页岩气赋存动态演化模式及含气性定量评价
发布时间：2021-08-18 22:37
与常规天然气相比,页岩气具有特殊的赋存形式,并且吸附、游离和溶解三种赋存形式的含量差别较大。为评价不同沉积环境、不同成熟度下页岩气赋存形式及其含气能力的差异性,选取了鄂尔多斯盆地延长组低成熟页岩和四川盆地龙马溪组高成熟页岩样品进行对比研究。通过对这些样品开展镜质体反射率测定、TOC含量分析、场发射扫描电镜观察、低温氮气吸附、甲烷等温吸附等实验,定性分析了页岩气在孔隙空间中的赋存状态及赋存机理,定量计算了不同赋存状态页岩气的含量,并结合不同页岩的热演化程度、孔隙空间变化特征和含气量变化规律,建立了页岩气赋存形式动态演化模型。研究结果表明,不同热演化阶段,页岩气的赋存形式差异较大。对低成熟的延长组页岩而言,吸附气含量约占58%,游离气占32%,溶解气占10%,具有"吸附气为主,游离气次之,溶解气不可忽略"的特征;而对高过成熟的龙马溪组页岩而言,游离气含量约占51%,吸附气含量占48%,溶解气仅占1%,具有"游离气和吸附气共同主导"的特征。随着热成熟度的增加,生成的页岩气首先满足页岩表面的饱和吸附和部分溶解,再以游离态的形式存在于孔隙之中,最后吸附气和游离气处于动态平衡,该过程分别对应吸附、...
【文章来源】：地质论评. 2020,66(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
美国两种典型的页岩气藏生产特征(据Baihly et al.,2010修改)
依据势能公式(2)可计算出孔壁与甲烷吸附势能曲线(图1a)和壁面分子力影响范围曲线(图1b)。从图中可以看出,越靠近孔隙壁面势能越大,受壁面分子影响区域越大;远离壁面势能迅速减小,并由正变为负最后趋近于0,受壁面分子影响区域也接近于0。在半径小于2 nm的孔隙空间内,甲烷分子均可受到孔壁的作用力,并处于吸附态,且孔隙越小吸附能力越强;而在半径大于2 nm的孔隙中,甲烷分子受到作用力的大小基本一致且几乎为0,甲烷分子呈现游离状态(左罗等,2014;刘宇等,2015)。因此,页岩的微孔比例越高,吸附能力就越强,在有机质孔隙和黏土矿物孔隙中需同时考虑吸附气和游离气,而在非黏土矿物孔隙中仅需考虑游离气。此外,还有少量气体以溶解状态存在,溶解气的赋存机理主要以间隙充填和水合作用的形式表现,主要受天然气溶解度的影响(屈策计等,2013;阮昱,2018)。2.2 动态成藏过程
表1 各页岩样品的地球化学参数、矿物成分特征及现场解吸气量Table 1 Geochemical parameters, mineral compositions and on-site desorption gas content of the studied shale samples 样品编号 TOC(%) Ro(%) 黏土矿物(%) 石英(%) 长石(%) 碳酸盐矿物(%) 现场解析气量(m3/t) 1 1.4 0.84 24.5 39.6 8.1 27.8 1.22 2 2.4 0.89 36.7 27 12.1 24.1 1.22 3 5.0 0.99 55.7 17.2 9.7 17.5 1.14 4 2.8 1.03 32.7 22.8 10.8 32.2 1.64 5 5.6 1.01 47.6 27.9 17.9 6.6 1.35 6 4.8 1.06 44.3 25.5 15 15.3 1.99 7 5.3 0.95 50.3 23 12.6 14.1 1.08 8 7.4 0.97 51.6 21.9 13.6 9.9 1.70 9 4.3 1.05 48.4 31.5 4.6 15.5 1.97 10 5.5 0.71 60.8 29.3 7.2 0 1.48 11 6.5 0.93 53.1 18.6 6.6 18 1.92 12 6.8 — 58.9 20 9.3 6.4 1.91 13 7.4 0.86 60.1 18.6 11 6.2 1.91 14 4.6 0.80 45.8 28.1 9 13.5 1.64 15 5.1 0.96 54.3 18.6 11.3 12.4 1.89 16 1.7 2.81 54.6 30.2 4.8 7.9 1.55 17 2.4 2.79 55.2 36.1 5.5 0 1.23 18 2.1 — 49.1 32.5 6.2 8.2 2.10 19 1.9 2.94 39.8 42.9 6.2 7.2 2.14 20 1.2 — 38.9 39.4 12 7.2 1.57 21 2.3 3.39 44.5 39.7 5.7 5.8 2.13 22 3.7 3.33 39.6 44.1 4.5 6.9 3.76 23 2.6 3.31 34.2 40 7.5 15.5 2.09 24 2.9 2.99 39.6 50 4.3 4.8 2.42 25 3.2 2.86 30.8 46.9 7.2 11.2 3.45 26 3.7 3.41 41.1 51.8 5.6 1.5 3.78 27 3.8 3.23 26.4 56.5 4.2 8.2 4.35 28 4.4 3.29 55.9 44.1 0 0 4.43 29 5.0 3.37 22.6 60.2 7.5 6.9 3.74 30 2.4 3.34 49 34.9 8.7 7.4 4.40 注:“—”表示部分样品由于镜质体颗粒较少,无法准确测得Ro数据。2 页岩气赋存形式分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]“进源找油”:论四川盆地非常规陆相大型页岩油气田[J]. 邹才能,杨智,王红岩,董大忠,刘洪林,施振生,张斌,孙莎莎,刘德勋,李贵中,吴松涛,庞正炼,潘松圻,袁懿琳. 地质学报. 2019(07)
[2]A Quantitative Evaluation of Shale Gas Content in Different Occurrence States of the Longmaxi Formation: A New Insight from Well JY-A in the Fuling Shale Gas Field,Sichuan Basin[J]. TANG Ling,SONG Yan,LI Qianwen,PANG Xiongqi,JIANG Zhenxue,LI Zhuo,TANG Xianglu,YU Hailong,SUN Yue,FAN Shichao,ZHU Lin. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2019(02)
[3]涪陵大型海相页岩气田成藏条件及高效勘探开发关键技术[J]. 王志刚. 石油学报. 2019(03)
[4]涪陵焦石坝地区页岩气赋存特征定量表征及其主控因素[J]. 王进,包汉勇,陆亚秋,柳筠,张梦吟. 地球科学. 2019(03)
[5]四川盆地南部页岩气富集规律与规模有效开发探索[J]. 马新华. 天然气工业. 2018(10)
[6]页岩气赋存机理及富集条件[J]. 阮昱. 云南化工. 2018(10)
[7]中国南方海相页岩气选区关键参数探讨[J]. 郗兆栋,唐书恒,王静,张振,李彦朋,龚明辉,肖何琦. 地质学报. 2018(06)
[8]中国页岩气勘探开发理论认识与实践[J]. 马永生,蔡勋育,赵培荣. 石油勘探与开发. 2018(04)
[9]页岩气赋存状态及其分子模拟研究进展与展望[J]. 陈尚斌,张楚,刘宇. 煤炭科学技术. 2018(01)
[10]页岩气基本特征、主要挑战与未来前景[J]. 邹才能,赵群,董大忠,杨智,邱振,梁峰,王南,黄勇,端安详,张琴,胡志明. 天然气地球科学. 2017(12)
博士论文
[1]川东—湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理研究[D]. 戴方尧.中国地质大学 2018
本文编号：3350753
【文章来源】：地质论评. 2020,66(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
美国两种典型的页岩气藏生产特征(据Baihly et al.,2010修改)
依据势能公式(2)可计算出孔壁与甲烷吸附势能曲线(图1a)和壁面分子力影响范围曲线(图1b)。从图中可以看出,越靠近孔隙壁面势能越大,受壁面分子影响区域越大;远离壁面势能迅速减小,并由正变为负最后趋近于0,受壁面分子影响区域也接近于0。在半径小于2 nm的孔隙空间内,甲烷分子均可受到孔壁的作用力,并处于吸附态,且孔隙越小吸附能力越强;而在半径大于2 nm的孔隙中,甲烷分子受到作用力的大小基本一致且几乎为0,甲烷分子呈现游离状态(左罗等,2014;刘宇等,2015)。因此,页岩的微孔比例越高,吸附能力就越强,在有机质孔隙和黏土矿物孔隙中需同时考虑吸附气和游离气,而在非黏土矿物孔隙中仅需考虑游离气。此外,还有少量气体以溶解状态存在,溶解气的赋存机理主要以间隙充填和水合作用的形式表现,主要受天然气溶解度的影响(屈策计等,2013;阮昱,2018)。2.2 动态成藏过程
表1 各页岩样品的地球化学参数、矿物成分特征及现场解吸气量Table 1 Geochemical parameters, mineral compositions and on-site desorption gas content of the studied shale samples 样品编号 TOC(%) Ro(%) 黏土矿物(%) 石英(%) 长石(%) 碳酸盐矿物(%) 现场解析气量(m3/t) 1 1.4 0.84 24.5 39.6 8.1 27.8 1.22 2 2.4 0.89 36.7 27 12.1 24.1 1.22 3 5.0 0.99 55.7 17.2 9.7 17.5 1.14 4 2.8 1.03 32.7 22.8 10.8 32.2 1.64 5 5.6 1.01 47.6 27.9 17.9 6.6 1.35 6 4.8 1.06 44.3 25.5 15 15.3 1.99 7 5.3 0.95 50.3 23 12.6 14.1 1.08 8 7.4 0.97 51.6 21.9 13.6 9.9 1.70 9 4.3 1.05 48.4 31.5 4.6 15.5 1.97 10 5.5 0.71 60.8 29.3 7.2 0 1.48 11 6.5 0.93 53.1 18.6 6.6 18 1.92 12 6.8 — 58.9 20 9.3 6.4 1.91 13 7.4 0.86 60.1 18.6 11 6.2 1.91 14 4.6 0.80 45.8 28.1 9 13.5 1.64 15 5.1 0.96 54.3 18.6 11.3 12.4 1.89 16 1.7 2.81 54.6 30.2 4.8 7.9 1.55 17 2.4 2.79 55.2 36.1 5.5 0 1.23 18 2.1 — 49.1 32.5 6.2 8.2 2.10 19 1.9 2.94 39.8 42.9 6.2 7.2 2.14 20 1.2 — 38.9 39.4 12 7.2 1.57 21 2.3 3.39 44.5 39.7 5.7 5.8 2.13 22 3.7 3.33 39.6 44.1 4.5 6.9 3.76 23 2.6 3.31 34.2 40 7.5 15.5 2.09 24 2.9 2.99 39.6 50 4.3 4.8 2.42 25 3.2 2.86 30.8 46.9 7.2 11.2 3.45 26 3.7 3.41 41.1 51.8 5.6 1.5 3.78 27 3.8 3.23 26.4 56.5 4.2 8.2 4.35 28 4.4 3.29 55.9 44.1 0 0 4.43 29 5.0 3.37 22.6 60.2 7.5 6.9 3.74 30 2.4 3.34 49 34.9 8.7 7.4 4.40 注:“—”表示部分样品由于镜质体颗粒较少,无法准确测得Ro数据。2 页岩气赋存形式分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]“进源找油”:论四川盆地非常规陆相大型页岩油气田[J]. 邹才能,杨智,王红岩,董大忠,刘洪林,施振生,张斌,孙莎莎,刘德勋,李贵中,吴松涛,庞正炼,潘松圻,袁懿琳. 地质学报. 2019(07)
[2]A Quantitative Evaluation of Shale Gas Content in Different Occurrence States of the Longmaxi Formation: A New Insight from Well JY-A in the Fuling Shale Gas Field,Sichuan Basin[J]. TANG Ling,SONG Yan,LI Qianwen,PANG Xiongqi,JIANG Zhenxue,LI Zhuo,TANG Xianglu,YU Hailong,SUN Yue,FAN Shichao,ZHU Lin. Acta Geologica Sinica（English Edition）. 2019(02)
[3]涪陵大型海相页岩气田成藏条件及高效勘探开发关键技术[J]. 王志刚. 石油学报. 2019(03)
[4]涪陵焦石坝地区页岩气赋存特征定量表征及其主控因素[J]. 王进,包汉勇,陆亚秋,柳筠,张梦吟. 地球科学. 2019(03)
[5]四川盆地南部页岩气富集规律与规模有效开发探索[J]. 马新华. 天然气工业. 2018(10)
[6]页岩气赋存机理及富集条件[J]. 阮昱. 云南化工. 2018(10)
[7]中国南方海相页岩气选区关键参数探讨[J]. 郗兆栋,唐书恒,王静,张振,李彦朋,龚明辉,肖何琦. 地质学报. 2018(06)
[8]中国页岩气勘探开发理论认识与实践[J]. 马永生,蔡勋育,赵培荣. 石油勘探与开发. 2018(04)
[9]页岩气赋存状态及其分子模拟研究进展与展望[J]. 陈尚斌,张楚,刘宇. 煤炭科学技术. 2018(01)
[10]页岩气基本特征、主要挑战与未来前景[J]. 邹才能,赵群,董大忠,杨智,邱振,梁峰,王南,黄勇,端安详,张琴,胡志明. 天然气地球科学. 2017(12)
博士论文
[1]川东—湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理研究[D]. 戴方尧.中国地质大学 2018
本文编号：3350753
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