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山西临汾-洪洞地区山西组页岩气储层特征研究

山西临汾-洪洞地区山西组页岩气储层特征研究

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作者：杨洪雨中国矿业大学

学位级别：硕士

本文以临汾-洪洞地区山西组泥页岩为研究对象,通过资料收集-野外地质调查-实验测试-理论分析,主要从储层特征、有机地化特征、孔裂隙特征和页岩气赋存与成藏特征四个方面进行研究,结果表明:研究区山西组地层为海陆交互相沉积地层,属于... 详细信息

本文以临汾-洪洞地区山西组泥页岩为研究对象,通过资料收集-野外地质调查-实验测试-理论分析,主要从储层特征、有机地化特征、孔裂隙特征和页岩气赋存与成藏特征四个方面进行研究,结果表明:研究区山西组地层为海陆交互相沉积地层,属于三角洲沉积体系,岩性由泥页岩、粉砂质泥页岩、砂岩、粉砂岩、煤层等组成,泥质组分主要是微晶-隐晶的黏土矿物集合体,碎屑组分主要为石英、长石等颗粒,暗色泥页岩厚度较大,连续性较好,是页岩气开发的有利层段。黏土矿物含量平均可达57.4%,石英含量平均可达34.5%。黏土矿物、石英、长石、碳酸盐岩含量变化幅度大,黄铁矿仅在山西组底部样品中出现,说明沉积初期为强还原环境,体现了页岩垂向上具有较强的非均质性。泥页岩脆性系数主要集中在0.3-0.4之间,说明页岩整体上脆度总体偏低。泥页岩有机质类型为Ⅲ型干酪根,有机碳含量主体介于1.0%～4.0%,其变动主要为受到沉积环境的控制;泥页岩Ro值在1.17%～1.67%之间,平均为1.39%,随深度的增加镜质组反射率略有增大,具有良好的生烃条件。页岩渗透率值介于0.0010727-0.0922997 mD,平均0.0210838m D,渗透率差异较大。山西组泥页岩孔裂隙发育,孔隙度多数处于1.40%～1.80%,总体分布较为稳定,但偏低。山西组泥页岩孔径范围主要集中在小孔和微孔,孔容可达6.8×10ml/g。孔径介于9.52～13.88nm,平均孔径在10.69nm。二氧化碳法测试和液氮法测试结果对比发现,2nm以上的小孔与微孔贡献了更大的孔体积,而2nm以下的微孔贡献了更多的总孔比表面积,孔隙形态为楔形/V型,微孔连通性较好。55℃时吸附气最大含量为0.72m/t-1.48m/t,平均为1.19m/t;游离气含量为0.658227-1.06962m/t,平均0.933861 m/t,总含气量主要介于0.9805-1.1978 m/t之间。临汾-洪洞地区山西组泥页岩的热成熟-生烃演化可分为4个阶段,对有机质热演化程度影响最大的为燕山运动阶段,由于燕山岩浆热事件作用,地温梯度异常升高,有机质热演化程度得到大幅度提高。山西组页岩气成藏主控因素主要有下几个方面:构造作用促进有机质生烃及页岩气的运移和聚集;沉积环境控制页岩气成藏的物质来源、有效厚度、有机质丰度等;吸附气含量与孔体积和比表面积存在良好的正相关关系,孔隙度越高泥页岩含气量则越大。脆性矿物可以增强页岩的脆度和造缝能力;埋深影响页岩气的生产和聚集,研究区三分之二的地区山西组地层埋深超过2000m,研究区构造运动频繁,山西组地层经历过两次沉降和两次抬升,使得最大埋深超过3000m,较大的埋藏深度足够有机质发生热演化,生成大量天然气,有利于形成较大规模的页岩气藏。本论文有图47幅,表15个,参考文献146篇。

关键词：临汾-洪洞地区山西组页岩气储层特征成藏控制因素

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临汾-洪洞地区山西组页岩气成藏的构造控制

临汾-洪洞地区山西组页岩气成藏的构造控制

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作者：韩勇中国矿业大学

学位级别：硕士

临汾-洪洞地区位于临汾盆地北部,该地区构造较为复杂,页岩气研究工作较少,开展本区的页岩气地质与构造控制下页岩成藏作用的研究不仅能丰富页岩气地质理论,并且对区内未来页岩气勘探开发具有理论指导价值。本文基于详细的野外调查、实... 详细信息

临汾-洪洞地区位于临汾盆地北部,该地区构造较为复杂,页岩气研究工作较少,开展本区的页岩气地质与构造控制下页岩成藏作用的研究不仅能丰富页岩气地质理论,并且对区内未来页岩气勘探开发具有理论指导价值。本文基于详细的野外调查、实验测试,结合钻井与地震资料,采用构造地质学理论与储层分析技术并配合模拟技术对临汾-洪洞地区山西组富有机质泥页岩储层结构和构造热演化特征等进行深入研究,并探讨了构造作用对页岩气成藏的影响和控制。获得以下主要认识:研究区位于临汾盆地北部,整体是一个走向呈NNE向的巨型地堑构造,褶皱构造主要发育于北部地区,全区断裂构造发育,主要为正断层,除研究区东部与北部地区外,绝大部分为第四系覆盖,断层多呈隐伏状,走向以NNE向为主,NE向次之;在基岩出露区剪节理极其发育,张节理发育相对稀少,节理优势走向为NEE向、NNE向和NWW向;西南部发育有燕山期(早-中白垩世)岩浆岩。研究区构造应力场经历多次演化阶段,其中喜马拉雅期的NE-SW向挤压和NW-SE向拉张应力及同时伴生的右旋剪切力偶对研究区现今构造格局的影响最为明显。受构造控制,研究区大约三分之二的地区山西组底界埋深超过1500m,在南北向整体表现为南、北浅,向中部增大的趋势,东西向则表现为由东向西逐渐增大的趋势;其山西组富有机质泥页岩累计发育厚度介于20m～50m,整体呈现出由北西部和东部向西南部增大的趋势。泥页岩主要由粘土矿物、石英和斜长石等矿物组成,有机质含量均值达2.82%,类型主要为III型,泥页岩有机质成熟度(R)在1.26%～1.58%之间,随埋深呈现微弱的增大趋势。泥页岩中发育有机质孔、粒内孔、粒内溶蚀孔、黄铁矿晶间孔和粒间孔等类型;主要发育层间裂隙、粒间裂隙、粒内裂隙、粒缘缝、解理缝和顺层缝等显微裂缝;孔隙度介于0.4524%～2.8091%;介孔贡献了最多的孔体积,其次是微孔,宏孔最小。断裂和岩浆热对距离较近的地层改造作用强烈。山西组富有机质泥页岩经历四期构造-埋藏过程,页岩气经历了复杂的成藏过程:晚石炭世至三叠纪末,有机质进入低成熟阶段,主要生成生物气和少量热成因气,有机质孔发育较少,页岩气成藏作用微弱;早侏罗世,生烃作用终止;中侏罗世,有机质受热温度升高,但生烃作用微弱,有机质孔含量增加;晚侏罗世至早白垩世末期,有机质热演化程度增高,有机质孔含量随之增多,孔隙度变大,发生广泛的生烃作用,页岩气含量呈现增大趋势;中白垩世之后,有机质停止演化,山西组页岩气藏发生调整。构造作用对已成藏的页岩气具有破坏与调整作用,由于构造-抬升作用以及区域岩浆热作用,导致区内页岩气藏的分异性,因此,构造-热作用与上覆第四系的覆盖,对研究区页岩气的保存具有重要的控制作用。随着气藏的调整,现今临汾-洪洞地区形成以吸附态为主的页岩气藏。在构造控制下,区内山西组富有机质泥页岩总含气量介于2.14m/t～2.25m/t。优选出6个页岩气有利富集区,其中一级富集有利区1个,面积约为143.12km;二级富集有利区5个,面积共51.42km。本论文有图73幅,表31个,参考文献151篇。

关键词：页岩气成藏构造控制山西组临汾-洪洞地区

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山西临—洪地区上古生界太原组页岩气储层特征及其成藏机理

山西临—洪地区上古生界太原组页岩气储层特征及其成藏机理

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作者：于文龙中国矿业大学

学位级别：硕士

山西临汾-洪洞地区石炭-二叠系发育较好的富有机质泥页岩,具备良好的页岩气成藏条件。本文以临汾-洪洞地区太原组泥页岩地层为研究对象,基于对该地区资料文献收集、区域地质考察、钻孔岩芯编录和实验分析测试等方法,从区域地质特征、沉... 详细信息

山西临汾-洪洞地区石炭-二叠系发育较好的富有机质泥页岩,具备良好的页岩气成藏条件。本文以临汾-洪洞地区太原组泥页岩地层为研究对象,基于对该地区资料文献收集、区域地质考察、钻孔岩芯编录和实验分析测试等方法,从区域地质特征、沉积展布特征、源岩及储层特征、成藏控制因素及成藏机理等方面对临汾-洪洞地区太原组泥页岩储层特征及其成藏机理进行了研究,研究结果表明:临汾-洪洞地区发育多个褶皱、断层,褶皱以背斜为主,呈NE、NNE向展布,断层多为正断层,呈NNE、NWW、NE向展布,发育次级地垒或隐伏地垒构造。研究区东北部构造复杂,褶皱、断层发育,基岩倾向变化较大;南部构造相对简单,地层倾角平缓,断层分布相对稀疏。太原组沉积环境主要由三角洲、障壁-泻湖和浅海台地等构成,岩性上由泥岩、炭质泥岩、粉砂岩、砂岩、煤层及灰岩等组成。其中泥页岩厚度较大,介于39-83m之间,平均厚度为52m,在横向纵向空间上发育较为稳定,延展性和连续性较好,且有机质含量相对较高;泥页岩埋深处于1500-2500m之间,有利于页岩气富集成藏。太原组泥页岩有机质类型均为Ⅲ型干酪根;有机质丰度较高,TOC含量总体分布于1.32%-18.96%之间;有机质成熟度在1.03%-1.75%之间,主体位于成熟阶段,生成了大量甲烷,为页岩气成藏提供了丰富的物质基础。泥页岩矿物成分以黏土矿物、石英为主,平均值分别为56.39%和35.31%,其脆性系数超过30%。太原组泥页岩储层纳米-微米级孔隙发育,主要为有机质孔、铸模孔、溶蚀孔、晶间孔和粒间孔。泥页岩孔隙以微孔、小孔为主,是太原组页岩气赋存、解吸和渗流的主要孔隙。泥页岩孔隙度主要分布在0.45%-2.41%之间;总比表面积主要介于2.10-9.41m/g之间;孔体积主要介于0.0049-0.021cm/g之间;从比表面积和孔体积角度,太原组西山段和山垢段储层更有利于页岩气的吸附和赋存。等温吸附实验结果表明,太原组泥页岩最大吸附量变化较大,介于0.41-1.51m/t之间,平均为1.04m /t;整体较北美和南方页岩气最大吸附量低。太原组页岩气成藏条件,从有机质热演化角度分析,临汾-洪洞地区热演化程度较高,已达生气阶段,为研究区页岩气的生成提供可靠物质基础。暗色泥页岩发育有较多的有机质纳米孔隙,使得储层吸附能力强,为页岩气的储集提供了充足的空间。从构造演化角度来看,随地壳在燕山运动后期持续抬升,石炭-二叠系上覆地层遭受剥蚀,但太原组从未出露地表遭受剥蚀,并在喜马拉雅运动晚期地层开始沉降,形成良好的油气储层盖层,且太原组泥页岩本身发育较厚,渗透率低,气体保存能力强,对页岩气起到好的封盖作用;综合有机质热演化和构造演化作用,认为临汾-洪洞地区有机质热演化程度高,而且页岩气保存条件较好。页岩气成藏机理较为复杂,兼有煤层气、根缘气和常规天然气的多重机理特征,成藏初期为吸附机理,中期为充填、活塞运聚机理,后期为置换运聚机理,根据页岩气与煤层气纵向成藏模式的特征可将其划分为:页岩气藏、煤层气藏连续式共生成藏和页岩气藏、煤层气藏间隔式共生成藏两大类。本论文有图56幅,表14个,参考文献159篇。

关键词：临汾-洪洞地区太原组页岩气赋存储层特征成藏机理

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