盆地理学和盆地工学

如何开展含油气盆地的系统研究,存在着一系列不同认识。通过对含油气盆地系统研究的分析、对盆地评价技术规范的理解、对含油气盆地在自然科学中的分类对比,认为含油气盆地系统研究应包括两大部分,一是盆地理学,二是盆地工学。所谓盆地理学,就是运用现代地质学、地球物理学和地球化学理论,对盆地进行本体论(研究油气盆地的本原问题)、认识论(认识油气盆地的来源和认识油气盆地的研究方法)和性情论(人对油气盆地的心、情、性的理解等)的系统研究,获得有关油气盆地形成演化和烃类形成过程的内在规律。所谓盆地工学,就是运用现代地质、地球物理、地球化学和应用数学的技术方法,模拟盆地和油气的形成演化及其相互关系,为油气资源评价提供技术支持。      

中国南方志留系泥质岩盖层动态评价研究

在前人研究成果的基础上,针对目前天然气勘探研究的现状,总结确定了泥质岩演化阶段与封堵性能的对应关系。根据地质条件下岩石平均孔隙的直径与油气分子的大小，动态地评价了中国南方志留系盖层单剖面封盖条件，重点评价了从加里东期、海西期、印支期、燕山期到现今的川东北地区、黔中隆起及其周缘地区和江汉地区志留系盖层封盖能力的变化情况，认为这种评价可为天然气勘探提供理论依据。     

中上扬子区热场分布与演化

在中上扬子区16条热演化(R_o-H)剖面建立的基础上,基于"沉积盆地热史恢复模拟系统"的热史R_o反演、R_o-ΔR_o法、最高古地温法恢复了早古生代—晚古生代早期、晚古生代—中三叠世、晚三叠世—侏罗纪的地温梯度,并编制了地温梯度平面分布图。结果表明,热场分布与演化与区域构造、盆地体制和构造热事件具较好的对应关系,表现在:(1)中上扬子区早古生代—晚古生代早期总体属克拉通拗陷盆地,具低的热流值,在低热流值背景中具由克拉通向被动大陆边缘增高的趋势;(2)晚古生代晚期—中三叠世受区域伸展作用控制,高热流值区与陆缘裂陷和陆内裂陷相对应,而克拉通内保持低热流值;(3)晚三叠世—侏罗纪前陆盆地发育期,构造活动带(前陆冲断带、基底拆离—盖层滑脱带)热流值高,并具向前陆盆地内逐渐降低的趋势。      

特提斯域板块构造约束下上扬子地区二叠系龙潭组页岩气的差异性赋存

全球页岩气勘探开发在海相页岩中取得了巨大成功,在海-陆过渡相和陆相页岩中也进行了积极探索,但尚未形成商业开发局面。在分析华南地区二叠纪板块构造对原型盆地和富有机质页岩形成分布控制的基础上,研究了龙潭组岩相、地化、矿物组合、储层特征,通过与具有相似沉积背景且已进行商业开发的国内外典型页岩层系的对比,明确了龙潭组海-陆过渡相-海相页岩气赋存特征及资源前景。研究认为：①受秦岭洋和金沙江洋俯冲消减的拖拽作用和“峨眉地裂运动”等构造事件的影响,扬子台地内部和边缘分别发育了一系列的裂陷盆地,发生了强烈的构造-沉积分异作用,形成了一套陆相-海-陆过渡相-海相的沉积体系。②四川盆地龙潭组富有机质层段可以划分为泥页岩夹灰岩型、砂泥灰互层型、泥页岩夹煤层型3种类型,分别形成于深水陆棚、浅水陆棚、潮坪-潟湖环境。③川东北地区二叠系龙潭组页岩沉积时古水深大,沉积水体滞留严重,封闭性和还原性增强,是有机质富集的理想场所。该区不仅具有下三叠统膏盐岩优质区域盖层,而且具备良好的顶板（长兴组灰岩）和底板（茅口组灰岩）条件,保存条件总体较好。④川东北地区龙潭组泥页岩具有“高有机碳含量（TOC>2%）、高热演化程度（R_o>2%）、高孔隙度（Φ>5%）、高石英含量（>40%）、高含气量（解吸气含量>3 m³/t）、高压力系数（~1.5）”六高特征,具有良好的页岩气赋存条件和资源潜力。⑤四川盆地二叠系龙潭组与五峰组-龙马溪组、Barnett、Ohio、Antrim、New Albany等国内外典型海相页岩类似,具备形成规模性页岩气赋存的良好地质条件,有望在埋深相对较浅、硅质页岩厚度较大的川东北-川东地区率先获得战略性突破。     

纳米孔隙中页岩气扩散模拟实验和数学模型分析

深层页岩气在纳米孔隙中的扩散行为分为体相扩散（Fick和Knudsen扩散）和表面扩散。为了定量评价温度、压力等对扩散系数的影响,揭示深层页岩气的保存机理,以南方鄂西秭归茅坪地区寒武系牛蹄塘组页岩为实验对象,在不同温压条件下,通过等压扩散实验对纳米孔隙甲烷扩散进行实验模拟。结果表明:（1）扩散系数D_F随压力增大而减小（当压力大于30 MPa时,D_F趋于平稳）,随温度升高而增大;（2）在高温高压环境下,D_F受压力影响更大,总体趋于减小。随后,定量考虑了温度、压力、孔隙及岩性特征对各种扩散行为的影响,建立了数学模型。该模型与模拟实验结果相似,可以相互验证:（1）温度升高促使分子动能增大,导致体相和表面扩散系数都增大,而压力增大虽然会使Fick扩散和表面扩散作用稍微加强,但会显著限制Knudsen扩散并最终导致总扩散作用降低;（2）孔径增大加强了体相扩散作用,削弱了表面扩散作用。最后,结合具体研究区块,认为深层高压环境有利于页岩纳米孔隙气藏的保存,而地层抬升释放压力的过程是页岩气散失的主要阶段。      

四川盆地侏罗系页岩层系岩相类型及储集特征

陆相页岩层系岩性复杂、非均质性强,制约了储层甜点优选和探井部署。为查明四川盆地侏罗系页岩层系不同岩相类型的储集特征和含气能力,以元坝地区Y2井自流井组大安寨段为例,采用有机碳含量测定、全岩X射线衍射、岩石薄片鉴定、聚焦离子束扫描电镜、高压压汞—氮气吸附联合测定以及物性分析等手段,划分了大安寨段二亚段（后文简称大二亚段）页岩及夹层的岩相类型,并针对不同岩相类型开展储集物性、孔隙结构、含气性及可压性研究,在此基础上评选了优势岩相和岩相组合。结果表明,Y2井大二亚段页岩层系可划分为3大类6亚类页岩岩相,2大类6小类夹层岩相以及3种宏观岩相组合。页岩孔隙类型以粘土矿物层间孔、方解石溶蚀孔等无机孔为主,为页岩气的赋存提供了储集空间。计算页岩总含气量为2.59～4.38 m³/t,游离气平均占比67 %,具有较好的勘探潜力,但优势岩相的脆性矿物含量仅为50 %,可压性较差。综合评价认为,AB-Ⅰ型岩相组合中页岩页理和纹理发育,生烃条件好,含气量和游离气比例较高,存在可压性较好的夹层,是元坝地区Y2井大二亚段最有利的勘探储层类型。     

中国油气盆地研究新阶段:数字盆地

通过对中国油气盆地勘探历史和盆地研究历史的分析,认为我国油气盆地研究历史经过石油大地构造盆地研究阶段(1945-),盆地分析和盆地模拟阶段(1980-),现已进入数字盆地研究阶段(2000-)。数字盆地和数字油田各自具有不同的研究领域。数字盆地是综合运用现代盆地系统研究理论和现代数字信息技术,进行油气盆地地质资料的数字化,为油气盆地评价提供技术支撑。数字盆地的核心问题是油气盆地评价数据库的建设,数据库应由12个子库组成。      

四川盆地东北部下侏罗统自流井组陆相页岩储层孔隙特征及形成控制因素

为查明川东北自流井组陆相富有机质页岩储层孔隙发育特点及形成机理,采用岩石薄片、全岩X-衍射、有机岩石学、高压压汞-吸附联合测定、氩离子抛光-扫描电镜及物性测试等多种技术方法,开展了川东北地区自流井组陆相页岩储层孔隙结构、类型及储集性能研究,并探讨了主要孔隙类型的形成控制因素。研究结果表明：川东涪陵地区东岳庙段和川北元坝地区大安寨段页岩平均孔隙度均大于4%,储集性能较好,页岩孔隙类型主要以无机矿物质孔为主,其次为有机质孔,局部发育微裂缝,无机矿物质孔对孔隙度的贡献最大。页岩粘土矿物含量及压实作用的强弱控制了无机矿物质孔的发育程度,有机质组分类型是控制有机质孔发育与否的关键因素,表现为固体沥青内普遍发育有机质孔,而大多数镜质体内基本不发育有机质孔。川东涪陵地区东岳庙段与大安寨段、川北元坝地区大安寨段无机矿物质孔与有机质孔均有发育,而川北元坝地区东岳庙段仅发育无机矿物质孔,有机质孔基本不发育。     

四川盆地及周缘上奥陶统五峰组岩相特征

上奥陶统五峰组分为页岩段和观音桥段。对比分析四川盆地及周缘五峰组页岩气钻井岩心以及测试数据,根据岩心和全岩矿物组分特征,以硅质矿物(石英)、黏土矿物和碳酸盐矿物为三端元,进行岩相划分。页岩段可识别出4种岩相类型:硅质页岩、含黏土硅质页岩、含灰硅质页岩以及含灰黏土质页岩;观音桥段发育含介壳泥质灰岩。页岩气钻井实测数据表明,页岩段4类页岩岩相品质(有机碳含量、脆性矿物含量以及含气量)差异较大,硅质页岩品质最优,含灰黏土质页岩品质最差。页岩段岩相类型以及观音桥段分布特征受控于沉积环境。川南永川地区等相对浅水的区域页岩厚度较大,但是硅质页岩厚度较小,页岩段整体品质较差,不建议作为水平井靶窗;川南威远地区受古陆和古地形影响,硅质页岩厚度较小,也不建议作为水平井靶窗;川东南焦石坝、武隆、丁山以及南川地区硅质页岩厚度超过4 m,可作为水平井靶窗。     

虚拟仿真技术对改进实验教学的探索

在化学化工教学中,实验教学长期使用传统教学方式,其存在的一系列局限和弊端难以得到有效的解决。而基于OBE理念的虚拟仿真技术的应用有利于改善与解决实验教学方面的很大一部分问题。我们以本科阶段化工实验课程为改革目标,通过虚拟仿真技术构建了一系列仿真教学软件,并以此进行教学改革探索。本文以恒压过滤系统实验为例,发现虚拟仿真技术的软件引入实验教学对学生掌握实验内容和设备操作有很大促进作用。