延长组陆相页岩含气量及其主控因素——以鄂尔多斯盆地柳坪171井为例

运用直接解吸法和间接法计算柳坪171井延长组长7段、长8段、长9段页岩游离气含量、吸附气含量和总气量,结合分析延长组页岩岩矿组分、有机地球化学特征、孔隙结构与孔隙体积,确定了延长组陆相页岩含气量及主控因素,并对含气量与主控因素之间关系做了定性及半定量研究。结果表明:延长组页岩含气量以吸附气量为主,其中长7段页岩含气量为3.71~6.26m3/t,游离气百分比为22.53%~35.29%,平均为29.22%;长8段页岩含气量为3.68~5.19m3/t,游离气占总含气量的24.43%;长9段页岩含气量最高,为5.57~7.80m3/t,游离气含量比例为31.64%。随着有机碳含量的增加,可供天然气吸附的比表面增大,页岩吸附气量也增大,同时有机质成熟度的提高促进有机组分纳米级孔隙的产生,从而增加页岩气储集空间,因此有机碳含量、镜质体反射均与含气量呈正相关关系。与海相页岩不同,延长组陆相页岩石英主要来源于陆源碎屑,含气量与石英含量呈负相关关系。黏土矿物含量与含气量呈弱正相关,主要表现在伊蒙混层、伊利石对页岩气的吸附能力。含气量与微孔体积相关性不明显,与中孔和宏孔均具有正相关关系。     

一种考虑气藏特征的页岩含气量计算方法——以四川盆地及其周缘焦页1井和彭页1井为例

损失气含量是页岩气含气量的重要组成部分,是页岩气总气量的确定、页岩气资源量和储量计算的重要参数。基于煤层气岩心解吸测试中采用的损失气计算方法——USBM方法及其改进方法不能真实反映页岩气藏损失气含量。综合考虑页岩气藏特征、储层类型及特征、孔隙结构、孔喉大小、气藏压力、取心时间、解吸气含量和解吸时间等因素,重点考虑了钻遇岩心时的瞬间散失气量和解吸速率,提出了一种页岩损失气含量和含气量的计算方法。以超压页岩气藏JY1井和常压页岩气藏PY1井为例,采用该方法计算JY1井下部优质页岩层段的总含气量为6.87~9.02 m³/t,平均7.47 m³/t,上部页岩层段的总含气量为3.25~3.82 m³/t,平均3.64 m³/t;PY1井下部优质页岩层段的总含气量为3.18~4.29 m³/t,平均3.83 m³/t;上部页岩层段的总含气量为1.67~2.28 m³/t,平均1.94 m³/t。明显高于常用算法计算的总含气量数值。采用理论计算法和依据焦石坝页岩气井生产特征计算法两种方法对本文提出的页岩含气量计算方法进行了验证,吻合度较好。研究成果为页岩气藏、尤其是超高压页岩气藏含气量、储量计算和产能评价提供理论依据和计算方法支撑。     

延长石油探区延长组页岩总含气量综合预测模型

通过页岩样品的等温吸附实验,计算了延长组页岩的吸附气含量,通过建立公式和测井综合解释计算了延长组页岩的游离气含量和溶解气含量,结果表明延长石油探区延长组页岩总含气量为2.25~5.08 m3/t,其中吸附气含量为1.75~4.21 m3/t,游离气含量为0.20~0.60 m3/t,溶解气含量为0.05~0.52 m3/t.通过不同赋存状态页岩气与多个地质因素的相关性分析,认为吸附气含量主要受控于温度、压力、总有机碳含量和含水饱和度,游离气含量主要受控于孔隙度和含气饱和度,溶解气含量主要受控于残余油含量、温度、压力、天然气相对密度和原油相对密度。建立了延长石油探区不同赋存状态页岩气总含气量综合预测模型,用现场解吸法获得的总含气量的实测值进行检验,证实页岩总含气量综合预测模型可靠性较高。     

USBM方法在页岩气含气量测试中的适应性

页岩气含气量是页岩评价和开发指标预测的关键参数,目前的测试方法与煤层气含气量的测试方法几乎相同。为论证USBM(United States Bureau of Mine)方法是否适用于页岩的含气量测试,开展了力学分析和理论计算。研究表明:①井筒中岩心内的气体受力分析表明,不同压力系数下,岩心在井筒中随取心筒向上提升,不同位置的孔隙压力、泥浆静水压力和毛管压力的合力大小、方向不同,天然气的逸散速度不同,表现出非线性特征。②使用USBM方法,对于正常压力系数的气藏,损失气计算时间偏早,导致损失气计算结果偏大;而对于异常高压气藏,损失气计算时间偏晚,可能导致损失气计算结果偏小。③理论计算结果表明,√t(t为实验解吸时间)与累积解吸量在初期呈线性关系,但是该线性段不过原点,用USBM方法会产生附加的损失气量。同时在√t中加上了损失气量时间,增大了线性段的斜率,使得拟合的损失气量进一步增大。这2个结果证明,USBM方法不能用来计算损失气量,其不适应中国页岩埋藏较深的特点,因此有必要研究适合中国页岩气特点的含气量测试方法。     

低渗-致密储集层地层含气量估算方法及其应用

气测录井检测的是钻井液携带的地层烃类流体,是地下地质条件的直接反映,能有效鉴别地层流体性质。目前,由于钻井液含气量与气测检测值关系不明确,气测录井解释仍以定性解释为主。为了研究气测录井地层含气量解释方法,使用新设计的钻井液密封罐,从井场直接选取上返至井口且未经过气测检测设备的含烃钻井液,在实验室内开展真空加热全脱气实验,并进行气相色谱分析,计算得到钻井液含气量,结合现场气测全烃检测值,总结出钻井液含气量与气测全烃检测值的关系,据此将钻井参数转化成地层含气量,结合地层测试结论建立地层含气量的产能预测图板。分析认为,钻井液含气量主要为5～30 mL/L,钻井液含气量与气测检测值呈线性关系,计算所得的地层含气量一般为0.1～7 m~3/t,其中地层含气量大于2 m~3/t,地层测试证实为高产气层。经过实例验证,计算地层含气量与实际相符,地层含气量产能图板能有效地估算产能。     

四川盆地焦石坝地区页岩吸附特征室内实验

页岩含气量对页岩气田储量计算至关重要,直接关系到页岩气的产量、递减规律等。页岩气以游离气和吸附气形式赋存,有重量法等温吸附、容量法等温吸附、现场含气量测试等不同方法测试吸附气、游离气。通过测试页岩气降压解吸过程中气体体积变化来测量吸附气量,首次建立了同时测试页岩吸附气、游离气的方法。该方法采用柱状页岩岩心,模拟不同温度、压力、含水、真实孔隙结构等条件,消除了等温吸附曲线的负吸附异常;分析了有机质含量、压力、温度、含水、气体组成等因素对页岩吸附量的影响。实验结果表明,页岩的甲烷吸附量随压力增加而增加,压力大于12MPa后达到吸附/解吸动态平衡,吸附量不再增加;有机质含量TOC增加时吸附量增加;温度增加时吸附量降低;页岩含水后吸附量降低;甲烷吸附量高于氮气吸附量;焦石坝龙马溪组主力层页岩在温度20℃、压力30MPa下页岩气吸附气量介于1.8~3.1m~3/t之间,总含气量介于5.1~6.5m~3/t之间,吸附气占总气量40%左右。     

基于气测录井的页岩气地层含气量计算方法

页岩气地层含气量的高低是评价页岩气地层是否为有经济效益的可采页岩气储集层的一项重要指标。在规模开发页岩气过程中,当无法进行钻井取心时,利用岩心测定地层含气量的页岩气解析仪无法应用到钻井作业现场。在简介当前页岩气地层含气量测量计算方法的基础上,从气测录井气体检测分析过程入手,通过已知页岩气井的页岩气解析仪测定的地层含气量与相应层段的气测录井全烃含量之间的相关性分析,确定了依托钻井现场随钻气测录井技术,利用连续测定的全烃含量来计算页岩地层含气量,实现了及时快速地为页岩气井完井作业提供可靠决策依据的目的。     

页岩含气量测试中有关损失气量估算方法

页岩含气量是页岩勘探开发、选区评价和储层研究必不可少的重要资料,而准确求取损失气量又是决定页岩含气量可靠性的关键.着重论述了页岩含气量测定过程中解吸温度、损失时间以及计算方法等因素对准确求取损失气量的影响,认为温度对页岩测试的影响尤为显著,应快速使岩样稳定到储层温度,解吸过程应严格控制解吸罐温度;对于USBM直线回归,应避免或少用不稳定数据点进行计算,从而求得较准确的页岩含气量.     

从煤层含气量测定技术发展看页岩含气性评价的发展方向

介绍了煤层含气量测定技术的发展历程,以及煤心中甲烷的逸散、解吸模拟实验研究成果,剖析了现用煤层含气量测定标准的适用范围及其约束条件。指出页岩岩心在提心、大气暴露和密封解吸三个阶段具有不同的气体逸散、解吸条件和机制,煤心损失气量估算方法应用于页岩存在着不确定性和风险。提出应重视页岩岩心涵盖"三个阶段"的全过程气体逸散、解吸实验及其规律的基础性研究。将页岩气分为钻井液气、暴露散失气和岩心残留气三部分。开发钻井液气检测装置,结合综合录井资料,建立钻井液气量的快速检测技术及计算方法;完善现有岩心解吸气和残余气测定技术,形成岩心残留气量快速测定方法;探索建立探测或利用解吸气测试数据确定暴露散失气量的方法,从而构建新的页岩含气量测定技术方法体系。     

萍乐坳陷曲页1井乐平组页岩气和煤层气地质条件分析

为明确萍乐坳陷曲江向斜上二叠统乐平组页岩气和煤层气的地质条件和资源潜力,对研究区曲页1井的岩心、录井、有机地化、岩石学和储集物性等资料进行分析,并采用现场解吸等手段对乐平组煤层气和页岩气进行综合研究。结果表明:乐平组老山段暗色页岩累积厚度为183 m,煤层累积厚度为7 m,气测录井揭示乐平组含气层段厚度可达356 m;优质页岩总有机碳含量平均为2.98%,镜质组反射率平均为1.88%,处于高-过成熟热演化阶段,以生干气为主,现场解吸含气量最高可达2.1 m3/t。曲页1井乐平组煤层为煤质好的中阶煤,单层厚度大,含气量高。萍乐坳陷乐平组页岩储层的含气量随埋深增加而增大,具有典型的浅层页岩气特点。     

Origin of shale gas in the Triassic Yanchang Formation,Ordos Basin,China

The Chang 7 Member shale gas of the Upper Triassic Yanchang Formation, Ordos Basin, is a representative of continental shale gas in China. The Chang 7 shale is currently in the oil window, suggesting it should primarily be producing oil, but an exploratory well found high levels of gas production. In addition, the methane carbon isotopic composition (δ¹³C₁) of Chang 7 shale gas is generally depleted in ¹³C relative to that calculated by Ro, according to the δ¹³C-Ro equation. It is uncertain whether Chang 7 shale gas has mixed with biogenic gas or early thermogenic gas. In this study, over 100 samples of fresh shale cores were collected from the Yanchang Formation, and on-site gas desorption experiments and experimental analysis were carried out. Measured shale gas content was considerable, and was found to be proportional to the abundance of organic matter. Through comprehensive evaluation of the gas composition and δ¹³C₁, it was concluded that there was no biogenic gas contribution to the shale gas in the study area. The negative δ¹³C₁ of shale gas was due to the different formation mechanisms of shale gas and conventional natural gas. Methane in shale gas reservoirs is the result of methane accumulation at all stages, which increases the shale gas content.     

提高页岩含气量测试中损失气量计算精度的解吸临界时间点法

页岩气储层在常规取心过程中气体逸散严重,难以准确获取损失气量,进而导致对页岩含气量的评价存在着较大偏差。为此,在对现有页岩岩样损失气量估算方法进行适用性评价的基础上,基于岩心上提过程中气体的扩散机理,提出了一种适用于页岩损失气量估算的解吸临界时间点法,并结合鄂尔多斯盆地中生界上三叠统延长组7段某页岩气井常规取心岩样的解吸实测数据,分别采用USBM法、多项式函数法及所提出的方法计算页岩损失气量,进而得到了页岩含气量,并与由该井同层位保压取心岩样的含气量测试结果进行对比。研究结果表明:①解吸临界时间点前累计解吸气量与扩散时间的平方根呈线性关系且趋势线斜率相同,该时间点后为后期非平衡扩散阶段,收集到的解吸数据均呈非线性关系且解吸曲线相互平行;②采用解吸临界时间点法计算的页岩含气量与由保压取心岩样的含气量测试结果较为接近。结论认为,所提出的方法在页岩含气量测试中适用性更强,可以大幅度提高页岩含气量的计算精度。     

陆相页岩气的储集空间特征及赋存过程——以鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段为例

页岩的储集空间不但影响页岩气的储量,还影响页岩气井的产能。研究页岩气的赋存空间及赋存过程有助于确定勘探靶位。综合利用野外露头、岩心观察、薄片分析及扫描电镜等多种手段,研究了鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段页岩的储集空间类型及其特征。在此基础上,通过解吸模拟实验进行页岩气气体特征分析,最终重建页岩气的赋存过程。结果表明,延长探区长7段页岩发育原生粒间孔、次生溶蚀孔、有机质生烃孔、构造张裂缝及层间页理缝等多种孔、缝类型。在解吸过程中,分子直径较小的甲烷气最容易解吸,含¹³C的甲烷分子则相对解吸困难。在生气初期,长7段页岩生成的少量重烃气主要吸附于有机质表面及微孔中;在生气期,页岩优先吸附重烃气和具¹³C的甲烷气;当满足页岩的吸附和溶解等残留需要后,气体以游离态赋存。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组含气页岩地质特征及资源评价

为了摸清鄂尔多斯盆地上三叠统延长组页岩气的勘探潜力,通过野外露头调查、钻井岩心观察、老井资料复查,结合有机地球化学和岩石学分析、含气量现场解析测试等手段,系统开展了延长组含气页岩段展布特征、岩石矿物学特征、有机地球化学特征、储层特征、含气性等地质特征分析,明确了该区中生界含气（油）页岩的主要赋存层段为延长组长4+5、长7、长9段,其中长7段页岩品质条件最好;延长组湖相页岩分布面积较广,厚度大,干酪根类型为腐泥型,有机碳含量高、分布差异性大,吸附能力强,含气量值与海相页岩相当。在地质评价基础上,以含气泥页岩段作为评价单元,采用体积法计算出长9段含气页岩段的地质资源量为0.414 5×10¹² m³,长7段为1.150 6×10¹² m³,长4+5段为0.255 1×10¹² m³;其中长7段资源量占延长组总资源量的63%,可作为盆地页岩气勘探开发的优先选择层段。结论认为：鄂尔多斯盆地延长组页岩气资源量巨大,是未来值得重视的天然气勘探开发新领域。     

鄂尔多斯盆地西缘奥陶系乌拉力克组页岩气勘探潜力——以忠平1井为例

忠平1井的勘探突破揭示了中国北方海相页岩气在富集条件方面与南方海相页岩气有较大差异。通过最新钻井资料及野外露头剖面对鄂尔多斯盆地西缘奥陶系乌拉力克组低TOC含量“新型”海相页岩气富集地质条件及勘探潜力,包括泥页岩的矿物组分、孔隙特征、有机地球化学特征、含气性等参数进行了研究,结果表明：①乌拉力克组泥页岩矿物组分以长英质矿物为主,其次为碳酸盐矿物和黏土矿物,黏土矿物以伊利石和伊/蒙间层为主,其次为绿泥石、高岭石。②乌拉力克组孔隙度低（基本小于2.0%）,以粒内孔、微裂缝为主要储集空间,有机质孔不发育;孔隙以中孔发育为主,孔隙发育受控于岩性。③泥页岩有机质类型属于Ⅰ—Ⅱ₁型,其中以Ⅰ型（即腐泥型）干酪根为主;TOC含量主要介于0.1%~3.71%之间,平均为0.49%;有机质镜质体反射率（R_O）分布于0.8%~2.5%之间,大部分处于高—过成熟阶段,不同地区有一定差异性。④乌拉力克组泥页岩现场解吸气含量分布在0.07~0.63 m³/t之间,平均为0.3 m³/t,运用USBM法对损失气量进行恢复,得到的损失气量为0.43~1.83 m³/t,平均为1.09 m³/t,地下总含气量介于0.76~2.46 m³/t之间,平均为1.65 m³/t,反映乌拉力克组泥页岩含气性较好,揭示中国北方海相泥页岩具有较好的页岩气勘探潜力。     

鄂尔多斯盆地中南部长7油层组页岩气含量计算

鄂尔多斯盆地中南部延长组长7油层组具有丰富的页岩气资源,利用测井资料准确计算未取心井的页岩气量具有重要意义。首先,利用烃源岩测井响应特征和重叠图法识别长7油层组页岩;其次,利用多元回归法针对页岩建立有机碳含量(TOC)测井解释模型,并结合测井资料计算吸附气量;最后,建立孔隙度解释模型,结合Hossin公式间接计算游离气量。结果表明,研究区长7油层组页岩含气总量为3.09~5.55 m3/t,平均值为4.11 m3/t;其中吸附气量为2.83~3.77 m3/t,平均值为2.97 m3/t;游离气量一般为0.07~2.51 m3/t,平均值为1.14 m3/t。     

鄂尔多斯盆地中南部延长组7段页岩有机碳含量解释模型

鄂尔多斯盆地中南部延长组大多数井缺少自然伽马能谱、中子和密度等测井资料,如何利用自然伽马、声波时差和电阻率等常规测井资料提高页岩有机碳含量测井解释的精度显得尤为重要。通过分析鄂尔多斯盆地中南部延长组7段页岩有机碳含量及其常规测井响应特征,建立合适的有机碳含量解释模型,并根据解释结果分析页岩有机碳含量(TOC)、厚度(H)和(TOC×H)参数的平面分布特征。研究表明,有机碳含量与自然伽马、声波时差、电阻率和ΔLogR参数的相关性不明显,考虑不同井不同深度泥岩基线段对应的自然伽马值的相对变化,选取自然伽马相对值(ΔGR)代替自然伽马,并结合声波时差与有机碳含量进行多元线性回归分析建立相应的测井解释模型,其计算值与实测值吻合程度较高。该多元线性回归有机碳含量解释模型在鄂尔多斯盆地中南部延长组7段的应用效果较好,通过页岩有机碳含量、厚度及(TOC×H)参数的分布特征分析认为,该区富有机质页岩对页岩气储层具有较强的持续供气能力。