页岩含气量现场测试技术进展与发展趋势

含气量是页岩气勘探评价及生产决策中的关键性基础参数,大三段式现场含气量解吸是准确、经济、快捷的首选方法。有别于煤层气思路,页岩含气量在测试原理、方法、技术及仪器等方面均取得了重要进展。无管化测试技术和小三段式测量方法的提出和应用,在提高解吸气测试精度的同时提供了更多有价值的信息。从借鉴于煤层气的条件回推法到多点测量约束拟合法,页岩损失气测量方法更加摆脱了对假设条件的依赖。基于非接触式扭矩传递的方法原理,实现了残余气测试过程中的全程气密。双三段式的含气量准确测量,为总含气量、游吸比、可采系数等含气结构参数的分析和求取奠定了基础,但页岩的可采气量并不是损失气和解吸气的简单加和。高精度含气量现场解吸的应用领域广泛,高精度解吸数据的系统获得、含气结构多参数的预测评价、智能评价技术的实践应用等,是页岩含气量现场解吸发展的基本方向。

论海相页岩气富集机理——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

深入探究页岩气富集机理是保障勘探开发高效推进的基础。本研究通过对四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发实践的系统分析,梳理总结前人研究成果,从生成机理、运移机理、赋存机理和保存机理四个方面对海相页岩气富集机理进行了深入分析,并讨论了深层和常压页岩气的勘探开发潜力。结果表明:在生成机理方面,埋藏史和热演化史控制了页岩生排烃史、生排烃量和现今含气量;页岩气运移机理涉及运移动力、运移相态、运移方式和运移通道四方面内容,页岩气运移主要是烃源岩内的初次运移,同时讨论了初次运移的影响因素;在赋存机理方面,甲烷—页岩间表现出单/多分子层吸附和微孔充填等多种赋存机制,组分润湿性和孔隙有效性是决定甲烷吸附赋存和解吸运移的关键;在保存机理方面,盖层和物性自封闭是主要的保存机理,构造运动引起的裂缝—流体活动是页岩气保存条件遭到破坏的主要原因,流体活动时间和期次研究是页岩气保存条件和含气量定量评价的重要内容。页岩气富集机理的系统分析和创新认识为页岩气勘探开发评价提供了重要依据,建议加强页岩气演化历史全过程的动态评价。结合深层和常压页岩气勘探实践,分析了深层和常压页岩气的成因机制及主要特征,指出了下一步攻关内容及勘探方向。

界面特性对InAs/GaSb Ⅱ型超晶格光学性质影响理论研究

InAs/GaSb Ⅱ型超晶格是中红外谱段光电子器件的核心结构,其Ⅱ型能带排列特点使电子、空穴在实空间分离而跨过界面,其非公共原子构型使得界面态丰富。我们在Burt-Foreman包络函数理论的基础上,讨论了不同界面态对超晶格电子能态和波函数的调控作用。理论计算表明,超晶格缓变界面和界面势两种不对称界面态分布,都会导致重空穴带的自旋劈裂,而只有施加界面势时才会使得轻空穴带发生自旋劈裂。此外,研究了改变阱宽和改变势垒时超晶格体系带隙的变化趋势。结果表明,随着势垒厚度增大,陡峭界面和缓变界面两种界面态下的带隙计算结果逐渐降低,并且随着厚度增加带隙趋于收敛,而界面势下的带隙计算结果随着势垒厚度的增大而增大,与前两者呈现相反的趋势,这为中红外超晶格器件的精确设计提供了可参考的理论基础。

黔东南地区牛蹄塘组页岩孔隙结构多尺度表征及其对页岩气富集的影响

[研究目的]研究黔东南地区牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及其对页岩气富集的影响,抛开不利因素,为黔东南地区页岩气勘探提供建议。[研究方法]通过聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和氮气吸附等手段,对页岩微纳米孔隙结构进行多尺度表征,并结合研究区牛蹄塘组页岩的生烃及埋藏史,研究构造运动与孔隙结构关系,进而分析对页岩气富集的影响。[研究结果]牛蹄塘组页岩主要发育毫米级微裂缝、微米级黄铁矿晶间孔以及纳米级有机质孔隙,以墨水瓶状孔隙和平板结构的狭缝孔为主,孔隙结构复杂;结合FIB-SEM三维重构结果,有机质在页岩中占比较高,其孔隙度在0.04%~2.48%,对总孔隙的贡献率介于14%~96%,与有机质共生的黄铁矿晶间孔是沟通裂缝的主要孔隙类型;该地区页岩气赋存状态以欠饱和的吸附气为主,游离气含量偏低。[结论]牛蹄塘组页岩大量构造裂缝,沟通了有机质孔及黄铁矿晶间孔,改变了原有孔隙结构,致使原位聚集的页岩气沿裂缝逸散,是牛蹄塘组页岩含气量低的关键因素。热演化程度适中、构造保存好的区域是古隆起周缘下一步页岩气勘探的有利方向。

基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型研究

目前我国重载铁路普遍采用固定闭塞,列车追踪间隔较长且基本达到当前闭塞制式下的极限,而移动闭塞可以大幅度缩短列车追踪间隔,提高线路运输能力。因此根据我国重载列车运行特点,结合道路车辆跟驰理论,从工况选择的角度,分析建立基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型,并借助AnyLogic软件进行仿真研究。结果表明模型合理可行;出站和到站的列车运行最小追踪间隔时间大于区间内的列车运行最小追踪间隔时间;在考虑列车工况选择时,若前后列车均采取常用制动则最小追踪间隔时间更短。本次研究为缩短列车追踪间隔时间,提高重载铁路运输能力提供理论思考,也可为基于移动闭塞系统的重载列车自动驾驶做出理论探索。

火灾下双钢管混凝土复合短柱的性能与承载力计算方法

为研究双钢管混凝土复合短柱的耐火性能,建立了双钢管混凝土复合短柱精细化数值模型,在类似构件试验成果验证的基础上,开展其高温反应规律和耐火性能影响因素研究;全面分析了内管径厚比、外管径厚比、内外管直径比等参数的影响,以及不同截面组合形式(内圆外圆、内方外圆和内圆外方)双钢管混凝土短柱的耐火极限。基于热传导分析理论推导双钢管混凝土短柱截面的温度场分布公式,并根据有限元模拟结果对公式进行修正;最后基于温度等效原理进一步提出了火灾条件下双钢管混凝土短柱截面温度场的简化计算公式和承载力计算方法。结果表明:双钢管混凝土复合短柱具有较好的耐火性能,在直径不变时增大内钢管的厚度以及在厚度不变时增加内钢管的直径都有利于耐火极限的提高;在荷载作用和含钢率相同的条件下,不同截面组合形式的双钢管混凝土短柱耐火极限相差不大,但总体上双圆钢管混凝土短柱的耐火性能偏优;提出的温度场简化计算公式和基于等效温度的承载力计算方法与有限元结果相对误差都在15%以内。

单模带间级联激光器(特邀)

基于锑化物的带间级联激光器同时具有带间跃迁的高增益和级联结构的高量子效率,是中红外波段重要的相干光源,其功耗低于其它中红外半导体激光器,因而单模带间级联激光器在基于激光吸收光谱技术的高分辨气体检测和化学传感等领域具有很大的优势。目前利用Bragg光栅实现波长选择的单模分布反馈带间级联激光器已经实现商品化,但是,与同样有源区结构的Fabry-Pérot腔带间级联激光器最高600 mW的出光功率相比,单模功率最高55 mW,损耗较大。对几种不同结构的分布反馈带间级联激光器的性能进行对比分析,探讨这类单模中红外激光器损耗的主要来源以及改进思路。此外,介绍了垂直腔面发射和光子晶体带间级联激光器的进展,并与分布反馈带间级联激光器的性能进行比较,讨论其优缺点及适用的场景。

溪洛渡水库地震活动特征研究

溪洛渡水库是中国第二大水库,也是金沙江流域最大的一座水库。水库库首区位于雷波—永善三角形块体之内,即高烈度区构造环绕的“安全岛”内。蓄水前库区地震活动微弱,蓄水后地震活动显著增强,2014年5月4日发生的M_(S)5.1地震和同年8月17日发生的M_(S)5.2地震引起了地震学者及有关人员的关注。

上扬子地区寒武系牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育特征及主控因素

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩气勘探开发程度较低,且不同沉积区域有机质孔隙发育具有明显的差异性。本文针对位于上扬子板块东部鄂西裂陷槽的EYY1井、板块西部浅水陆棚相的W001-4井以及板块北部汉南古陆的SNY1井3个不同沉积区域的钻井样品进行分析,根据矿物组成划分了岩性;利用扫描电镜观察分析了有机质类型及有机质孔隙发育特征,并在此基础上讨论了有机质孔隙发育的主控因素。研究发现:(1)不同区域牛蹄塘组页岩矿物及岩性组成有差异,EYY1井、W001-4井页岩取样段岩性包括硅质页岩、钙质页岩和过渡型页岩3类,而SNY1井取样段岩性均为硅质页岩;(2)牛蹄塘组有机质分为原生有机质和运移有机质,原生有机质均具有较高的C/O比值,平均为6.74;运移有机质C/O值相对较低,平均为2.71;(3)EYY1井与SNY1井有机质孔隙发育较好,面孔率达到6%~28%,而W001-4井有机孔发育较差,面孔率为3%~10%。牛蹄塘组有机孔孔径分布均为单峰型,EYY1井和SNY1井有机质孔隙直径主要分布在2~50 nm,W001-4井样品有机质孔隙大小普遍在5~25 nm;硅质页岩有机质面孔率普遍高于钙质页岩;(4)牛蹄塘组页岩中运移有机质孔隙发育程度好于原生有机质,有机质生烃增孔作用和压实减孔作用相互叠加影响有机孔的发育。黏土矿物是制约页岩有机质孔隙微观发育机制的重要因素,富黏土的硅质页岩可能是寒武系页岩气甜点选择的重要线索。

贵州岑巩地区牛蹄塘组地层黄铁矿特征及其对页岩气的指示意义

黄铁矿特征研究可为页岩沉积环境恢复与页岩气富集保存规律预测提供依据。以贵州岑巩地区岑页1井牛蹄塘组为研究对象,基于岩心、薄片、扫描电镜及微量元素、硫同位素地球化学,确定牛蹄塘组页岩沉积环境及页岩气富集地质条件。研究表明,牛蹄塘组页岩黄铁矿发育为草莓状、自形-半自形及他形(主要为胶状他形)三种形态,不同形态的黄铁矿形成于不同沉积环境,草莓状黄铁矿形成于缺氧还原环境,自形-半自形黄铁矿形成于贫氧环境,胶状他形黄铁矿指示沉积过程有热液活动的参与。测试井牛蹄塘组整体处于较开放的沉积水体,上段为含氧-贫氧环境,硫同位素整体变轻且发生负漂;中段为较缺氧环境,硫同位素跨度大且发生正漂;下段为还原性更强的沉积环境,硫同位素小幅度负漂。黄铁矿含量与有机质富集密切相关,与黄铁矿有关的孔隙为页岩气吸附、保存及运移提供载体,且草莓状黄铁矿指示的缺氧硫化环境更利于有机质保存。研究工作系统梳理了黄铁矿对牛蹄塘组页岩沉积环境及储层页岩气富集的指示作用,为页岩气勘探提供指示。

林业造林技术及林木资源保护措施分析

通过植树造林可以改善生态环境,为经济发展奠定良好的生态基础。笔者介绍了播种造林技术、植苗造林技术、分殖造林技术和混交造林技术4种林业造林技术,从制定林木资源保护管理制度、提高技术人员的专业素养、加大林木抚育力度3方面总结了林木资源的保护措施。以期为今后林业建设过程中,不断提高造林技术水平,加强林木资源保护提供参考。

中国页岩气勘探领域和发展方向

我国油气对外依存度较高,勘探开发页岩气是缓解能源和环境压力的重要途径。尽管我国页岩气在短时间内已经取得了一系列重大进展,但目前仍然处于勘探发展方向选择的“十字路口”。为此,系统梳理了我国页岩气地质条件的特殊性,结合页岩气成藏机理研究成果,指出了我国不同领域的页岩气勘探方向。研究结果表明:①中国页岩气勘探可分海相、陆相及海陆过渡相3大基本领域,华北、扬子及塔里木3大板块页岩气地质特点各异,构造沉积演化、页岩生气成藏、后期改造破坏等多因素相互作用,形成了中国页岩气地质分布的复杂性及勘探领域的多样性;②海相页岩有机孔缝发育,奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩仍将是未来一段时间内页岩气勘探的主体,扬子地区的寒武系牛蹄塘组和震旦系陡山沱组、滇黔桂地区的泥盆系罗富组和石炭系旧司组、华北地区的蓟县系洪水庄组和中元古界下马岭组等可以作为页岩气勘探战略突破的对象;③大中型陆相盆地的构造深部位和斜坡部位、中小型盆地的沉降—沉积中心是陆相页岩气勘探的两大主要方向,页岩层理缝和粒间孔发育,多类型有机质与热演化程度的匹配常使得页岩油、页岩气共生,将成为陆相页岩气进一步探索的重要领域;④海陆过渡相页岩主要形成于晚石炭世—二叠纪,页岩与砂岩、泥岩、煤层及碳酸盐岩地层之间的旋回组合特点明显,页岩中成岩裂缝发育,较好的构造保存条件与成岩保存条件是该类型页岩气富集的两大要素,潮坪—潟湖沉积体系和三角洲沉积体系、大中型叠合盆地和中小型残留盆地,以及盖层发育且构造保存条件好的深层是海陆过渡相页岩气勘探的有利方向。

页岩含气量评价方法

作为页岩气资源勘探评价的核心基础,含气量的评价一直作为关键研究内容而受到高度关注。页岩气的成藏和富集是一个动态地质过程,游离和吸附状态天然气的同时存在及比例变化,导致了页岩中天然气赋存状态的复杂性。页岩含气机理与煤层气差异较大,直接和间接成因的页岩气类型各具不同的页岩油气形成条件和含气特点。垂向上的页岩含气相关指征曲线变化特点,可提供更多的沉积、含气及保存等信息。页岩含气量的获得方法可划分为6种基本类型,归属于3个可信度梯度级别,其中的现场解析法是含气量获取方法中的重要方法。在现场解析的升温过程中,只有当岩心在加热至地层温度前见解吸气者,通过线性或多项式逆向回归法计算出来的损失气量才具有明确物理意义。页岩的含气量受页岩的生气能力和强度控制,损失气、解吸气及残余气分别与吸附气和游离气存在内在联系。页岩吸附含气量和总含气量是页岩含气量地质评价中的重要参数,页岩气中游离气的占比不仅能反映页岩中天然气的赋存状态,而且更指示了页岩气的可采性。同时满足总含气量和游吸比双高目标的评价对象,是页岩气的有利目标。含气量、游吸比及可采系数等含气结构参数的同时使用,有助于更准确地进行页岩气评价。机器学习和大数据分析等提高了数据处理工作效率,智能评价是页岩含气量评价研究未来发展的重要方向。

古龙凹陷青一段米兰科维奇旋回识别及其沉积响应

松辽盆地青山口组湖相深水细粒沉积岩厚度大,具有巨大的非常规油气勘探潜力。利用小波变化和频谱分析方法,对研究区取芯井青一段地层的大段深水细粒沉积岩进行米兰科维奇旋回划分,并通过地球化学、全岩矿物等参数分析古沉积环境,将古环境的沉积响应与所划分的旋回进行对应分析,建立受控于米兰科维奇旋回的地层响应特征。研究表明,青一段地层中共识别出四级米氏旋回,分别为68个米级旋回、25个Ⅴ级旋回、6个Ⅳ级旋回以及1个Ⅲ级旋回界面,地层沉积主要受控于128 ka短偏心率和48 ka斜率旋回。青一段沉积环境整体上具有气候由干到湿,水体加深、还原性增强、盐度降低的旋回变化特征,6种环境组合表明了厚层泥页岩岩相与沉积环境之间的对应关系,其中暖湿气候控制的层状灰质泥岩有利于油页岩层发育。因此利用米氏旋回细分深水细粒沉积层,有望对页岩油气勘探获得突破。

泥页岩夹层对SAGD开发效果的影响

SAGD开发效果对储层非均质性十分敏感,泥页岩夹层对双水平井SAGD的泄油通道有一定的影响。以新疆风城某SAGD区块为研究目标区,建立了表征注采井间及井对上方夹层的多因素油藏数模模型,分别模拟了不同夹层展布形态、水平及垂向位置下的SAGD开发效果并进行对比研究,得到了夹层非均质油藏SAGD部署的临界夹层展布形态特征参数。同时可通过产油曲线所展现的典型特征,反推出诸如泥页岩夹层长度以及垂向位置等夹层展布情况,从而进一步掌握目标层系的地质体系结构,对指导下一步双水平井SAGD部署,规避地质风险,实现SAGD高效开发具有重要指导意义。

中国深层页岩气资源前景和勘探潜力

为了讨论页岩气产业的发展方向,从页岩气成藏地质条件、资源分布、勘探前景等方面探讨和评价了中国深层页岩气的资源前景和勘探潜力。研究结果表明:①自中元古代以来,不同类型的潜质页岩发育于纵向16套层系之中,它们均有形成深层页岩气的地质基础条件,形成了南方以下古生界海相为主、北方以中新生界陆相为主且受盆地类型(东中西部差异)约束、晚古生代海陆过渡相南北方均有发育的页岩气分布格局;②扬子、华北及塔里木板块均有形成深层页岩气的基础地质条件,但类型特点及分布各有差异,具有南北分区、东西分带的特点;③采用限定条件下的深度趋势分析法,预测我国埋深介于4500~6000 m的页岩气地质资源量和可采资源量(P_(50))分别为61.10×10^12m^3和11.07×10^12m^3,埋深介于3000~6000 m的页岩气地质资源量和可采资源量分别为115.72×10^12m^3和20.93×10^12m^3,其中规模性的深层页岩气资源量主要分布在四川盆地及其周缘地区,是深层页岩气勘探重要的现实领域,其次是鄂尔多斯、塔里木、准噶尔、渤海湾及松辽等大中型盆地及其周缘地区,在平面上分别形成了上扬子、西北、华北及东北等深层页岩气资源分布中心;④在现今含油气盆地中,深层页岩气主要分布在沉降—沉积中心方向,除了早古生代海相页岩之外,晚古生代海陆过渡相和中新生代陆相(含中小型盆地)页岩也是深层页岩气资源分布的有利指向,在中新生代陆相盆地中,不同构造部位下伏的上古生界也有望成为深层页岩气勘探研究的重要领域。结论认为,我国深层页岩气资源丰富、类型多样、分布广泛,具有良好的资源前景和重大的勘探意义,是我国页岩气产业发展的基本方向。

页岩有机孔成因演化及影响因素探讨

有机孔作为页岩孔隙系统的重要组成部分,形成于页岩生烃演化过程中,是页岩气生成、扩散和聚集留下的痕迹,也是页岩储层生气、储气能力的体现。在系统调研文献的基础上,结合已有的地质资料,首先,探讨了有机孔的成因,认为有机孔是有机质在生气膨胀力足够强时突破有机质表面大规模发育形成,属于生气膨胀力成因。其次,讨论了有机孔发育的影响因素。结果表明,有机孔发育除受TOC、R_o、有机质类型及显微组分等有机质地化属性影响外,还受有机质塑性特征、有机质赋存形式、次生沥青、压实作用及地层压力系数等的影响,变质阶段有机质的强烈压实变形不利于有机孔的保存,有机质黏附于矿物表面则有助于有机孔的后期保存,而地层压力系数与有机孔的发育具有较好的对应性。最后,以R_o作为主要划分指标,将有机孔的演化过程划分为未—低熟、成熟、高—过成熟及变质4个阶段,有机孔大量形成于高—过成熟阶段。

中国页岩气成藏模式

尽管我国在页岩气地质理论和勘探开发方面已经取得了重大进展,但对于页岩气成藏的地质特殊性和富集规律性方面的研究依然较为薄弱。为此,针对中国页岩气成藏模式开展了研究。研究结果表明:(1)前中生代大陆边缘型海相和海陆过渡相沉积、中新生代盆地型陆相沉积发育了多样性的富有机质页岩;(2)以中新生代陆相沉积为主的盆地叠覆在前中生代海相或海陆过渡相大陆边缘沉积之上,前者在盆地中形成了厚度大、有机质丰度高但时代新、热演化程度低的陆相页岩,盆地构造深部位有利于页岩气富集,后者时代老、热演化程度高、历经构造运动次数多的页岩得到了良好的保存,构造稳定区是页岩气富集的有利区;(3)主要形成于中新元古代、震旦纪—奥陶纪及泥盆纪—三叠纪的裂陷槽,是海相富有机质页岩沉积的有利区域,它们与成藏组合条件好的海陆过渡相页岩、中小型盆地中的煤系页岩及接受岩浆侵入影响的中低热演化程度页岩等一起,共同构架了我国丰富多彩的页岩气成藏模式;(4)基于已有的钻探成果,可以将中国页岩气成藏模式归纳为构造型和地层型两大类,前者主要与构造形态有关,而后者则主要与岩性地层变化有关;(5)页岩发育及含气量变化主要受沉积、成岩及后期构造运动等多方面地质因素的影响和控制,有利的沉积环境、适宜的热演化程度、良好的盖层封闭性和构造保存条件,是页岩气富集的必要前提。

我国近海非常规油气资源勘探态势及其地质有利性

0引言我国的非常规油气资源潜力巨大,全国油气资源动态评价最新结果表明,以致密气、页岩气和煤层气为代表的非常规天然气地质资源量是全国天然气总地质资源量的近2倍。预计至2030年,我国致密油和致密气年产量可分别占油气年产量的约8%和40%;页岩气和煤层气年产量分别占天然气年产量的约20%和6%。非常规油气将成为我国油气产能接替的重要生力军。

2013年芦山地震震源区地壳介质地震波速变化的特征分析

为探究芦山M7.0级地震后5年多来,震源区龙门山断裂带西南段介质波速的变化规律,本文基于2012年4月至2018年4月共6年的连续波形数据,运用移动窗互谱与频域偏振等分析方法,结合背景噪声源的特性,对不同深度范围内的相对波速变化以及震后的恢复过程与机制进行了研究.获得的主要认识包括:(1)年尺度而言,震源区周期为1~20s的背景噪声场相对稳定,但成分复杂、2~10s频带内至少存在2个能量相对稳定的噪声源;不同周期噪声的能量,在月变与季节性上的变化特征差异明显.(2)获得了长时间尺度、不同频带内介质相对波速的背景变化水平,1~2s、2~4s的波动幅度(约为±0.04%)与季节性变化规律强于4~10s、10~20s的,结合与降雨量相关的地下水位模型能很好地解释其变化规律.(3)震源区的同震波速降低现象清晰,降幅约为0.08%~0.1%;空间上,波速下降最为显著的区域主要集中在龙门山断裂带两侧约70km范围内,其中四川盆地一侧平均约为0.1%,略高于青藏高原(0.08%)一侧;在断裂带内的降速不显著.对不同子频带进行测量的结果显示,震后除10~20s外,其余3个子频带的相对波速在震后较短时间内(约20天左右)均出现较大幅度的波速降低现象,其中4~10s的平均降速最大(约为0.08%),分析认为主震及大量余震的松弛效应是引起介质波速下降的主要原因.(4)震后大约1年左右,波速变化基本恢复到震前水平,且至2018年4月前未观察到大幅的波速变化现象,总体上各频带内的结果均沿零线小幅波动.