虚拟仿真技术对改进实验教学的探索

在化学化工教学中,实验教学长期使用传统教学方式,其存在的一系列局限和弊端难以得到有效的解决。而基于OBE理念的虚拟仿真技术的应用有利于改善与解决实验教学方面的很大一部分问题。我们以本科阶段化工实验课程为改革目标,通过虚拟仿真技术构建了一系列仿真教学软件,并以此进行教学改革探索。本文以恒压过滤系统实验为例,发现虚拟仿真技术的软件引入实验教学对学生掌握实验内容和设备操作有很大促进作用。     

四川盆地侏罗系页岩层系岩相类型及储集特征

陆相页岩层系岩性复杂、非均质性强,制约了储层甜点优选和探井部署。为查明四川盆地侏罗系页岩层系不同岩相类型的储集特征和含气能力,以元坝地区Y2井自流井组大安寨段为例,采用有机碳含量测定、全岩X射线衍射、岩石薄片鉴定、聚焦离子束扫描电镜、高压压汞—氮气吸附联合测定以及物性分析等手段,划分了大安寨段二亚段（后文简称大二亚段）页岩及夹层的岩相类型,并针对不同岩相类型开展储集物性、孔隙结构、含气性及可压性研究,在此基础上评选了优势岩相和岩相组合。结果表明,Y2井大二亚段页岩层系可划分为3大类6亚类页岩岩相,2大类6小类夹层岩相以及3种宏观岩相组合。页岩孔隙类型以粘土矿物层间孔、方解石溶蚀孔等无机孔为主,为页岩气的赋存提供了储集空间。计算页岩总含气量为2.59～4.38 m³/t,游离气平均占比67 %,具有较好的勘探潜力,但优势岩相的脆性矿物含量仅为50 %,可压性较差。综合评价认为,AB-Ⅰ型岩相组合中页岩页理和纹理发育,生烃条件好,含气量和游离气比例较高,存在可压性较好的夹层,是元坝地区Y2井大二亚段最有利的勘探储层类型。     

四川盆地热演化异常成因及热场演化特征分析

为探讨四川盆地热演化异常成因,分析不同地史时期热场分布及其主控因素,通过四川盆地不同构造单元典型井、剖面露头镜质体反射率与深度热演化剖面的建立,分析了四川盆地纵向上热演化异常成因;在热演化剖面建立的基础上,通过镜质体反射率梯度法求取了四川盆地晚古生代—中三叠世、晚三叠世—侏罗纪及现今的热场分布,并进行了热史演化特征分析。研究认为:（1）烃源岩生烃作用产生超压并对镜质体反射率和烃类裂解产生差异性抑制,是四川盆地纵向有机质热演化“负”异常的主要原因。（2）盆地不同时期构造运动及盆地性质控制着四川盆地热场纵向的演化:中二叠世晚期区域性拉张作用改变了四川盆地早期统一的低热场,导致断陷内热流值不断升高,平均地温梯度在3.5℃/hm以上;晚燕山—早喜马拉雅期,盆地东部开始隆升剥蚀,盆地逐渐向西萎缩,周缘冲断作用趋于平静,高热场开始降温;至喜马拉雅晚期的快速隆升及降温作用,形成现今低地温场分布面貌,地温梯度总体小于2.5℃/hm。      

盆地理学和盆地工学

如何开展含油气盆地的系统研究,存在着一系列不同认识。通过对含油气盆地系统研究的分析、对盆地评价技术规范的理解、对含油气盆地在自然科学中的分类对比,认为含油气盆地系统研究应包括两大部分,一是盆地理学,二是盆地工学。所谓盆地理学,就是运用现代地质学、地球物理学和地球化学理论,对盆地进行本体论(研究油气盆地的本原问题)、认识论(认识油气盆地的来源和认识油气盆地的研究方法)和性情论(人对油气盆地的心、情、性的理解等)的系统研究,获得有关油气盆地形成演化和烃类形成过程的内在规律。所谓盆地工学,就是运用现代地质、地球物理、地球化学和应用数学的技术方法,模拟盆地和油气的形成演化及其相互关系,为油气资源评价提供技术支持。      

中国南方志留系泥质岩盖层动态评价研究

在前人研究成果的基础上,针对目前天然气勘探研究的现状,总结确定了泥质岩演化阶段与封堵性能的对应关系。根据地质条件下岩石平均孔隙的直径与油气分子的大小，动态地评价了中国南方志留系盖层单剖面封盖条件，重点评价了从加里东期、海西期、印支期、燕山期到现今的川东北地区、黔中隆起及其周缘地区和江汉地区志留系盖层封盖能力的变化情况，认为这种评价可为天然气勘探提供理论依据。     

中上扬子区热场分布与演化

在中上扬子区16条热演化(R_o-H)剖面建立的基础上,基于"沉积盆地热史恢复模拟系统"的热史R_o反演、R_o-ΔR_o法、最高古地温法恢复了早古生代—晚古生代早期、晚古生代—中三叠世、晚三叠世—侏罗纪的地温梯度,并编制了地温梯度平面分布图。结果表明,热场分布与演化与区域构造、盆地体制和构造热事件具较好的对应关系,表现在:(1)中上扬子区早古生代—晚古生代早期总体属克拉通拗陷盆地,具低的热流值,在低热流值背景中具由克拉通向被动大陆边缘增高的趋势;(2)晚古生代晚期—中三叠世受区域伸展作用控制,高热流值区与陆缘裂陷和陆内裂陷相对应,而克拉通内保持低热流值;(3)晚三叠世—侏罗纪前陆盆地发育期,构造活动带(前陆冲断带、基底拆离—盖层滑脱带)热流值高,并具向前陆盆地内逐渐降低的趋势。      

特提斯域板块构造约束下上扬子地区二叠系龙潭组页岩气的差异性赋存

全球页岩气勘探开发在海相页岩中取得了巨大成功,在海-陆过渡相和陆相页岩中也进行了积极探索,但尚未形成商业开发局面。在分析华南地区二叠纪板块构造对原型盆地和富有机质页岩形成分布控制的基础上,研究了龙潭组岩相、地化、矿物组合、储层特征,通过与具有相似沉积背景且已进行商业开发的国内外典型页岩层系的对比,明确了龙潭组海-陆过渡相-海相页岩气赋存特征及资源前景。研究认为：①受秦岭洋和金沙江洋俯冲消减的拖拽作用和“峨眉地裂运动”等构造事件的影响,扬子台地内部和边缘分别发育了一系列的裂陷盆地,发生了强烈的构造-沉积分异作用,形成了一套陆相-海-陆过渡相-海相的沉积体系。②四川盆地龙潭组富有机质层段可以划分为泥页岩夹灰岩型、砂泥灰互层型、泥页岩夹煤层型3种类型,分别形成于深水陆棚、浅水陆棚、潮坪-潟湖环境。③川东北地区二叠系龙潭组页岩沉积时古水深大,沉积水体滞留严重,封闭性和还原性增强,是有机质富集的理想场所。该区不仅具有下三叠统膏盐岩优质区域盖层,而且具备良好的顶板（长兴组灰岩）和底板（茅口组灰岩）条件,保存条件总体较好。④川东北地区龙潭组泥页岩具有“高有机碳含量（TOC>2%）、高热演化程度（R_o>2%）、高孔隙度（Φ>5%）、高石英含量（>40%）、高含气量（解吸气含量>3 m³/t）、高压力系数（~1.5）”六高特征,具有良好的页岩气赋存条件和资源潜力。⑤四川盆地二叠系龙潭组与五峰组-龙马溪组、Barnett、Ohio、Antrim、New Albany等国内外典型海相页岩类似,具备形成规模性页岩气赋存的良好地质条件,有望在埋深相对较浅、硅质页岩厚度较大的川东北-川东地区率先获得战略性突破。     

四川盆地及周缘上奥陶统五峰组岩相特征

上奥陶统五峰组分为页岩段和观音桥段。对比分析四川盆地及周缘五峰组页岩气钻井岩心以及测试数据,根据岩心和全岩矿物组分特征,以硅质矿物(石英)、黏土矿物和碳酸盐矿物为三端元,进行岩相划分。页岩段可识别出4种岩相类型:硅质页岩、含黏土硅质页岩、含灰硅质页岩以及含灰黏土质页岩;观音桥段发育含介壳泥质灰岩。页岩气钻井实测数据表明,页岩段4类页岩岩相品质(有机碳含量、脆性矿物含量以及含气量)差异较大,硅质页岩品质最优,含灰黏土质页岩品质最差。页岩段岩相类型以及观音桥段分布特征受控于沉积环境。川南永川地区等相对浅水的区域页岩厚度较大,但是硅质页岩厚度较小,页岩段整体品质较差,不建议作为水平井靶窗;川南威远地区受古陆和古地形影响,硅质页岩厚度较小,也不建议作为水平井靶窗;川东南焦石坝、武隆、丁山以及南川地区硅质页岩厚度超过4 m,可作为水平井靶窗。     

江南—雪峰山前缘油气聚集及烃源对比——南方构造问题之三

江南—雪峰隆起带是在中三叠世末印支运动形成的由SE向NW、由S向N基底拆离的推覆体,它使扬子海相中古生界盆地发生了由强及弱的递进(衰减)变形改造。在江南—雪峰推覆体前缘的冲断层—断弯褶皱带(B带),下古生界地层中形成如通山县半坑、凤凰县水打田、阿拉营、慈利县南山坪、麻江等一系列裂隙—背斜型(沥青)古油藏。在逆掩断层—断展褶皱带(C带),上古生界地层中形成赤壁市北门岔、慈利县苗市等断展背斜型油藏及油苗。通过油源对比分析,这些古油藏(沥青)的形成是在印支—早燕山期接受了中扬子早古生代克拉通周边坳陷的盆地中,斜坡相下寒武统、下志留统及下二叠统烃源岩生成的油气,在向台地方向运移时,聚集在推覆体前缘的"X"形裂隙带及断展背斜中成藏。      

下扬子地区中上二叠统页岩有机孔发育特征

下扬子地区中上二叠统发育一套海陆过渡相页岩,其显微组成与海相页岩存在明显的差异,为了研究该套页岩有机孔的发育特征及影响因素,开展了有机岩石学、扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、气测孔隙度和压汞等相关分析。研究表明,中上二叠统页岩中有机孔整体发育较好,但不同有机质组分中孔隙的发育存在明显的差别,具体表现为镜质体内孔隙发育差,固体沥青内发育少量孤立的孔隙,腐泥质内具有丰富的孔隙。黄铁矿或黏土矿物常与有机质形成有机/矿物复合体,复合体内有机孔普遍发育较好,可能与黄铁矿或黏土矿物促进有机质生烃和分解有关。中上二叠统页岩TOC含量与比表面积之间存在明显的线性正相关性,但与孔隙度之间具有复杂的关系,当w（TOC）<6.16%时,孔隙度随TOC含量的增加而增加,而当w（TOC）>6.16%时,孔隙度普遍较低且与TOC含量之间存在微弱的负相关性。孔径分布特征也揭示高TOC页岩的中—大孔体积明显低于低TOC页岩。页岩孔隙结构发育特征表明,TOC含量越高、固体沥青组分以及贫氢组分的含量越高,这些组分占据的矿物孔隙越多,降低了页岩总的孔隙空间,且TOC含量越高,页岩越易被压实,造成中大孔塌陷,进一步降低了页岩的孔隙度。