页岩气成藏动力特点及其平衡方程

针对页岩气吸附加游离的成藏方式对其成藏动力特点进行了系统分析。与特定的储集物性条件与相应的气源压力相匹配时,页岩气藏中游离气具有与根缘气或常规储层气相似的作用力类型,包括生烃膨胀力、连续气柱顶界静水柱压力、连续气柱底界静水柱压力、连续气柱重力、毛细管压力和动水头压力等,而造成气体分子在有机质颗粒及岩石矿物表面进行吸附与游离相态转换的作用力类型则为吸附作用力和解吸作用力。天然气动力类型存在运移动力与成藏动力的区别,页岩气作为源储一体的聚集模式,其运移动力和成藏动力具有方向相反特点。根据页岩热演化程度、生气强度、构造条件、物性条件等,将页岩气成藏划分为4个阶段,对每一阶段的成藏动力特点进行了系统分析,据此建立了成藏(运移)动力平衡方程,并采用权重系数赋值方法建立了页岩气成藏(运移)动力平衡方程通式。     

辽河东部地区页岩气成藏地质条件

页岩气主要是以吸附相和游离相同时赋存于泥岩及其夹层中的天然气。辽河东部地区包括东部凹陷和东部凸起,历经基底和陆块形成阶段、地台发育阶段、裂谷发育阶段和坳陷发育阶段,是一个典型的改造型的叠合盆地。辽东地区发育多套烃源岩,它们各自具有独立性。这些烃源岩不仅为常规油气藏提供物质基础,也是页岩气成藏及勘探的主要对象。综合分析可知,东部地区有3 套页岩具备页岩气成藏条件,生烃条件优越,页岩厚度大,有机质丰度高。泥岩储集性能良好,微孔、微裂缝发育,脆性矿物含量较高,利于后期压裂改造。对储层含气性进行测试可知,古近系中的页岩气以游离态为主,东部凸起则以吸附态为主;因此东部凸起古生界页岩气对构造保存条件要求相对低。东部凹陷古近系热演化程度低,页岩气以游离态为主,且页岩油气共生,保存条件较好。对东部地区进行优选可知： 中生界3井区,东部凹陷青龙台地区、桃园、黄于热地区是页岩气勘探有利区;东部凸起佟3井区、王参1井南部井区是近期页岩气勘探的首选地区。     

新疆阜康地区八道湾组页岩气成藏条件

为评估新疆阜康地区煤系页岩气资源潜力,以侏罗系八道湾组煤系页岩为例,基于钻井、岩心资料及样品分析结果,对该区煤系页岩气成藏条件进行研究,并初步提出该区页岩气成藏有利区。研究表明：该区侏罗系八道湾组页岩累计厚度较大（200~400 m）,埋藏深度较浅（小于1 500 m）,有机碳含量高（平均TOC质量分数大于2.0%）,有机质类型以Ⅲ型和Ⅱ₂型为主,热演化程度适中（R_ran为0.8%~1.1%,处于成熟阶段）,页岩储层物性较好,微米-纳米级孔隙较为发育,但黏土矿物含量较高,脆性指数较低,含气量较低（平均1.4 m³/t）。综合分析认为,八道湾组页岩具备较好的页岩气成藏条件。在此基础上,提出阜康-牧7井-米泉-昌吉一带为该区煤系页岩气成藏有利区。     

页岩气成藏条件及中上扬子区志留系页岩气勘探前景分析

分析对比美国与中国南方页岩气成藏条件,认为页岩气富集主要取决于以下几个因素:①泥页岩有机质地球化学特征(厚度、有机质类型、丰度、成熟度);②储集条件(矿物组成、孔隙度和渗透率及裂缝发育);③保存条件主要包括埋藏深度、温度与压力等.其中前两项为页岩气成藏主要条件.总结出有利的页岩气藏开发下限指标为:w(TOC)≥0.5％...     

桂中坳陷泥盆系页岩气成藏条件浅析

对桂中坳陷泥盆系泥页岩的成藏条件进行了分析,认为区内泥页岩主要发育在中-下泥盆统,该层系泥页岩分布面积广,沉积厚度大,有机碳含量高,泥页岩层段埋藏深度适中,具备页岩气成藏的基本条件.但桂中坳陷历经多期强烈的构造改造,断裂发育,部分地区还伴随岩浆活动,导致桂中坳陷页岩气藏的保存条件较差,而断裂和岩浆活动影响相对较小的中西部地区是桂中坳陷页岩气勘探的有利方向.认为在有机质演化程度高,构造运动复杂的地质背景下,页岩气的勘探必须强调保存条件,保存条件将会是制约中国页岩气藏勘探的关键因素之一.     

渝西区块深层页岩气成藏条件研究

为了能对渝西区块深层页岩气赋存条件有一个深入、全面的认识,本文从静态地质参数、埋藏热演化史、粘土矿物含量(脆性矿物含量)、地层厚度展布等多个方面进行了分析,结果表明渝西区块静态指标好,具有形成大型页岩气藏的条件。渝西区块五峰组具有分段性,上段为有机质含量大于2%的层较薄,下段为有机质小于2%的层较厚;四次构造运动复杂有别,使得地层缺失较多,主要生气期介于早侏罗世和早白垩世之间;地层向南向东地层加厚;脆性矿物含量高,利于工程压裂;粘土矿物中的伊利石含量高、绿泥石含量次之,伊/蒙混层含量较少。     

渝西区块深层页岩气成藏条件研究

为了能对渝西区块深层页岩气赋存条件有一个深入、全面的认识,本文从静态地质参数、埋藏热演化史、粘土矿物含量(脆性矿物含量)、地层厚度展布等多个方面进行了分析,结果表明渝西区块静态指标好,具有形成大型页岩气藏的条件。渝西区块五峰组具有分段性,上段为有机质含量大于2%的层较薄,下段为有机质小于2%的层较厚;四次构造运动复杂有别,使得地层缺失较多,主要生气期介于早侏罗世和早白垩世之间;地层向南向东地层加厚;脆性矿物含量高,利于工程压裂;粘土矿物中的伊利石含量高、绿泥石含量次之,伊/蒙混层含量较少。     

鄂西地区陡山沱组页岩气成藏地质条件研究

在野外地质露头观察的基础上,通过地球化学分析测试、扫描电镜、X-衍射、低温氮气吸附、等温吸附等分析测试,对鄂西地区陡山沱组暗色泥页岩的发育分布、有机地球化学特征、储层特征及吸附性能等页岩气成藏地质条件进行了研究。结果表明,研究区陡山沱组发育厚层暗色泥页岩,且区域分布稳定,具有有机质丰度较高,有机质类型好,热演化程度高,脆性矿物丰富,物性良好,储层孔隙空间发育,吸附性能好等特点,且具有较好的保存条件,具备页岩气聚集成藏的有利地质条件。通过综合信息叠合法,认为鄂西地区黄陵背斜南翼及长阳背斜地区为页岩气勘探有利区带,陡山沱组陡二段中下段为页岩气勘探有利目的层段。     

鄂尔多斯盆地东缘上古生界煤系页岩气成藏地质条件

鄂尔多斯盆地煤系页岩气储量巨大,主要赋存在盆地东缘的上古生界地层中。总结前人的研究成果,分析了该地区上古生界煤系泥页岩的空间分布特征（沉积环境和空间分布）,有机地球化学特征（总有机碳含量、干酪根类型和有机质成熟度）,储层物性特征（矿物种类及含量、孔隙度和渗透率、微裂缝发育情况）以及含气性特征等成藏条件。结果表明：鄂尔多斯盆地东缘上古生界页岩分布广泛,累计厚度＞30 m,整体上TOC质量分数＞2.0%,镜质组反射率为1.00%～2.25%,有机质类型以Ⅲ型为主、Ⅱ型次之,石英等脆性矿物含量高,属于低孔低渗储层,同时微裂缝较发育,这些地质条件有利于页岩气的形成与富集成藏。认为鄂尔多斯盆地东缘上古生界煤系页岩具有巨大的页岩气资源潜力,其中山西组的页岩气成藏潜力最大,在后期的地质研究中应予以重视。     

冀北凤山盆地白垩系九佛堂组页岩气成藏潜力研究

基于以往钻井资料和相关测试数据,结合野外调查,初步分析探讨认为凤山盆地为一倾向北西的单斜构造,白垩系九佛堂组页岩层系总厚度大,上部频繁交替的致密泥质岩可作为良好的盖层,为形成页岩气藏提供了物质基础和保存条件,具备一定的页岩气成藏潜力。同时,周边地区中生代断陷盆地沉积环境多与凤山盆地类似,白垩系富有机质页岩沉积厚度大,且在已有油页岩钻孔有涌气显示,分析可将该页岩层系作为页岩气勘查突破的新方向。     

煤系页岩气的基本特点与聚集规律

煤系页岩气是页岩气的重要类型之一。从煤系岩性组合、煤系页岩气地化特征和盖层条件等方面入手,剖析了煤系页岩气的生、排烃能力及保存条件,总结了中国煤系泥页岩的分布特征与发育规律。研究表明：煤系干酪根以腐殖型(III型)为主,H/C较低,总有机碳TOC值高;生烃母质的性质导致煤系泥页岩以生气为主,且具有长期缓慢生烃、排气态烃困难、滞后,排烃效率低、残留烃量大等特点;煤系中的煤层既是良好的气源岩,又对下伏层位的页岩气起到封盖作用,因此,煤系泥页岩具备较好的聚集成藏潜力。     

鄂西地区震旦系—寒武系页岩气成藏模式

通过对鄂西震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组页岩气勘查大量实际资料总结研究,创新性地提出了针对鄂西地区震旦系和寒武系"岩相控炭、成岩控烃、构造控藏"的页岩气成藏理论认识。震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组富有机质页岩沉积受控于鄂西裂陷海槽,富有机质页岩甜点层段主要形成于海侵体系域和早期高水位体系域。黄陵古隆起周缘震旦纪—三叠纪长期浅埋,为生油提供了充足时间,三叠纪短暂快速深埋,为页岩气生成的主峰期。古隆起刚性基底、区域性泥页岩盖层以及后期逆冲推覆构造,为页岩气保存提供了良好的条件。从而建立了鄂西震旦—寒武系"深水海槽控炭、古隆起浅埋控烃、古隆起+逆冲断裂控藏"的页岩气成藏模式。      

页岩气储层孔隙类型及特征研究:以渝东南下古生界为例

通过薄片分析、扫描电镜及氩离子抛光技术,对渝东南下古生界含气页岩中的孔隙类型及特征进行了分类观察、描述,结合有机碳含量、X衍射、岩石物性、氮气吸附及甲烷等温吸附实验测试,分析了页岩气储层中各类孔隙的储气贡献,探讨这些孔隙对页岩中烃类运移的影响。研究认为,有机质孔隙、颗粒内孔、粒间孔隙及微裂隙是页岩气储层孔隙的4种类型,有机质表面的分散状孔隙多为nm级,石英碎屑可形成粒内或粒间孔隙,黄铁矿颗粒内部小晶体排列分布产生孔隙空间,黏土絮状沉淀形成片粒状结构孔隙,微裂隙普遍发育在页岩基质中,可达mm级。不同类型的孔隙能够为页岩气的赋存提供不同尺度的储集空间,页岩吸附含气量与表征孔隙特征的参数(TOC、BET比表面积、BJH总孔体积)具有显著的正相关关系。微裂隙与粒间孔隙对页岩中烃类的运移最有利。     

页岩气储层特征及测井评价方法

为准确分析页岩气储层特征及其测井评价方法,在大量国内外文献调研基础上,综合已有的地质、测井资料,详细分析了页岩气储层的矿物成分、有机质特征、物性特征和储集特征等,提出了从含气页岩识别、页岩生烃潜力评价及含气页岩储集参数评价等三方面开展页岩气测井评价工作。对页岩气储层特征及其测井评价方法进行分析总结,可为页岩气的勘探开发提供技术支持。     

四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气不同传输类型的临界孔径与传输能力

页岩气的扩散和渗流是页岩气富集过程中非常重要的地质作用,在地层条件下页岩气以扩散和渗流形式在微—纳米孔隙网络中进行传输。本文以四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩气藏为研究对象,基于克努森数与气体吸附机理,明确了页岩气扩散和渗流的主要类型;进一步结合气体微观分子动力学模拟,明确了剖面上不同页岩气扩散和渗流类型的临界条件;基于达西公式与菲克公式基本物理定义,建立了扩散系数与渗透率的关系,结合焦石坝地区龙马溪组页岩不同孔径下孔隙体积权重,查明了页岩全孔径视测渗透率的分布特征。研究表明,页岩气在地下主要存在三种扩散与两种渗流形式,包括吸附气表面扩散、克努森扩散、菲克扩散、滑脱渗流和达西渗流,现今焦石坝地区5种扩散和渗流类型临界孔径依次为1.2 nm、1.6 nm、25.0 nm、225.0 nm,不同扩散和渗流形式对应的孔隙体积占比依次为15.3%、5.6%、60.7%、6.4%、12.0%;宏孔主要提供了气体渗流空间、微孔与中孔主要提供了气体扩散空间,渗流传输能力约为扩散传输能力的10⁶倍。     

中国二叠系海陆交互相页岩气富集成藏特征及前景分析

我国二叠系海陆交互相富有机质泥页岩层系分布广泛,主要有以山西组、太原组和龙潭组为代表的形成于滨浅海环境的含煤建造型和以孤峰组、大隆组为代表的含硅质建造型。本文通过大量页岩气富集评价参数资料对比和综合评价,得出两种层系富有机质页岩具有“有机质含量高、热演化适中、含气量高、孔隙度高”等特点,可与四川盆地已经开发的志留系龙马溪组海相页岩参数相媲美。按照页岩气形成富集成藏“岩相控碳、成岩控烃、构造控藏”的三大主控因素,综合评价和优选了鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、南华北盆地、开江-梁平裂陷槽、城口-鄂西裂陷槽、皖江裂陷槽及湘中、川南-黔西等页岩气勘查远景区,期待对我国二叠系海陆交互相页岩气勘查开发提供支持。     

页岩裂缝发育主控因素及其对含气性的影响

依据国内外页岩气大量资料和测试数据,对影响页岩裂缝发育的岩性和矿物组成、有机碳含量、岩石力学性质、异常高压等非构造因素和构造因素进行了定性或半定量分析,初步探讨了页岩裂缝发育与含气量之间关系。结果表明:页岩中石英、长石和碳酸盐岩含量高,岩石的泊松比低、杨氏模量高,脆性大,容易在外力作用下形成天然裂缝和诱导裂缝,其发育程度一般与页岩中脆性矿物的含量呈正相关关系。高有机碳含量或异常高压页岩裂缝发育。裂缝发育程度与有机碳含量关系可以划分为4类。页岩裂缝发育程度与总含气量和游离气量呈正相关关系,页岩裂缝越发育,其含气量越大,产气量也越高。裂缝对页岩气藏的形成具有双重作用,一是裂缝可以作为天然气和地层水的有效储集空间和快速运移通道,有利于页岩层系中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解吸,裂缝密度越大,走向越分散,产气量越高;二是裂缝规模过大,可能导致天然气散失。北美地区页岩裂缝发育带内的页岩气勘探成功率高,产气量高,中国四川盆地下古生界海相富有机质脆性页岩层中天然气有良好显示或高产气井均与裂缝发育密切相关。     

云南永善-大关地区五峰-龙马溪组页岩气聚集条件及有利区预测

为深入探讨永善-大关地区五峰-龙马溪组页岩气聚集条件、有利区分布和资源潜力,从页岩空间展布、有机地化特征、储层特征、含气性等多方面进行了全面分析。结果表明：五峰-龙马溪组泥页岩发育于海相浅水-深水陆棚沉积环境,具有埋深适中（1000~3000 m）、厚度大（40~120 m）、有机碳含量适中（1.0%~3.0%）、热演化程度高（>2.5%）的特征,页岩储层主要以脆性矿物为主（石英+长石+碳酸盐岩类矿物占35.8%~92.0%）,微米-纳米级孔缝发育,具备页岩气生成所需的物质基础和储集空间;五峰-龙马溪组页岩具有较强的吸附能力（平均最大吸附气量2.12 m3/t）和较高的含气量（现场解析气量0.5~3.38 m3/t）;以此为基础,采用多因素叠合法优选了页岩气发育有利区,分布在高桥-新场-天宁寺-木杆向斜所围区域,面积480.58 km2,并采用条件概率体积法初步评价了有利区页岩气资源量为1256.4×108 m3,具有一定的页岩气资源潜力。     

重庆地区下古生界页岩气聚集条件及有利区预测*

重庆地区是中国页岩气勘探开发取得突破的地区,页岩气赋存层位主要为下古生界上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组有机质泥页岩。依据露头、钻井岩心及测井资料,利用沉积学、有机地球化学等方法,分析研究区泥页岩沉积学特征与岩石学特征、页岩气聚集条件,并预测区内页岩气有利区。结果表明,区内暗色泥页岩厚度大,分布广,总有机碳含量大于2%,有机质类型以Ⅰ型为主,热演化程度处于高成熟—过成熟阶段,说明该区泥页岩具有很好的生烃潜力;区内页岩气层上覆厚层泥页岩与下伏岩层灰岩对页岩气具有较好的保存效果;泥页岩含气量较高,平均为1.39,cm³/t。采用综合信息叠合法,可预测研究区页岩气发育有利区位于城口—巫溪一带与石柱—涪陵—武隆—彭水—南川—綦江一带。