ethene increased,with increasing DEHA concentration.The volume fraction of hydrogen,methane and ethane increased with the dose.The relationship of the volume fraction of ethene with the dose had something to do with the DEHA concentration.

金溪地区的页岩气地质特征及勘探方向研究

重庆市黔江区金溪区域地层广泛发育海相黑色碳质页岩,其五峰组-龙马溪组的黑色碳质页岩厚度在65～90 m,埋深小于3 500 m,具有较好的区域盖层,保存条件良好,是区内主要的页岩气勘探目的层。五峰组-龙马溪组页岩的有机质丰度高、成熟度高,TOC在1. 5%～2. 5%,Ro在2. 5%～3. 0%。推测总含气量在0. 05～1. 63 m^3/t,资源潜力较大。页岩气可在区内向斜核部及平缓翼部低部位等处富集。综合区域地质特征和保存条件,认为区域中部的桑柘坪向斜扬起端及东南部的濯河坝向斜核部地区是页岩气勘探有利区域,其中重点勘探方向为区内西南部187 km^2的范围。