赣东北荷塘组页岩气成藏条件及有利区评价

为了探讨赣东北地区下寒武统荷塘组页岩气成藏地质条件,以野外荷塘组页岩实测剖面、露头地质调查资料及样品的分析测试结果为基础,对研究区页岩的分布与沉积特征、地球化学特征、储层特征及页岩气保存条件等方面的综合分析,认为赣东北地区荷塘组页岩的储层物性条件较好.结果表明:赣东北地区下寒武统荷塘组页岩沉积厚度一般在25~200m,分布较广泛,主要为深水陆棚相沉积环境.页岩的有机质类型主要为I型,有机碳含量高,达0.54%~11.40%,平均为5.75%,热演化程度高(Ro为2.35%~4.90%,平均为3.22%),达到过成熟阶段.页岩脆性矿物含量高,主要为石英及少量的长石、碳酸盐矿物.黏土矿物含量中等,以伊利石为主,其次伊/蒙混层,不含蒙脱石.页岩微孔隙类型主要为矿物晶间孔、有机质孔、粒间溶蚀孔及微裂缝.页岩的孔隙度平均为2.2%,渗透率平均为0.006mD.根据中国海相页岩气有利区的评价标准,优选出赣东北地区页岩气勘探开发的有利区——磨盘山、上饶2个区块.     

泥页岩吸附气能力评价模型——以黔南坳陷牛蹄塘组吸附气含量为例

为了定量表征泥页岩储层吸附气的能力,选取黔南坳陷黄页1井牛蹄塘组泥页岩样品为研究对象.在泥页岩样品有机碳分析、X衍射全岩分析和等温吸附实验的基础上,建立泥页岩储层有机质、黏土矿物和其它矿物等3种组分吸附气评价模型.通过计算有机质、黏土矿物和其它矿物吸附气的能力,定量评价泥页岩储层吸附气能力.研究结果表明:黔南坳陷下寒武统牛蹄塘组下部泥页岩中有机质、黏土矿物和其它矿物吸附气能力分别为36.98m3/t,3.05m3/t和0.35m3/t,它们吸附气能力各相差10倍左右;该模型可以计算埋深相近的同一套泥页岩储层中有机质、黏土矿物和其它矿物等3种组分对页岩气的吸附能力,进而定量评价泥页岩储层吸附气能力.     

浙西荷塘组页岩孔隙结构及分形特征研究

运用低温N_2和CO_2等温吸附、高压压汞及FE-SEM观察,采用分形几何原理,对浙西荷塘组页岩孔隙结构及分形特征进行研究,论述了孔隙结构对页岩储渗条件的影响,并揭示了孔隙结构的影响因素.结果表明:浙西荷塘组页岩矿物基质孔及裂缝孔属渗流孔,有机质孔属吸附孔,因有机质孔面孔率高,而矿物基质孔及裂缝孔面孔率低,使其利于吸附气的富集而欠缺游离气存储空间以及气体的渗流通道;荷塘组页岩孔隙结构大致可分为3类,由于与页岩气渗流密切相关的100~10 000nm孔隙基本不发育,造成页岩气运移连通性与渗流条件明显较差.页岩孔径大于25nm的孔隙最具多样性,孔隙结构最复杂,4~25nm次之,2~4nm最简单.当孔径大于25nm时,孔隙结构复杂程度与TOC含量呈正相关关系,当孔径小于25nm时,呈负相关关系;孔隙结构复杂程度与黏土矿物含量均呈负相关关系,与脆性矿物含量均呈正相关关系.     

渝东南龙马溪组下部页岩岩石学特征与优质储层形成机理

以渝东南綦江、南川、石柱及涪陵的龙马溪组下部页岩为例,通过X射线衍射、氩离子抛光-场发射扫描电镜、TOC、脆性力学、高压压汞实验、低温氮吸附实验等测试手段,综合探明页岩储层矿物组分、有机质特征、孔隙特征、力学脆性等岩石学特征,对储层进行岩石学角度的评价,并讨论岩石学特征对优质储层形成的影响。结果显示:龙马溪组下部页岩储层岩石矿物组分可以分为以石英为主的脆性矿物和以伊利石为主的黏土矿物,底部脆性矿物含量更高;TOC平均值高于2%,达到过成熟阶段;孔隙类型复杂,识别出有机质纳米孔、黏土矿物片状孔、骨架矿物溶蚀孔等多种形貌-成因孔隙,纳米孔提供了主要的比表面积和储集空间;孔隙形貌复杂,发育平行板状等多种形态类型;岩石力学脆性较好,有利于微裂隙发育与压裂造缝。研究区龙马溪组下部页岩形成于深海陆棚相,经历了晚成岩作用阶段,矿物组分适宜,纳米孔、微裂隙发育,具有较好的力学脆性,是具有特殊岩石学特征的优质页岩气储层。页岩储层的岩石物质组成特征是优质储层形成的基础,从岩石学特征的角度对储层展开研究,对探究页岩储层的物性成因及其受控因素具有重要意义。     

焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏地质特征

基于焦石坝地区页岩气勘探、研究与实践,从页岩层厚度、地化、储集、岩矿等多个方面剖析了焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气成藏地质特征。结果表明:焦石坝地区优质页岩储层厚度均大于30m,一般在35~45m;储层页岩有机质含量高、热演化程度适中,有机质类型以腐泥无定形体+藻类体为主;储集层矿物成分以石英和黏土矿物为主,微裂缝发育活跃;深水陆棚相沉积中富含大量含硅质及碳酸盐矿物的生物,较其它层位的页岩具有更高的脆性矿物含量。     

过渡相煤系泥页岩纳米级孔隙结构非均质性表征及主控因素——以淮南煤田二叠系为例

纳米级孔隙是煤系页岩气赋存的重要场所,具有很强的非均质性。为了研究海陆过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性,对淮南煤田二叠系山西组和下石盒子组泥页岩钻孔岩芯样品进行总有机碳、镜质体反射率、全岩和黏土X射线衍射分析、场发射扫描电镜及低温液氮吸附实验,获得泥页岩有机地球化学、矿物组分、孔隙结构参数,采用孔隙结构相对偏差、FHH分形模型来评价储层孔隙结构非均质性及主控因素。结果表明:储层孔隙类型以黏土矿物片层间的平行板状孔、狭缝状孔及粒间的锥状孔为主,孔隙尺度主要为介孔,其次为微孔和宏孔;孔隙结构具显著分段分形特征,由于与煤储层高度相似而划分为渗透孔隙(r＞7.5 nm)和吸附孔隙(r≤7.5 nm),渗透孔隙复杂程度强于吸附孔隙;微孔越发育,孔容越小,比表面积越大,分形维数越大,孔隙结构越复杂,非均质性越强;过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性主要受控于不同沉积环境及成岩演化下矿物组分差异,随着黏土矿物含量的增加和脆性矿物含量的减小而增大;与下石盒子组相比,山西组黏土矿物含量更低,导致分形维数较低,孔隙结构复杂程度偏弱,比表面积和平均孔径的相对偏差较小,孔隙分布较均匀,非均质性相对弱,对页岩气的储存、解吸和扩散更有利,可考虑优先开采。     

湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩气形成条件分析

以野外调查、实验测试、理论分析为研究思路,对湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气的形成条件进行了分析.根据页岩厚度、有机质丰度、热演化程度以及储层物性等信息,提出龙山—永顺一带和桑植—石门一带可作为页岩气有利勘探区.研究结果表明:该套含气页岩在研究区内广泛分布,沉积厚度大,约为70～110m,有机质丰度高,达1.9%～7.0%,热演化程度高,达到过成熟阶段(2.5%～3.5%),具有形成页岩气藏资源的良好潜力;黑色页岩脆性矿物丰富、含量大,黏土矿物单一,以伊利石为主;扫描电镜观测显示研究区页岩纳米级孔裂隙发育,压汞实验测得研究区页岩孔隙度为1.59%～7.05%,反映牛蹄塘组优质的储集条件;等温吸附实验结果显示页岩的吸附气含量达0.45～1.30cm3/g,研究区页岩具有较强的气体吸附能力.     

巢湖地区二叠系海相-过渡相页岩发育特征及影响因素

巢湖地区的孤峰组、龙潭组、大隆组构成一套由海平面进退控制的海相-过渡相页岩层系.通过薄片观察、X射线衍射、高压压汞、低温氮气吸附、氩离子抛光-场发射扫描电镜等研究手段,以姚家山剖面为例,对巢湖地区孤峰组、龙潭组、大隆组页岩储层发育特征展开研究.结果表明:页岩储层有机质丰度较高,介于1.89％ ～11.84％间,成熟度处于成熟阶段;矿物组分由脆性矿物和黏土矿物构成,脆性矿物以石英、碳酸盐岩矿物等为主;储层孔隙类型复杂,形貌多样,以小孔-微孔最为发育,孔径分布属于单峰型;有机质与石英对储层孔隙的发育具有正贡献,高有机质丰度有利于储集空间及吸附点位的增加,黏土矿物与碳酸盐岩矿物含量的增多不利于孔隙系统的发育.孤峰组、龙潭组、大隆组页岩储层发育的主要影响因素存在差异,沉积速率与水体氧化还原条件等因素在相对海平面升降的控制下影响页岩储层发育,大隆组与孤峰组贫氧-厌氧环境下的深水滞留盆地沉积条件与较高的古生产力、龙潭组陆源有机质的补充以及相对较快的沉积速率有利于优质储层的发育,层系内有利的储层主要发育在孤峰组大陆边缘-海盆过渡环境内海侵沉积期、龙潭组潟湖-潮上泥坪沉积环境、大隆组贫氧-厌氧环境下的深水滞留盆地沉积环境内.     

海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征及影响因素——以沁水盆地中东部Y2井为例

为探讨沁水盆地中东部海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征及影响因素,采用有机地球化学测试、SEM检测、全岩和黏土矿物X射线衍射分析、高压压汞和低温液氮吸附等试验获取Y2井山西组-太原组泥页岩孔隙微观特征。结果表明：（1）泥页岩中有机质类型为Ⅲ型（腐殖型）,总有机碳（TOC）质量分数较高,平均1.79%,经历了较长热演化史;（2）泥页岩中主要发育粒内孔、粒间孔,有机质孔和微裂隙等,黏土矿物和石英中发育大量粒间孔和粒内孔;（3）SEM图像显示,泥页岩孔裂隙形态分形维数为2.34～2.51,非均质性中等;（4）高压压汞和低温液氮吸附试验表明,中孔为研究区泥页岩主要孔隙,对孔体积和孔比表面积影响较大,中孔孔体积、比表面积与TOC、石英体积分数正相关,与镜质组反射率（Ro）成负相关关系;（5）黏土矿物中伊利石对中孔孔体积和比表面积均有积极影响,高岭石则不利于中孔孔体积和比表面积发育。研究结果可为该地区煤系页岩气资源勘探开发提供指导。     

中扬子地区下寒武统水井沱组页岩储层特征

根据钻井岩心资料,采用岩心观察和地球化学分析等方法,研究了中扬子地区水井沱组页岩岩相、地化特征、孔隙结构和含气量等特征。研究结果表明:水井沱组可以划分为泥页岩、白云质泥岩、纹层状微晶粉晶白云岩、非层状微晶粉晶白云岩、含生屑含泥晶粉晶白云岩、泥质粉晶灰岩等6种岩相;页岩总有机碳含量为0.80%~4.82%;有机质类型以Ⅱ1型和Ⅲ型为主,热成熟度为2.0%~3.2%;页岩中黏土矿物含量为2.0%~57.0%,平均为20.6%;脆性矿物含量为18.9%~70.0%,有利于水力压裂;页岩孔隙度为0.27%~1.59%,渗透率为(0.000 1~0.002 4)×10~(-3)μm~2;孔隙类型有微裂缝、泥晶间微孔隙、解理缝、粒屑内微孔隙,其中泥晶间微孔隙较多,为页岩气赋存提供了储集空间。     

页岩气储层常规测井解释模型与应用实例

为深化建南构造侏罗系东岳庙段陆相页岩气储层认识,对东岳庙段岩心与测井资料进行细致研究,建立东岳庙段泥页岩岩性、储层识别、储层矿物含量、孔隙度、渗透率、饱和度和含气量解释计算模型,建立一套较完善的页岩气储层综合解释评价方法。对2口井的东岳庙段页岩气储层进行精细解释,提出东岳庙段页岩气层解释参考标准。适用建南地区东岳庙段页岩气储层测井评价,可以扩展用于整个建南地区及中扬子地区陆相页岩气储层评价。     

黔北地区下古生界页岩气储层孔隙结构特征

页岩孔隙结构是影响页岩气储层储集能力和页岩气开采效果的重要因素.以下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组页岩样品为研究对象,综合运用扫描电子显微镜、高压压汞、CO2和N2气体吸附等实验方法,对黔北地区下古生界页岩气储层孔隙度、孔隙类型与特征、孔径分布进行了研究,认为该区下古生界页岩发育多种成因类型的微米-纳米级孔隙,为页岩气赋存提供了储集空间.研究结果表明:1)黔北地区下古生界页岩孔隙度为1.30%~13.37%,平均4.56%;2)下古生界页岩微观孔隙类型多样,以粒间孔、有机质孔和粒内孔最为常见;3)微孔(2nm)和介孔(2~50nm)为黔北地区下古生界页岩气储集的主要载体,两者比表面积之和占总比表面积的94.3%,两者孔容之和占总孔容的59.1%,孔径主要分布于0.4~0.7nm,3~10nm和0.05~200.00μm这3个区间段,为狭缝状孔、管状孔和墨水瓶状孔;4)龙马溪组页岩孔隙度、孔径与牛蹄塘组页岩存在一定的差异,龙马溪组页岩孔隙度平均为6.4%,孔径均值为4.71nm,牛蹄塘组页岩孔隙度平均为5.3%,孔径均值为4.23nm;5)下古生界页岩气储层孔隙结构受页岩有机碳、有机质成熟度及矿物成分的影响:随着有机碳、石英含量的增加,页岩孔隙度和微孔孔容呈增加趋势;随着成熟度R_o、黏土矿物含量的增加,页岩孔隙度和孔容呈降低趋势.     

鄂尔多斯盆地东南部下寺湾—云岩区二叠系山西组页岩气形成条件

鄂尔多斯盆地东南部下寺湾—云岩区页岩气资源量较大,二叠系山西组作为主要的目的层系之一.基于钻井资料和暗色泥页岩样品化验资料,从暗色泥页岩生烃条件、储层特征、含气性等方面研究研究区山西组暗色泥页岩中页岩气的形成条件.结果表明:山西组暗色泥页岩分布广泛,且厚度大,平均厚度为80m,有机碳质量分数较高(平均为2.37%),有机质类型以Ⅰ、Ⅱ型为主,成熟度处于成熟—过成熟阶段,具有很强生烃潜力.矿物组成以石英和黏土矿物为主,黏土矿物中主要为伊蒙混层,吸附能力强.硅质、碳酸盐岩等矿物较多,岩石脆性大,造缝能力强.研究区山西组泥页岩中裂缝极为发育,储集条件优越,泥页岩段气测显示活跃,结合页岩含气层显著的测井响应,显示暗色泥页岩段含气性好,页岩气资源潜力较大.鄂尔多斯盆地东南部下寺湾—云岩区二叠系山西组具有良好的页岩气形成地质条件,厚层泥页岩分布区如下寺湾区、云岩区北部黑家堡、关庄及研究区中部延安等,是页岩气成藏的有利发育区.     

快速确定页岩气储层地层破裂压力梯度的一种方法

为了克服页岩地层破裂压力伊顿(Eation)模型、斯蒂芬(Stephen)模型、安德森(Anderson)模型计算误差偏大问题,通过对建南气田、涪陵页岩气田页岩气水平井气层地层破裂压力梯度研究,建立了引入气层饱和度参数的页岩储层地层破裂压力梯度计算新模型。中扬子地区建南气田、涪陵页岩气田及湘鄂西地区的360多口页岩气井应用表明,页岩气储层地层破裂压力梯度平均计算误差小于15%,能满足现场储层评价和压裂改造指导需要。     

涪陵焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气页岩岩相划分——以JY11-4井为例

针对目前焦石坝地区海相页岩气勘探开发需要,以JY11-4井岩心资料为基础,通过电子显微镜观察、矿物组分及有机碳含量分析,研究区五峰组-龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物成分为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等,有机碳含量0.55%~5.89%,具有自上而下逐渐增加趋势,结合U、TH测井解释结果,剖析五峰组-龙马溪组页岩岩相特征,划分为低有机质贫硅页岩相、中等有机质贫硅页岩相、低有机质富硅页岩相、中等有机质富硅页岩相和富有机质富硅页岩相等5种岩相,其中富有机质富硅页岩相为页岩气勘探开发最有利页岩相,对南方海相页岩气的勘探开发具有重要指导作用。     

扇三角洲砂砾岩油藏储层敏感性研究——以准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组为例

以准噶尔盆地玛湖凹陷下三叠统百口泉组砂砾岩油藏为例,在从岩石学、储集空间、孔隙结构、物性方面表征砂砾岩非均质性的基础上,开展岩心流动实验,系统评价了砂砾岩储层敏感性及其影响因素.认为砂砾岩储层不同敏感性的程度有显著差异,而黏土矿物绝对总量及类型、孔隙结构主导了其储层敏感性.研究结果表明:百口泉组砂砾岩水敏指数Lw为0.31~0.66,均值0.48,水敏性中等偏弱—中等偏强;速敏损害率Dk为0.16~0.82,均值0.38,速敏性差异大,从弱至中等偏强;应力损害率Dst为0.753~0.764,均值0.76,应力敏感性强;而盐敏性和酸敏性无—中等偏弱.黏土矿物绝对总量以及伊/蒙混层、伊利石相对含量显著影响了水敏性,孔喉半径小于1.44μm的含泥砾岩水敏性较强.高岭石等分散片状黏土矿物的相对含量与孔喉大小决定了速敏性.泥质含量高,分选相对差,渗滤喉道呈片状或弯曲片状,导致砂砾岩应力敏感性显著.     

沉积环境对优质页岩储层发育的控制作用——以渝东南地区龙马溪组为例

为深入探讨优质页岩储层的发育机理,借鉴沉积控相、相控储层的研究思路,以渝东南地区龙马溪组页岩储层为例,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜(AIP-FESEM),有机碳丰度(TOC)测试,X射线衍射(XRD),镜质组反射率(Ro)测试,显微镜观测,主量微量元素测试等技术手段,通过对储层特征、沉积环境的系统研究,综合讨论沉积环境对优质页岩储层发育的控制作用。结果表明:龙马溪组页岩储层可以划分为下-底部、中-上部两段,分别对应鲁丹阶与埃朗阶,两段储层的有机质特征、矿物组分、力学脆性特征、储层物性等差异显著,鲁丹阶页岩有机质和脆性矿物含量更高,储层性质更优;对比分析显示,龙马溪组储层有机特征主要受控于水体氧化还原环境,但龙马溪组下部具有更好的有机质富集与保存条件,主要受益于鲁丹段深水陆棚相内低速率的欠补偿沉积环境与全球海平面上升所形成的大面积缺氧水体;储层脆性矿物组分受控于沉积-成岩的共同作用,储层底部高脆性矿物含量段富含来自特殊沉积环境的生物成因石英、陆源碎屑石英与形成于储层成岩作用的自生石英;鲁丹阶对应的底部储层TOC和石英含量更高,有利于储集空间发育;鲁丹阶储层更加发育的富笔石水平层理等特殊沉积构造,对增强储层的渗透性,改善压裂力学特性等具有有利作用。沉积环境控制着储层物质成分的类型与特征,龙马溪组鲁丹阶储层对应的有利沉积环境与沉积条件,是底部优质储层段发育的核心影响因素之一。     

页岩储层可压性评价关键指标体系

从美国的页岩压裂作业经验看,压裂后产能高的气井并非压裂过程复杂、破裂压力高的地层,而是可压裂性好的地层。借鉴美国典型页岩气田的成功压裂经验,从地质评价指标、页岩体积压裂评价指标和工程技术评价指标三方面探索国内页岩可压性评价体系,对页岩气储层的地质特点进行评价,确定总地质储量、地质"甜点"区、成熟度等;获得储层岩石的脆性参数、天然裂缝、地层倾角、地应力等数据,对储层形成体积裂缝的可行性进行评价;探讨压裂增产的方式、射孔方式、压裂液性能等工程技术指标。从中优选影响储层可压性的主导因素,挑选出最能直接反应页岩地质力学可压性的指标,建立一套适合国内复杂地质和工程条件下的页岩气储层可压裂性评价指标体系,为构建页岩可压性评价模型与风险控制方法提供参考指标。     

泥页岩成岩过程中黏土矿物脱水转化及热动力机制

在总结前人相关研究基础之上,建立了黏土矿物脱水转化与成岩阶段划分、孔隙裂缝形成的关系,总结了温度、时间、压力、孔隙流体性质以及有机质热演化对黏土矿物转化的影响。通过对比各种黏土矿物转化时的古地温和流体性质变化,将泥页岩成岩演化划分为3个阶段,每个阶段发生的主要成岩反应不同,致使矿物组合发生差异。实验结果显示,甲烷吸附能力大小与泥页岩成岩过程中黏土矿物转化密切联系,其相对大小顺序为:蒙脱石伊蒙混层高岭石绿泥石伊利石。蒙皂石伊利石化和蒙皂石绿泥石化是较为重要的成岩反应,探讨他们的成因机制,并建立相应模型,对研究泥页岩储层有一定的参考意义。     

利用录井技术计算页岩脆性含量的方法

页岩气储层的岩石力学特性对开发影响极大,进行页岩脆性评价方面的研究,可以为页岩气钻井和压裂设计工作提供技术支撑。在总结现有的利用敏感元素与矿物两种方法进行页岩脆性计算的同时,分析了两种方法进行脆性计算的优缺点。通过研究,利用数据建模根据地层元素丰度反演矿物含量这种方法误差小,测量准确,也具有较好的应用效果,尤其在EY1井水井沱组应用效果非常好。