文摘
异常多孔区(AHPZ)有利于石油勘探,特别是深层致密储层含油盆地。因为缺乏有效的研究方法,很难分析AHPZs的形成过程在不同地质时期。从成岩流体类型的角度和活动历史、地球化学特征和成岩矿物流体包裹体是利用重建成岩流体类型和动态演化。的最终目标是研究遗传过程AHPZs Songtao-Baodao地区的琼东南盆地,南中国海。发现有三个部分AHPZs在不同埋藏深度,这通常是有利于优质储层。此外,它可以得出结论,AHPZs密切相关的多个操作各种成岩流体。大气水、有机酸和热流体孔隙度的增大,溶解矿物质形成次生孔隙空间。碳氢化合物液体对孔隙的保存有积极作用防止水泥填充孔隙空间。
1。介绍
异常多孔区域的发展(AHPZs)在沉积盆地一直是一个重要的主题,为优质储层预测具有重要意义和商业油气勘探(1]。主要机制的形成AHPZs通常包括沉淀、颗粒外套,碳氢化合物,超压和解散2,3]。沉积可以控制砂岩储层的原始物理性质。换句话说,储层物理性质是密切相关的沉积环境。此外,沉降也会影响成岩交替。例如,砂体,含有高含量的刚性粒子,泥质杂质很少,和粗粒一般在埋藏过程中有很强的抗压实,从而保留更多的毛孔在同一埋深。胶结通常是弱中间厚砂体,和孔隙相对保存完好4]。粮食的外套从骨架颗粒的表面向外生长。它能阻碍石英胶结物的发展,使毛孔得到有效保存在middle-deep水库(5]。在储层成岩作用、早期烃填充会阻碍孔隙水的流动,导致离子供应和流动壁垒,这将抑制甚至阻止自生胶结物的沉淀,从而有效保护储层孔隙(6]。流体超压的一个重要功能是减少有效应力的形成。有效应力是控制碎屑岩压实的一个重要因素,所以流体超压可以抑制压实,这有利于保护储层空间(7,8]。
解散的贡献异常多孔区在于不稳定矿物的溶解和额外的次生孔隙的形成(9]。地质因素控制AHPZ发展与成岩流体的类型和活动密切相关(10]。物理和化学性质(如酸、碱、温度、压力、和组件)的液体影响储层成岩作用和控制流动的相互作用。影响储层的流体可分为有机和碳酸液体(11,12),大气水(13,14),热流体(15),H2年代产生的热化学硫酸盐还原(TSR) [16),H+发布的粘土矿物转化(17),生物降解烃类生成的酸(18),碱性液体(19]。大多数AHPZs发达在沉积盆地不同因素的综合叠加的结果。因此,分析成岩孔隙流体类型和AHPZs在不同地质时期的发展很难分析和经常被学者们所忽视。因此,更好地了解AHPZ创世纪的关键是澄清的液体类型及其在地质时期大规模的活动。由于源岩类型的不同,运输系统,thermal-burial-tectonic历史和油气运移,成岩流体类型和有效的活动时间是不同的,它有一个大AHPZs横向和垂直分布的影响。
琼东南盆地是一个最重要的含油盆地在南中国海。目前,很少有井的东部盆地的油气勘探程度低。很少有报道AHPZ的形成。沉积相及环境而言,以往的作者分析了良好的物理性质的辫状河储层(20.,21]。含量高的石英砂岩具有较强的抗压能力在表土地层的压实;因此,水库保留更多的毛孔22]。此外,压实和胶结作用降低储层孔隙度,解散硅酸盐矿物长石、岩屑等发挥着建设性作用与异常高孔隙度储层(22,23]。之前的研究没有系统地分析了原因和AHPZ分布,限制高质量的油气藏勘探的理解。基于成岩流体类型和活动历史的分析,本研究探讨了多级动态演化过程的异常多孔区在研究区,这是高质量的油气藏勘探的价值和现实意义。
2。地质背景
琼东南盆地位于南海大陆边缘的西北部,占地面积 。这是一个在大陆边缘张性盆地。一般来说,这个盆地经历了两个构造演化阶段:(1)裂谷阶段,从渐新世晚期到古新世;(2)大萧条阶段,第三纪中新世的礼物(24]。它遭受了四个连续的构造事件,包括Shenhu珠江,南海,东沙运动25]。下部的盆地有正常的缺点(下第三系),这是回新第三纪沉积岩中的抑郁。诸如边界的T60形成一个不整合(图1)。始新世的新生代地层由(E2渐新世形成期(E),低3y),上渐新世陵水形成(E3三亚l),降低中新世地层(N1s)、中中新世梅山形成(N1米)、上中新世Huangliu形成(N1h),上新世莺歌海形成(N2y)和第四纪乐东形成(Ql从下到上(图)2)。
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研究区位于Songtao-Baodao琼东南盆地东部地区。这个区域由Shenhu隆起为界,是Zhujiangkou盆地相邻。埋葬盆地的东部和西部地区的历史是不同的(25]。西部经历了一个缓慢的葬礼在早期阶段,随后迅速埋葬在后期阶段。相比之下,东部地区一般经历了一个长期、持续的葬礼。在东部盆地地温梯度(包括Songtao-Baodao地区)通常是高,大约3.8 ~ 4°C / 100 m。当前的形成是静水力压力或弱超压。Songtao-Baodao地区勘探程度很低,很少发现石油结构(图1)。主要的烃源岩煤层在形成期和海洋泥岩在陵水的形成。储层砂岩的岩石类型主要是长石石英砂岩,岩屑含量较低(5.7%)和成分成熟度高的介质。储层砂岩的结构成熟度相对较高,因为它距离源区域。间质材料在岩石颗粒主要是水泥和泥质材料。自生矿物主要是碳酸盐水泥、次生石英,粘土矿物(26]。
3所示。样品和方法
四十的砂岩样品Songtao-Baodao地区用于岩石学特征、成岩作用的观察,和碳同位素分析,应用于对成岩作用的调查观察,孔隙类型和有限公司2来源。测井、地层划分、地层时代,镜质体反射率和测量温度、地层测试、岩性、砂岩成分、源岩数据和porosity-permeability从中海油研究所收集的数据。十八砂岩样品的三个部分在不同寻常的大深度Songtao-Baodao地区收集;流体包裹体分析,包括包体岩相学、显微荧光光谱分析,和microthermometric测量。流体包裹体均一化温度(Th)结合埋藏史是用来确定碳氢化合物填充时间。为了执行成岩作用分析,20个样本使用偏振光学显微镜观察和S4800扫描电子显微镜(SEM)。
碳酸盐胶结物的碳和氧同位素测定用δ+ chromatography-carbon XL(热/ Finnigan)气体同位素质谱仪。有限公司2收集从选中的砂岩样品用酸溶液的方法。熔融石英毛细管柱(PoraPLOT Q )使用,载气是氦。最初的烤箱温度维持在50°C 3分钟,增加到180°C的速度15°C /分钟,最后维持15分钟。稳定碳同位素值报告惯例∂符号在每毫升(‰)相对于PDB (VPDB)。测量精度是估计为±0.3‰。实验是由广州地球化学研究所、中国科学院。
流体包裹体分析进行了重点实验室的构造和石油资源的教育部长,中国地质大学。流体包裹体岩相学是使用尼康80我进行双通道荧光显微镜配备传播和紫外线。的主要地球化学成分气体包裹体和含气夹杂物使用激光拉曼探针测定。利用流体包裹体均一化温度(Th)测量使用LinkamTHMS600冷(热)在20°C,即。,室温。最初的升温速率是15°C /分钟。率设置为5°C /分钟时,蒸汽泡沫流体包裹体开始消失。测量精度估计为±0.1°C。
4所示。结果
4.1。成岩阶段
根据中国石油和天然气行业的工业标准(SY / T 5477 - 2003)27),分析了成岩作用的一些参数,如有机镜质组反射率的变化(Ro)、热蚀变指数(TAI)从孢粉颜色,热演化和热解参数(达峰时间),蒙脱石矿物伊利石/蒙脱石混层的内容(I / S)和铸体薄片。结果是,成岩过程在琼东南盆地的西部可以分为两个阶段,如表所示1,早期成岩阶段(包括A和B阶段)和中间(包括成岩阶段1,一个2和B阶段);相应的深度约为1600,2400,3200,4500,4500多万(表1和图3)。
4.2。AHPZs
AHPZ引起的储层孔隙度是指超过正常压实曲线与埋藏深度的增加,它并不完全等价于次生孔隙度。Songtao-Baodao地区孔隙度变化可以基于测井获得和测量数据。孔隙度与深度的情节显示三个AHPZs不同深度(图3(a))。第一个AHPZ位于2250 ~ 3100米,最大孔隙度接近28%。第二个和第三个AHPZs位于3700 ~ 4400和4800 ~ 5300 m,分别疏密度高达18%和20%。储层孔隙率应低于15%,低于3500米深处通过考虑正常孔隙演化规律。这个场景显示的可能性高质量的水库middle-deep琼东南盆地。
第一和第二AHPZs盆地地区,由原生孔隙和次生溶蚀孔隙紧随其后。次生溶蚀孔隙主要分布在长石、岩屑、碳酸和水泥,甚至有些是模制孔(数字4(一)- - - - - -4 (c),4 (g),4 (h))。第三AHPZ只有在当地发展中在Baodao 19 b带结构和以次生孔隙为主(图4 (h))。第一、第二、第三AHPZs处于成岩A1, A2,分别和B阶段(图3)。
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4.3。流体包裹体
流体包裹体捕获原始geofluids,记录流体的物理和化学性质的活动,如温度、压力、和组成。因此,流体包裹体可以作为一个最重要的对象来研究paleofluid活动的地质信息(28,29日]。有三种类型的储层包裹体在显微镜下BD19-B面积,包括气体夹杂物、石油包裹体和有限公司2夹杂物。气体包裹体发育良好的裂缝主要分布在石英颗粒(数字5(一个)和5 (b))。发现大量的气体夹杂物在三亚浅和深陵水水库,这是大规模的天然气运移和聚集的直接证据。然而,只有少量的黄色荧光油包含检测在陵水形成BD19-B结构(数据5 (c)和5 (d))。一些三相有限公司2夹杂物也被发现在陵水水库(数字5 (e)和5 (f)),显示有限公司2填写事件。一些公司2夹杂物被发现在三亚的形成。储层流体的类型观察到流体包裹体是在良好的协议与目前的天然气成分BD19-B结构。
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5。讨论
5.1。储层成岩流体类型和演化
除了自己的属性,在沉积盆地储层成岩流体受到外部因素的影响,包括大气水、有机和碳酸,热能和碳氢化合物液体(3,4]。成岩流体在不同地质时期的财产变化有很大影响的产品反应之间的流体在岩石和矿物。因此,地球化学和矿物组合的信息可以用来跟踪流体类型在不同地质阶段(30.]。在这方面,没有明显的解散25的石英颗粒表明最小碱性行动参与成岩过程。
5.1.1。有机酸
次生溶蚀孔隙在长石和岩屑通常是三AHPZs观察,以及附近的高岭石和自生石英次生孔隙(图4 (d)),这表明这三个AHPZs遭受酸溶解。与此同时,自生石英内容和深度之间的关系揭示了一个高峰在2250 ~ 3100这是依照第一AHPZ(图6),尽管自生石英Songtao-Baodao地区的总含量很低。粒子显示点线路相互联系的关系,和没有压力解散或大规模转换粘土矿物在这个深度范围观察(表1和图4)。因此,自生石英在这个深度范围可能酸溶解后形成长石和其他矿物质。这些观察表明,解散是由有机酸。厌氧细菌的作用下,有机羧酸阴离子可以减少硫化氢离子,这将导致黄铁矿的形成结合铁离子(31日]。虽然在第一AHPZ黄铁矿含量低,它无处不在,如图4 (e),berrylike粒子填充毛孔,还支持有机酸的参与。
当有机质的热演化,达到早熟(Ro 0.50% - -0.70%),短链羧酸将发布在干酪根降解[32]。从源岩后释放的有机酸迁移到水库,它溶解不稳定的材料,如长石和岩屑,并产生次生溶蚀孔隙,提高储层质量。在研究区,前面的热模拟实验表明,生成的有机物在陵水和崖城形成大量的有机酸,平均3.8毫克每克酸的干酪根,主要由高可溶性草酸(24),也支持有机酸在该地区的存在和解散储集岩的溶解能力。
此外,有机酸的有效溶解一般发生在水库毗邻烃源岩,和影响减少水库源岩的距离增加。使用Baodao 19 b结构带作为一个例子,第一个AHPZ在三亚形成的储层分布,主要受有机酸产生的相邻泥岩的陵水的形成。第二个中间AHPZ陵水的形成主要受有机酸产生自己的泥岩,经常因为泥沙形式按形成。第三AHPZ低的储层分布在陵水的形成,主要由砂,它主要受中间产生的有机酸泥岩陵水的煤系岩烃源岩形成和形成期。根据热演化历史,有机酸的溶蚀历史,如图7。关于这一分析,大量的有机酸生成从有机物Ro范围从0.5%到0.7%。三个AHPZs的有机酸溶解时间是不同的。第一AHPZ被有机酸溶解大约从晚中新世到上新世末。第二个AHPZ被有机酸溶解的晚中新世到上新世。第三AHPZ有机酸溶解了早期的中中新世和晚中新世到上新世中期。
5.1.2中。大气水
大规模的大气水是发展的一个重要因素AHPZs [33,34]。在盆地演化过程中,地层经历了几个构造隆起形成一些不整合面(35]。结束时的渐新世(约21马),在盆地和南海事件发生导致地层隆起。第二AHPZ陵水形成上升至接近水面。在这种地质时期,第三AHPZ埋深约1000米,较少受到大气水(36,37]。因此,第三AHPZ大气水的影响可以忽略。另一个构造隆升发生在15.5 Ma(对应于南海事件的后期阶段),当第一个AHPZ表面附近。隆起构造表明,第一和第二AHPZs可能受到大气水的地质历史。
水岩反应的成岩矿物组合,如碳酸盐水泥,是一个很好的跟踪流体源示踪剂。碳酸盐水泥在研究区主要是方解石、铁白云石和白云石,方解石碳酸水泥类型主要是晶内的水泥(AHPZ I)和粒间方解石(AHPZ II)(数据4 (j)- - - - - -4(左))。碳同位素值是不同的在不同类型的液体;因此,碳酸盐岩水泥沉淀的液体提供碳会有不同的碳同位素值。一般来说,碳液体来源于有机酸、大气水、海水。有机酸的碳来源于脱碳光碳同位素δ13CPDB值低至−−23‰8‰。的δ13CPDB由大气水通常范围从−4‰−1‰。的δ13CPDB从海水从0变到3‰(38]。氧同位素(δ18OPDB在碳酸盐岩水泥与地层温度、沉积流体的来源,和后期的成岩改造39]。基于碳酸盐岩水泥的类型和特点分析,碳酸盐的碳和氧同位素测量值水泥的第一和第二AHPZs Baodao 19 b结构带表所示2。的δ13CPDB第一AHPZ值范围从−3.4‰−0.4‰,表明碳主要是由大气水和/或海水。的δ13CPDB碳酸盐岩第二AHPZ水泥价值低于第一AHPZ从−7.9‰−2.2‰,这表明碳第二AHPZ来自有机碳源。
弗里德曼和奥尼尔暗示,碳酸盐胶结物是由氧同位素分馏系数的水岩反应,这与地层温度和流体氧同位素(40]。的氧同位素值paleofluid可以推导出根据δ13OPDB价值和碳酸盐的形成温度的水泥。在这项研究中,第一和第二的形成温度AHPZs得到从水溶液包裹体的均一化温度在白云石(图8)。碳酸盐岩地层温度的水泥在第一AHPZ范围从70到120°C,和第二个AHPZ范围从130到180°C。碳酸盐氧同位素和地层温度的水泥绘制在图9。paleofluid氧同位素成分得到的关系。大气水的氧同位素组成是按照当前的降雨值的西太平洋41,海水的氧同位素组成是一样的,目前的海水。如图9,paleofluid氧同位素值的第一个AHPZ不同−8‰+ 3‰。它是分布在大气水与海水的混合区域。这一现象表明,孔隙流体在第一AHPZ主要是大气水盐碱地埋葬液体的过程中逐渐埋葬。第二AHPZ paleofluid氧同位素值范围从−2‰+ 6‰,表明它是海水和大气水的输入区域。
此外,海水和大气水盐度也可以区分。paleofluids困于流体包裹体的地质时期保留原来的物理和化学性质。因此,盐度paleofluids(氯化钠wt. %)可以计算出的冰点温度(Tm)夹杂物(42]。在这项研究中,水溶液包裹体的Tm第一和第二AHPZs测量,计算和流体的盐度。图10显示了水的流体盐度之间的关系在第一和第二AHPZs夹杂物。在这项研究中,海水和大气水的含盐量的阈值被认为是4%。第一AHPZ paleofluid的盐度范围广泛从0%提高到15%,平均值为6.65%,表明海水和大气水的混合物。然而,第二AHPZ paleofluid的盐度是相对较高,平均12.5%,最多21.5%的价值,表明没有大气水的重要输入。
一般来说,碳、氧同位素组成的基础上,在碳酸盐胶结物和流体包裹体,paleofluids的起源在第一和第二AHPZs澄清。在第一和第二paleofluids AHPZs主要来自海水。此外,第一个AHPZ遭受外部大气水在表面附近由于构造隆升的早期成岩作用。
5.1.3。热流体
热流体是一种超临界流体和富含多种矿物质。它经常携带大量的热能,影响地热的温度。Th反映了地热利用流体包裹体温度时,液体被困夹杂物。与地热温度相比,可以确定盆地热流体活动,如图11。地热温度得到的钻井Baodao 19 b和20结构腰带。如图11,值的流体包裹体在第一AHPZ低于相应的温度在同一深度。然而,大约一半的值在第二和第三AHPZs高于当前的测试温度,甚至超过约45°C。这些情况表明,第二个和第三个AHPZs受到热流体的影响,但是第一AHPZ几乎没有受到热流体的影响。
此外,热流体也大大影响溶解储层由于其流动性强和温度气压属性。强劲的流动性可以促进酸液体溶解长石导致更多的次生孔隙。与此同时,更高的压力和温度也可以提高溶解能力。这也是由薄片的观察(数据支持4 (f)和4 (g))。长石和岩石碎片被溶解,溶解毛孔形成在第二个和第三个AHPZs,总孔隙和次生孔隙的比例相对较高。有明显的自生石英含量高的第二个和第三个AHPZs,显著地大于第一AHPZ(图6)。石英的异常增生是酸性溶解的结果。虽然不可能有机酸贡献这么多硅,丰富的硅质物质可能解散的结果长石、岩屑,由热流体活动和其他矿物质。此外,石英生长区域的形成温度可能表明热流体的时间。结合Th石英包裹体的过度生长,活动期间Songtao-Baodao地区热液阶段(图下定决心要迟到了12)。
值得注意的是公司2内容的第三AHPZ气藏Baodao 19 b带高达81.6% ~ 87.9%。的碳同位素值有限公司2范围从−7.5‰−6.9‰,与3他/4他的价值 - - - - - - ,和R / Ra的比率4.25 - -6.25 (26),这表明一个无机地幔有限公司2源(43),可能与中新世火山活动接近2号断层结构(图1 (d))。断裂作用总是与火山活动有关,这可能会导致有限的释放2地幔来源。流体包裹体和埋葬的历史表明,有限公司2发生在后期(图12),这表明热流体活动期间(富含有限公司2)也晚了。在高温、高压条件下,临界流体富含有限公司2有强壮的溶解度来有效地溶解长石和其他矿物质。这种现象类似于以前的报告声称大量的溶蚀洞被发现在高有限公司2水库Huangliu形成的东方气田的莺歌海盆地44,45]。
5.1.4。烃流体
烃类侵位的影响在成岩作用仍然是有争议的46]。一些学者认为,hydrocarbon-filled毛孔会妨碍无机离子和矿物质之间的通信(47]。此外,自生矿物,如石英、伊利石、碳酸盐水泥,将阻止填充孔隙空间,成岩作用将会停止。然而,其他学者观察到烃类侵位未能抑制的发展自生石英和伊利石(48]。在这项研究中,流体包裹体被用来帮助确定研究区烃时期填写并分析烃类侵位自生矿物发展的影响。流体包裹体在研究区域包括天然气、小油和有限公司2夹杂物。夹杂物呈现不同的形状,包括椭圆,三角形,条。宿主矿物主要包括石英颗粒裂缝、石英生长区域,和碳酸盐胶结物(图5)。烃包裹体在不同深度的发展表明,油气运移和聚集发生在地质时期。在这项研究中,碳氢化合物填充时间Baodao 19 b结构带由结合埋藏史和Th水溶液包裹体烃包裹体(图同时代的人12)。如图12碳氢化合物的时间填写第一AHPZ马2后,在第四纪。碳氢化合物的时间填写第二AHPZ从上新世早期到现在的一天。碳氢化合物的时间填写第三AHPZ从中间中新世至今。此外,有限的时间2填充是中新世末至今。总的来说,烃填写下形成的开始时间是在早期,后期,上部形成时期,这也表明较低的形成期可能Songtao-Baodao结构的主要源岩带。
Th的石英生长和碳酸盐水溶液包裹体的水泥是类似于水溶液包裹体烃类包裹体,表明烃填写研究区不能完全防止自生矿物的形成。结果可能与天然气(油)饱和度储层或更复杂的机制。在这项研究中,然而,碳酸盐水泥与气体饱和度(图展示了一定的负相关13)。碳酸盐水泥填孔破坏储层属性(数据4(我)- - - - - -4(左))和碳酸盐水泥之间的负相关关系和天然气饱和Baodao 20结构带表明烃填充抑制碳酸盐水泥填充的毛孔在某种程度上,这是有利于储层孔隙度。
5.2。形成机制的AHPZs
当前AHPZs水库中各种成岩流体活动的综合结果在地质时期。在这项研究中,三个AHPZs Songtao-Baodao地区的成岩过程可以推导出据的分析成岩孔隙流体类型和演化(图14)。
成岩流体影响的发展首先AHPZ包括大气水、有机酸和碳氢化合物。大气水和有机酸溶解长石矿物,因此导致次生孔隙。第一AHPZ地层经历了构造隆升和中中新世早期和有经验的溶解引起的循环大气水的浅地层到中新世中期。在中新世末期,大量的有机酸生成和开除第一泥岩成员陵水形成,进入水库和溶解矿物质形成次生孔隙。在第四纪,碳氢化合物开始填补水库,防止毛孔并摧毁了由碳酸盐水泥在某种程度上。最后,第一个AHPZ成立。
有机酸、热流体和碳氢化合物的主要成岩流体导致第二个AHPZ。有机酸溶解的机制和碳氢化合物填充影响第二AHPZ第一AHPZ是一样的。有机酸开除第二陵水中新世晚期形成的泥岩成员造成第二AHPZ解散,这是积极的,直到中间上新世。在上新世早期,解散和增强的孔隙度引起的热流体活动。同时,碳氢化合物填充开始填补水库,同时抑制碳酸盐胶结。
第三个AHPZ只存在于一些井Baodao 19 b带结构。第三AHPZ的特殊地理位置接近2号断层那里有一座活火山,高含量无机有限公司2。热流体富含有机酸、有限公司2和碳氢化合物的形成有重要影响的AHPZ Baodao 19 b带结构。在中新世早期,形成期的源岩开始产生有机酸和水库溶解引起的,这是积极到中新世中期。中新世末,陵水的第二个成员泥岩地层又开始产生有机酸和导致解散,活跃,直到中间上新世。中中新世,碳氢化合物抑制碳酸盐胶结物的形成。与此同时,热流体富含地幔有限公司2开始溶解矿物质和上新世形成次生孔隙,导致第三AHPZ的发展。
6。结论
孔隙度变化、储层孔隙类型和相应的成岩时期被认为是一起的识别APHZs Songtao-Baodao地区琼东南盆地东部,南中国海。有三个APHZs深度2250 ~ 3100、3700 ~ 4400年和4800 ~ 5300米。此外,三个APHZs各种成岩作用控制的多种体液,包括大气水、溶解有机酸从烃源岩、热流体富含有限公司2和碳氢化合物液体。此外,它被认为三AHPZs Songtao-Baodao地区造成各种成岩流体在不同地质时期。
数据可用性
数据在请求从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
X.C.和陈怡如地质流体的类型和演化进行了分析,总结了该技术的观点;X.C.响亮的地质数据和分析样品和组织共同写了论文。
确认
这项研究是由湖北省自然科学基金资助,资助2020号cfb372,和开放的基础非常规石油和天然气合作创新中心(教育部与湖北省),格兰特UOG2020-14数量。