太淵頁(yè)巖氣資源系統(tǒng)特征研究

1/1太淵頁(yè)巖氣資源系統(tǒng)特征研究第一部分太淵頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件分析 2第二部分太淵頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征評(píng)價(jià) 4第三部分頁(yè)巖氣富集機(jī)理研究 6第四部分微納米孔隙發(fā)育規(guī)律分析 9第五部分氣-固吸附特征與儲(chǔ)存機(jī)制 12第六部分孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氣空間的量化關(guān)系 15第七部分有機(jī)質(zhì)分布與頁(yè)巖氣分布關(guān)系 17第八部分太淵頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià) 19

第一部分太淵頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)太淵頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件分析

主題名稱(chēng)：地層構(gòu)造特征

1.太淵頁(yè)巖位于太行山隆起帶東緣，受斷層作用影響強(qiáng)烈，形成一系列斷裂構(gòu)造。

2.主要構(gòu)造帶包括靈丘斷裂帶、平定斷裂帶和陽(yáng)泉斷裂帶，這些斷裂帶對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層改造和天然氣運(yùn)移有重要影響。

3.區(qū)域性正斷層和褶皺構(gòu)造發(fā)育，為頁(yè)巖氣富集提供了有利的構(gòu)造條件。

主題名稱(chēng)：有機(jī)質(zhì)類(lèi)型及分布

太淵頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件分析

1.構(gòu)造背景

太淵頁(yè)巖位于華北克拉通緣部，受燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)育了數(shù)個(gè)構(gòu)造單元，包括太原斷陷、中條山隆起、晉城斷陷、太行山隆起和呂梁山褶皺帶。其中，太原斷陷是主要成藏構(gòu)造，其發(fā)育了大量的正斷層和逆斷層，為頁(yè)巖氣成藏提供了有利的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道。

2.巖性特征

太淵頁(yè)巖屬海相沉積，主要由泥巖、粉砂巖和少量砂巖組成。泥巖為主要巖性，厚度大，為頁(yè)巖氣的主要儲(chǔ)層。粉砂巖和砂巖分布較少，主要分布在頁(yè)巖層底部和頂部，為頁(yè)巖氣的運(yùn)移通道和封蓋層。

3.厚度分布

太淵頁(yè)巖的厚度在研究區(qū)內(nèi)變化較大，一般為100~1500m。太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖厚度較大，可達(dá)1500m以上，中條山隆起和太行山隆起內(nèi)頁(yè)巖厚度較小，一般為500~1000m。

4.埋深分布

太淵頁(yè)巖的埋深在研究區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)東北淺、西南深的趨勢(shì)。太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖埋深較淺，一般為1000~2000m，中條山隆起和太行山隆起內(nèi)頁(yè)巖埋深較深，一般為2000~3000m，呂梁山褶皺帶內(nèi)頁(yè)巖埋深最大，可達(dá)4000m以上。

5.熱演化程度

太淵頁(yè)巖的熱演化程度在研究區(qū)內(nèi)隨埋深增加而升高。太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖熱演化程度較低，處于高成熟-過(guò)成熟階段（Ro=0.8%~1.5%），中條山隆起和太行山隆起內(nèi)頁(yè)巖熱演化程度較高，處于過(guò)成熟-后成熟階段（Ro>1.5%），呂梁山褶皺帶內(nèi)頁(yè)巖熱演化程度最高，處于后成熟-超成熟階段（Ro>2.0%）。

6.有機(jī)質(zhì)含量

太淵頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)含量在研究區(qū)內(nèi)變化較大，總體呈南北高、中部低的趨勢(shì)。太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量較高，一般為2.0%~5.0%，中條山隆起和太行山隆起內(nèi)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量較低，一般為1.0%~3.0%，呂梁山褶皺帶內(nèi)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)含量最低，一般為1.0%以下。

7.孔隙度和滲透率

太淵頁(yè)巖的孔隙度和滲透率受埋深、熱演化程度和有機(jī)質(zhì)含量等因素的影響。太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖孔隙度和滲透率相對(duì)較高，孔隙度一般為4.0%~8.0%，滲透率一般為0.1~1.0mD，中條山隆起和太行山隆起內(nèi)頁(yè)巖孔隙度和滲透率較低，孔隙度一般為2.0%~5.0%，滲透率一般為0.01~0.1mD，呂梁山褶皺帶內(nèi)頁(yè)巖孔隙度和滲透率最低，孔隙度一般為1.0%以下，滲透率一般為0.001~0.01mD。

8.儲(chǔ)層壓力

太淵頁(yè)巖的儲(chǔ)層壓力在研究區(qū)內(nèi)隨埋深增加而升高。太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖儲(chǔ)層壓力較高，一般為10~20MPa，中條山隆起和太行山隆起內(nèi)頁(yè)巖儲(chǔ)層壓力較低，一般為5~10MPa，呂梁山褶皺帶內(nèi)頁(yè)巖儲(chǔ)層壓力最低，一般為2~5MPa。

9.含氣性

太淵頁(yè)巖的含氣性在研究區(qū)內(nèi)變化較大，受熱演化程度、有機(jī)質(zhì)含量和儲(chǔ)集空間等因素的影響。太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖含氣性較好，氣測(cè)孔含量一般為3~6%，游離氣含量一般為1.0~2.5m3/t，中條山隆起和太行山隆起內(nèi)頁(yè)巖含氣性較低，氣測(cè)孔含量一般為1~3%，游離氣含量一般為0.5~1.0m3/t，呂梁山褶皺帶內(nèi)頁(yè)巖含氣性最差，氣測(cè)孔含量一般為1%以下，游離氣含量一般為0.2~0.5m3/t。

結(jié)論

太淵頁(yè)巖成藏地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造、巖性、厚度、埋深、熱演化程度、有機(jī)質(zhì)含量、孔隙度、滲透率、儲(chǔ)層壓力和含氣性等因素共同控制了頁(yè)巖氣的成藏。研究區(qū)內(nèi)太原斷陷內(nèi)頁(yè)巖發(fā)育有利的構(gòu)造儲(chǔ)集空間、較高有機(jī)質(zhì)含量和相對(duì)較好的含氣性，是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)域。第二部分太淵頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征評(píng)價(jià)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【太淵頁(yè)巖氣儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型特征】

1.太淵頁(yè)巖主要孔隙類(lèi)型為有機(jī)質(zhì)孔隙、裂縫孔隙、粒間孔隙，其中有機(jī)質(zhì)孔隙為主。

2.有機(jī)質(zhì)孔隙主要發(fā)育于腐泥巖，其孔隙度和比表面積較高，是太淵頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間。

3.裂縫孔隙主要發(fā)育在泥巖中，其孔隙度和比表面積較低，但連通性較好，有利于天然氣的運(yùn)移。

【太淵頁(yè)巖氣儲(chǔ)層孔隙度分布特征】

太淵頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征評(píng)價(jià)

1.有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)特征

*總有機(jī)碳（TOC）含量：較高，平均為2.5%，范圍為1.2%-5.0%。

*熱成熟度（Ro）：處于成熟至過(guò)成熟階段，平均為1.0%-2.0%。

*頁(yè)巖類(lèi)型：主要為泥頁(yè)巖，其次為泥灰?guī)r和灰?guī)r。

*烴源巖類(lèi)型：以Ⅲ型為主，少量Ⅰ型和Ⅱ型。

*吸附氣體組分：以甲烷為主，伴有少量乙烷和丙烷。

2.儲(chǔ)集空間特征

*孔隙度：較低，平均為4.0%，范圍為2.5%-6.0%。

*滲透率：極低，平均為0.001mD，范圍為0.0001-0.01mD。

*裂縫發(fā)育程度：較好，主要為層理裂縫和節(jié)理裂縫。

*儲(chǔ)集空間類(lèi)型：以吸附為主，兼有毛細(xì)孔隙和裂縫儲(chǔ)集。

3.力學(xué)性質(zhì)

*楊氏模量：平均為35GPa，范圍為20-50GPa。

*泊松比：平均為0.22，范圍為0.18-0.26。

*巖性脆性指數(shù)：平均為0.40，范圍為0.30-0.50。

*頁(yè)巖脆性礦物含量：較低，平均為10%，范圍為5%-15%。

*巖石強(qiáng)度：較高，平均抗壓強(qiáng)度為100MPa，范圍為80-120MPa。

4.地層壓力和溫度特征

*地層壓力：正常壓，平均為15MPa，范圍為10-20MPa。

*地層溫度：較高，平均為100℃，范圍為80-120℃。

5.開(kāi)發(fā)潛力評(píng)價(jià)

*頁(yè)巖氣賦存量：較大，估算為萬(wàn)億立方米級(jí)。

*可采儲(chǔ)量：約占賦存量的10%-20%。

*開(kāi)發(fā)難度：較高，主要受滲透率低、地層壓力低等因素影響。

*開(kāi)發(fā)前景：良好，具有較高的勘探開(kāi)發(fā)價(jià)值。

結(jié)論

太淵頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有較高的TOC含量、成熟熱成熟度、較好的裂縫發(fā)育程度，但孔隙度和滲透率較低，地層壓力正常，地層溫度較高。儲(chǔ)集空間以吸附為主，兼有毛細(xì)孔隙和裂縫儲(chǔ)集。整體開(kāi)發(fā)潛力較大，但開(kāi)發(fā)難度較高。第三部分頁(yè)巖氣富集機(jī)理研究關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)特征對(duì)富集的影響】

1.有機(jī)質(zhì)類(lèi)型：富含腐殖酸的頁(yè)巖氣富集潛力高，而富含凝析酸的頁(yè)巖氣富集潛力低。

2.有機(jī)質(zhì)成熟度：有機(jī)質(zhì)成熟度過(guò)低或過(guò)高均不利于頁(yè)巖氣的形成和富集。

3.有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育：有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育程度影響頁(yè)巖氣儲(chǔ)集能力和滲流性。

【沉積環(huán)境對(duì)富集的影響】

頁(yè)巖氣富集機(jī)理研究

頁(yè)巖氣是以頁(yè)巖為儲(chǔ)集層和賦存空間,賦存于頁(yè)巖微細(xì)孔隙和裂縫中的非常規(guī)天然氣。其形成、演化和賦存機(jī)理與常規(guī)天然氣有很大不同,主要受有機(jī)質(zhì)類(lèi)型、熱演化程度、埋藏深度和壓力等因素影響。

1.有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

頁(yè)巖氣富集的關(guān)鍵因素之一是有機(jī)質(zhì)類(lèi)型。富含有機(jī)質(zhì),尤其是Ⅰ、Ⅱ型有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖,具有良好的生烴潛力。Ⅰ型有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于浮游生物,富含脂類(lèi)和藻類(lèi),生烴能力強(qiáng),主要生成輕質(zhì)油氣;Ⅱ型有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于高等植物,富含纖維素和木質(zhì)素,生烴能力次于Ⅰ型有機(jī)質(zhì),主要生成中、重質(zhì)油氣和干氣。頁(yè)巖氣主要富集在Ⅱ型有機(jī)質(zhì)發(fā)育的頁(yè)巖中。

2.熱演化程度

頁(yè)巖在埋藏過(guò)程中,隨著溫度和壓力的增加,有機(jī)質(zhì)會(huì)發(fā)生一系列熱解反應(yīng),生成和釋放烴類(lèi)。熱演化程度不同的頁(yè)巖氣藏具有不同的烴類(lèi)組成。

*高成熟度頁(yè)巖氣藏（Ro>1.3%）：主要富集干氣,甲烷含量較高,伴生少量乙烷、丙烷等重?zé)N。

*中成熟度頁(yè)巖氣藏（0.7%<Ro<1.3%）：主要富集凝析氣,甲烷含量較低,伴生大量乙烷、丙烷、丁烷等重?zé)N。

*低成熟度頁(yè)巖氣藏（Ro<0.7%）：有機(jī)質(zhì)熱解生成烴類(lèi)不足,主要以油為主,天然氣含量低,不具有商業(yè)開(kāi)采價(jià)值。

3.埋藏深度和壓力

埋藏深度和壓力對(duì)頁(yè)巖氣富集也有重要影響。

*埋藏深度：隨著埋藏深度的增加,頁(yè)巖氣藏的溫度和壓力也會(huì)增加,有利于有機(jī)質(zhì)的熱解和烴類(lèi)的生成。但過(guò)高的埋藏深度也會(huì)導(dǎo)致頁(yè)巖氣藏處于超成熟階段,烴類(lèi)轉(zhuǎn)化為石墨,氣藏破壞。

*壓力：高壓有利于烴類(lèi)的保持和富集。壓力過(guò)低,烴類(lèi)容易逸散,導(dǎo)致氣藏貧化。

4.儲(chǔ)集空間

頁(yè)巖氣主要賦存于頁(yè)巖的微細(xì)孔隙和裂縫中。頁(yè)巖的孔隙度和滲透率較低,但由于其裂縫發(fā)育,使得頁(yè)巖氣藏具有較好的產(chǎn)能。

*微細(xì)孔隙：頁(yè)巖中的微細(xì)孔隙主要由有機(jī)質(zhì)孔隙和礦物孔隙組成。有機(jī)質(zhì)孔隙是由有機(jī)質(zhì)熱解后形成的,具有納米級(jí)孔徑,表面積大。礦物孔隙主要是由頁(yè)巖中粘土礦物的微孔和微裂縫組成,孔徑較小。

*裂縫：頁(yè)巖中的裂縫主要包括天然裂縫和人工裂縫。天然裂縫是由構(gòu)造應(yīng)力、熱應(yīng)力和風(fēng)化作用形成的,包括水平裂縫和垂直裂縫。人工裂縫是通過(guò)水力壓裂等方法形成的,可以有效提高頁(yè)巖氣藏的滲透率和產(chǎn)能。

5.油水運(yùn)移

油水運(yùn)移對(duì)頁(yè)巖氣富集也會(huì)產(chǎn)生影響。在油水共存的頁(yè)巖氣藏中,油會(huì)阻擋天然氣運(yùn)移,導(dǎo)致氣藏貧化。油水的運(yùn)移主要受重力、毛管力和驅(qū)替力等因素的影響。重力作用下,油會(huì)向上運(yùn)移,而水會(huì)向下運(yùn)移;毛管力作用下,水會(huì)進(jìn)入細(xì)小的孔隙和裂縫,而油會(huì)占據(jù)較大的孔隙和裂縫;驅(qū)替力作用下,水會(huì)驅(qū)替油,使油向上運(yùn)移。

頁(yè)巖氣富集機(jī)理模型

基于上述頁(yè)巖氣富集因素,已經(jīng)建立了多種頁(yè)巖氣富集機(jī)理模型,其中比較常見(jiàn)的模型包括：

*有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化模型：該模型認(rèn)為,有機(jī)質(zhì)的熱演化是頁(yè)巖氣富集的主要驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)模擬有機(jī)質(zhì)熱解過(guò)程,可以預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣藏的烴類(lèi)組成和產(chǎn)量。

*孔隙-裂縫儲(chǔ)集模型：該模型考慮了頁(yè)巖中微細(xì)孔隙和裂縫的分布和相互作用。通過(guò)建立孔隙-裂縫儲(chǔ)集模型,可以模擬頁(yè)巖氣藏的滲流和產(chǎn)量。

*油水運(yùn)移模型：該模型考慮了油水運(yùn)移對(duì)頁(yè)巖氣富集的影響。通過(guò)模擬油水運(yùn)移過(guò)程,可以預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣藏的含氣飽和度和產(chǎn)量。

這些模型可以幫助研究者和開(kāi)發(fā)商了解頁(yè)巖氣形成、演化和賦存機(jī)理,為頁(yè)巖氣勘探和開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。第四部分微納米孔隙發(fā)育規(guī)律分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【太淵頁(yè)巖微納米孔隙發(fā)育規(guī)律】

【微納米孔隙尺寸分布規(guī)律】

1.微孔孔隙體積主要分布在1nm左右，介孔孔隙體積則主要分布在20～100nm左右。

2.微孔和介孔孔隙表面積在不同樣本間差異明顯，但趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)出微孔表面積大于介孔表面積的特征。

3.不同孔隙尺寸對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙度、滲透率的貢獻(xiàn)率大小關(guān)系為：介孔>微孔>大孔。

【微納米孔隙類(lèi)型】

微納米孔隙發(fā)育規(guī)律分析

頁(yè)巖孔隙類(lèi)型

太淵頁(yè)巖氣藏主要孔隙類(lèi)型包括：

-有機(jī)質(zhì)孔隙：主要分布于有機(jī)質(zhì)層，包括原生孔隙和次生孔隙。

-礦物孔隙：主要分布于無(wú)機(jī)質(zhì)層，包括粒間孔隙、溶解孔隙和層裂縫。

-裂縫：包括天然裂縫和人為裂縫。

微納米孔隙特征

太淵頁(yè)巖微納米孔隙具有以下特征：

-孔徑分布：微孔孔徑主要集中在0.3-2nm，納米孔孔徑主要集中在5-100nm。

-孔隙率：微孔孔隙率較高，約為5%-15%，而納米孔孔隙率較低，約為2%-5%。

-比表面積：微孔比表面積極高，可達(dá)100-500m2/g，而納米孔比表面積較低，約為10-50m2/g。

微孔發(fā)育規(guī)律

太淵頁(yè)巖微孔發(fā)育主要受以下因素影響：

-有機(jī)質(zhì)含量：有機(jī)質(zhì)含量越高，微孔發(fā)育越充分。

-有機(jī)質(zhì)類(lèi)型：腐泥質(zhì)有機(jī)質(zhì)比腐殖質(zhì)有機(jī)質(zhì)更利于微孔發(fā)育。

-熱演化程度：熱演化程度越高，微孔發(fā)育越受抑制。

-壓力條件：高壓力有利于微孔閉合。

具體而言，微孔孔徑和孔隙率與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，而與熱演化程度呈負(fù)相關(guān)。

納米孔發(fā)育規(guī)律

太淵頁(yè)巖納米孔發(fā)育主要受以下因素影響：

-礦物組成：黏土礦物含量越高，納米孔發(fā)育越充分。

-粒度：細(xì)粒巖層比粗粒巖層更容易形成納米孔。

-膠結(jié)程度：膠結(jié)程度低有利于納米孔發(fā)育。

-裂縫發(fā)育：裂縫發(fā)育程度高，可以為納米孔形成提供通道。

具體而言，納米孔孔徑和孔隙率與黏土礦物含量呈正相關(guān)，而與粒度和膠結(jié)程度呈負(fù)相關(guān)。

孔隙連通性

太淵頁(yè)巖微納米孔隙連通性較差，主要通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)：

-有機(jī)質(zhì)孔隙與礦物孔隙之間的連通：有機(jī)質(zhì)孔隙通過(guò)收縮形成納米級(jí)裂縫，與礦物孔隙相連。

-礦物孔隙之間的連通：礦物孔隙通過(guò)溶解和壓實(shí)形成納米級(jí)通道，實(shí)現(xiàn)相互連通。

-裂縫與孔隙之間的連通：裂縫可以提供孔隙之間的連通路徑。

孔隙連通性受以下因素影響：

-巖性：黏土礦物含量高、膠結(jié)程度低的巖性有利于孔隙連通。

-裂縫發(fā)育：裂縫發(fā)育程度高有利于孔隙連通。

-壓力條件：高壓力會(huì)導(dǎo)致孔隙閉合，降低連通性。

孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

太淵頁(yè)巖微納米孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)包括孔徑分布、孔隙率、比表面積和孔隙連通性等。

這些參數(shù)可以利用以下方法獲得：

-孔徑分布：氮?dú)馕椒?、小角X射線散射法

-孔隙率：壓汞法、核磁共振法

-比表面積：BET法、Langmuir法

-孔隙連通性：透氣率法、電阻率法

這些參數(shù)對(duì)于頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)具有重要意義。第五部分氣-固吸附特征與儲(chǔ)存機(jī)制關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)氣體吸附量對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響

1.太淵組頁(yè)巖中孔隙結(jié)構(gòu)主要分為微孔、介孔和裂縫，其中微孔和介孔占據(jù)主要位置。

2.氣體吸附作用主要發(fā)生在微孔和介孔中，裂縫的吸附作用較弱。

3.隨著氣體吸附量的增加，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙體積和表面積增加，孔徑減小。

吸附過(guò)程熱力學(xué)特征

1.太淵組頁(yè)巖氣體的吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程，吸附熱為負(fù)值。

2.吸附熱與吸附量呈正相關(guān)，吸附量越大，吸附熱越負(fù)。

3.吸附過(guò)程的熱力學(xué)參數(shù)，如焓變和熵變，可以反映吸附作用的性質(zhì)和強(qiáng)度。

吸附機(jī)理研究

1.太淵組頁(yè)巖氣體吸附機(jī)理主要包括物理吸附和化學(xué)吸附。

2.物理吸附是分子間弱相互作用的結(jié)果，化學(xué)吸附則涉及化學(xué)鍵的形成。

3.太淵組頁(yè)巖中氣體的吸附主要以物理吸附為主，但隨著吸附量的增加，化學(xué)吸附的作用逐漸增強(qiáng)。

吸附模型

1.常用的氣體吸附模型有Langmuir模型、Freundlich模型和BET模型。

2.不同模型適用于不同的吸附過(guò)程，選擇合適的模型可以更好地描述吸附數(shù)據(jù)。

3.太淵組頁(yè)巖氣體吸附數(shù)據(jù)擬合結(jié)果表明，Langmuir模型和BET模型均能較好地反映吸附特征。

氣-固相互作用

1.氣-固相互作用是氣體吸附的基礎(chǔ)，決定了吸附作用的強(qiáng)度和性質(zhì)。

2.太淵組頁(yè)巖中氣-固相互作用主要涉及極性相互作用、范德華力、庫(kù)倫力等。

3.不同氣體與頁(yè)巖基質(zhì)礦物的相互作用強(qiáng)度不同，影響吸附容量和吸附選擇性。

吸附對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層性質(zhì)的影響

1.氣體吸附可以改變頁(yè)巖儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)、彈性模量、滲透率等性質(zhì)。

2.吸附作用增強(qiáng)了頁(yè)巖的脆性，降低了儲(chǔ)層的可開(kāi)采性。

3.吸附對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層數(shù)值模擬和生產(chǎn)性能預(yù)測(cè)具有重要意義。太淵頁(yè)巖氣資源系統(tǒng)氣-固吸附特征與儲(chǔ)存機(jī)制

引言

太淵頁(yè)巖氣資源系統(tǒng)以其豐富的有機(jī)炭含量和頁(yè)巖體積壓裂技術(shù)突破而備受關(guān)注。氣-固吸附是頁(yè)巖氣開(kāi)采過(guò)程中重要的儲(chǔ)存和流動(dòng)機(jī)制。了解其氣-固吸附特征與儲(chǔ)存機(jī)制對(duì)于提升頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)效率至關(guān)重要。

氣-固吸附特征

*吸附類(lèi)型：太淵頁(yè)巖主要吸附類(lèi)型為L(zhǎng)angmuir吸附，即單分子層吸附。

*吸附容量：有機(jī)炭含量是吸附容量的重要影響因素。太淵頁(yè)巖的有機(jī)炭含量在3.5%~6.5%范圍內(nèi)，吸附容量為1.8~3.2cm3/g。

*吸附壓力：吸附容量隨壓力增加而增加，在較高壓力下達(dá)到飽和狀態(tài)。

*吸附溫度：吸附容量隨溫度升高而降低。

儲(chǔ)存機(jī)制

*有機(jī)質(zhì)吸附：太淵頁(yè)巖中的吸附氣主要儲(chǔ)存在有機(jī)質(zhì)納米孔隙和裂縫中。有機(jī)質(zhì)類(lèi)型、熱演化程度和孔隙結(jié)構(gòu)影響吸附容量。

*無(wú)機(jī)礦物吸附：頁(yè)巖中的黏土礦物和碳酸鹽礦物也有一定吸附能力，但其吸附容量遠(yuǎn)低于有機(jī)質(zhì)。

*游離氣：部分天然氣儲(chǔ)存在頁(yè)巖孔隙和裂縫中的游離狀態(tài)，流動(dòng)阻力較小，易于開(kāi)采。

*溶解氣：溶解在頁(yè)巖孔隙流體中的氣體稱(chēng)為溶解氣。其含量較低，對(duì)儲(chǔ)量影響不大。

影響因素

影響太淵頁(yè)巖氣-固吸附特征與儲(chǔ)存機(jī)制的因素主要包括：

*有機(jī)炭含量：有機(jī)炭含量越高，吸附容量越大。

*熱演化程度：熱演化程度越高，孔隙結(jié)構(gòu)越發(fā)達(dá)，吸附容量更大。

*孔隙結(jié)構(gòu)：孔隙尺寸、孔隙容積和連通性影響吸附容量和游離氣儲(chǔ)存量。

*黏土礦物含量：黏土礦物含量高，吸附容量增加，但阻礙氣體流動(dòng)。

*壓力和溫度：壓力和溫度影響吸附容量和儲(chǔ)存機(jī)制。

結(jié)論

太淵頁(yè)巖氣資源系統(tǒng)的氣-固吸附特征和儲(chǔ)存機(jī)制受多種因素影響。了解這些特征和機(jī)制對(duì)于評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣資源量、預(yù)測(cè)產(chǎn)能和優(yōu)化開(kāi)采技術(shù)具有重要意義。通過(guò)優(yōu)化壓裂改造和注水工藝，可以提高吸附氣和游離氣的采收率，最大限度地開(kāi)發(fā)太淵頁(yè)巖氣資源。第六部分孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氣空間的量化關(guān)系關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)主題名稱(chēng)：孔隙結(jié)構(gòu)特征對(duì)儲(chǔ)氣空間的控制

1.孔隙類(lèi)型與儲(chǔ)氣空間分布：太淵頁(yè)巖氣孔隙以次生孔隙為主，其中以裂縫孔隙和溶解孔隙為主。裂縫孔隙主要發(fā)育在頁(yè)巖層理面和層理間，溶解孔隙主要發(fā)育在碎屑巖的方解石膠結(jié)物中。

2.孔隙空間分布規(guī)律：太淵頁(yè)巖氣孔隙空間呈現(xiàn)多尺度、多類(lèi)型分布特征。裂縫孔隙具有寬展性，主要分布在頁(yè)巖層理面和層理間，尺寸從微米到亞毫米不等；溶解孔隙具有封閉性，主要分布在方解石膠結(jié)物中，尺寸從幾十微米到幾百微米不等。

3.孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)氣空間的影響：裂縫孔隙具有良好的連通性，為天然氣運(yùn)移提供了快速通道，溶解孔隙具有較大的比表面積，有利于天然氣的吸附和儲(chǔ)存。

主題名稱(chēng)：孔隙度和孔隙率與儲(chǔ)氣空間的關(guān)系

孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氣空間的量化關(guān)系

孔隙結(jié)構(gòu)是頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)氣空間和滲透能力的關(guān)鍵因素。太淵頁(yè)巖孔隙類(lèi)型主要分為基質(zhì)孔隙、微裂縫和斷層破裂帶。基質(zhì)孔隙以有機(jī)質(zhì)孔隙、黏粒間孔隙和礦物顆粒間孔隙為主，微裂縫主要發(fā)育在有機(jī)質(zhì)層、黏土礦物層和碳酸鹽層中，斷層破裂帶為儲(chǔ)層的次要賦存空間，主要存在于大斷層兩側(cè)。

孔隙度與吸附氣儲(chǔ)量關(guān)系

頁(yè)巖基質(zhì)孔隙度是評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)氣能力的重要參數(shù)。太淵頁(yè)巖孔隙度與吸附氣儲(chǔ)量呈正相關(guān)關(guān)系，孔隙度越高，吸附氣儲(chǔ)量越大。研究結(jié)果表明，太淵頁(yè)巖的孔隙度在0.1%~15%之間，吸附氣儲(chǔ)量在0.2~100×10^8m^3/km^2之間。孔隙度每增加1個(gè)百分點(diǎn)，吸附氣儲(chǔ)量平均增加0.5~1×10^8m^3/km^2。

孔隙類(lèi)型與吸附氣儲(chǔ)量關(guān)系

太淵頁(yè)巖中不同類(lèi)型的孔隙對(duì)吸附氣儲(chǔ)量有不同的貢獻(xiàn)。基質(zhì)孔隙是吸附氣儲(chǔ)量的主要來(lái)源，微裂縫和斷層破裂帶對(duì)儲(chǔ)氣能力的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。研究表明，基質(zhì)孔隙吸附氣儲(chǔ)量約占總吸附氣儲(chǔ)量的80%~90%，微裂縫吸附氣儲(chǔ)量約占10%~20%，斷層破裂帶吸附氣儲(chǔ)量一般不超過(guò)10%。

微裂縫發(fā)育程度與自由氣儲(chǔ)量關(guān)系

太淵頁(yè)巖微裂縫發(fā)育程度對(duì)自由氣儲(chǔ)量的影響較為明顯。微裂縫密度和寬度越大，自由氣儲(chǔ)量越大。研究表明，太淵頁(yè)巖微裂縫密度在0.1~10條/cm之間，微裂縫平均寬度在1~100μm之間。微裂縫密度每增加1條/cm，自由氣儲(chǔ)量平均增加0.1~0.5×10^8m^3/km^2。微裂縫平均寬度每增加1μm，自由氣儲(chǔ)量平均增加0.02~0.1×10^8m^3/km^2。

斷層破裂帶發(fā)育程度與儲(chǔ)氣空間關(guān)系

太淵頁(yè)巖中發(fā)育的斷層破裂帶可以為頁(yè)巖氣提供額外的儲(chǔ)氣空間。斷層破裂帶的規(guī)模、密度和連通性對(duì)儲(chǔ)氣空間的影響較大。研究表明，斷層破裂帶寬度在1~10m之間，密度在0.1~1條/km之間，連通性較好。斷層破裂帶的出現(xiàn)可以使儲(chǔ)氣空間增加1~10倍，對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與滲透率關(guān)系

頁(yè)巖儲(chǔ)層的滲透率與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān)。太淵頁(yè)巖滲透率主要受孔隙度、孔隙連通性和微裂縫發(fā)育程度的影響。研究表明，孔隙度每增加1個(gè)百分點(diǎn)，滲透率平均增加2~5mD。微裂縫密度每增加1條/cm，滲透率平均增加0.5~1mD。微裂縫平均寬度每增加1μm，滲透率平均增加0.05~0.25mD。

總之，太淵頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)是其儲(chǔ)氣空間和滲透能力的重要控制因素?；|(zhì)孔隙、微裂縫和斷層破裂帶共同構(gòu)成了頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)，不同孔隙類(lèi)型對(duì)儲(chǔ)氣能力和滲透率的貢獻(xiàn)有所不同。深入研究孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氣空間的量化關(guān)系，對(duì)于評(píng)價(jià)頁(yè)巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)氣潛力和制定高效的開(kāi)發(fā)方案具有重要指導(dǎo)意義。第七部分有機(jī)質(zhì)分布與頁(yè)巖氣分布關(guān)系關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【有機(jī)質(zhì)類(lèi)型與頁(yè)巖氣分布關(guān)系】：

1.頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型對(duì)吸附氣體的容量和成藏潛力具有重要影響。

2.I型有機(jī)質(zhì)具有較高的氣體吸附能力，是頁(yè)巖氣藏發(fā)育的有利條件。

3.不同類(lèi)型有機(jī)質(zhì)在成熟階段的演化規(guī)律和氣體生成潛力存在差異。

【有機(jī)質(zhì)成熟度與頁(yè)巖氣分布關(guān)系】：

有機(jī)質(zhì)分布與頁(yè)巖氣分布關(guān)系

有機(jī)質(zhì)是頁(yè)巖氣生成和儲(chǔ)存的關(guān)鍵因素，其分布狀況直接影響頁(yè)巖氣資源的富集。太淵頁(yè)巖是有機(jī)質(zhì)富集的黑色頁(yè)巖，其有機(jī)質(zhì)分布特征主要表現(xiàn)為：

1.有機(jī)質(zhì)含量高且變化較大：

太淵頁(yè)巖全段有機(jī)質(zhì)含量較高，總有機(jī)碳（TOC）值范圍為1.2%～10.2%，平均為3.4%。其中，下組頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)含量普遍高于上組頁(yè)巖，TOC值范圍為2.0%～10.2%，平均為4.8%。

2.有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以II1型為主，其次為II2型：

太淵頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以II1型腐殖酸為主，反映了古沉積時(shí)期受限還原環(huán)境下的富營(yíng)養(yǎng)化沉積特征。部分地區(qū)存在II2型油質(zhì)類(lèi)有機(jī)質(zhì)，表明沉積早期受到一定的海水影響。

3.有機(jī)質(zhì)成熟度由北向南遞增：

太淵頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度由北向南遞增，反映了古地溫梯度的變化。北部地區(qū)處于低成熟階段，以褐煤為主，南部地區(qū)處于過(guò)成熟階段，以瘦煤為主。中間地區(qū)處于中等成熟階段，以氣煤為主。

4.有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育，儲(chǔ)氣潛力較大：

太淵頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙主要分布在粒間、粒內(nèi)和裂縫中。掃描電鏡（SEM）結(jié)果顯示，有機(jī)質(zhì)孔隙尺寸一般為納米級(jí)，表面發(fā)達(dá)，與基質(zhì)孔隙互連形成復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，為頁(yè)巖氣的儲(chǔ)存提供了有利空間。

有機(jī)質(zhì)分布與頁(yè)巖氣分布關(guān)系：

有機(jī)質(zhì)分布特征與頁(yè)巖氣分布密切相關(guān)，主要表現(xiàn)為：

1.有機(jī)質(zhì)含量與頁(yè)巖氣含量呈正相關(guān)：

有機(jī)質(zhì)是頁(yè)巖氣生成的主要原料，有機(jī)質(zhì)含量越高，頁(yè)巖氣生成潛力越大。太淵頁(yè)巖氣含量與TOC值呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明有機(jī)質(zhì)含量是控制頁(yè)巖氣資源富集的重要因素。

2.有機(jī)質(zhì)類(lèi)型與頁(yè)巖氣產(chǎn)能呈正相關(guān)：

不同類(lèi)型有機(jī)質(zhì)產(chǎn)氣能力不同。太淵頁(yè)巖中，II1型有機(jī)質(zhì)產(chǎn)氣能力高于II2型有機(jī)質(zhì)。這是因?yàn)镮I1型有機(jī)質(zhì)具有較高的揮發(fā)分含量和較低的灰分含量，有利于頁(yè)巖氣的生成和釋放。

3.有機(jī)質(zhì)成熟度與頁(yè)巖氣分布呈倒U型關(guān)系：

有機(jī)質(zhì)成熟度對(duì)頁(yè)巖氣分布具有重要影響。在低成熟階段，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化程度低，頁(yè)巖氣生成量少；在高成熟階段，有機(jī)質(zhì)已大量轉(zhuǎn)化為石油或天然氣，頁(yè)巖氣儲(chǔ)量也相對(duì)較低。在中等成熟階段，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率適中，頁(yè)巖氣生成量較高，有利于頁(yè)巖氣資源的富集。

總結(jié)：

太淵頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)分布特征及其與頁(yè)巖氣分布的關(guān)系為頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)提供了重要依據(jù)。有機(jī)質(zhì)含量、類(lèi)型和成熟度綜合影響著頁(yè)巖氣資源的富