渝东南下古生界页岩构造裂缝形成及分布控制因素

天然裂缝对页岩气储集和渗流有重要影响,但目前对页岩构造裂缝研究不够深入。本文通过露头、岩心裂缝观察和分析,探讨了渝东南下古生界页岩构造裂缝类型、形成机理及分布控制因素。基于裂缝特征及力学成因,将剪切裂缝分为高角度剪切裂缝、倾斜滑脱裂缝和水平滑脱裂缝。倾斜滑脱裂缝是在上覆岩层重力和水平构造应力共同作用下沿应力集中的软弱面发生剪切滑动形成,水平滑脱裂缝是在构造挤压应力作用条件下主要沿页理面方向的剪切或层间滑动形成;页理发育程度及岩层曲率是控制水平滑脱裂缝形成的关键因素,岩石矿物组成、构造作用及岩层厚度是控制其它类型构造裂缝形成和分布的主要因素,页岩岩石力学层的划分需要根据裂缝特征、岩性变化特征、岩石力学参数及沉积界面等综合确定,岩层厚度与层间构造裂缝密度呈负相关关系。     

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床成因新认识

天津蓟县东水厂锰方硼石矿床是世界上唯一一个具有经济开发价值的锰方硼石矿床,锰方硼石赋存与中元古代高于庄组二段泥晶白云岩中。本文通过微量元素分析探讨了锰方硼石的成矿环境,测定结果显示Sr/Ba=0.125~0.128;V/(Ni+V)=0.230~0.320;Th/U=4.356~4.898;V/Cr=0.018~0.026,各微量元素对比值范围变化不大;LREE总量为66.12×10~(-6)~67.90×10~(-6),HREE总量(包含Y)为18.88×10~(-6)~19.56×10~(-6),LREE/HREE值为3.38~3.60,Y/Ho值介于28.25~29.14之间,δCe介于0.829~0.854之间,显示为弱的负Ce异常,δEu值介于0.831~0.846之间,显示为弱的负Eu异常。地球化学数据指示其成矿环境属海相沉积环境,海水环境为相对氧化的状态,成矿过程中有陆源物质的加入。Sm/Nd-Eu/Sm图解表明研究区与柴达木盆地第三系蒸发岩较为相似,反应锰方硼石成矿时具有类似的蒸发成因。通过对硼同位素(δ~(11)B的数值范围为1.4‰~10.7‰)的解译进一步探讨了锰方硼石在原生成矿阶段的具体成因(海相蒸发沉积)。结合前人所做的锰方硼石地球化学数据,对东水厂锰方硼石矿床的成因做出了新的解释,即锰方硼石成矿时应属海相蒸发成因,而热液活动的过程则可能是发生于锰方硼石成矿之后,属后期热液改造作用,从而形成了锰方硼石复杂的地球化学特征。     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩成岩作用及演化特征

富有机质泥页岩蕴含丰富的油气资源,但成岩研究基础薄弱,已成为制约页岩油气勘探开发进程的重要因素。通过开展成岩热模拟实验,结合扫描电镜观察、流体成分测试及有机酸测试等实验测试手段,全面描述实验过程中所发生的水-岩化学反应,试图揭示泥页岩成岩过程及成岩演化规律。研究结果显示,有机质热演化过程中存在一个较宽的有机酸生成窗口,对孔隙流体性质具有重要影响;长石和方解石存在接力溶蚀现象,长石溶蚀高峰过后紧接着出现方解石溶蚀高峰,但方解石溶蚀窗较窄,此后出现方解石重新沉淀结晶;黏土矿物转化及长石的溶蚀过程中会产生大量自生微晶石英,成链状或簇状胶结泥页岩骨架。泥页岩地层作为一个相对封闭体系,各类成岩作用之间相互关联,相互影响,构成错综复杂的成岩体系,进一步增加其成岩作用研究难度。     

瓦斯压力对煤系页岩瓦斯吸附特性影响核磁共振谱试验研究EI北大核心CSCD

瓦斯压力是影响煤系页岩瓦斯吸附特性的关键因素。以阜新高瓦斯矿井清河门矿煤系页岩为研究对象,采用低场核磁共振（NMR）谱技术,通过向放有试样的夹持器中不断充入瓦斯,模拟煤系页岩瓦斯集聚赋存过程。以核磁共振T2谱幅值积分作为反映瓦斯吸附量定量化指标,从微细观角度定量研究瓦斯压力对吸附态和游离态瓦斯量影响规律。试验结果表明,（1）两个截止阈值确定了吸附态和游离态瓦斯T2谱曲线范围;（2）瓦斯压力对煤系页岩吸附态和游离态瓦斯增量均有显著影响。吸附态瓦斯增量变化受控于煤系页岩和瓦斯分子间作用力,而游离态瓦斯增量则主要与煤系页岩孔隙结构有关;（3）吸附态瓦斯量与瓦斯压力间关系符合朗格缪尔等温吸附方程,而游离态瓦斯与瓦斯压力呈3次函数关系;（4）以瓦斯T2谱均值变化幅度定量描述孔隙平均半径扩胀变形程度,随瓦斯压力增加,煤系页岩中大孔隙结构均发生显著扩胀,平均半径增加1.47倍,而微孔隙结构尺寸未见明显变化。     

页岩孔隙系统研究实验方法

基于页岩孔隙系统的特殊性,讨论了FESEM-QEMSCAN、FIB-FESEM、NANO-CT、氮气吸附法、小角中子散射等几种页岩孔隙系统研究方法的特点和适用范围。指出场发射扫描电镜以及与之结合的能谱和矿物定量评价系统(FESEM-QEMSCAN)是研究页岩纳米级孔隙类型、大小、形态以及矿物分布的基础手段;聚焦离子束扫描电镜、微纳米CT可刻画页岩孔隙系统在三维空间的展布特征,利用获得的三维数据体进行数值模拟,可进一步计算孔隙度、渗透率等物性参数;氮气吸附法可对小于100nm的极微孔隙的孔径、形态进行求算;小角中子散射则可利用孔隙中存在的气体分子,获得孔隙系统连通性等重要参数。最后从页岩岩石组构的角度,探讨了页岩孔隙控制因素,指出有机质含量与成熟度,黏土矿物类型、含量,碎屑颗粒的含量以及成岩强度是影响页岩孔隙系统的主要因素。     

四川盆地焦石坝区块深部页岩力学特性试验研究

为深入研究不同埋深页岩储层的力学性质,对四川盆地焦石坝区块五峰-龙马溪组平行层理取心试样进行单轴压缩试验,总结了取样区段页岩试样的力学特性、强度规律以及破坏特征。实验及分析结果表明:该区块页岩呈现典型的脆性破坏特征,破坏形式以劈裂破坏为主、伴随部分或局部剪切破坏,并细分5种单轴压缩条件下的基本破坏形式;页岩抗压强度随埋深增加整体上呈现出两端低中间高的现象;随取心角度的增大,变形参数和抗压强度总体上均呈现出先增大后减小的趋势;对比分析了页岩试样力学参数的横向和纵向异性度,弹性模量和泊松比的横向及纵向异性度均在1.50附近,抗压强度的异性度显著高于弹性模量和泊松比的异性度;层理的影响是导致页岩强度及破坏方式差异性的主要原因之一,层理面在一定程度可以决定岩体的强度及破坏方式;水力压裂过程中,横向异性度大的层理面首先被打开,导致压裂通道沿层理面扩展,难以形成复杂裂缝网络,达不到理想的压裂效果,在施工过程中要避免此类层理面被打开。     

中国海相页岩岩相精细划分及测井预测:以四川盆地南部威远地区龙马溪组为例

开展海相页岩岩相精细划分及预测研究对页岩气勘探开发层位选择具有重要意义。本文基于页岩储层品质及压裂品质两个要素,提出以TOC含量、矿物组成为基础的"两步法"页岩岩相划分方案。在岩心观察描述的基础上,利用岩石薄片分析、X全岩衍射分析及TOC含量测量等资料,以川南威远地区龙马溪组页岩为例,开展了页岩岩相划分,分析了不同岩相的属性差异。结合测井资料,根据概率神经网络原理,建立了页岩岩相预测模型,开展了该地区单井岩相预测,揭示了威远地区龙马溪组页岩岩相组合及分布特征:(1)威远地区龙马溪组发育11种岩相类型,其中5种富有机质页岩岩相,6种贫有机质岩相;(2)富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相及富有机质硅质-碳酸盐质页岩相因具有高TOC含量和高脆性特征,保证了页岩良好的生气能力及可压裂性,为最有利岩相类型;(3)有利岩相组合主要分布在龙马溪组底部,平面上自威远地区北西向南东方向,组合厚度增大,组合类型变化。北西部W1井,以富有机质硅质页岩岩相与富有机质碳酸盐质-硅质页岩相组合为主,厚20m;往南东至W2井,以富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹薄层状富有机质黏土质页岩相为主,厚30m;至南东部W4井,为富有机质硅质页岩相、富有机质碳酸盐质-硅质页岩相、富有机质硅质-碳酸盐质页岩相夹厚层状富有机质黏土质页岩相组合,厚35m。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段暗色泥页岩吸附特征及其影响因素

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段在研究区志丹-甘泉地区主要为一套深湖相暗色泥岩和页岩沉积,其TOC含量高、有机质类型主要为Ⅱ1型、Ro多在0.6%~1.2%,是该盆地已发现大量油藏的主要源岩。为了探讨长7段富有机质泥页岩的吸附特征,选取了研究区长7段16块泥页岩样品进行了等温吸附、总有机碳含量、X-衍射、热成熟度及液氮吸附等配套分析测试,在此基础上探讨了长7段陆相富有机质泥页岩的吸附能力及其影响因素。结果表明:研究区长7段泥页岩的兰氏体积为0.56~4.43m3/t,随着压力的增大,吸附能力迅速增加,当增至一定程度,达到饱和后,将不再增加;泥页岩的吸附能力与有机碳含量、黏土矿物含量、比表面和孔体积具有正相关关系;与许多海相泥页岩相反,研究区陆相泥页岩的吸附能力与石英含量呈负相关关系,这可能与石英来源不同有关,陆相泥页岩的石英为陆源碎屑成因;泥页岩的吸附能力与热成熟度在Ro0.9%左右时呈负相关,而后当Ro0.9%时呈正相关关系。综合评价认为,TOC含量、黏土矿物含量是影响泥页岩吸附能力最重要的因素,而比表面是最直接的因素。     

陆相页岩储层特征及其影响因素:以四川盆地上三叠统须家河组页岩为例

以我国四川盆地上三叠统须家河组页岩为重点研究对象,在大量岩心、露头样品分析化验基础上,开展陆相页岩储层孔隙特征研究。采用高压压汞法、液氮吸附法、脉冲式渗透率法等多种手段相结合测定页岩储集物性,表明须家河组具有一定的储集性能,孔隙度为0.95%~4.77%,平均为2.73%。运用岩心观察、薄片观察、场发射扫描电镜等直接观察手段与高压压汞、氮气等温吸附等实验系统研究须家河组页岩的储集空间特征,明确纳米级基质孔隙是须家河组储集空间的主体,包括原生残余孔、颗粒间孔、溶蚀孔和有机质孔,孔径2~100nm,50nm的孔隙占83.9%,有机质孔隙局部发育。影响须家河组页岩储层特征的主要控制因素包括TOC含量、黏土矿物含量以及有机质热演化程度。     

中国陆块海相盆地成钾条件与预测研究进展综述

中国古代海相钾盐找矿是一个"久攻不破"的难题,古代海相及海陆交互相盆地能否成钾也是长期争议的问题,也就是中国小陆块能否成钾、成大钾矿的关键问题。为此,本文以板块构造运动为主线,对中国主要小陆块漂移历史、成盆构造、古气候、古地理及海相/海陆交互相蒸发岩沉积特征进行了系统梳理和总结;在此基础上,基于盆地"构造-物源-气候"三要素耦合成钾理论,分析中国小陆块海相盆地成钾条件、成矿机理;同时,总结和借鉴全球海相钾盐成矿标志,建立钾盐成矿评价指标体系。基于这些研究基础,借助对主要陆块的区域构造和古地理特征、物质来源、古气候面貌等恢复及分析,对主要陆块的海相成钾潜力进行评价,同时预测找钾战略靶区。钾盐成矿模式研究表明:兰坪—思茅盆地白垩系、上扬子陆块四川盆地中—下三叠统、华北陆块陕北盆地中奥陶统及塔里木陆块库车盆地古近系等盆地及其层位具有较大的成钾潜力。结合成钾指标对比分析,优选圈定了思茅盆地南部、四川盆地中东部及塔里木的库车盆地等战略靶区内较为明确的重点靶区,可以进一步开展钻探验证。这些研究成果为在中国继续开展海相钾盐成矿研究和找钾提供科学依据。