文摘
页岩气中扮演着重要的角色在满足能源的需求增加,使气体从页岩储层的勘探开发逐渐被强调。旨在提供一个更负责任的和有效的页岩气开发,例如,指导液压/非水压裂操作,这项工作组织综合评估岩石物性特征和气体的积累上奥陶系Wufeng-Lower志留纪Longmaxi页岩储层(缩写为王页岩)。结果表明,WL页岩在Well-YC4包含三个三阶序列(SS1-lower西城,SS2-middle西城,SS3-upper WL),并且每个序列包含一个海侵体系域(TST)和一个高挺系统束(HST),根据日志信息。SS2同时,,,SS3经历了沉积环境变量不同的相对含氧的和流体动力学。和底部部分(魔法石,第1章和SS2)有一个柔软的伟大的脆性指数(BI)值比上节(SS3),表明底部西城页岩更适合水力压裂比上一节。此外,王页岩的有机质表明一个体面的生烃能力,热演化程度也有利于页岩气的一代。王页岩气体含量的范围在0.76米的范围3/ t ~ 2.38 m3/ t, CH4是主要的组成和占95.51% ~ 99.36%,重烃气体和内容是有限的。此外,干燥系数表明干气是主导分子组成的气体含量页岩。希望这项工作在一定程度上是有益的研究人员和工程师的工作在四川盆地WL页岩气。
1。介绍
开发利用清洁能源是目前最可行的措施应对气候变化,以满足不断增长的能源需求,页岩气将,至少,一个环保能源供应商从地下地质资源1- - - - - -7]。在此背景下,页岩气的勘探是一场革命,正在改变全球能源世界各地的图片(8- - - - - -13]。页岩气的主要助手,使美国成为一个能源出口国,尽管美国已经多年作为一个能源进口国的角色(14]。因此,美国不需要太多的加拿大石油和天然气,导致加拿大转向亚洲,尤其是中国,出口它的能量。在这种背景下,中国从页岩储层的商业开采天然气,旨在有助于改善中国能源结构,是目前严重依赖煤炭8,15,16]。在中国,页岩气勘探涵盖了大部分国家地区和涉及页岩储层不同沉积环境,包括海洋页岩、页岩大陆,和过渡页岩。然而,对中国而言,商业开发对海洋页岩主要发生,特别是上奥陶系Wufeng-Lower志留纪Longmaxi页岩储层(缩写为王页岩)在南部和四川盆地东南部,西南中国(9,17- - - - - -23]。
不幸的是,尽管中国拥有世界上最大的沉积的页岩气可采资源估计高达36.1万亿立方米,目前的商业在中国页岩气产量远低于美国(24]。因此,更科学的深度调查shale-related所需字段是页岩气在中国更好的发展。其中,地质勘探和工程评估操作(如液压/非水压裂操作)对提取过程中的两个主要领域页岩气发展;前一个设置为找出页岩气资源的情况,而后者的目的是使一个具有成本效益的天然气开采基于地质信息(25- - - - - -29日]。在页岩气的地质勘探过程中,岩石物性特征和天然气评估是不可或缺的内容,明确表示,如果页岩气资源前景。
在中国促进负责任的页岩气开发,特别是在四川盆地,许多声音成就是由地质勘探的角度。三种典型的海洋页岩储层特征的四川盆地相比,聚页岩的优势和劣势,和下寒武纪Niutitang Longmaxi页岩,为页岩气页岩积累进行了探讨(30.]。根据沉积环境的分析,物质基础,存储空间,fracability,和储层演化数据,西城页岩储层特征,2200∼4000米的深度被视为有利的部分在四川盆地及其外围(31日]。此外,异构性问题在垂直和水平日益广泛的认同和王页岩储层属性的发生,如矿物成分、气体含量,脆性指数(BI) (3,26,32,33]。尽管许多已经注意到王四川盆地页岩/周边,目前页岩气生产有关西城页岩仍不满足,而这一目标形成的庞大的验证储备开发(34,35]。这表明需要更多的调查,推动页岩气的发展/在四川盆地WL页岩是最重要的,因为它通常被认为是最有前途的地质形成。
最近,页岩气的勘探,贴上Well-YC4,实现四川盆地东部边缘,提供一个难得的机会去调查王页岩、全面。通过这个机会,钻井、测井、和实验室的合作形成一个系统化的科学结构,旨在澄清在这个地区的页岩气潜力。Well-YC4位于该地区,很少有天然气井部署之前,从Well-YC4弥足珍贵,所以信息的意义。在这部作品中,岩石物性特征和气体积累西城页岩进行了讨论,根据从Well-YC4详细信息。希望这项工作有助于深化知识在指导页岩气资源潜力和页岩气勘探的进一步安排在东部四川盆地边缘,如资源评价、水力压裂、甚至非水压裂液体(例如,/超临界CO2压裂)。
2。地质背景
在这部作品中,涉及页岩气井,Well-YC4,位于五龙县,重庆市东部的一个城市,也就是说,在地理,~ 150公里远离重庆城市。地质、构造环境被认为是复杂,主要由一系列s (n和NE-SW趋势断层和褶皱带(36- - - - - -40]。当前复杂地质背景与此相关的工作,像无数的缺点(现在有些活跃),普遍大幅下降,和高构造应力,是复合的结果导致多个阶段的构造活动,包括加里东造山运动(542 - 386 Ma),海西造山运动(386 - 257 Ma),印度支那运动(257 - 205 Ma),燕山运动(205 - 65 Ma),喜马拉雅造山运动马(65年开始)30.,41]。其中,加里东运动使地层空隙泥盆纪、石炭纪系统,除了从新元古代震旦,这涉及到地区古生代和中生代系统(41- - - - - -43]。如今,四组烃源岩研究区域存在,即较低的寒武纪Niutitang页岩,西城页岩,下二叠系碳酸盐岩烃源岩,上部二叠纪含煤页岩(30.,43- - - - - -45]。在这些沉积岩中,王页岩是针对地层Well-YC4,这项工作的研究对象。
在四川盆地东南部,WL页岩厚度从35米到200米,最大埋深4900米(图1)[46]。至于Well-YC4,井深~ 800 m,它遇到了七组地层,从上到下由第四纪、志留纪Xiaoheba形成、志留纪库区形成、志留纪Longmaxi形成,奥陶系聚形成,奥陶系Linxiang形成,和奥陶系Baota形成。每层展参与的基本信息表1,有针对性的WL页岩,奥陶系的组合聚形成和志留纪Longmaxi形成,厚度为118米。
3所示。材料和分析方法
来自Well-YC4,共有54页岩样本的调查工作。在这部作品中,储层主要包含岩石学特征和孔隙系统特征。在此,介绍了x射线衍射(XRD)研究矿物成分,以及低压N2吸附实验和扫描电镜用于页岩的孔隙系统的特征。此外,现场气体解吸的眠罐是用于分析气体含量和分子组件。气体分子组件使用气相色谱仪分析了装有火焰离子化检测器,热导检测器,然后纠正的主要成分分析氧气。此外,扫描电子显微镜(SEM)成像也用于这项工作,旨在观察孔隙系统以直接的方式收集到的样本。此外,总有机碳(TOC)和镜质体反射率( )也被测量的综合研究工作。关于上述的详细操作方法是在以前的作品展出26,30.,46- - - - - -48]。
4所示。结果与讨论
4.1。沉积和层序地层学特征
Well-YC4,西城页岩的埋深645米~ 763米,Longmaxi页岩和聚页岩的厚度是109.6米和8.4米,分别。核心的地层划分是一个综合的结果观察和日志信息。至于王页岩的底部,日志记录的结果发生了突然的变化之间的边界聚形成和Linxiang形成(图2)。的伽马射线(GR)值,聚形成被认为是高,通常是大于138 API,而Linxiang形成基本上是低于50的API。区间渡越时间(DT)曲线也有一个突然的改变,DT值聚形成的整体大于74μs /英尺和Lingxiang形成低于52μs /英国《金融时报》。此外,突变也会发生自发电位(SP)和深入调查double-lateral电阻率(RD)曲线之间的接触表面聚形成和Linxiang形成(图2)。在西城页岩的屋顶,日志信息也有一些突然的变化,这被视为之间的符号边界Longmaxi形成和库区形成,和相关的曲线表现出图2。
根据岩心观察和测井信息、WL页岩中的两个序列的边界识别;因此,序列的Well-YC4西城页岩地层框架(图成立2)。这两个序列的边界表面表现为洪水,把王页岩的Well-YC4分成三个三阶序列(魔法石,第1章,SS2,和SS3)从较低的部分,上部分(图2)。这里,每个序列由海侵体系域(TST)和一个高挺系统束(HST)根据垂直GR的变化日志记录。这个序列划分符合之前的作品,如调查基于Well-JY1的页岩气井,Well-PY1, Well-WQ2 [26,46,49- - - - - -51),表明这项工作的可靠性和序列的一般法律部门在西城页岩从四川盆地及其周边地区。基本上,进体系域和高水位体系域在每个三阶序列对应变量等地层厚度、魔法石,第1章是公认的在聚形成,而SS2和SS3 Longmaxi形成的较低部分和上部分,分别(图2)。对于每个三阶序列,TST展览一个向上增加的趋势,而哈勃太空望远镜显示基于GR响应一个向上递减的趋势。除此之外,根据岩心观察、数量和种类的笔石动物的展览向上递减趋势,表明水深更深在早期阶段的沉积(魔法石,第1章和SS2)比后期阶段(SS3) [26,49]。同时,至于魔法石,第1章,SS2, SS3,沉积环境不同于每个有不同的相对含氧的水动力学;上西城页岩,即SS3、沉积物来源似乎含有更多的陆源砂和粉砂质材料,相比SS2魔法石,第1章和(图的情况2)。
4.2。储层特征
4.2.1。准备矿物成分
王的矿物学分析页岩呈现在图3。所有收集到的样本的矿物学主要由石英和粘土矿物,其次是长石组成,碳酸盐(方解石和白云石)和黄铁矿。,石英和粘土矿物含量平均为38.3%和32.3%,分别的WL页岩Well-YC4(图3(一个))。一般来说,矿物成分可以反映页岩brittleness-a关键因素在促进水力压裂作为刺激方法。与此同时,BI指数通常用来表示脆性,这被视为一个关键在天然气储层的评价参数。根据矿物成分,BI计算如下(52]: BI是脆性指数和在哪里 , ,和代表的内容石英、碳酸盐矿物和粘土矿物,分别。
(一)
(b)
基于方程(1),计算结果的BI西城页岩Well-YC4如图4,展示BI值范围31.6% ~ 73.5%,平均为47%。相比之下,在垂直,底部(魔法石,第1章和SS2)软大BI值比上节(SS3)。这一现象表明底部西城页岩更适合水力压裂比上一节。这种现象会跟上Well-WQ2调查,针对王一个页岩气页岩在四川盆地东北部26]。
粘土矿物是一个复杂的群体,主要含有伊利石和illite-smectite混合层矿物,提供与高岭石、绿泥石和chlorit-smectite混合层矿物(图3 (b))。对于王页岩,伊利石发生在10 - 53%,平均29%的比例,而illite-smectite混合层矿物从24%到82%不等,平均为55%。此外,绿泥石含量从1%变化到29%,平均为10%。此外,illite-smectite混合层比所有收集到的样本定位在5% ~ 11%,其特点是小和显示足够有机进化的西城页岩(53]。
4.2.2。孔隙系统描述
一般来说,页岩气储层具有复杂类型的孔隙结构和孔隙大小分布,这有很大的影响在页岩天然气的存储和传输机制(32,35,54- - - - - -59]。根据SEM观察,西城页岩的孔隙系统可分为6种类型:粒间孔隙,黄铁矿晶间孔隙,有机微孔,粘土矿物层间孔隙,晶内的孔隙和微裂缝(图5)。粒间孔隙通常发生在粉砂质页岩和泥质粉砂岩与沉重的内容(图5(一个)),矿物颗粒越大,晶间孔越大。开发的黄铁矿晶间孔隙总是黄铁矿存在(图5 (b)),而相关的有机微孔产生的有机物,主要是油气生产(图5 (c))。层间孔隙分布主要在粘土矿物通常表或层状,因此层(图之间的自由空间5 (d))。颗粒内的孔隙是指矿物颗粒的孔隙,主要溶解造成的石英、方解石、白云石和其他可溶性矿物质(图5 (e))。这些溶解毛孔是不规则的形状和发达。此外,微裂缝也观察到在西城页岩气体渗流具有重要意义的,在页岩(图5 (e))。
(一)晶间孔隙
(b)黄铁矿晶间孔
(c)有机微孔
(d)粘土矿物层间孔隙
(e)颗粒内的孔隙
(f)微裂缝
基本上,孔隙度在一定程度上控制页岩的气体含量,和磁导率是一个重要的参数来判断页岩气藏具有经济价值。有效孔隙度、渗透率和他们的关系表现出图6。虽然在WL Well-YC4页岩的孔隙类型多样,孔隙度低,最高的有效孔隙度只有1.84%,绝大多数定位在0.1% ~ 0.4%的范围(图6(一))。根据散点图的有效孔隙度和主要矿物含量(石英和粘土矿物)王页岩,石英含量(图7(一)(图)或粘土矿物内容7 (b)无关紧要的影响孔隙度。至于渗透性,它主要是0.0001的范围内μ米2~ 0.0044μ米2,平均为0.0008μ米2(图6 (b))。在垂直,一个不显眼的渗透率和孔隙度的变化去,这不同于垂直异质性中观察到另一个页岩气井(Well-WQ2)位于四川盆地东北部26]。,还需要进一步的调查来澄清这一现象,因为以前的成就往往支持异构的孔隙度和渗透率在垂直,关于王四川盆地及其周边地区的页岩(26,46,49,51]。此外,在这部作品中,有效孔隙度和渗透率之间的相关性不明显的WL页岩(图6 (c)),表明页岩的孔隙很少参与WL储层流体的渗流行为。这种现象是不友好的有效期间从西城页岩天然气开采页岩气发展潜力Well-YC4附近区域。相比之下,这个工作不明显的相关性,对孔隙度和渗透率,不同于其他的成就。据刘et al。26),孔隙度和渗透率之间的线性关系观察Longmaxi形成页岩,基于Well-WQ2四川盆地东北部。然而,先前的之间的原因使这种不一致的观点进一步承认,这项工作需要更多的关注。
(一)
(b)
(c)
(一)
(b)
此外,低压N2吸附实验表明王页岩的打赌表面积Well-YC4主要位于7.2344米2/ g ~ 23.3031 m2/ g平均为13.6450 m2/ g。相关样品,超过80%的测量打赌表面积大于10米2/ g,表明微孔隙发达(图8(一个))。至于BJH总孔隙体积,它从0.0037厘米不等30.0157厘米/ g3/ g平均为0.0089厘米3/ g(图8 (b))。,赌的大范围的表面积和总孔隙体积BJH表明发生强烈的异质性在垂直从Well-YC4 WL页岩的孔隙系统。此外,BJH平均孔隙大小位于4.26 ~ 5.86,平均5.12 nm(图8 (c)),这是有点小于(平均6.28海里)的Longmaxi页岩Jiaoshiba页岩气领域,一个地方附近的位置Well-YC4(< 100公里地理),由刘et al。17]。
(一)
(b)
(c)
4.2.3。TOC含量和热成熟度
TOC含量通常指有机碳的百分比的岩体的岩石和岩石能近似代表原始有机质丰度,从而评价的有效折射率在原始生烃能力(30.,60,61年]。总的来说,王页岩的TOC含量Well-YC4特点是高。总共64个样本测量,TOC含量主要位于1% ~ 5%(~统计总数的88%)(图9(一个))。TOC含量表明页岩具有良好的生烃能力。,TOC含量的测量值与打赌表面积,表现出良好的线性关系,如图10的重要贡献,表示打赌表面积有关有机物。这种现象也表明有机质影响很多关于西城页岩孔隙系统工作。此外,是一个国际公认的独立指数有机质的成熟度的判断。测量价值定位在2.68% ~ 2.81%,平均为2.75%,显示出较高的热演化过程(图9 (b)),与小illite-smectite混合层比例(5% ~ 11%)的王从Well-YC4页岩。这一现象表明,WL页岩的热演化程度基本上是过成熟演化阶段,早期和页岩的有机质已达到气体发生的高峰期,这有利于页岩气的一代。一般来说,良好的生烃能力揭示了TOC内容和足够的热演化的象征一起表明山烃生成地质时期的先决条件在四川盆地页岩气发展的巨大潜力。
(一)
(b)
4.3。气体积累调查
4.3.1。气体含量
在取心过程中,三个步骤记录,包括提取岩心筒的开始,当桶到达表面和核心放入到解吸罐时,原位测量瓦斯含量;因此,测量总原位气体含量包含气体眠,失去了气体,和残余气体。这种方法详细展示了哈特曼et al。62年]。王页岩的瓦斯含量是显示在图11,意思是1.22米3/ t,范围是0.76米3/ t ~ 2.38 m3/ t。在垂直,降低部分(724 ~ 736)气体含量最高,平均为1.44 m3/ t(0.99米3/ t ~ 2.38 m3/ t),而中间部分(685 ~ 724)包含气体含量最低,且其平均是0.98米3/ t。此外,至于上面的部分(645 ~ 685),气体含量位于0.89 m3/ t ~ 1.53 m3/ t平均值为1.24 m3/ t。基本上,气体含量随埋深变化在垂直和气体含量垂直分布的相对异构Well-YC4在某种程度上。这种现象与之前一致承认在西城页岩气体含量。例如,气体含量的垂直异质性强在西城页岩井Well-PY1和Well-JY1位于四川盆地东南部,西城的底部气体含量是最高的,显然是比在中间和上部部分,由陈et al。49]。因此,底部(魔法石,第1章)适合的潜在部署水平井在页岩气开采期间,由于优势Well-YC4底部西城页岩气含量和BI在本节(图就越大4)。
4.3.2。气体分子组成
在这项工作中,气相色谱仪配备火焰离子化检测器,热导检测器用于分析气体分子组件,这是后来纠正的主要成分分析氧气。在此,样品在31日的统计数据表2,总烃气体含量分布在95.51% ~ 99.85%,和其平均(其中98.67% ~ 0.78%属于C6 +),而nonhydrocarbon气体(主要是有限公司2和N2)占小比例(0.89%)的平均水平。基本上,CH4是主要的成分,在总气体含量占95.51% ~ 99.36%。此外,重烃气体的含量很小,平均只有0.68%。与此同时,干燥系数平均为0.99,表明干气是主导分子组成的气体含量页岩。竞争力,气体的干燥系数在西城页岩位于不同的地方是相似的,例如,干燥系数是98.58% ~ 99.04%(平均98.81%)成果显示Well-EFD1冯(E Di 1)位于湖北省先锋县(63年]。这一现象表明,CH4主要是气体分子组成的所有王/在四川盆地的页岩气。
5。结论
这项工作展现一个全面的调查王页岩,表示为一个在四川盆地页岩气勘探好,根据钻/测井信息,岩石物性特性,气体含量。因此,值得注意的要点。
的王页岩Well-YC4包含三个三阶序列(魔法石,第1章,SS2,和SS3)从较低的部分,上部分和每个序列包含TST和HST。此外,关于魔法石,第1章,SS2 SS3,其沉积环境不同于每个有不同的相对含氧的和流体动力学。基本上,SS2魔法石,第1章的情况相比,沉积物源的部分SS3似乎含有更多的陆源砂和粉砂质材料。
底部(魔法石,第1章和SS2)西城页岩软大BI值比上节(SS3),表明底部西城页岩更适合水力压裂比上一节。此外,王页岩的孔隙类型Well-YC4多样,但孔隙度低;与此同时,高赌注表面积表明微孔隙发育良好。TOC含量和热演化程度表明西城页岩具有良好的生烃能力,有利于页岩气的一代。此外,垂直异质性普遍发生王页岩储层参数,如矿物组成、孔隙系统特点和有机物。
王页岩的瓦斯含量是1.22米3/ t平均和范围在0.76米的范围3/ t ~ 2.38 m3/ t。在垂直,降低部分(724 ~ 736)气体含量最高,而中间部分(685 ~ 724)和上节(645 ~ 685)。在总在西城页岩气,CH4是主要的组成和占95.51% ~ 99.36%,而nonhydrocarbon天然气占小比例(0.89%)的平均水平。与此同时,干燥系数平均值0.99,表明CH4是主导分子组成的气体含量页岩。基本上,气体积累表明页岩气发展潜力巨大Well-YC4位于的地方。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
本研究在经济上支持的四川省科学技术厅(2021 yfh0048),该项目由中国博士后科学基金会(2020 m683253),和项目由重庆市自然科学基金杰出青年科学家(cstc2021jcyj-jqX0007)。