陆相页岩含气性主控地质因素——以辽河西部凹陷沙河街组三段为例

以辽河西部凹陷沙河街组三段页岩为研究对象,在有机地化、岩石矿物组成、扫描电镜、等温吸附等实验分析以及岩心观察的基础上,分析讨论了陆相页岩气形成条件,并着重探讨了陆相页岩含气性主控地质因素以及海、陆相页岩气发育条件差异。研究表明,辽河西部凹陷沙河街组三段泥页岩具有沉积厚度大、有机质丰度高、有机质类型多样、热演化程度较低、储集物性好以及含气量高等特点,具备陆相页岩气形成的基础地质条件;此外,页岩的含气性还受到泥页岩有机组成、无机组成和孔隙等内在因素以及温度、压力和埋藏深度等外在因素的共同影响;吸附态天然气受有机碳含量、有机质成熟度、岩石矿物组成以及温度、压力和深度的影响,表现为吸附气量与有机碳含量、黏土矿物、压力呈正相关关系,其中黏土矿物组成中又以伊/蒙混层的影响为主;与有机质成熟度、碳酸盐矿物含量、温度呈负相关关系,随着埋藏深度增加表现出先增加后降低的趋势;游离态天然气主要受到泥页岩孔隙度大小的影响,表现为孔隙、裂缝越发育,页岩孔隙度越高,游离气量也就越高,其中孔隙发育程度与有机质成熟度以及黏土矿物含量呈正相关关系,与石英、长石及碳酸盐矿物含量呈负相关关系,与有机碳含量关系不明显;裂缝的发育则更多地受到构造应力、岩石矿物组成、岩石力学性质、黏土矿物脱水收缩、成岩作用等内、外在因素的共同影响。通过对比海相和陆相页岩气形成条件后发现,烃源岩成熟度的差异从根本上决定了陆相和海相页岩的含气潜力,并可能进一步影响低成熟度条件下陆相页岩气的赋存方式,即溶解气对于陆相页岩气而言可能具有不可忽视的贡献。

阿尔金南缘山前侏罗系页岩气地质特征

阿尔金南缘山前侏罗系泥页岩发育,但页岩气勘探尚未涉及。以野外地质调查和岩心观察描述为基础,通过采样分析测试,厘定了阿尔金山前侏罗系泥页岩层段的分布和有机地化特征,识别出了有效页岩的赋存层位和分布区域。发育于半深湖环境的大煤沟组,是侏罗系泥页岩层段的主体,沿山前呈NE-SW向条带状展布。泥页岩总有机碳含量主要分布于1.00%-5.19%,有机质成熟度主要分布于1.11%-2.87%,有机质类型以Ⅱ1-Ⅱ2型为主。借鉴北美经验,认为山前大煤沟组泥页岩层厚较大,有机质丰度高,类型和热演化阶段适宜生气,页岩气发育的地质条件较好;月牙山区带、黑石山—三脚架区带、柴水沟—清水河区带以及茫崖1号沟区带为4个页岩气有利区。

湘西北地区龙马溪组页岩气聚集条件与含气性分析

为评价湘西北地区下志留统龙马溪组页岩气聚集条件及含气性,优选并实施钻探了永页1井,揭示的龙马溪组暗色泥页岩厚度131.2 m,其中黑色页岩19.3 m.永页1井龙马溪组黑色页岩具有有机碳含量高（平均为2.0％）、成熟度适中（等效Ro平均为2.4％）、脆性矿物含量高（石英含量平均为50.3％）、黏土矿物含量低（平均为31.3％）、孔隙度低（平均为1.7％）等特征,具有良好的页岩气聚集条件;尽管等温吸附含气量平均可达2.52 m^3/t,但现场解析总含气量很低,推测这是黑色页岩埋深较浅且湘西北地区晚期构造活动强烈、保存条件不好所致;黑色页岩的沉积厚度反映了该井位于龙马溪组深水陆棚沉积的边缘相带,而更靠近沉积中心的花垣—保靖—龙山一带,黑色页岩厚度可达30～40m,是该区龙马溪组页岩气下一步勘探的主要区域.

页岩储层体积压裂缝网形成的主控因素及评价方法

页岩储层的体积压裂能有效沟通天然裂缝使其形成缝网系统,极大地提高了页岩气的产能,让页岩气的开采尽快获得经济效益,因此对体积压裂缝网形成研究显得尤为重要,在对国内外大量页岩储层测试数据和体积压裂缝网形成研究成果全面系统调研和深入分析总结的基础之上,认为页岩储层体积压裂缝网的形成主要受控于3个方面的因素:1储层本身质量好,高的脆性矿物含量、杨氏模量,低的断裂韧度、泊松比、应力衰减速率和储层敏感性等,即储层的可压裂性越高,越易形成缝网;2地质背景条件优越,低的应力各向异性、天然裂缝发育、小的逼近角等,利于压裂裂缝延伸并扩展成缝网;3压裂工程措施适当,包括起裂方位和压力、支撑剂及压裂液性能、施工液量及排量等施工参数设计合理,有利于水力裂缝的充分扩展;另外,对以上控制因素的评价方法主要有室内实验、软件数值模拟及现场监测等,这些认识对体积压裂缝网形成机理研究及压裂优化设计具有重要的理论价值和实践意义。

延长组页岩储层纳米级孔隙特征及影响因素——以鄂尔多斯盆地柳坪171井为例

运用压汞法和氮气吸附法分别对延长组页岩储层纳米级孔隙进行测定,通过等温吸附线和氩离子抛光扫描电镜照片描述,对孔隙结构特征分类表征并结合页岩样品岩石矿物组分、成熟度和有机碳含量测试讨论控制纳米级孔隙结构的主因。结果表明：延长组页岩储层孔隙主要为纳米级孔隙,并以中孔为主,占总孔体积的66%-84%,孔径主要分布在1-25 nm。其中长7段、长8段页岩的比表面积主要是由孔径小于5 nm的孔隙所提供的,长9段页岩的比表面积主要是由孔径小于10 nm的孔隙所提供的。延长组页岩吸附回线特征表明纳米级孔隙多以开放型为特征,主要包括有机质内部孔隙、黄铁矿莓状体粒间孔和黏土矿物粒间孔,以及部分长石溶蚀孔,此外页岩中还存在大量微裂缝。其中有机质内部纳米级孔隙和黄铁矿莓状体粒间孔是筒柱状孔,锥形孔、楔状孔及细颈瓶状或墨水瓶状孔的主要来源;长石溶蚀孔大多为半球形孔;黏土矿物粒间孔可贡献一端封闭或两端开口的筒状孔;微裂缝以平行壁狭缝状、弯曲波浪状、夹板形楔状为特征。有机碳含量是控制延长组页岩储层中纳米级孔隙体积及其比表面积的主要内因,页岩成熟度、黏土矿物含量和脆性矿物含量对纳米级孔隙控制作用不明显,但莓状体黄铁矿的增加有助于页岩中孔隙的增加。

湘鄂西地区下志留统龙马溪组页岩吸附能力主控因素

利用实验测试手段剖析了湘鄂西地区龙马溪组页岩的有机质特征、矿物特征、孔隙特征以及甲烷吸附特征,发现龙马溪组页岩的甲烷吸附能力较强,在恒温30℃时平均饱和吸附气量为2.46 cm3/g,具有良好的储气能力。通过相关性分析,认为有机碳含量、适中的有机质成熟度、干酪根镜质组和惰质组含量、黄铁矿含量和微、中孔的体积与吸附能力正相关性较强,是吸附能力主要的内部控制因素。温度和压力作为外部控制因素分别与吸附能力呈负相关和正相关性,而该区构造抬升幅度大,对温度和压力具有较大影响。研究认为,构造抬升对吸附能力的影响具有阶段性特征:当地层在高压区内抬升时,温度对吸附气的影响大于压力对吸附气的影响,构造抬升使得页岩的吸附能力增强;当地层抬升幅度很大、地层进入低压区时,压力对吸附气的影响大于温度对吸附气的影响,会使得吸附气量迅速下降。

渝东南-黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝有效性研究

基于对研究区下寒武统牛蹄塘组页岩岩心裂缝观察描述,利用测井、区域地质资料定量研究裂缝有效性,对其主控因素进行定性分析,结合页岩岩心现场解吸实验,探讨页岩含气量与裂缝有效性关系。结果表明:牛蹄塘组页岩岩心裂缝发育,当裂缝开度大、角度陡倾、延伸较远时,深、浅侧向电阻率值差异明显,裂缝有效性高;若裂缝角度平缓、纵向上延伸较浅、开度小,深、浅侧向电阻率值无明显差异,裂缝有效性差,且多为矿物所封堵。页岩裂缝有效性主要受充填程度、溶蚀作用、异常流体高压、构造活动等因素控制。其中矿物封堵对裂缝有效性造成破坏较大;溶蚀作用和页岩中的异常流体高压对改善页岩孔渗、提高裂缝有效性有积极效果,区域构造活动对不同构造部位裂缝的有效性产生不同影响。有效裂缝有助于吸附态页岩气的解吸,增加游离气含量,成为天然气运移、开采的通道,特别对改善页岩储层渗透率作用更大。然而过大规模尺寸的裂缝会破坏页岩密封性和超压,使天然气散失,不利于页岩气保存。

四川盆地上三叠统须五段页岩微观孔隙结构及其控制因素

为了深入研究四川盆地上三叠统须五段陆相页岩储层微观孔隙结构,运用氩离子抛光扫描电镜(SEM)、低温氮气吸脱附以及相关地球化学分析实验等技术对该地区页岩储层的微观孔隙结构进行了研究,并对控制其纳米孔隙发育的主要因素进行了探讨。结果表明:四川盆地须五段页岩微观孔隙可分为有机孔和无机孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔),微裂缝可分为构造微裂缝、有机质生排烃缝和成岩收缩缝等;孔隙结构类型以两端连通的圆柱孔、平行平面间的缝状孔和呈锥形的管孔为主;微观孔隙孔径分布区间大(1~80 nm),峰值主要集中于2~8 nm之间;以中孔(2~50 nm)为主,所占比例为60.21%(或以黏土矿物孔为主,所占比例为44.62%);页岩的有机质丰度和黏土矿物含量是控制纳米孔隙发育的主要因素。

渝东南—黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝发育特征与主控因素

依据渝东南—黔北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩露头、岩心、薄片和扫描电镜下裂缝系统的观察描述、特征参数和对应样品分析测试数据,深入分析并探讨了牛蹄塘组页岩裂缝的发育特征与主控因素及其对页岩含气性的影响。结果表明:牛蹄塘组页岩中发育不同类型的宏观裂缝和微裂缝,宏观裂缝以构造缝为主,主要为高角度的剪切缝、张剪性裂缝、压扭性裂缝及低角度滑脱缝;微裂缝主要为非构造成因的层间缝、粒间缝和粒内缝。岩心中宏观裂缝大部分被充填,充填物主要为方解石、泥质及黄铁矿。裂缝的发育主要受构造应力及构造部位、有机质含量、矿物成分及含量、岩性与岩石力学性质等多种因素的影响,其中构造因素是裂缝发育最主要的控制因素,脆性矿物与有机质含量对页岩岩石力学性质与裂缝的发育具有重要影响。在良好保存条件下,裂缝的发育对牛蹄塘组页岩含气性与渗透性均具有贡献,而对渗透性的改善是其最主要的贡献。压扭与滑脱性裂缝缝面糜棱状矿物内部孔隙、裂缝发育,有效改善了页岩的孔渗能力。裂缝中方解石、石英等充填物内部发育开启的次级裂缝和溶蚀孔缝亦增加了充填裂缝的有效性。

柴达木盆地南翼山油田新近系油藏包裹体与成藏特征

基于流体包裹体测试,结合盆地埋藏史分析,对柴达木盆地南翼山油田新近系油藏成藏特征进行了剖析。研究表明南翼山油田新近系上油砂山组颗粒灰岩储层中包含液态烃、气液烃、气态烃及盐水等4种包裹体类型,主要分布于切穿灰岩颗粒的微裂隙、灰岩缝洞方解石充填物及粒问亮晶方解石胶结物中,烃类普遍发较强的蓝色和浅蓝色荧光,其中掺杂显示较强黄绿色荧光斑点。研究还表明上油砂山组储层中存在2期包裹体,第1期包裹体形成于上新世中期,此时上干柴沟组烃源岩进入低成熟阶段,伴随中喜马拉雅期构造运动,油气沿断层向上运移成藏,该期油气充注量较小,主要为少量低成熟的液态烃;第2期包裹体形成于上新世晚期,该时期圈闭定型、烃源岩成熟和断层、裂缝运移通道条件等匹配最好,是油藏中烃类注入的关键时期。

鄂尔多斯盆地东南部上古生界致密砂岩储层特征及主控因素分析

鄂尔多斯盆地上古生界是我国致密砂岩气勘探开发的代表层位,盆地东南部相比于盆地北部勘探程度较低,但也显示出良好的油气勘探前景。本溪组、山2段、山1段和盒8段为研究区上古生界主要的致密砂岩发育层段。结合大量的钻井资料、岩芯观察、岩石薄片、扫描电镜以及储层物性测试数据,对鄂尔多斯盆地东南部上古生界致密砂岩储层主要储层段的沉积环境与分布规律、储层岩石学特征、储集空间、成岩作用、物性特征等进行了分析研究,最终得出研究区从本溪组到盒8段,砂体发育规模逐渐增大;砂岩储层的岩石类型以中~粗粒石英砂岩和岩屑石英砂岩为主,岩屑砂岩次之;储集空间主要为溶蚀孔、残余粒间孔与微裂缝,其中溶蚀孔是最主要的储集空间;主要的成岩作用类型主要有压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用及破裂作用。成岩作用,沉积环境和物源等因素共同控制着致密砂岩储层的发育。

鄂尔多斯盆地南部煤系地层中致密砂岩成岩作用及储层特征研究

通过观察鄂尔多斯煤系地层的镜下薄片,以苏里格地区山西组1段与石盒子组8段为例,对盆地南部煤系地层中致密砂岩的储层特征及成岩作用进行研究,结果表明成岩作用对储层特征具有重要影响。研究区主要岩石类型为岩屑石英砂岩,成岩作用类型主要是压实作用、胶结作用、溶蚀作用等,结合区域成岩演化序列,认为研究层段已经进入到中成岩阶段B期。通过对砂岩的储层物性参数进行对比分析,发现不同的成岩作用对储层物性特征有不同的影响作用,压实作用、压溶作用及胶结作用在成岩作用早期破坏了储层孔隙结构,使储集物性变差,进入成岩作用中期之后,溶蚀作用开始产生次生孔隙,储层物性得到改善。

渝东南‒黔北地区下古生界页岩非构造裂缝发育特征与主控因素

天然非构造裂缝是页岩气的重要储集空间,但目前针对非构造缝形成机理、控制因素及发育特征的研究不足.对研究区下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩岩心非构造裂缝进行观察描述,通过扫描电镜分析识别页岩非构造裂缝并研究其结构特征,结合沉积环境、有机质丰度和类型、热演化程度、生烃史、粘土矿物含量、水体古盐度和成岩作用,分析各主控因素对非构造裂缝发育特征和分布规律的影响作用.结果表明,渝东南‒黔北地区下古生界页岩非构造裂缝发育程度较高,主要类型包括成岩收缩缝、溶蚀缝和异常高压缝,其在纵向上切穿深度较浅,形态不规则,微观结构呈丝缕状、卷曲片状,缝宽一般10~500 nm,最大可超过1μm,延伸性和连通性较好,可改善页岩的储渗性能.牛蹄塘组下部和龙马溪组下部的深水陆棚相发育大量的水平层理,是非构造缝发育的有利相带.欠压实增压和生烃增压可产生大规模超压裂缝,埋藏早期欠压实为地层超压的主因,生烃增压与热演化深度有很好的对应关系,并且可释放有机酸促进次生溶蚀缝发育;当构造运动的破坏调整作用使异常超压释放,超压裂缝随之萎缩甚至闭合.下古生界页岩在中等古盐度水体环境中发育,其高粘土含量有利于成岩收缩缝的形成.龙马溪组页岩处于中成岩晚期,随着蒙脱石不断向伊利石转化,成岩收缩缝已接近最大值.牛蹄塘组页岩属于晚成岩期,成岩收缩缝形成速率减缓,其体积已接近或达到最大值.