中国海相不同类型原油与沥青生气潜力研究

本文通过固体沥青、沥青砂岩及加入不同介质原油与稠油的加水密闭热压模拟实验,对比研究了海相原油与沥青的气体产率特征、生气潜力及其影响因素.结果表明原油与沥青的生气潜力除与岩性、演化程度有关外,还与其所含可溶有机质性质和组成等密切相关,H/C原子比越大,最大烃气产率越高,生烃气潜力越大.储集岩或运移途径岩石中的原油与沥青,当其再次达到成熟-高成熟阶段时,可以作为新的轻质油气或者天然气源岩.     

中国典型海相富有机质页岩的生气机理

目前页岩生烃的评价体系主要停留在静态条件下,忽略了成烃的动态过程,不能正确评价页岩原始的生烃潜力.采用生烃动力学模拟实验方法,分别对一个相对低成熟的典型海相富有机质页岩及其干酪根样品开展封闭体系和半开放体系下的人工熟化,并对熟化后的两个系列样品进行黄金管生气动力学模拟实验.对裂解产物中气态烃化合物、轻烃类化合物以及碳同位素开展了定量分析,结果表明,甲烷生成过程被划分为4个阶段,即生油（小于1.0% EayR_o）、凝析油生成（1.0%~1.% EayR_o）、湿气生成（1.%~2.2% EayR_o）和干气生成阶段（大于2.2% EayR_o）;页岩中甲烷的最大产率主要来自干酪根的初次裂解（占22.7%）、可排沥青（占7.6%）和残余沥青（占19.6%）的二次裂解;经过早期排烃作用的页岩样品仍有大量的可溶沥青,在高-过成熟阶段其可以与干酪根、不可溶沥青相互作用,成为晚期主要的页岩生气母质.      

海陆相泥页岩气体生成的半封闭模拟实验

明确不同沉积环境下页岩气生成机理的差异性对于页岩气成因机理及页岩气地球化学特征研究具有重要意义.选择低演化阶段的海相（中元古界洪水庄组）和陆相（三叠统延长组长7段）泥页岩进行了半封闭热模拟实验,对其气体产物进行了组分和碳同位素分析.结果表明,洪水庄组页岩产气量要远远低于同温度条件下长7段泥岩的产气量.同时,长7段泥岩气体产物二次裂解程度比较高.洪水庄组页岩有机质母源以生油性为主,长7段泥岩沉积过程受到陆源混入,有机质母源以相对偏生气性为主.热模拟实验条件下黄铁矿转化成磁黄铁矿的过程也可能促进长7段泥岩烃类气的生成.热模拟实验中所用样品的状态,即柱状样或颗粒样,也可能会对气体的裂解行为产生影响.在这种情况下,南方地区页岩气高的甲烷产率以及碳同位素倒转可能与厚层页岩高的油气滞留率有关.      

Experimental Investigation into Hydraulic Fracture Network Propagation in Gas Shales Using CT Scanning Technology

Multistage fracturing of the horizontal well is recognized as the main stimulation technology for shale gas development. The hydraulic fracture geometry and stimulated reservoir volume (SRV) is interpreted by using the microseismic mapping technology. In this paper, we used a computerized tomography (CT) scanning technique to reveal the fracture geometry created in natural bedding-developed shale (cubic block of 30 cm × 30 cm × 30 cm) by laboratory fracturing. Experimental results show that partially opened bedding planes are helpful in increasing fracture complexity in shale. However, they tend to dominate fracture patterns for vertical stress difference Δσ _v  ≤ 6 MPa, which decreases the vertical fracture number, resulting in the minimum SRV. A uniformly distributed complex fracture network requires the induced hydraulic fractures that can connect the pre-existing fractures as well as pulverize the continuum rock mass. In typical shale with a narrow (<0.05 mm) and closed natural fracture system, it is likely to create complex fracture for horizontal stress difference Δσ _h  ≤ 6 MPa and simple transverse fracture for Δσ _h  ≥ 9 MPa. However, high naturally fractured shale with a wide open natural fracture system (>0.1 mm) does not agree with the rule that low Δσ _h is favorable for uniformly creating a complex fracture network in zone. In such case, a moderate Δσ _h from 3 to 6 MPa is favorable for both the growth of new hydraulic fractures and the activation of a natural fracture system. Shale bedding, natural fracture, and geostress are objective formation conditions that we cannot change; we can only maximize the fracture complexity by controlling the engineering design for fluid viscosity, flow rate, and well completion type. Variable flow rate fracturing with low-viscosity slickwater fluid of 2.5 mPa s was proved to be an effective treatment to improve the connectivity of induced hydraulic fracture with pre-existing fractures. Moreover, the simultaneous fracturing can effectively reduce the stress difference and increase the fracture number, making it possible to generate a large-scale complex fracture network, even for high Δσ _h from 6 MPa to 12 MPa.     

沥青样品铼-锇同位素分析溶解实验研究

沥青样品中Re、Os含量较低,且组成复杂,因含有大量有机质,在溶样过程中会释放大量CO2,需要大量氧化剂。控制样品称样量和氧化剂比例、用量对保证Os的回收率以及测量信号的稳定性非常重要。本文根据沥青样品组成特点改进了Re-Os同位素分析技术方法,称样量由原来的0.2 g增加到0.4 g,氧化剂由原来的3 mLHCl、6 mL HNO3改为3 mL HCl、4 mL HNO3、3 mL H2O2,改进的方法所得到Os的信号强度提高了大约2倍。考察了改变溶剂组成对不同称样量沥青的氧化效果,研究了氧化剂中加入H2O2对不同称样量沥青样品溶解效果,以及对Os的回收率和仪器测量信号强度的影响程度。采用2 mL HCl、5 mL HNO3、2 mL H2O2作为氧化剂,Carius管高温密闭溶样,直接蒸馏法或传统蒸馏法分离富集Os,丙酮萃取法分离纯化Re,用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对采自云南某铅锌矿床的沥青样品Re-Os同位素进行分析测定。沥青的Re-Os同位素等时线年龄为(60±2)Ma(MSWD=2.5,n=7),初始187Os/188Os值为4.36±0.14,表明该沥青样品中Re-Os同位素体系的封闭性较好,而且物质来源为典型的壳源性质。建立的方法能够用于沥青年龄厘定与来源示踪方面的研究。     

凯里-麻江地区油苗与固体沥青的油源分析

对黔南坳陷典型古油藏、残余油气藏的精细解剖对南方海相碳酸盐岩层系油气勘探研究具有重要意义。本文运用碳同位素、饱和烃色谱、饱和烃色质及芳烃色质等技术,对黔东南地区二叠系—寒武系油苗与固体沥青进行了地球化学特征研究和油源分析。研究表明,凯里地区虎庄47井原油、洛棉志留系砂岩油苗和麻江地区奥陶系红花园组固体沥青三者同源,主要来自下寒武统牛蹄塘组的优质烃源岩。而麻江地区早二叠世茅口组油苗与虎庄47井原油明显不同,主要源于下二叠统栖霞组的优质烃源岩。     

原油二次裂解气——天然气重要的生成途径

本文通过模拟实验,结合塔里木盆地塔中北斜坡地区包括有机质成油、有机质成气及原油二次裂解成气在内的生烃剖面,说明原油二次裂解成气的门限深于干酪根初次裂解成气门限。原油二次裂解生成的天然气与干酪根初次裂解生成的天然气在组分特征和碳同位素特征上存在明显的差异。一些以原油二次裂解气为主要气源所形成气藏的实例,表明原油二次裂解气可以作为特殊的重要的天然气来源。     

海相页岩气储层特征研究进展与发展动态

富有机质泥页岩复杂的沉积成岩过程、细粒特征,以及远小于常规储层的以微米—纳米级为主的孔隙空间,给海相页岩气储层特征研究带来了极大的挑战。近年来借助多项先进技术方法的推广运用,在海相页岩气储层的多个方面形成了重要认识,页岩有机质与其成熟度关系密切,岩石矿物组分判定方法向定量化发展,岩相预测与建模技术得以应用,但成岩作用对储层的影响尚有待进一步探知,物性变化趋势的认识尚存在不同见解,孔隙结构实现了从定性到定量表征的跨越,页岩力学性质的解析能够有效指导压裂改造。通过进一步分析海相页岩气储层研究的发展动态,就页岩气储层孔隙结构系统表征、区域尺度上成岩与岩相变化的时空配置关系、成岩演化—岩相—孔隙系统—有机质丰度潜在的多元关系等研究方向作出了展望,以期推进储层特征研究在深度和广度上向前发展。     

页岩气储层孔隙系统表征方法研究进展

页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,页岩的孔隙特征是决定页岩储层含气性的关键因 素。页岩孔隙结构复杂,一般以纳米孔隙占优势,用常规储层孔隙的表征方法难以解释美国的高产页岩气系统。因此,页 岩纳米孔隙的表征成为制约页岩气资源评价的关键因素。在综述目前国际上对页岩气储层孔隙表征方法的基础上,对比分 析其各自的适用范围和应用前景。页岩储层孔隙的主要表征方法有3种:(1)以微区分析为主的图像分析技术;(2)以压 汞法和气体等温吸附为主的流体注入技术;(3)以核磁共振、中子小角散射 计算机断层成像技术为代表的非流体注入技术。 图像分析能够直观、方便、快捷地获取孔隙形态等方面的特征;流体注入法在表征微孔隙的孔径分布、比表面积等方面具 有独到优势;非流体注入技术由于其原位、无损分析及粒子高穿透力的特点,使研究多种地质条件下的孔隙特性成为可能。 在目前的技术条件下,应明确各种表征技术的优势与限制,根据实际情况合理建立孔隙研究流程,综合利用多种技术手段 能在不同的尺度下有效表征页岩气储层孔隙。     

煤中矿物/金属元素在生气过程中的催化作用

传统煤化作用理论认为,煤层气生成是煤中有机质在地层温度/压力或微生物作用下发生降解或裂解的结果,近年来国内外相关研究成果却对这一传统理论提出了重大质疑。为此,从沉积有机质中具有催化作用的矿物/金属元素、催化模拟实验与其结果表征、催化作用机制3个方面,总结了国内外关于有机质催化生气作用研究的进展,讨论了本领域今后研究工作的重点和发展方向。认为在模拟煤中有机质的矿物/金属元素催化生气时,应考虑有机质和无机质之间的相互作用,兼顾矿物与矿物之间的反应,使之尽可能接近于真实的地层条件;以地质学和化学两大学科的理论为基础,借鉴化工界研究成果,在微观层面上深入研究煤中有机质—无机质作用的态—态催化作用、选键催化作用和微观反应机理。建议重视煤岩学、煤中矿物学、煤无机/有机地球化学与催化化学的综合研究,探究煤中矿物/金属元素催化生气的实质,寻找催化生气的判识标志,针对具体对象建立定量的催化反应速率数学模型和催化生气产率数学模型。