四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩孔隙结构特征与页岩气赋存模式

近年来,四川盆地南部地区(以下简称川南地区)下寒武统筇竹寺组页岩气勘探开发取得了实质性的突破,但是,关于筇竹寺组页岩气储层孔隙结构特征及其对页岩气赋存模式影响的研究还较为薄弱。为此,以川南地区W207井筇竹寺组页岩为例,以总有机碳含量(TOC)不小于1.0%为界,将筇竹寺组页岩划分出4个高有机碳页岩层段(H1—H4层),并基于大视域扫描电镜、流体注入法孔隙定量表征、三维分子结构建模与分子模拟等方法,研究了不同富有机质层段页岩孔隙特征,并着重分析了H3层页岩孔隙发育特征与页岩气赋存模式。研究结果表明:(1)筇竹寺组页岩纵向上孔隙发育差异较大,其中H3层页岩孔隙系统最为有利,发育粒缘缝—有机质纳米连通孔隙—有机质基质分子内孔隙3级孔隙网络,其矿物粒缘缝与有机质纳米孔隙提供了较大的游离气储集空间,页岩有机质分子结构中普遍发育微孔,提供了较大的吸附空间;(2)微孔对总吸附量的贡献随压力增高而降低,但在30.0 MPa时仍贡献了56%以上的总吸附气量;(3)高温高压下(30.0 MPa、70℃),页岩中游离气甲烷含量占总含气量的57%,当压力由30.0 MPa降低至16.5 MPa,游离气贡献总开采气量超过80%;(4)粒缘缝、有机质纳米连通孔隙和有机质基质分子内孔隙良好的配置关系为页岩气富集及开发提供了良好的连通体系,远离风化壳的超压层段有利于页岩孔隙发育。结论认为,川南地区筇竹寺组H3层页岩孔隙系统发育,具备页岩气高产地质条件,是筇竹寺组下一步重点关注层段,在此基础上寻找远离风化壳、孔隙发育的超压页岩储层是筇竹寺组选区选层的关键。

考虑水合物孔隙赋存模式演化的含水合物沉积物渗透率模型

含水合物沉积物(gas hydrate-bearing sediments,GHBS)的渗透率是影响水合物生成和分解过程中气液运移特性的重要因素,常被选为水合物开采性能评价的重要指标。GHBS孔隙中水合物赋存模式与饱和度的变化,往往引起GHBS渗透率显著改变,现有渗透率模型多基于单一孔隙赋存模式建立,难以考虑赋存模式变化对GHBS渗透率的影响。基于平行毛细管模型,考虑水合物赋存模式变化对GHBS孔隙结构的影响,提出水合物颗粒包裹和孔隙填充两种赋存形式共存的混合赋存模式,引入双参数逻辑函数表征水合物孔隙赋存模式随饱和度变化的特性,建立了考虑水合物孔隙赋存模式演化的GHBS渗透率模型。通过与室内试验和原位测量数据对比验证了模型的适用性。结果表明:水合物生成过程中水合物饱和度的改变易导致其赋存模式变化,影响GHBS渗透率随饱和度变化的趋势;不同生成条件下水合物赋存模式演化特性存异,演化特征体现在主要赋存模式发生转变对应的临界水合物饱和度及演化的方向与趋势上;相比于已有模型,该模型能捕捉到水合物赋存模式改变时渗透率的变化特性,对室内制备和原位GHBS渗透率测量数据均能较好预测。

湖相高黏土泥页岩储层差异化水赋存模式——以普光气田千佛崖组一段为例

与海相页岩地层相比,陆相页岩孔隙普遍含水,且含水饱和度往往较高,同时,其储集空间以无机孔为主,有机孔质量分数较低,介孔—大孔较发育,长英质/碳酸盐纹层极为发育,导致地层导电性非常复杂,制约了含水饱和度预测精度。为了深化湖相高黏土页岩储层含水饱和度研究,提高陆相页岩气藏游离气储量认识水平,以四川盆地普光气田中侏罗统千佛崖组一段泥页岩为研究对象,对含水饱和度的影响因素、水赋存状态及气水差异赋存模式进行了探讨。研究结果表明:不同岩相水赋存方式及主控因素均有差异,纹层状页岩中水赋存以黏土束缚水、层理缝中可动水及有机质水膜为主,块状泥岩及层状泥岩以黏土束缚水为主。该研究对四川盆地中侏罗统千佛崖组泥页岩地层水的主要组成形式、含水饱和度主控因素以及不同赋存模式展开分析,其结果可为四川盆地相似区块的陆相页岩地层含水饱和度预测及游离气储量估算提供思路与依据。

海域孔隙型储层天然气水合物赋存模式定量化表征:声波和电阻率测井的约束

海域孔隙型天然气水合物储层中,水合物主要以颗粒胶结、包裹胶结、骨架支撑、孔隙悬浮4种赋存模式充填沉积物孔隙,水合物饱和度与赋存模式的不同导致了储层弹性和电性的差异,利用声波和电阻率测井资料联合处理可以进行水合物赋存模式的定量表征。首先利用Simandoux公式计算水合物饱和度,然后通过有效介质模型构建的岩石物理模板识别水合物赋存模式,最后计算储层中不同赋存模式水合物的相对占比。以全球范围内三个典型区域(中国南海神狐海域、北美Blake海台、新西兰Hikurangi边缘)为例,利用水合物储层的实际钻探资料,对水合物赋存模式进行定量分析:(1)中国南海神狐海域SH2站位储层中,水合物主要以骨架支撑模式产出,约占水合物总量的64%;(2)Blake海台994C站位储层中,水合物主要为颗粒胶结和包裹胶结模式,分别占总量的27%和51%;(3)Hikurangi边缘U1518B站位的水合物储层中,水合物主要为包裹胶结和骨架支撑模式,分别占总量的32%和47%。前人针对水合物形成和赋存模式的实验研究显示,水合物更易以颗粒胶结、包裹胶结和骨架支撑模式赋存,从侧面验证了上述分析结果的可靠性。本研究使用的声波和电阻率测井资料联合处理方法可实现海域孔隙型储层水合物赋存模式定量化评价。

考虑赋存模式影响的含水合物沉积物的本构模型研究

水合物含量和水合物赋存模式都会对含水合物沉积物的力学特性产生影响,但目前的本构模型很少考虑水合物赋存模式的影响。在分析水合物赋存模式对含水合物沉积物力学特性影响机制的基础上,提出了采用有效水合物饱和度来描述水合物赋存模式对沉积物力学特性的影响。基于前人建立的含水合物沉积物的统计损伤本构模型,假设含水合物沉积物微元强度服从Weibull分布,采用Drucker-Prager强度准则描述微元强度,建立了考虑水合物赋存模式影响的含水合物沉积物的统计损伤本构模型。该模型修正了水合物含量和试验围压对弹性模型的影响关系式,并且建立了模型参数m和F_0与水合物饱和度s_h和试验围压σ_3之间的关系。通过与试验数据的对比,说明该模型能很好地模拟含水合物沉积物的应力-应变关系,反映水合物含量和水合物赋存模式对含水合物沉积物的刚度、强度、应变软化等力学特性的影响规律。

水合物赋存模式对含水合物土力学特性的影响

基于非饱和制样法(US法)和饱和试样气体扩散制样(SD法)2种制样方法,利用三轴剪切试验研究不同水合物赋存模式对含CO2水合物土力学特性的影响规律。试验结果证实水合物的赋存模式及其含量对含水合物土的力学特性存在重要影响,微观机制分析表明:US法制得试样属于胶结赋存模式,该模式表现出典型的胶结土的结构特性,而SD法制得试样根据水合物含量不同,属于填充模式、接触模式和透镜体模式,显示出明显的颗粒摩擦材料的力学特性,但由于水合物的破碎损伤效应也会导致应变软化现象。最后,利用有效水合物饱和度的概念,提出能考虑2种水合物形成模式下抗剪强度预测的经验公式。

陕北横山矿区延安组3^(-1)煤层Sr和Ba的分布及赋存模式

煤中微量元素Sr和Ba的分布和赋存模式对研究煤层成煤古环境和煤炭的洁净利用有重要的意义。通过对横山5个矿区24个主采煤层煤样的工业分析、元素分析、矿物组成分析,采用相关性分析和逐级化学提取实验,研究该主采煤层中Sr和Ba的分布和赋存模式。研究发现,区内超过75%煤样属于特低灰煤;约96%的煤样全硫质量分数超过1%;主要的矿物成分为高岭石、黄铁矿和方解石。超过总分析煤样75%的样品中Sr和Ba富集,且在水平方向上Sr和Ba含量北部较南部更高。煤中Sr和Ba主要负载在天青石、重晶石、菱锶矿、碳酸钡矿、方解石和文石等矿物中。煤中Sr和Ba富集的主要原因是煤层中含有负载这两种元素的矿物。

鲁南碳酸盐岩丘陵贫水区典型地下水赋存模式分析——以沂南、费县为例

根据山东省沂南、费县两县的抗旱找水打井工作,利用物探定井、成井以及水文地质试验过程,对松林、西柳沟、响井、颜河庄4个村的水文地质条件进行了深入分析,总结了鲁南碳酸盐岩分布区两种典型的地下水蓄水模式,即断层蓄水构造模式和裂隙-岩溶蓄水构造模式。断层蓄水构造主要分布于该区中下寒武统地层,分布并不均匀和普遍,出水效果主要取决于断层的分布、张扭性质以及地下水径流方向的补给源,与地形情况关系不大;裂隙-岩溶蓄水构造在该区主要分布于奥陶系及上寒武统地层,裂隙岩溶发育,富水性好,发育较为广泛和普遍,打井出水成功概率高。对于两种典型地下水赋存模式的深入分析,可以为今后碳酸盐岩丘陵贫水区的地下水勘查工作提供思路。

西北内陆盆地山前带典型地下水赋存模式探讨

文章根据西部严重缺水地区人畜饮用地下水勘查示范工程成果,对西北内陆盆地山前带地下水赋存机理与开发利用模式进行了总结探讨,提出了四种地下水赋存模式,为解决类似缺水地区居民生活用水问题,提供地下水勘查及开发利用的参考。

广西干热型地热资源成因机制与赋存模式

干热岩(HDR)作为一种清洁、可再生的地热资源,所蕴含的地热能潜力巨大,极具开发前景和研究价值。为了向干热型地热资源生成理论研究及赋存条件分析提供案例,向干热岩成因机制、赋存模式的系统性总结贡献广西经验,选取地热资源丰富的钦州、合浦盆地为研究对象,采用区域地质调查、热物性测定、放射性元素测量、地热地球化学和地球物理勘查等综合性研究方法,对两个干热型地热资源潜力区的热源机制、运移和聚热模式进行了系统总结,即在有限的地质、地热井、热物性和大地电磁测深(MT)资料的约束下,初步建立密度、磁性、电性参数与基础地质认识有机统一的地质—地球物理模型和干热型地热资源赋存模型。结果表明:在地球内热的生成、演化理论制约下,钦州盆地以壳、幔物质上涌所形成的传导型热为主要热源,归属于强烈构造活动带—沉积盆地型干热型地热资源区;合浦盆地以“低速高导”局部熔融层为主要热源,以次级幔枝或热点为热源补给,归属于近代火山—沉积盆地型干热型地热资源区。研究结果为干热型地热资源的勘查提供了理论依据,对广西干热型地热资源潜力区的对比性研究和精细化评价具有示范性意义。

武汉市中深层地热赋存模式研究

武汉市具备形成中深层地热的地质条件,在系统分析武汉市地热地质条件的基础上,根据地热地质条件及其组合关系,将武汉市分为四带两区:襄广断裂带、西部盆山结合带、南部凹陷带、东部麻团断裂带、北部山区、中部低丘区。并根据各区带的地热地质条件,提出了八种地热赋存模式,在此基础上对武汉市地热资源勘查方向和勘查目标等提出建议。

试论矿山岩体边坡地下水赋存模式

本文通过大量的实测和研究资料的分析,对地下水在岩体边坡中的赋存、变化规律进行比较详细的论述,并尝试提出岩体边坡地下水赋存模式的设想。

高阶煤储集层气水赋存模式的划分与应用

以沁水盆地南部郑庄和马必东区块成藏主控因素为研究对象,利用分子模拟技术开展煤储集层微观气水赋存规律研究,论证了微观孔隙中甲烷赋存模式,结合评价井测试含气量、压裂和排采资料,根据微裂缝模型和边界层效应,建立考虑低渗裂缝动边界效应的动平衡赋存模型。结果表明,无水状态甲烷在直径为2 nm的孔隙中主要为吸附态,随含气饱和度增大,水分子的竞争作用减弱。明确了气水相压力、毛细管力和黏滞力间的压力平衡关系,将气水压力平衡模式划分为逸散模式和封存模式;分析了4种气水赋存模式对后期排采效果的影响,认为第Ⅲ类和第Ⅳ类气水赋存模式产气量较高。

深部煤层孔隙结构与流体差异赋存特征研究

【目的】鄂尔多斯盆地东缘已打破深部煤层气勘探禁区,多个区块呈现“单点突破、区域差异开发”特征,深部煤储层孔裂隙结构作为流体赋存与产出的物质空间,对于深部煤层气区块差异开发至关重要。【方法】系统采集鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤样品,基于常规孔渗物性测试、CO_(2)吸附、低温N2吸附、压汞和核磁共振等测试,以神府区块8+9号煤为例,系统总结深煤层孔隙结构及流体赋存模式。【结果和结论】结果表明:(1)深部煤孔隙结构差异较大,神府煤介孔−宏孔均发育,多为墨水瓶型和开放型孔。综合认为中阶煤孔隙结构的跨尺度效应稍有减弱,相对有利扩散、渗流。(2)中阶煤吸附能力降低,等温吸附曲线高压段曲线平缓,初期解吸效率低;含水饱和度增高,其介孔−宏孔的束缚水含量较高导致可动水孔隙率减小,降低了游离气的储集空间。(3)研究区存在“宏孔−微裂缝主控的游离气−自由水赋存”型、“微孔−介孔−宏孔主控的吸附气−束缚水赋存”型两类气水赋存模式,导致煤层气排采差异明显,其中“宏孔−微裂缝主控的游离气−自由水赋存”型是深部煤层气快速高产模式,该模式具有“见气时间短、中高产气、低产水”的生产特征,且由于应力对中大孔−微裂缝的伤害较强,建议该模式下的气井排采需适当控制排采速度以减小储层伤害,防止产量陡降;“微孔−介孔−宏孔主控的吸附气束缚水赋存”型模式具有“短期排水、缓慢见气”生产特征,排采仍需遵循“缓慢、连续”原则保证气井稳产;此外,由于孔隙以微孔、介孔为主,束缚水含量高,气井短期难获高产,需进一步探索加大压裂改造规模提高该类气藏产量。

低渗气藏储层孔隙中水的赋存模式及对气藏开发的影响

水在低渗气藏储层孔隙中普遍存在,影响储层供气能力。根据储层孔隙结构形态建立孔隙结构模型,研究了水在不同孔隙类型中的赋存模式及影响气相渗流的机理,在此基础上,采用仿真物理模拟实验技术,研究气藏发生水侵的条件及其对低渗储层供气能力的影响。研究结果表明:气藏储层孔隙中水主要以可动水和残余水2种方式赋存,两者是与储层物性、气驱压力直接相关的变量参数。可动水主要赋存于大孔隙及裂缝中,残余水在不同孔隙形态中有不同的赋存模式,对气相渗流的影响也存在差异。当气藏中水体大于6.0PV时易发生水侵,经过润湿作用形成部分残余水,滞留孔隙喉道中,占据甚至堵塞气相渗流通道,使气井外围储层储量动用滞后甚至难以动用,从而影响低渗气藏有效开发。

黔北下寒武统黑色岩系元素赋存状态及富集模式

通过对黔北下寒武统黑色岩系的地质和地球化学分析,结合前人研究成果,探讨了黑色岩系元素赋存状态及富集模式。黑色岩系富含有机质,粘土矿物成分高,Ni-Mo矿层以硫化物矿物为主,表明元素赋存状态主要为硫化物态、有机质结合态和粘土矿物吸附态等,但各个元素的赋存状态有所不同。黑色岩系多元素富集层是贵金属元素、稀土元素和其他微量元素的富集体,富集系数高。黑色岩系多元素的异常富集是古地理环境、构造运动、热液活动和缺氧事件的综合作用结果。

济阳坳陷不同岩相页岩油赋存机理

通过大量岩心观察、薄片鉴定、X-射线衍射全岩矿物分析和扫描电镜分析,将济阳坳陷古近系泥页岩划分为10余种岩相并分析了主力岩相的特征和形成环境。在岩相划分的基础上,结合氩离子抛光和环境扫描电镜技术,分析了不同岩相的储集空间和页岩油赋存状态。济阳坳陷泥页岩的储集空间主要包括各类基质的孔隙和裂缝。富有机质纹层状泥质灰岩/灰质泥岩储集空间是方解石晶间孔、黏土矿物晶间孔、层间缝,孔隙最大,裂缝最发育;富有机质层状泥质灰岩/灰质泥岩储集空间是方解石晶间孔、黏土矿物晶间孔、(微)裂缝;含有机质块状灰质泥岩储集空间是黏土矿物晶间孔,孔隙最小,裂缝不发育。不同岩相有不同的赋存状态,富有机质纹层状灰质泥岩相/泥质灰岩相和层状灰质泥岩相/泥质灰岩相以游离态为主,含有机质块状灰质泥岩相以吸附态为主。建立了富有机质纹层状-层状岩相和含有机质块状岩相2种页岩油赋存模式。

鄂尔多斯盆地上古生界煤系非常规天然气赋存特征

基于天然气赋存特征与勘探开发存在密切关系,为了鄂尔多斯盆地非常规天然气高效开发提供理论支持,通过对U-1井上古生界沉积演化史、有机质热演化史、烃源岩条件、储层类型、储层物性条件及含气性综合分析的方法,探讨了U-1井含煤地层非常规天然气的赋存特征。结果表明,研究区上古生界含煤地层主要发育潮坪-三角洲沉积,盆地持续沉降形成气藏,源内、近源成藏组合构建垂向多套天然气成藏。研究区发育页岩-砂岩-页岩、页岩-煤-页岩和页岩-煤-砂岩-页岩三种赋存模式,其中页岩-煤-页岩模式总含气量较高,适合煤层气开采;页岩-煤-砂岩-页岩模式次之,适合煤层气、致密砂岩气和页岩气综合开采;页岩-煤-页岩模式适合致密砂岩气藏开采。

水合物赋存形式对石英砂电性特征影响的数值模拟研究

天然气水合物储层精确评价关系到储层的生产与开发过程.由于储层微观结构具有非均质性,且水合物合成分解过程中分布形式复杂,水合物储层物性变化规律尚不明晰,从而难以对储层水合物饱和度进行准确预测.为明确水合物赋存模式对电性特征的影响规律,本文基于石英砂样品采用随机模拟的方法实现了颗粒包裹型、孔隙填充型和团簇状分布三类赋存模式的水合物数字岩心构建,并进一步提取孔径分布分析不同水合物分布模式下的微观结构变化特征,利用有限元方法对含水合物数字岩心进行电性模拟,结合阿尔奇公式得到适用于含水合物石英砂介质的经验参数取值,并采用实验室内水合物合成实验电阻率测量数据与实际储层电阻率测井数据对比验证了阿尔奇经验参数取值的正确性及有效性.结果表明,随着水合物饱和度逐渐增加,在相同水合物饱和度下,颗粒包裹型生长引起的微观结构变化对电传导过程的影响最为显著;孔隙填充型水合物生长引起的孔隙结构变化对电传导过程影响最小;不同水合物赋存形式下,沉积物孔径分布变化规律从微观角度解释了三类分布模式的电性差异.研究结果有助于研究储层内含水合物沉积物合成分解过程中的电性特征演化规律.

天然气水合物沉积物的强度模型

建立有效描述含天然气水合物(以下简称"水合物")沉积物强度特性的强度模型是水合物开发前必须解决的关键问题之一。在调研前人对含水合物沉积物强度试验结果的基础上,分析了水合物存在对土体强度的两种影响机理,分别是水合物作为持力体分担土骨架部分应力以及土颗粒之间的胶结作用。在此基础上,把含水合物沉积物视为复合材料(土颗粒骨架相和水合物相复合)进行考虑,建立了含水合物沉积物的强度模型,该模型能较好地反映不同水合物赋存模式、不同水合物含量、不同围压作用下的含水合物沉积物的强度特性。同时,该模型还能很好地反映细粒土中水合物形成后内摩擦角的减小。然而,由于前期相关试验数据的缺乏,该模型的一些关系式还有所欠缺,在后期的工作中需要进一步的优化。