页岩储层可压裂性影响因素及评价方法

可压裂性是页岩在水力压裂中具有能够被有效压裂的能力的性质,是页岩开发中最关键的评价参数,影响因素包括页岩脆性、天然裂缝、石英含量、成岩作用及其他因素,目前常利用页岩矿物组成或岩石力学参数来表征,难以全面反映页岩在水力压裂过程中的综合性质。采用极差变换和经验赋值方法将参数标准化,使用层次分析法确定不同因数对可压裂性影响的权重,使用标准化值与权重系数加权得到可压裂系数的数学模型可对页岩可压裂性进行定量评价。可压裂系数越大,页岩可压裂性越强。采用该模型计算渝东南地区渝页1井龙马溪组页岩可压裂系数为0.485 5,Barnett页岩可压裂系数为0.484 4,总体处于同一水平;同时,使用该模型将页岩可压裂性分为3个级别,可压裂系数在0.132 0~0.282 0的页岩可压裂性低,水力压裂效果不佳;可压裂系数在0.282 0~0.456 7的页岩可压裂性中等,水力压裂能够取得较好的效果;可压裂系数在0.456 7~0.784 0的页岩可压裂性高,是优质的可压裂层。水力压裂应选择可压裂系数大于0.360 7的页岩。     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质条件

侏罗系泥页岩是柴达木盆地的主力烃源岩之一,具备形成页岩油气的地质条件。对采自柴北缘鱼卡、大煤沟、小煤沟、开源、绿草沟、大头羊等煤矿附近地表露头的11块中侏罗统泥页岩样品进行单样品多参数实验分析,探讨了陆相页岩有机地化、储层物性、含气量等参数之间的关系,建立了页岩气资源评价参数体系。结果表明,柴达木盆地北缘中侏罗世处于浅湖-半深湖湖相沉积,断裂较发育,泥页岩富含有机质,具有低孔、低渗、低熟、较高含气量等特点,具备形成页岩油气的地质条件,进一步的勘查开发需优选地层压力系数高、保存条件较好、脆性矿物含量高的页岩气甜点区。     

基于SEM、NMR和X-CT的页岩储层孔隙结构综合研究

运用扫描电镜、核磁共振和计算机断层扫描3种孔隙结构研究方法对页岩进行了实验分析。研究结果表明：(1)扫描电镜对于页岩样品的局部观察能力较强,能够直观地反映页岩样品的微观孔隙类型和形态等信息,经氩离子抛光后还可观察到样品的有机质纳米级孔隙,但扫描电镜对样品的总体情况反映能力不够完善;(2)核磁共振受岩石骨架的影响小,可以更精确地测定页岩的孔隙度,进行孔隙大小分布、孔隙连通性和可动流体分析,得到样品的总体特征,但对样品细节的反映较欠缺;(3)CT扫描能够定量分析页岩组分,通过三维重构技术建立页岩样品孔隙和高密度物质分布状况的三维模型,从宏观角度反映孔隙的形态和空间配置特征,其主要不足在于三维重构时CT数阀值的选择对结果具有一定影响。综合运用3种方法,才能更准确地对页岩储层孔隙结构进行研究,以得到更加完善的储层孔隙结构资料。     

川西新场地区须五段泥页岩超压成因及其对含气性的影响

页岩气储集层中往往发育异常高的地层压力,其压力的大小不仅直接影响了泥页岩中有机质的热演化生烃作用,而且还决定着页岩气的保存和富集程度。为了研究川西新场地区须五段泥页岩的异常高压成因及其对含气性的影响,选取该地区3口井的页岩岩心样品进行现场解吸、X衍射矿物分析和等温吸附等一系列分析测试来辅助说明超压产生的原因。然后结合前人研究成果和测试数据,对泥页岩的异常高压成因进行了定性分析,初步探讨了泥页岩异常高压发育与含气量之间的关系。分析表明：造成川西新场地区须五段泥页岩异常高压现象的原因主要有欠压实作用、生烃作用、粘土矿物脱水作用和构造挤压作用。页岩含气量与异常高压的发育程度呈正相关关系,页岩异常高压越发育,其含气量越大,产气量也越高。同时压力系数可以作为保存条件的综合判别指标,川西新场地区须五段泥页岩压力系数较高,保存条件较好。     

页岩孔隙度测量实验方法分析与评价

页岩气是目前国内外非常规油气领域研究的热点,有效的页岩孔隙度值是评价页岩储层物性的重要参数。由于页岩本身具有易碎的特点,导致钻取柱体样品难度大,很多学者采用碎样法计算孔隙度,但碎样法与柱体法的差别及测定结果的有效性并未见相关研究成果。本文对相同样品通过三种不同方法:氦气膨胀法测孔隙度(柱体),真、视密度法及低温氮气吸附实验法(样品粉碎至40~60目)分别计算孔隙度。结果发现三种方法测定的三组孔隙度数值不同,每种方法在样品制备上及实验方法的差别是影响实验结果的主要因素,为检验三组孔隙度值的有效性,采用数理统计中的单因素方差分析法进行分析,结果表明页岩柱体与粉碎至40~60目范围内的页岩样品测量的孔隙度值虽有差别,但在有效范围内,具有一致性。但是将页岩粉碎后,页岩中的有效孔隙变化程度较大,故用柱体测定的有效孔隙度法优于其他两种碎样方法。     

泥页岩组构X射线衍射定量分析方法

泥页岩组构意指构成泥页岩的成分单位（分散颗粒、矿物晶体和胶结物等）的空间定向性。首先详细地论述了利用Ｘ射线衍射仪进行泥页岩组构分析的基本原理和实验方法，而后为便于定量地描述泥页岩的组构特征，引入了“定向度”概念并据此把泥页岩组构分成５种类型，进而详细地论述了实际样品分析中的定向度计算方法以及渤海湾盆地黄骅坳陷（大港油田）部分泥页岩样品的计算实例     

基于扫描电镜和JMicroVision图像分析软件的泥页岩孔隙结构表征研究

孔隙发育特征是泥页岩储集能力评价的关键参数之一。扫描电镜观察法已普遍用于描述泥页岩的孔隙发育特征,但是目前文献中对泥页岩微孔隙类型划分比较混乱,孔隙结构特征参数的表征以定性描述为主,缺乏定量表征手段。本文选取了18个泥页岩样品为研究对象,通过氩离子抛光和高分辨率扫描电子显微镜图像观察,基于孔隙发育形态、位置及成因,对样品中不同孔隙进行类型划分;结合JMicroVision图像分析软件,应用泥页岩微孔隙描述技术和孔隙尺度分类统计技术,统计不同类型孔隙发育数量、孔径大小、面孔率、形状系数、概率熵等参数,对其分布特征进行评价。研究表明,晶(粒)间孔隙和有机孔隙比较发育,其次为晶(粒)内孔和晶间隙。不同类型孔隙其孔径分布以纳米级为主,不同类型孔隙分布较无序,其概率熵主要分布在0.5～0.7之间,对应的形状系数分布差异也较大。有机质孔隙的形状系数主要分布在0.6～0.7范围内,形状分布以椭圆形或近似圆形为主,晶(粒)间孔隙和晶(粒)内孔隙的形状系数主要分布在0.3～0.7,分析晶(粒)间孔隙和晶(粒)内孔隙形状系数分布特征主要是受原始孔隙形态、压实作用和溶蚀作用的影响。研究认为,SEM与JMicroVision相结合是定量研究不同类型微孔发育特征的有效手段,为研究微孔的形成和演化奠定了基础。     

页岩气储层浅表样品垂向风化特征——以贵州习水龙马溪组页岩为例

页岩风化作用较为复杂,风化页岩由于有机质和矿物组成等发生改变,在页岩气资源评估过程中不能直接利用地表样品。前人主要利用露头样品关注其对环境的影响,少有从影响页岩气资源评估的角度进行研究。本文以页岩气重要储层下志留龙马溪组黑色页岩为研究对象,采集了贵州省习水骑龙村龙马溪组竖直钻孔样品共5 m,运用主微量元素分析、X射线衍射、总有机碳含量测试、热分析以及扫描电镜等方法,系统研究了该储层浅表样品的垂向风化特征。结果表明,研究区地表0 m处页岩严重风化,0.5~1.5 m范围内中等风化,2~5 m范围内可视为未风化的母岩。因此在页岩气资源初期评估时需要尽可能采集2 m以下新鲜样品。本研究查明了贵州习水龙马溪组页岩垂向风化作用规律,为页岩气早期资源评估野外采样提供了科研依据。     

柴北缘中侏罗统湖相泥页岩储层矿物组成与脆性特征

运用X射线衍射技术,对柴北缘中侏罗统46块岩心泥页岩样品和15块露头泥页岩样品进行了定性和定量分析。结果表明研究区泥页岩矿物成分中黏土矿物含量最高,介于33%~79.7%之间,平均54.3%;其次为石英,含量介于14.5%~57.8%之间,平均35.4%;碳酸盐矿物含量较少,总量一般介于0~13%之间,个别样品大于15%,露头样品与岩心样品矿物成分有差别。黏土矿物组合特征反映出研究区进入中成岩阶段,对应有机质演化的成熟阶段,具有适宜页岩油气形成的成熟度条件。扫描电镜显示,研究区泥页岩发育3种孔隙类型。与海相页岩相比,柴北缘中侏罗统泥页岩黏土矿物含量高但敏感性矿物含量低,石英、长石等脆性矿物含量偏低但达到湖相泥页岩开发标准,脆性指数平均为42.6%,整体上具有较好的脆性和可压性,有利于该区湖相页岩的压裂改造。     

湘西北牛蹄塘组页岩可压裂性评价

为了深入了解湘西北下寒武统牛蹄塘组的页岩气资源潜力,需对该地区牛蹄塘组中下部硅质页岩和碳质页岩层段进行可压裂性评价。通过室内实验等手段分析了影响页岩可压裂性的4类关键物理和力学因素。结果显示:牛蹄塘组中下部硅质页岩的脆性矿物平均含量(51.58%)高于碳质页岩(40.55%),而其黏土矿物平均含量(14.13%)低于碳质页岩(24.49%);硅质页岩的脆性系数(基于泊松比和弹性模量)比碳质页岩高34%;硅质页岩的内摩擦角较大,碳质页岩的黏聚力较小;碳质页岩的孔隙度(平均3.67%)较大,但硅质页岩充填性天然裂缝发育程度较高。结合影响因素分析和前人经验,构建了涉及6项指标的页岩可压裂性评价体系。分别求得硅质页岩、碳质页岩和北美Barnett页岩的可压裂系数为0.59、0.29、0.62~0.64。从可压裂系数可以看出,湘西北牛蹄塘组中下部硅质页岩层段的压裂预期效果与北美Barnett页岩相当,且高出碳质页岩1倍,具有较高的开发潜力。     

氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定滑石中砷和汞

样品经盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸溶解,盐酸提取,提取液直接上机测定。综合采用离峰背景校正法及干扰系数校正法消除各种干扰对测定的影响,电感耦合等离子体发射光谱法测定煤及煤灰样品中21个主次量及微量元素。方法检出限为0.03~5.6μg/g,精密度(RSD,n=11)为0.5%~3.6%。方法用国家一级标准物质验证,各元素的测定值与标准值吻合,满足煤分析要求。     

页岩油地质评价实验测试技术研究进展

页岩油实验测试分析在页岩油地质评价中发挥着重要作用,目前页岩油储层矿物组成、有机质类型、丰度、物性以及岩石脆性等诸多方面的评价参数均需要通过实验测试来获取。本文评述了页岩油储层评价中烃源岩特性、储层储集性、含油性、可动性及可压性等各项实验测试技术研究现状和趋势,重点阐述了各项实验测试技术的目的及方法。页岩油烃源岩特性要综合有机质类型,丰度,成熟度,生物标志化合物,主量、微量和稀土元素等进行全面准确的评价;储集性与页岩矿物组成、孔隙、裂缝等储集空间分布特征密切相关,结合页岩含油饱和度、页岩油黏度、密度等评价页岩含油性和可动性;页岩可压性评价需综合考虑页岩的矿物组成、岩石力学特征参数等因素。同时探讨了页岩油储层地质评价实验测试技术未来发展方向,指出多种方法联合表征页岩油储层储集空间分布特征、不同赋存状态页岩油的分布特征、天然裂缝发育分析等是页岩油储层地质评价技术的关键攻关方向。     

Geochemistry of organic matter and elements of black shale during weathering in Northern Guizhou,Southwestern China: Their mobilization and inter-connection

Different from previous studies on effect of weathering upon geochemical variation along a single weathered profile, this paper provides a new methodology validated by comparing a weathered outcrop samples and their stratigraphic counterpart un-weathered core samples in a nearby shallow borehole. This outcrop and borehole penetrated the Ordovician-Silurian Wufeng–Longmaxi shales, located in the same anticline structure in the northern part of Guizhou Province, Southern China. The mineral composition, major, trace and rare earth elements (REEs) composition and Rock-Eval parameters of outcrop and core samples were analyzed and compared. Organic matter (OM) was observed in the microscope and extracted for elements analysis. The results show that short-term weathering still has significant influence on OM, mineral and elemental composition of black shales. The elements composition shows the outcrop profile was moderately weathered. The REEs compositions do not alter much during weathering process and the REEs composition and their relative ratios still are valid for rock origin determination. The OM, mainly composed by graptolite and bitumen, even entering the highly-over thermal maturity, is still sensitive to the weathering with a systematic loss 30–50% of TOC along the outcrop profile, which suggests that the OM consumption is predominantly controlled by weathering duration and the distance from the weathering surface. In turn, OM has significant influence on the trace elements transportation behavior during weathering. Some trace elements associated with the OM such as V, Cr, Th, U, Ni and Co, change significantly in their absolute concentration during weathering, but their relative ratios do not necessarily change too much and might be still reliable proxies for paleo-environmental determination. The mobility of shale minerals during weathering is in the following order: plagioclase?>?potassium feldspar and dolomite >pyrite and OM. Short-term weathering can also result in considerable transportation of elements and significant variation of minerals content in black shale, which may pose potentially high environmental and engineering risk in the regions rich in black shale.     

熔片制样-X射线荧光光谱法测定海洋沉积物样品中主次量组分

采用混合熔剂熔融制备样片,用Axios X射线荧光光谱仪测定海洋沉积物样品中SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、TiO2、MnO、BaO、Ni、Cu、V、Cr和Zn等16种组分,用理论α系数校正基体效应,分析方法的精密度(RSD,n=12)为Cu和Cr小于6%,其余大多数主次量组分小于2%。方法用海洋沉积物国家一级标准物质验证,测定值与标准值相符。     

较低稀释比熔片制样X射线荧光光谱法测定磷矿石中12种主次痕量组分

当前应用X射线荧光光谱熔片制样技术分析测定较低含量、低荧光产额氟组分时,准确度较低,精密度较差、检出限较高。本文运用5:1较低稀释比熔样制片技术,采用波长色散X射线荧光光谱法测定磷矿石中12个主次量组分(F、Na₂O、MgO、Al₂O₃、SiO₂、P₂O₅、K₂O、CaO、TiO₂、MnO、TFe₂O₃和痕量SrO)。采用磷矿石、岩石国家一级标准物质、磷矿石管理样品和人工配制标准样品校准,经验系数法进行基体校正,结果表明12个组分分析方法的精密度和准确度较好,检出限较低,未知样品的分析结果比较满意;氟的精密度、准确度和检出限均好于文献中10:1熔样稀释比得出的结果。该方法解决了压片制样测定氟组分,熔片制样测定其他主次量组分的技术问题,同时也降低了熔片制样技术测定氟的检出限。     

Elemental characterization of black shales of Khyber Pakthunkhawa (KPK) region of Pakistan using AAS

Black shale samples were collected from Chimiari Khyber Pakthunkhawa region of Pakistan and were analyzed for elemental compositions. Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS) was utilized for the determination of elements in the digested solutions. The analysis of black shale was performed precisely with relative standard deviation (RSD) lower than 2%. Results showed that the samples contained high concentrations of Ca (11.98 %), Al (7.09%), Fe (3.03%), Mg (0.59%) and Ti (0.58%).     

敞开酸溶和偏硼酸锂碱熔ICP-MS法测定多金属矿中的稀土元素及铌钽锆铪

用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定地质样品中的稀土及难熔元素,混合酸敞开酸溶法和碱熔融法是两种主要的溶样方法。但地质样品组分复杂,元素之间存在相互共生的现象,对于特殊元素、特殊样品用传统酸溶法会造成部分元素消解不完全,使测定结果不准确;而碱熔法的操作过程繁琐,且溶液盐度高,易产生基体干扰和堵塞仪器进样系统。本文改进了传统四酸和五酸体系,采用氢氟酸-硝酸-硫酸敞开酸溶体系,用国家一级标准物质制作标准曲线测定15种稀土元素,方法准确度(ΔlgC)为0.001～0.027。同时改进了偏硼酸锂碱熔法,样品用偏硼酸锂碱熔提取,加入氢氧化钠调节溶液至碱性条件,所测元素与偏硼酸锂共沉淀后过滤分离熔剂,再用硝酸复溶测定15种稀土元素及铌钽锆铪。两种溶样方法的测定值与认定值的相对误差为1.09%～9.30%。将混合酸敞开酸溶法测定稀土元素、偏硼酸锂碱熔法测定铌钽锆铪的结果与其他实验室密闭酸溶法相比,两组数据的相对偏差为0.13%～15.32%。本实验表明,混合酸敞开酸溶法适用于测定地质样品中的稀土元素,偏硼酸锂碱熔法不仅适用于测定地质样品中的稀土元素及铌钽锆铪,也适用于测定如古老高压变质岩石及铝含量高的样品中的铌钽锆铪。     

Elemental characteristics and paleoenvironment reconstruction: a case study of the Triassic lacustrine Zhangjiatan oil shale,southern Ordos Basin,China

Using trace elements to reconstruct paleoenvironment is a current hot topic in geochemistry. Through analytical tests of oil yield, ash yield, calorific value, total sulfur, major elements, trace elements, and X-ray diffraction, the quality, mineral content, occurrence mode of elements, and paleoenvironment of the Zhangjiatan oil shale of the Triassic Yanchang Formation in the southern Ordos Basin were studied. The analyses revealed relatively high oil yield (average 6.63%) and medium quality. The mineral content in the oil shale was mainly clay minerals, quartz, feldspar, and pyrite; an illite–smectite mixed layer comprised the major proportion of clay minerals. Compared with marine oil shale in China, the Zhangjiatan oil shale had higher contents of quartz, feldspar, and clay minerals, and lower calcite content. Silica was mainly in quartz and Fe was associated with organic matter, which is different from marine oil shale. The form of calcium varied. Cluster analyses indicated that Fe, Cu, U, V, Zn, As, Cs, Cd, Mo, Ga, Pb, Co, Ni, Cr, Sc, P, and Mn are associated with organic matter while Ca, Na, Sr, Ba, Si, Zr, K, Al, B, Mg, and Ti are mostly terrigenous. Sr/Cu, Ba/Al, V/(V + Ni), U/Th, AU, and δU of oil shale samples suggest the paleoclimate was warm and humid, paleoproductivity of the lake was relatively high during deposition of the shale—which mainly occurred in fresh water—and the paleo-redox condition was dominated by reducing conditions. Fe/Ti ratios of the oil shale samples suggest clear hydrothermal influence in the eastern portion of the study area and less conspicuous hydrothermal influence in the western portion.     

电感耦合等离子体发射光谱分析商代原始瓷样

采用Ｌｉ２ＣＯ３－Ｈ３ＢＯ３熔融和ＨＦ－ＨＮＯ３－ＨＣｌＯ４酸分解样品,电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定古陶瓷样品中１８种主,次量元素,讨论了前处理过程中的一些问题,并造反了最佳实验条件。方法经国家一级标准物质验证,测定结果与标准值吻合,大多数元素的ＲＳＤ（ｎ＝１０）〈５％。     

微波消解电感耦合等离子体质谱法测定黑色页岩中稀有稀土元素

采用硝酸-氢氟酸-过氧化氢于微波消解仪中分解样品,电感耦合等离子体质谱法测定贵州遵义地区某黑色页岩中稀有稀土元素的含量。对页岩标准物质(GBW 07107)和水系沉积物地球化学成分分析标准物质(GBW07305、GBW 07310)的分析,测定值与标准值相一致。对黑色页岩的分析结果较好,方法精密度(RSD,n=6)各元素均小于4%,加标回收率为97.9%~100.1%。方法准确度高、简单、快捷,一次溶样可同时测定多种元素。