川东龙马溪组页岩气成藏机理及其主控因素

shale gas is an unconventional natural gas having , and got extremely commercial success. Sichuan Basin shared the similar geological conditions with the Fort Worth in United States of America, having the giant potential of shale gas, and is the preference exploration sedenmentary basin of shale gas. However, accumulation mechanism is still a week link of shale gas exploration. This prejet plan to use the such experiment techniques as isotherm adsorption, Nitrogen measured BET specific area and pore size, FE-SEM, GC gas component analysis, physical simulation and numeral caculation. We focus on: 1)formation mechanism of free gas and sorption gas and controlling elements; 2)shale pore types and their controlling factors; 3)changed mechanism between free gas and adsorption gas under the complicated tectonic evolution environment.Based on the above work, shale gas accumulated processes and accumulated mechanism are determined and discover main controlling geological elemnts of shale gas accumulation, and summarize the accumulation model of shale gas, and then direct the shale gas exploration.

页岩气是一种自生、自储、自封的，资源潜力巨大的非常规天然气资源，四川盆地具有页岩气成藏的优越地质条件，资源潜力巨大，且在东部焦石坝龙马溪组页岩发现日产20万方的工业气流。然而，页岩气的成藏机理研究仍然是一个薄弱环节。游离气与吸附气是页岩气的主要赋存形式。本项目从研究页岩气赋存状态入手，采用高温高压等温吸附、液氮和二氧化碳测试页岩BET比表面积和孔径分布、场发射扫描电镜（FE-SEM）、页岩压汞技术、同位素分析、GC气体成分分析、物理模拟与数值模拟等实验方法，研究：1)页岩气中游离气与吸附气的赋存机理及其主控因素；2)页岩气主要储集空间类型及其主控因素；3)在复杂地质构造演化背景下，游离气与吸附气在地质历史时期的相互转换机制及其主控因素。通过上述内容的研究，结合国内外的勘探实践，阐明页岩气的成藏机理和成藏过程，揭示页岩气成藏的主控因素，为页岩气勘探和开发提供科学依据。

本项目主要以高产的焦石坝龙马溪组页岩气为研究和解剖对象，系统开展相关研究内容和研究任务，综合采用FE-SEM、FIB-SEM、二氧化碳和氮气吸附、压汞等表征龙马溪组页岩的主要储集空间类型，孔径分布，微孔、介孔、宏孔分布及其相对比例，重构孔隙的三维空间展布；综合全世界不同成熟度页岩的孔隙特征，总结页岩有机孔、无机孔、孔径的演化模式；应用测井数据、等温吸附实验数据和数值模型论证用以表征页岩吸附气模型的优劣、并且表征储层中游离气和吸附气的含量、比例以及在地质历史时期中相互转换机理及其主控因素；应用高精度同位素分析仪表征页岩气组分及其同位素“倒转”，揭示同位素倒转机理。得出以下结果和认识：系统论证页岩储集空间以有机孔为主，无机孔为辅，有机孔平均占总孔隙的81%，无机孔平均19%；页岩微孔平均为0.0059 立方厘米/克、介孔为0.0139立方厘米/克、宏孔为 0.00108立方厘米/克，介孔平均占总孔隙的67%；有机孔的演化主要受岩相、成熟度和TOC的影响和控制，无机孔演化主要受成熟度影响；以SDR模型自由拟合和固定吸附相密度拟合均可以获得比较好的吸附气结果，而3参数Langmuir修正方程用自由拟合可以获得比较好的结果；焦石坝龙马溪组页岩气以游离气为主，游离气平均占总气量的63%，吸附气占37%，在地质历史时期游离气和吸附气可以相互转换，这种转换主要受埋深、地层压力、地层水含量和抬升、剥蚀的控制和影响；页岩气组分98%为甲烷，碳、氢同位素发生倒转，倒转的机理与龙马溪组页岩极高的热成熟（平均Ro=3.30%）有关。综合以上数据和成果，总结了页岩气的成藏机理与主控因素，为我国页岩气勘探和开发提供科学的参考依据，为全世界页岩气工业提供极高成熟页岩气的实验数据和研究实例。