苏北地区古生界页岩等温吸附特征

页岩含气量是评价页岩含气性的最重要指标,对资源量预测具有重要意义,而吸附气含量在页岩气中占有重要比例,因此评价页岩吸附能力显得十分重要。通过对苏北地区古生界３套层系泥页岩样品在一定温度下的甲烷等温吸附实验,获取页岩等温吸附特征曲线,分析了影响页岩吸附气量的主要因素。模拟实验结果显示,苏北古生界泥页岩饱和吸附气含量 V_Ｌ在 1.18～4.85ｍ^３／ｔ之间,平均2.89ｍ^３／ｔ;兰氏压力 P_Ｌ范围为2.01～4.24MPａ,平均为2.67MPａ。各层系吸附能力存在一定差异,以幕府山组、大隆组和龙潭组页岩吸附能力最强,五峰组—高家边组和孤峰组页岩吸附能力较弱。影响泥页岩吸附性能的主要因素描述如下：（1）有机碳含量大小直接影响饱和吸附气含量,有机碳越高,其饱和吸附气含量越大。（2）在有机碳含量、成熟度相近、压力相同的情况下,粘土含量高的页岩,吸附气含量高;在有机碳含量较低的页岩中,伊利石的吸附作用至关重要,伊利石含量高,吸附气含量相对高。（3）随着压力升高,吸附气含量逐渐增加,当压力增大到一定程度以后,吸附气量达到饱和,页岩吸附气含量达到饱和时所需要的最小压力（临界压力）会随着TOC的增大而减小。本次实验未发现有机质成熟度与饱和吸附气含量之间具有明显的相关性。     

鄂尔多斯盆地东部太原组页岩气吸附特征及影响因素

鄂尔多斯盆地东部太原组在绥德地区发育一套潜在的烃源岩,总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量为0.75%~5.71%(平均2.75%);镜质体反射率(Ro)为1.43%~2.12%(平均1.80%),处在高成熟-过成熟阶段,具有很好的生气潜力。为了探讨鄂尔多斯盆地东部太原组泥页岩的吸附特征,选取了研究区SSD1井10个泥页岩样品进行等温吸附、总有机碳含量、镜质体反射率、X-射线衍射和比表面积等测试分析,在此基础上探讨了盆地东部太原组富有机质泥页岩的吸附能力及其影响因素。结果表明:研究区SSD1井太原组10个泥页岩样品的兰氏体积为1.11~2.41m3/t,随着压力的增加,吸附能力迅速增加,当达到一定压力后达到饱和;泥页岩的吸附能力与总有机碳含量和黏土矿物含量有正相关关系;页岩比表面积与兰氏体积相关性不明显,推测样品孔隙大小及形态对气体的扩散和吸附有一定的影响。综合评价认为,总有机碳含量、黏土矿物含量是影响太原组泥页岩吸附能力的重要因素,这为盆地东部页岩气勘探提供参考。     

鄂尔多斯盆地东部太原组页岩气吸附特征及影响因素

鄂尔多斯盆地东部太原组在绥德地区发育一套潜在的烃源岩,总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量为0.75%~5.71%(平均2.75%); 镜质体反射率(R_o)为1.43%~2.12%(平均1.80%),处在高成熟—过成熟阶段,具有很好的生气潜力。为了探讨鄂尔多斯盆地东部太原组泥页岩的吸附特征,选取了研究区SSD1井10个泥页岩样品进行等温吸附、总有机碳含量、镜质体反射率、X-射线衍射和比表面积等测试分析,在此基础上探讨了盆地东部太原组富有机质泥页岩的吸附能力及其影响因素。结果表明: 研究区SSD1井太原组10个泥页岩样品的兰氏体积为1.11~2.41 m³/t,随着压力的增加,吸附能力迅速增加,当达到一定压力后达到饱和; 泥页岩的吸附能力与总有机碳含量和黏土矿物含量有正相关关系; 页岩比表面积与兰氏体积相关性不明显,推测样品孔隙大小及形态对气体的扩散和吸附有一定的影响。综合评价认为,总有机碳含量、黏土矿物含量是影响太原组泥页岩吸附能力的重要因素,这为盆地东部页岩气勘探提供参考。     

柴达木盆地北缘中侏罗统泥页岩吸附特征及影响因素分析

柴达木盆地北缘中侏罗统具有较好的页岩气勘探前景,深入研究该地区暗色泥页岩吸附特征及影响因素对分析区内页岩气聚集规律有一定参考意义。以柴达木盆地北缘鱼卡地区为例,对中侏罗统泥页岩岩心样品进行X射线衍射全岩矿物组成及黏土矿物相对含量、总有机碳(TOC)含量和等温吸附等分析测试。结果表明:区内泥页岩TOC含量4.76%~25.30%,平均含量为12.05%;矿物组成以黏土矿物和石英为主,黏土矿物又以伊/蒙间层矿物和高岭石为主;泥页岩最大吸附量(VL)为1.19~8.46 cm3/g,平均值3.88 cm3/g;兰氏压力(PL)为1.72~4.98 MPa,平均3.13 MPa;泥页岩的总有机碳含量与吸附能力之间存在一定的正相关关系;黏土矿物总量与吸附能力之间具有明显的正相关性,不同类型的黏土矿物对吸附能力具有不同的影响,黏土矿物中以伊/蒙间层矿物+高岭石总量对吸附能力的影响较为显著。     

桂中坳陷西北部下石炭统岩关组泥页岩储层特征研究:以环页1井为例

桂中坳陷西北部地区下石炭统岩关组泥页岩沉积厚度大,生烃条件好,是页岩气勘探重要的目标层之一。以环页1井为例,通过镜下观察、有机地球化学分析、矿物含量分析、物性分析和等温吸附实验,分析了岩关组泥页岩的有机地球化学特征、岩石矿物学特征、储集特征和含气性特征。结果表明,岩关组泥页岩有机质类型属于Ⅰ~Ⅱ1型,总有机碳质量分数平均为1.34%,热演化程度(Ro)较高,平均达3.03%。矿物成分以石英、方解石和黏土矿物为主,具有高石英、低黏土矿物、低碳酸盐矿物的组成特征,脆性矿物含量高,黏土矿物以伊利石为主,已进入中成岩B期。泥页岩主要发育黏土矿物层间孔、有机质孔及微裂缝,具有良好的储、渗条件。泥页岩具有低孔低渗的特征,w(TOC)、石英含量和孔隙度三者之间存在着良好的正相关性,碳酸盐矿物成分的增多导致孔隙度降低,增多的伊利石和高岭石对孔隙度有贡献作用。甲烷吸附气含量平均为1.16m3/t,泥页岩甲烷吸附量随着孔隙度的增加而增加,w(TOC)和Ro共同影响着泥页岩的吸附能力,过高的成熟度降低了泥页岩的吸附能力。     

扬子地台寒武系泥页岩甲烷吸附特征

对采自扬子地区寒武系黄柏岭组、幕府山组和牛蹄塘组的泥页岩进行了甲烷吸附性能及影响因素研究。所分析页岩的TOC含量在1.08%～4.16%之间;粘土矿物含量在36.7%～62.3%之间。页岩样品甲烷吸附量测定结果显示,寒武系页岩甲烷最大理论吸附量与页岩TOC含量之间总体上呈正相关性,表明有机质丰度是控制页岩甲烷吸附能力的重要因素。而粘土矿物总含量与页岩甲烷最大理论吸附量之间缺乏相关性,仅蒙脱石含量与页岩甲烷最大理论吸附量呈正相关性,显示个别粘土矿物具有较强的甲烷吸附及影响页岩吸附性能的作用。寒武系不同地区页岩吸附性能存在显著差异,遵义牛蹄塘组页岩甲烷最大理论吸附量在2.76～5.30mL/g之间;南京幕府山组页岩甲烷最大理论吸附量在1.36～4.35mL/g之间;池州黄柏岭组泥页岩甲烷最大理论吸附量在1.63～2.72mL/g之间。此外,寒武系不同地区页岩有机碳含量与甲烷吸附量之间关系变化很大,显示页岩吸附量不仅受有机质丰度类型的影响,而且受有机质成熟度、区域地质演化以及粘土矿物吸附等多种因素制约。     

鄂尔多斯盆地陆相页岩吸附规律研究

为了研究鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩的吸附能力,选取粒度为0.28~0.18mm(60~80目)的页岩样品,运用吸附等温测试实验研究了温度、压力、有机碳含量、含水饱和度对页岩吸附规律的影响,对比研究了不同气体在页岩上的吸附能力;运用Langmuir吸附模型拟合实验结果,探索了不同影响因素与拟合参数之间的相互关系。研究表明:吸附量随压力、有机碳含量的增加逐渐升高;随温度的升高而降低;在含水的情况下,气体的吸附量减小;不同气体的吸附能力大小依次为:CO2CH4N2。Langmuir吸附模型可以很好地描述测试压力范围内气体的吸附规律,根据拟合参数与温度、有机碳含量之间的线性关系,对Langmuir吸附模型进行了修正,预测出了不同深度、不同有机碳含量下的页岩气吸附量,验证了页岩气在高压下的"负吸附"现象。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段暗色泥页岩吸附特征及其影响因素

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段在研究区志丹-甘泉地区主要为一套深湖相暗色泥岩和页岩沉积,其TOC含量高、有机质类型主要为Ⅱ1型、Ro多在0.6%~1.2%,是该盆地已发现大量油藏的主要源岩。为了探讨长7段富有机质泥页岩的吸附特征,选取了研究区长7段16块泥页岩样品进行了等温吸附、总有机碳含量、X-衍射、热成熟度及液氮吸附等配套分析测试,在此基础上探讨了长7段陆相富有机质泥页岩的吸附能力及其影响因素。结果表明:研究区长7段泥页岩的兰氏体积为0.56~4.43m3/t,随着压力的增大,吸附能力迅速增加,当增至一定程度,达到饱和后,将不再增加;泥页岩的吸附能力与有机碳含量、黏土矿物含量、比表面和孔体积具有正相关关系;与许多海相泥页岩相反,研究区陆相泥页岩的吸附能力与石英含量呈负相关关系,这可能与石英来源不同有关,陆相泥页岩的石英为陆源碎屑成因;泥页岩的吸附能力与热成熟度在Ro0.9%左右时呈负相关,而后当Ro0.9%时呈正相关关系。综合评价认为,TOC含量、黏土矿物含量是影响泥页岩吸附能力最重要的因素,而比表面是最直接的因素。     

温度对页岩吸附解吸的敏感性研究

页岩气的赋存方式主要是吸附,使吸附在页岩储层内表面的天然气解吸出来是提高页岩气井产量的最终目标。为了使吸附在页岩储层内的天然气完全地被采出来,提出了升温加速解吸的方法来提高页岩气采收率。通过室内吸附与解吸实验,对4块页岩岩心分别进行了不同温度下的等温吸附量与解吸量测定,分析影响页岩储层吸附量与解吸量的主要因素,研究提高储层温度来加速解吸页岩储层CH4吸附量的适应性。研究结果表明,页岩的吸附能力与页岩的有机碳含量和有机成熟度密切相关,随着页岩有机碳含量以及有机成熟度的提高,页岩的吸附能力增加。不同温度的吸附与解吸实验表明,温度越高,页岩的吸附能力越低,随着温度的升高,页岩气的解吸量增大。升温可以提高页岩气的解吸时间、解吸速度以及提高页岩气最终采收率。提高页岩储层温度进行加速解吸是一种提高页岩气产量的好方法,可以对页岩气藏开采和开发理论提供一定的指导意义。     

鄂尔多斯盆地下寺湾地区张家滩页岩吸附能力及影响因素研究

吸附是页岩气的主要赋存方式,吸附气评价是页岩含气性评价和资源潜力评价的一项关键内容,对页岩气的有效开发具有重要意义。针对陆相强非均质性页岩吸附气评价的问题,通过对鄂尔多斯盆地东南部下寺湾地区Y2井的张家滩页岩不同岩性岩心开展等温吸附实验,对测试结果进行自由体积转换,开展页岩不同压力下吸附特征研究,获得了张家滩页岩吸附能力的客观认识,当压力较小时,吸附能力随着压力增加显著加大,当压力较大时,吸附能力基本不再随压力变化。根据实验获得的吸附常数可以预测地层条件下页岩的最大吸附气含量。以此为基础结合平行岩样的地化等实验分析数据,开展张家滩页岩吸附能力影响因素分析,明确了有机碳量、粘土矿物含量和孔隙度是影响吸附能力的主控因素。     

页岩等温吸附气含量负吸附现象初探

中国尚处在页岩气勘探开发的初期,常用等温吸附实验获得吸附气含量来定量评价页岩气藏的品质和资源潜力。实验发现,随压力增加,吸附气含量不是一直增加的,而是呈现减小的趋势,甚至出现负值。对四川盆地及其周缘下寒武统和上奥陶统-下志留统48块样品的等温吸附实验研究表明,这一现象不是页岩吸附气含量的客观反映,主要和等温吸附实验原理、压力大小、自由空间体积大小、真实吸附气含量大小、微观孔隙结构和吸附剂等因素有关。高有机碳含量页岩由于其较高的吸附能力、且微孔和小孔不发育,自由空间体积增大导致的负吸附现象不明显;低有机碳含量页岩由于其较低的吸附能力、且微孔和小孔较发育,自由空间体积增大导致的负吸附现象明显。无论何种影响因素导致页岩的负吸附现象,均导致视吸附气含量比实际吸附气含量偏小,低估了页岩的赋存能力,页岩的实际吸附能力可能比我们实验获得的数据大得多。文章系统分析了页岩等温吸附曲线负吸附现象的原因,并提出校正建议,为页岩吸附气含量的准确测定和页岩气资源量的客观评价提供了依据。     

基于贝叶斯判别的页岩气储层总有机碳含量分类预测方法

页岩气属于非常规能源,储量非常丰富,主要赋存于富有机质泥页岩及其夹层中。总有机碳（TOC）含量是页岩气储层评价的重要参数之一,综合利用富有机质泥页岩的典型测井响应特征,提出利用测井曲线预测TOC分类,进而识别富有机质泥页岩的方法,并以江苏南京汤地1井为例,通过相关性分析优选出自然伽马、深侧向电阻率、中子孔隙度、自然电位4个测井参数,建立了总有机碳含量的贝叶斯自动判别分类模型。实际资料的处理结果显示,样品回判正确率为71.43%,表明该方法可有效弥补实验室测定总有机碳含量的不足,能够快速评价富有机质泥页岩层段。     

柴达木盆地鱼卡凹陷侏罗系泥页岩地球化学特征及储集条件——以柴页1井为例

柴达木盆地北缘鱼卡凹陷发育的侏罗系泥页岩是中国北方陆相页岩气勘探的目的层系之一。为进一步明确鱼卡凹陷侏罗系泥页岩地化-储集条件,系统采集了柴页1井泥页岩岩心样品,开展了总有机碳、热解氢指数、镜质体反射率、孔隙度和渗透率、扫描电镜、矿物组成及等温吸附特征实验分析。结果表明,柴页1井中侏罗统大煤沟组泥页岩有机质类型和成熟度利于有机质孔隙发育,较高的总有机碳含量利于页岩气富集;粘土矿物的存在虽然抑制了泥页岩微孔隙的发育,但对其吸附能力有促进作用。鱼卡凹陷具有良好的页岩气生成和储集条件,是页岩气勘探的有利地区。     

高丰度低演化程度湖相页岩储层特征——以柴达木盆地北缘中侏罗统为例

页岩储层特征对于页岩气的赋存状态、含气量和后期开发均具有重要意义。湖相页岩多处于生油窗阶段,其储层特征与海相页岩区别较大。以柴达木盆地北缘中侏罗统页岩为研究对象,利用岩芯观察、有机地球化学分析、XRD矿物成分分析、低温氮气吸附、FE-SEM以及甲烷等温吸附等手段分析页岩储层的岩石类型、地化、矿物组成、孔隙结构和含气性特征。结果表明,与海相页岩相比,柴达木盆地北缘中侏罗统页岩具有"两高两低两种类型"的特点,即有机碳含量高、黏土矿物含量高,热演化程度低、脆性矿物含量低,有机质类型以Ⅱ、Ⅲ型为主。较低的热演化程度导致样品有机质孔隙发育较少;有机酸的溶蚀作用及矿物的转化作用是次生孔隙形成的主要因素。与海相页岩不同的是,高丰度低演化程度导致该演化阶段以产液态烃为主,且样品中可溶有机质含量较高,它对于样品的孔隙结构和甲烷赋存状态都有影响,表现为随比表面积增大,样品等温吸附实验结果呈现下降的趋势。对于高丰度低演化程度湖相页岩储层特征的研究,不仅为柴达木盆地北缘中侏罗统页岩气的勘探开发提供地质依据,同时也完善了页岩气地质理论。     

湘中与湘东南岩关阶组和龙潭组页岩气潜力

为了揭示湘中与湘东南坳陷海陆过渡相页岩含气潜力及勘探方向,对该区下石炭统岩关阶组和上二叠统龙潭组泥页岩进行总有机碳含量TOC、镜质体反射率R_ran、干酪根碳同位素、有机质显微组成、X衍射、扫描电镜、孔渗特征和等温吸附等测试。结果表明岩关阶组和龙潭组处于成熟-高成熟期、类型以Ⅲ型为主;龙潭组泥页岩TOC含量普遍较高、而岩关阶组泥页岩TOC含量较低。龙潭组和岩关阶关组泥页岩矿物主要为黏土矿物和石英,部分含有较高的方解石。这两套页岩的孔隙发育较差,主要孔隙类型为有机孔、溶蚀孔和层间裂缝。孔隙度为0.41%~2.76%、渗透率为（0.08~0.98）×10-3 μm2。孔隙度主要受TOC控制,不稳定矿物如长石和碳酸盐岩虽然能提供一定孔隙,但对页岩物性的影响有限。泥页岩的甲烷吸附量普遍在1.67~2.5 cm3/g,2015H-D3井龙潭组泥页岩现场解吸气量普遍大于0.5 cm3/g,最高为2.35 cm3/g,表明湘中和湘东南地区龙潭组具有一定的页岩气潜力,但岩关阶组勘探前景相对较差。      

潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征及其对含气量的影响

潘谢矿区是安徽省淮南煤田重要的深部煤炭生产矿区,其石炭-二叠系煤系地层具有丰富的天然气资源。应用有机碳、热解、显微组分定量、等温吸附等实验分析数据,对潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征与含气量进行研究,并利用梯度下降算法建立了含气量与有机碳含量(TOC)和有机质成熟度(Ro)的多元线性模型。结果表明:潘谢矿区石盒子组煤系页岩TOC较高(平均为1.20%),有机质类型为Ⅲ型,成熟度Ro为0.75%~1.12%,处于成熟阶段,页岩含气量较高(平均为1.93 m 3/t)。多元线性模型表明,煤系页岩TOC和Ro的增加会有利于页岩气生成,但Ro对含气量的影响更为明显。     

页岩气的赋存形式研究及其石油地质意义

页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,但以游离态和吸附态为主,溶解态仅少量存在。综述了页岩气的赋存形式及其影响因素,包括页岩气成因、页岩的物质组成(有机碳含量、矿物成分、岩石含水量)、岩石结构(孔隙度、渗透率)和温度、压力等。认识影响不同形式页岩气赋存量的地质因素,有助于利用容积法评估页岩气地质储量的水平,因为游离态页岩气的含量取决于页岩的有效孔隙度和含气饱和度,而吸附态页岩气的含量则受页岩的气体吸附能力影响。认为发展页岩孔隙结构表征技术,研究页岩气在粘土矿物表面和纳米孔隙中的吸附行为,可以进一步了解不同地质条件下页岩气的赋存形式,并为页岩气的资源评价提供更为准确的参数,因此它们将是页岩气下一步研究的重点之一。     

陆相页岩微观孔隙结构特征及对甲烷吸附性能的影响

页岩的微观孔隙结构对其甲烷吸附性能及页岩油气潜力具有重要影响,前人研究主要集中在海相页岩。该文以四川 盆地川西坳陷上三叠统须家河组五段为例,开展了陆相页岩的探索研究。首先通过低温氮气吸附实验对页岩样品的微观孔 隙结构特征进行了研究,计算了页岩的比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数;然后通过高压甲烷等温 吸附实验,研究了页岩样品的甲烷吸附特征;最后探讨了页岩微观孔隙结构特征对甲烷吸附性能的影响。结果表明,须五 段页岩平均孔径为7.81~9.49 nm,主体孔隙为中孔,也含有一定量的微孔和大孔,孔隙形状以平行板状孔为主,含有少量 墨水瓶形孔。页岩比表面积高出常规储层岩石许多,有利于气体在页岩表面吸附存储,孔径在2~50 nm的中孔提供了主要 的孔体积,构成了页岩中气体赋存的主要空间。在85℃条件下,页岩甲烷吸附的兰氏体积为1.21~4.99 m3/t,不同页岩样品 之间的吸附性能差异明显。页岩的兰氏体积与比表面积之间呈现良好的正相关关系,比表面积与黏土矿物含量呈正相关, 而与总有机碳含量关系不明显。页岩的兰氏体积与微孔和中孔体积之间都具有良好的正相关关系,微孔体积和中孔体积与 总有机碳含量之间存在一定的正相关关系,但是正相关性的程度没有微孔体积和中孔体积与黏土矿物含量之间的关系强 烈。陆相页岩有机质热演化程度相对较低,因此有机孔发育有限：但另一方面同时黏土矿物含量较高,所以其内部发育大 量微孔和中孔,从而构成可观的比表面,影响甲烷吸附能力。     

基于Ono-Kondo格子模型的页岩气超临界吸附机理探讨

页岩气吸附机理的研究对于页岩气成藏和储量评价具有重要意义.甲烷在地层温度和压力条件下处于超临界状态,页岩气的吸附实际上为超临界吸附,但其机理目前尚不明确.在建立Ono-Kondo格子模型的基础上,结合低温氮气吸附和高压甲烷等温吸附实验,对龙马溪组页岩的微观孔隙结构和超临界吸附曲线进行了分析.结果表明,页岩中发育的孔隙尺度较小,比表面积较大,吸附气主要赋存于微孔和中孔中;页岩的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征.Ono-Kondo格子模型对页岩高压等温吸附曲线的拟合效果很好,相关系数均在0.99以上,说明该模型可以表征页岩纳米孔隙中超临界甲烷的吸附特征.基于拟合得到的吸附相密度可将过剩吸附量转换为绝对吸附量,并直接计算地层温度和压力下甲烷的吸附分子层数,计算层数均小于1,表明甲烷分子并没有铺满整个孔隙壁面.因此受流体性质、吸附剂吸附能力和孔隙结构3个方面的影响,页岩气的吸附机理为单层吸附,不可能为双层甚至多层吸附.      

鄂尔多斯盆地东南部上古生界海陆过渡相页岩储集性与含气性

鄂尔多斯盆地上古生界海陆过渡相页岩是重要的页岩气富集层系,但是含气性及其控制因素研究薄弱,制约了对该地区页岩气的勘探和研究。论文通过对鄂尔多斯东南部本溪和山西组大量页岩样品开展有机地球化学、矿物组成、页岩孔隙及分布的研究,评价了海陆过渡相页岩的储集性;通过含气量现场解吸和等温吸附实验,分析了页岩含气特征和影响因素。结论认为研究区海陆过渡相页岩有机质丰度高(TOC含量0.5%~11%),主要发育III型干酪根,有机质成熟度较高(1.0%~3.0% Ro);矿物组成以富黏土页岩为特征,黏土矿物含量可高达60%以上。总孔隙度分布在2%~8%,部分样品微裂缝发育。孔隙类型以平行板状的狭缝型孔隙介孔为主,在岩石孔隙比表面积和孔体积的贡献占90%以上;TOC含量与孔隙比表面积及孔隙总体积具有密切的相关性,有机质孔隙对岩石总孔隙构成具有重要贡献。现场解吸含气量为0.591~4.05 m3/t,兰氏体积从0.05 m3/t到14 m3/t都有分布,页岩实测含气量与气体吸附能力差异大。TOC含量是控制海陆过渡相页岩含气量和含气能力的重要因素,富黏土矿物的吸附作用可使样品含气能力显著增加。