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陆相页岩气的储集空间特征及赋存过程——以鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段为例

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石油与天然气地质 2015年第4期36卷 651-658页

作者：王香增范柏江张丽霞姜呈馥陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院陕西西安710075

页岩的储集空间不但影响页岩气的储量,还影响页岩气井的产能。研究页岩气的赋存空间及赋存过程有助于确定勘探靶位。综合利用野外露头、岩心观察、薄片分析及扫描电镜等多种手段,研究了鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段... 详细信息

页岩的储集空间不但影响页岩气的储量,还影响页岩气井的产能。研究页岩气的赋存空间及赋存过程有助于确定勘探靶位。综合利用野外露头、岩心观察、薄片分析及扫描电镜等多种手段,研究了鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带延长探区延长组长7段页岩的储集空间类型及其特征。在此基础上,通过解吸模拟实验进行页岩气气体特征分析,最终重建页岩气的赋存过程。结果表明,延长探区长7段页岩发育原生粒间孔、次生溶蚀孔、有机质生烃孔、构造张裂缝及层间页理缝等多种孔、缝类型。在解吸过程中,分子直径较小的甲烷气最容易解吸,含13C的甲烷分子则相对解吸困难。在生气初期,长7段页岩生成的少量重烃气主要吸附于有机质表面及微孔中;在生气期,页岩优先吸附重烃气和具13C的甲烷气;当满足页岩的吸附和溶解等残留需要后,气体以游离态赋存。

关键词：解吸实验孔缝特征页岩气赋存长7段页岩鄂尔多斯盆地

川南地区五峰—龙马溪组笔石赋存与页岩气富集

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川南地区五峰—龙马溪组笔石赋存与页岩气富集

作者：陈居凯中国矿业大学

学位级别：硕士

川南地区下志留统五峰-龙马溪组发育一套富有机质泥页岩,具备较好的页岩气成藏地质条件,并已实现了页岩气商业化开发。本文基于野外地质调查和区域地质资料研究,结合XRD、光学显微镜、低温液氮以及压汞等分析测试技术,对川南地区五峰-... 详细信息

川南地区下志留统五峰-龙马溪组发育一套富有机质泥页岩,具备较好的页岩气成藏地质条件,并已实现了页岩气商业化开发。本文基于野外地质调查和区域地质资料研究,结合XRD、光学显微镜、低温液氮以及压汞等分析测试技术,对川南地区五峰-龙马溪组页岩笔石与页岩气富集关系进行了深入的探究。地球化学指标判别结果表明上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组下部页岩沉积环境为深海陆棚沉积相,向上水体变浅为浅水陆棚相。页岩样品矿物组成以石英、黏土为主,脆性矿物含量较高,黏土矿物以伊蒙混层与伊利石为主。页岩有机质含量可达到4%以上;干酪根类型主要以I型为主,部分为Ⅱ型;类镜质体反射率介于2.37%.43%,处于过成熟阶段,以生干气为主。页岩中笔石化石丰富,笔石演化趋势主要包括五个方面:笔石体的简化、生长方向的改变、体壁的变化、胞管的变化以及发育方式的改变。笔石带主要划分为五峰组四个笔石带,龙马溪组九个笔石带,对页岩笔石丰度统计,垂向上笔石丰度变化规律不明显,五峰组中部和龙马溪组底部笔石丰度相对较高。研究区页岩主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔以及层理缝等孔缝组合。其孔隙结构复杂,发育水瓶孔、板状孔、开放孔和墨水瓶孔等多种形态孔;各阶段孔隙对页岩总孔体积均有贡献,比表面积主要由微孔和介孔贡献。层理面通常为力学性质比较薄弱面,容易被剥离,形成层理缝和水平纹层缝。水平层理裂缝的发育导致页岩在水平方向上具有较高的渗透率。笔石主要以压扁的碳质薄膜、半立体到立体的黄铁矿化和立体或半立体实体标本三种方式保存于页岩中,研究区五峰组和龙马溪组底部笔石主要以第一种方式保存,龙马溪组中上部部分笔石以半立体到立体的黄铁矿化方式保存。页岩有机碳含量与笔石丰度相关性不明显,表明有机碳含量受多种因素影响,笔石并非是唯一的控制因素。但笔石主要以压扁的碳质薄膜方式保存,热解与热解色谱分析表明笔石主要成分为有机碳,分别为42.93%和71.34%,说明了笔石对页岩有机碳含量有重大贡献。页岩中有大量的笔石化石,并且层理发育,导致页岩渗透率具有明显不均一性,垂向和水平渗透率差异较大,平行渗透率是垂向渗透率的数倍到数百倍。平行层理方向上发育较多沿周皮分布的细长的纳米孔和微裂缝。孔隙以纳米级孔隙为主;垂直层理方向上,笔石的存在使得层理缝更加发育,笔石中的纳米孔隙、微裂缝以及层理缝形成了一个主要通道,同时笔石作为主要通道也连通了页岩中的离散有机质,在页岩中形成了互相连通的有机质孔隙系统。

关键词：笔石龙马溪组源岩-储层特征页岩气赋存川南地区

泥质烃源岩中蒙脱石伊利石化对页岩气赋存的影响

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石油实验地质 2014年第3期36卷 352-358页

作者：李颖莉蔡进功同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

页岩气的赋存受多种因素的制约，作为泥质烃源岩中最主要的2种黏土矿物，蒙脱石和伊利石在比表面和微孔隙上存在的明显差异决定了蒙脱石更有利于页岩气的赋存。成岩过程中的压实作用和蒙脱石向伊利石的转化以及由此产生的异常压力都会... 详细信息

页岩气的赋存受多种因素的制约，作为泥质烃源岩中最主要的2种黏土矿物，蒙脱石和伊利石在比表面和微孔隙上存在的明显差异决定了蒙脱石更有利于页岩气的赋存。成岩过程中的压实作用和蒙脱石向伊利石的转化以及由此产生的异常压力都会改变蒙脱石和伊利石的性质，进而影响到对页岩气的吸附。然而，泥质烃源岩中蒙脱石层间有机质的存在，一定程度上延缓了蒙伊化进程，也会对页岩气的吸附产生重要影响。将泥质烃源岩中蒙脱石伊利石化与蒙脱石层间有机质演化以及层间水脱水过程联系起来分析发现，成岩过程中层间有机质排出以前以及层间水排出时期，即从无序伊蒙混层向部分有序混层转化的阶段（伊蒙混层比50％～35％）以及有序伊蒙混层形成的末期（伊蒙混层比15％左右），对应页岩气的有利富集期。

关键词：泥质烃源岩蒙脱石伊利石化层间有机质页岩气赋存

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川南地区龙马溪组孔隙特征与页岩气赋存

川南地区龙马溪组孔隙特征与页岩气赋存

作者：崔兆帮中国矿业大学

学位级别：硕士

下志留统龙马溪组是我国页岩气勘探开发的有利层系之一,认识龙马溪组页岩孔隙演化与页岩气赋存具有理论意义。论文以川南地区龙马溪组为研究对象,就页岩孔隙特征与页岩气赋存等进行了较深入的研究。研究区位于四川盆地南缘,构造相对简单... 详细信息

下志留统龙马溪组是我国页岩气勘探开发的有利层系之一,认识龙马溪组页岩孔隙演化与页岩气赋存具有理论意义。论文以川南地区龙马溪组为研究对象,就页岩孔隙特征与页岩气赋存等进行了较深入的研究。研究区位于四川盆地南缘,构造相对简单,地层分布稳定。研究目的层龙马溪组页岩有机碳含量较高,平均2.44%;有机质热演化程度高,平均2.90%,处于过成熟阶段。龙马溪组页岩组分以石英、黏土矿物及斜长石占主体;黏土矿物以伊蒙混层与伊利石为主。研究区龙马溪组页岩孔隙以基质孔隙为主,不同矿物组分对页岩孔隙的贡献程度不同,其中单位质量的有机质产生孔隙体积最大,黏土矿物其次,脆性矿物最小。龙马溪组页岩孔隙发育相对稳定,页岩总孔隙体积平均0.0081cm3/g;比表面积平均1.58m~2/g;页岩介孔孔隙优势孔径2~25nm;微孔优势孔径0.3~0.9nm。龙马溪组页岩孔隙符合分形规律,具有自相似性,宏孔孔隙结构较介孔、微孔更为复杂。川南地区马溪组页岩层理发育,平行层理方向页岩初始孔隙度高于垂直层理方向页岩,页岩单位密度层理提供的初始孔隙度约0.14%。随埋深增大,层理对页岩孔隙度的影响逐渐减小,当埋深足够大时（＞3000m）,页岩孔隙度主要是由基质孔隙度提供。龙马溪组页岩平行层理方向初始渗透率总体高于垂直层理方向页岩,且页岩渗透率随有效应力增加呈递减趋势,根据应力敏感程度不同,渗透率变化可分为敏感区、过渡区和不敏感区三个阶段。压力对页岩孔隙变化起到压缩作用,孔隙体积随压力增大总体呈减小趋势。随着埋深增大,页岩吸附气含量整体呈先增大后减小的变化趋势,但在实际地层中埋深较浅的页岩储层由于容易导通地表,形成逸散通道,含气量较低;页岩游离气含量随埋深增大呈先增大后平稳的变化趋势,且储层压力系数越高,游离气含量越大;页岩总含气量随埋深增大总体呈先增大后逐渐减小的变化趋势,相同埋深下,储层压力系数越高,总含气量越大且下降速率越小。在埋深较浅时页岩气以吸附气占主导,埋深较大时,则以游离气占主导。储层压力系数越大,页岩游离气占主导的临界深度越浅。

关键词：龙马溪组源岩-储层特征孔隙演化页岩气赋存川南地区

武乡地区构造裂隙发育规律及对页岩气赋存的影响

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武乡地区构造裂隙发育规律及对页岩气赋存的影响

作者：李晓萍中国矿业大学

学位级别：硕士

本文以武乡地区岩层裂隙为研究对象,深入分析了该地区的构造特征并恢复了构造应力场,研究了该地区的构造演化史。主要经历了三期的构造运动,其中燕山期的构造运动对本区奠定了主要的格架。由于受构造作用的控制,使该区的构造裂隙比较发... 详细信息

本文以武乡地区岩层裂隙为研究对象,深入分析了该地区的构造特征并恢复了构造应力场,研究了该地区的构造演化史。主要经历了三期的构造运动,其中燕山期的构造运动对本区奠定了主要的格架。由于受构造作用的控制,使该区的构造裂隙比较发育,并呈现出了一定的规律性。在构造作用下形成的裂隙对页岩气的赋存有着重要的影响。通过对研究区资料收集,对野外节理数据统计,室内薄片鉴定与显微镜下观察等实验对武乡地区裂缝发育特征及对页岩气赋存做了深入的研究,总结了武乡地区构造裂隙的发育规律,并结合该地区页岩气赋存的地质条件,探讨了武乡地区的裂隙发育对页岩气赋存的影响。得出了如下认识:（1）武乡地区的构造演化主要可以划分为Ⅰ（印支期）、Ⅱ（燕山期）、Ⅲ（喜马拉雅期）3个构造层;主要构造行迹为近NS、NE、NW向;武乡地区主要经历印支期、燕山期及喜马拉雅期3期构造运动,印支期主要以近SN向挤压应力为主,燕山期以NW-SE向挤压应力为主,喜马拉雅早期以NW-SE向拉张应力为主,喜马拉雅晚期-现今应力方向转变为NEE-SWW向挤压应力。（2）研究区内主要出露刘家沟组（T1l）、和尚沟组（T1h）、新近系和第四系地层。研究区内构造发育较简单,属于单斜构造,地层倾角较小,主要分布在5~35°,平均为13°。区内节理多属于高角度节理,倾角主要分布在50°~90°之间;并绘制了走向玫瑰花图及等密度图,反映出调查区内主要发育两组节理,走向分别是61°和320°,其中61°属于主要节理方向;通过绘制节理密度等值线,反映研究区内由南向北,节理密度为先减小再增大的趋势。（3）结合以上研究成果和对研究区页岩气赋存的地质条件的研究,主要从泥页岩储层渗透性和含气性两个方面分析了构造裂隙发育规律对页岩气赋存的影响,研究结果表明在现今构造应力场的作用下,61°优势裂隙的发育区、宏观、微观裂隙的较发育区更有利于页岩气的赋存。

关键词：武乡地区裂隙特征发育规律应力场分析页岩气赋存

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滇黔北探区YQ1井页岩气的发现及其意义

西南石油大学学报（自然科学版） 2014年第6期36卷 1-8页

作者：梁兴叶熙张朝张介辉舒红林中国石油浙江油田分公司浙江杭州310023

YQ1井钻遇的龙马溪组—五峰组优质黑色页岩单层厚度大,有机碳含量高,有机质成熟度较高,微孔隙、微裂缝发育。分析化验结果表明,YQ1井页岩层甲烷吸附气含量随埋藏深度、地层压力、有机质及黏土含量的增加而增大,含气量达1.0～3.0 m3/t,... 详细信息

YQ1井钻遇的龙马溪组—五峰组优质黑色页岩单层厚度大,有机碳含量高,有机质成熟度较高,微孔隙、微裂缝发育。分析化验结果表明,YQ1井页岩层甲烷吸附气含量随埋藏深度、地层压力、有机质及黏土含量的增加而增大,含气量达1.0～3.0 m3/t,证实龙马溪组底部是本区页岩气勘探的现实目的层,为具有商业开采价值的优质页岩气层。针对"强改造、高演化"的中国南方海相勘探领域,页岩气成藏赋存具有"构造沉积控局势→保存条件控气藏→岩性物性控甜点"的地质特色,落实富有机质、超常地层压力、脆性微孔缝发育的页岩气甜点区是页岩气勘探评价的第一要务,寻找构造变形较弱、远离通天断层、区域盖层发育和整体保存良好的宽阔向斜区是海相构造坳陷页岩气甜点区评价优选的首要因素。

关键词：滇黔北探区页岩气龙马溪组页岩气赋存评价优选

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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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

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~2/g之间;孔体积主要介于0.0049-0.021cm~3/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~3/t之间,平均为1.04m ~3/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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燕山地区下马岭组泥页岩孔隙结构特征研究

燕山地区下马岭组泥页岩孔隙结构特征研究

作者：彭钰洁中国矿业大学

学位级别：硕士

燕山地区中上元古界下马岭组发育一套富有机质泥页岩,具备较好的页岩气成藏地质条件。本文基于野外地质调查和区域地质资料研究,结合热模拟、低温液氮以及压汞等测试技术,对燕山地区下马岭组低成熟页岩储层-源岩特征、孔隙结构特征、孔... 详细信息

燕山地区中上元古界下马岭组发育一套富有机质泥页岩,具备较好的页岩气成藏地质条件。本文基于野外地质调查和区域地质资料研究,结合热模拟、低温液氮以及压汞等测试技术,对燕山地区下马岭组低成熟页岩储层-源岩特征、孔隙结构特征、孔隙发育影响因素等多方面内容进行了深入的探究。冀北地区下马岭组泥页岩体现为浅海陆棚沉积相,储层脆性矿物含量高,有机质含量可达到4%以上;干酪根类型主要以I型为主,部分为Ⅱ1型;类镜质体反射率为0.7%-2.03%,总体具有较好的生烃潜力。下马岭组页岩主要发育溶蚀孔、粒间孔、层间孔以及微裂隙等孔缝组合。其孔隙结构复杂,发育水瓶孔、板状孔、开放孔和墨水瓶孔等多种形态孔;微孔和过渡孔对孔体积和比表面积贡献最大,孔隙连通性处于中等或较好水平,孔隙分形拟合度高且分形维数低,有利于吸附气和游离气的储集、吸附、解吸、渗流;孔径大于100nm的孔隙结构更为复杂,孔隙表面不甚均匀,不利于气体的渗流。页岩孔隙的发育受沉积、构造、矿物成分、成岩作用、热演化等多方面因素的影响。浅水陆棚相沉积为下马岭组页岩提供了大量有机质,为有机质孔的发育提供了充足的物质基础;矿物成分对页岩无机质孔的影响明显,其中脆性矿物影响作用较黏土矿物更明显;成岩作用主要影响矿物粒间孔和裂缝;热模拟实验表明,孔隙总量在有机质热演化过程中呈线性增长,尤其是微孔含量可增长为原始状态下的9.04倍。不同尺度范围的孔径受热演化作用影响程度具有差异性。其中微孔和中孔随热演化进程不断增加,而过渡孔和大孔含量呈先逐渐增加后又急剧下降的趋势。且中低成熟度样品多表现为开放型的板状孔形态,各个孔径段的孔隙均较发育;成熟样品孔隙反映出无定形孔隙与定性孔隙结合的形态,孔隙连通性相较于低成熟度样品有一定提升;高过成熟阶段样品主要发育水瓶孔等无定形孔隙,微孔较为发育。因此,随着有机质演化程度不断升高,孔隙孔径分布逐渐集中,孔隙连通性逐渐增强,论文据此将热模拟中的孔隙结构演化划分为6个阶段。孔隙结构的演化直接决定了页岩气赋存空间,其中吸附气随孔隙孔径增大而呈先增大后逐渐平稳的趋势,游离气则呈随孔径增大而升高的趋势,总体上,吸附气和游离气在不同孔径阶段呈现不同的增加速率;热演化程度对不同尺度孔径吸附气影响效果不同,就影响敏感性而言,大孔最为敏感,介孔次之,微孔最弱;微孔和介孔对比表面积的贡献最为明显,对页岩气的吸附也最有利。

关键词：下马岭组页岩孔隙结构特征燕山地区热模拟页岩气赋存