湖相页岩气形成条件研究

本项目以湖相页岩气赋存机制研究为核心，选择我国东部陆相盆地具有典型意义的东营凹陷古近系沙河街组沙三下段和沙四上段两套页岩为研究对象，采用物理模拟实验、显微观察、吸附等温仪测定、有机地球化学等实验分析与测井资料、地质研究相结合的研究方法，从两套页岩在不同演化阶段的生气量和现今含气量的平衡关系入手，分析页岩的矿物组成、干酪根比表面积、孔隙结构、表面能、页岩的孔隙和裂隙的发育、页岩的有机质丰度类型演化程度、温度、压力环境与页岩气赋存量的内在联系，结合盆地沉积埋藏史和构造演化史，研究湖相页岩气藏形成的基本条件和控制因素，并与国外海相页岩气藏形成条件进行对比，探索湖相页岩气藏赋存的机制，筛选关键评价参数，为我国湖相页岩气的勘探提供科学依据。

本项目选择在我国东部陆相盆地具有典型意义的东营凹陷古近系沙河街组页岩作为研究对象，探讨湖相页岩气形成条件。项目首先对该领域国外研究进展了系统调研，明确了国外页岩气藏形成的基本特点，在此基础上综合运用地球化学、岩石矿物学和石油地质学的研究方法对研究区页岩生烃条件、储集条件、现今含油气性、页岩吸附机理等科学问题开展了研究工作。研究发现，该区页岩的厚度较大，页岩层理十分发育，页岩的有机质丰度高，有机质类型以Ⅰ-Ⅱ型为主，演化程度跨度较大，Ro%为0.4-2.0%，主体处于成熟阶段。与北美页岩气产区页岩的地质地球化学特征相比具有一定的相似性，但也存在差异，比如研究区页岩厚度较大，演化程度偏低，但总体看来该区存在页岩气形成的物质基础；项目利用封闭体系和开放体系相结合的实验手段，分别研究了两套页岩在不同演化阶段成烃转化率和气体组成特征，根据两套页岩的生气变化规律和活化能动力学参数，结合研究区沉积埋藏史和热史资料计算了两套页岩的生气量，两套页岩均具有较强的生气能力；本研究分别就页岩的全岩和干酪根开展了甲烷等温吸附实验，探讨页岩的吸附机理，实验结果表明，在相同温度下，页岩吸附气量的多少随压力增大而增高，当压力增高到一定程度时再增大压力，吸附气量增加幅度极小，有机质含量与页岩吸附气量具有较好的线性关系，但随着埋深有机质对于甲烷的吸附能力发生变化，早期液态烃为主吸附阶段其吸附能力要小于晚期干酪根孔隙为主吸附阶段的吸附能力；页岩现今含气量的研究利用了气测、罐顶气和现场解吸三种方法，结果表明，页岩含气量随埋深增大而增加，3400m是重要的拐点，页岩气的勘探应该在这个深度之下；对研究区页岩的储集特征研究发现，两套页岩均具有高压的特征，利于吸附气量保存，页岩的矿物组成其粘土矿物含量低于50%，碳酸盐含量较高。孔隙度平均4.1%;个别达10%，渗透率一般0.04-1.9mD。在两套页岩中发现了大量的顺层和低角度微裂缝，且被方解石充填，研究区页岩储集条件与北美含气页岩具有可比性。虽然石英含量较低，但碳酸盐含量高同样因脆性易产生破裂，利于页岩气的开采；总体看来研究区具备形成页岩气的物质基础和良好的储集条件，含气性主要受页岩的演化程度控制，由于陆相盆地页岩具有成熟度变化宽的特点，针对陆相盆地非常规油气勘探应该采取油气兼探的方针。