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Quartz types,genesis and their geological significance within the Wufeng-Longmaxi Formation in north-western Hunan,China

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Frontiers of Earth Science 2023年第2期17卷 455-469页

作者： Ke ZHANG Shuheng TANG zhaodong xi Yapei YE School of Energy Resource China University of Geosciences(Beijing)Beijing 100083China Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Enrichment Mechanism Ministry of EducationBeijing 100083China Key Laboratory of Strategy Evaluation for Shale Gas Ministry of Land and ResourcesBeijing 100083China

Quartz is an important mineral component in the Late Ordovician–Early Silurian Wufeng-Longmaxi Formation with various forms and sources and has a significant impact on the properties of shale gas *** this study,geochemical analysis,scanning electron microscopy(SEM)observation,and rock mechanics testing were performed on shale samples from the Wufeng-Longmaxi Formation in north-western Hunan,South *** is classified into four types based on morphological features and cathodoluminescence(CL)images under SEM–terrigenous detrital quartz,quartz overgrowths,biogenic skeletal quartz and *** quartz in Upper Longmaxi Formation is predominantly of terrigenous origin and contains a small amount of quartz formed by clay *** quartz in the Wufeng-Lower Longmaxi Formation is predominantly *** biogenic quartz has a direct effect on organic matter(OM)abundance,pore structure and *** is indicated by the positive correlation with TOC content and biogenic Ba content that biogenic quartz-rich strata have high *** rigid frameworks formed by biogenic quartz during the early diagenesis stage facilitated the preservation of the primary *** interparticle pores of biogenic quartz are the space for OM preservation and migration,creating conditions for the development of OM ***,the calculated brittleness index(BI)shows a positive correlation with biogenic quartz content,indicating that layers rich in biogenic quartz are more conducive to ***,the Wufeng-Lower Longmaxi Formation has higher OM content,porosity and represents a more favorable exploration and development target.

关键词： quartz silica source porosity organic matter rock mechanics

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Geochemical Characteristics and Development Significances of Constant and Trace Elements from Coalbed Methane Co-Produced Water:A Case Study of the Shizhuangnan Block,the Southern Qinshui Basin

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Journal of Earth Science 2024年第1期35卷 51-61页

作者： Yang Li Shuheng Tang Jian Chen Songhang Zhang zhaodong xi Key Laboratory of Universities in Anhui Province for Prevention of Mine Geological Disasters Anhui University of Science and TechnologyHuainan 232001China School of Earth and Environment Anhui University of Science and TechnologyHuainan 232001China National Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering China University of PetroleumBeijing 102249China School of Energy Resource China University of GeosciencesBeijing 100083China Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Enrichment Mechanism Ministry of EducationBeijing 100083China Key Laboratory of Strategy Evaluation for Shale Gas Ministry of Land and ResourcesBeijing 100083China

As an unconventional natural gas resource,coalbed methane(CBM)development releases a large amount of CBM wells co-produced *** characteristics of the co-produced water provide an essential foundation for the production dynamics of CBM reservoirs if the impacts of fracturing fluids and other aquifers can be *** the Shizhuangnan Block of the southern Qinshui Basin,constant and trace elements in CBM co-produced water from the wellheads were collected and determined,which is applied to assess water source,fracturing fluid effect,and CBM *** on principle component analysis and hierarchical clustering analysis,the water samples are divided into four *** suggests that different characteristics affected by water-rock interaction,reservoir environment,aquifer recharge,and hydraulic fracturing result in the various ratios of Na^(+)/Cl^(-),alkalinity(HCO_(3)^(-)+CO_(3)^(2-))/Cl^(-)and other specific ***,Cl^(-)is selected as a dividing line for complete fracturing fluid flow back,associated with organic-bound chlorine complexes in the original coal seam *** to constant elements,there is a significant correlation between Li and Sr concentrations and CBM productivity,so templates regarding trace elements can be used to distinguish various sources of the co-produced water.

关键词： coalbad methane CBM co-produced water hydraulic fracturing Qinshui Basin

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Geochemical Characteristics and Development Significances of Constant and Trace Elements from Coalbed Methane Co-produced Water: A Case Study of the Shizhuangnan Block， the Southern Qinshui Basin

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Journal of Earth Science 2022年

作者： Yang Li Shuheng Tang Jian Chen Songhang Zhang zhaodong xi School of Earth and Environment， Anhui University of Science and Technology State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mines， Anhui University of Science & Technology School of Energy Resource， China University of Geosciences Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Enrichment Mechanism， Ministry of Education Key Laboratory of Strategy Evaluation for Shale Gas， Ministry of Land and Resources

As an unconventional natural gas resource， coalbed methane （CBM） development releases a large amount of CBM wells co-produced water. Geochemical characteristics of the co-produced water provide an essential foundation for the production dynamics of CBM reservoirs if the impacts of fracturing fluids and other aquifers can be ignored. In the Shizhuangnan block of the southern Qinshui Basin， constant and trace elements in CBM co-produced water from the wellheads were collected and determined， which is applied to assess water source， fracturing fluid effect， and CBM production. Based on principle component analysis and hierarchical clustering analysis， the water samples are divided into four categories. It suggests that different characteristics affected by water-rock interaction， reservoir environment， aquifer recharge， and hydraulic fracturing result in the various ratios of Na+/Cl-， alkalinity (HCO3-+ CO32-)/Cl-and other specific rules. Moreover， Cl-is selected as a dividing line for complete fracturing fluid flow back， associated with organic-bound chlorine complexes in the original coal seam water. Compared to constant elements， there is a significant correlation between Li and Sr concentrations and CBM productivity， so templates regarding trace elements can be used to distinguish various sources of the co-produced water.

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基于恒速压汞技术研究页岩气储层孔隙结构:以湘西北地区五峰组页岩为例

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地质与勘探 2021年第2期57卷 450-456页

作者：王静郗兆栋陆冬华核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室北京100029 中国地质大学(北京)能源学院北京100083

页岩气储层孔隙结构是页岩气富集成藏、储层评价和优选有利区的关键参数,区分孔隙和喉道是表征页岩气储层孔隙结构的关键。本文选择4块具有不同渗透率的湘西北地区奥陶系五峰组页岩为研究对象,基于恒速压汞实验讨论孔隙和喉道的大小、... 详细信息

页岩气储层孔隙结构是页岩气富集成藏、储层评价和优选有利区的关键参数,区分孔隙和喉道是表征页岩气储层孔隙结构的关键。本文选择4块具有不同渗透率的湘西北地区奥陶系五峰组页岩为研究对象,基于恒速压汞实验讨论孔隙和喉道的大小、分布特征及其相互关系以及与渗透率的联系。结果表明:具有不同渗透率的页岩样品表现为较为相近的孔径分布特征但差异较大的喉道分布特征。页岩样品渗透率的大小与孔隙半径没有明显相关关系;喉道大小及其分布特征是控制低渗储层孔隙结构的关键要素之一。渗透率较低页岩样品的喉道以喉道半径小且集中分布为特征,而渗透率较大页岩样品的喉道以喉道半径大呈分散分布但主要以大喉道为特征。喉道特征是研究页岩气储层储集空间和吸附能力的重要部分,在以后对页岩气的勘探开发中应特别注意及重视。

关键词：恒速压汞喉道特征孔隙特征孔喉比五峰组湘西北

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上扬子地台上奥陶统五峰组页岩有机质聚集主控因素

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煤炭学报 2020年第1期45卷 285-295页

作者：唐书恒郗兆栋朱卫平李洋闫欣璐中国地质大学(北京)能源学院北京100083 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083 中国石油吐哈油田公司新疆哈密839009

选择上扬子地台东北部SY井上奥陶统五峰组为研究对象,对25个页岩岩芯样品开展了有机碳含量、矿物组分、主量和微量元素测试,重点分析了五峰组主、微量元素的变化特征及其所反映的沉积环境,讨论了五峰组页岩有机质聚集的主控因素。结果表... 详细信息

选择上扬子地台东北部SY井上奥陶统五峰组为研究对象,对25个页岩岩芯样品开展了有机碳含量、矿物组分、主量和微量元素测试,重点分析了五峰组主、微量元素的变化特征及其所反映的沉积环境,讨论了五峰组页岩有机质聚集的主控因素。结果表明:根据有机碳含量的分布特征,晚凯迪阶—赫南特阶五峰组页岩可以划分为3个层段(WF1,WF2,WF3),WF2具有最高的有机质丰度,WF1和WF3相当。氧化还原敏感微量元素Mo和U的富集特征指示WF1和WF3沉积于氧化-贫氧环境,WF2沉积于贫氧-缺氧的底水环境,沉积水体的还原性先增强而后有所减弱。五峰组3个层段均具有较高的Ba和生物成因硅含量,指示五峰组沉积时水体表面始终维持较高的古生产力,较高的Cd/Mo比值指示五峰组沉积时具有的高古生产力可能受控于上升洋流的存在。Al和Ti含量总体变化不大,反映五峰组沉积时海平面总体波动不大。WF1有机质含量与Mo和U的富集系数存在相似的变化趋势且与Al和Ti具有正相关性,认为有利的氧化还原条件是WF1有机质聚集的主要控制因素,而WF2有机质含量与生物成因硅存在明显的正相关性,认为较高的古生产力导致WF2有机质富集,WF3有机质含量与Mo和U的富集和生物成因硅均存在一定的相关关系,反映古生产力与氧化还原环境共同控制着WF3有机质的聚集。

关键词：扬子地台上奥陶统五峰组有机质

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黔北地区牛蹄塘组页岩矿物组成特征与脆性评价

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岩性油气藏 2019年第4期31卷 62-71页

作者：叶亚培唐书恒郗兆栋张耀选中国地质大学(北京)能源学院北京100083 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083 新疆维吾尔自治区地质勘查基金项目管理中心乌鲁木齐830002

为研究黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩的矿物组成、成因识别的微观特征,并提出适合本区的页岩脆性评价方法,通过薄片鉴定、扫描电镜能谱分析、阴极发光、元素扫描分析、X射线衍射矿物定量分析和三轴压缩实验等方法,研究了黔北地区 XY1 ... 详细信息

为研究黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩的矿物组成、成因识别的微观特征,并提出适合本区的页岩脆性评价方法,通过薄片鉴定、扫描电镜能谱分析、阴极发光、元素扫描分析、X射线衍射矿物定量分析和三轴压缩实验等方法,研究了黔北地区 XY1 井牛蹄塘组页岩的矿物组成,并基于岩石物理与矿物组成评价页岩的脆性特征。结果表明,牛蹄塘组页岩的矿物主要由石英和黏土矿物组成,还含有少量的长石、碳酸盐矿物和黄铁矿,其体积分数分别为 43.5%,30.3%,11.6%,8.3%和 6.2%。在分析矿物含量与弹性模量、泊松比关系的基础上,认为牛蹄塘组下段较上段岩石脆性好,脆性矿物组合为石英、黄铁矿和碳酸盐矿物,脆性矿物体积分数为 41.7%~82.3%。沉积环境的不同是造成牛蹄塘组上、下段页岩脆性差异的原因。

关键词：页岩矿物成因类型扫描电镜沉积环境脆性分析牛蹄塘组黔北地区

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湘西北地区五峰组-龙马溪组生物地层特征及勘探意义

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岩性油气藏 2021年第5期33卷 11-21页

作者：张兵唐书恒郗兆栋蔺东林叶亚培中国地质大学(北京)能源学院北京100083 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083

湘西北地区上奥陶统五峰组—下兰多维列统龙马溪组黑色页岩广泛发育,具有较好的页岩气勘探开发前景。为研究其生物地层特征,开展了XY-3井的化石种类分析,结合笔石与自然伽马(GR)测井曲线,建立了研究区生物笔石序列,并根据各笔石带的有... 详细信息

湘西北地区上奥陶统五峰组—下兰多维列统龙马溪组黑色页岩广泛发育,具有较好的页岩气勘探开发前景。为研究其生物地层特征,开展了XY-3井的化石种类分析,结合笔石与自然伽马(GR)测井曲线,建立了研究区生物笔石序列,并根据各笔石带的有机质丰度、矿物组分、沉积环境的变化,明确研究区页岩气的有利富集层段。结果表明:①研究区五峰组—龙马溪组可划分为8个笔石带:WF2,WF3,WF4,LM2—LM3,LM4,LM5,LM6,LM7,受湘鄂水下高地隆升的影响,研究区缺失LM1带。②WF2—WF3,LM2—LM4笔石带沉积于贫氧化环境,岩性为中碳硅质页岩相。WF4笔石带沉积于氧化环境,岩性为低碳混合质页岩相。LM5—LM7笔石带沉积于氧化环境,岩性为低碳黏土质页岩相。WF2—WF3,LM2—LM4笔石带具有高TOC、高脆性、高孔隙度特征,具有一定的生烃潜力和可压裂性,可以作为页岩气勘探的有利层段。③相比于长宁等地区,研究区富有机质层段厚度相对较薄,有机质丰度相对偏低,因其被湘鄂水下高地影响,较氧化的水体不利于有机质的保存,部分富有机质层段缺失。该研究成果可为湘西北地区的页岩气勘探提供借鉴。

关键词：笔石生物地层水下高地五峰组—龙马溪组上奥陶统兰多维列统湘西北地区

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湘西北五峰—龙马溪组层序地层特征及有机质富集探讨——以XY-3井为例

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地球科学进展 2021年第10期36卷 1026-1038页

湘西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相黑色页岩发育广泛,且厚度大、热演化高、埋深相对适中,具有较好的页岩气勘探开发前景。为了研究湘西北五峰—龙马溪组地层层序特征,基于XY-3井GR测井曲线的小波变换,结合元素地球化学特... 详细信息

湘西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相黑色页岩发育广泛,且厚度大、热演化高、埋深相对适中,具有较好的页岩气勘探开发前景。为了研究湘西北五峰—龙马溪组地层层序特征,基于XY-3井GR测井曲线的小波变换,结合元素地球化学特征、有机质丰度、笔石类型和岩性特征,建立研究区内五峰—龙马溪组层序格架,并探讨层序格架内有机质差异富集的特征。结果表明:XY-3井五峰—龙马溪组共划分为2个三级层序SQ-1和SQ-2,4个体系域分别为TST1、HST1、TST2和HST2。而HST1和HST2体系域内有机质丰度相对较低,总有机碳平均值为0.89%和0.26%,其沉积于沉积速率相对较高、古生产力较高,且陆源输入量相对高的氧化环境中;TST1和TST2体系域内有机质丰度相对较高,总有机碳平均值为1.46%和1.35%。其沉积于沉积速率相对较小、古生产力较高,陆源碎屑输入较少的贫氧化环境中。与长宁、焦石坝地区五峰—龙马溪组内同期揭露的富有机质层位相比,湘西北XY-3井富有机质层段沉积于氧化性相对较强、古生产力相对较高的环境中,而在沉积速率相对较低的情况下,其富有机质页岩的沉积厚度和有机质丰度明显偏低。这可为湘西北地区进行页岩气勘探开发提供指导意义。

关键词：湘西北五峰—龙马溪组层序有机质

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湘西北ZY3井五峰组页岩地球化学特征与有机质富集控制因素

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现代地质 2020年第6期34卷 1144-1152页

作者：蔺东林唐书恒郗兆栋张松航周淑林中国地质大学(北京)能源学院北京100083 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室北京100083 浙江师范大学科技馆浙江金华321004

根据对湘西北ZY3井五峰组页岩中笔石化石、岩性特征、GR曲线和TOC含量分析,明确了研究区为WF2—WF3笔石带沉积时期。选取ZY3井WF2—WF3页岩笔石带20个样品进行微量元素和有机碳同位素测试,分析其在垂向上的变化特征,进而揭示湘西北五峰... 详细信息

根据对湘西北ZY3井五峰组页岩中笔石化石、岩性特征、GR曲线和TOC含量分析,明确了研究区为WF2—WF3笔石带沉积时期。选取ZY3井WF2—WF3页岩笔石带20个样品进行微量元素和有机碳同位素测试,分析其在垂向上的变化特征,进而揭示湘西北五峰组页岩有机质富集的控制因素。研究结果表明:页岩中有机碳含量在WF2较低,为0.17%~0.86%,在WF3含量较高,为0.57%~2.28%。V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)和U/Th值指示WF2和WF3晚期为次氧化环境,WF3早期为缺氧环境。页岩中P/Al值和Baxs含量指示WF2及WF3均具有相对高的古生产力水平。但TOC与P/Al值和Baxs之间的弱相关性而与氧化还原环境指标之间强烈的正相关性表明,有机质的富集主要受控于氧化还原环境。Ce异常和Mo/TOC值表明了波动频繁的海平面和中等—强滞留局限盆地对五峰组古氧化还原环境造成的影响。WF2由于隆后盆地形成初期海平面上升,形成次氧化环境,WF3早期海平面上升和局限滞留盆地耦合造成底层水体缺氧,WF3晚期由于湘鄂西水下高地进入隆升高峰期导致相对海平面降低,形成不利于有机质保存的次氧化环境。表明构造作用和古海平面的变化控制着氧化还原环境,进而影响着湘西北地区五峰组页岩有机质的富集。

关键词：湘西北五峰组沉积环境有机质富集微量元素

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腐泥煤的孔隙结构及分形特征

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煤炭科学技术 2016年第11期44卷 103-109页

作者：郗兆栋唐书恒张松航李俊中国地质大学(北京)海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)页岩气资源勘查与战略评价国土资源部重点实验室北京100083

为了研究腐泥煤的孔隙结构特征,基于低温液氮吸附和压汞试验,应用孔隙分形理论探讨了腐泥煤的孔隙结构及分形特征。结果表明：腐泥煤具有3种不同的孔径分布,类型Ⅰ微孔和中孔含量较高,以4 nm孔隙最为发育;类型Ⅱ微孔和小孔较发育,峰值... 详细信息

为了研究腐泥煤的孔隙结构特征,基于低温液氮吸附和压汞试验,应用孔隙分形理论探讨了腐泥煤的孔隙结构及分形特征。结果表明：腐泥煤具有3种不同的孔径分布,类型Ⅰ微孔和中孔含量较高,以4 nm孔隙最为发育;类型Ⅱ微孔和小孔较发育,峰值孔径为2、4、30 nm;类型Ⅲ孔隙整体发育较差;腐泥煤孔隙具有分形特征,由压汞试验数据得到的孔隙体积综合分形维数为317~390,由低温液氮试验数据得到的孔隙比表面积分形维数为259~293。孔隙体积综合分形维数与孔隙总体积呈正相关关系,随着综合分形维数的增大,微小孔比例上升,中孔和大孔比例减少;孔隙比表面积分形维数与孔隙度有微弱的正相关关系,与灰分呈负相关关系,变质作用对腐泥煤的孔隙结构起到了均一化的作用。

关键词：腐泥煤压汞低温氮孔隙结构分形维数

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