鄂尔多斯盆地长7油层组页岩吸附特征与类型及吸附气量影响因素

页岩理论吸附气量是判断页岩是否具有经济开采价值的重要指标,因此研究页岩等温吸附特性与类型、计算页岩理论吸附气量对页岩含气性评价具有重要意义。为了研究鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩的等温吸附特性,选取长7油层组8块页岩样品进行了高温、高压甲烷等温吸附实验,根据得到的等温吸附曲线特征,计算了其理论吸附气量与吸附热,判断了其吸附类型并分析了影响其理论吸附气量的主要因素。结果表明:鄂尔多斯盆地长7油层组8块页岩样品的等温吸附结果符合Langmuir吸附特征;计算出页岩样品的理论吸附气质量体积为0.57~4.35 m3/t,平均为1.98 m3/t;计算得到页岩样品的吸附热为10.67~37.67 k J/mol,平均为21.73 k J/mol,由此判断其吸附类型为物理吸附;长7油层组陆相页岩理论吸附气量主要受比表面积、有机碳含量及黏土矿物含量的影响,其中比表面积为最直接的影响因素。     

鄂尔多斯盆地中南部长7油层组页岩气含量计算

鄂尔多斯盆地中南部延长组长7油层组具有丰富的页岩气资源,利用测井资料准确计算未取心井的页岩气量具有重要意义。首先,利用烃源岩测井响应特征和重叠图法识别长7油层组页岩;其次,利用多元回归法针对页岩建立有机碳含量(TOC)测井解释模型,并结合测井资料计算吸附气量;最后,建立孔隙度解释模型,结合Hossin公式间接计算游离气量。结果表明,研究区长7油层组页岩含气总量为3.09~5.55 m3/t,平均值为4.11 m3/t;其中吸附气量为2.83~3.77 m3/t,平均值为2.97 m3/t;游离气量一般为0.07~2.51 m3/t,平均值为1.14 m3/t。     

延安地区延长组长7段陆相泥页岩孔隙类型及其吸附特征研究

鄂尔多斯盆地东南部延安地区延长组长7段泥页岩是一套重要的富有机质页岩层系,尚未取得页岩气勘探开发重大突破。为了深入研究泥页岩孔隙类型及其吸附特征,分析含气性影响因素,以延安地区延长组长7段陆相泥页岩为对象,综合运用有机地球化学、X衍射分析、场发射扫描电镜、氮气吸附和高压等温吸附等实验手段开展系统研究。结果表明：长7段泥页岩厚度较大(平均厚度为70～80 m),有机质丰度高(平均TOC为4.89%),泥页岩热演化成熟度属于成熟阶段(平均R_o为0.90%),有机质以Ⅱ型为主。泥页岩矿物组成以黏土矿物和石英为主,黏土矿物较高(质量分数为30%～63%,平均值为47.52%),石英质量分数较低(平均值为27.56%);长7段泥页岩孔隙以粒间孔和粒内孔为主,其次是晶间孔、溶蚀孔、有机质孔和微裂缝,为页岩气赋存提供了储集空间。泥页岩在不同温度下甲烷最大吸附量为0.71～6.49 m³/t,平均吸附量为3.325 m³/t,显示出较强的吸附能力。长7段泥页岩吸附气量与黏土矿物含量、比表面积、总孔体积TOC及R_o、...     

鄂尔多斯盆地东南部长7段陆相页岩孔隙特征与吸附能力

为了深入研究鄂尔多斯盆地东南部延长组长7 段页岩孔隙特征与吸附能力,选取8 个岩心样品进行氩离子抛光—场发射扫描电镜、低温氮气吸附及等温吸附等实验。结果表明：该段页岩主要发育粒间孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、有机质孔及微裂缝等5 种微观孔隙类型;BET 比表面积为1.166～6.964 m2/g,孔体积为0.004 8～0.024 2 cm3/g,平均孔径为8.812～17.882 nm。等温吸附实验模拟了长7 段实际温压条件下的页岩吸附量,其最大吸附量为2.0～4.0 mg/g。长7 段页岩孔隙以中孔为主,大孔和微孔次之,纳米级孔隙发育,具有较好的吸附能力,可为进一步开展页岩气资源评价提供理论依据。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段页岩孔隙特征与吸附能力

为了深入研究鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段页岩孔隙特征与吸附能力,选取8个岩心样品进行氩离子抛光—场发射扫描电镜、低温氮气吸附及等温吸附等实验。结果表明:该段页岩主要发育粒间孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、有机质孔及微裂缝等5种微观孔隙类型;BET比表面积为1.166~6.964 m2/g,孔体积为0.004 8~0.024 2 cm3/g,平均孔径为8.812~17.882 nm。等温吸附实验模拟了长7段实际温压条件下的页岩吸附量,其最大吸附量为2.0~4.0 mg/g。长7段页岩孔隙以中孔为主,大孔和微孔次之,纳米级孔隙发育,具有较好的吸附能力,可为进一步开展页岩气资源评价提供理论依据。     

鄂尔多斯盆地页岩含气量测定及方法探讨

页岩含气量是页岩含气性评价和有利区域优选的关键性参数,对页岩气资源评价和储量预测具有重要的意义。通过两种实验方法分别测定鄂尔多斯盆地中东部上古生界二叠系山西组页岩含气量,并对两种方法的准确性做了对比和讨论。解析法测定页岩含气量测量直接,数据直观,对取样要求高,测出的页岩含气量更接近真实值。等温吸附实验法取样快速简便,但受实验条件所限,需通过数学模型拟合计算含气量数值,误差较大,适合用于不同岩性和层位的页岩吸附气量的相对比较。通过实验,初步确定鄂尔多斯盆地上古生界山西组页岩含气量为0.82~1.25 m3/t岩石之间,0.82 m3/t岩石较接近真实值。     

鄂尔多斯盆地石炭系本溪组页岩气成藏条件及勘探潜力

近年,国外海相地层页岩气勘探开发取得的重大成果对国内陆相及海陆过渡相页岩气勘探潜力的研究带来重要影响。基于鄂尔多斯盆地石炭系本溪组富有机质泥页岩样品的有机地球化学、物性特征及等温吸附等方面测试结果的数理统计及其测井响应特征分析,对其页岩气的勘探潜力进行了研究。研究结果表明:本溪组有效泥页岩单层厚度变化较大,盆地主体部位有机碳含量一般大于1.0 % ,平均为2.7 % ,有机质类型主要为Ⅲ型和Ⅱ₂型,含少量Ⅰ型和Ⅱ₁型,镜质体反射率平均为1.52 % ,泥页岩吸附含气量平均为0.98 m³/t,属于成熟-高成熟阶段富有机质泥页岩,具备页岩气成藏的基本地质条件。综合考虑泥页岩有效厚度、有机质含量及类型、热演化程度、含气量及埋深等因素,预测鄂尔多斯盆地本溪组页岩气有利勘探区主要位于天环坳陷西北角、陕北斜坡带东北角及盆地中南部等区域。     

延长组陆相页岩含气量及其主控因素——以鄂尔多斯盆地柳坪171井为例

运用直接解吸法和间接法计算柳坪171井延长组长7段、长8段、长9段页岩游离气含量、吸附气含量和总气量,结合分析延长组页岩岩矿组分、有机地球化学特征、孔隙结构与孔隙体积,确定了延长组陆相页岩含气量及主控因素,并对含气量与主控因素之间关系做了定性及半定量研究。结果表明:延长组页岩含气量以吸附气量为主,其中长7段页岩含气量为3.71~6.26m3/t,游离气百分比为22.53%~35.29%,平均为29.22%;长8段页岩含气量为3.68~5.19m3/t,游离气占总含气量的24.43%;长9段页岩含气量最高,为5.57~7.80m3/t,游离气含量比例为31.64%。随着有机碳含量的增加,可供天然气吸附的比表面增大,页岩吸附气量也增大,同时有机质成熟度的提高促进有机组分纳米级孔隙的产生,从而增加页岩气储集空间,因此有机碳含量、镜质体反射均与含气量呈正相关关系。与海相页岩不同,延长组陆相页岩石英主要来源于陆源碎屑,含气量与石英含量呈负相关关系。黏土矿物含量与含气量呈弱正相关,主要表现在伊蒙混层、伊利石对页岩气的吸附能力。含气量与微孔体积相关性不明显,与中孔和宏孔均具有正相关关系。     

保靖地区龙马溪组高成熟海相页岩吸附气量及其影响因素

页岩吸附气量是含气性评价和资源潜力预测的关键参数,保靖地区志留系龙马溪组海相页岩热演化程度高,页岩吸附气量尚未查明,成为亟待研究的关键问题。采集研究区BY-1井龙马溪组页岩岩心样品12个,开展了页岩TOC、热成熟度(R_o)、X射线衍射、场发射扫描电镜、低压液氮吸附和高压甲烷等温吸附等分析测试。结果表明,研究区海相页岩有机质丰度高,TOC范围是0.57%~2.16%;热演化程度高,R_o的范围为2.86%~3.76%;矿物组分中石英含量为33.7%~73.9%,斜长石含量为0.7%~16.9%,黏土矿物含量为15.8%~54.4%;页岩中纳米级孔隙发育,以粒间孔和有机质孔为主;低压液氮吸附实验结果展示页岩孔径分布范围宽,以2~50nm的中孔为主;高压等温吸附实验揭示保靖地区龙马溪组页岩的吸附气量较高,为0.82~3.56m3/t,平均为1.93m3/t。保靖地区页岩吸附气量主要受到有机质丰度和中孔、微孔比表面积的控制,龙马溪组页岩有机质处于高成熟阶段,有机质热演化产生大量的微孔和中孔,二者比表面积较大,为页岩气吸附提供了较大的空间,页岩的吸附气量大。     

页岩储层标准等温吸附曲线的建立——以鄂尔多斯盆地长7页岩储层为例

页岩的矿物成分复杂、孔隙结构多样,导致页岩吸附性能差异大,同一储层中不同岩样的等温吸附曲线形态变化大,有必要针对页岩建立标准等温吸附曲线。对来自鄂尔多斯盆地长7油层组的页岩储层样品进行了低温液氮等温吸附实验,将实验所得曲线进行初步标准化后按照BET理论中的常数C值取2为底的指数进行分类并标准化。再将所有样品的标准等温吸附曲线使用4种吸附层厚度方程在Matlab数值分析软件中进行参数拟合,用以验证标准等温吸附曲线。按拟合精度从小到大排列的4种吸附层厚度方程的顺序为：Carbon Black 2次方程 < Carbon Black 3次方程 < Halsey方程 < De Bore方程。最后通过参数平均得出了每一类型的页岩标准等温吸附曲线。所得页岩储层的标准等温吸附曲线代表了一系列表面性质相似的储层的吸附特征,可直接用于油藏数值模拟或油藏工程计算,简化了大量的繁琐计算过程,降低了岩样随机选择所导致的数据不确定性,且使计算结果具有较强的代表性。     

页岩油原地量和可动油量评价方法与应用

页岩总油含量（TOY）和可动油含量（MOY）的计算是页岩油资源潜力评价的核心技术。根据对两次热解样品总有机碳含量（TOC）非均质性的认识,提出了一种基于两次热解数据来评价样品TOC含量非均质性的方法及一种校正吸附油含量的计算方法,并运用该方法对江汉盆地29个潜江组页岩样品和渤海湾盆地32个沙河街组页岩样品进行评价,结果显示：①TOC含量偏差平均值分别达到0.16%和0.34%,说明两组样品都存在一定的非均质性;②校正前、后吸附油含量的差值分别为0.85 mg/g和0.84 mg/g,说明进行等价TOC校正可以使吸附油含量、总油含量和可动油含量的计算结果更准确。同时,提出了一种基于页岩油密度及地层体积系数计算蒸发烃损失量的方法。采用以上新方法对鄂尔多斯盆地延长组7油层组（长7油层组）页岩油进行评价,结果显示：①吸附油含量占总油含量的63%,可动油含量占总油含量的37%,总油含量是游离烃量（S₁）的3.5倍,蒸发烃损失量约占总烃含量的9%,占S₁含量的29%;②长7油层组页岩油原地量为111.2×10⁸ t,可动油量为40.1×10⁸ t,说明长7油层组页岩油勘探潜力大。     

鄂尔多斯盆地延长组页岩孔隙结构特征及其控制因素

以鄂尔多斯盆地延长组长 7 油层组富含有机质灰黑色页岩为例,利用低压氮气吸附测试方法,分析 了页岩的孔隙形态、比表面积及孔容,并研究了页岩孔隙结构特征影响因素。 研究表明：鄂尔多斯盆地 延长组长 7 油层组页岩孔隙形态复杂,主要发育狭缝形和墨水瓶状孔;页岩的矿物组成以石英和黏土矿 物为主,前者体积分数为 17.10%～72.33%,与 TOC 含量呈明显的负相关性,后者体积分数为 12.37%～ 61.55%;页岩的 BET 比表面积为 0.380～3.030 m2/g,BJH 总孔体积为 0.696～6.575 mm3/g,且中孔孔隙提 供了主要的孔容并贡献了主要的比表面积;页岩的孔容和比表面积主要受 TOC、黏土矿物及石英等含量 的影响,同时也受碳酸盐矿物及长石含量的影响,其与 TOC、黏土矿物及长石等的含量呈正相关性,而与 石英及碳酸盐矿物的含量呈负相关性;TOC 和黏土矿物是延长组页岩微孔孔容和中孔孔容的主要贡献 者,而石英是延长组页岩大孔孔容的主要贡献者。     

鄂尔多斯盆地南部中生界陆相页岩气地质特征

基于鄂尔多斯盆地南部页岩气勘探研究与实践,从盆地陆相页岩分布、页岩气地球化学特征、页岩储集层特征、页岩气赋存状态等方面,总结鄂尔多斯盆地中生界陆相页岩气的地质特征。鄂尔多斯盆地中生代晚三叠世早、中期湖盆演化控制页岩气源岩的形成和分布,研究区主力烃源岩为三叠系延长组长7、长9段页岩层系,其总有机碳含量较高,处于成熟—湿气(原油伴生气)阶段。页岩气储集层矿物成分以石英、长石和黏土矿物为主,主要孔隙类型为原生粒间孔和次生溶蚀孔。研究区陆相页岩气均为偏腐泥型干酪根热演化形成的油型气,以湿气为主,吸附态、游离态和溶解态并存。采用容积法估算长7段页岩气总资源量为5 318.27×108 m3,长9段页岩气总资源量为3 067.29×108 m3。     

海相页岩和陆相页岩等温吸附特性及控制因素

以海相、陆相页岩等温吸附测试数据为基础,探讨其等温吸附特性及与各控气因素的关系,详细论述了它们的异同之处。结果表明,海相页岩的等温吸附曲线形态变化较小,而陆相页岩明显分为2部分,即含有煤岩成分的页岩,其最大吸附量远高于海相,不含煤岩的则较低;海相、陆相页岩最大吸附量与总有机碳（TOC）、比表面积均呈正相关,另外,海相页岩与镜质组反射率（R_O）、石英含量呈正相关,与黏土含量呈负相关,而陆相页岩的这一特点却不甚明显;海相页岩虽处在过成熟阶段,但最大吸附量和TOC依然呈正相关,陆相页岩的变质程度低于海相,与最大吸附量的关系呈现出2段式变化模型,R_O<1.30%时,即在成熟阶段前,最大吸附量随R_O值的升高而增大,R_O>1.30%时,即达到成熟阶段之后,则变小。分析认为,海相、陆相页岩的沉积环境、沉积演化史及有机质类型是形成这些特征的重要因素。     

页岩对甲烷的等温吸附特性研究

为了研究甲烷在页岩上的吸附特性,选取四川盆地下寒武统牛蹄塘组黑色页岩进行高温高压等温吸附实验,通过容积法测定了35、50、65℃下甲烷在黑色页岩上的吸附等温线,研究甲烷气体在页岩上的等温吸附行为。结果表明,甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型等温线特征,反映甲烷在页岩表面可能为单分子层吸附机理;采用Langmuir吸附模型很好地拟合了吸附数据,平均相对误差小于2.4%;根据吸附等温线计算的等量吸附热为12.74～17.47kJ/mol,平均为15.54kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附,且等量吸附热随甲烷吸附量的增大而降低,表明页岩表面能量分布具有不均匀性。     

压力对页岩原位加热产出油气特征的影响——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段3亚段页岩为例

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)页岩成熟度低、有机碳含量高、有机质类型较好,原位加热开发页岩油气的潜力巨大。为了探讨原位加热过程中压力对页岩产出油气特征的影响,为原位加热开发长7段页岩油气方案提供可靠依据,以长7段3亚段页岩为研究对象,对其典型样品以20℃/d的升温速率进行了4组不同压力(0 MPa、2 MPa、4 MPa、8 MPa)的原位加热模拟实验。实验结果表明：在相同加热条件下,压力变化对长7段页岩的最大产油量和产出油性质均有影响,对产出气体组成的影响更大。在4组不同压力下,长7段页岩原位加热的最大产油量为36.97～41.47 kg/t,产油量随压力增加有一定减少。随着压力增加,产出油中轻质组分增加,油品变好,其原因在于高压下有机质生成的重质油的裂解程度相对较高;当加热到450℃时,总产气量为14.28～21.05 m³/t,总产气量随压力增加而增加。4组实验序列产出页岩油气的气油比(289.70～427.04 m³/m³)随着压力增加而增大;不同气体组分随着压力增加产量变化差异较大,其中,烃类气体与CO...     

川南下志留统龙马溪组页岩吸附特征及控制因素

页岩的吸附特征是评价页岩气是否具有开采价值的一个重要标准,是研究页岩气富集规律的一个核心内容。为此,以四川盆地南部地区下志留统龙马溪组取心页岩为研究对象,开展页岩等温吸附实验研究。实验发现龙马溪组泥页岩的Langmuir体积较大,平均为1.33m3/t,Langmuir压力平均为1.66 MPa,反映了龙马溪组页岩的吸附能力较强,具有良好的储气能力,但不利于解吸。结合页岩矿物特征及孔隙结构特征,研究发现温度、有机碳含量、湿度、比表面积等是影响龙马溪组页岩吸附能力的主要因素;页岩气的吸附过程属于放热反应,随温度升高吸附气量减少;由于水分占据了一定原本被气体吸附的孔隙表面,因而湿度越大,吸附气量越小;中孔和宏孔体积与页岩饱和吸附气量具有较好的正相关性;有机碳含量越高,饱和吸附气气量就越大;比表面积更是饱和吸附气量的控制因素,二者具有极高的相关性。     

页岩等温吸附曲线SLD-PR模拟方法及应用

页岩气主要由吸附气和游离气组成,吸附气体的含量直接影响页岩气藏的地质储量和页岩气井的产量。为了准确得到页岩的吸附气含量,以川南地区龙马溪组页岩为研究对象,设计了实验测量了温度在25～45 ℃,压力在0～8 MPa范围内页岩吸附甲烷的等温吸附曲线,发现页岩的吸附气量随着温度的升高而减少。通过简化局部密度函数（SLD-PR）理论计算了不同温度下页岩的等温吸附曲线并且与实验结果作对比,结果表明该方法可以用来计算页岩等温吸附曲线。利用SLD-PR方法预测了页岩气藏储层温度和压力条件下等温吸附曲线,弥补了高温高压下实验测量页岩等温吸附曲线误差大的不足。同时对比了利用SLD-PR方法和Langmuir方法计算的吸附气量,发现利用Langmuir方程计算得到的吸附气含量偏大,利用SLD-PR方法计算得到的页岩吸附气含量更加可靠。     

湖相页岩液态烃对页岩吸附气实验的影响——以鄂尔多斯盆地延长组页岩为例

通过全岩和黏土矿物X-衍射、索氏抽提、离子抛光、扫描电镜、低温氮气吸附、等温吸附等实验分析,研究了鄂尔多斯盆地延长组湖相页岩储层中的液态烃对吸附气含量的影响。结果表明,延长组湖相页岩储层正处于中成岩阶段A期;有机质演化程度相对较低,不足以形成大量的有机质孔隙,却足以形成大量的液态烃,液态烃占据了页岩中直径约4 nm左右的孔隙。由于氮气不溶于液态烃,而甲烷易溶解于液态烃,使得抽提前后样品低温氮气吸附实验得到的比表面积和吸附量变化大,但抽提前后样品等温吸附实验测得的甲烷"吸附"量变化不大,这表明等温吸附实验中有一部分甲烷以溶解态赋存于页岩样品中。因此在用等温吸附实验研究低成熟度页岩吸附气含量的过程中,必须注意液态烃的影响。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组含气页岩地质特征及资源评价

为了摸清鄂尔多斯盆地上三叠统延长组页岩气的勘探潜力,通过野外露头调查、钻井岩心观察、老井资料复查,结合有机地球化学和岩石学分析、含气量现场解析测试等手段,系统开展了延长组含气页岩段展布特征、岩石矿物学特征、有机地球化学特征、储层特征、含气性等地质特征分析,明确了该区中生界含气（油）页岩的主要赋存层段为延长组长4+5、长7、长9段,其中长7段页岩品质条件最好;延长组湖相页岩分布面积较广,厚度大,干酪根类型为腐泥型,有机碳含量高、分布差异性大,吸附能力强,含气量值与海相页岩相当。在地质评价基础上,以含气泥页岩段作为评价单元,采用体积法计算出长9段含气页岩段的地质资源量为0.414 5×10¹² m³,长7段为1.150 6×10¹² m³,长4+5段为0.255 1×10¹² m³;其中长7段资源量占延长组总资源量的63%,可作为盆地页岩气勘探开发的优先选择层段。结论认为：鄂尔多斯盆地延长组页岩气资源量巨大,是未来值得重视的天然气勘探开发新领域。