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     

深层泥页岩井壁失稳机理与预测模型研究进展

深层油气资源开发已成为国家油气发展的重要战略，泥页岩井段井壁失稳是制约深层油气资源安全高效开采的技术“瓶颈”。本文在分析深层泥页岩井壁失稳的力学机理和化学机理基础上，着重论述考虑泥页岩水化作用、弱结构面、各向异性和多场耦合的井壁稳定性预测模型的研究进展和发展趋势。钻井液密度不合理是井壁力学失稳的主要原因，泥页岩水化作用是井壁化学失稳的主要原因；在井壁流-固-化-热四场耦合作用下，考虑弱结构面、各向异性对泥浆安全密度窗口的影响，是目前研究深层泥页岩井壁稳定性的主要趋势和方法。     

深部硬脆性泥页岩含水率与强度分布规律研究

泥页岩井壁稳定问题是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂且带有世界性的难题。所取岩芯为准噶尔盆地沙窝地区块垮塌严重的深部泥页岩,通过室内试验测定泥页岩不同含水率条件下强度参数（内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比）值,对试验数据进行回归分析,得出泥页岩含水率与其强度参数的分布规律;并根据渗流力学原理对泥页岩含水率的分布规律做了理论推导。研究结果为计算水化后泥页岩井壁围岩的应力及评价井眼稳定性提供了试验依据和理论基础。     

鄂尔多斯盆地长武—富县地区长73亚段岩性组合特征及页岩油有利区评价

通过对长武—富县地区钻井和露头长7₃亚段开展岩性描述、薄片鉴定、X--射线衍射等分析,识别出5种主要泥页岩岩性类型,分别为黏土质页岩、含凝灰黏土质页岩、凝灰质黏土质页岩、含粉砂黏土质泥岩和粉砂质黏土质泥岩;同时识别出3种主要夹层岩性类型,分别为细砂岩、凝灰岩和沉凝灰岩。在统计分析基础之上,划分了4种主要岩性组合类型,即纯泥页岩型、泥页岩夹砂岩型、泥页岩夹凝灰岩型、泥页岩夹砂岩和凝灰岩型,并明确了不同类型岩性组合的分布特点。对黏土质页岩和含粉砂黏土质泥岩2种主要泥页岩类型开展生烃特征评价,认为2种泥页岩的有机质丰度和热成熟度均达到了页岩油形成的标准,含油性指标也显示其达到了页岩油资源富集级别。储层物性特征评价认为,相对于泥页岩,细砂岩和凝灰岩类夹层具有更优的物性条件,因此夹层发育对于提高泥页岩层段整体物性条件具有积极作用,且细砂岩夹层起到的积极作用更大。勘探有利区评价认为,研究区泥页岩一类有利区主要分布在张村驿—张家湾、上畛子林场、安置农场等地区,其中张村驿泥页岩夹砂岩型岩性组合发育区为最有利勘探目标,其次为上畛子林场、安置农场泥页岩夹凝灰岩型勘探目标,以及张家湾纯...     

岩性差异对泥页岩可压裂性的影响分析

泥页岩的可压裂性是决定页岩油气能否有效开发的关键之一。由于沉积和成岩过程中的差异,常造成泥页岩在成分、结构、构造、成岩作用等方面存在明显的非均质性。可压裂性在本质上是泥页岩岩性特征的综合反映,所以泥页岩这些不同方面的岩性特征也就成了影响可压裂性的关键因素。本文通过分析岩石力学和工程力学的相关研究成果,结合实验数据,分析总结了泥页岩岩性因素对可压裂性的影响机理。认为尽管脆性矿物的含量是定性判断泥页岩可压裂性的重要依据,但长英质矿物作为脆性指标应该建立在中强成岩作用基础上;长英质颗粒或自生矿物晶粒大、形态复杂、分布密集、有序度高,有利于提高泥页岩的可压裂性;层理发育,纹层连续性强则会降低泥页岩的可压裂性;成岩作用强,矿物之间固结紧密,泥页岩的可压裂性也会增强。在泥页岩油气勘探开发过程中,必须注意岩性差异对泥页岩可压裂性的影响。     

禹州煤田煤系泥页岩矿物组成与脆性分析

为了研究禹州煤田煤系泥页岩的矿物组成和页岩气储集层物性,对采自该区石炭二叠系的泥页岩样品进行了X射线衍射分析和有机地球化学实验。结果表明,禹州煤田煤系泥页岩有机碳含量高,有机质类型为Ⅱ型,热演化程度处于成熟—高成熟阶段(平均值为1.62%);泥页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,平均含量分别为31.9%、63.2%,部分样品中含有少量的长石、菱铁矿、黄铁矿。通过与海相页岩对比,海陆过渡相煤系泥页岩黏土矿物含量为40%~80%,其中高岭石含量高是煤系泥页岩储层的重要特征,平均含量达到29.6%左右。此外,煤系泥页岩的石英脆度和总脆度均比海相页岩要低,其中禹州煤田煤系泥页岩石英脆度为32%,总脆度为36%,与国内其他地区煤系泥页岩脆度相当。表明禹州煤田煤系泥页岩具备较好的页岩气储集层可压裂性。     

武乡区块山西组泥页岩孔隙结构及分形特征研究

沁水盆地东部煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,开展该区泥页岩孔隙结构特征的研究对页岩含气性评价及实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。本文以盆地内武乡区块Y井二叠系山西组泥页岩为研究对象,通过XRD、高压压汞和低温液氮吸附等实验手段对泥页岩孔隙结构特征及分形特征进行了研究。结果表明,Y井山西组泥页岩的矿物组成以黏土矿物和石英为主;泥页岩中小于50 nm的孔隙大量发育,结构形态上以狭缝平板型孔隙和"细瓶颈"孔隙为主;泥页岩样品吸附曲线呈倒S型,属于Brunauer分类方案中的Ⅱ型曲线,其脱附曲线属于IUPAC分类方案中的H2型(兼具H1型及H3型),属De Boer分类方案中的B型(兼具E型及C型); Y井山西组泥页岩分形维数接近3,非均质性较强,矿物成分、总孔体积、平均孔径和TOC含量是影响泥页岩分形维数的重要因素。     

川东地区东岳庙段沉积环境演化及其页岩油气富集主控因素分析

川东地区下侏罗统自流井组东岳庙段富有机质泥页岩发育，且在局部地区已获工业页岩油气流，但尚未实现规模开发，其页岩油气富集机理研究滞后于生产实践。本文在野外调查和测试分析的基础上，对其沉积环境演化及页岩油气地质条件进行分析，并探讨其页岩油气富集主控因素，以期为实现东岳庙段页岩油气突破提供有益借鉴。结果显示：川东地区东岳庙段发育一个完整的水进水退沉积旋回，富有机质泥页岩主要发育于中部半深湖相，厚约15~30m，TOC平均为1.79%，以II型有机质为主，热演化程度较高，达凝析油—湿气阶段。以黏土矿物粒间孔和有机质孔为主，脆性矿物含量中等，脆性指数平均为62.1%。平均孔隙度为8.85%，而渗透率极低，均值仅0.239mD，呈现出“高孔低渗”特征，层内油气以侧向运移为主。其页岩油气的富集主要受富有机质泥页岩分布、热演化程度和裂缝发育条件的控制。推论垂向富有机质泥页岩连续发育的现今油气低势区是川东地区东岳庙段潜在的页岩油气高产区。     

泥页岩非构造裂缝形成机制及特征

泥页岩非构造裂缝是泥页岩中常见的裂缝类型。非构造裂缝对页岩气成藏与保存评价具有重要意义。在前人研究成果基础上,考虑泥页岩本身固有的特性,初步提出泥页岩裂缝的分类方案,划分了非构造裂缝的类型,并总结各类非构造裂缝的形成机制。依据野外露头和岩心观察,描述了泥页岩非构造裂缝的特征。初步分析认为,在泥页岩非构造裂缝中,成岩层理裂缝、欠压实超压裂缝和生烃超压裂缝与页岩气成藏和保存关系密切。     

泥页岩储层孔隙度测量方法分析与评价

泥页岩属于非常规储层，孔隙度普遍小于10%,渗透率普遍低于1 mD。低孔低渗的特征致使常规实验方法和测井解释方法难以准确获取其孔隙度值。这里选取沧东凹陷孔二段泥页岩样品，对其孔隙度分别进行压汞法、气测法、液测法以及核磁共振法的测量，并将核磁共振实验与核磁共振测井的孔隙度值进行对比。结果表明，核磁共振技术是获取泥页岩孔隙度相对适用的方法，高精度核磁共振仪器在选择较小回波间隔(T_E=0.1 ms)的条件下，可测得更为全面的泥页岩孔隙度值。在有机质含量较高(TOC≥9%)的泥页岩层段，核磁共振测井信噪比呈现出一定的相关性，低信噪比可能是造成核磁共振测井获取孔隙度值偏高的原因。因此在实际测井评价过程中，要考虑信噪比的影响。     

Nickel porphyrins in the bedding planes of a Colorado lean oil shale

A Colorado lean oil shale was found to have red-colored material on the faces of bedding planes and fractures. This red material is almost entirely the nickel chelate of a single C-29 porphyrin of deoxophylloerythroetioporphyrin type. The molecular weight of the chelate is 490 or 492, depending on which of the two major isotopes of nickel is chelated. A small amount of a methylene homologue 14 mass units higher in molecular weight is also present. Porphyrins extracted from the powdered shale are an extended homologous series of deoxophylloerythroetioporphyrin-type and possibly etio-type nickel porphyrins, as determined by mass spectrometry. The origin of the red porphyrins coating the shale fractures and bedding planes therefore was exogenous to these particular shale samples.     

Origin of fine-grained carbonate and siliciclastic sediments in an Early Palaeozoic slope sequence, Cow Head Group, western Newfoundland

The Cow Head Group is an Early Palaeozoic base-of-slope sediment apron composed of carbonate and shale. Whereas coarse-grained conglomerate and calcarenite are readily interpreted as debris-flow and turbidite deposits, calcilutite (lime mudstone), calcisiltite, and shale combine to form three distinct lithofacies whose present attributes are a function of both sedimentation and early diagenesis. Shale is the most common lithology. Black, green, and red shale colour variations reflect the abundance of organic matter in the source area and oxygenation conditions of the sea bottom. In black and green shale, millimetre- to centimetre-thick, alternating dark and light laminations represent terrigenous mud turbidites and hemipelagites, respectively. The calcisiltite/shale facies is uncommon and is composed of numerous graded carbonate-shale sequences (GCSS) deposited from waning carbonate turbidites and fall-out of terrigenous muds. Some of the characteristics of ribbon and parted lime mudstones in the calcilutite/shale facies can be explained by deposition of carbonate mud from dilute turbidity currents or hemipelagic settling. Other features are diagenetic in origin. The lack of micrite in GCSS and in the interbedded shales of the calcilutite/shale facies is interpreted to reflect early dissolution of the finer carbonate from these sediments. This remobilized carbonate was precipitated locally to: lithify lime mudstone turbidites or hemipelagites; form diagenetic lime mudstone beds and nodules; cement calcisiltites; and form dolomite. Many of the calcisiltites and calcilutites were, therefore, carbonate enriched at the expense of adjacent argillaceous sediments. These attributes characterize not only fine-grained sediments of the Cow Head Group but many other Early Palaeozoic slope carbonates as well, suggesting that the model proposed here for depositionl diagenesis has wider application.     

红层泥岩水岩作用特征研究

红层是红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。该类岩层多为软岩与硬岩相间,呈互层状产出,层间结合力弱。受区域构造影响,岩层扭曲褶皱强烈,多中高倾角,结构面发育,有泥化现象。红层中的泥岩具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。特别是遇水后岩体及结构面抗剪强度大幅度降低,并且具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性。水岩作用对边坡的影响主要有,结构面遇水泥化导致楔形体失稳,泥岩塑性变形引起边坡蠕变,同时红层还具有很强的崩解性,边坡开挖后发生崩解等现象。     

贵州清镇林歹铝土矿顶、底板特征及其对铝土矿成矿的影响

清镇林歹铝土矿赋矿层位为下石炭统九架炉组,含矿层序具有典型的炭质页岩—铝土矿—铁质岩结构。本研究以铝土矿层顶、底板为主要研究对象,围绕林歹铝土矿顶板炭质页岩、底板喀斯特面及紫红色泥岩开展野外调查、地球化学分析测试、古生物化石鉴定等研究,结果发现在铝土矿顶部的炭质页岩中含大量的黄铁矿、丰富的植物和动物化石,植物化石主要为芦木、裸蕨类,由化石组合确定铝土矿形成时代为早石炭世。在炭质页岩中发现含腕足、腹足化石的白云岩夹层,证明炭质页岩形成于滨岸近海环境,由此推测铝土矿也形成近海湖泊环境。对含大量黄铁矿炭质页岩进行蒸馏水浸泡试验,发现炭质页岩浸泡液体pH值为1.5~2,呈现出强酸性,结合清镇林歹、小山坝等地铝土矿层与炭质页岩叠覆特征,认为铝土矿形成后,上覆炭质页岩在大气淡水淋滤下会对下伏铝土矿层起脱硅除铁作用,使铝土矿品位进一步提高。在铝土矿底板发现强风化白云岩砂、溶蚀裂隙、钙结层、湖泊沉积纹层等,认为寒武系白云岩中紫红色泥岩夹层很可能是铝土矿成矿母岩,且具有一定的找矿指示意义。     

昆明机场红土地层地下结构抗震模拟研究

昆明机场残积红土既是区域内重要的土地资源,更是各类工程建设的建筑地基,由于机场及临近区域内小江地震活动断裂带和普渡河断裂带地震活动频繁,使研究区处于较不稳定状态。本文采用MIDAS GTS有限元数值分析软件,利用动三轴试验所得出的结果,分别对昆明长水国际机场玄武岩残积红土、砂页岩残积红土地层下典型的地下结构进行了抗震模拟研究。所获得的研究成果,对红土分布区城市及村镇房屋建筑地基和地下空间结构抗震安全稳定性评价具有一定的指导意义和实用价值。     

基于三维地应力测量的岩爆预测问题研究

岩爆预测中常用的动态指标切向应力σθ是与初始地应力场密切联系的。根据开阳磷矿实测三维地应力值和该矿多层岩体赋存的特点,分析了洞室围岩岩性、空间巷道、倾斜层理等因素对σθ的影响。开阳磷三维地应力测试成果表明,埋深浅的砂岩比埋深大的红页岩的垂直地应力值要大近3倍,提出了考虑测点岩性的地应力场区域应用观点和考虑巷道轴向空间性的三维地应力空间分解方法。按上述方法,通过数值模拟研究发现,考虑倾斜层理时发生岩爆的位置主要在右帮底部。这与马路坪矿现场观测的破坏结果较吻合。区域空间分解法的岩爆预测结果比线性拟合回归法更接近实际。     

The Paleoproterozoic Supracrustal Kolhan Group in Singhbhum Craton, India and the Indo-African Supercontinent

The 2.0 Ga supracrustal Kolhan Group to the south of Chaibasa in Singhbhum Craton, eastern India is a shale-dominated succession deposited in continental rift setting. It begins with thin plane- and cross-bedded red and purple sandstones consisting of ferric oxide-rich quartz arenite with beds/lenses of conglomerates deposited in shallow, ephemeral braided streams. The thick and extensive shale deposited in lacustrine environment overlies the sandstone. The shale succession consisting of thin and even bedded shale and silty shale contains lenticular bodies of finely laminated thin-bedded limestones and manganese-rich interval towards the basal part. It lacks subaerial exposure and tidal features and at places exhibits small wave ripples on bed surfaces.

Petrography, geochemistry and CIA values of Kolhan siliciclastics, suggest passive margin tectonic setting, an intensely weathered low-relief provenance dominantly composed of granitoid rocks and a warm and humid palaeoclimate. Based on similarities in age, lithology, petrography, depositional environment and type of mineralization, the Kolhan Group in Singhbhum Craton is correlated with manganese bearing Wyllies Poort Formation of the Soutpansberg Group, northeast Kaapvaal Craton, South Africa. This correlation suggests the two cratonic blocks may formerly have been juxtaposed and represents the sundered fragments of an Archean Craton.     

西秦岭晚中生代-新生代构造层划分及其构造演化过程

从西秦岭晚中生代-新生代红层沉积的岩石组合、空间分布和构造变形特征分析,西秦岭晚中生代-新生代红层沉积可以分为三个构造层,分别对应于三个构造演化阶段。1)晚侏罗世-早白垩世构造层:该构造层以深紫红色、灰色砾岩、砂岩为主,并含有特征性的黑色页岩和煤层为特征;构造变形以北东东向褶皱和断裂构造变形为特征,反映了早白垩世末期(燕山运动)的构造变形动力学为北西-南东向地壳挤压收缩,可能与扬子板块与华北板块陆内斜向汇聚有关。2)晚白垩世-古近纪构造层:该构造层以砖红色、紫红色砾岩、砂岩、页岩为主,间夹有灰色、灰黄色、灰绿色泥岩和页岩层,具有不连续面状分布的特征,指示了其沉积时地壳的广泛拉伸的构造背景;古近纪末期的构造变形以与现今北西向构造线一致的宽缓褶皱和断裂构造变形为特征,可能指示了新生代初印度板块和亚洲板块碰撞的构造动力作用第一次远程构造响应。3)新近纪构造层:该构造层以近水平的产状、典型的细碎屑沉积为主要特征,特别是红粘层、淡水碳酸盐层的存在以及含有的三趾马化石特征,空间上与主夷平面的密切联系指示了新近纪早期经历一个夷平剥蚀期,这一阶段地壳构造稳定,变形以块断作用为主。西秦岭在经历了上述三个阶段构造演化过程后,开始进入了第四纪以来以块体变形和快速隆升的构造阶段,这与印度板块与亚洲板块的持续汇聚导致的周缘山系的崛起和变形相一致。     

我国红层分布特征及主要工程地质问题

我国中新生代红层分布总面积约826 389km2,是工程建设中不可避免的岩土体。南方地区红层约占红层总面积的60%,以西南、中南地区红层分布较广,多为裸露型红层,受降雨等因素影响滑坡、风化等问题突出;北方地区红层约占40%,以甘肃以及蒙宁晋陕交界红层分布相对较多,多为埋藏型红层,工程地质问题具有隐蔽性。红层分布受控于分布区的区域断裂带,岩体结构破碎,水文网络发育,渗流、软化等问题突出。由于砂岩、泥岩、页岩、蒸发岩、杂色岩等多种软硬岩层互层结构和工程活动等因素的影响,沿着软弱结构面易发生滑坡、差异风化等工程地质问题。由于时代较新,岩土体的胶结性差,物理力学性能相对较差,岩石多属于软岩类别。稳定性差,易崩解软化。蒸发岩和红层岩土体中可溶成份在水作用下,容易发生岩溶、腐蚀、渗流等物理化学问题。建议在工程建设中将红层作为特殊岩体对待。     

Response of Reactive Phosphorus Burial to the Sedimentary Transition from Cretaceous Black Shales to Oceanic Red Beds in Southern Tibet

The mechanism of sedimentary transition from the Cretaceous black shales to the oceanic red beds is a new and important direction of Cretaceous research. Chemical sequential extraction is applied to study the burial records of reactive phosphorus in the black shale of the Gyabula Formation and oceanic red beds of the Chuangde Formation, Southern Tibet. Results indicate that the principal reactive phosphorus species is the authigenic and carbonate-associated phosphorus (CaP) in the Gyabula Formation and iron oxides-associated phosphorus (FeP) in the Chuangde Formation which accounts for more than half of their own total phosphorus content. While the authigenic and carbonate-associated phosphorus (CaP) is almost equal in the two Formations; the iron oxides-associated phosphorus is about 1.6 times higher in the Chuangde Formation than that in the Gyabula Formation resulting in a higher content of the total phosphorus in the Chuangde Formation. According to the observations on the marine phosphorus cycle in Modern Ocean, it is found that preferential burial and regeneration of reactive phosphorus corresponds to highly oxic and reducing conditions, respectively, leading to the different distribution of phosphorus in these two distinct type of marine sediments. It is the redox-sensitive behavior of phosphorus cycle to the different redox conditions in the ocean and the controlling effects of phosphorus to the marine production that stimulate the local sedimentary transition from the Cretaceous black shale to the oceanic red beds.