鄂尔多斯盆地长7段页岩强度与变形尺度效应规律试验研究

页岩层理结构发育,非均质性极强,其强度与变形特征存在显著的尺度效应现象,致使室内小尺度岩样测试结果在表征矿场大尺度页岩岩体力学性质时存在局限性。为探究页岩强度与变形的尺度效应规律,以鄂尔多斯盆地延长组长7段陆相页岩露头为研究对象,采用RTR-1000岩石三轴测试系统对11块高径比为2,直径为17,20,25和38 mm等4类岩样尺度进行单轴压缩试验,分析页岩强度与变形的尺度效应规律及其内在机理,在此基础上,提出一种新的适用于页岩的强度尺度效应模型,并初步得到室内岩样在表征页岩矿场岩体时的合理测试尺度。结果表明:绝大多数描述页岩强度与变形的力学参数存在显著的尺度效应现象,其中弹性模量和泊松比随岩样尺度增大而增大,峰值强度、峰值应变、残余应变、残余应力和破裂时间等随岩样尺度增大而减小;不同尺度的页岩在弹性变形向脆性破坏转变时均是瞬态的,不存在明显的塑性屈服段,且破裂前均为线弹性变形,破坏后均为拉伸-剪切破坏,但剪切角较小,均在10°以内;页岩强度与变形参数的尺度效应现象是由岩样的加载方向、层理面方向、层理面力学性质和微观缺陷不均匀分布等共同造成的;基于Griffith微裂纹强度理论模型得到...     

鄂尔多斯盆地东缘柳林地区上古生界暗色泥页岩稀土元素地球化学特征

鄂尔多斯盆地东缘晚古生代含煤地层中暗色泥页岩广泛发育,通过系统采集柳林地区上古生界太原组和山西组暗色泥页岩岩芯样品,借助电感耦合等离子质谱方法开展了稀土元素与微量元素测试。研究表明,柳林地区暗色泥页岩中稀土元素含量较高,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损且平稳,配分曲线相互平行且右倾,可见微弱的Ce负异常和中等Eu负异常,指示稳定的上地壳物源注入。结合δCe与δE、ΣREE和w(La)N/w(Sm)N较差的相关性,以及w(U)/w(Th)<1可排除泥页岩中REE的非源岩影响因素,REE指标的源岩及环境指示意义可靠。综合δCe,Ceanom以及氧化还原敏感元素指标(w(V)/w(Cr),w(Ni)/w(Co),w(V)/w(V+Ni),w(U)/w(Th)和δU)表明山西组与太原组泥页岩沉积环境整体为弱还原-弱氧化环境,且山西组沉积期氧化程度更强。δCe、ΣREE和部分微量元素指标(w(Ba),w(Sr)/w(Ba),w(Ba)/w(Ga))的差异特征和变化规律在层序地层格架内指相意义明显,显示从SQ2到SQ3期,研究区具有从海相、过渡相到陆相的变化趋势。研究区物源来自盆地北部的阴山古陆,以长英质源岩为主,源区构造背景与大陆边缘环境相关。     

鄂尔多斯盆地东缘柳林地区煤系泥页岩稀土元素地球化学特征

鄂尔多斯盆地东缘晚古生代含煤地层中暗色泥页岩广泛发育,通过系统采集柳林地区上古生界太原组和山西组暗色泥页岩岩芯样品,借助电感耦合等离子质谱方法开展了稀土元素与微量元素测试。研究表明,柳林地区暗色泥页岩中稀土元素含量较高,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损且平稳,配分曲线相互平行且右倾,可见微弱的Ce负异常和中等Eu负异常,指示稳定的上地壳物源注入。结合δCe与δE、ΣREE和w(La)N/w(Sm)N较差的相关性,以及w(U)/w(Th)1可排除泥页岩中REE的非源岩影响因素,REE指标的源岩及环境指示意义可靠。综合δCe,Ceanom以及氧化还原敏感元素指标(w(V)/w(Cr),w(Ni)/w(Co),w(V)/w(V+Ni),w(U)/w(Th)和δU)表明山西组与太原组泥页岩沉积环境整体为弱还原-弱氧化环境,且山西组沉积期氧化程度更强。δCe、ΣREE和部分微量元素指标(w(Ba),w(Sr)/w(Ba),w(Ba)/w(Ga))的差异特征和变化规律在层序地层格架内指相意义明显,显示从SQ2到SQ3期,研究区具有从海相、过渡相到陆相的变化趋势。研究区物源来自盆地北部的阴山古陆,以长英质源岩为主,源区构造背景与大陆边缘环境相关。     

鄂尔多斯盆地南部延长组长6、长7和长8段致密油资源评价

鄂尔多斯盆地内致密油资源潜力不清,资源分布不明,制约了鄂尔多斯盆地致密油的勘探开发。以鄂尔多斯盆地南部长6、长7和长8段致密油为研究对象,运用小面元容积法和分级资源丰度法2种方法对研究区致密油资源量进行了资源评价,从烃源岩特征、沉积相—储层特征和成藏特征系统分析了鄂尔多斯盆地南部长6、长7和长8段致密油的特征。小面元容积法评价得到长6、长7和长8段致密油资源量分别为12.24×10⁸,8.42×10⁸,9.60×10⁸ t,分级资源丰度类比法评价得到长6、长7和长8段致密油资源量分别为12.13×10⁸,9.00×10⁸,9.50×10⁸ t。高丰度区主要分布在樊学、新安边、吴仓堡、义正、张家湾—高哨和直罗—富县等地区。评价结果为鄂尔多斯盆地致密油的勘探与开发提供指导。     

鄂尔多斯盆地山西组泥页岩储层特征及对吸附性能的影响

山西组是鄂尔多斯盆地东部页岩气研究的重要层位,通过对研究区所取页岩样品进行扫描电镜观察、X衍射全岩分析、高压压汞和等温吸附测试等实验分析,探讨其储层发育特征及对吸附性能的影响。     

延长组页岩储层纳米级孔隙特征及影响因素——以鄂尔多斯盆地柳坪171井为例

运用压汞法和氮气吸附法分别对延长组页岩储层纳米级孔隙进行测定,通过等温吸附线和氩离子抛光扫描电镜照片描述,对孔隙结构特征分类表征并结合页岩样品岩石矿物组分、成熟度和有机碳含量测试讨论控制纳米级孔隙结构的主因。结果表明:延长组页岩储层孔隙主要为纳米级孔隙,并以中孔为主,占总孔体积的66%~84%,孔径主要分布在1~25 nm。其中长7段、长8段页岩的比表面积主要是由孔径小于5 nm的孔隙所提供的,长9段页岩的比表面积主要是由孔径小于10 nm的孔隙所提供的。延长组页岩吸附回线特征表明纳米级孔隙多以开放型为特征,主要包括有机质内部孔隙、黄铁矿莓状体粒间孔和黏土矿物粒间孔,以及部分长石溶蚀孔,此外页岩中还存在大量微裂缝。其中有机质内部纳米级孔隙和黄铁矿莓状体粒间孔是筒柱状孔,锥形孔、楔状孔及细颈瓶状或墨水瓶状孔的主要来源;长石溶蚀孔大多为半球形孔;黏土矿物粒间孔可贡献一端封闭或两端开口的筒状孔;微裂缝以平行壁狭缝状、弯曲波浪状、夹板形楔状为特征。有机碳含量是控制延长组页岩储层中纳米级孔隙体积及其比表面积的主要内因,页岩成熟度、黏土矿物含量和脆性矿物含量对纳米级孔隙控制作用不明显,但莓状体黄铁矿的增加有助于页岩中孔隙的增加。     

鄂尔多斯盆地张家滩页岩元素地球化学特征及与有机质富集的关系

选择鄂尔多斯盆地中南部张家滩页岩的64块岩芯样品,开展了有机碳和主、微量元素等地球化学测试工作。在分析其主、微量元素等地球化学特征的基础上,对张家滩页岩的古气候、古氧化还原条件和古生产力等古沉积环境进行了研究,讨论了控制鄂尔多斯盆地张家滩页岩有机质富集的主要因素。研究结果表明:张家滩页岩有机碳含量(TOC)较高,达2.14%~11.44%。与贫有机质页岩段相比,富有机质页岩段的Na_2O,CaO,U,V,Ba,Cu富集而Al_2O_3,TiO_2,K_2O,MgO含量低。古沉积环境指标表明张家滩页岩沉积时位温暖潮湿-半干旱的古气候,沉积底水氧化还原环境为贫氧-厌氧环境,表层水具有中—高的古生产力。有机质含量与氧化还原指标间的正相关关系表明,有机质含量主要受水体的氧化还原程度的控制,有机质富集属于"保存条件"模式。进一步研究显示,张家滩页岩有机质的富集主要是由古气候变化所造成湖水缺氧程度所控制。     

沁水盆地与鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏条件类比及勘探潜力

为了探讨沁水盆地上古生界致密气的勘探潜力,采用类比分析的方法,系统分析了沁水盆地与鄂尔多斯盆地的构造-沉积演化、源储条件及成藏规律的差异性。研究表明:(1)沁水盆地与鄂尔多斯盆地共同经历了构造稳定期、构造分异期和构造定型期,二者在石炭—二叠纪具有相似的沉积演化过程,主要以海陆过渡相和陆相沉积为主。(2)沁水盆地上古生界煤层总厚度介于3~17 m,与鄂尔多斯盆地相当,镜质体反射率介于2.0%~4.5%,热演化程度高于鄂尔多斯盆地,生烃强度更大。(3)鄂尔多斯盆地致密气主要目的层为太原组、山西组和下石盒子组,次为上石盒子组和石千峰组;沁水盆地103口井测井解释结果显示,太原组和上石盒子组可疑致密气层较多,共计72层,占总数的64.9%,次为山西组和下石盒子组。(4)沁水盆地上古生界致密气具有初次运移和二次运移成藏两种模式,保存条件是成藏的关键因素,盆地中南部的向斜核部、断裂不发育的翼部是勘探的有利区。     

鄂尔多斯盆地低变质煤的煤层气抽采潜力-以彬长大佛寺矿为例

鄂尔多斯盆地低变质煤的煤层气资源量丰富,部分地区的煤层气勘探已显示出较大潜力。彬长矿区大佛寺矿属于高瓦斯矿井,矿井瓦斯涌出量高达155.49m3/min。大佛寺矿主要为低变质的长焰煤,煤层发育,目标煤层稳定,厚度大、埋藏浅,气含量相对较高,煤层气资源量丰富,地面煤层气抽采潜力大;主要目标煤层透气性系数高,属于可以抽采煤层,井下采煤工作面瓦斯抽采率超过73.2%,地面煤层气抽采气井产气量达到工业气流,均显示出较好的抽采潜力。     

鄂尔多斯盆地西部盒8段-山1段砂岩次生孔隙特征与成因

针对鄂尔多斯盆地西部上古生界盒8段-山1段砂岩储层中长石缺乏的现象,在野外露头与岩芯观察基础上,通过薄片的微观观察与定量统计,并结合XRD射线衍射分析及岩心物性资料等,对研究区次生孔隙发育情况、成因以及影响因素进行了研究。研究发现本区主要发育溶蚀孔、高岭石晶间孔和破裂孔,其中溶蚀孔是本区最主要的孔隙类型。溶蚀孔主要是长石、岩屑等不稳定组分受煤系地层广覆式生烃排出的有机酸溶蚀造成。通过对本区广泛发育的高岭石特征进行剖析并结合长石溶蚀机理等发现有机酸结合晚古生代周缘火山活动造成的同沉积火山灰是造成研究区长石接近全部溶蚀的最根本原因。强水动力造成的中粗粒厚层砂岩,刚性岩屑,火山灰等为次生溶孔的发育提供了基础。压实作用、胶结作用是储层致密化的原因,溶蚀作用有效改善了储层质量。沉积作用与成岩作用共同控制了研究区次生孔隙的发育。     

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%).     

鄂西鹤峰地区下寒武统牛蹄塘组泥页岩储层特征 ——以江坪河剖面为例

通过有机地化学、物性分析和等温吸附模拟等方法,对鄂西鹤峰地区江坪河剖面牛蹄塘组泥页岩储层进行了研究。研究表明,江坪河剖面牛蹄塘组泥页岩厚度较大,达118. 6 m,有机碳含量高,介于0. 77%～13. 10%,平均值2. 92%,热演化程度高,沥青反射率Rc值介于2. 90%～5. 74%,平均值4. 18%,脆性矿物含量丰富,平均值为57. 5%,气体吸附能力强,等温吸附气量为0. 91～5. 12 m~3/t,平均值2. 79 m~3/t。综合分析认为,鄂西鹤峰地区牛蹄塘组泥页岩储层条件好,具有良好的勘探前景。     

煤中硫分布特征及其沉积成因研究 ——以鄂尔多斯盆地榆横矿区南区为例

鄂尔多斯盆地陕北侏罗纪煤田是我国重要的煤炭基地,以低灰、低硫、低磷、高发热量的优质煤炭资源为主。作为陕北侏罗纪煤田的一部分,榆横矿区南区原煤硫分普遍较高,中高硫煤和高硫煤资源量占总资源量的比例超过60%,属于该区一种特殊的地质现象,同时,煤中硫的富集也严重制约了该地区煤炭资源的清洁利用。为查明榆横矿区南区高硫区的分布特征、变化规律和沉积成因,以煤岩煤质和钻孔资料为基础,从煤岩学、煤地球化学和沉积学入手,揭示高硫煤分布特征和变化规律,建立了沉积微相与煤中硫分分布之间的成因联系,分析了相参数与硫分之间的相关关系,建立了陆相含煤地层中硫的富集模式,进而为煤炭资源开发总体规划、清洁利用及生态环境保护提供依据。研究结果表明,原煤全硫含量0.31%～4.95%,平均1.83%(质量分数,下同),高于全国早、中侏罗纪煤中硫含量的平均值0.58%。平面上,原煤硫分由西北向东南、由物源向湖盆方向呈增高的趋势,垂向上自下而上逐渐增高。煤中硫的聚集主要受控于成煤同生阶段和早期成岩阶段沉积微相控制,分流河道以中硫煤为主,分流间湾以中高硫煤为主,高硫煤主要分布于局限浅湖发育区。硫化铁硫含量与煤岩显微组分中的镜惰比、灰成分指数之间呈正向变化,表明凝胶化作用和还原性水介质有利用煤中硫的富集,而水介质中Fe~(2+)丰度是影响硫化铁硫含量的重要因素。     

鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气生产特征及开发对策——以大宁—吉县区块为例

我国埋深在1 000~2 000 m的深部煤层气地质资源量为22.5×1012m3,占总资源量的61.2%,如何提高深部煤层气单井产量,形成针对性的开发对策是研究和攻关的热点。通过统计分析大宁—吉县区块地质参数和试采井生产数据,表明深部煤储层具有渗透率低、微孔发育、可采系数低的特点,丛式井具有长期低产、上产缓慢和排采期长的生产特征,L型水平井具有上产期短,产气量高的生产特征。以此为基础建立了深部煤层气产能评价指标体系,影响深部煤层气产气效果的因素主要包括地质条件、工程技术及质量与管理三大类。因此,提高深部煤层气单井产量要做好以可采性为重点的高产区评价及预测,开展压裂施工参数优化和井型井网井距互相匹配的地质工程一体化设计,加强工程质量管理,降低储层伤害、实现长期持续排采。     

基于机器学习的煤系致密砂岩气储层分类研究——以鄂尔多斯盆地DJ区块为例

鄂尔多斯盆地DJ区块煤系致密砂岩气储层为特低孔隙度和渗透率储层，强非均质性是储层预测和评价的关键难题。利用1 880块岩芯柱塞孔渗及33组压汞分析资料，计算了流动层段指数和孔喉半径概率累积分布函数，优选了基于流动层段指数（FZI）的流动单元3分类方案；为解决不同类型砂岩样本数量失衡的问题，对734组宏观岩石相等类别型数据及数值型测井数据进行了二次分层抽样均化采样处理，重构了数据子集；通过参数设定—训练—建模—测试—性能评估的交互验证法优选了建模参数，构建了无监督和有监督2类7种算法的机器学习模型，分别为K均值聚类、朴素贝叶斯、决策树、支持向量机、深度学习、随机森林和梯度提升树；并依据平衡分数f₁得分大小确定了梯度提升树学习和深度学习2个最优分类模型。研究结果表明：基于FZI流动单元的砂岩分类，能显著降低非均质性对渗透率预测精度的影响；与无监督方法相比，有监督的、积极的机器学习类方法更契合砂岩流动单元分类原则；梯度提升树学习算法能利用岩石相、成岩相、沉积微相等类别型数据建模，可用于流动单元成因特征等基础地质方面的研究，而深度学习对测井等数值型数据处理能力更强，适合于...     

松辽盆地西部斜坡区上古生界地球物理特征——以通榆断陷为例

通榆断陷位于松辽盆地西部斜坡区，区域地层发育特征研究认为，松辽盆地西部斜坡区上古生界具有较好的油气勘探前景。但是通榆断陷的上古生界生烃层系地层的发育情况并不清楚。系统采集了松辽盆地西部斜坡区的地层岩石物性标本，测试了密度及电阻率，整理了通榆断陷地区地层岩石物性参数，利用重力和大地电磁测深非地震物探方法，在分析盆地岩石地层物性特征的基础上，根据重力和大地电磁方法的优势，采用互约束反演技术，开展了综合研究，解译推断了断陷内地层的分布形态及构造格架，推断了研究区的构造演化史，为油气资源潜力评价提供了依据。     

陆相页岩含气性分析及勘探远景—以松辽盆地南部青一段为例

松辽盆地南部青山口组一段发育一套半深湖相沉积的暗色泥页岩,有机碳含量高,偏腐泥型有机质,热演化程度适中,老井复查存在大量的泥页岩含油气异常,测井响应特征明显,是页岩气研究的有利层位。本文在对储层基础地质条件研究基础上,运用地球物理、测井和现场解析等手段全方位分析了泥页岩的含气性和平面展布特征。对青山口组一段进行了有利区预测和资源计算,显示本区具有丰富的页岩气资源潜力,满足陆相页岩气选区含气量要求,是有望取得页岩气勘探进一步突破的有利靶区。     

“源-储-输导系统”联控煤系气富集成藏机制——以鄂尔多斯盆地东缘为例

煤系气资源丰富,如何系统认识煤系多种非常规天然气富集成藏机制,是实现气藏有效开发的关键。从"源-储-输导系统"时空耦合配置角度,阐明煤系生烃—运聚—成藏的关键过程和主控因素,建立煤系气富集序列,丰富煤系气综合成藏内涵。稳定烃源岩是煤系气富集的基础,沉积微相宏观上控制优势储层展布,储层物性微观上决定成藏有效性,在输导体系影响下动态调整构成煤系综合含气系统。输导系统和储集系统受控于构造、沉积和成岩作用,生烃强度和生烃演化过程直接影响气体运移和聚集,输导系统转换是界定源内滞留和源外富集成藏的关键因素。输导系统转换界面之下,以煤系煤层和页岩内部发育的微纳米孔喉网络作为储集系统,煤系气在其中不运移或短距离运移;界面之上以砂体、裂缝和断层作为输导系统,煤系气就近或远距离运移。在此基础上,提出煤系气综合成藏序列,包括原位滞留型(包括太原组和山西组煤层气及页岩气)、近源充注型(包括山西组和下石盒子组致密气)和远源调整型(包括上石盒子组、石千峰组砂岩气和马家沟组灰岩气)的煤系气综合聚集模式,借此分析了华北地台煤系气富集规律和勘探方向,为煤系多气多层综合开发提供借鉴。