页岩气勘探开发风险分析

我国页岩气发展已取得重要进展，同时开发利用过程中的各种风险也逐渐引起人们的重视。论文针对我国页岩气资源特点，结合当前勘探开发现状，分析了当前可能存在的地质风险、技术风险、经济风险和环境风险。地质风险方面，通过开展平行试验，重点讨论了地质参数的不确定性，提出了用概率表征法来描述和分析地质不确定性。富集规律不明晰的现状和采收率低的资源特点进一步加大了地质风险。技术风险方面，分析认为，虽然我国页岩气自主核心技术水平能力不断提升，但技术的推广应用存在困难，基础设施的不完善加大了技术风险。经济风险主要来自于持续大量的投资和天然气价格波动。环境风险方面，结合国外页岩气工业发展历程，讨论了环境问题的发展趋势。论文依据我国南、北方人文、地理及地质条件的差异，初步探讨了页岩气开发对策。分析认为，在页岩气勘探开发过程中给，需进一步加强对各类风险的认识、描述及分析，开展全面的风险评价工作，以帮助决策者做出更为科学的判断。     

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。     

吐哈盆地烃源岩有机碳质量分数测井定量预测模型

烃源岩地层通常具有高声波时差、高孔隙度、高电阻率和低密度等测井响应特征。正常情况下,烃源岩有机碳质量分数越高,其在测井曲线上的异常反应就越大。将测井信息与有机碳质量分数之间建立一种定量关系模型,就可以计算出烃源岩有机碳质量分数在纵向上的连续变化值,从而有效地弥补实验室测样的不足。国内外学者对此进行了相关的探讨与研究,提出的定量预测模型可分为单参数型和多参数型。文中依据吐哈盆地地质资料,在Δlg R方法的基础上同时结合多元统计原理,选取了声波时差测井与电阻率测井,建立了两者与有机碳质量分数之间的线性关系式。根据实测值与拟合值的比较,认为建立的定量预测模型拟合效果良好。     

渝东南下寒武页岩纳米级孔隙特征及其储气性能

系统采集、观察并描述了渝东南地区下寒武统页岩岩芯,通过有机碳含量、X衍射、甲烷等温吸附及氮气吸附实验测试,分析了页岩纳米级孔隙结构类型、发育特征及影响因素,探讨了纳米孔对页岩储气性能的影响。研究认为,渝东南下寒武统页岩纳米孔隙结构特征复杂,根据氮气吸附-脱附曲线及孔径分布特征可划分为3种类型,主要发育两端开放的管状孔、平行壁的狭缝状孔及四面开放的尖劈形孔等开放型孔隙,多为与有机质相关的纳米孔,孔隙直径一般小于60 nm,呈现2~5,8~12和24~34 nm三个分布峰值区。宏孔（>50 nm）孔隙体积百分含量为8.5%,比表面积百分含量仅占0.3%;中孔（2~50 nm）孔隙体积百分含量高达82.1%,比表面积百分含量为79.0%;微孔（<2 nm）孔隙体积百分含量为9.4%,比表面积百分含量占20.7%。有机碳含量是纳米孔隙结构特征的主控因素,有机质是总孔体积与比表面积发育的物质基础,纳米孔隙体积、比表面积与吸附含气量具有明显的线性关系。     

泥页岩储层等温吸附测试异常探讨

页岩气与煤层气的等温吸附特征既有相似性,又存在较大差异。目前页岩气等温吸附测试仍沿用煤层气相关测试规范,没有针对页岩气的等温吸附实验仪器。泥页岩储层等温吸附实验中普遍存在等温吸附曲线异常的现象,因此对常见的泥页岩储层等温吸附曲线异常现象进行了归纳,分析了导致异常的原因,并提出相应的改进建议。研究结果表明,在高压段,地层条件下由于甲烷处于超临界状态,吸附态气体不发生液化凝聚,造成测试曲线明显偏离Langmuir等温吸附模型,且特征参数失真,因而基于凝聚机理的Langmuir等温吸附模型在高压段不再适用,但该异常可通过模型改进或实验数据校正来消除;在低压段,通常由于泥页岩储层的吸附气含量远小于煤层气,而测试仪器精度难以满足要求,或泥页岩储层粘土矿物含量较高,在预处理中与水发生反应而影响吸附特征,可尝试通过增加测试样品量、预处理后充分脱水等方法来减少异常现象的发生。     

黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气地质调查井位优选

对黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩露头和实测剖面进行系统的基础地质调查基础上,对采集的页岩样品进行有机地球化学、矿物组成、物性条件及含气特点等实验测试分析.研究结果表明,下寒武统牛蹄塘组页岩在岑巩、石阡、铜仁一带分布稳定、埋藏适中,厚度在40～60m之间,有机碳含量普遍大于2.5％,有机质热演化程度高,处于成熟-过成熟阶段.页岩吸附含气量平均为2.74m3/t,并且TOC值与黏土矿物含量对其影响作用明显,在剖面上呈现规律性变化.优选并实施了位于黔北地区岑巩县羊桥乡的岑页1井,该井完井深度为1 526m,钻遏揭示的下寒武统牛蹄塘组黑色页岩厚度为53m,岩性以炭质页岩为主,气测录井发现页岩气显示.     

天然气中氢气成因及能源意义

长期以来,随着油气成因理论的不断拓展和全球对清洁能源需求的日益扩大,氢气作为连接无机与有机生烃学说的重要纽带,同时也作为一种极具前景的清洁能源,逐渐引发了学术界的广泛关注。天然气中氢气的成因相对复杂多样,根据其反应机理分为无机、有机成因两大类,无机成因以地球脱气、水岩反应及水辐射分解为主,而有机成因以生物作用和有机质热解为主。目前主要利用氢同位素和伴生气体地球化学特征等方法判识氢气成因,但是由于氢气本身复杂多样的来源及其活泼的化学性质,目前尚不能系统地准确判识氢气成因。由于氢气成因的广泛性,全球各地不同地质条件下均发现了不同氢浓度的天然气,且氢气含量变化极大（0.1%~99%）。氢气既可以作为还原剂在费托合成中参与生烃,又可以作为氢源在有机质热演化过程中提高烃类物质产率,因此氢气的存在将可能延伸深层天然气勘探开发的深度下限。在系统总结氢气成因机理和分布规律的基础上,探讨了天然气中氢气的能源意义,为未来富含氢气天然气资源的研究提供了参考。     

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。     

渝东南下志留统龙马溪组页岩气聚集条件与资源潜力

在渝东南地区下志留统龙马溪组页岩露头观察、岩芯取样及实验测试的基础上,从富有机质页岩分布、有机质类型及含量、成熟度、孔渗性及含气量等方面研究了页岩气聚集条件与资源潜力。结果表明：研究区下志留统龙马溪组页岩厚度大,有机碳含量高,成熟度高,含气量高,其中龙马溪组下部富有机质页岩有利于页岩气的形成与富集,是页岩气勘探开发的有利层段。通过综合信息叠合研究认为,彭水-连湖-黔江、花垣-龙山东和酉阳西地区是页岩气勘探开发的有利区域。利用概率体积法计算的页岩气资源量为0.27×10 12~2.03×10 12m 3,期望值为0.93×10 12m 3。     

基于激光拉曼和傅里叶变换质谱实验的高—过成熟有机质特征评价

如何准确评价沉积有机质特征是油气资源勘探开发工作的关键问题之一，勘探开发实践证实高—过成熟有机质特征评价尤其困难。为此，以松辽盆地下白垩统沙河子组、四川盆地下志留统龙马溪组和下寒武统筇竹寺组烃源岩为研究对象，运用激光拉曼和傅里叶变换质谱等方法对烃源岩样品进行了有机质特征评价，开展了超高分辨率的傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)实验，并从分子角度讨论了有机质热演化特征，计算了烃源岩样品的成熟度评价指标(MAT)，表征了有机质分子化合物相对含量动态变化规律，实现了可连续量化的有机质成熟度评价。研究结果表明：(1)松辽盆地沙河子组、四川盆地龙马溪组和筇竹寺组烃源岩的有机质具有良好的生油气潜力，镜质体反射率(R_o)大于1.30%，有机质的热演化程度为高—过成熟；(2)松辽盆地沙河子组烃源岩有机质化合物以碳氢类型为主，四川盆地龙马溪组和筇竹寺组以硫化合物和氧化合物为主，碳氢化合物、N₁、O₁、S₁化合物的单同位素离子总丰度呈现出随成熟度的增加而降低的趋势；(3)在R_o=0～...