川渝地区龙马溪组页岩储层水化特征评价方法

为有效评价页岩地层水化特征变化规律,引入了新评价方法,并对川渝地区龙马溪组页岩的储层水化特征进行了评价。分析了川渝地区龙马溪组页岩的岩石组构和理化特征,证明滚动回收、线性膨胀等常规试验方法不能有效评价不同钻井液条件下龙马溪组页岩的井眼稳定性能;分别介绍了基于岩石强度刻划技术的页岩力学性能评价方法、基于CT层析成像技术的裂缝扩展评价方法和基于压力穿透技术的微裂缝封堵评价方法,并用取自川渝地区龙马溪组的页岩岩心进行了评价试验。试验发现,岩石连续刻划技术可定量评价页岩微观组构对水化后页岩强度的影响程度,CT层析成像技术可用于直观描述水化后页岩内部微观结构的变化,压力穿透试验可有效评价压力在页岩中的穿透效应,并可指导页岩封堵材料粒径的选择。研究表明,上述3种方法可有效评价川渝地区龙马溪组页岩水化后性能的变化,可作为该地层井眼稳定性评价的常用方法。      

四川盆地及周缘五峰组—龙马溪组页岩有机质宏微观赋存机制

页岩中有机质的宏微观赋存特征对于确定其成因、时空分布以及生烃机理等均具有重要的意义,而目前对于不同矿物/岩相与有机质间赋存的非均质性及模式方面的研究较为薄弱。为此,以四川盆地及周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用X射线衍射、岩心观察、扫描电镜等手段,分析微米—纳米级尺度下无机矿物成因、形态及其与有机质的接触关系,并在岩相划分的基础上,研究厘米—毫米级尺度下岩相与有机质的赋存关系,探讨有机质成因、宏微观展布及其主控因素。研究结果表明:(1)研究区页岩矿物组分以石英和黏土矿物为主,有机质为可溶有机质和不溶有机质;(2)石英、黏土矿物、碳酸盐矿物存在着3种有机质赋存样式,黄铁矿存在着4种有机质赋存样式;(3)研究区页岩可划分为富有机质硅质页岩、高有机质硅质黏土质页岩、高有机质含灰硅质黏土质页岩和低有机质粉砂黏土质页岩等4种典型岩相;(4)有机质在不同尺度上表现出赋存方式的非均质性,其中富有机质硅质页岩中有机质赋存的非均质性表现在相同或相似沉积环境下纹层内部,低有机质粉砂黏土质页岩中的有机质赋存的非均质性表现在不同沉积环境下形成的纹层间;(5)有机质赋存的主控因素包括有机质类型与演化条件、无机组分成因与形态、沉积环境等。结论认为,不同尺度下有机质赋存的非均质性影响着页岩气"甜点"的分布与预测结果的吻合度。     

焦石坝地区龙马溪组页岩有机质孔隙特征

页岩气作为非常规天然气,其载体页岩为低孔低渗的致密岩,天然气在致密的页岩中的赋存形式、储存场所及富集机理一直是地质家们研究的问题。对川东南焦石坝龙马溪组富有机质页岩储层研究过程中,发现页岩中除了常规储层中常见的孔隙类型外,有机质颗粒内孔隙发育程度很高。通过扫描电镜观察、氮气吸附以及大量测试分析资料综合研究认为,焦石坝龙马溪组富有机质泥页岩富含无机孔隙和有机孔隙,有机孔隙是页岩中优势孔隙类型,发育程度具有非均质性,形态多样,平面上通常为泡泡状、似椭圆状、港湾状及其他不规则形状,孔径范围2～900 nm不等。另外,有机质微小的孔隙、粗糙的表面特性,为吸附甲烷提供了比表面积,其亲油（气）的特性使其优先吸附、储集天然气,对页岩气富集起了重要作用。     

川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征

脆性是页岩气储层地质评价的重要内容。以露头和钻井资料为基础,提出基于“石英、白云石和黄铁矿”3种矿物的脆性指数计算方法,并结合弹性参数脆性指数法对川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩脆性特征进行了定量评价;在此基础上着重分析了脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性;应用“矿物三端元+沉积微相”法,在有利岩相研究的基础上,综合页岩脆性特征对研究区“甜点层”进行了进一步的优选。结果表明：研究区五峰组—龙马溪组底部厚度约30~40m的页岩段脆性最好,矿物脆性指数达50%~75%,杨氏模量平均为37.84GPa,泊松比平均为0.19,弹性参数脆性指数平均为61%,且自下而上脆性变差;脆性指数与矿物组成和有机碳含量的相关性显著,反映了沉积环境对页岩脆性特征的重要影响;长宁地区的“甜点层”为深水陆棚发育的硅质页岩相和钙质硅质混合页岩相,平均脆性指数大于50%,平均有机碳含量大于3%,分布于五峰组至鲁丹阶中下部,累计厚度约为42m。     

涪陵地区五峰-龙马溪组页岩流动特征

涪陵页岩气田是我国第一个实现商业化开发的页岩气田,上奥陶统五峰-龙马溪组为该区主力产气层。通过开展核磁共振实验、高温高压等温吸附实验、分子动力学模拟、扩散实验、低速渗流实验,同时结合理论计算,初步揭示了目的含气页岩层页岩气流动特征。研究表明,涪陵地区五峰-龙马溪组页岩孔径以小于10nm为主,占比80%以上;气体分子主要以单层吸附为主。涪陵地区页岩地层压力低于10~15MPa时,页岩气开始大量解吸;扩散系数随孔隙压力、含水饱和度增大而减小,随温度增加而增大;甲烷气体在孔隙压力小于5MPa时,滑脱效应显著;在地层温度和压力条件下,页岩气在孔径大于200nm孔隙中,流态为达西流,在孔径介于2~200nm孔隙中,页岩气流态以扩散和滑脱流为主。     

川南威荣页岩气田五峰组-龙马溪组页岩沉积相特征及其意义

以川南威荣页岩气田五峰组-龙马溪组典型取心井为例,基于岩心观察,有机碳测试、生物鉴定、现场含气量解析和测录井等资料开展了富有机质页岩微相划分。五峰组-龙马溪组一段沉积相主要为深水陆棚亚相,根据矿物组成不同可划分为6种微相：黏土质硅质、富硅生物、硅质黏土质、钙质黏土质、含钙富黏土和富黏土深水陆棚微相。纵向上,前4种页岩相带具有高有机质丰度（≥ 3%）、高孔隙度（≥ 5%）和高含气量特征（≥ 2 m³/t）,其中高有机质丰度为页岩气生成提供物质基础,同时生烃过程中产生大量的有机孔为页岩气赋存提供空间,尤其是富硅生物页岩脆性矿物含量高,具有高孔、高渗特征,工程上易于压裂,是页岩气富集最有利相带和页岩气勘探开发的甜点层段;横向上,这4种有利相带在威荣页岩气田的西区较厚,其勘探潜力优于东区。     

龙马溪组页岩高压等温吸附规律研究

页岩储层微纳米孔隙中赋存着大量吸附气,针对储层高压条件下页岩等温吸附规律认识不清的现状,采用国外引进的高温高压（69 MPa,177 ℃）等温吸附设备,并首次考虑了含水饱和度,研究了长宁—威远地区下志留统龙马溪组页岩样品的静态吸附规律,探讨了页岩过剩吸附量与绝对吸附量的关系,对其主控因素进行了敏感性分析,并建立了高压过剩吸附量模型。研究结果表明,等温吸附曲线随压力变化存在极值,即临界解吸压力,通常介于10～15 MPa。压力大于临界解吸压力,过剩吸附量随着压力的增加而降低,对现场开发而言,储层压力低于临界解吸压力,吸附气开始供给。页岩的最大过剩吸附量与表面积、TOC含量呈正相关,与孔隙半径、温度呈负相关。含水的存在极大地降低了页岩的吸附量,含水饱和度达到46%,含气量最大值降低40%,需要对储层含水页岩的吸附作进一步的研究。基于吸附相体积理论建立了修正Langmuir高压等温吸附模型,能够拟合与表征高温高压吸附等温规律。页岩的高压吸附规律研究对含气量计算、储量评价、吸附气动用规律和生产递减分析方法提供理论支持。     

鄂西下志留统龙马溪组页岩储集特征

鄂西下志留统龙马溪组(含上奥陶统五峰组)是中国南方四川盆地页岩气勘探的重点区带。应用双孔隙介质孔隙度数学模型,以钻井资料为基础,对鄂西龙马溪组页岩基质孔隙构成和裂缝发育状况进行了定量评价,初步发现鄂西龙马溪组富有机质页岩储集条件具有3大特征:(1)孔隙类型总体以基质孔隙为主,仅在局部深度点/段发育微裂缝;(2)总孔隙度总体较小,仅为川南龙马溪组的1/2,且孔隙构成以黏土矿物晶间孔隙和有机质孔隙为主体;(3)基质孔隙体积大量减少和含气性变差的首要原因与川南筇竹寺组基本相似,即为黑色页岩热成熟度过高并出现有机质碳化特征,有机质碳化所控制的超低电阻富有机质页岩分布区是页岩气勘探的高风险区。由此推断,利川—恩施一带(即A井—HY1井区一带)为有机质严重碳化区,勘探风险高;石柱—万县复向斜东侧(即JS1井区周边)为有机质弱碳化区,勘探风险较高;EY1井以南和C7井以西的广大地区为有机质未碳化区,即页岩气勘探潜在有利区。     

贵州北部龙马溪组页岩特征及页岩气勘探前景

利用野外露头观测、岩心观察、薄片观察及相关测试分析结果,对贵州北部地区下古生界龙马溪组页岩沉积特征及页岩气勘探前景进行研究。结果表明：龙马溪组页岩厚度普遍较大,由２０ ｍ 到２００ ｍ 不等,主要发育于陆棚环境。页岩矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主,岩石类型主要包括黑色页岩、粉砂质页岩、炭质页岩、钙质页岩和泥质粉砂岩。龙马溪组页岩有机质类型以Ⅰ-Ⅱ型为主,Ｒｏ 平均为１.８７％,大多处于成熟-过成熟阶段,具有高ＴＯＣ 含量和高含气量,且二者具有较好的正相关性。龙马溪组页岩沉积环境稳定,页岩发育厚度大且分布稳定,烃源岩品质好,脆性矿物含量较高,具备页岩气勘探开发的基本参数要求,研究区页岩气具备较大的勘探潜力。     

川南地区龙马溪组页岩高压甲烷等温吸附特征

准确测定页岩吸附气含量对于页岩气储层的评价和开发都具有重要的意义,但目前国内外学者在页岩甲烷等温吸附实验中对模型选择、吸附模式及吸附特征参数的认识上存在着差异,并且对于高压等温甲烷吸附特性的研究较少。为此,在利用N_2/CO_2气体低压等温吸附实验对四川盆地南部地区下志留统龙马溪组页岩孔隙结构特征进行分析的基础上,采用重量法高压甲烷等温吸附实验,选取SDR、Langmuir、BET等3种不同的吸附模型对吸附态甲烷含量进行计算,并对样品甲烷吸附特征进行研究。研究结果表明:①页岩在0～50 nm孔径区间内比表面积分布具有双峰特征,孔体积分布具有三峰特征,较之于中孔,微孔比表面积发育较好,而其孔体积和非均质性均弱于中孔(D_1D_2);②3种模型中SDR和Langmuir模型的计算结果与实测值平均误差均小于6%,甲烷分子主要以单分子层与微孔充填吸附模式共存于页岩孔隙内;③在高压深埋藏情况下,温度是影响吸附态甲烷吸附量和密度值的主要因素,但热力学参数、孔隙结构、非均质性等也会对吸附态甲烷密度造成一定的影响;④低压阶段甲烷分子优先以单分子层形式吸附于吸附能较高、比表面积较大的孔径介于0.4～0.8 nm的微孔中,随后大部分甲烷分子以微孔充填与单分子层共存的形式吸附于孔径介于1.4～8.0 nm的微孔与中孔中,高压阶段极少部分甲烷以多分子层形式吸附于中孔及宏孔中。     

四川盆地平桥地区五峰—龙马溪组页岩微观孔隙特征研究

基于氩离子抛光扫描电镜、吸附脱附实验等方法,对四川盆地平桥地区五峰组-龙马溪组下部页岩微观孔隙进行了研究。结果表明,富有机质的硅质页岩和碳质页岩微观孔隙以有机孔和微裂缝为主;孔隙结构相对复杂,孔隙形态丰富,孔径范围较大。吸附脱附实验显示,该页岩既有狭窄的平行板片状孔、少量的锥形平板孔和楔形孔,孔隙连通性相对差,又有规则开放圆孔与一端开口的墨水瓶状孔,孔隙开放性、连通性相对好。氩离子抛光扫描电镜法测量有机孔以细介孔为主且偏向微孔;吸附法测量比表面积为9～32.6 m²/g,平均18.0 m²/g,值偏低,BET法孔径为3.23～4.35 nm,BJH法孔容平均0.016 5 cm³/g,以细介孔为主,且偏向微孔界线。综合分析认为,研究区页岩储层微观孔隙以细介孔为主,且介孔和微孔贡献了绝大部分的比表面积。     

龙马溪组页岩强度评价与分析

准确全面地评价页岩储层的岩石强度,对页岩水平井井壁稳定性研究具有重要意义。针对龙马溪组页岩储层的特性,采用抗压法、屈曲硬度法和刻划测试法等多种评价方法,对其页岩抗压强度进行了综合评价与分析。评价表明,龙马溪组页岩的抗压强度大体为100~300 MPa,平均为123.71 MPa;与水接触后,页岩微裂缝附近的抗压强度可降低80%左右。研究表明,龙马溪组页岩的抗压强度受矿物组分相对富集的影响较大,石英含量高、黏土矿物含量低的区域抗压强度大;微裂隙对页岩整体强度具有决定性影响;在页岩水平井采用水基钻井液钻进时,必须加强对微裂隙的封堵能力,才能有效降低井壁失稳的风险。      

黔北地区下志留统龙马溪组页岩储层特征

为弄清黔北地区下志留统龙马溪组海相富有机质页岩储层特征,文中利用有机地球化学、低温氮气吸附、甲烷等温吸附和场发射扫描电镜等资料,分析讨论了龙马溪组页岩的矿物学、有机地球化学、页岩储集空间和吸附能力等特征.结果表明:研究区龙马溪组页岩有机质类型以Ⅰ型为主,有机质成熟度适中,总有机碳质量分数在0.39％～9.24％,平均为...     

黔北地区龙马溪组页岩裂缝发育特征及地质意义

天然裂缝的发育不但改善了页岩储层的储集品质,也为开发阶段水力压裂形成大规模的缝网提供了有利条件.以黔北地区凤冈区块下志留统龙马溪组页岩为例,通过野外露头观测、岩心裂缝统计、含气性分析等方法,深入分析了研究区宏观裂缝发育特征和页岩气保存条件.结果 表明:龙马溪组页岩裂缝类型以构造裂缝为主;根据构造应力强弱、构造变形样式及...     

涪陵地区龙马溪组页岩储层特征及其发育主控因素

四川盆地涪陵地区下志留统龙马溪组发育一套富有机质泥页岩,勘探证实其为优质含气储层。为系统研究该套储层的微观孔隙结构特征,利用氩离子抛光扫描电镜等分析资料,根据不同地质成因,将该套储层的储集空间类型划分为孔隙、裂缝两大类,前者可细分为有机质孔隙和无机孔隙,后者可细分为组构选择性裂缝(页理缝)和非组构选择性裂缝(构造缝)。进一步借助于压汞、压汞—液氮吸附联合测定、纳米CT扫描等多种方法,全方位对页岩储层的微观孔隙结构特征进行了综合表征,并从沉积、成岩等角度剖析了页岩储层发育的主控因素。结果表明:1页岩储层的孔隙直径主要分布在24nm以下,以中孔为主,孔隙组合形态表现为四周开放的平行板状孔隙及细颈广口的墨水瓶形孔隙;2良好的沉积背景有利于有机质与页理的发育,有机质孔隙是该套页岩储层发育的主控因素;3后期埋藏—抬升过程中由于超压释放形成了大量的组构选择性裂缝(页理缝),一方面改善了页岩储层的储集能力,另一方面又控制着页岩储层的水平渗流能力。     

川南地区五峰组—龙马溪组深层页岩储层特征和含气性

页岩储层特征是影响页岩气资源评价的基本因素,页岩储集物性对页岩气赋存具有重要意义.通过井下岩心样品的X射线衍射、场发射扫描电镜、孔隙度等实验分析测试,对川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层页岩的储层特征和含气性进行了研究,并对比了长宁地区龙马溪组中浅层页岩.结果表明:川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层页岩有机质丰度较高(TO...     

黔西北燕子口地区五峰组—龙马溪组泥页岩储层特征

在野外地质露头剖面测量和样品采集的基础上,通过铸体薄片鉴定、阴极发光、X射线衍射、扫描电镜、总有机碳含量和镜质组反射率等地球化学分析,结合区域地质背景和前人研究成果,探讨黔西北燕子口地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组泥页岩储层特征.结果表明:①研究区五峰组—龙马溪组主要沉积浅水—深水陆棚相的粉砂质页岩、云灰质页岩、泥质粉...     

黔北地区五峰组—龙马溪组页岩储层特征分析

伴随国内页岩气勘探开发的深入,四川盆地勘探开发逐渐由盆内转向盆缘区域,尤其在黔北地区正安区块获得的勘探突破,更是使得该区域成为新的热点区。基于此,针对黔北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层,通过对钻井岩心观察及野外露头剖面地质调查,结合岩石薄片分析、扫描电镜观察和地球化学分析资料进行研究,对该区储层特征进行分析总结,以对该区域页岩气未来勘探开发提供相关依据和支持。研究结果表明:①储层有机碳含量集中分布于0.65%～6.50%;干酪根类型以腐泥型为主,已进入高成熟—过成熟早期演化阶段;②脆性矿物含量64.1%～86.5%,平均79.4%;孔隙度平均4.1%,基质渗透率平均0.002 mD;③储层孔隙以有机质孔、矿物颗粒粒间微孔、晶间孔和次生溶蚀孔为主,裂缝较为发育;④岩心比表面平均为21.7 m~2/g,微孔隙较为发育;⑤总含气量一般大于1m~3/t,最高达6.5m~3/t。同四川盆地内建产区块对比,该区储层具有高有机碳含量、高成熟度、高含气量、高脆性的特征,虽储层性质略差,但埋深较浅,具有较大的勘探潜力。     

龙马溪组页岩地层井壁坍塌周期预测

针对页岩层理结构和水化特性易导致钻井过程中井壁坍塌的问题,开展岩石三轴力学实验,以确定不同钻井液作用时间下的页岩力学参数;综合考虑层理产状和水化作用对页岩强度的影响,建立页岩地层井壁稳定性分析模型,预测页岩地层坍塌周期。计算分析表明：层理产状变化使得坍塌压力分布更为复杂,水化作用使得坍塌压力在钻井初期迅速升高;层理和水化作用导致的坍塌压力增量分别为0.26~0.38 g/cm³和0.60~0.79 g/cm³,缩短了页岩地层的坍塌周期。该模型能准确预测坍塌周期,对优化钻井液性能,调整钻井液密度,保证井壁稳定有重要意义。