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中-上扬子地区下寒武统筇竹寺阶泥页岩差异成气过程分析

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地学前缘 2023年第3期30卷 44-65页

作者：何陈诚陈红汉肖雪薇刘秀岩苏奥中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 中国地质大学(武汉)资源学院石油地质系湖北武汉430074 长江大学地球科学学院湖北武汉430100

中上扬子地区下寒武统筇竹寺阶黑色泥页岩具有很高的总有机碳丰度(TOC含量)和生烃潜力而被认为是继上奥陶—下志留统五峰组—龙马溪组页岩气取得突破之后最有潜力的后备勘探层系。其优质烃源岩主要分布于绵阳长宁裂陷槽、湘鄂西裂陷槽... 详细信息

中上扬子地区下寒武统筇竹寺阶黑色泥页岩具有很高的总有机碳丰度(TOC含量)和生烃潜力而被认为是继上奥陶—下志留统五峰组—龙马溪组页岩气取得突破之后最有潜力的后备勘探层系。其优质烃源岩主要分布于绵阳长宁裂陷槽、湘鄂西裂陷槽、川东黔北深水陆棚相和斜坡盆地相。优质烃源岩层段受沉积相带控制主要分布于筇竹寺阶下部,其TOC具有不对称单峰型分布样式;若受到热水沉积影响,则出现两个TOC峰值;在深水陆棚和斜坡盆地相中上部则发育多个稳定分布的TOC峰值。烃源岩生烃史数值模拟、流体包裹体分析、超低浓度U-Pb定年和页岩气组分与同位素组成成因分析综合结果表明,中上扬子地区下寒武统筇竹寺阶黑色泥页岩存在两种成烃演化模型:(1)以湘鄂西和川东地区为代表,筇竹寺阶烃源岩经历一期生油和原油/干酪根裂解生气过程,加里东晚期(430 Ma)第一次生油,温度95.7~105.2℃;海西晚期(270 Ma)原油开始裂解成气,温度144.7℃左右;燕山早期湿气二次裂解,温度215.3℃;成气时限270~130 Ma;燕山晚期至今(130~0 Ma)页岩气泄漏。(2)以陕南、川南、川中和川西南等地区为代表,筇竹寺阶烃源岩经历了两期生油和原油/干酪根裂解生气过程;第一期生油时间421.5 Ma,温度115.8~128.9℃;第二期生油时间262.4~256.4 Ma,温度137.1~150.0℃;海西晚期((259.4±3.0)Ma)裂陷槽筇竹寺组原油在140℃左右开始裂解成气;燕山中—晚期(175~133 Ma)湿气二次裂解,温度220℃左右;至今由于保存条件较好仍处于聚集和调整过程之中。不同成烃演化模型的出现主要是受区域构造沉积演化控制的。研究区下寒武统筇竹寺阶泥页岩气主要为有机成因的“油型气”,是干酪根裂解气和原油裂解气混合气;黔北地区和渝东南地区内因断层发育,早期生成的页岩气受到地表水和大气的冲洗,使得页岩气组分和同位素发生变化,富氮、δ13 C 1值降低。

关键词：中上扬子地区筇竹寺阶泥质烃源岩生烃史模拟页岩气流体包裹体 U-Pb定年

涪陵页岩气田平桥区块页岩气储层有机质孔发育特征

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石油学报 2019年第4期40卷 423-433页

作者：陈曼霏何生易积正张柏桥舒志国何陈诚杨锐董田中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室湖北武汉430074 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司湖北潜江433124

涪陵页岩气田二期产建区的平桥区块上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组一段(龙一段)海相富有机质页岩中纳米级有机质孔较发育,是页岩气储层的重要孔隙类型。利用氩离子抛光-场发射扫描电镜(FE-SEM)技术和Image-Pro Plus统计软件以及气体... 详细信息

涪陵页岩气田二期产建区的平桥区块上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组一段(龙一段)海相富有机质页岩中纳米级有机质孔较发育,是页岩气储层的重要孔隙类型。利用氩离子抛光-场发射扫描电镜(FE-SEM)技术和Image-Pro Plus统计软件以及气体物理吸附实验,对平桥区块JY-B井五峰组和龙一段不同小层的14块页岩岩心样品进行了有机质孔形状、数量、孔径分布的观察和统计,并对有机质面孔率进行了计算。利用FE-SEM观察发现五峰组页岩样品有机质孔形状以边缘收缩的多角形为主,龙一段下部页岩样品有机质孔形状多呈不规则椭圆形和近圆形,龙一段上部页岩有机质孔多呈压扁状椭圆形、不规则近圆形和长条形;页岩样品中有机质孔的孔径主要为5～600nm,有机质孔的主体孔径在5～30nm,龙一段页岩样品孔径在100～600nm的有机质孔数量相对较多;五峰组(1小层)和龙一段下部3小层页岩样品平均单颗粒有机质面孔率相对最大,其次是龙一段上部7和8小层;五峰组和龙一段下部与上部页岩样品有机质面孔率与TOC具有不同的正相关关系。采用气体吸附实验得到页岩样品中0.3～10 nm孔隙的累积孔容与TOC呈良好的线性正相关关系,表明这部分孔隙中的有机质孔占有重要地位。3套页岩层段有机质孔发育特征及差异性与页岩有机碳含量、矿物组成和构造挤压改造等因素有关。

关键词：有机质孔有机质面孔率储层五峰组龙马溪组平桥区块页岩气田涪陵地区

焦石坝区块五峰组与龙马溪组一段页岩有机孔隙结构差异性

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石油与天然气地质 2018年第3期39卷 472-484页

作者：何陈诚何生郭旭升易积正魏志红舒志国彭女佳中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室湖北武汉430074 中国石化勘探分公司四川成都610041 中国石化江汉油田分公司湖北潜江433124

焦石坝区块五峰组和龙马溪组一段海相富有机质页岩中纳米有机孔隙十分发育,有机孔隙成为该页岩气储层的重要储集空间。应用场发射扫描电镜(FE-SEM)和Image J统计软件以及气体吸附测试,对五峰组和龙马溪组一段下部和上部3套页岩的20块样... 详细信息

焦石坝区块五峰组和龙马溪组一段海相富有机质页岩中纳米有机孔隙十分发育,有机孔隙成为该页岩气储层的重要储集空间。应用场发射扫描电镜(FE-SEM)和Image J统计软件以及气体吸附测试,对五峰组和龙马溪组一段下部和上部3套页岩的20块样品有机孔隙结构(孔隙形状、数量、孔径分布)进行了观察和参数统计分析,并对有机质面孔率进行了计算。根据利用FE-SEM观察到的孔径分布在2~900 nm,主要在10~900 nm的有机孔隙特征发现五峰组、龙马溪组一段下部和上部页岩的纳米有机孔隙结构存在明显的差异性。五峰组页岩有机孔隙形状多为不规则棱角形,而龙马溪组一段页岩有机孔隙形状多呈椭圆形和近圆形。五峰组页岩样品孔径在10~50 nm有机孔隙相对最发育,其次是龙马溪组一段上部;而龙马溪组一段下部页岩样品孔径在50~900 nm的有机孔隙相对最发育,其次是龙马溪组一段上部。根据孔径主要在10~900 nm的6 1400余个有机孔隙的统计结果,页岩样品平均单颗粒有机质面孔率与有机碳含量(TOC)有粗略的正相关性,但五峰组页岩样品平均有机质面孔率相对略偏小。根据气体吸附孔径测定及分析,页岩样品中孔径在0.3~1.5 nm和2~10 nm范围的纳米孔隙发育程度与TOC具有明显的正相关性。焦石坝区块五峰组、龙马溪组一段下部和上部页岩有机碳含量的差异性、五峰组页岩处于挤压滑脱层底部且经历了更明显的分层滑脱改造以及改造引起的部分超压释放,可能是3个层位页岩有机孔隙结构差异性的原因。

关键词：有机孔隙结构差异性面孔率页岩气五峰组龙马溪组焦石坝区块四川盆地

川东南彭水地区五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构及差异性

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地球科学（中国地质大学学报） 2017年第7期42卷 1134-1146页

作者：彭女佳何生郝芳何希鹏张培先翟刚毅包书景何陈诚杨锐中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室湖北武汉430074 中国石油大学山东青岛266580 中国石化华东油气分公司石油勘探开发研究院江苏南京210011 中国地质调查局油气资源调查中心北京100029

页岩孔隙结构及差异性是页岩含气性和产能评价的基础性问题.针对川东南彭水地区五峰组与龙马溪组页岩的孔隙结构已有若干研究成果,然而在页岩孔隙结构差异性和有机孔定量特征方面还缺乏研究.利用低温低压氮气吸附测定和氩离子抛光-场发... 详细信息

页岩孔隙结构及差异性是页岩含气性和产能评价的基础性问题.针对川东南彭水地区五峰组与龙马溪组页岩的孔隙结构已有若干研究成果,然而在页岩孔隙结构差异性和有机孔定量特征方面还缺乏研究.利用低温低压氮气吸附测定和氩离子抛光-场发射扫描电镜(FE-SEM)技术,对页岩样品纳米孔隙进行了二维观察与统计以及分形特征计算,研究了3nm至几百nm页岩孔径范围的孔隙结构及其差异性.研究区五峰组-龙马溪组页岩有机孔十分发育;氮气吸附测定页岩孔隙形状包含开放型圆筒状、层状结构狭缝状和墨水瓶状等;扫描电镜观察有机孔形态主要有近圆形、椭圆形和多角形等.五峰组和龙马溪组页岩孔隙结构具有明显的差异性,主要体现在孔径大小、形态和数量上.氮气吸附测定表明,五峰组页岩孔隙比表面积和总孔容较龙马溪组大,微孔所占总孔的比例也较高;五峰组页岩孔径相对龙马溪组更细窄.扫描电镜二维图像观察与统计结果表明,五峰组有机孔径以小于35nm为主,形态以多角形为主;龙马溪组有机孔径以小于50nm为主,形态多呈近圆形和椭圆形.五峰组页岩的分形维值大于龙马溪组页岩,说明前者孔隙复杂程度较高.

关键词：孔隙结构分形特征五峰组龙马溪组海相页岩彭水地区石油地质

川东南地区奥陶系五峰组-志留系龙马溪组页岩气异常压力封存箱剖析与形成机制

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石油实验地质 2022年第5期44卷 804-814页

作者：刘伟新卢龙飞叶德燎何陈诚刘旺威俞凌杰张文涛申宝剑中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 中国石化油气成藏重点实验室江苏无锡214126

川东南地区焦石坝构造、丁山构造以及南部长宁黄金坝构造页岩气普遍存在超压现象,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气存在由3个隔板构成的2个页岩气异常压力封存箱。下封存箱位置与五峰组—龙马溪组优质页岩层段相当,由上奥陶统临... 详细信息

川东南地区焦石坝构造、丁山构造以及南部长宁黄金坝构造页岩气普遍存在超压现象,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气存在由3个隔板构成的2个页岩气异常压力封存箱。下封存箱位置与五峰组—龙马溪组优质页岩层段相当,由上奥陶统临湘组与宝塔组致密含泥灰岩、瘤状灰岩形成页岩气封存箱的底部封隔层;顶板位于龙马溪组龙一段一亚段的中部,由火山灰蚀变黏土岩夹层、薄层碳酸盐岩及泥岩互层组成,同时形成上封存箱的底板;上封存箱顶板位于龙马溪组二段与龙一段分界处,由泥岩或泥岩夹薄层碳酸盐岩互层组成。研究认为页岩气封存箱顶、底板封隔层含致密碳酸盐岩或碳酸盐岩薄层并与泥岩互层时具有更好的封盖能力。封存箱顶底板与封存箱内部在测井曲线上(如声波、电阻率、自然伽马等)存在差异。上、下封存箱内部特征也不同:上封存箱内页岩微观结构显示强的各向异性,石英含量低、黏土含量高,有机质含量低,有机质孔隙连通性差,全烃含量低,孔隙度低;下封存箱内页岩微观结构显示各向同性,石英含量高、黏土含量低,有机质含量高,有机质相连,有机孔相通,连通性好,全烃含量高,孔隙度高。该页岩气异常压力封存箱经历了早期快速埋藏、有机质未熟低熟、以正常流体压力系统为主的封存箱雏形阶段,快速深埋大量生烃的液态烃类流体超压封存箱形成阶段,深埋及高过成熟大量生气的超压封存箱形成阶段,以及晚期页岩气异常压力封存箱改造定型阶段,最终形成由3个隔板组成页岩气底封顶盖、地层侧向倾伏及逆断层侧向封堵、空间上相互叠置的上、下2个互相独立的页岩气异常压力封存箱。孔隙度高、有机质含量高、连通性好及压力系数高的下封存箱是页岩气高效开发的优先目标。

关键词：页岩气顶底板异常压力封存箱五峰组—龙马溪组上奥陶统下志留统川东南地区

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页岩自封闭性与页岩气保存的微观机理研究

石油实验地质 2023年第5期45卷 821-831页

作者：郭旭升胡东风俞凌杰卢龙飞何陈诚刘伟新陆现彩中国石化石油勘探开发研究院北京102206 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京102206 中国石化勘探分公司成都610041 中国石化油气成藏重点实验室江苏无锡214126 南京大学地球科学与工程学院南京210046

为加快页岩气的勘探开发,围绕页岩自封闭性阐述了页岩气保存的微观机理。页岩层系的自封闭能力主要与其纳米喉道为主的低连通性、束缚水赋存引起的低速扩散和毛细管力封闭、埋藏条件下沿层方向的突破压力有关。基于页岩孔隙形态以及连... 详细信息

为加快页岩气的勘探开发,围绕页岩自封闭性阐述了页岩气保存的微观机理。页岩层系的自封闭能力主要与其纳米喉道为主的低连通性、束缚水赋存引起的低速扩散和毛细管力封闭、埋藏条件下沿层方向的突破压力有关。基于页岩孔隙形态以及连通性分析表明,页岩有机孔以纳米喉道为主,连通性差且具有明显的滞留效应,同时顶、底板及页岩层系内部多套相对致密的封隔层叠置,有利于形成纵向自封闭。结合束缚水对基质孔隙流动能力及突破压力的实验和分子动力学模拟分析,揭示束缚水赋存使得页岩基质孔隙有效扩散能力显著下降,并可形成高的毛细管力,从而对储集于有机孔隙中的气体形成有效封闭。研究中构建了渗透率—突破压力演化关系,揭示深埋条件下页岩沿层方向层理缝有效闭合可形成高的突破压力封闭,抬升阶段相对弱的挤压环境沿层方向仍可以保持较高的封闭能力,有利于页岩气保存;而强挤压改造导致层理缝开启并沟通开启性断裂面,导致保存能力失效并使得页岩气发生较大规模的散失。该研究利用实验和分子动力学模拟等手段获取的认识,进一步阐述了页岩气保存的微观机理,可为复杂构造区海相页岩气勘探提供指导。

关键词：自封闭能力润湿性毛细管力封闭突破压力页岩气保存

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基于优化多尺度形态学的滚动轴承失效研究

失效分析与预防 2023年第3期18卷 173-178,183页

作者：杜文轩李立玉何陈诚龚廷恺南昌航空大学通航学院南昌330063 江铃汽车股份有限公司智能网联研究院南昌330200 南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

针对普通多尺度形态学在滚动轴承微弱故障识别时的结构元素尺度优化问题,提出了自适应多尺度形态学的滚动轴承故障诊断方法。首先,以基本形态算子为基础,构建了具有双向脉冲特征提取能力的差分形态算子;为了在结构元素尺度范围定义出敏... 详细信息

针对普通多尺度形态学在滚动轴承微弱故障识别时的结构元素尺度优化问题,提出了自适应多尺度形态学的滚动轴承故障诊断方法。首先,以基本形态算子为基础,构建了具有双向脉冲特征提取能力的差分形态算子;为了在结构元素尺度范围定义出敏感于轴承故障的尺度,将以峭度作为其选取依据,并将得到最优尺度下的形态处理结果平均处理来重构故障信号,最终实现故障信号的综合分析和故障特征解调。通过对实际滚动轴承内、外圈故障振动信号的分析,结果表明:优化算法能够提取出强噪声背景下的滚动轴承微弱故障特征;且相比于普通多尺度形态学,该方法所提取的轴承故障特征频率幅值提升近1倍,适合处理弱信噪比的滚动轴承内、外圈故障识别。

关键词：自适应多尺度峭度故障诊断滚动轴承形态滤波

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受猪笼草启发的仿生超滑表面研究进展

精细化工 2024年第1期41卷 76-90页

作者：张静陈诚新疆大学特色纺织品与清洁染整技术重点实验室新疆乌鲁木齐830017

自然界中猪笼草的袋状叶片内壁呈多孔结构,能锁住其分泌的蜡状物质,受此启发,向粗糙基底灌注低表面能液体以形成稳定的润滑油层,进而制备出注液超滑表面,其比超疏水表面具有更耐久的疏液、自清洁、防附着等性能,成为当前研究的热点。基... 详细信息

自然界中猪笼草的袋状叶片内壁呈多孔结构,能锁住其分泌的蜡状物质,受此启发,向粗糙基底灌注低表面能液体以形成稳定的润滑油层,进而制备出注液超滑表面,其比超疏水表面具有更耐久的疏液、自清洁、防附着等性能,成为当前研究的热点。基于此,该文介绍了仿生超滑表面的润湿理论及作用机制,综述了超滑表面构建技术策略,包括粗糙基底成形-润滑油灌注与粗糙基底成形-基底化学修饰-润滑油灌注2种典型的路径;全面总结了粗糙基底的制备方法,包括刻蚀法、溶胶-凝胶法、呼吸图法、水热法,并介绍了仿生超滑表面在油水分离、水雾收集、防腐蚀、液滴操控、防覆冰领域的应用进展;最后,对仿生超滑表面的发展前景进行了展望。

关键词：仿生超滑表面构建策略制备方法多功能应用

基于声黑洞设计理论的径向夹心式径-弯复合换能器

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物理学报 2024年第8期73卷 159-168页

作者：刘洋陈诚林书玉陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室西安710119

基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,... 详细信息

基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,提高了换能器的声辐射性能.利用几何声学的方法建立了ABH结构弯曲振动的解析模型,给出了其弯曲振动的本征频率,并结合有限元方法讨论了换能器机电转换性能随尺寸变化的关系.通过有限元方法给出了该换能器在空气中的辐射声压场、辐射声强以及辐射指向性,仿真结果表明,ABH结构的存在能够改善换能器弯曲振动的机电转换性能,提高换能器的声辐射性能,使换能器呈现出一定的辐射指向性.最后通过实验对换能器样机的电阻抗特性以及振动模态进行测量,实验结果与仿真相符合.

关键词：声黑洞换能器径向振动弯曲振动