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页岩气储层有机质成熟度测试方法适用性研究_陈尚斌_图文

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页岩 气储层 有机质 成熟度 测试 方法 适用性 研究 图文
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doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2015.03.0564非常 规 天然气收稿 日 期 :2014-04-18;修回 日 期 :2014-06-21.基 金项 目 :江苏省基础研究计划青年基金项目 (编号 :BK20130177);国家重 点基础研究发展计划资助项目 (编号 :2012CB214702);中央高校基本科研业务费专项资金资助 (编 号 :2013QNB29;2013XK06);江苏高校优势学科建设工程资助项目联合资助 .作者简 介 :陈尚斌 (1983-),男 ,甘肃通 渭人 ,讲师 ,博士后 ,主要从事页岩气地质研究.E-mail:shangbinchen@163.com.页岩气储层有机质成熟度测试方法适用性研究陈尚 斌1,2,左兆 喜1,朱炎 铭1,2,付常 青1,张寒1(1.中国矿业大学资源与地球科学学院 ,江苏 徐 州221116;2.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育 部重点实验室 ,江苏 徐州221116)摘要 :中国 页岩气储层类型多 、有机质成熟度相差大 ,选择适宜的有机质成熟度测试方法 ,对页岩气储层评价具有重要意义 。通过调查中国页岩气储层类型 、有机质类型与成熟度特征 ,分析成熟度测试指标适用性 ,研究不同储层与测试方法的优化匹配性 。结果表明 :中国发育海相 、海陆过渡相 —陆相煤系及湖相 (陆相 )页岩气储层 ,Ⅰ型 、Ⅱ型和Ⅲ型等有机质类型 ,具有低成熟 、中等成熟度 、高成熟度及过成熟等特征 。成熟度评价应选择能够指示页岩气储层内部结构与本质信息的指标进行测定 。南方地区缺乏镜质组且成熟度较高的陡山沱组 、筇竹寺组 、龙马溪组等海相页岩气储层 ,首选激光拉曼光谱参数测试成熟度 ,并采用沥青质体反射率的测试与换算进行辅助测试 ;龙潭组 、须家河组海陆过渡相 —陆相煤系储层及自流井组湖相储层首选镜质组反射率方法 。北部地区下古生界海相储层首选沥青质反射率 ;上古生界海陆过渡相储层首选镜质组反射率指标 ;高成熟度煤系储层还可结合激光拉曼光谱辅助测试 ;中生界 —新生界湖相储层首选镜质组反射率指标 。西部地区海陆过渡相及湖相储层首选镜质组反射率方法 ;下古生界海相储层首选镜状体反射率测试 ,中生界海相储层首选镜质组反射率测试 。关键词 :页岩气 ;成熟度 ;测试方法 ;适用匹配性分析中图分类号 :TE122.1+13   文 献标 志码 :A   文 章编 号 :1672-1926(2015)03-0564-11引用格 式 :Chen Shangbin,Zuo Zhaoxi,Zhu Yanming,et al.Applicabilityof the testingmethod forthe maturityof organic matter in shale gas reservoirs[J].Natural Gas Geoscience,2015,26(3):564-574.[陈尚斌 ,左 兆喜 ,朱炎铭 ,等.页岩气储层有机质成熟度测试方法适用性研究 [J].天然气地球科学 ,2015,26(3):564-574.]0 引言常规油 气地质中 ,有机质成熟度是衡量烃源岩生烃能力的重要指标之一 ,也是评价一个地区或某一烃源岩系生烃量及资源前景的重要依据[1]。常用的有 机质成熟度指标包括3类 :光学指标 、化学指标和谱学指标[2-3]。美国近10年实现了页岩气的大规模工业开发[4-5],中国在页岩气资源潜力评价和勘探开 发先导性试验上也取得了重要进展[6]。美国主 要页岩气产区 (盆地 )构造较简单 、中 —高成熟度 (RO<3.0%)、埋藏较 浅[5];而中国海相页岩时代老 、成熟 度高 ,陆相页岩时代新 、成熟度低 ,但埋藏深度普遍较深 、层系多 、多期构造运动 、热演化史复杂[7]。中美页 岩气地质背景迥异 ,国内不同地区 、层系也存在很大区别 ,因此在页岩气资源潜力评价中 ,源岩与储层评价指标差异较大 。有机质成熟度是其中的一项典型指标 ,是页岩气成藏主控因素之一 ,对页岩气产气量及吸附气量等均有影响[8-9]。中国南 方下古生界海相页岩气储层 ,缺乏镜质组 ,成熟度普遍很高[10]。镜质组 反射率等光学第26卷 第3期2015年3月天 然 气 地 球 科 学NATURAL GAS GEOSCIENCEVol.26No.3Mar. 2015指标已 不能满足页岩气储层有机质成熟度评价的需要 。某些成熟度指标的选取受沉积环境 、有机质类型 、热成熟度及形成时代等影响 ,例如牙形石色变指数CAI仅 适于 海相地层 、最大热解峰温度Tmax仅适于Ⅲ型 干酪根 、甲基菲指数MPI要 求RO值不大 于1.3%、笔石反 射率只能测奥陶纪 —志留纪的地层[3,11-12]。化学指 标和谱学指标等方法对特定页岩储层的适用性尚不明确 。因此 ,本文系统调研中国页岩气储层有机质类型和成熟度范围 ,分析成熟度测试方法与指标的优缺点及其在页岩气储层评价中的适用性 ,并从实验可行性 、可靠程度 、研究需要等角度依据页岩目标层有机质特征做出目标层与测试方法的匹配性分析 ,为提高成熟 度 测 试 精 度 ,进 行 储 层 成 熟 度 评 价 奠 定基础 。1 中国页岩气储层有机质类型与成熟度 特 征调查表 明 ,中国发育海相 、海陆过渡相 —陆相煤系和湖相3类富含有机质泥页岩[13],主要集 中在北部地区 (松辽盆地 、鄂尔多斯盆地 、渤海湾盆地 )、西部地区 (准噶尔盆地 、吐哈盆地 、塔里木盆地 、羌塘盆地 )、南部地区 (四川盆地 、中下扬子以及滇黔桂地区 ),主要的发育层位 、有机质类型及成熟度范围统计见表1。中国海相富有机质页岩储层主要发育在新元古界及早古生界 ,分布于华北 、南方 、塔里木和青藏4个地区 ,分布范围广 ,厚度大 ;主要形成于沉积速率较慢 、水体较为封闭 、有机质较为丰富的滞留还原沉积环境中 。有机质类型以腐泥型 —混合型 (Ⅰ型 —Ⅱ型 )为主 ,有机质成熟度介于1.5%~4.5%之间 ,处于 高熟 —过成熟裂解生气阶段[13]。中国海 陆过渡相 —陆相煤系页岩储层主要发育在华北石炭系 —二叠系 、南方二叠系 、四川盆地上三叠统 、吐哈 —准噶尔盆地侏罗系和塔里木盆地三叠系 —侏罗系湖 —沼相煤系[14-16]。过渡相 煤系富有机质页岩发育广泛 ,有机质复杂 ,类型多为倾成气型母质 ,主要是混合型 —腐殖型 (Ⅱ型 —Ⅲ型 ),有机质成熟度介于1.0%~3.0%之间 ,处于生气高峰阶段[17]。中国湖 相 (陆相 )页岩储层发育在松辽盆地白垩系青山口组 、渤海湾盆地古近系 、柴达木盆地新近系 、鄂尔多斯盆地延长组 、四川盆地下侏罗统[18-19]。湖相暗 色泥页岩主要形成于湖泊沉积环境中 ,表现为与海相页岩相似的水进体系域沉积背景 ,沉积环境分隔性较强[17]。富有机质页岩时代新[13],有机质类 型以腐泥型 —混合型 (Ⅰ型 —Ⅱ型 )为主 ,成熟度主体介于0.7%~1.8%之间 ,处于 成气阶段 。表1统计表明中国发育海相 、海陆过渡相 —陆相煤系及湖相 (陆相 )3种类型的页岩气储层 ,Ⅰ型 、Ⅱ型和Ⅲ型等有机质类型 ;在区域上 、目标层位上 ,及有机质类型和成熟度上均有一定的差异 。从成熟度角度而言 ,中国页岩气储层有低成熟 、中等成熟度 、高成熟及过成熟等类型 。因此 ,为精确评价页岩气储层成熟度特征 ,在有机质成熟度评价中必须注重成熟度指标与方法的选择 。2 成熟度测试方法及其适用性分析页岩气 与常规油气一样 ,是由干酪根生烃热演化而生成 。干酪根演化过程伴随元素成分含量的变化 、基团结构的变化 、自由基浓度 、有机质反射率 、有机质颜色及荧光性的变化[20]。成熟度 的衡量也正是基于这些物质基础进行测试 ;常用光学指标 、化学指标和谱学指标测试 。光学指标利用有机质生烃过程中产生各向异性反射率变化 、透射光颜色变化或者紫外激发荧光色变[3,21]。这些指 标仅利用有机质光学性质 ,得出定量或半定量结果 ,可靠程度相对较低 ;测量结果受人为影响较大 。指标包括镜质组反射率 、镜状体 (藻类和藻类热解成烃后的残留物 )反射率 、固体沥青反射率 、海相镜质组反射率 (ROM)、基质腐 泥体反射率(ROran,DA)、笔石体 反射率 、牙形石色变指数 、孢粉颜色和热变指数 、荧光颜色及荧光参数 。化学指标方法是利用化学方法获取物质含量 ,浓度信息 ,由生烃过程原始反应物与产物之间比例关系 ,得出成熟度演化阶段 。理论上比光学性质指标更能反映有机质成熟过程的本质 。对物质分离提纯精度 ,设备精度要求高 。指标包括最大热解峰温度Tmax、甲基菲 指数 (MPI)、甲基菲 指数 (MPI)、H/C原子比 值 、碳同位素指标和生物标志化合物指标 。谱学指标是利用有代表性的光谱谱峰信息 ,反映有机质内部结构信息 ,是热演化过程中结构变化的直接反映 ,是指示有机质高成熟度的最有潜力的指标 。指标包括干酪根自由基浓度N和顺磁 化率Xp、干酪根 芳环平均结构尺寸Xb、有机碳 质物的激光拉曼光谱参数 、红外光谱法和激光荧光探针技术(FAMM)[22]。565 No.3        陈尚斌 等 :页岩气储层有机质成熟度测试方法适用性研究表 1中国页岩气储层发育层位 、有机质类型及成熟度范围特征统计表 (据文 献 [13]修改 )Table 1 Development formations and its type,maturityof organic matter feature of shale gas reservoirin China(modified byreference[13])海相 海陆过渡相与陆相煤系 湖相盆 地/区 域储层所属地层 (组 )有机质类型成熟度/%盆地/区域储层所属地层 (组 )有机质类型成熟度/%盆地/区域储层所属地层 (组 )有机质类型成熟度/%北部地区西部地区南部地区渤海湾鄂尔多斯塔里木羌塘四川滇黔桂渝 东—湘鄂 西中扬子下扬子下 马 岭 组 Pt3jx Ⅰ 0.60~1.65洪水庄 组 Pt3jx Ⅰ 1.10平凉组 O2p Ⅰ—Ⅱ 0.70~2.60玉尔吐 斯组∈1y Ⅰ—Ⅱ(1.20~5.00)/1.85萨 尔干 组∈3w—O1sⅠ—Ⅱ (1.20~4.60)/1.80印干组 O3y Ⅰ—Ⅱ(0.80~3.40)/1.60肖 茶卡 组 T3x Ⅰ1—Ⅱ2(1.13~5.35)/2.31布曲组 J2b Ⅲ(1.79~2.40)/1.93夏 里组 J2x Ⅰ1—Ⅱ2(0.69~2.03)/1.50陡山沱 组 Z2d Ⅰ 2.67~4.50筇竹寺 组∈1q Ⅰ 2.30~5.20大乘寺 组 O1d Ⅰ—Ⅱ 1.70~4.60五峰 —龙马 溪组O3w—S1lⅠ 1.60~3.60陡 山沱 组 Z2d Ⅰ 2.00~2.50筇 竹寺 组∈1q Ⅰ 1.28~4.18五峰 —龙马 溪组O3w—S1lⅠ 2.84~3.36印堂 —罗富 组D2-3 y—lⅠ—Ⅱ 0.99~2.03旧 司组 C1j Ⅰ—Ⅱ 2.22牛 蹄塘 组∈1n Ⅰ 3.0~5.0五 峰 —龙马 溪组O3w—S1lⅠ 2.30~4.30陡山沱 组 Z2d Ⅰ 3.5筇 竹寺 组∈1q Ⅰ 2.00~4.00/2.80五峰 —龙马 溪组O3w—S1lⅠ—Ⅱ 1.50~2.50印堂 —罗富 组D2-3 y—lⅠ—Ⅱ 1.53~2.03荷塘组∈1h Ⅱ(2.56~5.67)/5.50五峰 —高家 边组O3w—S1gⅡ—Ⅲ 1.50~3.00渤海湾鄂尔多斯塔里木准噶尔吐哈四川-滇东—鄂 西中|下扬子石炭 系 CⅢ(0.5~2.8)/1.2二 叠系 PⅢ(0.5~2.6)/1.1本溪组 C2b Ⅲ(0.6~3.0)/1.8太 原组 C2—P1t Ⅲ (0.6~3.0)/1.8山西组 P1sh Ⅲ(0.6~3.0)/1.8黄 山街 组 T3h Ⅲ 0.6~2.8塔 里奇 克组 T3t Ⅲ 0.6~2.8阳霞组 J1y Ⅲ 0.4~1.6克孜勒 努尔组 J2k Ⅲ 0.6~1.6滴水泉 —巴 山组C1d—C2bⅢ 1.6~2.6八 道湾 组 J1b Ⅲ(0.5~2.5)/1.0三 工河 组 J1s Ⅲ(0.5~2.4)/1.0西 山窑 组 J2x Ⅲ(0.5~2.3)/0.9八道湾 组 +三工河组J1b—sⅢ 0.5~1.8/0.8西 山窑 组 J2x Ⅲ(0.4~1.6)/0.7梁山 —龙潭 组 P1l—P3l Ⅲ 1.8~3.0须 家河 组一段 T3x1 Ⅲ+Ⅱ2 1.6~3.6须家河 组三段 T3x3 Ⅲ 1.2~3.6须家河 组五段 T3x5 Ⅲ 1.2~3.3- - -龙潭组 P3l Ⅲ 2.0~3.0龙 潭组 P3l Ⅱ—Ⅲ(1.3~3.0)/1.8渤海湾鄂 尔多斯松辽-准噶尔柴达木四川---沙一段 E3s1 Ⅱ2 0.70~1.80沙三段 E3s3 Ⅰ—Ⅱ1 0.40~2.00沙四段 E3s4 Ⅱ1 0.60~3.00长 7段 T3ch7 Ⅰ—Ⅱ1 0.70~1.00长 9段 T3ch9 Ⅰ—Ⅱ1 0.90~1.30青一段 K1q1 Ⅰ—Ⅱ 0.50~1.50青二段 、三 段 K1q2-3 Ⅱ0.50~1.40- - -风 城 组 P1f Ⅰ—Ⅱ1 0.54~1.41夏 子街 组 P2x Ⅰ—Ⅱ1 0.56~1.31乌 尔禾 组 P2-3w Ⅰ—Ⅱ1 0.80~1.00上干柴沟组下段 N11Ⅰ—Ⅱ 0.80~1.00上干柴沟组上段 N21Ⅰ—Ⅱ 0.80~1.00自流井 组 J1-2z Ⅰ—Ⅱ1 0.60~1.60- - -- - -- - -注 :(1)有机质 类型列中Ⅰ代表腐泥型干酪根 ;Ⅱ代表混合型干酪根 ;Ⅱ1代表偏腐泥混合型干酪根 ;Ⅱ2代表偏腐殖混合型干酪根 ;Ⅲ代表腐 殖 型干酪根 ;(2)成熟度列中斜线前为范围值 ,斜线后为平均值665 天然气地球科学Vol.26   页岩气 储层评价中 ,应选择能够指示页岩气储层内部结构与本质信息的指标进行成熟度测定 。因各种指标存在的地层时代 、沉积环境 、岩石类型 、成熟度范围等背景不同 ,选作指示成熟度的条件也不相同 ,其用于成熟度指标的适用条件及优缺点见表2,由表2可以看出 ,各种测试方法与测试指标的优缺点显著 。镜质组反射率在中 —高成熟度Ⅲ型干酪根测试运用条件优越 。有机碳质物的激光拉曼光谱参数 ,因不受镜质组反射率抑制程度的影响 ,适于高 —过成熟阶段的烃源岩研究 (2.1%<RO<15.0%)。且利用谱学参数换算成镜质组反射率 ,相 关 性 很好[32],这对中 国南方下古生界高成熟度页岩气储层成熟度的测试极为有利 。表 2有机质成熟度光学 、化学 和 谱学 3种指标参数优缺点对比Table 2 The advantages and disadvantages comparison of the organic matter maturityin optical,chemical and spectroscopyparameters指 标 优 点 缺 点光学指标镜质组反射率 RO操作简 便 、技术成熟 ,适于通用对比 不能测泥盆系以老地层 ;不适合存在镜质组反射率抑制的样品[22]镜状体 反射率 VLRO[23]可测 缺 乏镜质组的下古生界的高成熟度海相地层 ;可转化为 RO不适合泥盆系以新地层沥青反 射率 Rb测试 方 法较简便 、成本低 ;可转换为 RO值 ;适于缺少镜质体烃源岩[24]成 熟 度 高时 (RO>2.0%),抽提沥青质较困难[25]海相镜质组反射率 ROM可测缺乏镜质组的下古生界地层 ;可 转 化为 ROROM作为烃源岩成熟度指标在 ROM<0.75%时效果 较差[26]笔石 体 反射率 GRO[27]可测缺乏镜质组的下古生界地层 ;可转 化为 RO笔石等动物壳屑体成因复杂 ,反 射 率 变化大 ,且常未保存结构 ,当前研究水平还无法准确地确定其生源 ,仅作为参考指标牙形石色变指数 CAI[28]适于寒武纪到三叠纪海相碳酸盐岩 ;可转化 为 RO测试结果人为影响较大孢粉颜色和热变指数 TAI 测试方法较简便 、成 本低 测试结果受人为影响因素大 ;不能定量转换为 RO值荧光 色 变 (牙形石 CAIF、孢 粉 SCI)[21]用于快速划分成熟度阶段 人 为 影 响较大 ;不适于高成熟度 ;无法转化为 RO化学指标最大热解峰温度 Tmax测试 方 法 简 便 、成 本 较 低 ;Ⅲ型 干 酪 根Tmax与 RO 相 关 性 好[3,12]不能 用 于Ⅰ型 —Ⅱ型干酪根的研究 ,受样品低成熟度组分的干扰甲 基 菲 指数 MPI[3]可以 转 换为 RO值 ;适于缺少镜质体的生油 岩仅 适 于 煤 岩 或Ⅲ型 干 酪 根 样[29],不 适 于 高 成 熟 度 (RO>1.3%)的有 机 质H/C原子比值 Ⅰ型—Ⅱ型干酪根 ;快速划分成熟度阶段 尚未与 RO建立 关 系式 ,不利于通用对比碳同 位 素指标[30]可采 用 同位素动力学方法综合评价并转化为 RO;测试结果受主观因素影响小需要提取干酪根 ,不 适 于 研究年代较老的地层 ,地层越新测量精度越高 ,但易受次生烷烃影响生物标志化合物[3]可采 用 化学动力学方法将该指标用于热演化史恢复 ;对低成熟生油岩反映灵敏 ;测试结果受主观因素影响小化学动力学计算中可能需要用到复杂动力学计算模型 ,对计算机要求高 ;不同参数适用成熟度范围不同 ,尚 未 与 RO建 立关系谱学指标干 酪根自由基浓度 N 和顺磁 化 率 Xp适于 缺 少 镜 质 体 ,低 —中 成 熟 度 (RO<2.0%),有机质类型相对稳定样品无法检测年代较老样品 ,只适于年轻沉积盆地中尚未达到后成岩阶段 ,未 给出Ⅰ型 —Ⅱ型干酪根自由基浓度与 RO的关 系干酪根芳环平均结构尺寸Xb反映干酪根成熟度的最佳指标 ;适于 低 熟到过熟的各阶段 ,且不受有机质类型影响 ,适用范围较广需提取干酪根 ;测试成本高 、周期 长有机碳质物的激光拉曼光谱 参数适于高过成熟阶段的生油岩(2.1%<RO<15.0%);测试结果受主观因素影响小测试成 本略高 ,若样品存在荧光干扰测试结果分析较复杂红外 光 谱[31]适于 成 熟 —高成熟阶段样品 ;抽提干酪根用量少 ;不受有机质类型和样品风化影响需要提取干酪根激光 荧 光探针[22]不受镜质组反射率抑制影响 只适于含有镜质组的样品 ,得出 校 正参数765 No.3        陈尚斌 等 :页岩气储层有机质成熟度测试方法适用性研究3 中国页岩气储层有机质成熟度测试方法匹配性分析沉积环 境物质条件不同 ,有机质热演化阶段不同 ,常导致在测量成熟度过程中出现4种问题 。第一种是缺乏镜质组 ,尤以下古生界海相页岩气储层常见 ,包括南方地区筇竹寺组 (∈1q)、五峰组 —龙 马溪组 (O3w—S1l)、鄂尔多斯盆地平凉组 (O2p)、塔里木盆地玉尔吐斯组 (∈1y)和印干 组 (O3y)。第二种是 干酪根类型与测试方法不匹配 ,海相 、湖相多为Ⅰ表 3不同成熟度计算公式及测试效果分析表Table 3 Analysis table on different maturityformula and test results成熟度 参数 转化关系式 相关性 其他适用条件 来源 效果 RO图光学指标镜质 组 反射率 RO镜 状 体 反射率 VLRO固体沥青质体反射率 Rb海相镜质组反射率 ROM笔 石 体 反射率 (GROmax、GROran)牙形石色变指数 CAI孢 粉色 变指数 SCI荧 光色 变 (牙形石 CAIF、孢粉荧 光 )荧光参数λmax、Q、I直接 使 用 ,不用转化 -VRO=0.533VLRO+0.667  R2=0.92RO=0.103 7+0.983 2Rb R2=0.92RO=0.319 5+0.679Rb R2=0.99RO=0.656 9Rb+0.336 4  R2=0.85RO=0.688Rb+0.346  R2=0.92RO=1.26ROM+0.21  R2=0.96RO=0.28ROM+1.03  R2=0.23RO=0.81ROM+0.81  R2=0.88VROE=0.508 9GROmax+0.406 4  R2=0.96VROE=0.416 8GROmax-0.465 5  R2=0.97VROE=-0.026(GROran)2+0.524GROran+0.592 5 R2=0.83LogVROE=0.572(LogGROran)+0.021  R2=0.87RO=0.617 5CAI-0.183 2  R2=0.98无 -无 -RO=0.07λmax-3.63  R2=0.56RO=0.33Q-0.16  R2=0.69RO=0.33I567/I375+0.24 -泥盆系以新地层1.0%≤RO≤2.0%0.5%≤RO≤2.0%-ROM<0.750.75≤ROM≤1.5ROM>1.50.72≤GROmax≤4.275≤GROmax≤9.21---------王 飞 宇 等[23]丰国秀 等[33]刘德 汉 等[34]刘 祖 发 等[26]曹长 群 等[27]祁玉 平 等[35]钟端[21]Ottenjann等[36]很好好较 好较好较 好一般一般一 般一 般较好-图 1(a)图 1(b)图 1(c)图 1(d)图 1(e)图 1(f)图 1(g)图 1(h)---化学指标最大热解峰温度 Tmax甲 基 菲 指数 MPIH/C原子 比 值碳同位 素指标生物标志化合物无 -RO=0.6MPI1+0.40 较 好RO= -0.6MPI1+2.30 较 差无 -甲烷δ13 C1=5.99RO-51.8  R2=0.88乙烷δ13 C2=4.50RO-44.4  R2=0.92无 --RO<1.30%RO>1.30%---汪 洋[3]一般 -Radke等[37]较 好 -王 万 春 等[38]一般 -黄 第 藩 等[39]较好 图 1(i)汪 洋[3]一般 -谱学指标干酪根自由基浓度 Ng和 顺 磁 化率 Xp干酪根芳环平均结构尺寸 Xb激光拉曼光谱参数红外 光 谱激光 荧 光探针RO=0.135 7Ln(Ng×10-17)+0.204 0RO=5.026 2 Xb-0.319 4Lg(X1600)=-0.072 0RO+5.525 6Lg(X1350)=-0.114 7RO+6.007 6Ln(Y)=0.098 5RO-1.093 0Ln(Z)=-0.058 2Ln(RO)+5.583 4RO=0.053 7d(G-D)-11.21RO=1.165 9h(Dh/Gh)+2.758 8无ⅠEqVRO=MVRO+0.25%Ⅱ1EqVRO=MVRO+0.20%Ⅱ2EqVRO=MVRO+0.15%ⅢEqVRO=MVRO+0.05%R2=0.76R2=0.97R2=0.92R2=0.94R2=0.86R2=0.88----Ⅱ2型 —Ⅲ型 ,RO≤2.0%-2.1%≤RO≤15.0%---古近 系 /新近 系邱 楠生等[40]好王兆 云 等[41]很 好汪 洋 等[42]很好刘 德 汉等[32]很好Ganz等[43]较好郭 汝 泰等[22]较好图 1(j)图 1(k)图 1(l)图 1(m)图 1(n)-图 1(o)865 天然气地球科学Vol.26 图 1不同成熟度指标与 RO关系Fig.1 The chart of relationship between ROand other maturity index965 No.3        陈尚斌 等 :页岩气储层有机质成熟度测试方法适用性研究图 1不同成熟度指标与 RO关系 (续 )Fig.1 The chart of relationship between ROand other maturity index(continued)型 —Ⅱ型干酪 根 ,最大热解峰温度Tmax和甲基 菲指数MPI等 方法 不适用于Ⅰ型 —Ⅱ型干酪根 ;过渡相多为Ⅲ型干酪根 ,H/C原子比值方法不适用 。第三种是镜质组反射率抑制作用 ,如渤海湾盆地古近系 /新近系成熟度测试慎用镜质组反射率单项指标 。第四种是成熟度范围限制 ,下古生界高成熟度慎用甲基菲指数MPI和 干酪 根自由基浓度N和顺磁 化率Xp,新生界低成熟 度慎用激光拉曼光谱参数 。不同的测试方法 ,测试精度不同 ,转化为镜质组反射率的相关系数也不同 。按照定量程度 、测试样品内部干扰 、人为因素影响 ,分析各成熟度参数的测试效果 (表3)。对于不能定量评价成熟度指标的参数 ,适用于划分简单的成熟度热演化阶段与生烃史的研究 。对于定量评价指标参数 ,适用于有利区的成熟度评价及储层非均质性评价 ,需要精确的反射率数值 ,绘制成熟度等值线图 。在对比分析上述储层发育特征 、有机质类型 、成熟度范围特点及各类测试方法适用范围及优缺点的基础上 ,根据成熟度测试的可行性 、可靠程度与研究需要 ,将中国主要页岩气储层有机质成熟度的建议测试方法列于表4。(1)南方地区陡山沱组 、筇竹寺组 、龙马溪组等海相页岩气储层 ,缺乏镜质组 ,成熟度较高 ,有机质干酪根类型为Ⅰ型 —Ⅱ型 ,宜首选激光拉曼光谱参数测试成熟度 ,并通过多个参数回归方程 ,提高参数与RO之间的相 关系数 ,提高成熟度准确性 ;其次可采用沥青质体反射率换算成镜质组反射率方法对成熟度进行辅助测试 。龙潭组 、须家河组海陆过渡相 —陆相煤系页岩储层含镜质组 ,干酪根类型多为Ⅲ型 ,中 —高成熟度 ,宜首选镜质组反射率测试 。自流井组湖相页岩气储层含镜质组 ,干酪根类型为Ⅰ型 —Ⅱ型 ,中等成熟度 ,宜首选镜质组反射率测试方法 。(2)北部地区鄂尔多斯盆地下古生界海相页岩气储层 ,缺乏镜质组 ,干酪根类型多为Ⅰ型 ,多选用沥青质反射率 。上古生界海陆过渡相页岩气储层宜首选镜质组反射率指标 ,对于高成熟度的煤系页岩075 天然气地球科学Vol.26 储层还 可以结合激光拉曼光谱进行辅助测试 。中生界 —新生界湖相页岩气储层有机质碎屑含量丰富 ,成熟度适中 ,宜首选镜质组反射率指标 ,且便于对比 。(3)西部地区海陆过渡相及湖相页岩气储层 ,低 —中等成熟度 ,宜首选镜质组反射率测试方法 。下古生界海相页岩气储层首选镜状体反射率测试方法 ,中生界海相页岩气储层首选镜质组反射率进行成熟度测试 。表 4页岩气储层成熟度测试方法匹配性建议Table 4 Recommended matchingbetween shale gas reservoirs and the maturitytest method海相 海 陆 过渡相 湖相盆地 /区域页岩气储层所属地层组首选方法辅助测试盆地 /区域页岩气储层所属地层组首选方法辅助测试盆地 /区域页岩气储层所属地层组首选方法辅助测 试北部地区渤海湾鄂尔多斯下 马 岭 组 (Pt3jx)洪水 庄 组 (Pt3jx)平凉 组 (O2p)碳 同位 素沥 青质反射率渤海湾沥 青质 反射 率镜状体反射率鄂尔多斯石炭 系 (C)二叠 系 (P)本溪 组 (C2b)太原 组 (C2—P1t)山西 组 (P1sh)镜 质组 反射 率-镜质组 反射 率-渤海湾鄂 尔多斯松辽沙 一 段 (E3s1)沙三 段 (E3s3)沙四段 (E3s4)长 7段 (T3ch7)长 9段 (T3ch9)青一 段 (K1q1)青 二 、三 段 (K1q2-3)激 光探 针镜 质组反射率校正镜 质 组反射率热解峰温 、生物 标 志镜质组反射率-西部地区塔里木羌塘玉 尔 吐 斯组 (T1y)萨尔 干 组 (T3w—O1s)印干组 (O3y)肖茶 卡 组 (T3x)布曲组 (J2b)夏里 组 (J2x)镜 状体 反射 率生物标志化合 物镜 质组反射率生物标志化合 物塔里木准噶尔吐哈黄 山 街 组 (T3h)塔里 奇 克组 (T3t)阳霞组 (J1y)克孜 勒 努尔组 (J2k)滴水 泉 —巴 山组 (C1d—C2b)八道 湾 组 (J1b)三工 河 组 (J1s)西山 窑 组 (J2x)八道 湾 组 +三工河组 (J1b-s)西山 窑 组 (J2x)镜 质组 反射率镜 质 组反 射 率碳 同位素镜 质 组反 射 率热 解峰温热 解峰温碳 同位 素-准噶尔-风城 组 (P1f)夏子街 组 (P2x)乌尔 禾 组 (P2-3w)- -镜质组 反射 率-南部地区四川滇黔桂渝 东—湘鄂 西上扬子中扬子陡 山 沱 组 (Z2d)筇竹 寺 组 (∈1q)大乘寺 组 (O1d)五峰 组 —龙 马溪组 (O3w—S1l)陡山 沱 组 (Z2d)筇竹 寺 组 (∈1q)五峰 组 —龙 马溪组 (O3w—S1l)印堂 组 —罗 富组 (D2-3 y-l)旧司 组 (C1j)陡山 沱 (Z2d)筇竹 寺 组 (∈1q)五峰 组 —龙 马溪组 (O3w—S1l)陡山 沱 组 (Z2d)筇竹寺 组 (∈1q)五峰 组 —龙 马溪组 O3w—S1l)陡山 沱 组 (Z2d)筇 竹 寺 组 (∈1q)五峰 组 —龙 马溪组 (O3w—S1l)印堂 组 —罗 富组 (D2-3 y-l)激 光拉曼 光谱沥青反射 率激 光拉曼光谱沥青反 射 率镜 质组反射率沥青反射率激 光拉曼光谱沥青反射 率激 光拉曼光谱沥青反射 率激 光拉曼光谱沥青反射 率镜 质组反射率沥青反射率四川滇东-鄂西中|下扬子梁 山 —龙 潭 组 (P1l—P3l)须家 河 组一段 (T3x1)须家河 组三段 (T3x3)须家 河 组五段 (T3x5)龙 潭 组 (P3l)龙 潭 组 (P3l)镜质组 反射 率-四川自流井组 J1-2z镜质组 反射 率热解峰温 、生物标 志镜 质 组反射率碳同位素- - - -镜质组反 射率碳同位素- - - -175 No.3        陈尚斌 等 :页岩气储层有机质成熟度测试方法适用性研究4 结论(1)中国发 育海相 、海陆过渡相 —陆相煤系及湖相 (陆相 )3种类型的页岩气储层 ,Ⅰ型 、Ⅱ型和Ⅲ型等有机质类型 ,其成熟度范围各不相同 ,为精确评价页岩气储层成熟度特征 ,应选择能够指示页岩气储层内部结构与本质信息的指标进行成熟度测定 。(2)南方地区缺乏镜质组且成熟度较高的陡山沱组 、筇竹寺组 、龙马溪组等海相页岩气储层 ,应首选激光拉曼光谱参数 ,通过计算求得有机质成熟度 ;龙潭组 、须家河组海陆过渡相 —陆相煤系页岩气储层 ,及自流井组湖相页岩气储层首选镜质组反射率方法测试 。(3)北部地区下古生界海相页岩气储层首选沥青质反射率测试成熟度 ;上古生界海陆过渡相储层首选镜质组反射率指标 ,对于高成熟度的煤系页岩气储层还可以结合激光拉曼光谱进行辅助测试 ;中生界 —新生界湖相储层首选镜质组反射率测试 。(4)西部地区海陆过渡相及湖相储层首选镜质组反射率测试 。下古生界海相页岩气储层首选镜状体反射率测试方法 ,中生界海相储层首选镜质组反射率测试 。参考 文 献 (References):[1]Shen 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