2019年, 第30卷, 第1期　刊出日期：2019-01-10

  

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非常规天然气
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  四川盆地涪陵平桥页岩气田五峰组—龙马溪组页岩气富集主控因素

  郭旭升

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 1-10. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.12.007

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  涪陵平桥页岩气田位于四川盆地涪陵凤来复向斜内的“窄陡型”断背斜构造上，目前五峰组—龙马溪组产层探明页岩气地质储量为1 389.17×10⁸m³，揭示该气田具有良好的勘探开发前景。利用现有的钻井、测井、地震及分析化验测试资料，研究了涪陵平桥“窄陡型”断背斜页岩气田的基本特征，分析了页岩气富集高产主控因素和单井产量差异原因。研究表明：①平桥页岩气田气层（TOC≥1%）的累计厚度介于115～155m之间，底部优质页岩层段（TOC≥3%）厚度介于36～40m之间，气田具有储量丰度高（储量丰度为12.68×10⁸m³/km）、气藏压力高（压力系数为1.56）、气井产量高（平均测试产量为21.99×10⁴m³/d）的“三高”特点；②深水陆棚相优质页岩发育、断裂不通天、走滑性质弱、封堵性好且周边无露头等明显泄压区，是页岩气田富集高产的主控因素；③在页岩气层富集条件相似时，微裂缝发育程度、构造位置和埋深是单井产量平面差异的关键因素。
  
  
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  四川盆地东部华蓥山地区龙潭组页岩气储层特征

  刘虎, 曹涛涛, 戚明辉, 王东强, 邓模, 曹清古, 程斌, 廖泽文

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 11-26. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.011

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  为了探讨四川盆地东部华蓥山地区龙潭组海陆过渡相富有机质泥页岩的储层特征及其主控因素，开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构参数等分析测试。结果表明，研究区泥页岩普遍具有较高的总有机碳含量，平均为3.16%；干酪根类型以Ⅲ型为主，镜质体反射率平均为1.2%，达到中—高成熟阶段；矿物组成中黏土较为富集，平均含量为66.24%，主要由伊/蒙混层和伊利石组成；孔隙类型以黏土矿物层间孔和微裂缝为主，有机质孔不发育。泥页岩具有较高的比表面积和孔体积，均值分别为27.47m²/g和0.042cm³/g，与我国南方古生界海相龙马溪组页岩相当。通过相关性分析发现，泥页岩比表面积和孔体积与总有机碳含量呈负相关关系，而比表面积和孔体积与黏土矿物含量之间具有显著的正相关性，说明无机孔隙是该套泥页岩孔隙空间的主要贡献者，而并非有机质孔。伊/蒙混层中包含的微孔和中孔、以及伊利石中存在的中孔和大孔是泥页岩孔隙系统的主要构成。
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  南方海相页岩物质组成与孔隙微观结构耦合关系

  李文镖, 卢双舫, 李俊乾, 张鹏飞, 陈晨, 王思远

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 27-38. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.001

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  为研究页岩物质组成与孔隙微观结构耦合关系，对南方海相五峰组—龙马溪组30个高—过成熟页岩样品开展低温氮气吸附实验，并根据迟滞回线形态划分3类页岩。结果表明：①黏土矿物主要发育板状孔，孔径较大，从微孔（<2nm）到宏孔（>50nm）均较为发育；有机质主要发育墨水瓶状孔，主要为微孔和介孔（2~50nm）级别。②页岩比表面积主要由微孔、介孔贡献，其中微孔比表面积主要由有机质提供，黏土矿物主要提供介孔、宏孔比表面积；总孔体积主要由介孔、宏孔贡献，其中有机质主要贡献微孔、介孔体积，黏土矿物主要贡献宏孔体积。③样品普遍具有三段分形特征，且在不同孔径范围，墨水瓶状孔均要较板状孔复杂。研究成果有助于认识页岩气的储集、运移规律。
  
  
  
天然气地质学
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  塔里木盆地寒武纪/前寒武纪构造—沉积转换及其勘探意义

  陈永权, 严威, 韩长伟, 闫磊, 冉启贵, 亢茜, 何皓, 马源

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 39-50. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.016

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  寒武系盐下白云岩是塔里木盆地油气勘探的重要领域之一，下寒武统源储分布认识不清楚已成为制约该领域区带优选的重要因素。通过对寒武系/前寒武系不整合特征、南华系—震旦系与中下寒武统沉积盆地地震解释与成图研究，探讨寒武纪/前寒武纪柯坪运动前后沉积盆地转换，旨在解决生烃坳陷与下寒武统肖尔布拉克组白云岩分布问题，指导有利勘探区带的优选。研究结果认为，柯坪运动对塔里木盆地南部影响强于北部，由于盆地南部大面积隆升，形成了塔西台地区早中寒武世南高北低的古构造格局，下寒武统由北向南超覆尖灭；塔里木盆地北部表现为继承性沉降特点，中下寒武统地层序列完整。柯坪运动导致了塔里木盆地沉积体系由南华系—震旦系北东走向裂坳沉积体系转换为东西分异、南北分异的台盆沉积体系。提出满西地区是南华纪、震旦纪、早中寒武世继承性凹陷，可能发育多套烃源岩，是台盆区内生烃能力最强的地区；肖尔布拉克组白云岩储层主要沿环满西凹陷分布；建议将塔中地区、古城地区与轮南地区作为优先勘探区带。
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  塔里木盆地哈拉哈塘地区东河砂岩段成岩作用及对孔渗影响

  陈秀艳, 贾进华, 崔文娟, 张立平, 周波, 申银民, 陈延贵

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 51-61. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.022

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  通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、铸体薄片、阴极发光及物性资料分析，对塔里木盆地哈拉哈塘地区东河砂岩段深埋优质储层的成岩作用、孔隙成因及对孔渗影响进行研究。结果表明，东河砂岩处于中成岩A2—B期，碳酸盐胶结物的胶结作用及溶蚀作用是重要的成岩事件。早期碳酸盐胶结作用、低的地温梯度和短期的深埋藏能够增强储层抗压实能力，保留更多原生孔隙；而晚期碳酸盐胶结能够填充有机酸溶解颗粒产生的粒间溶孔和粒内溶孔，同时晚期碳酸盐胶结物再溶蚀又能够形成次生孔隙。在纵向上及平面上碳酸盐胶结物含量与储层孔隙度和渗透率为负相关关系，据此可对储层物性进行预测和评价。
  
  
  
  
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  塔里木盆地塔北隆起西部巴什基奇克组层序地层及沉积演化

  刘永福, 夏辉, 孙琦, 林畅松, 赵海涛, 李浩, 黄腊梅, 张知源

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 62-73. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.003

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  综合利用钻井、测井和地震资料，应用经典层序地层学理论，建立了塔里木盆地塔北隆起西部下白垩统巴什基奇克组层序地层格架。依据区域性不整合面、沉积相突变界面及地层叠置样式转变面，可识别出4个层序界面，将巴什基奇克组划分为由一个完整的湖平面升降旋回构成的二级层序，可进一步划分出3个三级层序，其内部可划分出低位体系域、湖侵体系域和高位体系域。通过岩心观察、测井曲线及地震资料在层序格架内识别出了扇三角洲和辫状河三角洲沉积体系，其中扇三角洲主要为退积型，辫状河三角洲为进积型和退积型2类；分析了研究区沉积体系的分布特征、演化规律及其控制因素，建立了巴什基奇克组沉积演化模式。
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  鄂尔多斯盆地奥陶系马五₅亚段白云岩储层形成机理与展布规律

  张道锋, 姚泾利, 高星, 席明利, 赵会涛, 闫小雄, 付勋勋

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 74-82. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.11.007

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  以白云岩岩石结构分析为基础，结合白云岩碳氧同位素、锶同位素、有序度等地球化学测试资料，对鄂尔多斯盆地奥陶系马五5亚段白云岩形成机理进行了探讨。研究表明，马五₅亚段具有储集意义的白云岩为粉晶白云岩和泥粉晶白云岩，其中泥粉晶白云岩有序度为0.71，阴极发光表现为不发光，δ¹³C值为-0.10‰，δ¹⁸O值为-6.30‰；粉晶白云岩阴极发光以暗红色为主，有序度为0.85，δ¹³C值为-0.68‰，δ¹⁸O值为-6.58‰。泥粉晶白云岩和粉晶白云岩的碳氧同位素值与全球中奥陶世海水值大体相当，反映了白云岩化作用流体与同期海水有关，具有渗透回流白云岩化作用特征。结合古地理背景，建立了渗透回流白云岩化作用模式，指出马五₅亚段沉积期古气候干燥、炎热，同生期具备形成富镁卤水的能力，是马五₅亚段白云岩形成的关键，同生期白云岩化作用奠定了白云岩的展布格局，为浅埋藏期富镁卤水提供有效的下渗通道，同时有利于埋藏期孔隙的保存。马五₅亚段白云岩在空间上有序分布，靠近古隆起区以整段白云岩为主，榆林—神木地区受伊盟古陆南斜坡影响，以中上段白云岩为主，靖边—安塞地区以中段白云岩为主，这些白云岩段是有利的勘探目标。
  
  
  
  
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  鄂尔多斯盆地陕北地区长10₁低孔低渗储层孔隙演化及其定量模式

  陈俊飞, 李琦, 朱如凯, 毛治国

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 83-94. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.11.004

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  孔隙演化是储层评价和油气成藏研究的重点和难点，低渗透储层中成岩作用是控制孔隙演化的主要原因。通过钻井岩心、薄片鉴定、扫描电镜等资料，系统研究了鄂尔多斯盆地陕北地区长10₁储层的基本特征、成岩作用及其与物性的响应关系，建立成岩演化序列；结合埋藏史、地热史以及生烃充注史，定性和定量分析了长10₁储层孔隙演化模式，恢复了油气成藏关键时期的古孔隙度。研究表明：陕北地区长10₁储层以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主，孔隙度平均为10.21%，渗透率平均为2.88×10^-3μm²，属于典型的低孔低渗储层，储集空间以粒间孔和次生溶蚀孔为主。成岩作用类型主要包括压实作用、胶结作用和溶蚀作用，综合判断储层处于中成岩A期。砂岩原始孔隙度平均值为35.71%，经历4个典型的演化阶段：强压实减孔阶段(-19.42%)、早期胶结减孔阶段(-6.46%)、溶蚀作用增孔阶段(+3.38%)和晚期胶结减孔阶段(-2.84%)。压实减孔率为54.38%，胶结减孔率为26.04%，溶蚀增孔率为9.46%，表明早期强压实作用是储层低孔低渗的主要原因，胶结作用则进一步强化低孔低渗特征。
  
  
天然气开发
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  基于TPHM的页岩气藏多级压裂水平井产能分析

  姜瑞忠, 原建伟, 崔永正, 张伟, 张福蕾, 张海涛, 毛埝宇

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 95-101. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.11.011

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  页岩孔隙结构复杂，微裂缝发育，传统的应力敏感模型不能准确表征开发过程中页岩基质的渗透率变化，基于双应变胡克模型（Two-Part Hooke’s Model，简称TPHM），建立综合考虑页岩气黏性流、Knudsen扩散、吸附解吸的数学模型。利用离散裂缝模型对地层微裂缝及水力裂缝进行描述，采用商业化软件对模型进行有限元求解，并对相应的参数进行敏感性分析。结果表明：考虑Knudsen扩散后，页岩气产气速度增大；考虑TPHM表征的渗透率后，页岩气产气速度显著下降；人工裂缝间距、长度、条数均对页岩气产能有很大的影响，人工裂缝间距越大、长度越长以及条数越多，页岩气产气速度越大。通过实例应用，验证了TPHM的正确性。该渗透率模型更加符合页岩的特点，从而可以更加精确地模拟页岩气井的产能，辅助开发方案的制订。
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  基于Arps产量递减模型的页岩损失气量计算方法

  周尚文, 王红岩, 刘浩, 郭伟, 陈浩

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 102-110. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.021

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  含气量是页岩气储层评价的关键参数，其准确测试是计算地质储量和确定开发方案的基础。为了准确计算页岩含气量测试中的损失气量，引入经典的Arps产量递减分析方法进行了页岩含气量的分析，建立了一种基于Arps产量递减模型的页岩损失气量计算新方法。气体解析速率递减曲线与气井产量递减曲线较为类似，应用双曲递减模型、指数递减模型及调和递减模型对其进行非线性拟合，分析表明调和递减模型的拟合效果较差，双曲递减和指数递减模型拟合效果均较好。并与常用的USBM直线法和多项式法进行了对比，发现Arps指数递减模型的计算结果均介于直线法和多项式法计算结果之间，计算结果更为准确、合理。在取心方式和计算方法确定的情况下，损失时间的确定是含气量计算中最重要的影响因素，分析认为目前的损失时间确定方法是不准确的，需结合现场实际情况进一步研究。
  
  

  
  
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  考虑解吸—吸附的页岩气藏压裂水平井综合渗流模型

  许崇祯, 张公社, 殷嘉伟, 纪国法, 李新发

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 111-118. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.005

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  目前压裂水平井作为页岩气藏的主要开发模式，由于页岩气藏渗流模式在发育良好的天然裂缝以及纳米级孔隙基础上衍生的极为复杂，准确建立渗流数学模型以及对其求解和应用于现场开发生产有着重要的意义。基于三线性渗流理论，考虑解吸—吸附项重新建立页岩气藏压裂水平井产能模型，借助拟压力与无因次量及拉普拉斯变换等数学方法推导出井底压力公式，并通过无因次产量和无因次井底拟压力的关系运用数值反演推导得到页岩气水平井产量计算公式，最后运用公式对气井生产的影响因素进行分析并验证单井产能递减规律。结果表明，推导出的公式能够准确计算和预测页岩气藏产量变化及产能递减规律，同时也能提供压裂设计工艺参数对应的优化分析条件。
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  沁水盆地赵庄井田煤层气产出特征及其影响因素

  许耀波, 朱玉双, 张培河

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 119-125. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.09.005

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  沁水盆地赵庄井田3#煤的煤层气虽然资源丰度高，但由于储集物性差等因素，导致煤层气解吸、扩散、运移产出速度缓慢，不但煤层气井单井产量低，而且产量衰减快，稳产期短，煤层气开发难度大。因此，针对煤层气产出不理想的情况，采用室内实验模拟结果和现场测试分析数据相结合方法对影响煤层气产出的原因进行了分析，指出了煤层气产出困难的3个主要影响因素：①3^#煤层裂缝极为发育，裂隙连通性差、充填堵塞严重；3^#煤大孔占比少，细孔、微孔占比大，煤层的渗流条件差，煤层的可动流体饱和度低，排水降压可产出的孔隙流体少，气体可解吸、扩散、渗流产出量少，致使煤层气的产出程度低；②3^#煤的临储比和含气饱和度低，煤层气井排水降压的可降幅程度小，压降漏斗的扩展面积小，致使产气效果较差；③煤层的塑性强、应力差异系数小，煤层与围岩的应力差小，煤层压裂裂缝延伸难度大，裂缝容易突破顶底板纵向延伸，压裂容易形成多裂缝，限制了裂缝长度的扩展延伸，致使压裂增产效果差。并提出优选煤层气开发有利区域、强化煤层压裂改造措施和分段压裂水平井抽采技术是实现赵庄井田3#煤层下一步煤层气高效开发的3个有利措施。
天然气地球化学
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  松辽盆地北部古中央隆起带天然气地球化学特征及成藏条件

  张帆, 冉清昌, 吴玉明, 任志高

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 126-132. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.002

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  松辽盆地北部古中央隆起带勘探程度低，天然气成藏条件认识薄弱，但勘探潜力不容忽视，是大庆油田重要的资源接替领域。通过同位素、包裹体等地球化学实验数据分析和地质综合研究，首次开展了古中央隆起带天然气地球化学特征及成藏条件的系统研究。结果表明：研究区不发育烃源岩，气源来源于沙河子组烃源岩；成藏期为烃源岩生排气初期，先充注油藏，然后裂解为气藏。最后进一步指出古中央隆起带基岩为油气优势运聚地区，具备天然气成藏条件，可作为松辽盆地深层天然气下步勘探的重点领域。
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  不同煤系烃源岩热解气地球化学差异及其在苏里格气田的应用

  于聪, 胡国艺, 陈瑞银

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 133-142. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.10.025

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  为了研究不同煤系烃源岩（煤、暗色泥岩和炭质泥岩）生气差异，对三者进行了高压釜热模拟实验，并对热模拟气进行了组分分析、碳氢同位素分析和轻烃地球化学分析。实验结果表明：煤的产气率高于暗色泥岩和炭质泥岩，并在热模拟初期阶段产生大量CO₂气体，煤在低温阶段的CO₂产气量可达20%；暗色泥岩热模拟气甲烷含量在整个热模拟阶段都处于领先地位，炭质泥岩的C₂—C₄烷烃气的含量高于煤和暗色泥岩，煤生成的非烃气体含量最多；在整个热模拟阶段，煤热解气的碳、氢同位素略重于暗色泥岩和炭质泥岩热模拟气（δ¹³C₂煤>δ¹³C₂暗泥>δ¹³C₂炭泥），热模拟温度高于500℃后，热模拟气出现碳同位素序列倒转现象；在轻烃产物中，煤热模拟气具有较高含量苯、甲苯以及2，3-甲基戊烷，而炭质泥岩热模拟气具有较高含量的2，4-甲基戊烷。将热模拟实验结果应用到苏里格气田，可以得到如下启示：①苏里格气区煤系烃源岩生烃早期形成的CO₂可能与储层致密化有一定关系；②轻烃特征可作为不同煤系烃源岩生气鉴别指标，苏里格气田天然气的主要贡献者是煤。
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  黔北地区茅口组古岩溶储层稀土元素地球化学特征

  王帅, 王甘露, 秦政, 高泽远, 罗腾

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 143-150. https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2018.08.018

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  黔北地区茅口组表生期及埋藏期岩溶缝洞体系发育良好。为研究古岩溶储层REE分布特征及意义，对黔北地区34个岩溶岩及胶结物样品进行稀土元素地球化学特征分析，研究表明：黔北地区样品∑REE值为(4.08~23.04)×

  10^-6，平均为9.21×10^-6，总体上呈LREE富集、HREE亏损的右倾型配分模式，表明在沉积、成岩过程中存在着富集LREE的相；样品δCe值为0.71~0.98，平均为0.85，指示其岩溶环境主要为渗流—潜流带的氧化性水流环境；δCe—∑REE图解表明，δCe与∑REE存在一定的线性正相关性，且随着岩溶作用的进行，∑REE逐渐减小，δCe值也随着减小，LREE分异作用越来越明显；δEu值为0.55~0.93，平均值为0.69，这与低温还原性质的古水文环境和晚二叠世早期黔北地区被岩浆多次侵蚀有关；(La/Yb)N—∑REE图解表明，弱溶蚀段至强溶蚀段沉积速率不断增大；溶蚀强烈段沉积速率降低，随着岩溶作用的进行，指示研究区经历了海平面先降低再升高的古海洋环境。

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  《天然气地球科学》2019-1期封面及目次

  《天然气地球科学》-期封面及目次

  天然气地球科学. 2019, 30(1): 9011-9022.

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  《天然气地球科学》2019-1期封面及目次