渝东北地区下古生界页岩含气性主控因素分析

页岩含气性是目前页岩气勘探研究的一个关键问题.以渝东北地区3口页岩气地质参数井实钻资料为依据,对下古生界水井沱组和五峰—龙马溪组2套目的层页岩气生成、聚集及保存的影响因素进行了探讨.研究表明：有机质是影响页岩含气性的根本因素,在很大程度上控制着页岩的生烃及吸附能力;较大的页岩层厚度有利于页岩气的大量生成与充分聚集;埋深决定了页岩层的温压条件,要使页岩气得到有效聚集与保存,就需要达到一个合适的温压匹配状态;大型断裂的发育对于页岩气的保存具有破坏性,构造保存条件可能是控制该区下古生界页岩含气性的关键因素.研究区下古生界富有机质页岩（TOC大于2.00％）连续厚度达到30m以上、埋深在1 000～5 000m、断裂欠发育、保存较好的区域是页岩气的有利富集区,并圈定了下寒武统和下志留统页岩气发育的有利区.     

中国南方海相页岩吸附特征及其影响因素

我国南方古生界主要发育下寒武统、下志留统富含有机质的暗色海相泥页岩,是我国页岩气勘探的首要战略选区。我国南方古生界页岩成熟度高,大部分地区埋藏较深,经历了复杂的构造热演化作用,地层抬升对页岩含气性产生了直接影响,尤其对页岩吸附能力和含气饱和度有着重要的影响。为此,选取中国南方海相下志留统龙马溪组页岩样品进行了页岩吸附能力测试,利用实验结果开展了不同温度条件下页岩吸附能力的对比和构造抬升对吸附能力的影响分析。结果认为：温度、总有机碳含量是影响页岩吸附能力的关键因素;构造抬升作用强度对页岩含气性具有重要的影响,进而影响到页岩气的富集成藏。该成果可用于指导正在进行的中国页岩气地质选区工作。     

四川盆地页岩气成藏地质条件

与传统上的“泥页岩裂缝气”并不完全相同,页岩气是主体上以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及页岩地层中的天然气。四川盆地经历了克拉通和前陆盆地演化过程中复杂的构造变动,形成了与美国典型页岩气盆地相似的构造演化特点和地质条件,其中的古生界页岩不仅是盆地内常规气藏的烃源岩,而且还是页岩气成藏及勘探的主要对象,目前已发现了页岩气存在的大量证据。根据演化及勘探地质特点,四川盆地非常规天然气具有两分格局,东南部以页岩气为主而西北部以根缘气为主,古生界主体发育页岩气而中生界主体发育根缘气。川东和川南地区（包括川西南）古生界生气页岩发育厚度大、有机质含量高、埋藏深度小,下寒武统和下志留统具有良好的页岩气成藏及勘探地质条件;川中地区同时发育中、古生界烃源岩,上三叠统、下志留统和下寒武统可作为页岩气勘探的有利层位;川西中生界泥/页岩常与致密砂岩形成频繁互层并产生具有砂岩底部含气特点的根缘气,整体上存在着页岩气发育和勘探的远景条件,局部埋藏相对较浅的高碳泥/页岩是页岩气勘探的基本对象。     

中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力

以四川盆地为重点,介绍中国海相、海陆过渡相、陆相三大类型页岩形成的沉积环境、地球化学与储集层特征、含气量与远景资源量。中国海相页岩是一套高有机质丰度(TOC为1.0%~5.5%)、高—过成熟(Ro值为2.0%~5.0%)、富含页岩气(含气量1.17~6.02 m3/t)、以陆棚相为主的沉积,主要分布在华南扬子地区古生界、华北地台古生界和塔里木盆地寒武系—奥陶系;海陆过渡相煤系炭质页岩有机质丰度高(TOC为2.6%~5.4%)、成熟度适中(Ro值为1.1%~2.5%);中新生界陆相页岩有机质丰度高(TOC为0.5%~22.0%)、低熟—成熟(Ro值为0.6%~1.5%)。在对四川盆地下古生界页岩储集层研究中首次发现,寒武系和志留系海相页岩发育大量与北美地区相似的微米—纳米级孔隙。综合评价认为四川盆地发育的多套页岩气层系是勘探开发的现实领域,四川盆地中南部威远—长宁等地区的寒武系和志留系是页岩气勘探开发的核心区与层系,其特点是:热演化程度较高(Ro值为2.0%~4.0%)、孔隙度较高(3.0%~4.8%),含气量较高(2.82~3.28 m3/t)、脆性矿物含量较高(40%~80%)、埋深适中(1 500~4 500 m),有利于开采。图7表7参38     

渝东北南大巴山前陆褶皱冲断带下古生界页岩含气量影响因素分析

页岩含气量是页岩气资源潜力评价和选区的关键指标。以渝东北南大巴山前陆褶皱冲断带下古生界页岩气储层为研究对象,以岩心等温吸附实验为基础,对该地区下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组两套页岩储层含气量及其影响因素进行了探讨。研究表明:有机碳含量、总烃含量、石英矿物含量、地层压力是页岩含气量的主控因素,与吸附气含量具有很好的正相关性;孔喉半径和比表面积与页岩吸附气含量具有一定的正相关性。     

四川盆地下古生界页岩气资源前景预测

以石油地质学、油气地球化学等理论为依据,对四川盆地下古生界下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组富含有机质的暗色泥页岩的发育及分布作了分析。利用暗色泥页岩沉积厚度、总有机碳含量、有机质类型以及有机质成熟度4个指标对页岩气资源进行了初步评价,发现筇竹寺组和龙马溪组拥有巨厚的泥页岩沉积、较高的有机碳含量、良好的有机质类型以及十分重要的过成熟条件,从而推断出研究区具有丰富的页岩气资源,并进一步划分出研究区页岩气聚集的有利勘探区带。     

苏北地区古生界页岩气形成地质条件

根据岩心、钻井及露头等资料,以有机地球化学、储层岩石学等为重点,对苏北地区古生界下寒武统幕府山组、上奥陶统五峰组—下志留统高家边组、二叠系（孤峰组、龙潭组、大隆组）等3套富有机质泥页岩层系的页岩气形成地质条件进行初步分析,指出苏北地区古生界3套富有机质泥页岩层系分布面积广、厚度较大、有机碳含量高和热演化程度较高。与美国典型含气页岩相比,苏北地区古生界3套富有机质泥页岩层系有机质丰度与之相当,部分地区的成熟度偏高。苏北地区具有形成页岩气的良好物质基础,古生界页岩气勘探潜力大。另一方面,苏北地区古生界富有机质泥页岩普遍埋藏深,下古生界富有机质泥页岩成熟度普遍偏高,后期多期构造运动及岩浆活动强烈,这些因素对页岩气形成、富集及保存等有着重要影响。     

典型盆外改造区高演化海相页岩勘探前景分析——以城口地区下寒武统页岩为例

下寒武统海相页岩是中国南方页岩气勘探的主要领域之一。城口地区位于四川盆地东北部大巴山前缘逆冲推覆构造带,为典型的盆外改造区。该区下寒武统页岩为一套经历了多期强烈构造运动、高演化、高硅低黏土的深水陆棚相页岩。在钻探资料、测录井资料、化验测试数据的基础上,结合野外地表地质调查成果,总结了该套页岩的含气地质特征,认为城口地区下寒武统页岩埋深适中、有机质丰富、储层发育、地层倾角大、含气量高、保存条件好,且厚度与有效厚度大,具有良好的勘探前景。     

从优质烃源岩到储层：构造——沉积分异格局下的四川盆地中西部下寒武统页岩气勘探前景

四川盆地下寒武统麦地坪组—筇竹寺组是继上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组后的又一个页岩气重点勘探开发层系,但关于该盆地中西部地区下寒武统地层划分比对尚存在着争议,因而制约了对该区下寒武统页岩气的研究和评价。为此,在系统梳理作为常规油气烃源岩的四川盆地中西部地区下寒武统地层与时间框架、黑色泥页岩形成与分布规律的基础上,结合其深埋藏—强隆升—强改造的构造背景,研究了下寒武统页岩有机质热演化过程与页岩气富集条件,并指出了有利区。研究结果表明:(1)参照国际寒武纪地层与时间对比序列,该区下寒武统黑色岩系的时间—空间分布关系受震旦系—寒武系界面差异性控制,麦地坪组—筇竹寺组并不都是纯黑色岩系;(2)构造—沉积分异格局下的四川盆地中西部麦地坪组—筇竹寺组厚度差异大,绵阳—长宁拉张槽中北段内是富有机质黑色页岩的沉积中心,是页岩气的最佳富集区;(3)麦地坪组—筇竹寺组在四川盆地存在局部中等成熟度的分布区域。结论认为,在有效解决4 000 m深层工程压裂技术问题的基础上,除了四川盆地威远构造以东资阳—内江—大足为最有利勘探地区以外,川西坳陷北段前陆扩展变形带的矿山梁—碾子坝—河湾场地区与米仓山前缘地区也可以作为下一步页岩气勘探的有利区。     

渝东北地区下古生界页岩气聚集条件及资源潜力

为了系统研究渝东北地区下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气聚集条件,利用野外露头观测、实验测试分析、概率统计等多种方法,分别对2套页岩的分布、有机地球化学特征、储集条件及含气性进行了全面分析。结果表明:2套页岩均具有有机碳(TOC)含量高、成熟度高、厚度适中、有机质类型以腐泥型干酪根为主、含气量较高的特征;2套页岩均夹有薄层粉砂岩、细砂岩,富含石英、长石等碎屑组分,易于破裂形成裂缝、微裂缝,为页岩气的聚集提供了有利的物质基础及储集空间;2套页岩均对甲烷具有较强的吸附能力,现场解析平均含气质量体积分别为1.07 m~3/t和2.30 m~3/t。在此基础上,进一步确定了2套页岩有利区分布面积,采用条件概率体积法对其资源潜力分别进行了评价,得出下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气资源量分别为0.42万亿m~3和0.38万亿m~3,均具有良好的页岩气勘探前景,城口地区的明中—厚坪一带和巫溪地区的咸水—文峰—大同一带均可作为渝东北地区页岩气勘探的有利区域。     

页岩气压裂优化探讨

我国页岩气资源基础雄厚,对页岩气藏的高效合理开发越来越重要,但由于低渗透油藏的渗透率低、渗流阻力大、连通性差,有时水平井的单井产能也较低,满足不了经济开发的要求。     

振动筛

钻井液振动筛作为最关键的第一级钻井液净化设备,其优劣决定着整套固控设备的处理效果。介绍了平动椭圆振动筛、直线振动筛、双轨迹振动筛的原理、结构及技术参数,其中,S250-2平动椭圆振动筛巧妙应用了"力心理论",利用两个成角度的振动电机在筛箱上方同步反向旋转,形成平动椭圆运动轨迹,提高了净化效率;S250-5双轨迹振动筛由两个电机组成,用以实现两种轨迹的转换,结构更简单、可靠性更高。该系列振动筛综合性能良好,应用中减少了钻井液损失,提高了钻井时效,缩短了钻井周期,可广泛推广。     

重庆綦江地区龙马溪组页岩孔隙特征与页岩气赋存关系探讨

通过高压压汞实验、低温氮气吸附实验、氩离子抛光—扫描电子显微镜观测对重庆綦江地区龙马溪组页岩样品进行了储层表征,并结合分子势能理论揭示了龙马溪组孔隙与页岩气赋存的关系。研究表明:1龙马溪组页岩储层中以小于100nm的孔隙最为发育,比表面积主要由半径小于8nm的孔隙提供,且纳米级孔隙以有机质孔为主,孔表面普遍存在不光滑性,具有分形特征,大孔孔壁叠合成诸多小孔。2有机质孔中甲烷分子与孔壁距离小于2nm时,二者间具有较强相互作用力;大于2nm时,二者间相互作用力可以忽略,甲烷分子呈游离状态。3龙马溪组储层孔隙中吸附气体积随孔径的增大而减少,当半径大于30nm时,吸附气体积可以忽略;游离气体积呈先增大后减小的趋势,在半径45nm附近达到顶峰。在10nm附近游离区域体积开始大于吸附区域体积;1~75nm孔隙中吸附区域占此孔径范围内孔隙总孔容的66%~71%。     

贵州页岩气源岩特征及页岩气勘探远景分析

贵州在地质历史时期长期处于海洋沉积环境,特别是缺氧沉积环境发育,形成多层位黑色泥页岩。根据黑色泥页岩分布范围及厚度,主要划分出震旦系陡山沱组、下寒武统牛蹄塘组、奥陶系五峰组、下志留统龙马溪组、中泥盆统罐子窑组-火烘组、下石炭统大塘组、二叠系栖霞组-龙潭组。页岩气烃源岩具有层位多\,厚度大\,有机质含量高,成熟度高等特点。同时,根据页岩气烃源岩分布、厚度、有机质含量、成熟度等综合分析,划分出有利的页岩气成藏区,即武陵褶皱、黔中-黔北、南盘江紫云-册亨页岩气有利发育区,并认为南盘江坳陷的册亨-望谟一带是最有利的页岩气勘探远景区。     

泥页岩裂缝发育特征及其对页岩气勘探和开发的影响

裂缝既可为页岩气提供聚集空间,也可为页岩气的生产提供运移通道。泥页岩作为一种低孔低渗储层,页岩气生产机制非常复杂,涉及吸附气含量与游离气含量、天然微裂缝与压裂诱导缝系统之间的相互关系。对泥页岩裂缝的成因类型、识别特征、基本参数(宽度/张开度、长度、间距、密度、产状、充填情况、溶蚀改造情况等)、孔渗性、地质控制因素及其对页岩气聚集和产出的影响进行了研究。泥页岩中主要存在5种裂缝,即构造缝(张性缝和剪性缝)、层间页理缝、层面滑移缝、成岩收缩微裂缝和有机质演化异常压力缝;控制裂缝形成的地质因素复杂,主要有区域构造应力、构造部位、沉积成岩作用、岩性、岩相、物性及地层压力等;裂缝识别特征及成因机制各不相同,其对页岩气的吸附和解析以及渗流性响应所起的作用也不相同。页岩气有利勘探目标区应首选那些拥有较高渗透能力或具备可改造条件的泥页岩裂缝发育带。     

泥页岩稳定性评价中人工模拟岩样的制备

改进了泥页岩稳定指数(SSI)评价实验方法中人工模拟实验岩样的制备方法。使用B28井岩粉制备岩样,优选SSI实验模拟岩样制备条件为:10.5 MPa下压制浆液,得到含水量14.03%的岩样模拟上部高含水量地层;10.5 MPa下压制风干岩粉,得到含水量1.91%的岩样模拟深部低含水量地层。优选SSI实验条件为:在65℃试液中浸泡8 h后,测定岩样的SSI值。扫描电镜(SEM)微结构分析表明,两种方法制备的岩样与实际泥页岩的微观孔隙尺度相近,高含水量模拟岩样的含水量与浅部实际地层泥页岩含水量(12%14%)相近,低含水量模拟岩样的含水量与深部实际地层泥页岩含水量(2%3%)相近。改进的SSI评价方法相对误差为2.91%,平行性较好,可有效评价防塌剂和防塌体系对泥岩地层的防塌效果及作用机理。     

页岩的氩离子抛光制样研究

由于页岩结构的特殊性,其内部存在大量的微孔隙,借助于氩离子抛光技术能够揭示这些孔隙的真实结构。该文对不同加速电压、抛光时间、抛光角度及样品台转速等条件下氩离子束对页岩截面抛光处理的效果进行了研究,通过场发射扫描电镜观察,比较了不同抛光条件下页岩抛光面的形貌。研究表明:适当降低加速电压能够获得较好的抛光效果;抛光时间存在最佳值,并非越长越好;离子束入射角在一定范围内增大有利于平整度增加;较大的样品台转速会明显降低抛光效果。     

页岩气开采技术

通过调研国内外页岩气开发现状,分析国外技术对我国开采页岩气的适应性,针对我国页岩气开发目前存在的问题提出了开展相关技术研发的建议：系统地勘探和评价我国页岩气资源,寻找页岩气富集带和有利开发区;研究水平井多段压裂、同步压裂等先进的页岩气开采技术,开发适合的开采工艺;加强保护环境意识,开发过程中采取相应环保措施。     

China Promotes Shale Gas Exploration

China has awarded two out of four shale gas blocks offered in its first auction of the unconventional gas resource with Sinopec Corp. and a provincial coal seam gas firm each winning one block. Both blocks are in Chongqing area. The contracts will be signed shortly,     

描述膨胀页岩的新模型

页岩膨胀是一个很复杂的问题,很多细致入微的描述由于在实践中无法对其参数有效确定,都无法给工程人员提供确定的认识和指导,为此介绍了一种简化而且实用的膨胀页岩模型.该模型通过进一步明确膨胀页岩层问的晶隙水和孔隙水2者之间的相互关系,建立了2者之间的力学和化学平衡方程.该模型清楚地表示,页岩的膨胀黏土晶隙水的活度是对其应力环境敏感的,应力的改变将直接导致其活度变化,实验室常压下直接测定页岩岩心的水活度不能代表其在地下应力状态下的情况.