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成藏动力对页岩油气聚集的影响——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为例

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沉积学报 2023年

作者：林一鹏韩登林邓远苏奥秦鹏马斌玉蒋兴超王镜敏长江大学地球科学学院中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院长江大学资源与环境学院储层微观结构演化及数字表征实验室

【目的】源储压差不仅作为非常规油气的成藏动力，还是研究页岩油甜点成因不可缺少的关键内容，加之陆相页岩广泛发育纹层结构，其发育程度造成储集岩成藏动力的差异影响着页岩油气的聚集，但目前对页岩油成藏动力方面的探究相对较少。... 详细信息

【目的】源储压差不仅作为非常规油气的成藏动力，还是研究页岩油甜点成因不可缺少的关键内容，加之陆相页岩广泛发育纹层结构，其发育程度造成储集岩成藏动力的差异影响着页岩油气的聚集，但目前对页岩油成藏动力方面的探究相对较少。以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组甜点段为研究对象，从成藏动力角度揭示纹层结构发育程度与页岩油气聚集的内在关联。【方法】通过对烃源岩评价、岩相学类型划分及孔隙表征等手段，获取研究区甜点段烃源岩、不同类型储集岩及源储组合类型特征。利用等效深度法与流体包裹体模拟分别恢复出成藏期烃源岩与储集岩的压力差值，得到不同类型储集岩的成藏动力。【结果】结果表明：研究区以源储互层型组合为主，优质烃源岩生烃作用使源储间形成较强的源储压差，推动油气不断运移至相邻的储集空间中；储集岩内部广泛发育粉砂质与泥质纹层互层，构成了源储大面积频繁接触，其发育程度造成不同类型储集岩成藏动力存在差异，纹层状储集岩纹层结构发育，缩短了油气运移的距离，使其具备更强的成藏动力和含油性。【结论】源储压差与纹层结构的相互配合造成储集岩油气聚集效果的差异，下甜点段纹层状储集岩发育段是研究层段页岩甜点油气运聚的有利区。

关键词：芦草沟组成藏动力纹层结构甜点储集空间

湖相细粒沉积岩纹层结构差异对可压裂性的影响

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石油学报 2019年第1期40卷 74-85页

作者：熊周海操应长王冠民梁超石晓明李明鹏付尧赵寿强中国石油大学地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石油勘探开发研究院北京100083 白山市地震台吉林白山134300 青岛嘉航石油科技有限公司山东青岛266590

细粒沉积岩纹层结构(如纹层发育程度、厚度大小、厚度差异性和连续度)是影响岩石力学性质以及裂缝扩展的内在因素。通过对中国东部中生代—新生代的湖相细粒沉积岩开展研究,以常规三轴实验和断裂韧性实验为基础,结合图像分析和处理技术... 详细信息

细粒沉积岩纹层结构(如纹层发育程度、厚度大小、厚度差异性和连续度)是影响岩石力学性质以及裂缝扩展的内在因素。通过对中国东部中生代—新生代的湖相细粒沉积岩开展研究,以常规三轴实验和断裂韧性实验为基础,结合图像分析和处理技术,分析了不同纹层结构与岩石力学参数之间的对应关系,综合评价了湖相细粒沉积岩纹层结构差异对可压裂性的影响。研究表明,细粒沉积岩的可压裂性指数与纹层数量、连续度呈负相关,但与纹层厚度方差、颗粒垂向分布方差呈正相关。纹层发育且连续性强的细粒沉积岩,其塑性较强,压裂缝以沿纹层界面或塑性纹层(黏土纹层或有机质纹层)扩展为主,裂缝易再次闭合,从而导致岩石的可压裂性降低。纹层厚度差异性较大、颗粒垂向分布均匀度较高的细粒沉积岩,其脆性较高,在压裂过程中易形成复杂有效的网状缝,从而提高岩石的可压裂性。此外,细粒沉积岩组分、颗粒结构以及成岩作用对可压裂性也具有重要的控制作用。

关键词：纹层结构细粒沉积岩可压裂性连续性控制机理

利用微米X射线显微镜研究陆相延长组页岩孔隙结构特征

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岩矿测试 2020年第4期39卷 566-577页

作者：王羽汪丽华王建强王彦飞中国科学院上海应用物理研究所微观界面物理与探测重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海同步辐射装置上海201204 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

页岩孔隙结构是决定储层储集与运移能力的关键,对完善我国陆相页岩气产能评估方法和压裂技术具有重要意义。本文选取鄂尔多斯盆地陆相延长组7段页岩,利用氩离子抛光-扫描电镜和微米X射线显微镜方法研究其孔隙结构特征与三维空间分布特... 详细信息

页岩孔隙结构是决定储层储集与运移能力的关键,对完善我国陆相页岩气产能评估方法和压裂技术具有重要意义。本文选取鄂尔多斯盆地陆相延长组7段页岩,利用氩离子抛光-扫描电镜和微米X射线显微镜方法研究其孔隙结构特征与三维空间分布特征。扫描电镜结果表明,延长7段页岩中主要发育粒间孔(300~600nm)和微裂缝,是页岩气的主要储集空间。微裂缝多由黏土矿物沉淀形成,以平直状为主,易引发井壁坍塌等严重问题。有机孔发育较少,一般与有机黏土矿物共存,绝大部分有机质呈致密状。微米X射线显微镜测试进一步表明,长7段页岩在三维空间具有微米级纹层结构,其中有机质纹层厚10~20μm,揭示了延长组7段页岩层具有较强塑性,不利于水平压裂。该研究成果将为构建延长7段页岩气渗流模型、改进压裂技术提供重要数据支持。

关键词：微米X射线显微镜氩离子抛光微纳孔隙三维结构纹层结构陆相延长组页岩

牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩成分与纹层结构的关系

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中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 1-10页

作者：王冠民白玉蒋龙张云蛟孟维新任敏华熊周海中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015

湖相细粒沉积岩的纹层发育,但纹层的厚度、密度、连续度等结构特征变化很大,这些变化与细粒沉积岩的沉积环境密切相关。利用图像分析的手段,对牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩纹层的厚度、密度、侧向连续性进行定量表征,并与细粒... 详细信息

湖相细粒沉积岩的纹层发育,但纹层的厚度、密度、连续度等结构特征变化很大,这些变化与细粒沉积岩的沉积环境密切相关。利用图像分析的手段,对牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩纹层的厚度、密度、侧向连续性进行定量表征,并与细粒沉积岩的各种物质成分对比研究。结果表明:牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩的纹层厚度、密度、侧向连续性与长英质、黏土、碳酸盐等矿物质量分数基本没有相关性,纹层密度与有机碳含量具有一定的正相关性,长英质矿物与黏土矿物质量分数具有明显的正相关性;牛庄洼陷沙四上—沙三下亚段细粒沉积岩的沉积速率越低,越有利于有机碳含量的提高;长英质矿物与黏土矿物主要是洪水以表层流、层间流的形式一起搬运到深湖环境沉积下来的;湖泊表层碳酸盐矿物的产生与沉淀,与水体深度、沉积速率没有关系,也不存在湖相碳酸盐补偿界面(CCD)。

关键词：沙河街组细粒沉积岩纹层结构有机碳矿物成分

沧东凹陷孔二段页岩纹层结构类型及其对储集性能的影响

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甘肃科学学报 2023年第1期35卷 1-9页

作者：宋斯宇陈世悦鄢继华蒲秀刚中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石油大港油田公司勘探开发研究院天津300280

富有机质页岩大多发育有纹层结构,不同的纹层结构对页岩的储集性能有着不同的影响。以沧东凹陷孔二段页岩为研究对象,通过对X射线衍射测试数据、岩心观察、薄片鉴定、氩离子抛光-场发射扫描电镜、AMICS等资料的分析,根据矿物纹层组合关... 详细信息

富有机质页岩大多发育有纹层结构,不同的纹层结构对页岩的储集性能有着不同的影响。以沧东凹陷孔二段页岩为研究对象,通过对X射线衍射测试数据、岩心观察、薄片鉴定、氩离子抛光-场发射扫描电镜、AMICS等资料的分析,根据矿物纹层组合关系,总结出3种页岩纹层结构类型,分别为长英质-碳酸盐-黏土型纹层结构、黏土(有机质)-碳酸盐-方沸石型纹层结构、长英质-有机质-黏土(有机质)纹层结构。研究表明,长英质-有机质-黏土(有机质)纹层结构纹层平直且层厚较小,互层现象明显;层理缝与矿物解理缝发育较多且后期被白云石充填,有机孔与粒间孔大量发育,溶蚀孔与晶间孔也少量发育,有机质孔与矿物颗粒间的边缘微裂缝构成了良好的孔-缝联通体系;孔隙度较为均匀的分布在0~6%,孔径介于微孔与宏孔间,孔容最大,储集性能最好。

关键词：纹层结构储集性能孔二段沧东凹陷

东濮凹陷咸化湖盆优质烃源岩的发育特征及意义

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断块油气田 2017年第4期24卷 437-441页

作者：张洪安徐田武张云献中国石化中原油田分公司河南濮阳457001 中国石化中原油田分公司勘探开发研究院河南郑州450018

采用岩石学及地球化学方法测试分析东濮凹陷咸化湖盆烃源岩,确定了咸化湖盆页岩及油页岩为优质烃源岩。其具有两层结构,主要由富含有机质的纹层和夹有黄铁矿的钙质纹层构成;生物标志化合物普遍具有奥利烷丰度低,伽马蜡烷丰度高,而C_(27)... 详细信息

采用岩石学及地球化学方法测试分析东濮凹陷咸化湖盆烃源岩,确定了咸化湖盆页岩及油页岩为优质烃源岩。其具有两层结构,主要由富含有机质的纹层和夹有黄铁矿的钙质纹层构成;生物标志化合物普遍具有奥利烷丰度低,伽马蜡烷丰度高,而C_(27),C_(30)甾烷相对丰富,姥鲛烷与植烷质量分数之比(Pr/Ph)低等特征,反映出强还原咸水沉积环境,有机质主要来自于水生生物。高生产力及盐水分层造成的强还原环境是造成东濮凹陷咸化湖盆优质烃源岩的形成与发育的主要原因。富集生烃灶将是效益勘探形势下的重点研究方向。

关键词：咸化湖盆优质烃源岩页岩纹层结构东濮凹陷

考虑纹层结构的页岩压裂破坏试验及数值模拟研究

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考虑纹层结构的页岩压裂破坏试验及数值模拟研究

作者：郝亮亮南昌大学

学位级别：硕士

页岩由于长时间的沉积作用与颗粒的择优取向,使得页岩在微观结构中表现出明显的纹层状结构及非均匀性质,这些特性对压裂过程具有重要的影响。本文采用试验与数值模拟相结合的方法,分析研究了纹层状页岩在单轴压缩与水力压裂过程中的相... 详细信息

页岩由于长时间的沉积作用与颗粒的择优取向,使得页岩在微观结构中表现出明显的纹层状结构及非均匀性质,这些特性对压裂过程具有重要的影响。本文采用试验与数值模拟相结合的方法,分析研究了纹层状页岩在单轴压缩与水力压裂过程中的相关特性。本文对现有的一般强度理论进行总结与比较,并在此基础探讨了适用于页岩的横观各向同性材料的强度准则。利用UTM5000微机控制电子万能试验机和PCI-2声发射系统对江西省赣北地区的页岩进行单轴压缩试验,分析比较了不同区域、不同纹层角度下页岩单轴压缩破裂过程中力学性质、声发射特性等差异。利用RFPA-3d-basic软件,对纹层状页岩单轴压缩过程进行模拟。通过改变模型参数,研究了不同加载速率、均质度、纹层角度以及纹层强度差下页岩裂纹的起裂扩展规律,并且针对岩石破裂过程中产生的声发射现象、力学性质、以及破裂过程的差异性进行了比较。利用RFPA-3d-flow软件,对单一介质页岩与纹层状页岩在不同围压工况下的水力压裂过程进行模拟,分析裂纹起裂、扩展、贯通的规律。并进一步研究了垂直地应力对裂纹扩展的影响,以及不同纹层渗透系数对压裂过程的影响。研究结果表明,页岩纹层结构对破坏有较大影响。在单轴压缩试验中,具有水平纹层与竖直纹层的页岩破坏形式分别表现为剪切破坏与劈裂破坏,峰值强度、弹性模量、声发射累计数后者大于前者。且随着加载速率、均质度的增大,页岩单轴压缩过程峰值强度增大,声发射累计数前者增大,后者减少。纹层强度差增大,裂纹出现明显的阶梯状,弱层止裂作用增强。水力压裂过程中,对于单一介质页岩破裂面垂直于最小主应力,纹层状页岩当渗透系数相近时裂纹由纹层性质与围压共同决定,低垂直地应力下产生水平破裂面,但通过提高垂直地应力最终将产生竖直破裂面。当渗透系数差异较大时,水压力扩展方式由空间扩展变为层面扩展,垂直地应力对裂纹影响作用减弱,最终破裂面由纹层性质决定并产生水平破裂面。

关键词：纹层结构页岩单轴压缩水力压裂数值模拟

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南堡凹陷优质烃源岩的新发现

石油勘探与开发 2007年第4期34卷 385-391,450页

作者：郑红菊董月霞朱光有王旭东熊英中国石油勘探开发研究院中国石油冀东油田公司

南堡凹陷是渤海湾盆地油气富集程度极高的凹陷之一。该凹陷Es34的有效烃源岩厚250m左右,优质烃源岩厚100m左右,其镜质体反射率在0.8%以上,是南堡凹陷最重要的烃源岩。优质烃源岩有机碳含量高达5%以上,发育的富含有机质黏土层和细粒方解... 详细信息

南堡凹陷是渤海湾盆地油气富集程度极高的凹陷之一。该凹陷Es34的有效烃源岩厚250m左右,优质烃源岩厚100m左右,其镜质体反射率在0.8%以上,是南堡凹陷最重要的烃源岩。优质烃源岩有机碳含量高达5%以上,发育的富含有机质黏土层和细粒方解石纹层结构是湖水季节性分层作用和藻类勃发导致的结果,无定形体和藻质体是其有机质的重要来源。生物标志化合物组成特点表明,烃源岩有机质主要来源于水生生物,形成于淡水还原环境,陆源物质输入较少。资源评价表明,Es34烃源岩的生油量约为60亿t,主要为优质烃源岩生成,占南堡凹陷总生油量的40%;形成的资源量在7.5亿t左右。

关键词：优质烃源岩沙河街组纹层结构南堡凹陷渤海湾盆地

铜川地区陆相页岩纹层结构水力压裂实验及评价

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石油地质与工程 2016年第3期30卷 119-122,126页

作者：许丹胡瑞林高玮夏加国中国科学院地质与地球物理研究所.中科院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学

采用大尺寸真三轴水力压裂实验系统对陕西铜川地区陆相页岩性质相似的混凝土样品,开展了物理模拟实验,根据正交试验设计原理,利用均值分析、极差分析和方差分析技术,研究了射孔套管与纹层的夹角、纹层厚度、纹层间距、主应力差对水力压... 详细信息

采用大尺寸真三轴水力压裂实验系统对陕西铜川地区陆相页岩性质相似的混凝土样品,开展了物理模拟实验,根据正交试验设计原理,利用均值分析、极差分析和方差分析技术,研究了射孔套管与纹层的夹角、纹层厚度、纹层间距、主应力差对水力压裂效果的影响情况,并采用破裂面粗糙度指标对各种工况的压裂效果进行评价。研究表明:该指标能够很准确地表征压裂效果好坏;射孔套筒与纹层的夹角越小,压裂效果越好;试样强度较高的纹层厚度偏大或偏小对压裂效果均不利;水平主应力差越小,压裂效果越好;水平主应力差对压裂效果的影响最敏感,射孔套筒与纹层的夹角次之。

关键词：铜川地区陆相页岩纹层结构水力压裂裂缝扩展