富有机质的黑色页岩和油页岩的有机岩石学特征与生、排烃意义

用近代有机岩石学与有机地球化学分析相结合的方法，对比研究了我国四川盆地等下古生界富有机质沉积的海相黑色页岩,和渤海湾盆地下第三系湖相油页岩的显微有机组成特征与热演化生烃、排烃作用的关系。观测分析结果表明:黑色页岩热演化程度很高，目前热解烃含量很低，但残余有机碳含量达1％～3％，黑色页岩中保存了早期生油阶段由无定型有机质生油作用转化而形成的微粒体有机质，和未排出的石油演变而来的残余沥青，表明其为原始生烃性能很好的烃源岩。根据黑色页岩中微粒体和残余沥青的含量，可用来了解已生—排烃量和再沉降埋深过程中古油藏储层沥青、微粒体和残余沥青再生气对古生界碳酸盐气藏的贡献。富有机质沉积的下第三系湖相油页岩热演化程度不高，游离烃（S1为0.2～1.4 mg/g）和热解烃（S2为8～44 mg/g），有机碳含量达2.4％～8％，是生油性能很好的烃源岩，油页岩中不仅存在强荧光的藻和无定型有机质，而且油页岩的纹层中广泛存在富有机质的荧光沥青，反映了有利于排烃运移的信息，表明是本区生油贡献最大的烃源岩。富有机质黑色页岩和油页岩的沉积结构构造特征、有机质的赋存形式、热演化中变化过程的对比观察结果表明:其生烃、排烃作用既有很多相似性，又有一定差别。     

鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙特征及其控制因素

泥页岩孔隙特征是页岩气藏储集能力及可开采性评价的关键参数。以鄂尔多斯盆地南部铜川地区瑶科一井延长组泥页岩样品为研究对象,通过扫描电镜、低温氮气吸附等实验手段,对延长组各段泥页岩孔隙特征及影响孔隙发育的控制因素进行了研究。研究表明:鄂尔多斯盆地南部延长组泥页岩孔隙类型主要有粒间孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、溶蚀孔、微裂缝,其中黏土矿物粒间孔最发育,有机孔基本不发育。延长组不同段的纳米孔隙发育特征有明显的差异性,长9段微孔含量相对较高,BET比表面积较大,长8段中孔比例较高,孔隙形态都以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;长7段有最大的宏孔比例和最小的微孔比例,比表面积最小,孔隙含有相对较多的封闭型孔,还有一端或两端开口的楔V型孔;长6段孔隙比例、比表面积大小介于其他各段之间,以平行板状的狭缝型孔隙为主。黏土矿物含量、石英含量是控制孔隙发育的主要因素,而孔隙总体积、比表面积与TOC含量基本呈负相关关系,这主要是由于孔隙中的残留烃对孔隙的堵塞作用,抽提后可以发现样品孔隙总体积、比表面积都有所增加。     

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。     

海相页岩二次生烃潜力热模拟实验研究

利用热压模拟实验的方法,选取自然演化不同起始成熟度的海相页岩,系统研究了海相页岩二次生烃规律。研究表明,海相页岩二次生烃过程不是一次生烃的直接延续,生烃特征与一次连续生烃也有差异。随着二次生烃起始成熟度的增加,二次生油产率存在比一次连续生烃滞后的生油高峰,并且随起始成熟度增加位置更加向后推移,已经处于高演化阶段的海相页岩不再有二次生油高峰。起始成熟度控制二次生烃潜力,起始成熟度处于生油窗之前的海相页岩具有较高的二次生油和生气潜力,起始成熟度处于生油窗的海相页岩具有较高的二次生气潜力和一定的二次生油潜力;起始成熟度高于传统生油窗的海相页岩,二次生油能力已经很低,但是演化到一定程度还具有相当的生气潜力;已经达到过成熟的海相页岩基本上不具备二次生烃潜力。此研究完善了二次生烃的理论研究,对中国叠合盆地海相烃源岩的评价有很好的指导作用。     

黑龙江省达连河油页岩地球化学特征及成因探讨

论述了达连河含煤段油页岩及油页岩段油页岩的地球化学特征,探讨了两套油页岩成因。这两套油页岩地球化学性质有很多相似之处,主要表现为油页岩都属于中熔或难熔的硅质灰分,SiO₂、Al₂O₃及Fe₂O₃含量很高;无机元素 Mn/Ti小于0.1,Sr/Ba为0.1～0.5,V/Ni为2.6～7.0;有机质类型以腐泥腐殖型为主,正构烷烃OEP值为1.55～3.67,具奇碳数优势,主峰碳为nC₂₃和C₂₉,Pr/Ph比值平均高达2.30,具强烈的姥鲛烷优势,Pr/nC₁₇比值为1.18～3.20,说明这两套油页岩都形成于淡水、近岸及弱氧化-弱还原的湖沼相沉积环境。但含煤段油页岩沉积时期高温、湿润的古气候条件下的喜湿植物面貌,使油页岩母质类型具有较多的富氢组分,这是造成两套油页岩品质差异的主要原因。     

陕北斜坡中部泥岩压实特征分析及长7段泥岩古压力恢复

陕北斜坡中部长7段泥岩现今欠压实幅度不是很大,因此长7段烃源岩生成的油气运移动力受到怀疑,但现今的压力特征并不能反映成藏期的压力。首先以鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部单井泥岩压实曲线为基础,对该区泥岩压实特征进行了综合研究,结果表明研究区内泥岩压实均由正常压实段和异常压实段构成,虽然欠压实幅度不大,但欠压实现象普遍存在;正常压实趋势具有较好的一致性,地表声波时差值集中在320 μs/m左右;现今压实剖面的异常压实段起始深度由东向西逐渐增大,最大古埋深期异常压实带起始深度则分布在2 250~2 400 m。然后恢复了长7段泥岩古孔隙度,并预测了主力烃源岩层(长7段)成藏期泥岩古地层压力。研究区长7段泥岩在成藏期普遍存在异常高压,南部超压明显,压力系数达1.56,反映了成藏期烃源岩具有较强的排烃动力;古压力值为17～28.5 MPa,古压力系数为1.12～1.56,两者在平面上的分布都呈现出西南部高东北部低的特征,很好地解释了研究区内现今油气的分布特征。该研究成果对下一步油气勘探具有重要的指导意义。     

开放体系下平凉组页岩干酪根的生烃动力学研究

对鄂尔多斯盆地奥陶系平凉组海相页岩进行了3种升温速率下的 Rock-Eval 热解模拟实验,研究了其干酪根在开放体系下的热解生烃演化特征.通过分析热解烃 S2的产率随温度的变化,结合 Kinetics 生烃动力学专用软件计算,获得了其开放体系下的生油动力学参数,活化能分布范围为(57~81)×4.185 kJ/mol.在此基础上进行的动力学模拟结果与实验数据非常吻合,可较好地将实验数据外推到地质实际过程.此外,发现热解残渣中的 H/C(原子比)值与热解温度、干酪根转化率有较好的相关关系,可建立 H/C 值与转化率或者等效镜质组反射率的可靠模板,表明 Rock-Eval 热解实验与 H/C 值结合,可快速评价下古生界源岩的成熟度、转化率和生烃量等指标,将其应用于资源量计算等方面     

大兴安岭中南部上二叠统林西组页岩气资源前景

在区域地质调查、露头剖面测量、钻孔编录等野外地质工作的基础上,对上二叠统林西组烃源岩的分布特征、沉积特征及有机地球化学特征进行了研究.结果表明,上二叠统林西组分布广泛、厚度巨大、暗色泥页岩发育,烃源岩的有机质丰度为中等—好,有机质类型主要为Ⅱ型,有机质热演化程度为高成熟—过成熟,达到生气阶段,是大兴安岭中南部地区重要的生烃层位.综合评价认为,林西组具有较高的页岩气资源前景,是本区晚古生代最有利的页岩气勘探新层系之一.     

Process and Mechanisms of Deep Fluid Effects on Hydrocarbon Generation and Pore Space in Shale: A Case Study from the Mesoproterozoic Xiamaling Formation in the Zhaojiashan Section

Heat carried by deep fluid might greatly affect hydrocarbon generation and pore space in shale. Dyke intrusion carrying high levels of heat may be a means by which to explore the influence of deep fluid on shale reservoirs. This study evaluates hydrocarbon generation and analyzed the evolution of shale storage space in the third member of the Xiamaling Formation in the Zhaojiashan section, Hebei Province, based on experimental data such as TOC, SEM, VRo, low-temperature N2 adsorption and high-pressure mercury injection. The results show that the dyke intrusion reduced the shale TOC content drastically―by up to 77%―and also induced instantaneous hydrocarbon generation over a range about 1.4 times the thickness of the intrusion. Furthermore, the dyke intrusion might transform organic pores in surrounding shales into inorganic pores. There were two shale porosity peaks: one appeared when VRo = 2.0%, caused by the increase of organic pores as thermal maturity increased, the other occurred when the VRo value was between 3% and 4%, caused by the increase of inorganic mineral pores. It can be concluded that dyke intrusion can be an effective tool with which to study how deep fluid affects instantaneous hydrocarbon generation and pore space in shale.     

Correction Method of Light Hydrocarbons Losing and Heavy Hydrocarbon Handling for Residual Hydrocarbon (S1) from Shale

Abstract: In China, hot researches on shale oil were raised by the important breakthrough of shale oil in America. Obviously, the first important issue is the actual shale oil resource potential of China, and the selection of the key appraisement parameter is vital to the shale oil resource amount. Among the appraisement parameters, the oil content parameter (S1) is the key one, but the evaluation result is generally lower because of light hydrocarbon losing and heavy hydrocarbon handling. And the more important thing is that the light hydrocarbon with small molecular weight is more recoverable, and therefore its amount is important to the total shale oil yields. Based on pyrolysis experiments and the kinetic model of hydrocarbon generation, correction factors and a model of light hydrocarbon losing and heavy hydrocarbon handling were established. The results show that the correction factor of heavy hydrocarbon handling is 3.2, and that of light hydrocarbon losing is controlled by kerogen type, maturity and hydrocarbon generation environment (closed or open).     

Reservoir Characteristic of Lacustrine Shale and Marine Shale

<正>1 Introduction Shale oil deposits are‘unconventional resources’in which oil has been generated and retained in fine grained sedimentary rocks.According to lithology and the presence of fractures,shale oil deposits can be classified into three types:tight shale oil(e.g.Barnett and Tuscaloosa deposits),hybrid shale oil(e.g.Niobrara and Bakken depositis)and fractured shale(Monterey and Pierre deposits)(Jarvie,     

湖南省保靖地区龙马溪组页岩气地质特征与成藏模式研究

湖南保靖地区为页岩气勘探新区块,其页岩气地质特征和富集规律有待进一步研究。通过对区内沉积环境、储层孔渗、地球化学特征及地层含气性等研究,总结区内龙马溪组页岩气的地质特征; 根据生烃发育史、裂缝发育特征、滑脱层运移特征以及断裂作用等研究,探索页岩气的成藏模式。研究结果表明: 湖南保靖地区龙马溪组页岩有机质丰度较高,热演化程度适中,脆性矿物含量较高,物性特征较好,具备页岩气富集成藏条件; 页岩从二叠纪开始进入生气阶段,并持续到中侏罗世; 中侏罗世末期研究区形成隔槽式断裂褶皱冲断带,龙马溪组储层中形成垂直层面多组网状裂缝及顺层滑脱层; 湖南保靖地区龙马溪组具有“滑脱层运移、裂缝聚集、孔隙残留、断层封堵、高位富集、箱状成藏”的页岩气富集成藏模式。     

中国陆相油页岩含油率与总有机碳的响应机理

为了建立稳定可靠的利用油页岩总有机碳预测含油率的模型,揭示中国陆相不同成因类型油页岩含油率与总有机碳的内在关系极其重要。通过不同类型盆地油页岩钻井取心测试的关键参数,结合沉积学、有机地球化学、热模拟等学科技术,探讨油页岩含油率与总有机碳的响应机理。结果表明：不同盆地类型与沉积背景下发育的油页岩含油率与总有机碳质量分数均呈现良好的正相关性（R²=0.81~0.97）;中国陆相油页岩的成因类型进一步划分为5种类型,制约着含油率与总有机碳的内在关系;油页岩的升温加热模拟呈现3个失重阶段（温度<150、300~550、600~750℃）,明确了含油率与总有机碳参数的物理意义;相同类型盆地与沉积背景下形成的油页岩具有相近的母质生源组合,从而具有大致相当的再生烃效率。中国陆相油页岩成因类型的细划、含油率与总有机碳物理意义的明确、油页岩再生烃能力的分析,有助于理解中国陆相油页岩含油率与总有机碳的内在响应关系。     

龙马溪组页岩不同显微形态有机质成因及其勘探潜力探讨

有机质是页岩中最重要的组分,有机孔更是页岩气重要的储集空间,以扫描电镜为主流的微观分析检测技术成为页岩研究的重要手段,目前对有机质的综合研究正逐步成为页岩气勘探开发研究的重要内容。本次研究选取四川盆地及其外围龙马溪组富有机质页岩,采用氩离子抛光非镀膜样品,利用低电压近距离工作状态,对样品进行了高分辨率场发射扫描电镜检测,观察、总结了有机质显微形态,并依据其内部结构及组成特征对其生烃及储集能力进行了探讨。检测结果揭示:龙马溪组富有机质页岩中有机质主要有三种显微形态,分别是结构型沉积有机质、分异型交生有机质和填隙型运移有机质。结构型沉积有机质形成于沉积及早期成岩演化阶段,保留了部分生物结构特征或沉积定向构造;分异型交生有机质与黏土矿物交互生长并经历演化分异作用,形成了类似于岩浆岩中的“花岗结构”;而填隙型运移有机质形成于晚成岩有机质高演化阶段,为液态烃充填于自生矿物晶间,其周边矿物具有自形特征。龙马溪组页岩以填隙型运移有机质和分异型交生有机质为主,二者都发育丰富的有机质孔隙(孔径10~300nm),是龙马溪组页岩优质的生气母质,并具有优质的储集性能。研究结果为我国海相龙马溪组页岩气生成理论及勘探开发评价提供了较深层次的微观信息。     

陆相致密油与页岩油藏特征差异性及勘探实践意义: 以渤海湾盆地黄骅坳陷为例

陆相致密油和页岩油同属低孔低渗油气藏,二者具有很大相似性,常具有共生关系,然而其成藏特征存在较大的差异,不加区分极易误导油气勘探.利用系统取心、测井、录井和各类测试化验分析资料,综合分析渤海湾盆地黄骅坳陷孔店组、沙河街组,梳理致密油和页岩油的成藏条件及其富集规律差异性,进一步探讨致密油与页岩油勘探选区评价方法.研究结果表明,从岩性上看,致密油储层岩石类型多样,包括致密砂岩、致密碳酸盐岩、致密火成岩等;页岩油气以细粒沉积为主,其矿物成分多样,岩性可细分为碳酸质页岩、长英质页岩、粘土质页岩、混合质页岩等.从物性上看,二者均为低孔低渗型储层,致密储层分先天致密和后天致密两类,主要发育粒间孔、晶间孔、溶蚀孔隙、裂缝等,多以微米级孔隙为主;页岩储层以先天致密为主,发育有机孔、粒间孔、页理缝、裂缝等,多以纳米级孔隙为主.从生烃运移过程来看,二者油气来源均与优质烃源岩密切相关,致密油岩层本身不生烃,原油依靠临近富有机质泥页岩干酪根生烃增压造成的源储压差,经历短距离运移与充注,源储压差高则充注程度高;页岩油本身即为生油岩,系已生成、尚未排出而滞留在页岩孔隙或裂缝之中的石油.从可压裂性上看,致密储层本身具有较好脆性,脆性条件不是致密油甜点的决定性因素,而页岩脆性因成分不同存在较大差异,是页岩油甜点评价的关键因素.从勘探选区来看,致密油优势储集相带、优质烃源岩及二者之间的匹配关系控制有利致密油富集区,"三明治"式最有利,源上源下次之;页岩油受成熟富有机质页岩及脆性岩相控制,强调在富含滞留烃中寻找具有较高脆性的页岩.      

川东南石宝矿区龙潭组页岩气(煤层气)潜力分析 ——以SD1井为例

二叠系龙潭组是四川盆地最主要的海陆过渡相页岩气勘探层位。通过钻井岩芯和薄片观察、X射线衍射、扫描电镜、有机地球化学分析、孔渗测试、现场解吸和等温吸附等手段, 以SD1井为例, 对川东南石宝矿区龙潭组烃源岩特征和页岩气潜力进行研究。结果表明: 1)研究区SD1井龙潭组泥页岩累计厚度约47.74 m, 与煤层及粉-细砂岩交互出现, 主要为分流间湾和沼泽微相沉积; 2)泥页岩总体黏土矿物含量高(平均值为49.7%), 富菱铁矿、黄铁矿和锐钛矿, 缺乏长石和其他碳酸盐矿物; 3)有机质主要由镜质组构成, 干酪根δ13C集中分布在–22.8‰ ~ –24.2‰之间, 以Ⅲ型干酪根为主, 有机质丰度高(TOC平均值为7.37%), 处于过成熟生干气阶段, 生烃潜力大; 4)储集空间主要包括微裂缝、有机质孔、溶蚀孔和晶间孔, 孔隙度变化在3.05%~4.35%之间, 平均值为3.79%; 渗透率约为0.486 μD, 远小于0.1 mD, 具超低孔超低渗特征; 5)现场解吸泥页岩含气量为0.61～4.70 m3/t, 平均值为2.16 m3/t, 含气性相对较好, 饱和吸附气含量均大于2.00 m3/t, 显示出良好的吸附性能。综合研究认为, 川东南石宝矿区龙潭组页岩气开发潜力较大, 龙潭组上段中部C14–C17碳质泥岩夹煤层组合和龙潭组中段上部C20–C24碳质泥岩夹煤层组合为主力勘查层段。     

黑色页岩与土壤重金属污染

本文利用ICP—MS等技术分析了湘中地区黑色页岩及其相应土壤的重金属含量,在对分析结果进行统计分析的基础上,探讨了黑色页岩与土壤重金属污染的关系。研究表明,黑色页岩是富集多种重金属元素的特殊岩石。以黑色页岩岩系为母岩的土壤,不仅明显富集Cu、Cd、Cr、Co、Pb、Zn、Mo、Ni、V、U、Sn、Sb、T1、Th等多种重金属元素,而且受到Mo、Sb、Cd、U、Tl、Cu、V、Sn、Th等重金属的污染,其中以Mo、Cd、Sb、U、Tl等的污染尤为严重。黑色页岩土壤重金属污染在一些地方已产生明显的负面环境效应,值得关注。     

延安周边地区页岩地球化学特征及页岩油潜力评价

延安周边地区长7泥页岩地层中获得工业油流,使得针对该地区的勘探工作开始审视页岩油目标。基于此,开展了系统化的烃源岩品质评价工作以及页岩油气潜力分析工作,以期为深入的页岩油勘探提供参考。研究表明,研究区页岩有机质丰度整体较高,平均总有机碳含量4.05%;有机质类型主体为Ⅰ型、Ⅱ₁型及Ⅱ₂型;整体进入了生油窗,处于成熟生油的热演化阶段。页岩的物质来源为陆地与湖泊的混合来源,其整体上沉积于弱还原弱氧化环境。三类有机质中,有机质含量越高,则其生烃能力也越强;Ⅰ型有机质的生烃能力最大、Ⅱ₁型有机质次之,Ⅱ₂型有机质相对最小。Ⅰ型有机质、Ⅱ₁型有机质及Ⅱ₂型有机质,页岩油含量即总游离烃量分别为10.30 mg/g、8.99 mg/g、8.14 mg/g。页岩油相态以游离态为主,吸附态相对较少。可动用性方面,页岩油的可动用资源集中于Ⅰ型有机质,Ⅱ₁型有机质可动用较差,Ⅱ₂型有机质可动用性极差。在综合勘探潜力方面,最适于进行页岩油勘探的对象是Ⅰ型有机质,其次为Ⅱ₁型有机质。Ⅱ₂型有机质基本无页岩油勘探潜力。