页岩气现场解析气量影响因素探讨——以潍北凹陷昌页参1井为例

王之跃， 彭文泉， 宋邵睿， 梁云汉， 韩兰臻,2

(1.山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南　250014；2.山东科技大学，山东 青岛　266590)



页岩气现场解析气量影响因素探讨

——以潍北凹陷昌页参1井为例

王之跃1， 彭文泉1， 宋邵睿1， 梁云汉1， 韩兰臻1,2

(1.山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南250014；2.山东科技大学，山东 青岛266590)

潍北凹陷是昌潍坳陷的次一级凹陷盆地，也是传统油气开采区，潍北凹陷孔店组二段沉积了较厚的暗色泥岩、泥页岩、油页岩，多为良好的烃源岩，也是潍北凹陷内页岩气的主要生、储层位。通过分析昌页参1井现场解析实验数据，探讨了潍北凹陷孔店组二段地层损失气量、损失时间、样品深度、样品岩性等与解析气量的对应关系。分析现场解析实验数据发现，样品的损失气量大于解析气量，两者的变化趋势基本一致；深度相近、岩性相同时，解析气量随着损失时间的增长而减小，深度相近时，泥岩解析气量大于粉砂质泥岩；岩性相同时，解析气量随深度的增加而增加，增速随深度的增加而减小。

页岩气；含气量；现场解析；解析实验；昌页参1井；潍北凹陷

引文格式：王之跃， 彭文泉， 宋邵睿，等.页岩气现场解析气量影响因素探讨——以潍北凹陷昌页参1井为例[J].山东国土资源，2015，31(9)：22-25.WANG Zhiyue, PENG Wenquan, SONG Zhaorui,etc.Study on Influence Factors of Shale Gas Scene Analytical Gas Quantity——Take Changye Canyi Well as an Example[J].Shandong Land and Resources,2015，31(9)：22-25.

随着世界石油和天然气资源紧缺，加之美国页岩气商业化的成功[1]，页岩气勘探开发在我国掀起一波热潮[2-3]。与常规天然气相比，页岩气勘探是一个新领域[4]。页岩含气量是页岩气评价中一项重要指标，也是页岩气选区的重要依据，现场解析是获取页岩含气量最直接有效的方法[5-6]。潍北凹陷为传统油气区，胜利油田在区内做了大量工作，部分学者对潍北凹陷常规油气生储条件及特征做过一定研究，均未涉及潍北凹陷内烃源岩的含气性情况，以昌页参1井现场解析实验数据为基础，分析、探讨了潍北凹陷孔店组二段地层损失气量、损失时间、样品深度、样品岩性等与解析气量的对应关系。对现场解析工作具有指导和借鉴意义。

1　 地质概况

潍北凹陷是昌潍坳陷次一级凹陷盆地，为传统油气开采区，也是昌潍坳陷内页岩气形成最为有利的凹陷盆地。潍北凹陷在中生代地层的基底之上，沉积了巨厚的新生代地层。

1.1地层

潍北凹陷地表被第四系覆盖。据钻孔揭露，潍北凹陷在中生代白垩纪王氏群之上，发育了新生代古近纪孔店组、沙河街组，新近纪馆陶组、明华镇组，第四系。白垩系主要揭露了王氏群，岩性以红色泥岩、泥质粉砂岩、灰白色砂岩、含砾砂岩为主，构成潍北凹陷的基底。新生界古近系主要发育了孔店组和沙河街组四段，缺失沙河街组一段至三段和东营组。孔店组可分为三段：孔店组三段岩性为灰黑、灰绿、暗紫色及杂色玄武岩、安山质玄武岩、中部夹多层暗色泥岩、灰白色砂岩。孔店组二段岩性以灰色泥岩、深灰色泥岩为主，夹粉砂岩、含砾砂岩、碳质泥岩，为页岩气形成的有利层位。孔店组一段岩性以浅灰、红、紫红色粉砂、细砂岩夹泥岩为主。 沙河街组四段：岩性以灰色、灰绿色泥岩、粉砂岩为主，夹砂岩和薄层石灰岩。新近系主要发育馆陶组和明化镇组。馆陶组岩性以灰绿色、灰白色砂岩、含砾砂岩为主，夹棕红色、灰绿色泥岩。明化镇组岩性以棕黄色、棕红色砂岩、含砾砂岩为主，夹薄层灰白色泥岩。第四系由粘土、砂质粘土、砂、贝壳等组成。

1.2构造

潍北凹陷位于沂沭断裂带内，东侧昌邑-大店断裂、西侧沂水-汤头断裂为凹陷东西边界断裂，北侧以潍河口断裂为界，整体上呈一菱形沉积盆地(图1)。受区域构造影响潍北凹陷内多发育近EW向和NE向次级断裂，对页岩气储层有一定破坏作用。

1—断层；2—钻孔名称；3—孔店组埋深(m)图1　 潍北凹陷构造图

1.3岩浆岩

潍北凹陷内除孔店组三段揭露多层岩浆岩外，其他层段罕有钻遇。

2　 解析实验设备及数据采集

2.1试验设备

现场解析试验采用重庆地质矿产研究院研发的CQJC-QT-2型页岩气煤层含气量现场测试系统，解析气测量精度为0.1mL，温度测量误差为0.1℃，气压测量精度为0.01MPa。设备可现场读取和换算解析气量、损失气量，不具备残余气量测试条件。

2.2数据采集

现场解析样品及深度、岩性等数据采自潍北凹陷昌页参1井所钻取的孔店组二段地层岩心资料。损失时间：岩心钻取完毕开始提钻至岩心到达井口时间的一半，加上岩心到达井口至封罐完毕时间之和。解析气量：模拟储层温度下，每吨岩石解析出的气体体积(折算成标准状态下：温度20℃、压力101.325kPa)。损失气量：采用回归法计算损失的气量。以时间(损失时间+解析时间)的平方根为横坐标，以单位质量页岩在各时间点的累积解析气测量值为纵坐标作图。取解析温度稳定后具有线性关系的解析初期时间段内的测量数据进行线性回归，得回归直线。过横坐标为损失时间平方根，纵坐标为累积解析气体积的点作回归直线平行线，将其反向延长值与纵坐标轴相交，所得截距的绝对值即为单位质量页岩的损失气量[7]。

2.3实验数据整理

根据《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》(GB/T 0254-2004)要求，将测试环境下采集的数据转换为标准状态下的数据。换算公式如下：

VSIP=(293.15×P×Vm)/[101.325×(273.15+T)]

式中：VSIP为标准状态下的气体体积(m3)；P为测试环境大气压力(kPa)；T为测试环境温度(℃)；Vm为直接测量气体体积(m3)。

3　解析实验数据分析

3.1损失气量与解析气量

选取深度相近的粉砂质泥岩样品解析实验数据进行对比。粉砂质泥岩样品的损失气量变化幅度相对较大，损失气量与解析气量的变化趋势基本一致，损失气量的变化幅度远大于解析气量，损失气量为解析气量的3.7～6.2倍，平均4.6倍(表1、图2)。综合反映了样品的含气性特征。

表1 　粉砂质泥岩解析实验数据

图2　损失气量与解析气量对应关系图

3.2损失时间与解析气量

深度相近、相同岩性(粉砂质泥岩)、不同损失时间的样品解析数据进行分析，解析气量随损失时间的延长而减小(表2、图3)。分析认为：实际取心过程中提钻时间或密封前岩心暴露时间过长，本应在解析阶段解析出的部分气体损失所致。现场操作过程中应尽量缩短损失时间，减少气体损失。

表2　样品解析实验测试结果

图3　损失时间与解析气量对应关系图

图4　不同岩性与解析气量对应关系图

3.3岩性与解析气量

选取深度相近、岩性不同(泥岩、粉砂质泥岩)样品的解析实验数据进行分析，认为井深相近、岩性不同的样品，解析气量相差较大，泥岩解析气量普遍较高，粉砂质泥岩解析气量较低(表2、图4)，这与样品的有机质和粘土矿物含量不同有关，有机质和粘土矿物含量大，吸附气量多。解析气量与粘土矿物、有机质含量呈正相关关系[8-10]。粉砂质泥岩孔隙度大于泥岩，孔隙度是游离气量的控制因素，泥岩解析气量大于粉砂质泥岩，说明样品中游离气不占主导地位。

3.4采样深度与解析气量

选取不同深度、岩性相同的解析实验数据进行分析，认为岩性相同的情况下，解析气量随着样品深度的增大而增加(表2、图5)。随着深度的增加，地层温度和压力也会增加。温度增加促进有机质热演化，使更多有机质热解或裂解转化为甲烷，同时地层压力的增大，使岩石裂隙内储存的游离气量增大，也有力于吸附气吸附。在相同岩性下，解析气量的增速随深度的增加而减小。岩石孔隙和有机质及粘土矿物吸附容量是一定的，游离态和吸附态气体分子达到饱和或平衡，致使含气量增加缓慢[11]。另外岩石的一部分孔隙受地层压力收缩或闭合，也是增速变小的原因之一。

图5　样品深度与解析气量对应关系图

4　结论

通过研究潍北凹陷二段地层现场解析样品的损失气量、损失时间、采样深度、岩性等与解析气量关系，可得出：

(1)在相近深度、岩性相同的情况下，样品的解析气量明显低于损失气量，解析气量与损失气量变化趋势基本一致，但变化幅度不如损失气量明显。

(2)在井深相近的情况下，相同岩性样品的解析气量随着损失时间的延长而减小，泥岩解析气量大于粉砂质泥岩。

(3)岩性相同的样品，解析气量随深度的增加而增加，解析气量增速随深度的增加而减小。建议现场解析时尽量缩短损失时间，以获取更准确的解析数据。

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Study on Influence Factors of Shale Gas Scene Analytical Gas Quantity——Take Changye Canyi Well as an Example

WANG Zhiyue1, PENG Wenquan1, SONG Zhaorui1, LIANG Yunhan1, HAN Lanzhen1,2

(1. No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250014, China; 2.Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266590, China)

Weibei depression is a secondary depression basin in Changwei depression. It is also a traditional oil and gas exploitation area. Thick dark mudstone, shale and oil shale are sedimented in the second section of Kongdian formation in Weibei depression. They are good hydrocarbon source rocks and raw shale gas reservoir in Weibei depression. In this paper, through analyzing the scene analytical experiment data of Canyi well in Changyel, the corresponding relation of the loss of gas, loss of time, sample depth, lithology and the analysis of gas in the second section of Kongdian formation in Weibei depression have been studied. As showed by the analysis of the scene analytical experiment data, it is indicated that the loss of gas is greater than the analytical gas. The variation trend is uniform, that is when the depth is similar and the lithology is the same, analytical gas will increase accompanying with the decrease of the loss of time; when the depth is similar, the analytical gas of the mudstone is greater than the silty mudstone; when the lithology is the same, the analytical gas will increase accompanying with the growth of the depth, and the growth rate will decrease accompanying with the growth of the depth.

Shale gas; gas amount; scene analysis; experimental analysis; Canyi well in Changye; Weibei depression

2015-04-20；

2015-05-20；编辑：曹丽丽

山东省国土资源厅，昌潍坳陷页岩气资源潜力调查评价(鲁勘字[2013]2号)

王之跃(1961—)，男，山东嘉祥人，高级工程师，主要从事地质矿产及矿山开发工作；E-mail:15064038339@163.com

P618.13

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