页岩气形成机制的生烃热模拟研究

选择Green River,Woodford及珠江口等3种不同有机质类型的低成熟页岩,采用密封金管-高压釜体系,在24.1 MPa围压下,以20 ℃/h和2 ℃/h的升温速率进行生烃热模拟实验,测定产物气态烃和液态烃的产量及气态烃的碳同位素组成,探讨页岩气生成机制。随温度的升高,页岩有机质热演化成烃可分为3个阶段：① 热解初期的生油阶段,液态烃产量增加迅速,在Ro=0.9%～1.1%时达到峰值,气态烃产量较低;② 油裂解生气阶段,液态烃产量降低,气态烃产量迅速增加;③ 气裂解阶段,气态烃产量略微增加,气体明显变干。气态烃的δ 13C先变轻后变重,I型页岩气态烃的δ 13C在热解初期阶段呈现局部倒转,δ 13C1 <δ 13C2 >δ 13C3 <δ 13nC4。气态烃来源于有机质的初次裂解和大量液态烃的二次裂解,气态烃的产量主要受有机质类型的控制,I型泥页岩气态烃产量最高。页岩气中碳同位素局部反序可能是液态烃二次裂解成气的标志,或由不同演化阶段来源气态烃混合造成的。     

塔西南坳陷侏罗系泥页岩特征及页岩气潜力分析

基于塔西南坳陷侏罗系泥页岩野外露头、钻井等资料,通过岩石热解、X-衍射、扫描电镜及等温吸附等实验测试分析,对塔西南坳陷侏罗系泥页岩地质及地化特征、矿物组成、孔隙结构、吸附性能进行系统研究。研究表明研究区由于侏罗系沉积环境的连续变化,泥页岩累计厚度在60~300m,沉积厚度大并存在NW—SE向的3个沉积中心;泥页岩具有较高的有机质丰度,平均值达到2.09%,有机质类型以Ⅲ型气型干酪根为主;岩石热解峰温Tmax(400~590℃)和镜质体反射率RO(1.4%~2.4%)表明泥页岩处在过成熟阶段并在干气窗内;研究区侏罗系泥页岩矿物组成以黏土矿物为主,石英含量次之,黏土矿物以伊/蒙混层为主,有利于页岩吸附气的富集,页岩吸附含量达0.8~1.6 m~3/t,具有较强的气体吸附能力;纳米级—微米级的多种孔隙类型及微裂缝发育,可为页岩气的赋存提供空间;对比国内外典型海相、陆相页岩发现,塔西南坳陷侏罗系泥页岩主要关键指标与典型陆相页岩及海陆过渡相Lewis页岩相似甚至更好,综合分析可以初步认为塔西南坳陷侏罗系泥页岩具有较好的页岩气勘探前景。     

高成熟萨尔干页岩热模拟产气的地球化学特征

为进一步探讨我国高成熟页岩生气的潜力、化学组成和同位素地球化学特征,笔者对高成熟、富有机质的萨尔干页岩开展了金管生烃模拟实验.结果表明:甲烷是最主要组分,最大产率为142.1 mg/gTOC,这表明一定成熟度范围内,热成熟作用完全可以促进甲烷、乙烷等页岩气的生成,但更高的成熟度对页岩气贡献不大.无机气体CO2和H2S的产率整体小于烃类气体产率.烃类气体C1～C3稳定碳同位素随温度升高逐渐变重;CO2碳同位素不断波动伴有变轻趋势.本文引入“增长倍率”概念,发现低碳数气态烃类相比高碳数烃类在生成阶段生成的更快,在裂解阶段裂解的更慢,这与小分子气态烃可以由大分子气态烃裂解补充,而大分子气态烃来源(C6～C14)不断裂解减少有关.     

鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系生烃潜力评价

采用有机岩石学与显微煤岩学的方法对鄂尔多斯盆地含煤岩系中不同有机质的地球化学特征进行详细研究,进而对不同烃源岩的生烃潜力进行评价。研究结果显示鄂尔多斯盆地中,有机质类型主要是Ⅲ型和Ⅱ2-Ⅲ型干酪根,煤中显微组分中惰质组占绝对优势,壳质组含量少,仅在部分地区镜质组含量较高（如:宁夏汝箕沟、陇东地区等）;盆地中除了腐殖型干酪根外,也有部分属于腐泥型有机质,如盆地南部黄陵矿区的烛煤,其中脂类含量丰富。根据对盆地侏罗纪含煤岩系的有机质的丰度、类型和成熟度（热演化程度）的分析和研究得知:煤、炭质泥岩和暗色泥岩的有机质丰富,但煤和泥岩的转化系数均接近或低于生油岩的下限,其族组成中以中高含量的沥青质、中含量的非烃和芳烃、低含量的饱和烃为特征,且煤的有机质丰度远高于泥岩。盆地中侏罗纪延安组有机质只达到低-中成熟阶段的前期,以低成熟阶段为主,反射率R_o=0.37%~0.70%;盆地内的煤系及炭质泥岩均具有良好的生烃潜力,在盆地南部的环庆向斜区形成工业价值油气藏的潜力最大。     

全液压顶驱车载钻机在浅层页岩油水平井施工中的应用

陕北页岩油主要分布在鄂尔多斯盆地的三叠系延长组和侏罗系安定组、延安组地层中.利用全液压顶驱车载钻机,在陕北地区完成了两口浅层页岩油水平井,钻具过程中根据不同井段,使用不同的钻具组合及钻进参数,通过总结分析、优化工艺,水平段钻效提高了50％,较大的提高了钻井时效.     

油页岩评价指标的含义及相互关系——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组油页岩为例

油页岩用于生产页岩油时常用含油率来评价其优劣,而在油气资源潜力评价时常用有机碳含量、生烃潜力等参数来进行评价.弄清不同参数之间的差别和相互关系具有非常重要的意义.对上述不同参数的具体含义和相关分析测定过程进行了介绍,并对鄂尔多斯盆地某钻孔的三叠系延长组油的多个参数进行了分析,这些参数的对比结果表明有机碳含量、生烃潜力、含油率三者线性正相关;鄂尔多斯盆地三叠系延长组油页岩含油率为0%～12%,多数测段的含油量为3.5%～10%,油页岩级别属于差-中等级别;只有当其有机碳含量大于7%,其才能达到工业意义上适宜提炼页岩油的标准(含油率大于3.5%).     

黄县盆地褐煤的有机岩石学特征与生烃研究

应用全岩有机岩石学分析和热模拟实验方法,研究了黄县盆地古近系褐煤的显微组分组成、富氢组分及生烃性能。褐煤的显微组分以腐植组为主,其含量为58.0%~91.6%,惰质组含量为0~16.0%,稳定组含量为2.0%~18.8%。褐煤中富氢组分主要来自于稳定组,其中孢子体、树脂体和碎屑稳定体是其主要的生烃组分。热模拟实验表明,随模拟温度的升高,褐煤气态烃转化率以450℃为界先慢后快,液态烃在440℃(Ro为1.5%)左右达到最高峰,470℃以前气态烃转化率低于液态烃,在470℃以后气态烃高于液态烃。     

油砂在固定床中的热解研究

通过固定床对印尼油砂热解进行了研究,采用X-射线衍射分析(XRD)和热重分析对油砂和半焦进行了分析,对热解油进行恩氏蒸馏。油砂在固定床中装填率降低,使得热解油气产率增加,半焦产率下降,但同时会增加油气二次裂解;热解油的轻组分含量较多;在温度较高段,油砂与其半焦有相似的燃烧规律;热解使得油砂发热量与燃烧性能降低。     

温度和压力对煤热解影响的研究

在不同压力及不同温度下对内蒙烟煤进行热解研究,考察温度和压力对热解产物产率及热解气体组成的影响规律。研究表明:随着热解压力的增加,内蒙烟煤的气体产物和固体产物总量增加,液态产物减少,其焦油产率降低、半焦产率增高,干馏气中H2和CO含量下降、CH4含量上升;随着热解温度的增加,其焦油产率先增加后减少,干馏气中H2含量不断上升,即热解温度升高可使气相产品的产率增大及液相产品产率降低。     

低温热解煤焦油产率、组成性质与热解温度的关系

天祝煤通过回转炉装置低温（５００～７００℃）热解试验结果表明，焦油的产率和组成性质随热解温度呈阶段性变化，在５５０℃左右，焦油产率及焦油中酸性物、中性油、饱和烃等的产率获得最大值。超过５５０℃，特别是６００℃以上，由于焦油二次反应加剧，导致焦油产率及焦油正己烷可溶物中的中性油、酸性物、饱和烃、轻质芳烃产率降低，稠环芳烃产率升高。     

下扬子区海陆过渡相不同沉积环境页岩气成藏条件对比

以下扬子区二叠系龙潭组富有机质泥页岩为研究对象,通过岩石热解模拟、元素分析测试、物性测试和X-射线衍射等实验,结合前人研究成果,对泥页岩空间展布特征、沉积微相类型、有机地球化学特征、储层特征和含气性特征等页岩气藏评价参数开展对比分析,结果表明:下扬子区龙潭组富有机质泥页岩广泛发育在滨岸平原、障壁-泻湖、三角洲前缘和浅海陆棚等海陆过渡相沉积环境中;泥页岩中有机质丰度较高,总有机碳(TOC)含量平均值为2.43%;干酪根主要为Ⅱ型、Ⅲ型;镜质体反射Ro分布范围是0.55%~2.66%,多数有机质处于中—高热成熟阶段;生烃潜力(S1+S2)平均值为2.96 mg/g,具备较大的页岩气生成潜能;研究区泥页岩物性较差,属于特低孔特低渗储层,但石英、长石、方解石等脆性矿物含量丰富,脆性指数(Ⅰ,Ⅱ)较高,有利于页岩气储层的压裂开发;保守估算下扬子区龙潭组吸附气量为0.34~0.96 m3/t,且物性封闭和烃浓度封闭作用进一步增强了页岩气的储存能力。对比不同沉积环境下页岩气成藏条件参数,综合研究认为下扬子地区障壁-泻湖相具备更为优势的页岩气成藏环境。     

川东南地区古生界主要页岩层系热演化

在研究区热流史和地层埋藏史的基础上,对下寒武统筇竹寺组、下志留统龙马溪组的热演化进行了模拟。下寒武统筇竹寺组烃源岩在早志留世开始生油并进入生油高峰,在中志留世至早二叠世生烃缓慢并一度停滞,中三叠世进入湿气阶段,早侏罗世进入干气阶段,干酪根主生气期为中三叠世-早白垩世。下志留统龙马溪组烃源岩在二叠纪开始生油,中侏罗世-早白垩世中期为干酪根主生气阶段,晚侏罗世早期-晚白垩世早期为油裂解生气阶段。下志留统龙马溪组是川东南地区页岩气勘探开发的最有利目的层系。     

沁水盆地煤系地层页岩储层评价及其影响因素

以沁水盆地中部及南部的煤系地层的泥页岩取芯为研究对象,重点剖析了石炭系太原组及二叠系山西组两套主力产气层位,分别从烃源岩、岩石学性质、储层物性及其影响因素等方面进行分析。研究表明,沁水盆地泥页岩样品生烃潜力较好,样品总有机碳含量在厚层泥岩发育段具有较高值,有机质成熟度指标Ro在1.33%~2.17%,已达到生气窗,有机质显微组分以腐泥组为主,有机质类型均为I型干酪根;全岩分析表明,泥页岩样品脆性矿物含量较高,多数在40%以上;黏土矿物主要以伊/蒙混层矿物及高岭石为主,绿泥石及伊利石含量次之;经扫描电镜观察,泥页岩中矿物溶孔、粒间孔及微裂隙较为发育;孔隙度分布于0.7%~3.8%,略低于北美页岩,渗透率在0.002 8×10-15~0.127 3×10-15 m2,与北美页岩无太大差异;黏土矿物中高岭石及伊利石对储层物性影响较大,其中前者对孔渗发育具有建设作用,而后者含量越多对储层物性影响越不利。各项有机地球化学参数表明沁水盆地泥页岩具有较高的生烃潜力,储层孔隙度及渗透率适中,较高的脆性矿物含量有利于页岩气的后期储层压裂改造。     

页岩有机质特征对甲烷吸附的影响

对四川盆地志留系龙马溪组页岩样品在压力15 MPa、温度分别为35,50和65 ℃条件下,进行一系列甲烷等温吸附线实验,结合美国相关盆地样品的吸附实验结果,探讨有机质特征对页岩气体吸附性的影响。结果表明：龙马溪组页岩在不同类型干酪根ln K-1/T图解中位于Ⅱ型干酪根趋势线附近,但每吨岩石Langmuir最大吸附量只占美国3种典型干酪根类型的Langmuir最大吸附量的30%左右。龙马溪组页岩的吸附热和标准吸附熵分别为19.8~25.4 kJ/mol和-94.0～-111.1 J /(mol·K),与Ⅱ型或Ⅲ型干酪根对甲烷的吸附很接近,远大于黏土矿物对甲烷的吸附,揭示了有机质是重要的吸附介质。值得注意的是龙马溪组页岩每吨有机质最大吸附量比美国3种典型干酪根类型的Langmuir最大吸附量明显要大,这可能与高热演化条件下泥岩的孔隙结构密切相关,这一点在后续研究中要予以重视。     

吐哈盆地中侏罗统西山窑组页岩气勘探远景

为了探索吐哈盆地中侏罗统西山窑组煤系页岩气的富集特征,充分利用钻井资料、野外露头资料、分析测试资料等数据,对泥页岩平面分布特征、烃源岩有机地化特征以及页岩储集层特征展开分析。吐哈盆地泥页岩发育情况良好,泥岩累计厚度最大值达到600 m,泥岩总有机碳含量均值达到了2.06%,干酪根类型以Ⅲ型为主,镜质体反射率普遍高于0.5%,达到了成熟阶段,具备产气的能力。由于强烈的构造作用,泥页岩的物性特征变化范围很大,脆性矿物含量通常大于60%。岩石的硬度较大、脆性高,总体评价为较好—好等级页岩储集层。利用泥岩累计厚度、泥岩总有机碳含量和镜质体反射率等条件的约束,圈定了台北凹陷和哈密坳陷的部分区域是该区煤系页岩气勘探优选区。     

延长探区延长组陆相页岩气地球化学特征和成因

通过页岩气样品的气体组分含量及稳定碳、氢同位素分析,对鄂尔多斯盆地东南部延长探区上三叠统延长组陆相页岩气地球化学特征进行了研究,探讨了延长探区延长组陆相页岩气成因和来源.结果表明:①延长探区延长组页岩气以烷烃类气体为主(87.89%～99.66%),甲烷含量均小于95%(60.44%～91.68%),重烃组分含量高,干燥系数较低(64.00%～93.43%),非烃气体含量低(以N₂和CO₂为主,分别为0.68%和1.36%),为典型的湿气;②延长探区延长组页岩气甲烷、乙烷、丙烷和丁烷碳同位素值分别分布在–53.4‰～–46.3‰、–39.7‰～–31.9‰、–34.3‰～–29.6‰和–33.8‰～–25.0‰之间,碳同位素总体上表现为δ13C₁<δ13C₂ <δ13C₃ <δ13C₄的正碳同位素序列,仅少部分样品δ13C₃ 和δ13C₄发生倒转;③延长探区延长组页岩气以热成因气为主,主要为来源于低熟—成熟阶段的偏腐泥型页岩干酪根裂解形成的油型气.     

沁水盆地石炭-二叠系页岩储层特征及评价

通过对沁水盆地石炭-二叠系页岩采样,应用有机碳分析、岩石热解检测、镜质组反射率测定、X射线衍射分析、扫描电镜和孔渗的分析化验手段,研究该区页岩的储层特征并对其进行评价.结果表明:沁水盆地石炭-二叠系页岩有机质丰度平均为2.59％,有机质类型以Ⅲ型干酪根为主,岩石热解峰温基本上都超过435℃,有机质丰度高,有机质演化处于...