四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩裂缝发育特征及其控储意义

利用岩心、测井、扫描电镜和相关样品物性分析等手段,探讨了四川盆地周缘五峰组-龙马溪组页岩裂缝类型、发育特征、分布规律及其对页岩气富集与保存的影响。结果表明：①页岩裂缝发育受沉积、成岩、构造与压力演化等因素共同影响。低角度滑脱缝与层理缝充填程度低,对储层孔隙度和渗透率均有贡献;高角度裂缝和水平层间缝通常被充填,裂缝有效性较低。低角度裂缝对高角度裂缝穿层性的调节对页岩气的富集与保存具有重要意义。②页岩微裂缝以非构造成因为主,上部低有机质高粘土层段层理缝与大尺度层间微裂缝发育程度低,小尺度粘土粒间孔缝发育,宜采用"密切割"和"高砂比"等储层改造工艺技术以提高缝网控制储量。底部硅质页岩层理缝、层间微裂缝和刚性矿物粒缘缝发育程度高,裂缝力学性质薄弱,它们与密集发育的低角度及小尺度高角度裂缝共生形成了有利的天然缝网系统。③中-浅埋深下层理缝和层间微裂缝渗透率显著高于基质,利于储层改造与页岩气的渗流。深层条件下裂缝与基质渗透率均较低且大致相当,储层渗流能力与压裂改造效果是影响深层页岩气高效开发的重要因素。     

中国南方海相与陆相页岩裂缝发育特征及主控因素对比——以黔北岑巩地区下寒武统为例

依据裂缝发育特征与对应分析测试资料,分析了下寒武统变马冲组二段（变二段）页岩裂缝发育特征、主控因素及海相与陆相页岩裂缝发育的差异性。结果表明,变二段兼具海相与陆相页岩部分特征,页岩段裂缝以低角度层理、层间和滑脱缝为主,与陆相页岩相似;砂泥互层与砂岩段裂缝发育程度高,以高角度构造缝为主。裂缝发育受构造应力、岩性与矿物组分、地层厚度、TOC和储层非均质性影响,主要表现为：岩性与岩石力学性质控制构造缝的发育,地层厚度控制裂缝的密度与尺度,TOC控制层间超压裂缝发育,储层非均质性控制层理缝的发育。海相与陆相页岩TOC、石英、脆性和裂缝具有不同耦合特征,海相页岩较大的脆性与单层厚度利于储层改造,但在强改造下易发育穿层裂缝,不利于保存。陆相页岩较低的单层厚度、较强的塑性与非均质性能有效避免穿层裂缝的发育,利于页岩气保存。变二段不同岩性组合及其裂缝发育特征与主控因素对海相与陆相页岩气保存、富集与储层改造等方面具有一定参考价值。     

四川盆地川西坳陷新场须家河组二段气藏甜点模式及形成机理

致密砂岩气藏甜点评价是储量有效动用的关键。基于四川盆地川西坳陷新场须家河组二段气藏精细解剖,阐明了气藏甜点地质特征,建立了气藏甜点模式和识别标准,明确了甜点空间分布特征,探讨了致密气藏甜点形成机理。结果表明：①有效储层划分为两种类型,分别为平缝发育的中-粗粒砂岩和块状层理的中粒砂岩,且有效裂缝为倾角大于30°的构造缝;②气藏甜点可以划分3种类型,分别为断缝型、层理缝型和孔隙型甜点,断缝型甜点高角度裂缝较发育,主要分布在SN向断裂所控制的断缝体内,层理缝及孔隙型甜点高角度缝不发育,主要分布在断缝体之外的优质储层内;③构造位置较高的有利含气区是新场须二段气藏甜点发育的基础,晚期断裂影响的断缝体决定了断缝型甜点的形成,在断缝体之间,优质储层品质是层理缝及孔隙型甜点形成的主要控制因素。明确气藏甜点模式,阐明甜点形成机理,一方面可以深化致密气藏甜点理论认识,另一方面也可以为甜点分布预测和可动储量评价提供有力支撑。     

新场气田储层裂缝特征及其与动态气水分布的关系

利用岩心、测井及生产测试等资料,在评价天然裂缝特征的基础上,分析了不同类型裂缝的常规测井响应特征,并利用常规测井资料对其进行识别,进而评价不同类型裂缝与气藏动态气水分布之间的关系,并探讨其地质成因。研究表明,新场气田须二段储层主要发育构造裂缝和成岩裂缝2种成因类型。其中,绝大多数构造裂缝为剪切裂缝,按其倾角特征可进一步分为高角度缝、斜交缝和低角度缝;成岩裂缝主要为层理缝,有效性较好,对整体上改善储层物性贡献较大。新场须二段气藏动态气水分布与裂缝发育程度及裂缝类型关系密切,其中以发育低角度裂缝或网状缝为主的储层表现为产水或快速高含水,而以高角度缝发育为主的储层往往为高产气层,且稳产时间相对较长。研究认为,基于该区气藏气水分布的复杂特点,储层中不同类型的天然裂缝造成渗透率的各向异性是影响气藏动态气水分布的关键因素。      

泥页岩裂缝发育特征及其对页岩气勘探和开发的影响

裂缝既可为页岩气提供聚集空间,也可为页岩气的生产提供运移通道。泥页岩作为一种低孔低渗储层,页岩气生产机制非常复杂,涉及吸附气含量与游离气含量、天然微裂缝与压裂诱导缝系统之间的相互关系。对泥页岩裂缝的成因类型、识别特征、基本参数(宽度/张开度、长度、间距、密度、产状、充填情况、溶蚀改造情况等)、孔渗性、地质控制因素及其对页岩气聚集和产出的影响进行了研究。泥页岩中主要存在5种裂缝,即构造缝(张性缝和剪性缝)、层间页理缝、层面滑移缝、成岩收缩微裂缝和有机质演化异常压力缝;控制裂缝形成的地质因素复杂,主要有区域构造应力、构造部位、沉积成岩作用、岩性、岩相、物性及地层压力等;裂缝识别特征及成因机制各不相同,其对页岩气的吸附和解析以及渗流性响应所起的作用也不相同。页岩气有利勘探目标区应首选那些拥有较高渗透能力或具备可改造条件的泥页岩裂缝发育带。     

川西DY构造须家河组致密砂岩储层裂缝分布控制因素

川西DY构造须家河组致密砂岩储层发育4种类型裂缝:构造缝、成岩缝、异常高压缝以及诱导层理缝,其中以高角度的平面"X"剪切缝为主.该区裂缝的发育分布受构造应力、构造部位、岩性、岩层厚度以及流体压力等因素的控制.构造应力的方向和强度控制了全区裂缝的类型和裂缝产状,在北西向(NW)挤压应力的作用下形成了高角度的南北向(NS)...     

川东北YB地区须家河组裂缝特征及主控因素

川东北YB地区须家河组储层为低孔、低渗的致密砂岩储层,裂缝的存在极大地改善了储层的储渗空间,提高了单井产能。综合分析研究区的构造特征、演化特征、岩心资料及成像测井资料认为,须家河组储层裂缝以构造缝为主,倾向NW,西北部地区以中低角度缝为主,中东部地区以高角度缝为主。西北部地区裂缝发育主要受控于九龙山背斜带,在背斜翼部转折端和倾没端裂缝较发育;中东部地区裂缝发育主要受控于断层,沿大型断层呈南北向条带分布,断层上盘及构造高陡部位裂缝较为发育。裂缝发育主控因素包括构造幅度、构造部位、岩石类型和岩性组合等,其中,构造幅度、岩石类型为西北部裂缝的主控因素;构造部位、岩性组合为中东部裂缝的主控因素。     

页岩气藏三孔双渗模型的渗流机理

为了掌握页岩气储层气体复杂流动的规律,从而高效开发页岩气藏,对页岩气渗流机理进行了研究。借鉴适用于非常规煤层气藏双重孔隙介质模型和考虑溶洞情况的三重孔隙介质模型,基于页岩气储层特征和成藏机理,提出了页岩气藏三孔双渗介质模型;研究了页岩气解析扩散渗流规律,提出考虑储层流体重力和毛细管力影响的渗流微分方程;并利用数值模拟软件对页岩气产能进行了预测。结果表明：基质渗透率和裂缝导流能力是页岩气开采的主控因素,只有对储层进行大规模压裂改造,形成连通性较强的裂缝网络后才能获得理想的页岩气产量和采收率。     

页岩气藏形成条件分析

美国页岩气生产时间长、资料丰富,剖析该国典型的页岩气藏有利于清晰认识页岩气成藏的主控因素。按天然气成因将页岩气藏分为热成因型、生物成因型和混合成因型,分析了美国具有代表性的典型气藏。研究表明,热成因型页岩气藏主要受页岩热成熟度控制,生物成因型页岩气藏的主控因素为地层水盐度和裂缝。根据美国页岩气生产实践,总结出有利的热成因型页岩气藏的储层特征为：TOC≥2%,厚度大于等于15 m,R_o介于1.1%~3%,石英含量大于等于28%。在此基础上,优选出四川盆地南部下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组2套海相页岩作为有利勘探目标,并预测湖相页岩也能形成具有商业价值的页岩气藏。     

川东南涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气藏中的超压作用

中国南方海相上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组高产页岩气藏普遍发育超压，为分析超压对于页岩气藏的作用，选取川东南涪陵页岩气田典型钻井进行了系统解剖研究。超压是页岩气藏良好保存条件的直接表征，其中，有机质热演化生烃增压是造成该地区异常高压的主要因素；涪陵焦石坝主体龙马溪组页岩气高产层段地层均发育超压，页岩储层孔隙度高、含气量高。超压对页岩气藏的影响:一方面，超压能减缓作用在岩石骨架上的有效应力，使页岩储层保存相对较高的孔隙度，超压可形成页岩超压微裂缝，提高页岩储集层的渗流能力，同时超压意味着地层能量高，游离气含量高，页岩气藏含气性更好；另一方面，超压降低了作用在页岩储层的有效应力，同时超压微裂缝的发育有利于页岩压裂改造。      

湖相、海相泥页岩孔隙分形特征对比

在松辽盆地湖相泥页岩低温氮气吸附实验的基础上,利用 FHH 模型探讨了湖相泥页岩纳米级孔 隙结构分形维数与比表面积、平均孔径及 TOC 含量的关系,进一步对比了湖相与海相泥页岩孔隙分形 维数特征。 结果表明：①湖相、海相泥页岩纳米级孔隙均具有明显的分形特征,且大孔隙（孔径为 5～ 100 nm）结构复杂,其分形维数高于小孔隙（孔径小于 5 nm）。 ②湖相泥页岩纳米级孔隙结构相对简单, 分形维数小于海相泥页岩。 ③分形维数与 TOC 含量呈正相关关系,湖相泥页岩有机质丰度对分形维数 影响较小。 ④湖相泥页岩分形维数 D1 与平均孔径具有明显的线性关系,表明 D1 可以反映湖相泥页岩 孔隙结构特征;海相泥页岩分形维数 D2 与孔隙比表面积具有明显的指数关系,表明 D2 可以反映海相 泥页岩孔隙比表面积特征。     

页岩气储层蠕变特性及其对页岩气开发的影响

页岩气储层渗透率极低,必须经过压裂改造才能形成有效产能,大量狭小自支撑裂缝在天然气解吸及流动中具有重要作用。页岩气储层生产周期长,人工裂缝导流能力对裂缝变形极其敏感。研究结果表明,页岩气储层具有一定的蠕变特性,并随着粘土含量的增加而增强。压裂改造后,储层会产生大量裂缝,裂缝闭合蠕变是蠕变形变的主要形式。裂缝的存在会使储层蠕变速率大幅度提高,并对裂缝导流能力产生不可忽视的影响。裂缝闭合蠕变速率与裂缝界面之间、裂缝界面与支撑剂间的相互作用有关,并与基质蠕变速率成正比。压裂改造形成的裂缝网络越发育、单裂缝宽度越小,蠕变对裂缝导流能力的影响越大。在页岩气数值模拟中,考虑裂缝闭合蠕变的累积产量与未考虑裂缝闭合蠕变的累积产量相差较大。同时,在地应力计算、储层可改造性、支撑剂和施工参数优选以及生产方式的选择等方面也应考虑蠕变的影响,保持流体压力有利于减小蠕变形变,维持裂缝导流能力,提高气井产能和采收率。     

页岩中油气的滞留机制及富集机理差异性比较

泥页岩中的残留烃量是页岩油气富集成藏的物质基础,并决定了油气勘探方向的选择。页岩油、页岩气虽在生储运保等方面有较高的相似性,但其滞留和富集机理差异性明显。基于对大量相关文献和国内外页岩油气资源特征的总结分析,文中着重对比描述了页岩油气的地质特征、滞留形式、富集成藏机理,揭示了油气因地层的地质特征和其分子本质结构上的差异,在生成、滞留、富集、形成量的积累乃至成藏的连贯过程中,两者所受各要素影响情况的相似性与不同。有机质丰度和类型、有机质演化程度是生烃的基本条件,且控制生成油气的不同方式和性质;矿物成分、物性、湿度等地层条件决定油气储集空间和不同赋存方式;温度、压力等外部因素影响油气不同滞留相态。研究表明,泥页岩滞留油的能力远大于滞留气的能力,页岩气与页岩油相比,更容易富集成藏。     

泥页岩脆-延转化带及其在页岩气勘探中的意义

泥页岩的脆-延性在页岩气勘探开发中备受关注,如何确定泥页岩脆-延转化深度是页岩气保存条件和水力压裂评价的关键问题。基于岩石力学试验,建立了一套泥页岩脆-延转化带确定方法。通过单轴应变试验确定名义固结压力、三轴压缩试验确定泥页岩超固结比（OCR）门限值和脆-延转化临界围压。依据最大古埋深和OCR门限值确定脆性带底界深度。由脆-延转化临界围压确定延性带顶界深度。脆-延转化带即脆性带底界和延性带顶界之间的深度带。按照以上方法确定的泥页岩脆性带、延性带和脆-延转化带,可用于页岩气保存条件和水力压裂评价。在脆性带内,页岩气保存条件不好,构造作用下易于发生脆性破裂。在延性带内,水力压裂效果不好,压裂裂缝容易闭合。在脆-延转化带内,不仅页岩气保存环境较好,而且泥页岩又具有较好的可压性。脆-延转化带是中国南方海相页岩气勘探开发的最佳深度带。勘探实践表明,志留系龙马溪组页岩气高产稳产探井产层的埋深位于按此方法所确定的脆-延转化带之内。     

陆相页岩形成演化与页岩油富集机理研究进展

在综述国内外研究进展的基础上，探讨了进一步深化陆相页岩油形成演化与富集机理研究需要解决的基础科学问题。细粒沉积学研究表明，全球气候变化和盆地构造演化对富有机质页岩形成分布具有重要的控制作用。混合细粒沉积物非均质性强，不同粒序沉积岩多尺度一体化研究是构建陆相页岩油储层发育模式的关键环节。湖相泥页岩孔缝结构表征技术发展迅速，但成岩过程动态研究不能满足页岩油有效储层预测的要求。陆相页岩热演化过程中生排烃和页岩油赋存机理逐渐清晰，不同构造和沉积背景控制下的页岩油资源分类评价方法还有待完善。陆相富有机质页岩中烃类流体多相多尺度流动机理研究取得重要进展，迫切需要明确不同页岩微相中烃类的流动方式和时间尺度效应。陆相页岩油富集机理研究远远滞后于生产实践，建立适合不同地质条件的陆相页岩油选区评价参数、甜点预测方法和实验技术标准刻不容缓。      

页岩中丙烷的降解特征及对页岩气组成的影响

为探讨高过成熟阶段页岩中小分子烃类的降解对页岩气组成的影响,选取了丙烷和页岩(取自四川盆地龙马溪组同一钻井、不同深度)开展不同系列的模拟实验。对C_3H_8、C_3H_8+页岩、C_3H_8+页岩+水在360℃、50 MPa条件下进行黄金管限定体系恒温热模拟实验,恒温时间包括72,216,360,720 h;同时为探讨更高演化程度条件下页岩中小分子烃类的降解特征,对C_3H_8、C_3H_8+页岩分别在400,450,500,550℃和50 MPa条件下恒温热模拟72 h。结果显示,360℃恒温实验条件下,C_3H_8+页岩体系中CH_4、C_2H_6生成量及CH_4/C_2H_6值比相应的C_3H_8对照实验高,且黏土矿物含量高的S1系列实验生成的CH_4、C_2H_6及CH_4/C_2H_6值基本较S2系列高。提高模拟实验温度后,丙烷的转化率显著提高,C_3H_8+页岩实验中的CH_4、C_2H_6产率均高于对照实验,且CH_4的产率高于C_2H_6。2个系列的模拟实验结果均说明黏土矿物能催化C_3H_8的裂解,且有利于CH_4的产生。含水体系中CH_4、C_2H_6生成量及CH_4/C_2H_6值比无水体系高,说明水能促进页岩中C_3H_8的裂解,且有利于CH_4的富集。页岩中黏土矿物和水对C_3H_8裂解的促进作用导致页岩气向干燥系数高的方向演化,页岩中小分子烃类的降解对高过成熟阶段页岩气的组成具有重要影响,在此过程中水分子起到重要作用,其对高过成熟页岩气资源的评价值得更多关注。     

黔北地区下寒武统黑色页岩沉积特征及页岩气意义

以沉积学、层序地层学、石油天然气地质学为理论基础,以野外实测剖面分析、地化元素分析、薄片观察等为手段,采用"点—线—面"三位一体的方法,对黔北地区沉积特征进行分析。黔北地区下寒武统牛蹄塘组沉积环境为浅海沉积,主要沉积体系类型有浅水陆棚和深水陆棚。古地貌整体为西北高、东南低的特点,物源区主要来自研究区西北部,少量来自西南部。下寒武统黑色页岩普遍发育,厚度在工区东南部最大,可达200 m。宏观上的黑色页岩广泛发育、厚度大、颜色深,微观上富含有机质且硅质质量分数较高。结合宏观、微观2方面,认为工区东南部为页岩气勘探重点区域。     

页岩基质扩散流动对页岩气井产能的影响

本文的目的是对页岩基质中流体的流动进行详细的描述,从而改进压裂页岩气藏的产能模型。本文提出了一个考虑页岩基质中达西流和扩散流的双重流动机理模型,得出了模型的无因次Laplace空间解。结果表明,当基质的渗透率接近纳达西范围时,流动仅在基质的表面附近进行;在现实的生产中,基质颗粒中心是不参与生产的;当基质的渗透率接近纳达西范围时,基质颗粒的表面以达西流动为主,而基质颗粒的中心以扩散流为主;忽略基质中的扩散流动将严重低估气井的产量,并且渗透率越低,估算的误差越大。     

川南地区五峰组—龙马溪组沉积期古地貌及含气页岩特征

晚奥陶世—早志留世川南地区古地貌特征及其对上覆页岩的控制，目前尚无系统认识。通过地球物理解释、年代地层划分对比、页岩等厚图编制及页岩物质组成分析，明确了五峰组—龙马溪组沉积期川南地区古地貌及其对含气页岩的控制。结果表明：①五峰组—龙马溪组沉积时期，川南地区位于乐山—龙女寺古隆起东南斜坡之上，该斜坡为同沉积水下斜坡，由威远地区向东南延伸至泸州地区，延伸距离达85 km，地形坡降0~1 m/km；②乐山—龙女寺古隆起东南斜坡发育三大地形坡折，其将东南斜坡分割成水下高地、水下斜坡、水下平原和水下洼地4个地貌单元；③五峰组—龙马溪组由东南向西北逐层超覆于乐山—龙女寺古隆起东南斜坡之上，斜坡下部位置五峰组和龙马溪组发育完整，而斜坡上部位置由于地势高，故常缺失笔石带LM1?4；④乐山—龙女寺古隆起东南斜坡不同地貌单元页岩的粒度、矿物组成和TOC含量差异，由水下高地至水下洼地，页岩粒度逐渐变细，TOC含量逐渐降低，碳酸盐矿物含量逐渐降低，硅质含量逐渐升高，黏土矿物含量先降低再升高。