页岩水平井体积压裂设计的一种新方法

页岩水平井常采用体积压裂技术获得产能,压裂形成的缝网体积、渗透率是影响压裂效果的关键因素。目前页岩体积压裂设计借用产能预测模型优化缝网参数,此模型较复杂,不便于现场应用。根据等效渗流原理,将页岩储层压裂后形成的缝网系统等效为一个高渗透带,建立了体积压裂缝网参数与施工规模关系模型,提出了体积压裂设计的3个步骤:体积压裂可行性研究、数值模拟优化缝网参数和施工参数优化。根据QY2页岩油水平井特征,进行了体积压裂设计和现场实施。结果表明:压裂形成的高渗透带对产能的贡献最大;高渗透带数量、体积和渗透率增加,压裂后的累积产量和采出程度逐渐增加,存在最优的高渗透带参数。现场应用表明这种设计方法方便实用,可以推广。     

上扬子黔北地区下寒武统海相黑色泥页岩特征及页岩气远景区评价

依据大量野外页岩实测地质剖面和2口页岩气钻井、样品岩石矿物组分分析、有机地球化学实验等大量分析测试资料,系统研究了上扬子黔北地区下寒武统牛蹄塘组黑色泥页岩的发育特征与分布,并结合北美海相页岩气形成地质条件及我国页岩气选区评价标准,预测了黔北地区页岩气勘探的有利区。结果表明:黔北地区下寒武统牛蹄塘组海相黑色泥页岩厚度大、分布广泛,早期海侵体系域水体相对较深,沉积和沉降中心位于研究区的东南部,主要的物源来自西北部,沉积相类型主要为砂质陆棚、浅水陆棚和深水陆棚相沉积,深水陆棚相分布在东南部地区,呈北西-南东向带状展布。晚期高位体系域,水体深度逐渐降低,随着相对海平面的下降,研究区陆棚砂体范围进一步扩大,浅水陆棚和深水陆棚向东南迁移,范围缩小。黑色页岩的有机质类型为Ⅲ型干酪根,有机碳含量很高,平均值为4.880%,普遍大于2%;有机质成熟度平均值为2.7%,总体演化程度较高; 黑色页岩的矿物成分主要为碎屑矿物和粘土矿物,碎屑矿物含量平均值为61.3%,成分主要为石英和少量的长石;粘土矿物含量平均值为31.1%,主要为伊利石和伊蒙混层矿物。与美国产气页岩的各项指标相比较,黔北地区下寒武统海相黑色页岩具有厚度较大、有机质丰度平均值高、热演化成熟度高、脆性矿物含量低、粘土矿物含量中等,页岩孔隙度低的特征。具备了页岩气形成的基本地质条件,是我国海相页岩气勘探的主要地区之一。综合评价预测了黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气的有利、较有利远景区。     

Lateral variations in the lithology and organic chemistry of a black shale sequence on the Mesoarchean seafloor affected by hydrothermal processes: The Dixon Island Formation of the coastal Pilbara Terrane,Western Australia

The Dixon Island Formation of the coastal Pilbara Terrane, Western Australia is a 3.2 Ga volcanic–sedimentary sequence influenced by syndepositional hydrothermal activity formed in an island‐arc setting. We documented lateral variations in stratigraphy, hydrothermal alteration, and biological activity recorded in the sedimentary rocks (over several kilometers), with the aim of identifying areas of biological activity and related small‐scale structures. The Dixon Island Formation comprises volcaniclastics, black chert, and iron‐rich chert within seven tectonic blocks. Based on detailed geological mapping, stratigraphic columns, carbon isotope composition, and organic carbon (C_org) content, we found lateral (>5 km) variations in stratigraphy and carbon isotope compositions in a black chert sequence above the Mesoarchean seafloor with hydrothermal activity. Two felsic tuff layers are used as stratigraphic marker beds within a black chert sequence, which was deposited on altered volcanic rocks. The black chert sequence in each tectonic block is 10–20 m thick. Thickness variations reflect topographical undulations in the paleo‐ocean floor due to faulting. Early‐stage normal faults indicate extensional conditions after hydrothermal activity. Black chert beds in the topographically subsided area contain higher C_org contents (about 0.4 wt%) than in areas around the depression (<0.1 wt%). Carbon isotope compositions for the black chert vary from ?40 to ?25‰, which are similar to values obtained for a black chert vein within the komatiite–rhyolite tuff sequence (underlying the black chert sequence). Those for other rock types in the Dixon Island Formation are ?33 to ?15‰. Results indicate that deformation occurred soon after the final stages of hydrothermal activity. After this early‐stage deformation, organic‐rich sediments were deposited over an area several kilometers across. The organic‐rich sediments indicate stagnant anoxic conditions that resulted in the deposition of siliceous and organic matter from hydrothermal vein systems. When hydrothermal activity terminated, normal faulting occurred and organic matter was deposited from the sea surface and silica from the seafloor.     

考虑层理影响页岩巴西劈裂及声发射试验研究

基于不同层理角度的页岩巴西劈裂试验,利用高速摄像系统和声发射系统,对页岩力学特性、裂纹扩展及声发射特征的层理效应进行了深入研究。结果表明：（1）页岩巴西劈裂破坏过程可以分为压密、弹性和破坏3个阶段;（2）页岩抗拉强度、劈裂模量和应力峰值时变形的各向异性特征明显,层理角度 30°时,层理效应最为明显, 90°时影响最小;（3） 0°和 15°时试样的裂纹破坏面基本是沿着层理面, 30°时裂纹面交切层理面,与加载基线面重合, 45°～90°的各试样的断裂面呈不同程度的偏离加载基线面,为弧面或曲面;（4） 30°和 45°为破坏机制转化角,其中 30°为沿着层理面压致性张拉开裂转化为交切层理面开裂的转化角, 45°为交切层理面开裂转化为交切层理面且沿着层理面不同程度的剪切滑移开裂的转化角;（5）声发射活动性和能量释放随层理角度的增加而加强,主要因为受层理角度的影响,其破坏机制不同,这也进一步验证了页岩随层理角度的变化,其破坏机制的各向异性。能率峰值与抗拉强度具有很好的线性关系,表明声发射能率峰值能很好地反映岩石抗拉伸破坏的程度。     

柴达木盆地东部石炭系海陆过渡相煤系页岩气地球化学特征及成因

为了弄清柴达木盆地东部石炭系海陆过渡相页岩气特征和成因,选取柴页2井石炭系克鲁克组泥页岩和页岩气样品展开地球化学研究。通过对泥页岩样品热解和镜检实验,页岩气现场解析、室内气体组分测试和碳同位素分析,取得以下认识：柴达木盆地上石炭统海陆过渡相煤系地层发育暗色泥页岩、碳质泥页岩、煤和泥灰岩4类富有机质沉积,TOC含量平均值分别为3.46%、12.34%、77.62%和1.89%,以Ⅲ型和Ⅱ2型干酪根为主,处于高成熟演化阶段,具备生成大量页岩气的物质基础。柴页2井现场解析气中氮气含量较高,含极少量Ar和He,烃类气体以甲烷为主,总体为干气;甲烷稳定碳同位素组成主要分布在-48.6‰～-39.8‰,介于海相和陆相页岩气之间,随深度增大,呈现碳同位素偏重的现象;页岩气以热成因气为主,其次是生物成因气。     

柴北缘盆地YQ-1井中侏罗统石门沟组泥页岩纳米孔隙特征及影响因素

柴达木北缘(柴北缘)盆地侏罗纪是典型的陆相湖沼盆地,是目前具有页岩气潜力的盆地之一。本文运用氮气吸附、有机碳含量、有机质成熟度、全岩X衍射分析等方法,对柴北缘鱼卡地区YQ - 1井中侏罗统石门沟组泥页岩的纳米孔隙特征及控制因素进行研究。结果表明,石门沟组泥页岩纳米孔隙结构复杂,根据吸附回线及孔径分布特征可划分为两类,第一类以一端不透气性孔和开放性平行板状狭缝孔为主,孔径主要集中在3～5 nm范围内,呈单峰状分布;第二类则以一端不透气性孔和开放性倾斜板狭缝孔为主,孔径主要分布在3～5 nm和8～14 nm范围内,呈双峰状分布。孔径小于50 nm的微孔和介孔是比表面积和孔体积的主要贡献者;黏土矿物含量与微孔、介孔、总孔体积呈正相关;在较低的成熟度制约下,泥页岩有机质孔隙基本不发育,有机质丰度较高的石门沟组上段H9泥页岩TOC含量与微孔、介孔、总孔体积呈负相关性,有机质丰度较差的下段H8泥页岩TOC含量与孔体积相关性则不甚明显;孔隙结构及孔径分布受沉积环境水动力条件影响;黏土矿物是石门沟组泥页岩纳米孔隙的主要提供者,是孔隙发育的主控因素,TOC含量与沉积环境也会对泥页岩孔隙发育产生一定影响。     

柴达木盆地德令哈坳陷石炭系页岩气系统评价

石炭系是柴达木盆地油气勘探的新层系,油气勘探程度低,但发育厚度大的高有机质丰度泥页岩,具有很好的页岩气资源潜力。通过对德令哈坳陷石炭系露头剖面进行实测和钻井岩心分析,明确石炭系泥页岩空间展布特征。测定样品有机地球化学参数、孔渗特征,并且进行等温吸附和渗流实验,分析其储集特征。结合德参1井盆地模拟分析,研究石炭系页岩气成藏事件,划分德令哈坳陷石炭系页岩气系统。研究表明：石炭系泥页岩广泛发育,埋深较大但未发生变质;泥页岩有机质丰度较高,有机质类型主要为Ⅱ2型和Ⅲ型,处于成熟-高成熟演化阶段;上石炭统泥页岩发育优于下石炭统;泥页岩表现为低孔低渗特征,孔隙度在1.89%~5.48%,渗透率为(0.115~2.7)×10-7 μm2;上覆地层发育厚层泥页岩可以提供良好的盖层条件;古近纪末-现今为页岩气系统形成的关键时期;上石炭统克鲁克组钻遇天然气显示,证实了德令哈坳陷石炭系页岩气系统的存在。在泥页岩厚度、埋深、TOC含量、成熟度等条件综合评价基础上,将德令哈坳陷划分为德令哈页岩气系统与埃北页岩气系统。     

鄂尔多斯盆地南部延长组长9段页岩气资源潜力评价

鄂尔多斯盆地南部延长组长9段为长7段之外另一套富含页岩气层段,然而其资源潜力长期未被重视。通过黄探1井的钻探在长9段发现了高含气量的页岩层段,初步证实了其资源潜力。本文利用黄探1井钻探成果并结合大量邻区钻井资料,对鄂尔多斯盆地南部长9段泥页岩发育特点、有机质丰度、有机质类型、热演化成熟度、岩矿特征、储层物性及含气性等方面开展研究,对其页岩气资源潜力进行了评价。总体认为:长9段沉积时期半深湖-深湖相发育,为油页岩形成提供了良好的沉积条件;长9段总有机碳(TOC)平均质量分数3.98%,有机质丰度高,以偏腐殖Ⅱ₂型混合有机质为主,处于高成熟演化阶段;页岩储层孔隙度与渗透率均较低,成岩矿物以石英和长石体积分数较高。鄂尔多斯盆地东南部延长组长9段页岩气平均含气量高达2.92 m³/t,是鄂尔多斯盆地下一步页岩气勘探开发的有利方向。     

内蒙古石拐盆地下侏罗统武当沟组烃源岩有机地球化学特征

内蒙古石拐盆地广泛发育下侏罗统武当沟组煤系烃源岩.在进行野外地质勘查、典型剖面实测、样品采集及实验分析基础上,进行了有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度等有机地球化学特征研究,初步对其生烃潜力进行评价.研究认为,石拐盆地中下侏罗统武当沟组烃源岩TOC含量主要分布于0.7%~12.4%,有机质类型为Ⅱ2型和Ⅲ型,Ro分布于0.47%~0.71%之间,演化程度为未成熟-低成熟.武当沟组是内蒙古中部地区重要的生烃层系,具备非常规油气资源潜力.     

利用超声尾波干涉评价页岩应力敏感性

岩石应力敏感性是岩石内部微裂隙发育的一种反映,对于致密储层物性和成缝能力（可压性）评价具有重要作用。由于页岩油气储层基质模量高,对应力的敏感性相对较弱,需要寻求新的高灵敏度测试方法。尾波干涉是运用介质中的散射波来监测介质微弱变化的一种测量方法,对岩石应力变化具有较高的敏感性。借助GCTS RTR-1500高温、高压三轴测试试验系统,对重庆城口县下寒武统鲁家坪组露头页岩开展尾波干涉试验,研究了页岩尾波发育规律及其对应力的响应,分析了页岩在不同围压下的应力敏感性。结果表明：页岩尾波应力敏感性大于直达波,S波应力敏感性大于P波;尾波波速相对变化率随应力的变化能够较好地反映页岩内部裂隙的产生,与扩容点有很好的对应关系;围压使部分裂隙闭合,天然裂隙密度减小,页岩应力敏感性系数降低。尾波干涉可作为页岩的应力敏感性和成缝能力评价的方法。