页岩气稳定碳同位素组成特征及应用前景

页岩气作为一种自生自储的非常规天然气,其稳定碳同位素组成可能具有与常规天然气不同的特征。综述了页岩气碳
同位素特征和应用方面的最新研究,包括高成熟页岩中存在天然气的甲烷碳同位素组成(δ13C1)大于乙烷碳同位素组成(δ13C2)
的“反序”现象及其成因;在页岩气生产或现场解吸过程中,δ13C1 随时间增加而逐渐变重现象和页岩气稳定碳同位素参数在判别
页岩气成因类型、预测页岩气的产能以及吸附气与游离气相对含量和判断页岩储集物性等方面的应用。认为进一步开展页岩气
稳定碳同位素组成特征、碳同位素变化与吸附气和游离气相对含量的关系和开采或现场解吸过程中同位素变重程度与页岩储集
物性的关系等方面的研究,建立起相应的预测模型,对有效指导页岩气勘探开发具有重要意义。      

页岩气藏储层特征及开发机理综述

页岩气藏属于含有大量吸附态天然气的致密性气藏,相比常规气藏有其独特之处,为了更有效地开发页岩气藏,在综述
国内外大量研究成果基础上,介绍并分析了页岩气藏的储集特征、孔渗特征及吸附-解吸规律解,页岩气微观运移方式、流态判断
以及对产能的影响;指出页岩气与煤层气的解吸、微观运移特征有很大差异,因此,今后建立适合页岩气解吸的吸附模型、分析页
岩气的微观运移机理、特征及影响产能的主控因素等问题值得进一步研究。      

中国西北地区页岩气形成地质条件分析

长期以来,对西北地区盆地常规石油勘探已经取得了巨大突破,但页岩气的勘探仍处于起步阶段。页岩气具有自身的
成藏机理,需要特殊的地质条件。通过分析我国西北地区塔里木盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、银-额盆地和焉耆盆
地页岩分布情况、厚度、面积、总有机碳含量、热演化程度、有机质类型、矿物岩石成分等因素,认为中国西北地区页岩分布面积广
泛、厚度大,许多盆地或地区页岩有机碳含量高、热演化程度高、有机质类型好,具备页岩气大规模成藏的地质条件。其中吐哈盆
地页岩与塔里木盆地页岩中黏土矿物含量低,石英等脆性矿物含量高,易受外力作用影响形成天然裂缝与诱导裂缝网络结构,有
利于页岩气开采。与美国产气页岩的各项指标比较发现,塔里木盆地与准噶尔盆地古生界海相及海陆交互相页岩厚度大、脆性矿
物种类多且含量高,但有机质丰度较美国海相产气页岩低,且热演化程度高(大部分处于高-过成熟热解气阶段)。与埋深超过
3000m的古生界过成熟(Ro 为0.51%~3%)页岩和浅埋深但有机碳含量偏低(普遍小于2%)的新生界陆相页岩相比,中生界湖
相和湖-沼相高有机碳含量(最高值达15.6%)页岩更具有勘探价值。      

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%,Ro>0.4%,页岩单层
厚度≥9m,脆性矿物(石英)体积分数≥50%。对比分析表明,中上扬子区志留系页岩气有利区主要为川东北、川东、鄂西渝东和
湘鄂西区。      

扬子北缘中二叠统孤峰组不同岩性孔隙特征及其地质意义

孔隙是页岩层系是否具有生烃能力、储气能力和开采价值的主要标志。采用场发射扫描电镜对鄂西建始扬子北缘中二
叠统孤峰组硅质页岩、泥质灰岩和碳质页岩3类岩石采取二次电子模式扫描,发现并分析了5大类9小类孔隙,即①絮凝作用孔
隙;②有机质化石孔;③有机质碎片沥青孔;④黄铁矿粒间孔;⑤矿物颗粒晶间孔;⑥微型通道;⑦微裂缝;⑧钙质化石孔;⑨碎屑与
围岩之间孔。研究表明,硅质页岩中发育较多的黄铁矿微球粒以及絮凝结构,有机质孔隙从纳米级至微米级;泥质灰岩中以矿物
质孔隙为主,微裂缝比较发育,脆性矿物多;碳质页岩中存在大量蜂窝状孔洞和广泛分布的微裂缝,孔隙类型主要为有机质纳米
孔。碳质页岩与传统储层孔隙特征具有很大差异,是页岩气勘探最为有利的岩层。      

基岩油气藏的形成与分布

与成层性良好的沉积岩油气藏相比,基岩油气藏属于特殊类型的油气藏。在前人研究的基础上,结合辽河坳陷所发现
的基岩油气藏,界定了基岩油气藏的内涵,梳理了全球基岩油气藏的分布特征,研究了基岩油气藏的形成条件与控制因素,提出了
目前面临的问题。基岩油气藏包括基岩顶部风化壳油气藏和内幕油气藏2种类型,与构造特征明显的潜山相比较,其更强调岩性
特征;全球已超过30个盆地中发现了基岩油气,主要发育在构造活动强烈的裂陷盆地、走滑盆地和前陆盆地;基岩油气来源于周
围毗邻多洼陷的烃源岩层段,储层的储集空间分为顶部风化壳溶蚀孔洞和内幕网状裂缝系统,后者主要遵循“岩性优势序列”发
育,圈闭发育存在纵向上的多重性和空间上的普遍性特点,源储接触方式分为垂向直接接触、侧向直接接触和间接接触3种类型,
并依此建立3种油气成藏模式,受到多洼陷的烃源岩条件、多期次的断裂活动、广布性的圈闭条件和内外结合的沟通条件等控制;
强调了基岩油气藏在内幕储层形成机制、油气成藏和油气水分布规律等方面存在的问题,为下一步基岩油气藏勘探指明了方向。      

湘鄂西-渝东地区牛蹄塘组页岩气勘探前景评价

综合利用沉积学、岩石学和地球化学分析手段,对湘鄂西-渝东地区下寒武统牛蹄塘组(与水井沱组对应)黑色页岩的
页岩气形成物质基础(沉积相、岩性、有机质丰度及类型、成熟度等)、储集层特征(孔隙类型、X衍射特征)进行系统性研究后发现:
①研究区牛蹄塘组以深水陆棚相沉积的黑色页岩、硅质页岩为主,厚度较大,分布广泛;②其w(TOC)平均值达1.84%,成熟度为
2%~6%不等,达到成熟-过成熟阶段;③页岩孔隙类型以粒间孔、石英粒内溶孔、黄铁矿晶间孔为主,另有少量黏土矿物溶蚀孔
洞;④页岩中石英质量分数为50%~80%不等,与美国Branett页岩具有较强的相似性,均呈两段式。对于页岩气勘探前景评价而
言,除了优越的页岩气物质基础条件外,后期硅化程度、埋藏深度、后期构造改造强弱等因素同样起着举足轻重的作用。      

北京地区中元古界下马岭组页岩气形成条件

以野外露头与地热井的岩屑样品为基础,以岩石学、有机地球化学和储层物性实验测试分析为手段,对北京地区中元古
界下马岭组页岩进行了页岩气形成条件研究。结果表明,中元古界下马岭组页岩分布广泛,沉积厚度大,有机碳含量高,有机质类
型好,以Ⅱ型为主、兼有少量的Ⅰ型,具有良好的页岩气形成条件。中元古界下马岭组页岩矿物组成主要为石英和黏土矿物,石英
平均质量分数为60%,黏土矿物平均质量分数为31.5%,黏土矿物中伊利石含量最高,占黏土矿物总组成的77.54%;页岩中微孔
隙与微裂缝发育,具备良好的页岩气赋存条件,等温吸附实验也证明了这一点。北京地区经历了多期构造变动,但页岩气藏具有
较强的抗构造破坏能力,使得研究区具有较好的页岩气保存条件。总体认为北京地区中元古界下马岭组是较理想的页岩气勘探
目的层系。      

页岩气储层压裂改造关键技术及发展趋势

页岩气是国内外新兴的非常规新能源,可作为常规能源的重要补充,在当前世界能源紧缺形势下具有特别重要的战略
意义。当前,我国页岩气资源潜力巨大,尚处于起步阶段,远落后于北美地区的商业化开发,但国家高度重视页岩气的勘探开发,
以有效缓解能源紧缺。页岩气高效开发的关键在于储层的水平井压裂改造,也是当前我国页岩气产业面临的重大困难之一。整
理和比较了多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂、重复压裂、CO2 与N2 泡沫压裂、缝网压裂等当前储层压裂改造的关键
技术及适用条件,对比了压裂中常用的滑溜水、复合压裂液、泡沫等各类压裂液体系和各类添加剂的优劣效果,总结了井下微地
震、测斜仪、直接近井筒裂隙监测、分布式声感器等常用的裂缝监测技术适用范围。初步展望认为,超高导流能力压裂和超临界
CO2开发技术是未来的发展趋势。      

大面积连续分布是页岩层系油气的标志特征——以鄂尔多斯盆地为例

非常规页岩层系油气资源大面积连续分布,是未来全球油气供应的重要接替领域。提出了页岩层系油气的地质内涵,即烃源层系生成、滞留或就近聚集在生烃层系内部或紧邻生烃层系的致密储集层中,利用新技术可实现工业开采的连续分布油气资源,包括源储一体型和源储紧邻型两种资源类型。鄂尔多斯盆地是致密油气、页岩油气等非常规页岩层系油气资源的有利发育区,中生界三叠系延长组、上古生界石炭系—二叠系源储接触面积大,页岩油气、致密油气主要在源内或近源大面积连续分布,具有“普遍含油气、储层致密、低压、低丰度”的典型地质特征,具有稳定平缓的构造面貌、较高成熟源岩广布式生排烃和大面积致密储层叠置分布的有利成藏地质背景,致密油气“甜点区(段)”主要受生烃中心和厚层砂岩分布共同控制,页岩油气“甜点区(段)”主要受富有机质页岩规模、热演化程度、天然裂缝等共同控制。随着页岩层系油气的深入勘探开发,以大面积连续分布为标志特征的页岩层系油气地质理论将深入发展,成为石油天然气地质学的下一次大飞跃。