川南地区海相深层页岩气吸附特征及控制因素

深层页岩气（埋深在3 500~4 500 m之间）是未来我国页岩气产量增长的主体和重要接替领域。对于深层页岩气储层关键参数的研究,是明确其基本地质特征和建立与之相适应开发方式的关键。为明确龙马溪组深层页岩气的吸附特征和控制因素,开展了高压甲烷吸附、低温氮气和二氧化碳吸附等综合性分析测试,并进行了吸附气模型拟合和对比分析。结果表明：在压力较大时深层页岩的等温吸附曲线也存在下降趋势,吸附特征无明显变化,这主要是由于深层页岩与中深层/中浅层页岩的微观孔隙结构特征无明显差异引起的。对比分析3种常用吸附模型,表明不同吸附模型均能对深层页岩的吸附曲线进行拟合,但转换后的绝对吸附量呈现出相同的规律：DA?LF模型>DR模型>Langmuir模型。结合孔隙结构与吸附气量的相关性分析,认为基于微孔充填的DR模型更适用于表征深层页岩的吸附规律。通过相关性分析认为,TOC是控制深层页岩气吸附量的关键物质因素,微孔比表面积是关键空间因素。与中深层/中浅层页岩相比,深层页岩硅质含量增高,方解石含量降低,TOC含量降低,吸附气量降低,吸附气量占总含气量比例仅为30%左右。     

深层页岩含气量评价及其差异变化——以四川盆地威荣、永川页岩气田为例

近年来我国页岩气勘探开发逐渐走向深层,但对高温高压条件下页岩吸附特征、游离气的赋存特征还不清楚,制约了深层页岩气大规模开发。以四川盆地威荣、永川地区深层页岩为研究对象,对不同有机碳含量和孔隙度的样品开展了高温高压(135 ℃、80 MPa)等温吸附实验和孔隙度实验,计算了页岩吸附气量、游离气量和总含气量的理论值,并与实际值进行对比。研究表明：①页岩吸附气含量随着压力增大逐渐增加,当压力大于40 MPa后,吸附气量增加趋于平缓,最大可达4.46 cm³/g。②页岩理论含气量随着地层压力的增加而增加,当地层压力达到80 MPa时总含气量达到最大,此时理论最大值为11.3 cm³/g;计算的游离气含量为6.8 cm³/g,吸附气含量为4.5 cm³/g,分别约占总含气量的60%和40%;游离气/吸附气比例随深度增加逐渐增加。③基于现场解吸实验,实测威页11-1井总含气量最大值为5.95 cm³/g,最小值为3.29 cm³/g,平均为4.52 cm³/g,对比理论含气量10.3 cm³/g,表明有近50%的气体在抬升过程中散失,同时一定程度上也说明了深层页岩气保存条件的复杂性,建议加强对保存条件的研究。     

页岩储层含气量测井解释方法及其应用研究

含气量是页岩储层评价的关键参数,对含气量的解释则是页岩测井评价的核心工作。为此,通过调研文献和综合研究,建立了以等温吸附和体积模型为基础的页岩含气量测井解释模型,并介绍了模型关键参数的测井计算方法。以澳大利亚Eromanga盆地Toolebuc页岩3口页岩气井为例,以岩心实验为基础,测井解释为手段,将相关性模型与经验公式结合起来计算关键参数,进行了Toolebuc页岩的含气量测井解释,并与实验测试结果进行对比分析,证明了含气量解释模型的合理性。结果表明:1基于等温吸附和体积模型的页岩含气量测井解释模型适用于页岩储层,模型中关键参数可以通过实验结果和测井数据的相关性模型或经验公式计算获得;2等温吸附和体积模型解释的含气量与储层实际含气性特征比较吻合,适用性强,尤其是对含气量较低的页岩,误差较小;3相关性模型在不同地区应用,需要根据储层的岩心实验结果和测井数据来不断修正。结论认为,通过测井资料分别计算游离气量、吸附气量是表征页岩含气量的最合理方法。     

关于页岩含气量确定方法的探讨

页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键性参数,也是评价页岩是否具有开采价值的一个重要标准。对页岩含气量的获取方法进行了介绍,其一是通过解吸法分别测量解吸气、残余气和损失气;其二是利用等温吸附实验、测井解释等方法分别计算页岩中的吸附气、游离气含量。分析认为:解吸法测量结果容易受到取心方式、测定方法、损失气量计算方法、气体解吸温度等因素的影响,所测得的总含气量比间接法更接近于真实值;吸附气量的估算需要综合考虑有机碳含量、粘土矿物组分、成熟度、温度和压力等因素对页岩吸附能力的影响,建立适当的吸附气含量计算模型,游离气量估算的关键是确定页岩的有效孔隙度和含气饱和度。建立针对页岩含气量测试技术和等温吸附实验技术标准,量化各种控制因素对页岩含气量的影响,对准确评价页岩含气量具有重要意义。     

页岩含气量测井评价方法研究

针对现有页岩含气量计算模型关键参数计算困难、误差较大,部分参数需要通过大量的实验来获取,成本较高等问题,以长宁地区下志留系龙马溪组为例,以兰格缪尔等温吸附为理论依据,利用等温吸附实验数据和大量测井数据,通过优选拟合回归的方法计算页岩含气量关键参数,由此建立了基于常规测井资料的页岩含气量计算新模型。结果表明：兰格缪尔等温吸附方程关键参数V_P、V_L可利用TOC进行计算;SGR、DEN测井曲线计算的TOC比传统ΔlogR法计算结果相对误差降低14.00%;阿尔齐法和西门度法受异常电阻率低值影响,计算的含气饱和度偏低,SGR-DEN法计算的含气饱和度更加准确。新模型只需通过常规测井曲线即可计算页岩含气量,为页岩气水平井地质导向钻井和储层评价提供了可靠依据。     

利用核磁共振技术确定页岩中游离甲烷气与吸附甲烷气含量

在地表标准状态下,页岩储层中游离甲烷气与吸附甲烷气都表现为性质相同的天然气,但在地层孔隙介质条件下具有不同赋存状态和温压响应特征:游离气赋存在较大孔隙中,遵循自由气体状态方程,恒温下其游离气含量随压力变化而呈现线性变化规律;吸附气赋存在微孔隙中,遵循蓝格缪尔方程,恒温下吸附气含量随压力变化呈现非线性变化特征。基于这一原理,利用恒温不同压力下饱和甲烷页岩岩心核磁共振实验,观测核磁共振(NMR)T2谱随压力变化特征,借此分辨出页岩中游离气及吸附气位置,并进行定量评价。在页岩岩心NMR测井T2谱图上,游离气、吸附气分别形成了分离的T2谱峰,分别称为吸附气峰和游离气峰,借此识别出游离气和吸附气。吸附气T2时间较小,分布在0.1~1ms,主峰位置为0.2ms,表明吸附气分布在孔径小的微孔隙中;游离气分布在1~10ms,主峰位置3ms,表明游离气存在大孔隙中。游离气峰面积随压力呈现线性变化规律,符合自由气体状态方程描述的规律;吸附峰面积随压力呈现非线性变化规律,符合蓝格缪尔方程所描述的规律。游离气峰面积与标准状态下游离气体积存在定量转换关系,借此计算页岩中游离气、吸附气含量及其比例。这一技术具有易测量、成本低的优势,具有推广价值。     

四川盆地及周缘页岩气赋存方式展布特征研究

为了厘清四川盆地页岩气赋存方式的展布特征,针对四川盆地及其周缘各层系中页岩气含气量数值差别较大,页岩气赋存方式不同的问题,对四川盆地及周缘的20多口已钻探的页岩气井开展了现场含气量解吸数据、气体组分数据以及同位素数据等方面的分析工作。结果表明,该区页岩气井的解吸速率曲线、气体组分变化曲线及同位素变化曲线均存在一个峰值变化的拐点,这个拐点是赋存方式变化的一个标志。在解吸速率曲线上使用速率峰值拐点法分别计算吸附气和游离气含量以判断页岩气的赋存方式,发现四川盆地内部页岩气赋存方式以游离气为主,盆地外部以吸附气为主,且游离气含量从盆内向盆外有降低趋势的分布特征。该研究成果对四川盆地页岩气的勘探工作具有一定指导意义。     

东濮凹陷西部斜坡带断裂活动及其对沉积的控制作用

东濮凹陷是一典型的断陷盆地，断裂构造发育，西部斜坡带自南而北发育有长垣、石家集、邢庄、五星集、马寨及六塔等Ⅱ级大断裂，断裂具有明显的幕式和区段式活动特性，同一断裂从南向北沿走向活动时代逐渐变新，不同断裂的活动具有自早到晚由盆地边缘向盆地内部迁移的特征，并且断裂活动对沉积演化和油气富集具有明显的控制作用。     

页岩含气量测定及计算方法研究

选取影响页岩含气量的评价参数,建立适当的页岩含气量的计算方法并作出准确评价,是页岩气储层研究的内容之一。页岩含气量的实验测试主要借鉴煤层气中的测试方法和理论,通过解吸法分别测量解吸气、残余气和损失气得到页岩总含气量;利用等温吸附实验确定页岩吸附气量。以含气量实验测试数据为基础,从页岩含气量内部和外部影响因素入手,分别优选总含气量和吸附气量关键影响参数指标,建立适合研究区域的总含气量和吸附气量计算模型,拟合模型计算的总含气量和吸附气量与实验测试值吻合良好,较好达到预测页岩含气量的效果。     

川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩气评价新方法

为了准确评价川南长宁地区五峰组—龙马溪组海相页岩气的含气量,将页岩气分成吸附气和游离气单独进行计算再求和,以等温吸附实验数据为基础,提出并构建了基于微孔充填理论和D-A(Dubibin-Astakhov)方程相结合的吸附气量评价模型,模型中的可变参数微孔最大吸附量V₀、与吸附体系对气体的亲和力有关的常数B、与吸附体系表面非均质性相关的参数t的计算中均考虑了影响吸附气量的关键参数,如地层压力、总有机碳(TOC)含量和孔隙度等;以含气饱和度法为基础,结合吸附态甲烷对孔隙体积的影响,构建了对游离气量进行定量校正的评价模型。结果表明:新建立的吸附气与游离气含量评价模型在研究区页岩含气量评价中具有良好的应用效果,计算的含气量与实测数据相关系数超过0.90。该研究成果为页岩气资源潜力评价和"甜点"预测提供了依据。     

页岩气测井评价研究——以川东南海相地层为例

页岩气主要以游离和吸附方式赋存于暗色泥页岩或炭质泥页岩中。其中,游离气一般赋存于泥页岩的孔隙或裂缝中,而吸附气主要赋存于泥页岩中的有机质或黏土颗粒表面。依据不同测井曲线的基本原理,结合实验测试,利用测井技术对页岩气进行识别分析与评价,并分别计算出游离气含量和吸附气含量。通过研究分析,提出了计算页岩游离气含量"四步法"和吸附气含量"三步法"。依据建立的页岩气测井评价模型,以川东南海相页岩地层为例进行技术应用,取得了良好的效果。     

不同赋存状态页岩油定量表征技术与应用研究

页岩中滞留油存在着多种赋存形式,其中只有游离油才是天然弹性能量开采方式下页岩油产能的有效贡献者。但是,如何对页岩中游离油与吸附油含量进行定量表征以及如何明确它们与周缘介质的相互关系,目前并没有现成的研究方法。该文通过对现有Rock-Eval热解和热解色谱方法进行改进,结合样品溶剂抽提前后热解对比实验和不同类型样品的综合分析,建立了不同赋存状态页岩油热释法定量表征方法。利用新建立的方法对济阳坳陷页岩油专探井岩心样品进行了实验分析,发现页岩吸附油含量与有机质丰度成正比,而干酪根吸附-互溶能力随热成熟度增加而降低;同时,页岩体系内游离油/吸附油比值与有机碳含量存在负相关关系,表明干酪根不是液态游离烃赋存的主要场所。因此,建立的方法可以作为页岩油赋存机理研究和页岩含油性快速评价的实用手段。     

高邮凹陷真武—吴堡断裂带断层封闭性综合评价

高邮凹陷是苏北盆地勘探程度最高、含油潜力最大的凹陷.为揭示断层作为油气垂向运移通道与侧向遮挡在油气成藏与分布规律中起到的关键作用,文中应用岩性对置和泥岩涂抹2种方法对断层封闭特征进行了综合研究.结果表明, 在区域盖层较厚、断层断距较大的情况下,岩性对置是影响高邮断层封堵性的关键因素;在断层两侧岩性对置封堵较差的情况下,泥岩涂抹直接决定了断层的侧向封堵性.定量计算表明,断层泥比率(SGR)大于0.65,断层具有封堵性,并且断层封堵性与SGR值的大小成正比.     

渤海海域新近纪—第四纪断裂特征及形成机制

渤海海域是郯庐断裂带所经之地,该区断裂的形成与郯庐断裂的走滑作用密切相关。新近纪及后期郯庐断裂发生右行走滑作用,张家口-蓬莱断裂发生共轭左行走滑,分别控制了莱州湾-渤中-辽东湾地区和渤西地区浅层小断裂的形成,小断裂主要沿着走滑断裂两侧分布,走向有NE、NEE、近EW向和NWW向,以NE和NEE走向为主,断裂错综复杂。这些小断裂平面上大部分表现为反"S"型,剖面上大部分表现为花状构造。其形成机制为可以用持续简单剪切的作用下非共轴递进变形来解释,早期形成的NE向正断层在后期持续简单剪切作用下发生旋转,呈NEE向,并带有一定的左行走滑位移分量,简单剪切持续进行断层还可能发生正反转形成NWW向扭压断层。所以,渤海海域新近纪是在持续简单剪切作用下形成走滑断层体系。     

渤海海域郯庐断裂带对油气成藏的控制作用

在渤海海域,靠近郯庐断裂带的渤南和辽东湾探区的油气较富集,而远离郯庐断裂带的渤西探区油气相对较贫,油气藏主要围绕郯庐断裂带分布,这些都说明了郯庐断裂带附近具有很大的油气勘探潜力.平衡剖面分析表明,郯庐断裂带在渤海海域主要表现为古近纪伸展、新近纪走滑的构造特征,古近纪伸展活动控制了生烃凹陷的形成,并促进烃源岩的快速演化;新近纪的强烈走滑作用形成了大量的构造圈闭,并促进了油气的运移及晚期成藏.渤海海域的油气资源勘探前景乐观,只是现今的探明程度较低.     

渤海西部沙垒田凸起东、西段油气成藏差异性

沙垒田凸起区至少发育6组北东向的走滑断层,西段的走滑作用明显强于东段。构造演化研究成果表明,该区北东向断层至少经历了2期走滑。晚侏罗世时期,强烈左旋走滑,将沙垒田凸起分割东西两段,控制整体构造格局。新近纪,北东向断层在右旋走滑的作用下,改造盖层披覆构造。西段可以明显见到北东向主走滑断层,分支断层和伴生断层依附于走滑断层发育,整体呈负花状构造或"Y"字型结构。而在东段,主走滑断层不明显,分支断层和伴生断层不发育,但仍整体表现为负花状构造,晚期断层往深处都逐渐收敛到主走滑断层上,断层两盘的地层厚度相当,断距不明显。构造脊是油气长期汇聚的有利区带,受走滑作用强度的控制和构造圈闭发育特征的影响,东、西段油气主要的运聚模式存在一定的差异。在东段,走滑作用相对较弱,圈闭在走滑断层之间发育,为披覆背斜型圈闭,主要发育"构造脊—断层—砂体"油气运移模式。在西段,走滑作用强,圈闭依附于走滑断层发育,主要为断块或断鼻圈闭,发育"沟谷充填砂—走滑断裂系"油气运移模式为主。     

辽河油田东部凹陷页岩气成藏条件及含气性评价

通过类比国外页岩气盆地的页岩有机质类型、有机碳含量、热演化程度、厚度等指标,初步确定辽河油田东部凹陷存在发育页岩气藏的条件。页岩吸附气量实验研究表明,东部凹陷页岩吸附气量与暗色泥页岩有机碳含量和热演化程度呈正比关系,东部凹陷页岩吸附气量为0.2～1.2 m³/t,与加拿大Gordondale页岩和中国四川盆地下志留统龙马溪组页岩基本相当。利用气测全烃值,结合有机碳含量、热演化程度、含气页岩厚度等指标,对不同层系页岩含气性进行了整体评价。依据评价结果,指出驾掌寺-二界沟洼陷为东部凹陷内页岩气勘探的首选目标。     

郯庐断裂带在渤海海域渤东地区的构造特征

为了分析郯庐断裂带对渤海海域渤东地区的构造特征、构造演化及油气成藏的控制作用,解释了5条地震剖面,并对其中一条剖面做了平衡恢复。研究结果表明,郯庐断裂在渤东地区表现为3个分支,剖面上发育明显的负花状构造、具有走滑性质的正断层、滚动背斜、垒堑构造、断阶构造等,还可见海豚效应现象。平面上深部走滑断层延伸较远,浅层形成大量的雁列式正断层。郯庐断裂古近纪主要以伸展活动为主,且以渐新世东营组沉积期伸展活动最强,上新世-第四纪以走滑活动为主。因此,渤东地区断裂具有分层差异变形特征,基本上可以分为两套断层系统:1古近系及其下部的伸展断层系统;2新近系-第四系的走滑断层系统。郯庐断裂的晚期强烈活动促使了油气的晚期成藏。     

渤海海域复杂断裂带地质认识创新与油气重大发现

渤海湾盆地海域在基础地质特征上与周围陆上坳陷存在显著差异,其中最为典型的差异是其发育复杂的伸展与走滑断裂系统。这一复杂断裂系统主要受控于NE向郯庐断裂带和NW向张家口-蓬莱断裂带、具有伸展-走滑双动力成因机制,在其构造形态和发育演化上存在较为明显的平面和纵向差异性。断裂系统的复杂性与差异性直接影响了区内油气聚集规律。“十一五”（2006-2010年）以来,针对渤海海域复杂断裂带的系统化持续研究获得了诸多创新性地质认识,诸如增压型走滑转换带控圈;断裂带活动性控制油气的主要富集层位;断裂带内“源-汇体系”控制优质储层;复杂断裂带晚期活动控制浅层优质储-盖组合;走滑调节断层控制油气运移等认识。这些认识直接指导了渤海油田多个大中型油气田的发现,同时也被勘探实践证实其实用性和价值。