鄂尔多斯盆地张家滩页岩液态烃特征及对页岩气量估算的影响

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组张家滩页岩为一套湖相富有机质页岩,已在其中发现了工业性页岩气。张家滩页岩的有机质成熟度相对较低（R_o为0.7%～1.3%）,页岩中滞留有大量液态烃,其对页岩气的赋存状态和原地气量的估算具有重要影响。利用荧光显微镜、扫描电镜和能谱分析技术,结合索式抽提、热解和甲烷等温吸附测试等手段分析了张家滩页岩中液态烃的赋存状态及含量,研究了液态烃对页岩气赋存状态、含气量的影响。结果表明,张家滩页岩中液态烃含量高,氯仿沥青“A”含量介于0.2%～1.2%,平均0.72%;热解S₁含量主要变化在1.00～7.00 mg/g,平均3.87 mg/g。显微观察与测试结果表明,液态烃主要以游离态赋存于页岩的孔隙、裂缝中,或吸附于有机质及黏土矿物表面。进一步研究发现,液态烃的存在会导致页岩的甲烷吸附能力明显降低,降低程度达35%～57%,平均约45%。在地层温度、压力条件下,张家滩页岩的液态烃中会溶解大量的天然气,溶解气量变化在0.21～1.21 mL/g,平均0.65 mL/g,约占总含气量的20%。如果考虑损失的轻烃部分,溶解气含气量还会更高,平均约0.91 mL/g,约占总含气量的28%。此外,张家滩页岩中的液态烃还影响到了各种赋存状态页岩气的含气量。在评价类似延长组张家滩页岩这类较低成熟度的页岩气资源量时,除了需要对液态烃含量进行轻烃校正和重烃补偿外,还需要考虑液态烃中的溶解气含量、液态烃所占据的孔隙空间大小、液态烃对吸附气量及游离气量的影响,这样获得的页岩气资源评价结果才更为客观、可靠。     

黄骅坳陷沧东凹陷孔二段富有机质泥页岩地球化学特征

黄骅坳陷沧东凹陷孔二段（Ek₂）富有机质泥页岩十分发育,研究其地球化学特征对评价该地区页岩油资源潜力具有重要意义。 在整理大量基础资料和前人研究成果的基础上,补充采集岩心样品,并进行了有机碳含量、岩石热解、氯仿沥青“A”、干酪根显微组分及镜质体反射率等分析测试,同时开展了单井埋藏史与热演化史数值模拟及地球化学演化剖面研究。 Ek₂1,Ek₂2 和 Ek₂3 等 3 个油组富有机质泥页岩总体上均达到最好烃源岩级别,有机质类型均以Ⅰ型和Ⅱ₁ 型为主,含少量Ⅱ₂ 型和Ⅲ型。 有机质热演化程度总体上偏低,中央隆起带泥页岩处于未成熟-低成熟生烃阶段,斜坡带主要处于低成熟-成熟生烃阶段。自始新世初即开始进入未成熟-低成熟生排烃阶段,馆陶组（Ng）沉积末期达到未成熟-低成熟生排烃高峰,之后随着地层持续深埋,进入低成熟-成熟生排烃演化阶段,生烃转化率达 60%。     

MoS2在低熟有机质热演化生烃中的催化作用

MoS₂常用作有机质催化加氢热解的高效催化剂,通过活化流动相的高压H₂来提高热解产物的产率。但是MoS₂催化剂是否对有机质自身热演化生烃有影响却少有研究。为此,通过对低成熟Alum页岩干酪根及添加MoS₂催化剂的干酪根进行热模拟生烃对比实验,探究了MoS₂对干酪根热演化生烃的影响。实验结果表明MoS₂的加入使低熟干酪根具有更高的成烃潜力：(1)使轻烃(C_6-14)峰值产率增加且峰值温度前移24℃,但重烃(C₁₄₊)峰值产率显著降低,表明MoS₂加速了重烃向轻烃的热裂解转化;(2)使湿气产率在峰值温度(456℃)前轻微增加,但峰值温度后明显降低,表明MoS₂促进了湿气的生成及后期的裂解;(3)使甲烷(C₁)产率明显增加,特别是在528℃后C₁增加了近50%,这可能是因为MoS₂促进了高-过成熟阶段干酪根的加...     

排烃效率对页岩气形成与富集的影响

页岩气富集既需要充足气源,又受后期构造改造强度控制。气源受制于烃源品质和排烃效率,滞留烃量是页岩气生成量的必要条件。通过固体沥青识别和统计,结合氦、碳同位素分析,研究了上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组烃源岩在四川盆地焦石坝、彭水地区的排烃效率、原地生气量及其对页岩气富集的影响。结果表明,五峰组-龙马溪组富有机质层段在焦石坝排烃效率为23%,滞留油量为27.67 kg/t,原地生气量为21.23 m3/t;而在彭水地区的排烃效率为65%,滞留油量为11.0 kg/t,原地生气量为18.99 m3/t,显示差异化生排烃作用,这与印支运动的影响程度有关。4He同位素测年表明,涪陵页岩气开始被封存聚集的时间为231 Ma,处于生油高峰期初期阶段,既气源充足,又利于有机孔隙发育;而彭水页岩气封闭体系形成的起始时间为183 Ma,晚于生气高峰期,气源不足。涪陵页岩气δ13C₂为-35.8‰,δ13C₁-δ13C₂为4.8‰,而彭水页岩气δ13C₂为-33.0‰,δ13C₁-δ13C₂为3.3‰,不同的δ13C分馏效应归因于生烃体系状态的差异性。烃源岩埋藏生烃演化过程中生烃高峰期与关键构造变革期的匹配,最大埋藏期的滞留烃量和抬升剥蚀过程中构造改造强度,联合控制着页岩气的生成、富集和保存。      

海相不同类型烃源岩生排烃模式研究

在海相烃源岩研究的基础上,筛选出青藏高原中生界和冀北地区上元古界未成熟—成熟海相不同类型烃源岩 10 个样品为代表,进行热压模拟试验,创建了海相3种类型干酪根和4种主要岩类的17种原始和再次生排烃模式。提出了海相烃源岩从Ⅰ型干酪根到Ⅱ₁型到Ⅱ₂型再到固体沥青,生排油、烃气和总生烃量逐渐变低,油质逐渐变轻,气逐渐变干,生烃速率也逐渐减小;从富烃页岩到富烃泥灰岩到富烃灰岩再到固体沥青,排油效率逐渐增加,总生排烃量和生烃速率具有逐渐减少的趋势,生烃气占总烃比例则从固体沥青到富烃页岩到泥灰岩到灰岩逐渐增加;从海相富烃源岩到低有机质含量的碳酸盐岩或随着有机质丰度的降低(TOC 0.2%到1.0%),生排油、烃气量和总生烃量及生烃速率逐渐变小,生烃气占总烃比例逐渐增加。      

鄂尔多斯中部长7段中等热演化程度页岩气地球化学特征

针对鄂尔多斯盆地中部地区长₇段页岩热演化偏低以及页岩气赋存特征复杂的问题,利用基本地球化学方法以及气体解析实验开展对比性研究,揭示页岩气的地球化学特征,探索页岩气的赋存过程。研究结果表明:页岩的有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型,热演化程度为中等,有机碳含量平均为4.52%,游离烃含量为4.09 mg/g,热解烃含量为8.70 mg/g;研究区页岩气属于油型气,其地质成因为热解成因;页岩气的赋存相态为游离气、溶解气和吸附气共存,且吸附气含量和溶解气含量之和大于游离气含量;页岩对不同气体的吸附性能具有较大差异,对氮气的吸附性最弱;烃类气体中,小分子气体的初次运移能力强于大分子气体。由于热演化程度偏低,一方面使得页岩内部油气水共存,整体含气性不高,另一方面使得油气在地质运动过程中得以大量保存。在针对长₇段的开发过程中,进行页岩油气的共同开发最具有现实意义和经济价值。研究结果对长₇段下步勘探开发具有一定的指导意义。     

鄂尔多斯盆地长7段泥页岩层系排烃效率及其含油性

泥页岩层系的排烃效率是当前页岩油气研究领域关注的重点问题之一,也是评价页岩油气资源潜力的关键参数。以鄂尔多斯盆地延长组长7段泥页岩层系为研究对象,通过系统地球化学分析,揭示了长7段泥页岩层系的排烃效率并探讨了泥页岩层系中不同岩性的含油性及其页岩油意义。中等成熟度阶段（R_o=0.8%）,Ⅰ型有机质泥页岩的排烃效率在33%~37%,Ⅱ型排烃效率在16%~26%。成熟度较高阶段（R_o=1.1%）,Ⅰ型有机质泥页岩的排烃效率在64%~67%,Ⅱ型排烃效率在54%~58%。在综合考虑不同类型岩性的含油性、滞留油族组分特征、气油比及滞留油流动性等地质因素后认为,成熟度较高的长7段泥页岩层系中（R_o=1.1%）游离烃含量和OSI指数高的砂岩段和粉砂质泥岩段等可作为页岩油勘探开发的有利目标。游离烃含量和OSI指数较高的块状泥岩段可作为页岩油勘探点潜在目标。黑色页岩段（或纯页岩段）因受若干地质因素的影响,可能会制约其成为研究区内页岩油勘探的有效目标。块状泥岩段可作为页岩油勘探的潜在目标;而黑色页岩（或纯页岩段）因受若干地质因素的影响,可能会制约其成为研究区内页岩油勘探的有效目标。     

海相碳酸盐岩烃源岩生排烃能力研究

在5000余块海相不同类型烃源岩样品的精细筛选和比较的基础上,选取了青藏高原侏罗系、冀北上元古界、云南禄劝泥盆系等34个样品进行了人工加水热压模拟实验。综合研究认为,海相烃源岩中碳酸盐岩相对泥页岩对干酪根生排烃具有较强的催化作用,可使生排总油高峰温度前移,更容易形成未熟-低熟稠油,排油效率增大,总产气、CO₂和H₂产率增高,总油、气携油、残留油、烃气及总烃产率也相对有所增加。这与α-碳原子形成自由基的催化反应、碳酸盐岩干酪根中浮游藻类含量相对较高以及碳酸盐对有机质及烃类的吸附作用弱有关。但是,含钙泥页岩(碳酸盐含量为5%～25%)总油等烃类产率相对最高。它主要多为封闭强还原环境下形成的富烃含钙页岩,干酪根类型好,有机质丰度高。     

准噶尔盆地南缘中二叠统烃源岩封闭体系生烃热模拟实验分析

通过对准噶尔盆地妖魔山与大龙口剖面的2个烃源岩样品进行封闭体系模拟实验分析,获取不同温度条件下中二叠统烃源岩生油气量及相关地球化学参数,研究该地区Ⅰ型干酪根与Ⅱ₁型干酪根的生烃演化模式,另外,选取该地区的相关地球化学参数与烃源岩厚度,计算准南缘中二叠统烃源岩至现今的天然气不同组分强度。结果表明：二叠系烃源岩Ⅰ型干酪根生油气量明显高于Ⅱ₁型干酪根,生油能力持续时间长,生油区间的R_O值为0.6%~2.0%;Ⅱ₁型干酪根生油能力明显较弱,生油区间R_O值为0.7%~1.3%。Ⅰ型干酪根生气的R_O值从1.3%开始,生气量逐渐增加,Ⅱ₁型干酪根生气要早一些,从R_O值为1.0%时开始,生气量也明显低于Ⅰ型。3个剖面以大龙口地区二叠系烃源岩的生气强度最高,为167.52×10⁸m³/km²,甲烷与乙烷的强度也最高;其次为妖魔山剖面,生气强度为118.88×10⁸m³/km²;红雁池剖面的生气强度最低,为11.46×10⁸m³/km²。总体而言,准噶尔盆地南缘生气潜力较高,勘探前景广阔。     

鄂尔多斯盆地延长组7段页岩全组分定量生烃模拟及原油可动性评价

页岩油和致密油是中国目前油气勘探的热点,页岩生烃模拟实验可为此类油气资源勘探提供重要数据。以鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）页岩为例,利用金管-高压釜模拟生烃装置,系统研究了Ⅱ型有机质在与"生油窗"对应的成熟度范围（Easy R_o 0.7%~1.6%）内生烃产物中的气体烃（C_1-5）、轻烃（C_6-14）、重烃（C₁₄₊）、各族组分,以及生烃残渣的地球化学特征。发现长7段页岩在生油期可同时生成2.35~103.91 mL/g的气体烃和10.83~88.24 mg/g的轻烃。重烃的生成高峰对应的Easy R_o约为1.0%,与其中的饱和烃、芳烃和非烃的高峰产率对应的成熟度非常接近。重烃中沥青质的产率在Easy R_o约1.35%后开始下降,说明沥青质在此后才开始大量裂解与固化。而对原油物性影响很大的轻重比[（气体烃+轻烃）/重烃]及气油比[气体烃/（轻烃+重烃）]随成熟度增加而不断增大,其增速分别在Easy R_o为1.05%~1.15%之后明显变快。在生油过程中,长7段页岩残渣HI值和H元素的大量减少、干酪根固体碳同位素的变重均发生在Easy R_o约1.00%之前。干酪根碳同位素的变化相对较小,在鄂尔多斯盆地可以作为母源指标。通过对生烃产物中6种常见生物标志物成熟度参数的对比,证实多环芳烃成熟度参数中的甲基菲指数（MPI）和甲基菲比值（F1）在整个生油窗内都与成熟度有很好的线性相关性,可用于鄂尔多斯盆地母源为长7段页岩的原油成熟度判识。生烃产物的各地球化学特征变化节点、以及成熟度指标可用于鄂尔多斯盆地长7段页岩油或相关致密油资源的可采性评价。     

川西北地区中泥盆统腐泥型烃源岩晚期生气特征实验研究

中国南方古生界烃源岩的原始干酪根类型以腐泥型-偏腐泥型(Ⅰ-Ⅱ型)为主，目前主体处于过成熟阶段(镜质体反射率R_o>2.0%)，准确评价Ⅰ-Ⅱ型干酪根在生-排油之后的生气潜力(或晚期生气)及生气特征对中国南方古生界深层-超深层天然气勘探至关重要。鉴于此，以川西北地区中泥盆统观雾山组样品(R_o≈1.1%)为例，通过黄金管生烃模拟实验，结合已有文献资料，探讨了Ⅰ-Ⅱ型干酪根在高-过成熟阶段的生气潜力及气体地球化学特征。结果表明，研究样品残留油含量(按单位有机碳质量计算，以下同)为140 mg/g，现今生气潜力为220 mL/g，显示仍具有较好的生气潜力。其中，干酪根裂解气的贡献至少为140 mL/g，残留油裂解气最多为80 mL/g，表明腐泥型烃源岩在排油效率较高时，其晚期生气以干酪根裂解气为主。同时，排油之后的腐泥型烃源岩晚期生成的天然气干燥系数较高，随着甲烷产率的增加甲烷碳同位素快速变重，在成熟度达到R_o≈3.5%时，其甲烷碳同位素值与母质干酪根碳同位素值接近(碳同位素分馏程度约为0.5‰)。上述结果可为中国南方古生...     

海陆过渡相页岩储层特征及含气赋存机理——基于与海相页岩储层对比的认识

中国海陆过渡相页岩储层分布广泛,但至今未取得较大的勘探突破。详细调查和分析了海陆过渡相页岩储层特征和含气赋存机理,并展望了海陆过渡相页岩气的研究方向,旨在明确海陆过渡相页岩气成藏机理,以期为有利层段优选提供理论支持。海陆过渡相泥页岩储层具有单层厚度薄、岩性变化快、干酪根类型差等特点。由于有机质纳米级孔数量少,储集空间以黏土矿物孔缝为主。富有机质海相页岩实际解吸气量与理论含气量基本一致,但海陆过渡相页岩实际含气量远低于理论含气量,主要机制为砂泥煤“三明治”空间结构致使大部分天然气高效排出以及高含水饱和度致使游离气储集空间不足。与海相页岩气赋存状态不同,海陆过渡相页岩气以吸附气为主,游离气普遍较低,优势岩相类型为高TOC、高硅质/钙质页岩。海陆过渡相特别是潮坪—潟湖相地层中纵向上发育多层含菱铁矿层、横向上连续分布,在含菱铁矿泥岩内部易形成页岩气“微圈闭”储存气体,且菱铁质泥页岩低孔低渗和高突破压力的特性致使其具有强封闭性,可在页岩内部实现局部超压富集,这为海陆过渡相页岩气垂向有利层段优选和勘探突破提供新的研究视角。今后的研究应加强海陆过渡相系统性沉积学研究,进一步揭示页岩气的赋存状态及动态...     

南襄盆地泌阳凹陷核桃园组页岩油富集机制

我国陆相页岩油资源潜力巨大,但当前页岩油开采量远不及预期。文章以泌阳凹陷核桃园组为例,根据颜色、结构和显微特征将研究区50块页岩划分为黑色纹层状页岩（A类）和灰色页岩（B类,包括灰色页岩、暗色泥岩及少量粉砂质泥岩）两大类,并进行了系统的地球化学测试分析,包括TOC、热解、显微组分、气相色谱和色谱-质谱分析等,以期明确湖相富有机质页岩地球化学特征及其页岩油富集机制。结果表明：A类页岩主要发育于较高盐度的强还原环境,具有较高的有机质丰度（TOC高达8.59%）,富含Ⅰ型干酪根,藻类生源丰富,与此同时,较发育的水平裂缝有利于页岩油的储集,促成了现今较高的含油性（较高的热解烃含量S₁和氯仿沥青“A”含量）,导致A类页岩主要发育“富集”页岩油资源;而B类页岩主要发育于较低盐度的弱还原环境,有机质丰度相对较低（TOC低至1.09%）,以Ⅱ₁-Ⅱ₂型干酪根为主,藻类生源相对贫乏,与此同时,较发育的垂向裂缝加速了页岩排烃,促成了现今相对较低的含油性,导致B类页岩主要发育“低效”和“无效”页岩油资源。因此,泌阳凹陷黑色纹层状页岩能有效生成并储集丰富的页岩油资源,该认识对研究区页岩油进一步勘探开发具有重要参考价值。     

富有机质页岩中不同矿物的解吸规律

四川盆地龙马溪组页岩气开发已由地质勘探转变为开发建产阶段,研究页岩中甲烷的解吸规律对于把握页岩气产出规律、正确评价页岩气可采储量有着重要意义。为了研究页岩中不同矿物的解吸特征及其对页岩气解吸的贡献,对龙马溪组页岩、蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石、Ⅱ型干酪根及石英样品开展了60℃下高压甲烷等温吸附/解吸实验。在此基础上,定量分析了页岩、黏土矿物、石英及Ⅱ型干酪根的解吸迟滞现象,并计算了黏土矿物、Ⅱ型干酪根及石英中甲烷解吸效率曲线,研究了不同矿物之间解吸规律的差异性。研究结果表明,甲烷在干酪根、黏土矿物样品中的解吸过程表现出明显的解吸滞后现象,且不同黏土矿物样品的解吸滞后程度存在较明显的差异;干酪根的解吸迟滞系数最大,达到43.67%,不同类型黏土矿物的解吸迟滞系数不同,其大小顺序为蒙脱石>高岭石>绿泥石>伊利石;随着压力降低,页岩岩样、黏土矿物、干酪根和石英的解吸效率都呈增大的趋势,且干酪根、黏土矿物、页岩的甲烷解吸效率曲线都呈现出明显的阶段性。     

南祁连盆地木里坳陷石炭系-侏罗系天然气水合物气源岩有机地球化学特征

通过开展南祁连盆地木里坳陷天然气水合物基础地质剖面调查工作,对石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系共四套层系5条剖面的炭质泥岩、泥岩等样品进行了系统采样与分析,在此基础上深入研究四套层系的有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度等地球化学特征,分析及对比各层系的有机地球化学指标,以探讨不同层系烃(气)源岩为天然气水合物提供的气源条件。结果表明:石炭系-二叠系有机质丰度偏低,TOC(总有机碳含量)普遍小于0.4%,为非和差烃源岩,有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅲ型,有机质成熟度为过成熟,生烃能力较差,难以成为天然气水合物潜在气源岩。三叠系样品TOC值普遍大于1%,氯仿沥青"A"平均为0.89‰,以很好和好烃源岩为主,并含少量差和非烃源岩,有机质类型以Ⅲ型为主,含少量Ⅱ₂型,镜质体反射率R_o值为0.74%～0.98%,整体上处于成熟阶段,生气能力较强,可作为天然气水合物主要潜在气源岩。侏罗系以很好、好和中等烃源岩为主,并含部分差烃源岩,有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅲ型,R_o值为0.62%～0.97%,整体上处于成熟阶段,可作为天然气水合物次要潜在气...     

页岩气藏地质储量优化计算方法

精确评价地质储量是页岩气藏开发规划的重要一步,虽然理论方法不断完善,但仍存在不足。在页岩气藏中,吸附气不仅包含甲烷,还存在一定比例的乙烷等其他烃类气体,应采用多组分吸附模型计算吸附气储量。同时,天然裂缝中大量存在的天然气也不能忽略。此外,干酪根中也溶解了一定的气体,忽略会导致较大误差。采用多组分吸附模型,考虑了吸附相占据的孔隙度、裂缝游离气及干酪根中的溶解气,建立了一种优化的页岩气藏地质储量计算模型。实例分析发现,裂缝游离气和溶解气占总储量的比例分别为10.41%和7.05%,传统方法计算得到的吸附气储量偏小,基质游离气储量偏大,总储量偏小。为了合理评价页岩气藏地质储量,应采用多组分吸附模型,考虑吸附相孔隙度且不能忽略裂缝游离气及干酪根中的溶解气。