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钠基蒙脱石狭缝中CH_(4)-CO_(2)竞争吸附与CO_(2)埋存

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第2期54卷 470-478页

作者：龚凤鸣侯大力强贤宇向雪妮黄思婧韩鑫余洋阳顾康福成都理工大学能源学院成都610059 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059

页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH_(4)的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH_(4)吸附行为、CH_(4)-CO_(2)竞争吸附行为和CO_(2)埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中... 详细信息

页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH_(4)的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH_(4)吸附行为、CH_(4)-CO_(2)竞争吸附行为和CO_(2)埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中的黏土矿物,基于巨正则蒙特卡洛方法,利用Lammps软件开展不同压力、温度和孔径下的流体吸附模拟。结果表明:随着压力增大,各孔径下CH_(4)超额吸附量先增加后减少,并在11~12 MPa间达到峰值;随着温度升高,各孔径下CH_(4)超额吸附量逐渐减少;随着孔径的增大,CH_(4)超额吸附量逐渐减少。小孔径下,CH_(4)在钠基蒙脱石中主要以吸附态赋存,随着孔径的增大,CH_(4)在钠基蒙脱石中处于吸附态和游离态共存的状态,并且钠基蒙脱石对CH_(4)的作用类型为物理吸附。CO_(2)的驱替效率随CO_(2)初始压力的升高而增大,随孔径的增大而增大。CO_(2)埋存量随温度的升高而降低,随注入压力的升高而升高,随孔径的增大而降低。CO_(2)与CH_(4)竞争吸附比随压力的增大而降低,随孔径的增大而升高。

关键词：钠基蒙脱石狭缝巨正则蒙特卡洛法竞争吸附 CO_(2)埋存

假泥裂:上扬子地区下三叠统飞仙关组灰岩薄层中的网纹沉积构造

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沉积学报 2024年第4期42卷 1200-1211页

作者：时志强彭深远王美玲乔丹成都理工大学沉积地质研究院成都610059 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610059

【目的】上扬子地区西北缘下三叠统飞仙关组二段薄层灰岩中发育类似泥裂的沉积构造,由于前人对其成因和沉积环境存在误解,因此订正该沉积构造的特征及其环境意义很有必要。【方法和结果】通过野外调查及显微薄片观察发现该套灰岩单层厚... 详细信息

【目的】上扬子地区西北缘下三叠统飞仙关组二段薄层灰岩中发育类似泥裂的沉积构造,由于前人对其成因和沉积环境存在误解,因此订正该沉积构造的特征及其环境意义很有必要。【方法和结果】通过野外调查及显微薄片观察发现该套灰岩单层厚度一般介于2~10 cm,呈薄板状或者渠槽状,显微薄片显示其为微晶颗粒灰岩,含大量腹足类、介形类、双壳类化石和粪球粒。槽模及渠模构造显示灰岩为频繁的风暴所致,薄板状灰岩中发育的假泥裂沉积构造在岩层顶底面呈不规则四边形或五边形,实为压溶作用形成的方解石脉分割所致,成岩期压实作用及构造作用是假泥裂构造形成的动力学诱因。【结论】飞仙关组中网纹构造的普遍存在预示着灰岩沉积于较深水环境,假泥裂的识别对奥陶系宝塔组网纹灰岩的成因具有借鉴意义。

关键词：假泥裂下三叠统风暴沉积沉积构造介壳灰岩

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页岩气老井重复压裂时机优化方法

石油勘探与开发 2024年第1期51卷 190-198页

作者：王强赵金洲胡永全李勇明王玉丰西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室成都610500

基于多孔介质弹性理论、嵌入式离散裂缝模型及有限体积法,考虑页岩气微观渗流机制,建立适用于裂缝性页岩气储集层的渗流-地质力学全耦合模型,并提出了重复压裂时机优化方法,采用四川盆地涪陵页岩气井资料分析了重复压裂时机的影响因素... 详细信息

基于多孔介质弹性理论、嵌入式离散裂缝模型及有限体积法,考虑页岩气微观渗流机制,建立适用于裂缝性页岩气储集层的渗流-地质力学全耦合模型,并提出了重复压裂时机优化方法,采用四川盆地涪陵页岩气井资料分析了重复压裂时机的影响因素。研究表明:受地层压力衰竭影响,最大水平主应力反转面积占总面积的百分比随时间的延长先增加后减小,且距人工裂缝越近的区域,应力反转面积百分比曲线出现峰值的时间越短,最终归零(恢复到初始状态)的时间也越短。重复压裂的最佳时间受基质渗透率、初始应力差、天然裂缝逼近角的影响:基质渗透率、初始应力差越大,应力反转面积百分比曲线出现峰值、恢复到初始状态的时间越短,采取重复压裂措施的时机越早。天然裂缝逼近角越大,裂缝附近越难发生应力反转、重复压裂最佳时间越早,人工裂缝末端以远区域越易发生应力反转、重复压裂最佳时间越晚。对于基质渗透率很小的储集层,其单井产能递减快,为保证经济性,可采取关井或注气补能等措施恢复应力,提前实施重复压裂。

关键词：页岩气井渗流-地质力学全耦合模型重复压裂时机优化影响因素

川中北部地区二叠系茅三段—吴一段铁白云岩成因机制研究

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沉积学报 2024年

作者：李跃杰袁海锋徐国盛肖钦仁匡明志徐婷叶子旭油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)成都理工大学能源学院

【目的】目前川中北部地区茅三段—吴一段铁白云石成因机制尚不明确。【方法】基于茅三段—吴一段岩矿特征，结合岩石TIMA扫描、全岩X射线衍射分析、微区原位主微量元素、锶同位素流体包裹体均一温度以及铁白云石原位U-Pb年代学等手段... 详细信息

【目的】目前川中北部地区茅三段—吴一段铁白云石成因机制尚不明确。【方法】基于茅三段—吴一段岩矿特征，结合岩石TIMA扫描、全岩X射线衍射分析、微区原位主微量元素、锶同位素流体包裹体均一温度以及铁白云石原位U-Pb年代学等手段，对铁白云岩成因机制展开研究。【结果】（1）茅三段与吴一段岩石类型为灰岩类、白云岩类以及沉凝灰岩类。灰岩类岩相主要包括泥晶生屑灰岩、亮晶生屑灰岩及云质灰岩；白云岩类岩相为半自形—自形粉—细晶白云岩；沉凝灰岩类岩石主要由火山碎屑、炭质、钙镁质、砂级碎屑以及金属矿物等组成，其中火山碎屑为玻屑、玄武岩等碎屑，钙镁质主要成分为白云石与方解石。（2）茅三段与吴一段顶部白云石微量元素平均值表现为具极高的Fe含量(1 0678.40×10-6)，较高的Mn含量(822.95×10-6)、Si含量(1 929.81×10-6)、Al含量(394.11×10-6)及高（Na+K）含量(362.38×10-6)，指示封闭环境下成岩流体具有高盐度、高碱性金属含量的特征。铁白云石与泥晶生屑灰岩中基质部分的87Sr/86Sr介于茅口组—吴家坪组同时期海水范围内，同时∑REE值的偏低，LREE的亏损与海水的LREE亏损模式一致，指示白云石化成岩流体与同时期海水具有相似特征。（3）茅三段与吴一段中粉—细晶白云石U-Pb年龄为（245.36±1.08） Ma，白云石化作用主要发生于晚二叠世—早三叠世。【结论】茅三段与吴一段粉—细晶白云石的白云石化流体为上覆吴一段、吴二段泥质沉凝灰岩、凝灰质泥岩中黏土矿物发生脱水作用产生。此过程中析出大量Mg2+、Fe2+、Al3+、Si4+等离子，以同期茅口组—吴家坪组残余海水为载体，运移至吴一段、茅三段顶部的颗粒灰岩进而发生交代形成铁白云石。

关键词：铁白云石二叠系茅三段吴一段川中北部地区

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候演化——以永浅1井为例

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地质学报 2024年第4期98卷 1211-1228页

作者：余文强杨田蔡来星李晓芳何青油气藏地质及开发工程全国重点实验室(成都理工大学) 沉积地质研究院四川成都610059

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区... 详细信息

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区沙溪庙组沉积期的古环境与古气候演化过程。研究结果表明,Sr/Ba比值、Rb/K_(2)O比值、Ca/Mg比值和Ca/(Ca+Fe)比值指示川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期整体为淡水环境,但在沙溪庙组一段沉积中、晚期出现了短暂的水体盐度升高;V/(V+Ni)比值、U/Th值、V/Cr比值与Ni/Co比值指示沙溪庙组沉积期整体为间歇暴露的浅水氧化环境,局部为弱氧化或还原环境;C值、CIA值和Rb/Sr比值等指标显示,沙溪庙组沉积期古气候总体为温暖湿润的气候环境,但期间发生波动性干旱,在温暖湿润和半干旱—半湿润之间频繁波动。多元地球化学参数为川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期的古气候演化和区域性古气候对比提供了新的证据。

关键词：川中地区中侏罗世中晚期沙溪庙组古环境古气候

四川盆地天府气田中侏罗统沙溪庙组砂岩储层致密化机理及其与油气充注的耦合关系

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天然气工业 2024年第6期44卷 33-43页

作者：王小娟张少敏庞小婷杨曦冉李晓芳葛新锐蔡来星杨田中国石油西南油气田公司勘探开发研究院油气藏地质及开发工程全国重点实验室•成都理工大学成都理工大学沉积地质研究院

近年来,四川盆地中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气勘探开发取得持续突破,展示出了良好的天然气勘探开发前景,但是砂岩储层致密导致“甜点区”分布复杂,特别是对储层致密化机理及其与油气充注的耦合关系认识不清,严重制约了沙溪庙组致密砂岩... 详细信息

近年来,四川盆地中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气勘探开发取得持续突破,展示出了良好的天然气勘探开发前景,但是砂岩储层致密导致“甜点区”分布复杂,特别是对储层致密化机理及其与油气充注的耦合关系认识不清,严重制约了沙溪庙组致密砂岩气藏的规模效益开发。为此,以四川盆地天府气田沙溪庙组一段(以下简称沙一段)致密砂岩储层为研究对象,综合岩心物性测试、薄片鉴定、扫描电镜、地球化学测试等多种资料,系统表征了致密砂岩储层的物质组成、储集物性、成岩作用等特征,并探讨了储层致密化机理,最后结合油气成藏期次,明确了储层致密化过程与油气充注耦合关系。研究结果表明:(1)沙一段储层以岩屑长石砂岩为主,发育少量长石岩屑砂岩,储层孔隙度为0.82%~17.48%,平均孔隙度为10.09%,渗透率为0.0001~632.4200 mD,平均渗透率为5.4200 mD,储层储集空间以原生孔隙为主,局部发育长石溶孔和浊沸石胶结物溶孔;(2)沙一段压实作用以弱—中等为主,绿泥石包壳广泛发育,浊沸石呈基底式、孔隙式和颗粒交代状等多种形式胶结,方解石呈基底式和孔隙式胶结,溶蚀作用以长石溶蚀和浊沸石溶蚀为主;(3)沙一段发育3种类型的致密储层,第一种致密储层是在压实作用基础上早期强胶结作用下形成的;第二种致密储层是在压实作用基础上晚期胶结作用下形成的;第三种储层现今并未致密,但是早期的压实胶结作用导致储层曾经致密,后期溶蚀作用改善储层物性。结论认为:(1)该区沙一段储层具有一期成藏特征,发生在距今88~68 Ma,第一种和第三种致密储层不能发生有效的油气充注,第二种致密储层可以发生有效的油气充注;(2)该区储层致密化过程与油气充注的耦合关系控制了天府气田简阳区块的天然气相对富集程度。

关键词：四川盆地中侏罗统沙溪庙组致密砂岩储层致密化形成机理成岩作用油气充注

碱湖页岩酸碱性差异对页岩成岩演化及储集层的影响

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石油勘探与开发 2024年第1期51卷 88-101页

作者：李长志郭佩许景红钟凯文华国成都理工大学自然资源部深时地理环境重建与应用重点实验室成都610059 成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都610059 成都理工大学地球科学学院成都610059

利用薄片、氩离子抛光-扫描电镜观察等实验分析方法,对准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组不同沉积区页岩的沉积-成岩环境和主要成岩作用进行研究,重建其差异成岩演化过程。风城组沉积期碱湖中心区的页岩一直保持碱性成岩环境,早期(R_(o)0.... 详细信息

利用薄片、氩离子抛光-扫描电镜观察等实验分析方法,对准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组不同沉积区页岩的沉积-成岩环境和主要成岩作用进行研究,重建其差异成岩演化过程。风城组沉积期碱湖中心区的页岩一直保持碱性成岩环境,早期(R_(o)及钾长石自生为主,晚期(R_(o)>0.5%)以硅酸硼钠石交代碱盐矿物为主。湖盆边缘缓坡区页岩经历了弱碱—酸性成岩环境的转变,早期以硅质和含镁黏土矿物自生为主,晚期以长石和碳酸盐矿物溶蚀为主。过渡区的页岩经历了碱性—酸性成岩环境的转变,早期以白云石和沸石自生为主,晚期主要经历了长石和碳酸盐矿物的硅酸硼钠石化或硅化。碱湖页岩成岩早期的矿物自生作用差异性是控制页岩可压性的主要因素,而成岩晚期的差异性溶蚀作用是影响游离态页岩油含量的主要因素。碱湖的过渡区—边缘缓坡区的白云质页岩和粉砂岩可压性强,游离态页岩油含量相对较高,是页岩油勘探开发的有利甜点。

关键词：页岩成岩作用碱性环境自生矿物溶蚀作用二叠系风城组玛湖凹陷准噶尔盆地

CO_(2)增强页岩气开采及地质埋存的三维数值模拟

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天然气工业 2024年第4期44卷 104-114页

作者：赵鹏朱海燕张丰收地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室·成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室·成都理工大学成都理工大学能源学院同济大学土木工程学院

将CO_(2)注入页岩储层中,既可以提高气藏天然气采收率,又可以达到CO_(2)地质埋存的目的,是实现减少碳排放的有效途径之一。页岩储层非均质性强,将CO_(2)注入页岩储层后,储层纵向非均质性对于CO_(2)增强CH_(4)开采效果的影响机理研究还... 详细信息

将CO_(2)注入页岩储层中,既可以提高气藏天然气采收率,又可以达到CO_(2)地质埋存的目的,是实现减少碳排放的有效途径之一。页岩储层非均质性强,将CO_(2)注入页岩储层后,储层纵向非均质性对于CO_(2)增强CH_(4)开采效果的影响机理研究还存在不足。为此以四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为对象,以考虑CO_(2)和CH_(4)竞争吸附的热—流—固多场耦合数值模拟方法为基础,建立了页岩非均质储层CO_(2)增强CH_(4)开采及地质埋存一体化三维数值模型,最后通过CO_(2)驱替CH_(4)室内实验结果验证该数值模拟方法的可靠性。研究结果表明:①当注入井所在层位保持不变时,随着开采井埋深增加,各小层内CH_(4)剩余量呈增加趋势,CO_(2)埋存量表现出逐渐减小的趋势;②当开采井所在层位保持不变时,各小层内CH_(4)的剩余量随注入井埋深的增加而减小,各小层内CO_(2)的埋存量随注采井纵向间距的增加而提高;③增加注采井纵向距离能够提高CH_(4)增产量和CO_(2)埋存量。结论认为,页岩对CO_(2)和CH_(4)有较强的竞争吸附特性,相关过程是一个复杂的热—流—固耦合过程,该基础理论模拟研究对注CO_(2)置换CH_(4)提高页岩气采收率并实现碳封存具有现实意义,且研究认识对今后相关技术的现场应用提供了理论支撑。

关键词： CO_(2)增强页岩气开采 CO_(2)地质埋存储层非均质性热—流—固多场耦合三维模型

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多级界面约束下构型对储层非均质性控制作用——以川西沙溪庙组曲流河为例

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沉积学报 2024年第4期42卷 1384-1400页

作者：张小菊邓虎成伏美燕凌灿徐争启吴冬成都理工大学地球科学学院成都610059 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610059 成都理工大学能源学院成都610059

【目的】川西坳陷侏罗系沙溪庙组油气资源潜力大,单砂体内部结构制约了优质储层预测,进而影响了该区天然气富集规律评价。研究区内河道砂体构型界面级次、构型单元及其组合尚不明确,不同级次构型界面约束下的构型单元及其组合如何控制... 详细信息

【目的】川西坳陷侏罗系沙溪庙组油气资源潜力大,单砂体内部结构制约了优质储层预测,进而影响了该区天然气富集规律评价。研究区内河道砂体构型界面级次、构型单元及其组合尚不明确,不同级次构型界面约束下的构型单元及其组合如何控制储层非均质性尚缺乏相关认识。【方法】基于野外露头、岩心、测井以及分析测试等资料,在沉积相研究基础上,详细开展了川西沙溪庙组曲流河砂体构型类型及特征研究,探讨了多级界面约束下构型对储层非均质性控制作用。【结果与结论】研究区构型单元划分为边滩构型单元(H_(PB))、河道充填沉积构型单元(H_(CH))、决口扇构型单元(M_(CS))、天然堤构型单元(M_(CL))、废弃河道构型单元(M_(CA))和洪泛平原构型单元(M_(FM))6类,基于构型单元垂向叠置样式,结合垂向序列沉积特征,将构型单元组合划分为均一型组合(Type Ⅰ)、均一+复合型组合(Type Ⅱ)、复合型组合(Type Ⅲ)3大类。研究区中江—回龙地区整体Type I型组合相对最发育,且沙三段整体上Type Ⅰ型组合和Type Ⅱ型组合相对最发育,其储层非均质性相对较弱。基于上述砂体构型类型及特征研究、不同级次构型界面控制下的储层非均质性特征分析以及不同级次构型界面下构型对储层非均质性控制因素探讨,总结了3~5级界面约束下构型对储层非均质性的控制模式。其中5级构型界面控制下的储层平面非均质性受控于基准面上升和构造沉降;4级构型界面控制下的储层层间非均质性受控于地形坡度和侵蚀作用;3级构型界面控制下的储层层内非均质性受控于水动力条件、河道弯度、河道迁移程度、沉积载荷、流量及成岩作用。

关键词：川西坳陷沙溪庙组构型界面构型单元组合储层非均质性