黔中隆起及周缘地区牛蹄塘组含氮页岩气分布特征及有利勘探方向

黔中隆起及周缘地区位于四川盆地以南的复杂构造改造区,广泛发育的下古生界海相牛蹄塘组页岩具有分布面积广、厚度大和有机质类型好等特点,页岩气资源潜力巨大。但是,该区页岩气勘探效果不佳,多口井揭示N2含量高。为揭示四川盆地外牛蹄塘组页岩气高氮低烃的原因,本次研究选取牛蹄塘组高N2含量与低N2含量的页岩样品,对比其地质与地球化学特征,初步分析牛蹄塘组N2的成因,并结合气体组分的区域分布特征,阐明了不同地区页岩气气体组成差异的原因。结果表明,牛蹄塘组页岩解吸气中N2可能来源于有机质高成熟氨化作用或过成熟热解作用。牛蹄塘组早期生成的烃类气受通天断层的影响可能发生了散失,而当等效镜质组反射率大于3.5%时,N2的产率显著增加,N2相对含量也相应增加,导致牛蹄塘组页岩气具有高氮低烃的组成特征。综合研究认为,黔中古隆起金沙、大方一带,雪峰古隆起松桃、岑巩、黄平和麻江一带为复杂构造改造区过成熟牛蹄塘组页岩气有利勘探区域。

黔北地区牛蹄塘组高—过成熟页岩气富氮特征及机理探讨

黔北是我国页岩气勘探开发试点地区之一,区内页岩气组分及成因尚不清楚。基于黔北地区普遍发育循环型地热系统这一典型地质特征,紧密结合区内牛蹄塘组页岩气富含氮气问题,通过页岩气组分及同位素特征、温泉及其伴生气地球化学特征,讨论了页岩气成因、富氮气机理及富集条件。结果表明:黔北地区牛蹄塘组富氮页岩气中氮气主要来自大气,烃类气体及二氧化碳来自有机质热裂解作用,是有机质过成熟阶段的产物;循环型地热系统是导致页岩气富含氮气的主因,造成页岩气与温泉伴生气发生组分交换,使得储层中剩余页岩气甲烷δ^(13)C值明显低于有机质热裂解成因甲烷;断层、循环型地热系统、底板岩性是影响黔北地区牛蹄塘组页岩气保存条件的关键因素。通过气体组分、同位素特征,结合地质环境,尝试寻找评价页岩气保存条件的有效方法,有助于完善页岩气成因理论,能为黔北地区牛蹄塘组页岩气勘探方案部署提供理论参考。

高—过成熟页岩CH_(4)/N_(2)/CO_(2)混合气体竞争吸附特征与地质意义

为研究高—过成熟页岩对N_(2)、CH_(4)及CO_(2)混合气体的竞争吸附特征及其地质意义,通过混合气体吸附—解吸装置,结合穿透曲线法,对四川盆地周缘NY-1井龙马溪组1 420.90 m、1 422.75 m、1 423.75 m和牛蹄塘组2 261.53 m、2 265.80 m、2 268.37 m 6个深度的岩样,开展了20℃、注气压力0.25 MPa条件下N_(2)、CH_(4)和CO_(2)等比例混合气体的竞争吸附实验,得到了各岩样对混合气体的竞争吸附规律;并通过低温N_(2)和CO_(2)吸附法,分析了6个岩样的孔隙结构,探究了其对竞争吸附的影响。结果表明:龙马溪组页岩中N_(2)出口端浓度有超过初始浓度的现象,而牛蹄塘组页岩中N_(2)、CH_(4)和CO_(2)出口端浓度均未超过初始浓度;实验结果与Yoon-Nelson模型拟合结果较好,R^(2)值可达0.9以上,各岩样吸附速率常数均有N_(2)>CH_(4)>CO_(2)的规律,故N_(2)相较CH_(4)和CO_(2)可先被样品吸附,随后吸附速率慢的CH_(4)和CO_(2)被吸附,岩样对2种气体吸附选择性更强,所以将N_(2)置换出,导致龙马溪组岩样N_(2)出口端浓度超过初始浓度;龙马溪组岩样中微孔发育程度较高,孔径小、比表面积大、吸附能力强,能更好地吸附CH_(4)和CO_(2)这2种吸附选择性强的气体,使得已吸附的N_(2)被置换出,从而造成游离气中N_(2)浓度增加。实验结论为我国页岩气勘探开发提供了理论依据,同时对部分地区页岩气组分中N_(2)的成因具有一定指导意义。