陆相咸化湖盆页岩油甜点孔隙特征与成因——以准噶尔盆地芦草沟组为例

陆相咸化湖盆页岩油甜点孔隙特征与形成机制复杂,是陆相页岩油研究的关键科学问题。本文以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为例,综合应用岩石薄片观测、X射线衍射、高压压汞、氮气吸附、扫描电镜、电子探针、碳-氧同位素分析和成岩反演等方法,对此进行了研究。结果表明,以芦草沟组为例的陆相咸化湖盆页岩油甜点段矿物组成以长英质碎屑矿物和碳酸盐类矿物为主,黏土矿物含量较低,成分成熟度低,属于湖相混积岩。甜点孔隙以微—纳米孔为主,类型丰富,半径大于1μm的孔隙主要为粒间溶蚀扩大孔与粒内溶孔,100 nm～1μm主要为晶间孔,小于100 nm主要为黏土级碎屑颗粒粒间孔。沉积微相是控制甜点孔隙发育的关键,特别是滩坝相和三角洲前缘亚相原生孔隙发育,且抗压实能力强,粒间孔保存较好;溶蚀作用是次生孔隙形成的主要原因,进一步改善了储层物性;含铁白云石胶结总体上降低了孔隙度,但也在一定程度上增强了储层刚性,有利于部分孔隙保存。陆相咸化湖盆页岩油甜点孔隙演化呈现快速压实减孔、酸性溶蚀增孔和含铁白云石胶结减孔“三段式”特征,相互之间的匹配关系是控制孔隙发育的关键。     

页岩油气储层纵向多重非均质性及其对开发的影响

页岩油气作为烃源岩层系内自生自储的油气资源,其可开发性受页岩储层特征的控制明显。由于不同类型富有机质页岩形成环境的差异性,页岩油气储层在纵向上具有多重非均质性,包括岩性的纵向非均质性、储层物性的纵向非均质性、岩石力学参数的纵向非均质性、地应力的纵向非均质性以及含气性特征的纵向非均质性等,这造成了页岩油气储层的纵向非均质性明显强于横向非均质性,有机质丰度、孔隙度、渗透率、储层的可压裂性、地应力、含气性及吸游比等参数在纵向上的变化均较大,且直接影响了后期页岩油气开发方案的设计与实施。优质开发目的层段的选择首先要考虑单段页岩油气储层的连续厚度在30~50 m左右、有机碳含量均值达到2.0%以上、有效孔隙度大于2.0%、岩石泊松比小于0.25、脆性较大、最小主应力相对上下邻层较小、含气性较高的层段。页岩油气开发井型的选择,水平井段的部署,压裂分段的长短、射孔簇的设计等均要充分考虑这种非均质性的影响。     

渤南洼陷沙三下亚段泥页岩储集空间研究:以罗69井为例

济阳坳陷渤南洼陷沙三下亚段泥页岩厚度大、分布广,主要发育了深灰色泥岩、灰质泥岩、油泥岩、泥质灰岩和黄褐色—灰褐色油页岩。泥页岩的有机碳含量高,最高可达9.0%;生烃潜量高,最高可达82.6mg/g;演化程度高,最高可达3.0%;该区泥页岩既是良好的烃源岩,也是页岩油气赋存的有利场所。为研究该区沙三下亚段页岩油气储集空间,文中通过岩心观察、偏光显微镜、扫描电镜等手段,认为研究区泥页岩储集空间中裂缝包括构造裂缝、层间微裂缝、超压破裂缝;空隙主要为微孔隙,包括黄铁矿晶间孔、粘土矿物晶间孔、方解石晶间孔。总体上来讲,储集空间以构造张裂缝、层间微裂缝、粘土矿物晶间孔及方解石晶间孔为主导。通过对比不同岩相间储集空间的类型与特征,认为沙三下12下、13上砂组纹层状泥质灰岩为储集性能最好的岩相。     

油页岩资源开发利用回顾、现状及前景

介绍了国内油页岩资源和利用概况,预测短时间内大规模开发利用油页岩资源尚不可行.随着我国能源特别是石油需求量不断上升,国际油价长期高位运行,油页岩这种可作为石油替代资源的非常规油气资源越来越受到重视,油页岩的开发利用似乎正准备“东山再起”.     

鄂尔多斯盆地华池地区三叠系延长组长7段富有机质页岩岩相特征

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组发育富有机质页岩和泥岩,目前已成为鄂尔多斯盆地页岩油气勘探的重要层位。综合岩心精细描述、薄片微观结构观察和粒度分析结果,将富有机质页岩和泥岩划分为黑色页岩岩相、纹层状泥岩岩相、粉砂质泥岩岩相。粉砂质泥岩岩相的脆性矿物含量高于黑色页岩岩相和纹层状泥岩岩相,后者比前者具有更高的黄铁矿含量,3种岩相的黏土矿物含量较接近。黑色页岩岩相有机质丰度高,有机质类型以I型干酪根为主,是最有利的富有机质岩相类型,其次为纹层状泥岩岩相。长7油层组沉积时期水体为分层的厌氧环境,有利于有机质的保存,低等水生生物是主要的母质来源。黑色页岩岩相和纹层状泥岩岩相形成于安静、缺少陆源碎屑影响的深湖环境下;粉砂质泥岩岩相形成于受陆源碎屑频繁影响的环境,有较多的陆源高等物质输入湖盆中,造成有机质类型复杂。将岩心精细描述和测井信息紧密结合,揭示了各类岩相纵向发育特征。受基准面变化和沉积物供给能力影响,长73以黑色页岩岩相和纹层状泥岩岩相为主,长72和长71以纹层状泥岩岩相和粉砂质泥岩岩相为主。长73暗色泥岩和页岩的岩相类型好,发育页理缝和纹层缝,有机质类型好、丰度高,是最有利的页岩油气勘探目的层系。     

淮南煤田煤系页岩气储集空间特征及其岩相控制作用

海陆过渡相煤系泥页岩广泛分布,具有良好的天然气资源潜力。以淮南煤田煤系泥页岩为研究对象,运用X射线衍射、扫描电镜等分析手段,对淮南煤田煤系地层泥页岩的矿物学、岩相、储层特征等方面进行相关测试,并探讨了泥岩岩相对页岩气储集空间的控制作用。研究表明:淮南煤田煤系泥页岩矿物成分中黏土矿物含量多、自生非黏土矿物相对较少,致使岩石脆性降低并对压裂裂缝产生具有负效应,但部分菱铁矿的存在可能起改善作用;存在花斑状高岭石泥岩、浅灰色高岭石泥岩、鲕状泥岩、暗色泥岩、粉砂质泥岩等5种岩相。泥页岩储层裂缝包括层面剪切缝、有机质演化异常压力缝、层间页理缝、构造裂缝等宏观类型和与石英和高岭石有关的微裂缝类型;泥页岩孔隙包括化石孔、粒间孔、粒内孔和晶间孔及可能的有机质孔等类型,为页岩气赋存提供了储集空间。不同沉积环境下的泥岩岩相不同,进而决定了矿物成分特征与有机质相对含量,对泥页岩储集空间起主要控制作用。     

吉林省桦甸油页岩中稀土元素和微量元素的研究

对桦甸油页岩及其灰渣的矿物成分、主量元素、稀土元素和微量元素含量进行测定。结果表明：油页岩中稀土元素含量低于北美页岩(NASC)中的平均含量,REE球粒陨石标准化的分布模式曲线表现为负斜率,(La/Yb)_N的平均值大于1,属于轻稀土富集型;REE北美页岩标准化的分布模式曲线较平缓,（La/Yb）_S的平均值接近于1,轻重稀土分馏不明显。与球粒陨石和北美页岩相比,Eu有较严重的正异常。油页岩中的微量元素与北美页岩和地壳的平均值相比较,Sb、Nb、Cs、Zn、Bi、W等元素具有较高的富集度。油页岩灰渣中稀土元素和微量元素富集度均高于油页岩。     

全球页岩油形成分布潜力及中国陆相页岩油理论技术进展

全球非常规页岩层系油气资源丰富,富有机质页岩主要沉积在劳亚构造域和特提斯构造域的上侏罗统、渐新统—中新统、白垩系和上泥盆统4套页岩层系内。交汇分析北美典型页岩油区块产量与R_o数据关系,提出R_o为0.7%作为低熟页岩油和中高熟页岩油的界限,系统评价了全球116个盆地157套页岩层系中高熟页岩油、低熟页岩油技术可采资源量约2 512亿t,主要分布在北美洲、南美洲、北非和俄罗斯,以前陆盆地中新界、克拉通盆地古生界、裂谷盆地和被动大陆边缘盆地的中生界为主。海相页岩油受显生宙以来的海侵影响,富集在稳定克拉通和前陆等类型盆地中,具大面积稳定分布、成熟度适中等特征;陆相页岩油受暖室期气候影响,主要在坳陷、断陷等类型盆地中发育,以微纳米级无机孔隙和微页理裂缝为主要储渗空间通道,具有沉积相横向变化大、“甜点区段”局部富集等特征。中国石油工业正经历从“陆相页岩生油”向“陆相页岩产油”转变,初步形成源岩油气“进源找油”地质理论、陆相页岩油高效勘探及低成本开发技术体系,推动中国陆相页岩油取得重要突破。着力加强应用基础理论研究与关键技术攻关,构建地质-工程一体化模式,...     

高真空与脉冲放电气相色谱联用装置研发及其在岩石脱气化学分析中的应用

岩石中气体化学组成的分析具有重要意义。载气保护下的岩石脱气,过程比较复杂;高真空下岩石脱气的气相色谱分析报道较少,一般不能测量气体的总量;真空脱气质谱法对于分子量相近的气体,很难进行测量。针对上述问题,本文研制了高真空岩石样品脱气分析装置,该装置真空度10-4Pa,空白样品压强0.1 Pa,N2含量测量精度为0.63%,标准温压下最少可测样品量1 mm3。将其与带脉冲放电检测器的气相色谱仪联用,实现了岩石脱气及其微升量级气体化学组成的高灵敏气相色谱分析。利用本系统分析了五大连池火山岩、松辽盆地储层岩石和四川盆地页岩样品中释放的气体,结果表明:相比以往的实验装置和方法,该系统能够直接测量岩石脱出气体的总量,分段加热脱气分析样品用量更少,气体组成分析灵敏度更高,检测的主要成分是岩石脱气常见的成分,针对性较强。     

泥页岩单轴抗压破裂特征及UCS影响因素

正确认识泥页岩单轴抗压破裂特征及UCS影响因素对探究泥页岩破裂机制、钻完井设计、压裂评价、微裂缝预测、测井解释及地震响应等方面均具有重要参考价值。本文在对国内外近些年有关泥页岩单轴抗压及UCS研究系统调研及近期研究成果全面分析基础上,对泥页岩破裂特征及UCS影响因素进行了综合分析。研究结果表明,泥页岩单轴加载曲线的非弹性段变形机制受微裂缝的滑动、新微裂缝的产生、扩展及孔隙坍塌的综合影响。泥页岩单轴抗压破裂呈张性或张剪性,张性破裂易发生于刚度较高、固结程度较强的部位;而剪性破裂易发生于刚度较低、固结程度较弱的部位。S型破裂准则可以较为准确的描述泥页岩从单轴到三轴发生破裂时所对应的强度变化。从地质学角度,对影响泥页岩UCS的因素进行了归纳,分别为矿物组成、层理面角度、分选性、微组构、有机质含量及分布、孔隙度、水分、微裂缝8方面因素,详细分析了不同影响因素的影响机制。在这些影响因素中,微裂缝由于分布特征复杂,其对泥页岩单轴抗压破裂及UCS的影响机制研究尚不深入。因此建议未来应加强泥页岩微裂缝参数的定量化研究,从微观尺度研究微裂缝对泥页岩单轴抗压破裂的具体影响机制,该研究可以为页岩油气勘探、开发提供科学指导。     

中国页岩气开发的实质性突破

页岩气是指吸附在页岩中的天然气或自生自储在页岩纳米孔隙中连续聚集的天然气。新世纪以来,美国发生的页岩气革命影响了世界油气资源格局; 中国的非常规油气储存量非常可观,是世界上具有页岩气可采储量最大的国家; 但页岩气地质条件、水平钻井、分段压裂等技术储备和页岩气管理经验等还面临很大挑战。近年来,中国大力推进页岩气的开发利用,中石化、中石油和延长油田三家公司在示范区块开发的成功,以及短时间内在勘探开发方面取得的技术突破,标志着中国页岩气的开发已取得了实质性突破。但中国今后是否采取页岩气开发对多元资本开放的模式,还需要进一步研讨。     

世界油页岩资源开发利用现状与发展前景

由于世界原油价格的高涨和常规油气资源的短缺,非常规油气资源中的油页岩以资源丰富、经济性和开发利用的可行性成为21 世纪重要的石油补充和替代能源。世界油页岩资源探明储量折算成页岩油约70%分布在美国,其次集中分布在中国、俄罗斯、巴西、加拿大、约旦、澳大利亚和爱沙尼亚等; 中国油页岩资源约85%以上分布在吉林、辽宁和广东省。随着各国重新或开始重视油页岩的开发与利用,油页岩的储量、页岩油的产量和油页岩开发利用的经济价值都呈增长趋势,相应的政策支持力度也在加大。     

四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩沉积微相研究

页岩气是我国未来一个重要的且比较现实的非常规油气资源,加强该领域的基础研究对页岩气油气成藏理论创新、页岩气开采技术运用和资源量的准确计算都非常必要.因此,本文运用野外露头资料、钻取岩芯和测井资料,以及页岩有机地球化学分析化验结果等大量第一手资料,通过详细分析四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩沉积微相特征及其含气性特征,并结合研究区沉积相标志和测井相特征,明确指出泥质深水陆棚微相是四川盆地南部下寒武统筇竹寺组优质页岩最有利沉积微相带.     

页岩气藏微裂缝表观渗透率动态模型研究

为研究页岩气藏开发过程中介质变形和滑脱效应对微裂缝表观渗透率动态变化的影响规律,分析有效应力和多孔介质结构参数等对气体渗流影响机制,采用光滑平板模型,结合分形及气体微观渗流理论,建立了介质变形和滑脱效应耦合作用下的微裂缝表观渗透率动态模型,并对模型进行可靠性验证和参数敏感性分析。研究表明,页岩气藏降压开采过程中受介质变形和滑脱效应“一负一正”耦合影响,微裂缝表观渗透率呈先减小后增大趋势,且临界压力值约为5 MPa;不同有效应力状态下,由于介质变形和滑脱效应耦合机制的差异性,导致表观渗透率变化规律不同,从微观作用机制角度对实验中不同加载条件下页岩应力敏感性的差异做出了理论解释;微裂缝最大开度越小,表观渗透率曲线“凹槽”越深,同时微裂缝孔隙度及开度分形维数越高、迂曲度分形维数越低,表观渗透率值越大。     

准噶尔盆地吉木萨尔地区二叠系芦草沟组油页岩地球化学特征与成矿条件

【研究目的】本文旨在通过对比准噶尔盆地吉木萨尔地区二叠系芦草沟组高品位和低品位油页岩的品质和成因差异,揭示高品位油页岩的特殊成矿条件。【研究方法】对吉木萨尔地区两个剖面采集的露头样品,进行TOC、热解、含油率、微量、稀土元素测试,从而开展高品位和低品位油页岩有机地球化学特征,微量稀土元素特征及成矿条件差异分析。【研究结果】研究区高品位油页岩有机质类型为I型;低品位油页岩有机质类型为I-II1型。高品位和低品位油页岩中B、Ba、Cr、Nb、Sr、V、Zr等微量元素含量差异明显,高品位油页岩中各稀土元素平均含量和各样品稀土元素分布区间都小于低品位油页岩,且外源元素富集程度也相对更低,显示了更少的陆源碎屑输入。微量元素比值显示,研究区油页岩形成于温暖湿润气候,淡水—半咸水,还原环境。高品位油页岩与低品位油页岩相比,形成时水体盐度值更大,有机质生产力更高。【结论】温暖湿润气候背景下,相对较少的陆源碎屑供给,减少了对有机质的稀释和氧化破坏,同时较高的水体盐度值更利于水体分层,从而形成一个长时间的还原环境,再加上更高的有机质生产力,从而形成了高品位油页岩。     

高碳黑色页岩型铂族元素矿床性探讨

简析了高碳黑色页岩型铂族元素矿床（PGED）的研究现状，并根据矿床的特征初步将该类矿床划分为中层状黑色页岩，薄层状黑色页岩和高碳构造岩型3类；并从形成环境，成因等方面对PGED形成进行了剖析，强调了源区供给，有机迁移和热液叠加作用的差异是导臻形成不同类型黑色含碳页岩型铂族元素矿床的根源，指出了我国贵州－湖南高碳黑色页岩型铂族元素成矿性较差与层薄和叠加温度低有关。     

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。     

川东-武陵构造带下古生界海相页岩构造变形特征及对页岩气保存的影响

川东-武陵构造带下古生界发育的两套海相页岩层系(下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组)不仅是区域内重要的滑脱层,也是页岩气勘探开发的重点层位。通过野外详细的构造解析及室内显微观察,从宏观露头—显微尺度分析了页岩的变形特征,认为页岩至少存在两期构造变形:早期顺层向北西或南东的逆冲和晚期的切层断层作用。页岩的变形强度随着与断裂带距离的变化而发生改变,远离断裂带的地区页岩变形主要表现为近直立的微裂隙,属脆性域;靠近断裂带,页岩的变形特征逐渐表现为脆-韧性过渡,开始发育糜棱化构造;在断裂带内部,页岩强烈面理化,发育大量的糜棱化构造,属韧性域。通过氩离子抛光和扫描电镜技术,分析了变形页岩内部的孔隙演化特征,认为随着变形作用从脆性—脆-韧性过渡—韧性的转变,页岩内部的孔隙类型不仅可以发生转换,而且页岩内部孔隙的大小、分布特征也随之改变。在此基础上,进一步讨论了中国南方复杂构造区下古生界页岩变形对页岩气保存的影响,认为顺层剪切滑脱作用会改变页岩内部的孔隙体系,有利于页岩气的富集;切层的伸展或走滑剪切作用不仅会破坏先前形成的油气圈闭,而且会导致油气沿着断裂带从高势区向低势区运移,进而造成油气散失。