湖相頁岩氣形成條件研究

《湖相頁岩氣形成條件研究》是依託西北大學，由張林曄擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：湖相頁岩氣形成條件研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張林曄
• 依託單位：西北大學

項目摘要

本項目以湖相頁岩氣賦存機制研究為核心，選擇我國東部陸相盆地具有典型意義的東營凹陷古近系沙河街組沙三下段和沙四上段兩套頁岩為研究對象，採用物理模擬實驗、顯微觀察、吸附等溫儀測定、有機地球化學等實驗分析與測井資料、地質研究相結合的研究方法，從兩套頁岩在不同演化階段的生氣量和現今含氣量的平衡關係入手，分析頁岩的礦物組成、乾酪根比表面積、孔隙結構、表面能、頁岩的孔隙和裂隙的發育、頁岩的有機質豐度類型演化程度、溫度、壓力環境與頁岩氣賦存量的內在聯繫，結合盆地沉積埋藏史和構造演化史，研究湖相頁岩氣藏形成的基本條件和控制因素，並與國外海相頁岩氣藏形成條件進行對比，探索湖相頁岩氣藏賦存的機制，篩選關鍵評價參數，為我國湖相頁岩氣的勘探提供科學依據。

結題摘要

本項目選擇在我國東部陸相盆地具有典型意義的東營凹陷古近系沙河街組頁岩作為研究對象，探討湖相頁岩氣形成條件。項目首先對該領域國外研究進展了系統調研，明確了國外頁岩氣藏形成的基本特點，在此基礎上綜合運用地球化學、岩石礦物學和石油地質學的研究方法對研究區頁岩生烴條件、儲集條件、現今含油氣性、頁岩吸附機理等科學問題開展了研究工作。研究發現，該區頁岩的厚度較大，頁岩層理十分發育，頁岩的有機質豐度高，有機質類型以Ⅰ-Ⅱ型為主，演化程度跨度較大，Ro%為0.4-2.0%，主體處於成熟階段。與北美頁岩氣產區頁岩的地質地球化學特徵相比具有一定的相似性，但也存在差異，比如研究區頁岩厚度較大，演化程度偏低，但總體看來該區存在頁岩氣形成的物質基礎；項目利用封閉體系和開放體系相結合的實驗手段，分別研究了兩套頁岩在不同演化階段成烴轉化率和氣體組成特徵，根據兩套頁岩的生氣變化規律和活化能動力學參數，結合研究區沉積埋藏史和熱史資料計算了兩套頁岩的生氣量，兩套頁岩均具有較強的生氣能力；本研究分別就頁岩的全岩和乾酪根開展了甲烷等溫吸附實驗，探討頁岩的吸附機理，實驗結果表明，在相同溫度下，頁岩吸附氣量的多少隨壓力增大而增高，當壓力增高到一定程度時再增大壓力，吸附氣量增加幅度極小，有機質含量與頁岩吸附氣量具有較好的線性關係，但隨著埋深有機質對於甲烷的吸附能力發生變化，早期液態烴為主吸附階段其吸附能力要小於晚期乾酪根孔隙為主吸附階段的吸附能力；頁岩現今含氣量的研究利用了氣測、罐頂氣和現場解吸三種方法，結果表明，頁岩含氣量隨埋深增大而增加，3400m是重要的拐點，頁岩氣的勘探應該在這個深度之下；對研究區頁岩的儲集特徵研究發現，兩套頁岩均具有高壓的特徵，利於吸附氣量保存，頁岩的礦物組成其粘土礦物含量低於50%，碳酸鹽含量較高。孔隙度平均4.1%;個別達10%，滲透率一般0.04-1.9mD。在兩套頁岩中發現了大量的順層和低角度微裂縫，且被方解石充填，研究區頁岩儲集條件與北美含氣頁岩具有可比性。雖然石英含量較低，但碳酸鹽含量高同樣因脆性易產生破裂，利於頁岩氣的開採；總體看來研究區具備形成頁岩氣的物質基礎和良好的儲集條件，含氣性主要受頁岩的演化程度控制，由於陸相盆地頁岩具有成熟度變化寬的特點，針對陸相盆地非常規油氣勘探應該採取油氣兼探的方針。