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页岩气研究几个问题探讨

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页岩 研究 几个问题 探讨
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岩气藏的地质评价二 页岩气藏储层有效厚度及系统厚度划分三 页岩气勘探水平钻井导向四 页岩有机质成熟度对勘探开发影响五 页岩气藏的储集条件研究六 中国页岩气勘探开发层次一 页岩气藏的地质评价• 页岩气藏的地质评价研究最核心问题是页岩的含气性和页岩的储集特征• 含气性主要在现场利用岩芯在等温吸附仪中分别进行测试• 页岩的储集特征比较复,由于其孔隙度和渗透性特低,目前孔隙度一般在超微电子显微条件下,用亚离子抛光技术观 察  有效页岩的生烃条件、沉积条件、厚度分布、 生烃条件中最本质的是 沉积环境为深水陆棚 有效黑色页岩一般厚度 >30岩气藏地质评价矿物组成矿物组成孔隙压力孔隙压力非均质性非均质性有机质有机质粘土类型流体类型流体类型结构特征结构特征原地压力原地压力气源岩气源岩储集空间储集空间润湿能力盖层类型裂缝充填情况裂缝组成脱水作用- 不利因素 + 有利因素其他特征值 > 15 的龙卷风图矿物组成矿物组成孔隙压力孔隙压力非均质性非均质性有机质有机质粘土类型流体类型流体类型结构特征结构特征原地压力原地压力气源岩气源岩储集空间储集空间润湿能力盖层类型裂缝充填情况裂缝组成脱水作用不利因素 有利因素其他特征值 的龙卷风图 页岩的储集条件,包括基质孔隙度、渗透率、页理及微裂隙的发育、矿物组成(特别是石英含量)、等温吸附曲线所显示该页岩的最大吸附气含量等 页岩的保存条件,主要是生烃和储集条件的保存页岩气生产能力关键要素- 龙卷风图 – 包括敏感性页岩含气量( 2 4 6 8 10 120200400600800有机碳含量( )二 页岩气藏勘探开发有效页岩厚度及页岩系统厚度有效页岩厚度及页岩系统厚度划分是页岩气勘探开发的地质研究中核心问题之一。它既涉及开发层系划分和储集特征研 究, 又涉及水平井的导向方位及深度分布,同时还涉及资源潜力估算和页岩气开发主要目的层系的确定等基本地质问题。根据文献调研,特别是 2002)的研究,并结合中国扬子地台下古生界筇竹寺组及龙马溪组两套黑色页岩的纵向变化及区域分布特征以及四川盆地威远(筇竹寺组)及川南(龙马溪组)的地质实践,提出有效页岩厚度系指该层组中单层厚度在 3色页岩的累计厚度谓之有效页岩厚度。%层段 40 威3 7 威2 6 威2 3 威7 2 威9 威1 4井位厚度(m)页岩系统厚度纯页岩厚度(单层>3m)黑色页岩(单层>1m)碳质页岩威远地区东西剖面页岩系统厚度图020406080100120140160180200威1 8 威1 3 威3 1 威5 威3 0 威6 1 威2 9 威2 3 威2 威1 2井位厚度(m)页岩系统厚度纯页岩厚度(单层> 3 m)黑色页岩(单层> 1 m)碳质页岩二 页岩气藏勘探开发有效页岩厚度及页岩系统厚度• 页 岩气藏有效度及系统厚度划分既涉及资源评价和资源潜力计算,又涉及开发技术特别是水平井钻探技术的导向。因此,页岩气藏有效厚度及系统厚度划分必需结合地质实际做精细工作。三 水平钻井的水平导向应以有效页岩分布的延长方向为导向水平钻井及多段压裂是扩大吸气面积最有效手段。显然,水平钻井的导向应以有效黑色页岩分布的延长方向为导向方能实现最大限度增加吸气面积,实现高产和稳产。这是因为页岩中气体的赋存状态以干酪根的吸附、基质孔隙和微裂缝等储集空间的游离和沥青中的溶解等方式决定的。工四 页岩有机质的热演化程度及其对含气性的影响有机质热成熟度是判别源岩不同演化阶段产物特征的关键因素。从页岩气的观点出发,有机质成熟度越高,越有利于页岩气的生成和聚集。成熟度越高,由于页岩中各种赋存形态的有机质发生降解和热裂解生烃并运移离开母体,从而增大了固体空间并导致页岩的基质孔隙度增大(据张同伟及 。因此,页岩有机质的热成熟度对页岩含气性的影响是一个值得进一步研究的问题。4 页岩有机质的热演化程度及其对含气性的影响1) 在一定成熟度范围内,页岩有机质成熟度越高,有机固体颗粒微孔愈发育,其吸附性越强。以煤的演化为例:4 页岩有机质的热演化程度及其对含气性的影响2) 通过页岩生烃过程了解成熟度过高的页岩对其含气性的影响(1) 几种典型源岩成熟度与烃转化率关系a 海相源岩(环 14井中奥陶统泥灰岩, b 湖相泥岩(泌 80井, c 湖相泥岩(杜 6 d 碳质泥岩(乌苏电厂, 页岩有机质的热演化程度及其对含气性的影响(2)各类母质源岩热成熟度与烃产率关系4 页岩有机质的热演化程度及其对含气性的影响上述各类源岩不同成熟阶段的产物组成变化及总烃产率百分组成变化清楚说明: 任何源岩其生烃过程均经历了生烃门限、生烃高峰、液态窗结束和气态烃沽竭阶段 各类源岩生烃沽竭时的热成熟度一般 所谓生径沽竭即是该源岩的生烃量已接近于零,亦即现今源岩的残余生烃潜力( 2)接近于零 上述实验说明:页岩有机质成熟度超过 ,页岩的生烃潜力亦趋近于零,这一认识已为实验模拟和自然演化规律所证实。因此,页岩有机质成熟度过高( ,这类页岩对其吸附气含量的影响是我国页岩气勘探开发中值得重视的研究问题4 页岩有机质的热演化程度及其对含气性的影响3) 关于成熟度 上的页岩对含气量的影响的初步认识 , 页岩有机质成熟度对其含气性的影响可从两个方面认识:0 05. 10. 15. 20. %)510152025孔隙度(%)煤孔隙度与成熟度的关系(据李明潮等, 1996)页岩的含气性必需具备一定的热成熟度,即 此时页岩中的液态烃开始热裂解出现部份气态烃,随着成熟度增高,源岩演化进入湿气 和干气阶段( 。此阶段不仅有机质大量热降解生烃,其液态有机质也随着热成熟度增高而发生热裂解而大量生成气态烃与此同时,随着页岩中固体有机质的热降解和热裂解生烃并运移,从而导致页岩的基质孔隙增加( ,增大了页岩中游离气的储集空间;除此之外,页岩中的残余固体有机质的微孔愈发育,对烃类气体的吸附力增强,o%(据 2009)岩有机质的热演化程度及其对含气性的影响 当页岩成熟度过高( ,页岩有机质的生烃潜力已接近或达到沽竭,页岩中只是现有微裂隙及基质孔隙中的游离气和有机颗粒及细颗粒对烃类气体的吸附以及基质孔隙及自然裂隙中以游离态储集的天然气。除此以外,再无生烃潜力的后续补给。因此,页岩中这种气还能称 “ 根源气 ” 和 “ 连续型 ” 聚气吗?这些问题都值得进一步研究。更为重要的是,成熟度过高( 的页岩气其开发寿命如何?这更是一个急待研究的问题。由此出发,我们研究中国海相页岩气过程中,除解剖高过成熟度页岩的先导试验之外,还应在热成熟度间的页岩进行比较性的实验研究,以期进一步明确上述问题。五 关于页岩气储集特征研究页岩储集条件(主要指页岩基质孔隙度、渗透率和天然裂隙的发育等)是页岩气成藏地质评价的重要组成部份。由于页岩矿物组成多以细粒硅、铝泥质为主,结构致密,原生基质孔隙一般为 1~3%,后经不断发生的生烃和排烃作用,从而使固体有机物质的不断紧缩和源岩的储集空间有所增大( ,进而使页岩基质孔隙度可达5~8%。另外页岩由于层理结构发育,自然微层理裂隙亦十分普见,这些因素都页岩的储集特征密切相关,而页岩储集条件不仅与其含气性戚切相关,且与其增产改造紧密相连页岩吸附气含量的影响因素分析(单因素分析) 页岩 干酪根类型及其转化程度对吸附能力 (以单位重量中含气量表征) 的分析 页岩的矿物组成对吸附能力的分析 温度、压力对页岩吸附能力的分析 页岩孔隙度对吸附能力的分析 页岩含水饱和度对吸附能力的分析页岩吸附气影影因素分析(多因素分析) 页岩 页岩 吸附能力分析 页岩 要是粘土含量) 页岩热演化程度与矿物组成变化分析 页岩吸附能力与温压敏感性分析 页岩吸附能力与 页岩气藏的成藏机理是原位“滞留成藏” ,连续型分布。甲烷在页岩微孔(孔径小于 2顺序充填,在介孔(孔径为 2~50多层吸附至毛细管凝聚,在大孔中(孔径大于 50烷以压缩或溶解态赋存。成藏中经过吸收、解析、扩散等作用。页岩有机质直接生气或原油裂解成气,天然气首先在页岩有机质的孔内表面饱和吸附 ;之后解析扩散至 基 质孔隙中,以吸附或游离相原位饱和聚集。页岩气的成藏机理及过程从页岩气的成藏过程分析页岩储集空间研究对页岩气开发的重要性有机质和粘土颗粒表面吸附与解吸1终形成页岩气藏2孔( ≥ m) :与微体化石、化石碎片物质、黄铁矿莓状体等有关微孔(
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