本文關(guān)鍵詞： 頁巖氣 微孔縫結(jié)構(gòu) 動(dòng)態(tài)演化 賦存機(jī)理 龍馬溪組 上揚(yáng)子區(qū)　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：微孔縫結(jié)構(gòu)是頁巖儲(chǔ)層定量表征的核心內(nèi)容,同時(shí)也是架起研究頁巖氣微觀賦存機(jī)理與宏觀富集規(guī)律的橋梁。本論文以上揚(yáng)子區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖為研究對象,采用野外調(diào)查、實(shí)驗(yàn)測試、數(shù)值模擬、理論研究等方法,以頁巖微孔縫結(jié)構(gòu)演化與頁巖氣賦存機(jī)理為科學(xué)問題展開系統(tǒng)研究。主要取得以下認(rèn)識(shí)和成果:龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖在研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育,基于野外實(shí)測剖面、鉆孔統(tǒng)計(jì)以及前人資料總結(jié),編制研究區(qū)龍馬溪組黑色頁巖厚度平面分布圖。識(shí)別出龍馬溪組主要發(fā)育黑色碳質(zhì)頁巖相、鈣質(zhì)頁巖相、粉砂質(zhì)頁巖相、泥質(zhì)粉砂巖相等4種主要巖相類型。通過定量表征龍馬溪組頁巖地化特征與礦物學(xué)組成,發(fā)現(xiàn)龍馬溪組有機(jī)碳含量垂向分異性明顯,下段有機(jī)質(zhì)豐度高,頁巖礦物組成復(fù)雜,主要包含石英、粘土、長石、碳酸鹽巖等,礦物分布非均質(zhì)性強(qiáng)。借助場發(fā)射掃描電鏡,界定不同類型孔隙形貌特征,提出頁巖骨架礦物剛性格架對有機(jī)質(zhì)孔隙的保護(hù)機(jī)制,揭示層理微縫對頁巖氣賦存運(yùn)移的重要意義。進(jìn)一步有效聯(lián)合高壓壓汞、低溫液氮和二氧化碳吸附等實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)對頁巖孔隙結(jié)構(gòu)全尺度定量表征,揭示頁巖孔徑分布以雙峰態(tài)-微孔優(yōu)勢型為主,且孔比表面積主要由孔徑小于10nm孔隙貢獻(xiàn),而孔體積主要來源于孔徑小于200nm孔隙。通過高溫高壓原位地層仿真熱模擬實(shí)驗(yàn),結(jié)合場發(fā)射掃描電鏡技術(shù),系統(tǒng)揭示有機(jī)孔、溶蝕孔、粘土礦物孔隙形貌動(dòng)態(tài)演化特征,同時(shí)結(jié)合高壓壓汞、低溫液氮和二氧化碳吸附等測試技術(shù),定量表征微孔、介孔、宏孔孔隙結(jié)構(gòu)(比表面積、孔容、孔徑分布)動(dòng)態(tài)演化特征,基于WX2井沉積埋藏史,反演龍馬溪組孔隙動(dòng)態(tài)演化規(guī)律,建立孔隙網(wǎng)絡(luò)隨熱演化的4段式演化機(jī)制。同時(shí)借助室內(nèi)甲烷高壓等溫吸附實(shí)驗(yàn),從Gibbs吸附量定義出發(fā),解釋“倒吸附”現(xiàn)象出現(xiàn)原因。引入過剩吸附量校正項(xiàng),發(fā)現(xiàn)以超臨界微孔填充模型(SDR)校正得到絕對吸附量更為合理。結(jié)合頁巖地化、礦物、孔隙結(jié)構(gòu)特征,揭示頁巖吸附含氣量的物質(zhì)主控因素,闡明微孔、介孔孔比表面積對頁巖吸附含氣量的控制作用。最后基于分子動(dòng)力學(xué)理論,使用巨正則蒙特卡洛法模擬系統(tǒng)研究微孔縫中頁巖氣微觀賦存機(jī)理,研究發(fā)現(xiàn)隨著孔徑增大,孔隙單位比表面積吸附量呈階梯式遞增,當(dāng)孔徑大于2nm后,單位面積吸附量趨于定值。揭示微孔尺度內(nèi)甲烷主要以吸附態(tài)形式存在,明確孔徑分布對頁巖含氣量有著至關(guān)重要的影響。
[Abstract]:Micropore structure is the core of quantitative characterization of shale reservoir. At the same time, it is also a bridge to study the microcosmic mechanism of shale gas and the law of macroscopic enrichment. This paper studies the organic shale of Lower Silurian Longmaxi formation in Yangzi area, and adopts field investigation and experimental test. Numerical simulation, theoretical research and other methods. Taking the evolution of shale micropore structure and the mechanism of shale gas occurrence as the scientific problems, the following knowledge and achievements have been obtained: the organic matter rich shale of Longmaxi formation is widely developed in the study area. Based on the field measured section, borehole statistics and previous data summary, a plane distribution map of black shale thickness in Longmaxi formation is compiled. The black carbonaceous shale facies and calcareous shale facies are identified in Longmaxi formation. Four main lithofacies types are equal to silty shale facies and shaly siltstone. By quantificationally characterizing geochemical characteristics and mineralogical composition of the shale of Longmaxi formation, it is found that the vertical differentiation of organic carbon content in Longmaxi formation is obvious. The lower part is characterized by high abundance of organic matter and complex composition of shale minerals, including quartz, clay, feldspar, carbonate rock and so on. The mechanism of protecting organic pores by rigid character frame of shale skeleton minerals is proposed to reveal the significance of stratigraphic microfractures in shale gas migration and further effectively combine with high pressure mercury injection. Experiments such as adsorption of liquid nitrogen and carbon dioxide at low temperature achieved the full-scale quantitative characterization of shale pore structure and revealed that the pore size distribution of shale was mainly bimodal and micropore dominant type. The pore specific surface area is mainly contributed by pore size less than 10nm, while the pore volume is mainly derived from pore size less than 200nm. Combined with field emission scanning electron microscopy, the dynamic evolution characteristics of pore morphology of organic pores, dissolution pores and clay minerals were systematically revealed. At the same time, high pressure mercury injection, low temperature liquid nitrogen and carbon dioxide adsorption were used. The dynamic evolution characteristics of pore structure (specific surface area, pore volume, pore size distribution) of micropore, mesopore and macropore are quantitatively characterized. Based on the sedimentary burial history of WX2 well, the pore dynamic evolution law of Longmaxi formation is inversed. The four-stage evolution mechanism of pore network with thermal evolution was established. At the same time, with the help of indoor methane isothermal adsorption experiments, the Gibbs adsorption capacity was defined. The reason for the phenomenon of "backward adsorption" is explained. By introducing the correction term of excess adsorption amount, it is found that it is more reasonable to get absolute adsorption quantity by using supercritical micropore filling model (SDR) correction. The characteristics of pore structure reveal the main controlling factors of shale adsorptive gas content, and clarify the control effect of micropore and mesoporous specific surface area on shale adsorption gas content. Finally, based on molecular dynamics theory. The macroregular Monte Carlo simulation system was used to study the mechanism of shale gas occurrence in micropore fractures. It was found that the adsorption amount of pore unit specific surface area increased step by step with the increase of pore size, when the pore size was larger than 2 nm. The adsorption amount per unit area tends to be constant. It is revealed that methane mainly exists in the form of adsorption state in the micropore scale, and the pore size distribution plays an important role in the shale gas content.
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P618.13

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;頁巖氣開發(fā):喚醒沉睡“寶藏”[J];經(jīng)濟(jì)視角(上);2008年10期

2 ;綦江頁巖氣開發(fā)項(xiàng)目啟動(dòng)[J];精細(xì)化工原料及中間體;2009年09期

3 本刊編輯部;;我國研究人員發(fā)現(xiàn)頁巖氣的直接存在[J];天然氣工業(yè);2009年09期

4 李立;;中國正式實(shí)施新型能源頁巖氣開發(fā)[J];石油鉆采工藝;2009年05期

5 ;我國首個(gè)頁巖氣開發(fā)項(xiàng)目在綦江啟動(dòng)[J];吐哈油氣;2009年03期

6 王立彬;;中國啟動(dòng)頁巖氣資源勘查[J];國外測井技術(shù);2009年05期

7 安曉璇;黃文輝;劉思宇;江懷友;;頁巖氣資源分布、開發(fā)現(xiàn)狀及展望[J];資源與產(chǎn)業(yè);2010年02期

8 蔣志文;;頁巖氣簡介[J];云南地質(zhì);2010年01期

9 錢伯章;朱建芳;;頁巖氣開發(fā)的現(xiàn)狀與前景[J];天然氣技術(shù);2010年02期

10 高慧麗;;喚醒沉睡的頁巖氣[J];山東國土資源;2010年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳明;;世界頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及面臨的環(huán)境問題[A];第二屆全國特殊氣藏開發(fā)技術(shù)研討會(huì)優(yōu)秀論文集[C];2013年

2 葉舒陽;;頁巖氣開發(fā)對環(huán)境的影響及對策[A];浙江省經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)低碳發(fā)展綜合研討會(huì)論文集[C];2013年

3 王玉芳;包書景;張宏達(dá);葛明娜;王勁鑄;孟凡洋;任收麥;;國外頁巖氣勘查開發(fā)進(jìn)展[A];中國地質(zhì)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要匯編——S13石油天然氣、非常規(guī)能源勘探開發(fā)理論與技術(shù)分會(huì)場[C];2013年

4 吳西順;;世界各國頁巖氣政策綜述[A];中國地質(zhì)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要匯編——S01地質(zhì)科技與國土資源管理科學(xué)研討分會(huì)場[C];2013年

5 ;中國頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及前景展望[A];“寶塔油氣”杯第四屆天然氣凈化、液化、儲(chǔ)運(yùn)與綜合利用技術(shù)交流會(huì)暨LNG國產(chǎn)化新技術(shù)新設(shè)備展示會(huì)論文集[C];2014年

6 林斌;郭巍;趙肖冰;曹瀚升;王少華;;頁巖氣資源評價(jià)方法:概率體積法在三江盆地古生代頁巖氣中的應(yīng)用[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第14屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要專輯[C];2013年

7 印興耀;吳國忱;;頁巖氣儲(chǔ)層地震評價(jià)[A];中國地球物理2013——第二十三專題論文集[C];2013年

8 蔡啟宏;傅子云;;地震頻率信息在頁巖氣勘探開發(fā)中應(yīng)用的可能性分析[A];中國地球物理2013——第二十三專題論文集[C];2013年

9 劉禹;王常斌;文建軍;宋付權(quán);;頁巖氣滲流中的力學(xué)模型分析[A];第二十五屆全國水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第十二屆全國水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（上冊）[C];2013年

10 滕吉文;劉有山;;中國頁巖氣成藏和潛在產(chǎn)能與對環(huán)境的污染分析[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2013年度（第13屆）學(xué)術(shù)論文匯編——特提斯研究中心[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 王巧然;中國石油儲(chǔ)備頁巖氣開發(fā)技術(shù)[N];中國石油報(bào);2008年

2 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院教授 張金川;中國應(yīng)大力開發(fā)頁巖氣[N];中國能源報(bào);2009年

3 林剛;我國首個(gè)頁巖氣合作開發(fā)項(xiàng)目已實(shí)施[N];中國企業(yè)報(bào);2009年

4 李冰　李婧婧;頁巖氣藏：尚待開發(fā)的處女地[N];中國石化報(bào);2009年

5 本報(bào)記者 胡學(xué)萃;頁巖氣：有望改變我國能源格局[N];中國能源報(bào);2009年

6 胡文瑞;頁巖氣：“雞肋”變“牛排”[N];中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào);2010年

7 本報(bào)記者 高慧麗;喚醒沉睡的頁巖氣[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2010年

8 李慧;頁巖氣并非亞洲首選[N];中國能源報(bào);2010年

9 本報(bào)記者 王海霞;頁巖氣勘探熱潮席卷歐洲[N];中國能源報(bào);2010年

10 特約記者 劉楠;我國頁巖氣開采將從重慶起步[N];中國化工報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王陽;上揚(yáng)子區(qū)龍馬溪組頁巖微孔縫結(jié)構(gòu)演化與頁巖氣賦存[D];中國礦業(yè)大學(xué);2017年

2 閆劍飛;黔北地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色巖系頁巖氣富集條件與分布特征[D];成都理工大學(xué);2017年

3 郭為;頁巖儲(chǔ)層特征與滲流機(jī)理研究[D];中國科學(xué)院研究生院(滲流流體力學(xué)研究所);2014年

4 金吉能;頁巖氣地球物理建模分析[D];長江大學(xué);2015年

5 張宏學(xué);頁巖儲(chǔ)層滲流—應(yīng)力耦合模型及應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

6 梁順;長壁開采區(qū)內(nèi)垂直頁巖氣井穩(wěn)定性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

7 俞楊烽;富有機(jī)質(zhì)頁巖多尺度結(jié)構(gòu)描述及失穩(wěn)機(jī)理[D];西南石油大學(xué);2013年

8 郭晶晶;基于多重運(yùn)移機(jī)制的頁巖氣滲流機(jī)理及試井分析理論研究[D];西南石油大學(xué);2013年

9 馮楊偉;伊寧盆地構(gòu)造—熱演化與上古生界頁巖氣成藏條件研究[D];西北大學(xué);2015年

10 俞益新;鄂爾多斯盆地東南部延長組頁巖油氣富集機(jī)理研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬鑫;鄂西—渝東地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣富集規(guī)律及有利區(qū)預(yù)測[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

2 肖海峰;川東武陵山地區(qū)龍馬溪組頁巖氣成藏地質(zhì)條件研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

3 李文博;黔西北地區(qū)龍馬溪組頁巖孔隙特征[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

4 文斌;頁巖氣氣藏描述[D];西安石油大學(xué);2017年

5 劉龍;頁巖氣資源開發(fā)利用管理研究[D];長安大學(xué);2014年

6 余美;基于科學(xué)發(fā)展觀的我國頁巖氣開發(fā)戰(zhàn)略研究[D];西南石油大學(xué);2015年

7 曹俊;金陽—威信地區(qū)下古生界牛蹄塘組頁巖氣資源潛力分析[D];西安石油大學(xué);2015年

8 白生寶;鄂爾多斯盆地南部延長組長7段頁巖氣儲(chǔ)層評價(jià)[D];西安石油大學(xué);2015年

9 折文旭;頁巖氣藏水平井HEGF裂縫網(wǎng)絡(luò)滲流模型研究[D];西安石油大學(xué);2015年

10 郭文;頁巖氣水平井分段壓裂產(chǎn)能分析研究[D];西安石油大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1453165