下扬子地区中上二叠统页岩有机孔发育特征

下扬子地区中上二叠统发育一套海陆过渡相页岩,其显微组成与海相页岩存在明显的差异,为了研究该套页岩有机孔的发育特征及影响因素,开展了有机岩石学、扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、气测孔隙度和压汞等相关分析。研究表明,中上二叠统页岩中有机孔整体发育较好,但不同有机质组分中孔隙的发育存在明显的差别,具体表现为镜质体内孔隙发育差,固体沥青内发育少量孤立的孔隙,腐泥质内具有丰富的孔隙。黄铁矿或黏土矿物常与有机质形成有机/矿物复合体,复合体内有机孔普遍发育较好,可能与黄铁矿或黏土矿物促进有机质生烃和分解有关。中上二叠统页岩TOC含量与比表面积之间存在明显的线性正相关性,但与孔隙度之间具有复杂的关系,当w（TOC）<6.16%时,孔隙度随TOC含量的增加而增加,而当w（TOC）>6.16%时,孔隙度普遍较低且与TOC含量之间存在微弱的负相关性。孔径分布特征也揭示高TOC页岩的中—大孔体积明显低于低TOC页岩。页岩孔隙结构发育特征表明,TOC含量越高、固体沥青组分以及贫氢组分的含量越高,这些组分占据的矿物孔隙越多,降低了页岩总的孔隙空间,且TOC含量越高,页岩越易被压实,造成中大孔塌陷,进一步降低了页岩的孔隙度。     

煤、油页岩和页岩微观孔隙差异及其储集机理

运用氮气吸附、压汞、扫描电镜和甲烷吸附实验研究煤、油页岩和页岩的孔隙结构特征、分析了煤、油页岩和页岩的储集机理。结果表明：①煤、油页岩和页岩的孔隙大小及分布特征有显著的差异,与成熟度、黏土矿物孔隙和有机质流体产生的矿物溶蚀孔等有关;②低成熟干酪根微观孔隙不发育,含有少量微孔和相对多的中孔;高过成熟干酪根发育有大量的微孔及少量中孔,其比表面积和孔体积远高于低成熟干酪根,是页岩比表面积和孔体积的重要贡献者;③煤、油页岩和页岩甲烷吸附容量与其比表面积大小不匹配,具有较低比表面积的煤其甲烷吸附容量最高,煤的这种超量赋存可能是以“填充”甚至是以“固溶态”方式存在;油页岩的甲烷吸附容量中可能包含一定量的沥青溶解气;高过成熟页岩甲烷吸附容量明显高于低成熟页岩甲烷吸附容量。     

海陆过渡相页岩储层特征及含气赋存机理——基于与海相页岩储层对比的认识

中国海陆过渡相页岩储层分布广泛,但至今未取得较大的勘探突破。详细调查和分析了海陆过渡相页岩储层特征和含气赋存机理,并展望了海陆过渡相页岩气的研究方向,旨在明确海陆过渡相页岩气成藏机理,以期为有利层段优选提供理论支持。海陆过渡相泥页岩储层具有单层厚度薄、岩性变化快、干酪根类型差等特点。由于有机质纳米级孔数量少,储集空间以黏土矿物孔缝为主。富有机质海相页岩实际解吸气量与理论含气量基本一致,但海陆过渡相页岩实际含气量远低于理论含气量,主要机制为砂泥煤“三明治”空间结构致使大部分天然气高效排出以及高含水饱和度致使游离气储集空间不足。与海相页岩气赋存状态不同,海陆过渡相页岩气以吸附气为主,游离气普遍较低,优势岩相类型为高TOC、高硅质/钙质页岩。海陆过渡相特别是潮坪—潟湖相地层中纵向上发育多层含菱铁矿层、横向上连续分布,在含菱铁矿泥岩内部易形成页岩气“微圈闭”储存气体,且菱铁质泥页岩低孔低渗和高突破压力的特性致使其具有强封闭性,可在页岩内部实现局部超压富集,这为海陆过渡相页岩气垂向有利层段优选和勘探突破提供新的研究视角。今后的研究应加强海陆过渡相系统性沉积学研究,进一步揭示页岩气的赋存状态及动态...     

可溶有机质对泥页岩储集物性的影响

可溶有机质是有机质的重要组成部分,为了研究可溶有机质对泥页岩储集物性的影响,对川东北地区龙马溪组和大隆组页岩进行了TOC、岩石热解、扫描电镜、氩离子抛光+扫描电镜等分析,并对页岩进行可溶有机质萃取及开展氮气和甲烷吸附等对比实验。结果表明：①可溶有机质在页岩中,特别是在低成熟页岩中主要赋存于干酪根、黏土矿物和草莓体黄铁矿等颗粒的表面及大中孔中;②萃取可溶有机质后大隆组页岩比表面积和甲烷吸附量均明显增加,而龙马溪组页岩的比表面积和甲烷吸附量没有明显变化,说明低成熟页岩中可溶有机质能阻碍孔隙的连通和降低对气体的吸附能力,但在高-过成熟阶段可溶有机质很少,对比表面积和甲烷吸附量没有影响;③可溶有机质含量与大隆组页岩孔隙分形维数之间具有明显的负相关性,而与龙马溪组页岩孔隙分形维数之间具有正相关性,反映出可溶有机质对低成熟和高成熟页岩孔隙的均匀性方面起相反的作用;④萃取可溶有机质后,大隆组与龙马溪组2套页岩的孔隙分形维数均呈降低的趋势,说明可溶有机质被去除后,页岩的孔隙连通性和均匀性变好。通过本次研究,确定了可溶有机质是影响页岩储集物性的重要因素之一,特别是表征低成熟页岩储层物性时要充分考虑可溶有机质的影响。     

页岩中单体有机质孔隙演化的原位热模拟实验

有机质孔隙是我国南方页岩气重要的储集空间,而有机质类型与有机质孔隙发育息息相关。为实现单体有机质孔隙演化过程的原位观测,揭示下古生界页岩显微组分热解过程中的孔隙演化过程,以低成熟度的美国俄亥俄上奥陶统页岩以及欧洲波罗的海东部下志留统页岩为研究对象,联合运用飞秒激光、冷热台、显微镜以及扫描电镜等技术,实现页岩中单体有机质孔隙演化过程的原位观测,进而辨别不同类型有机质的孔隙发育过程和演化规律。对低成熟度的“倾气”型笔石以及“倾油”型层状藻类体孔隙热演化过程的原位观测分析结果表明：(1)笔石的体积开始发生明显变化的起始温度要高于层状藻类体,生烃演化要晚于层状藻类体;(2)笔石和层状藻类体在热演化过程中均形成了明显的收缩缝,但就形成收缩缝的规模而言,笔石明显较小,生烃转化率要低于层状藻类体;(3)笔石与层状藻类体内部孔隙的演化存在明显的差异,笔石原有的生物组织孔在高温阶段发生了明显的扩容并且有新的内部孔隙生成,而层状藻类体在整个热演化过程中并未形成内部孔隙,证实了“生气窗”是有机质孔隙大量发育的主要阶段。有机质组成以及结构的不同可能是造成上述两种有机质孔隙演化过程存在差异的主要原因。     

基于压力波动的内燃机典型工况过冷沸腾起始点的模拟

针对内燃机典型的冷却工况条件,利用Fluent软件,采用CLSVOF法进行了矩形通道内过冷流动沸腾起始点的数值模拟研究.通过对不同测点采集的压力波动信号进行频谱分析,提出一种利用功率谱密度判断冷却液是否沸腾的方法.计算结果表明:流体流速越小,壁面加热温度越大,沸腾起始时间越短,功率谱密度随之增加.从高流速、低壁面加热温度到低流速、高壁面加热温度的工况,沸腾起始点附近的压力信号波形经无峰型、扁平型、振荡型到尖峰型转变.同时,对横、纵向各测点的压力衰减分析表明,时域信号的压降与横、纵向位置呈线性变化关系.从频域角度来看,纵向的功率谱密度基本无差异,而横向的功率谱密度在加热面附近衰减明显.     

页岩干燥温度对甲烷吸附的影响

同一样品在不同干燥温度处理后的对比实验显示,在110℃干燥条件下页岩的失水率高于60℃的失水率; 而110℃干燥的页岩样品甲烷吸附量也显著高于60℃干燥条件下的甲烷吸附量。可见,干燥温度显然是影响页岩甲烷吸附的一个重要因素。尽管页岩的甲烷吸附量受干燥温度的影响,但同一个样品的甲烷吸附曲线形态基本相似,显示干燥温度主要影响到页岩吸附量, 但并不影响页岩吸附机理,这表明,较高干燥温度下由于水分的驱除增加了页岩吸附的孔隙。     

川南-黔北地区龙潭组页岩气成藏条件分析

以川南-黔北地区龙潭组泥页岩为研究对象,通过野外、钻井和实验测试,分析了龙潭组泥页岩的成藏条件及影响因素。结果表明：川南-黔北地区龙潭组泥页岩分布广、累计厚度较大、埋藏深度适中;TOC为0.22%～14.62%,R_o为1.47%～1.93%,有机质以镜质组为主,干酪根类型为Ⅲ型;矿物组成以黏土矿物为主,石英含量较低。页岩孔隙以黏土矿物层间孔为主,有机质中孔隙较少;页岩比表面积和孔体积分别为18.29～36.18 m²/g和0.033～0.078 mL/g,且与TOC之间存在明显的负相关性,而与伊蒙混层含量之间存在明显的正相关性。龙潭组泥页岩具有较强的甲烷吸附能力,Langmuir甲烷吸附量为2.98～6.98 mL/g。结合龙潭组顶底板、储层物性、含气性等特征,认为该区页岩气具有勘探潜力,可与煤层气进行联合开采。该研究可为龙潭组页岩气后续勘探提供一定参考。     

页岩热模拟过程中液态烃含量变化及对物性的影响

页岩热模拟演化过程中,液态烃含量及赋存状态的变化是深入研究页岩孔隙演化和储层表征的重要内容。对川西北广元上寺剖面低成熟大隆组页岩进行半封闭体系热模拟实验,并对原岩及热模拟样品进行氩离子抛光扫描电镜观察、热模拟样品及其萃取液态烃后的样品开展低温氮气吸附实验。结果表明,低成熟大隆组页岩中有机孔不发育,随着热模拟温度的增加,有机孔开始发育、数量增多、孔径变大,比表面积和微孔体积显著增加且与热模拟温度具有较好的线性正相关性,但中、大孔体积随热模拟温度增加并未表现出明显的变化规律;TOC减少量与比表面积和孔隙体积之间具有较好的正相关性,说明有机质转化为油气过程中微孔数量显著增加。扫描电镜揭示液态烃主要赋存在页岩的晶间孔及已生成的有机孔内;随着热模拟温度增加,液态烃呈现先显著增加后急剧降低的现象,在热模拟温度为325℃和340℃时,液态烃具有最高含量,在热模拟温度450℃以后,液态烃的含量可忽略不计。萃取液态烃后,样品的氮气吸附能力普遍增强;热模拟样品的孔隙呈单峰型分布,孔峰分布在14.36~23.56 nm,而萃取样品的孔峰向更小的孔隙移动,分布在12.05~22 nm。萃取后样品的比表面积、微孔和中孔体积比热模拟样品显著增加,且比表面积和微孔体积与热模拟温度之间的相关性变好,反映了液态烃主要赋存在泥页岩的微孔及部分中孔内。