中国南方海相页岩气保存机理及模式

保存条件是控制页岩气富集和高产的关键因素,我国四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气已实现了商业化开发,但受到保存条件的影响,页岩气富集差异性明显,对勘探开发目标优选提出了挑战。因此,深化中国南方海相页岩气保存机理及模式研究对扩大页岩气勘探开发成效、提高页岩气产量具有重要意义。本文以四川盆地及周缘地区五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,应用盆地模拟、流体包裹体分析、覆压孔隙度和渗透率实验、页岩三轴岩石力学测试等技术方法,取得了3方面认识：(1)揭示了页岩气构造保存机理,构造演化控制了页岩微裂缝开启、游离气富集和地层超压发育,差异构造演化过程及强度控制了页岩气赋存状态及含气量,构造抬升开始晚、强度小对页岩气保存有利;(2)阐明了页岩气顶底板封闭机理为岩性和物性封闭,岩性致密、页岩厚度、微观孔隙结构是顶底板封闭的关键控制因素,页岩气自封闭机理为毛管力和分子间作用力封闭,受控于孔隙连通性和甲烷吸附作用;(3)基于埋深和构造变形强度,建立了海相页岩气正向构造高部位和负向构造低部位保存模式。正向构造页岩气保存受控于裂缝发育程度,埋深大于页岩破裂深度、背斜两翼夹角大于120°有利于页岩气保存,负向构造页岩气保...     

页岩气赋存动态演化模式及含气性定量评价

与常规天然气相比,页岩气具有特殊的赋存形式,并且吸附、游离和溶解三种赋存形式的含量差别较大。为评价不同沉积环境、不同成熟度下页岩气赋存形式及其含气能力的差异性,选取了鄂尔多斯盆地延长组低成熟页岩和四川盆地龙马溪组高成熟页岩样品进行对比研究。通过对这些样品开展镜质体反射率测定、TOC含量分析、场发射扫描电镜观察、低温氮气吸附、甲烷等温吸附等实验,定性分析了页岩气在孔隙空间中的赋存状态及赋存机理,定量计算了不同赋存状态页岩气的含量,并结合不同页岩的热演化程度、孔隙空间变化特征和含气量变化规律,建立了页岩气赋存形式动态演化模型。研究结果表明,不同热演化阶段,页岩气的赋存形式差异较大。对低成熟的延长组页岩而言,吸附气含量约占58%,游离气占32%,溶解气占10%,具有"吸附气为主,游离气次之,溶解气不可忽略"的特征;而对高过成熟的龙马溪组页岩而言,游离气含量约占51%,吸附气含量占48%,溶解气仅占1%,具有"游离气和吸附气共同主导"的特征。随着热成熟度的增加,生成的页岩气首先满足页岩表面的饱和吸附和部分溶解,再以游离态的形式存在于孔隙之中,最后吸附气和游离气处于动态平衡,该过程分别对应吸附、孔隙充填、裂缝充填和聚集成藏四个赋存演化阶段。结合页岩气藏的生产特征认为,延长组页岩气是吸附气占主导的气藏,总体产气量较低,初始产能较低,随着成熟度增加,稳产时间相对较长;而龙马溪组页岩气是吸附气和游离气共同主导的气藏,总体产气量较高,初始产能大,稳产期相对较长,气藏潜力较大。