山西临-洪地区上古生界太原组页岩气储层特征及其成藏机理

摘要

山西临汾-洪洞地区石炭-二叠系发育较好的富有机质泥页岩，具备良好的页岩气成藏条件。本文以临汾-洪洞地区太原组泥页岩地层为研究对象，基于对该地区资料文献收集、区域地质考察、钻孔岩芯编录和实验分析测试等方法，从区域地质特征、沉积展布特征、源岩及储层特征、成藏控制因素及成藏机理等方面对临汾-洪洞地区太原组泥页岩储层特征及其成藏机理进行了研究，研究结果表明： 临汾-洪洞地区发育多个褶皱、断层，褶皱以背斜为主，呈NE、NNE向展布，断层多为正断层，呈NNE、NWW、NE向展布，发育次级地垒或隐伏地垒构造。研究区东北部构造复杂，褶皱、断层发育，基岩倾向变化较大；南部构造相对简单，地层倾角平缓，断层分布相对稀疏。 太原组沉积环境主要由三角洲、障壁-泻湖和浅海台地等构成，岩性上由泥岩、炭质泥岩、粉砂岩、砂岩、煤层及灰岩等组成。其中泥页岩厚度较大，介于39-83m之间，平均厚度为52m，在横向纵向空间上发育较为稳定，延展性和连续性较好，且有机质含量相对较高；泥页岩埋深处于1500-2500m之间，有利于页岩气富集成藏。太原组泥页岩有机质类型均为Ⅲ型干酪根；有机质丰度较高，TOC含量总体分布于1.32%-18.96%之间；有机质成熟度在1.03%-1.75%之间，主体位于成熟阶段，生成了大量甲烷，为页岩气成藏提供了丰富的物质基础。 泥页岩矿物成分以黏土矿物、石英为主，平均值分别为56.39%和35.31%，其脆性系数超过30%。太原组泥页岩储层纳米-微米级孔隙发育，主要为有机质孔、铸模孔、溶蚀孔、晶间孔和粒间孔。泥页岩孔隙以微孔、小孔为主，是太原组页岩气赋存、解吸和渗流的主要孔隙。泥页岩孔隙度主要分布在0.45%-2.41%之间；总比表面积主要介于2.10-9.41m2/g之间；孔体积主要介于0.0049-0.021cm3/g之间；从比表面积和孔体积角度，太原组西山段和山垢段储层更有利于页岩气的吸附和赋存。等温吸附实验结果表明，太原组泥页岩最大吸附量变化较大，介于0.41-1.51m3/t之间，平均为1.04m3/t；整体较北美和南方页岩气最大吸附量低。 太原组页岩气成藏条件，从有机质热演化角度分析，临汾-洪洞地区热演化程度较高，已达生气阶段，为研究区页岩气的生成提供可靠物质基础。暗色泥页岩发育有较多的有机质纳米孔隙，使得储层吸附能力强，为页岩气的储集提供了充足的空间。从构造演化角度来看，随地壳在燕山运动后期持续抬升，石炭-二叠系上覆地层遭受剥蚀，但太原组从未出露地表遭受剥蚀，并在喜马拉雅运动晚期地层开始沉降，形成良好的油气储层盖层，且太原组泥页岩本身发育较厚，渗透率低，气体保存能力强，对页岩气起到好的封盖作用；综合有机质热演化和构造演化作用，认为临汾-洪洞地区有机质热演化程度高，而且页岩气保存条件较好。页岩气成藏机理较为复杂，兼有煤层气、根缘气和常规天然气的多重机理特征，成藏初期为吸附机理，中期为充填、活塞运聚机理，后期为置换运聚机理，根据页岩气与煤层气纵向成藏模式的特征可将其划分为：页岩气藏、煤层气藏连续式共生成藏和页岩气藏、煤层气藏间隔式共生成藏两大类。

目录

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致谢

1绪论

1.1选题依据与意义

1.2.1国内外页岩气勘探开发研究现状

1.2.2页岩气储层特征与成藏机理研究现状

1.2.3研究区及相邻地区页岩气研究现状

1.2.4存在问题

1.3.1研究内容

1.3.2研究方案

1.4论文工作量

2区域地质概况

2.1地层特征

2.2 区域构造及演化特征

2.3水文地质特征

2.4岩浆活动

2.5小结

3页岩气储层形成特征

3.1 储层沉积环境特征

3.2泥页岩空间展布特征

3.2.1 页岩厚度展布特征

3.2.2 埋深特征

3.3小结

4页岩气源岩及储层特征

4.1页岩气源岩特征

4.1.1 有机质类型

4.1.2 有机质丰度

4.1.3 有机质成熟度

4.2页岩气储层特征

4.2.1 储层矿物岩石学特征

4.2.2 储层孔裂隙特征

4.2.3 储层渗透率特征

4.2.4 储层含气性特征

4.3小结

5页岩气成藏控制因素及成藏机理

5.1构造作用对页岩气成藏的影响

5.2 沉积环境对页岩气成藏的影响

5.3 储层特征对页岩气成藏的影响

5.3.1 矿物岩石组成对页岩气成藏的影响

5.3.2 孔隙特征对页岩气成藏的影响

5.4 埋深对页岩气成藏的影响

5.5 页岩气成藏机理及成藏模式

5.5.1 页岩气藏成藏条件

5.5.2 太原组页岩气成藏机理及成藏模式

5.6小结

6结论

参考文献

作者简历

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