本文選題：上揚(yáng)子地區(qū)　切入點(diǎn)：海相頁巖　出處：《中國石油大學(xué)(北京)》2016年博士論文

【摘要】：已有鉆井表明我國上揚(yáng)子地區(qū)海相頁巖氣具有較大的勘探開發(fā)潛力,同時(shí)揭示頁巖的含氣性具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性特征。頁巖的含氣能力受頁巖的生烴潛力、儲(chǔ)集空間和后期的保存條件等因素影響。本論文運(yùn)用有機(jī)地球化學(xué)、致密儲(chǔ)層和含氣性評(píng)價(jià)技術(shù)和研究方法,對上揚(yáng)子?xùn)|部下寒武統(tǒng)和上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組兩套富有機(jī)質(zhì)頁巖的地球化學(xué)、孔隙結(jié)構(gòu)和含氣性特征進(jìn)行綜合研究,在準(zhǔn)確評(píng)價(jià)頁巖含氣性特征的基礎(chǔ)上展開頁巖氣富集主控因素的分析,最后提出該復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁巖氣核心區(qū)評(píng)價(jià)預(yù)測的方法。論文研究過程中取得的主要認(rèn)識(shí)和成果有:頁巖的地球化學(xué)特征決定頁巖的生氣能力。對兩套富有機(jī)質(zhì)頁巖的地球化學(xué)特征研究發(fā)現(xiàn),下寒武統(tǒng)頁巖和上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖均具有較高的有機(jī)質(zhì)含量,且下寒武統(tǒng)頁巖的有機(jī)質(zhì)豐度更高、高豐度段頁巖(TOC2%)的厚度更大。依據(jù)干酪根碳同位素值判斷下寒武統(tǒng)頁巖有機(jī)質(zhì)類型偏向于Ⅰ型干酪根,上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖有機(jī)質(zhì)類型介于Ⅰ型干酪根和Ⅱ型干酪根之間,偏向于Ⅱ型干酪根。下寒武統(tǒng)頁巖等效鏡質(zhì)體反射率值介于2.92% 4.62%之間,平均值為3.91%,上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖等效鏡質(zhì)體反射率值在3.08%和4.29%之間,平均值為3.61%之間。下寒武統(tǒng)頁巖除成熟度更高、不利于頁巖氣的保存外,其高豐度頁巖發(fā)育的規(guī)模和有機(jī)質(zhì)的類型甚至要優(yōu)于五峰組-龍馬溪組頁巖。頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征決定頁巖的儲(chǔ)氣能力。使用聚焦離子束掃描電鏡(FIB-SEM)、高壓壓汞、氣體吸附和氦孔隙度儀等技術(shù)方法研究發(fā)現(xiàn),牛蹄塘組頁巖內(nèi)溶蝕孔和礦物粒間孔較為發(fā)育,有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育不均勻,孔隙呈扁平狀或針孔狀,孔隙半徑集中在3~25nm,有機(jī)質(zhì)比表面積較大,孔隙連通性較差,有機(jī)質(zhì)孔隙度為1.59%以下,有機(jī)質(zhì)孔隙度對巖石總孔隙度的貢獻(xiàn)與TOC含量關(guān)系較小,頁巖的總孔隙度主要來自于礦物基質(zhì)孔;五峰組-龍馬溪組頁巖層間微裂隙、礦物粒內(nèi)孔、礦物粒間孔和有機(jī)質(zhì)孔隙均較為發(fā)育,腐泥碎屑有機(jī)質(zhì)孔隙呈蜂窩狀均勻發(fā)育,孔隙半徑集中在3~100nm,孔隙連通性較好,FIB-SEM三維重構(gòu)計(jì)算的有機(jī)質(zhì)孔隙度在9.13~18.42%之間,巖石總孔隙度中有機(jī)質(zhì)孔隙度的貢獻(xiàn)受控于TOC含量。使用有機(jī)巖石學(xué)、古生物學(xué)和場發(fā)射掃描電鏡結(jié)合的方法,首次識(shí)別了筆石有機(jī)質(zhì)復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)特征和筆石有機(jī)質(zhì)主導(dǎo)的孔隙網(wǎng)絡(luò)體系,明確了筆石有機(jī)質(zhì)對上揚(yáng)子地區(qū)龍馬溪組高產(chǎn)氣頁巖儲(chǔ)層的關(guān)鍵意義。筆石有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)育具有強(qiáng)烈的定向性,沿筆石條帶長軸方向,筆石皮質(zhì)纖維之間發(fā)育微裂縫和納米級(jí)細(xì)長孔;垂直筆石條帶切面方向,筆石皮質(zhì)纖維之間發(fā)育管狀納米級(jí)孔隙。對掃描電鏡圖像的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),筆石表皮的面孔率在1.62%至4.23%之間,平均值為2.51%。同時(shí)可將每個(gè)筆石體視作一個(gè)內(nèi)部連通的有機(jī)質(zhì)孔隙網(wǎng)絡(luò),這些厘米級(jí)的有機(jī)質(zhì)孔隙網(wǎng)絡(luò)溝通了納米級(jí)有機(jī)質(zhì)孔隙及微米級(jí)無機(jī)孔隙與微裂縫之間的通道,對頁巖氣的產(chǎn)出具有重要意義,也可能是五峰組-龍馬溪組頁巖氣高產(chǎn)的一個(gè)重要因素。頁巖的含氣性是頁巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)最重要的參數(shù),決定著頁巖氣是否具有經(jīng)濟(jì)開發(fā)的價(jià)值。發(fā)明了一種精確測定頁巖殘余氣含量的方法和裝置。傳統(tǒng)頁巖殘余氣測定多使用球磨法,并采用排水法計(jì)量和收集氣體,具有測量時(shí)間長、讀數(shù)誤差大、樣品使用量大和殘余氣樣無法采集等缺點(diǎn)。該發(fā)明基于理想氣體狀態(tài)方程,使用電磁震蕩法粉碎頁巖樣品,通過測量粉碎前后釜體內(nèi)氣體溫度和壓力的變化實(shí)現(xiàn)精確測定頁巖的殘余氣含量,同時(shí)具有操作時(shí)間短、樣品使用量少和殘余氣樣可采集等優(yōu)點(diǎn)。從同位素地球化學(xué)的角度模擬計(jì)算了頁巖脫氣過程中的甲烷碳同位素分餾規(guī)律,從而為有效確定頁巖氣生產(chǎn)過程游離氣/吸附氣相對貢獻(xiàn)比例和產(chǎn)量預(yù)測提供了一種地球化學(xué)方法。通過對上揚(yáng)子?xùn)|部下寒武統(tǒng)水井沱組和下志留統(tǒng)龍馬溪組兩套含氣頁巖長時(shí)間的儲(chǔ)層溫度和高溫(90℃)解吸實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)頁巖氣解吸-擴(kuò)散過程中甲烷穩(wěn)定碳同位素隨時(shí)間呈對數(shù)式變重,升高解吸溫度后呈現(xiàn)相似的同位素分餾規(guī)律。使用同位素多組分吸附和雙孔隙流動(dòng)模型能夠較好的模擬計(jì)算頁巖脫氣過程中的同位素分餾特征,表明頁巖脫氣過程中的同位素分餾受擴(kuò)散和吸附/解吸雙重作用。據(jù)同位素分餾模擬結(jié)果,也可獲得頁巖脫氣過程中游離氣/吸附氣相對貢獻(xiàn)比例并預(yù)測頁巖的總產(chǎn)氣量。基質(zhì)滲透率是頁巖氣開發(fā)的重要參數(shù)。使用立方體樣品加3D打印膠套的創(chuàng)新性方法測定了龍馬溪組頁巖的各向異性滲透率,并使用SEM Maps觀察結(jié)合微米CT三維重建,解釋了頁巖各向異性滲透率的影響因素。測試結(jié)果顯示龍馬溪組三個(gè)不同巖性頁巖樣品平行層理方向的滲透率在98.3至3042.4nD之間,垂直層理方向的滲透率在5.5至17.3nD之間,平行層理方向滲透率與垂直層理方向滲透率的比值在6.35至51.47之間,表明頁巖滲透率具有強(qiáng)烈的各向異性,尤其是平行層理和垂直層理方向之間。SEMMaps觀察和微米CT三維重建結(jié)果顯示,頁巖層理間微裂縫較為發(fā)育,微裂縫的存在大大增加了頁巖的滲透率,也是造成頁巖各向異性滲透率的主要原因。發(fā)現(xiàn)了一種 糜棱化‖的納米級(jí)有機(jī)質(zhì)-粘土礦物粒間間隙,解釋了渝東北復(fù)雜構(gòu)造區(qū)高過熟海相頁巖氣保存的微觀機(jī)制。從露頭、巖心到薄片再到掃描電鏡尺度下的連續(xù)觀察并結(jié)合高壓壓汞和氣體吸附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),渝東北地區(qū)下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖劈理域內(nèi)發(fā)育了一種納米級(jí)粒間間隙-層片間隙集合體-孔隙網(wǎng)絡(luò)的“糜棱化”的孔隙體系。這些納米級(jí)粒間間隙構(gòu)成了頁巖氣賦存的主要空間,并使得下寒武統(tǒng)組頁巖具有比表面積大、吸附能力強(qiáng)和排替壓力高等特點(diǎn),也是該復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁巖氣得以保存的主要原因。在對上揚(yáng)子?xùn)|部兩套頁巖氣生烴潛力、儲(chǔ)層特征和含氣性特征綜合研究的基礎(chǔ)上,針對研究區(qū)地處盆緣山區(qū)、構(gòu)造條件復(fù)雜的特點(diǎn),選取了地球化學(xué),區(qū)塊完整性與封閉性、地形條件、儲(chǔ)層特征及含氣性等五個(gè)方面共計(jì)18個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)頁巖氣核心區(qū)構(gòu)成要素。并以渝東北區(qū)塊和涪陵區(qū)塊為例,采用層次分析法對兩個(gè)區(qū)塊頁巖氣核心區(qū)構(gòu)成要素進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn),除生烴條件外,涪陵區(qū)塊的構(gòu)造完整性和封閉性、地形條件、儲(chǔ)層條件和含氣性條件均好于渝東北區(qū)塊,涪陵區(qū)塊更適宜作為頁巖氣的核心區(qū)塊。
[Abstract]:宸叉湁閽諱簳琛ㄦ槑鎴戝浗涓婃壃瀛愬湴鍖烘搗鐩擱〉宀╂皵鍏鋒湁杈冨ぇ鐨勫嫎鎺㈠紑鍙戞綔鍔，

本文編號(hào)：1726056