陕南镇巴地区牛蹄塘组页岩气地质条件与含气性特征:以镇地1井为例

为深入研究陕南镇巴地区下寒武统牛蹄塘组页岩气地质条件与含气性,以镇地1井钻井资料为基础,结合样品分析测试结果,对研究区页岩岩石矿物学、有机地球化学和孔隙特征等地质条件进行了系统分析。研究表明:镇地1井牛蹄塘组富有机质页岩厚90m,发育硅质页岩、黏土质硅质混合页岩和黏土质页岩等3种岩相;有机碳含量高,平均为3.37%;热演化成熟度相对适中,平均为2.66%;脆性矿物含量较高,平均为53.6%;页岩孔隙发育程度较好,孔隙类型以为矿物溶蚀孔隙为主。含气量测试结果表明镇地1井牛蹄塘组总含气量为1.84~6.04m~3/t,具有较好的含气性,与TOC含量有较好的相关性。上述诸多有利条件充分说明了该地区具有较好的页岩气勘探前景和资源潜力。     

高—过成熟页岩CH4/N2/CO2混合气体竞争吸附特征与地质意义

为研究高—过成熟页岩对N₂、CH₄及CO₂混合气体的竞争吸附特征及其地质意义,通过混合气体吸附—解吸装置,结合穿透曲线法,对四川盆地周缘NY?1井龙马溪组1 420.90 m、1 422.75 m、1 423.75 m和牛蹄塘组2 261.53 m、2 265.80 m、2 268.37 m 6个深度的岩样,开展了20 ℃、注气压力0.25 MPa条件下N₂、CH₄和CO₂等比例混合气体的竞争吸附实验,得到了各岩样对混合气体的竞争吸附规律;并通过低温N₂和CO₂吸附法,分析了6个岩样的孔隙结构,探究了其对竞争吸附的影响。结果表明：龙马溪组页岩中N₂出口端浓度有超过初始浓度的现象,而牛蹄塘组页岩中N₂、CH₄和CO₂出口端浓度均未超过初始浓度;实验结果与Yoon?Nelson模型拟合结果较好,R²值可达0.9以上,各岩样吸附速率常数均有N₂>CH₄>CO₂的规律,故N₂相较CH₄和CO₂可先被样品吸附,随后吸附速率慢的CH₄和CO₂被吸附,岩样对2种气体吸附选择性更强,所以将N₂置换出,导致龙马溪组岩样N₂出口端浓度超过初始浓度;龙马溪组岩样中微孔发育程度较高,孔径小、比表面积大、吸附能力强,能更好地吸附CH₄和CO₂这2种吸附选择性强的气体,使得已吸附的N₂被置换出,从而造成游离气中N₂浓度增加。实验结论为我国页岩气勘探开发提供了理论依据,同时对部分地区页岩气组分中N₂的成因具有一定指导意义。     

中美页岩气勘探开发历程、地质特征和开发利用条件对比及启示

分析美国"页岩气革命"的成功经验对促进中国页岩气产业发展具有重要意义。对比研究中美两国页岩气的勘探开发历程、成藏地质条件、开发利用条件以及资源开发现状,结果表明:中美两国均拥有丰富的页岩气资源,但中国的页岩气勘探开发起步晚,资源探明率低,开发程度低,产量远低于美国,尚处于早期快速发展阶段。美国拥有得天独厚的页岩气成藏地质条件,优越的开发地质条件,完备的开发基础设施;美国在页岩气勘探开发方面的技术创新能力强,工艺技术全球领先,加上产业政策扶持等多种因素,共同促成了其页岩气产量的飞跃。与美国相比,中国的地质构造演化期次多,沉积盆地类型多,发育海相、海陆过渡相和陆相3种类型页岩,不同类型页岩的品质差异大;加之受晚期构造改造强烈,不同构造单元的页岩气保存条件差异大。中国页岩气主要分布区的地形地貌、地下地质条件复杂,开发基础设施相对薄弱,目前在立体高效开发等关键技术和工艺方面与美国存在较大差距。页岩气是中美天然气未来产量增长的主体,也是中国天然气产量增长的重要力量。建议:①进一步加快四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气的勘探开发,实现增储上产;②进一步发挥公益性油气地质调查的引领作用,加强新区、新层系页岩气的地质调查和评价工作,开辟新的页岩气产能基地;③加强自主创新,强化成藏理论研究,攻关适合中国地表地质特点的关键技术工艺,促进深层、常压、陆相和海陆过渡相页岩气的低成本有效开发;④继续从政策方面给予扶持,促进页岩气产业快速发展。     

黔西上二叠统龙潭组高煤级煤微观孔隙结构特征及其对含气性的影响

为探讨高煤级煤的微观孔隙结构特征及其对含气性的影响,选取黔西地区黔普地1井龙潭组5件高煤级煤样品,分别采用高压压汞、低温N₂吸附和CO₂吸附对各煤样的纳米级孔隙进行定量表征,基于BJH和DFT方程分别计算孔隙的孔径、孔体积和比表面积,分析煤的微孔（孔径<2 nm）、介孔（孔径2~50 nm）和宏孔（孔径>50 nm）的孔径分布特征,并统计各级孔径对孔体积和比表面积的贡献率。在低温N₂吸附实验的基础上,运用FHH模型分析了高煤级煤孔隙结构分形性质及其控制因素。采用线性拟合的方法,讨论了高煤级煤的持续演化对微孔和介孔的影响,以及各级孔径的比表面积对含气性的控制作用。结果表明：微孔、介孔和宏孔对孔体积的贡献率分别为49.47%、33.22%及17.31%,对比表面积的贡献率依次为85.44%、14.35%及0.21%;高煤级煤的孔隙形态可分为2类：小于3.7 nm的孔主要以一端开口的孔为主,大于3.7 nm的孔则主要为两端开口的孔和细颈瓶孔;孔隙分形维数随着地层压力的增加而增大,且以3.7 nm为界,大孔隙比小孔隙具有更加复杂的空间结构;微孔和介孔随镜质体反射率呈现规律性的变化,微孔的大量形成与煤大分子空间结构演化导致的介孔体积缩小有关;微孔对CH₄吸附量的控制作用远超过介孔和宏孔,小于2 nm的微孔为煤层气的吸附提供了主要的空间。     

陕南地区牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及吸附能力

为揭示陕南地区下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及其吸附能力,采用场发射扫描电镜观察、有机地球化学分析、全岩X射线衍射、氮气吸附和等温吸附实验等方法,通过定性观察和定量表征相结合的方式,来研究该组页岩的孔隙结构类型,并探讨页岩孔隙结构和吸附能力的主控因素。结果表明：陕南地区牛蹄塘组页岩主要发育有机质孔、粒内孔、粒间孔和微裂缝等4种孔隙类型,页岩孔径为1.8～316.7 nm,BET比表面积为1.34～13.20 m²/g,平均值为6.83 m²/g,BJH吸附总孔体积为0.003～0.011 cm³/g,平均值为0.006 cm³/g;影响页岩孔隙发育的直接因素包括总有机碳含量和热演化成熟度,二者与孔隙体积和比表面积均呈正相关性;影响页岩孔隙发育的间接因素包括汉南古隆起周缘的构造运动和沉积环境,二者对牛蹄塘组页岩热演化成熟度、埋藏深度、厚度和岩性变化均具有较大影响,从而间接控制着页岩孔隙结构的发育特征;页岩吸附能力主要受有机碳含量、孔隙体积和比表面积等因素的影响,三者与甲烷吸附气量均呈正相关性。该研究结果对陕南地区寒武系页岩气资源潜力评价及选区评价均具有重要意义。     

桂中-南盘江地区黔水地1井钻井关键技术

黔水地1井是一口页岩气调查井,位于桂中-南盘江地区,钻遇的石灰岩地层裂缝、溶洞发育,泥页岩地层厚度大、水敏性强、承压能力弱,施工过程中发生了垮孔、恶性漏失、卡钻等井下复杂情况.为此,利用转盘带动跟管进行钻进,解决了因溶洞垮塌所造成的导管段不能成孔的问题;顶漏强行钻进技术实现了一次性成功封隔1001.34 m深岩溶发育地层,并形成了行之有效的施工措施;主动节流循环避免了因钻井液密度增加过大所引起的井漏;优化的聚磺钻井液体系提高了钻井液的拟制性和流变性,预防了侧钻过程中井漏、垮塌等情况的发生;弹韧性双凝双密度水泥浆体系保证了固井质量.各种技术的创新性运用,不但有效解决了该井的各种技术难题,节省了施工成本,而且形成了一套适宜于该区页岩气钻井的关键技术,为今后该区和相邻区块的类似工程提供了指导和借鉴.     

黔南地区下石炭统打屋坝组页岩气储层孔隙结构特征及含气性评价

通过场发射扫描电镜观察、全岩X射线衍射分析、N₂与CO₂等温吸附实验等，对黔南地区下石炭统打屋坝组页岩孔隙结构特征及含气性进行系统研究。研究结果表明：(1)黔南地区下石炭统打屋坝组页岩岩相类型主要为灰质页岩相和灰/泥混合质页岩相，含硅泥质页岩相少量发育；页岩有机质丰度偏低，成熟度较高。(2)研究区打屋坝组页岩孔隙类型可分为无机质孔隙、有机质孔隙和微裂缝，其中无机质孔隙占主导；页岩孔径分布呈多峰态，以小于1 nm的微孔及2.0～2.4 nm和6.0～8.0 nm的低值介孔为主；页岩孔体积主要由介孔和宏孔提供，可控制游离气的赋存；页岩比表面积主要由微孔和介孔提供，可控制吸附气的赋存。(3)研究区打屋坝组页岩含气性主要受孔隙结构和保存条件的控制，其中孔隙结构的主要影响因素为有机质和矿物组分，有机质和黏土矿物含量对孔隙的发育具有积极作用，而脆性矿物含量在一定程度上抑制了孔隙的发育；强烈的构造变形是导致研究区页岩气保存条件较差的主要原因，可利用保存指数定性-定量评价打屋坝组页岩气的保存条件并进行有效分级。