近10年（2012—2021年）中国天然气工业快速发展，主要是：①近10年共产气15 105.2×108 m3，是前10年（2002—2011年）总产气量6 468.38×108 m3 的2.3倍；②天然气储量猛增，近10年新增探明天然气地质储量84 499.58×108 m3 ，是前10年总储量55 696.57×108 m3 的1.5倍；③页岩气勘探开发开花结硕果，近10年发现并探明7个页岩气田，新增探明页岩气地质储量2.74×1012 m3，累计生产页岩气920×108 m3；④年产百亿方大气田前10年2个，近10年为3个；⑤长输气管道四通八达，近10年建成长输气管道60 766.5 km，是1949—2011年间建成管道长度的2.6倍。
下扬子地区虽发育有厚层富有机质页岩，但目前尚未取得明显突破。以页岩气地质调查井WWD4井二叠系大隆组与吴家坪组2套富有机质页岩为研究对象，对下扬子地区望江坳陷二叠系富有机质页岩的微观孔隙进行了定性观察与定量化表征，讨论TOC含量与矿物组成对不同尺度孔隙结构的主控因素。结果表明：大隆组和吴家坪组页岩孔隙分布以微孔与中孔为主。下扬子地区望江坳陷上二叠统大隆组与吴家坪组的孔隙发育与有机质关系密切。其中微孔比表面积与孔体积和TOC含量良好的相关关系证明了有机质是微孔发育的主要控制因素。而介孔—大孔的比表面积与孔体积与TOC含量之间相关关系减弱表明除了有机质的贡献外，还有黏土矿物、长石等矿物产生的粒间孔与溶蚀孔的贡献。同时，吴家坪组页岩黏土含量、TOC含量及比表面积（孔体积）存在内在联系。对于脆性矿物而言，大隆组石英与碳酸盐矿物含量和页岩总比表面积（孔体积）之间不存在相关性。而吴家坪组石英含量与页岩总比表面积（孔体积）之间存在一定的负相关性，页岩总比表面积（孔体积）随着石英含量的升高而降低。通过该项研究，为下扬子地区页岩气的勘探与开发提供基础参数与理论依据。
页岩的吸附能力依赖于其孔隙结构、矿物组成、气体压力及储层温度等。采用蒙特卡洛法，对6种主要页岩成分纳米孔隙中的甲烷吸附行为进行了分子模拟，研究了压力、温度对甲烷吸附量的影响规律，对比了甲烷在有机质、石英、蒙脱石、高岭石、伊利石中的吸附差异，分析了甲烷分子在纳米孔隙中的分布特征和吸附比例。分子模拟结果表明，虽然甲烷吸附量随着温度的升高而线性降低，并随着压力的增大而逐渐提高，但其增加速率会逐渐放缓，其依赖关系可以采用联合的幂函数进行描述。甲烷分子在纳米孔隙中同时表现为吸附态和游离态，吸附态所占比例随着压力的增大而逐渐降低。主要页岩成分的吸附比例存在较大差异，其大小关系为高岭石>伊利石>蒙脱石>有机质（C5H4O2、石墨烯）>石英。
鄂尔多斯盆地东部石炭系本溪组广泛发育富有机质泥页岩，具有良好的资源勘探前景。通过对本溪组泥页岩的有机地球化学特征、孔隙分布特征、含气性等一系列页岩气成藏条件研究，查明了本溪组页岩气地质特征及成藏富集规律，提出晋祠段富有机质泥页岩为本溪组页岩气有利层段，具有四大地质特征：①有机质含量高（平均TOC值为3.06%），且普遍处于成熟—高成熟阶段（RO值平均为1.84%），有机质类型主要为Ⅲ型，生气能力强；②发育微纳米级孔缝，以无机孔为主，部分有机质发育有机质孔，微孔和介孔为页岩气提供了主要的赋存空间，平均孔体积为0.024 m3/g，平均比表面积为11.05 m2/g，具备较好的储集能力，页岩气主要以吸附态存在于孔隙之中，其中压力和有机碳含量是影响泥页岩吸附气含量的重要因素；③硅质页岩段脆性矿物含量较高，大于40%，表明储层的可压性较大，有利于后期的压裂开采；④具有理想的成藏组合特征，以8#、9#煤层分别为顶、底板，煤层与泥页岩间较大的烃浓度差提供了良好的保存条件，2套煤层之间发育炭质页岩和硅质页岩，高TOC的炭质页岩与煤层含气性较好，紧邻9#煤层的硅质页岩层段压裂开采中容易产生裂缝，为相邻煤系气的补充提供了一定的运移通道。结合地质特征总结出本溪组成藏富集规律：潟湖相沉积环境控烃、页岩孔隙发育控储、成藏有利组合控富以及硅质页岩可压裂性控产。研究结果为鄂尔多斯盆地本溪组页岩气有利区的确定和下一步勘探开发提供有益参考。
为明确有机质及矿物成分对鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）泥页岩储层孔隙结构的影响，利用氩离子抛光—场发射扫描电镜、低压氮气吸附实验，表征长7段泥页岩储层孔隙结构特征，并结合全岩矿物组分及有机地球化学实验，分析长7段泥页岩孔隙结构的主控因素。结果表明：长7段泥页岩主要发育黏土矿物晶间孔、粒间孔，可见少量有机质孔、溶蚀孔及微裂缝，其氮气吸附等温线均为Ⅱ型等温线，兼具有H3及H4型滞后环特征，表明泥页岩孔隙的中孔较为发育，孔隙形态呈平行片状及墨水瓶状。泥页岩孔隙结构受控于有机质、黏土矿物、石英、长石和黄铁矿，其中黏土矿物相转化在其矿物晶体层间形成大量微孔及中孔，是研究区泥页岩孔隙的主要来源；有机质生成的液态烃和固体沥青及自形单晶黄铁矿充填无机矿物孔隙，一定程度上减少了长7段泥页岩的孔隙空间。研究结果可以为认识长7段泥页岩孔隙结构特征及控制因素提供新的参考。
晚奥陶世—早志留世川南地区古地貌特征及其对上覆页岩的控制，目前尚无系统认识。通过地球物理解释、年代地层划分对比、页岩等厚图编制及页岩物质组成分析，明确了五峰组—龙马溪组沉积期川南地区古地貌及其对含气页岩的控制。结果表明：①五峰组—龙马溪组沉积时期，川南地区位于乐山—龙女寺古隆起东南斜坡之上，该斜坡为同沉积水下斜坡，由威远地区向东南延伸至泸州地区，延伸距离达85 km，地形坡降0~1 m/km；②乐山—龙女寺古隆起东南斜坡发育三大地形坡折，其将东南斜坡分割成水下高地、水下斜坡、水下平原和水下洼地4个地貌单元；③五峰组—龙马溪组由东南向西北逐层超覆于乐山—龙女寺古隆起东南斜坡之上，斜坡下部位置五峰组和龙马溪组发育完整，而斜坡上部位置由于地势高，故常缺失笔石带LM1?4；④乐山—龙女寺古隆起东南斜坡不同地貌单元页岩的粒度、矿物组成和TOC含量差异，由水下高地至水下洼地，页岩粒度逐渐变细，TOC含量逐渐降低，碳酸盐矿物含量逐渐降低，硅质含量逐渐升高，黏土矿物含量先降低再升高。
四川盆地中二叠统茅口组一段（简称茅一段）眼球状灰岩在盆内广泛分布，以“眼球灰岩”与“眼皮灰岩”的快速交替发育为特征。近年来，借鉴非常规天然气勘探思路，四川盆地各地区天然气勘探在茅一段相继取得大的突破，钻采成果表明，泥灰岩（眼皮灰岩）储层含气性较好，具有较大的勘探潜力。但长期以来，茅一段被认为是一套良好的烃源岩，忽视了其作为非常规储层的巨大价值。基于四川盆地中部合川—潼南地区2口最新钻井资料以及对周边野外露头观测，对茅一段泥灰岩储层特征进行了详细分析，结果表明：茅一段泥灰岩储层的储集空间类型丰富，孔隙以中孔为主，孔隙间连通性中等；总有机碳含量相对较高，有机质热成熟度高，生烃条件好，为一套具有自生自储成藏特征的非常规碳酸盐岩储层。在此基础上，建立了泥灰岩储层评价标准，并对泥灰岩储层进行初步评价，认为茅一段泥灰岩普遍满足储层成藏的基本条件，部分满足有利储层形成条件，具有进一步勘探开发价值。
四川盆地蓬探1井区灯影组气藏是继安岳气田发现后的又一勘探成果，在灯二段中发现了储量可观的工业气藏。明确该气藏的储层特征及成因机制对优质储层的分布预测、开发方案的制定及下步勘探部署具有重要意义。利用岩心、物性分析、测井解释、成像测井及地震资料对蓬探1井区灯二段储层特征进行了刻画，剖析了其成因主控因素，研究结果表明：灯二段优质储层主要发育于与生物建造相关的藻白云岩和与颗粒滩建造相关的颗粒白云岩中，储集空间有孔隙、溶洞和裂缝等类型。按储集空间的组合特征可将储层分为孔隙型、溶洞型及缝洞型3类，缝洞储层最发育，其次为溶洞型。优质储层主要分布在灯二段的中上部，总体表现为低孔低渗，部分井段表现为中孔中渗的特点。优质储层的发育程度及空间展布主要受沉积微相、早成岩期岩溶作用及桐湾运动的影响。处于台缘亚相带的丘滩体微相是优质储层的发育相带，早成岩期岩溶作用促进了储集空间进一步发育，桐湾运动促进了裂缝的发育和大气淡水淋滤作用的进一步发生。
烃源岩分布与其形成环境密切相关，对油气分布具有重要影响。对烃源岩的评价及其形成环境的研究可为渤海湾盆地黄骅坳陷歧口凹陷下一步的勘探指明方向。从烃源岩发育特征和演化过程入手，深入研究了歧口凹陷沙河街组烃源岩的地球化学特征、分布规律及形成机理。结果表明：沙河街组烃源岩有机质丰度达到了中等—最好的级别，有机碳含量整体呈现从沙三段（Es3）到沙一下亚段（Es1x）到沙一上亚段（Es1s）先增大后减小的特征；有机质类型为I型—III型，且沙一上亚段、沙一中亚段以I型—II1型有机质为主，沙一下亚段、沙二段（Es2）、沙三段I型—III型有机质均有分布，反映沙河街组沉积期有机质来源为湖泊原生有机质和陆源有机质混源。沙河街组烃源岩在平面上的分布具有分布范围广、沉积厚度大的特征，优质烃源岩在斜坡区更为发育。古气候研究结果表明，在沙河街组沉积期，该地区风化强度中等，整体以温暖湿润的古气候条件为主，有利于生物的发育。歧口凹陷沙河街组沉积期水体古盐度较大，属于半咸水环境。古盐度与古气候之间没有明显的相关关系，水体咸化的原因可能与海水入侵有关。古盐度和有机质含量的关系表明：在低盐度阶段，有机质含量随古盐度的升高而增大；在高盐度阶段，有机质含量随古盐度的升高而减小。根据微量元素比值和Corg∶P摩尔比值，歧口凹陷沙河街组沉积期发育氧化—亚氧化的沉积环境，Pr/Ph值显示在Es1x间歇性发育强还原环境，提高了有机质的保存条件。通过对沙河街组沉积期湖泊古生产力的恢复，沙河街组沉积期歧口凹陷整体上为中—富营养湖泊，板桥地区古生产力较低，为贫—中营养湖泊。歧口凹陷整体相对较高的古生产力水平及较高的陆源有机质输入量为该地区有效烃源岩的形成提供了物质基础。在纵向上，沙河街组沉积期古生产力水平具有Es1>Es3>Es2的特征。古生产力条件是影响歧口凹陷沙河街组烃源岩形成的主要因素。由于斜坡区陆源有机质和水生有机质的双重贡献，优质烃源岩更为发育。
有机质富集受多种因素影响，分析富有机质泥岩发育的控制因素对于页岩油气资源的勘探开发具有重要意义。通过对渤海湾盆地渤中凹陷西南部沙河街组三段（沙三段）中—下亚段（Es3m-l）泥岩岩心样品进行总有机碳含量（TOC）以及主量、微量元素地球化学分析，讨论Es3m-l沉积期古气候、沉积水体环境、沉积速率及古生产力对有机质富集的影响，建立Es3m-l有机质富集模式。结果表明：Es3m-l泥岩有机质丰度较高，TOC含量介于1.05%~6.37%之间；CIAcorr反映整体为温暖湿润的古气候，Es3l下部相对干旱，Es3l中上部到Es3m气候变得更加温暖湿润；B含量和B/Ga值反映整体盐度较低，为淡水—半咸水，Es3l中上部到Es3m水体盐度变大；Mo-U协变模式和Corg/P摩尔比反映Es3m-l底水保存条件存在波动，整体为弱氧化—还原环境；Ti/Al、K/Al、Zr/Al表明Es3m-l沉积期陆源碎屑输入较强，具有较高的沉积速率，Es3l下部到Es3m沉积速率降低；古生产力定量恢复表明Es3m-l沉积期湖泊古生产力整体较高。渤中凹陷西南部Es3m-l泥岩有机质的富集是古气候、保存条件、沉积速率及古生产力共同作用的结果。
西昆仑山前构造复杂，不同构造单元的流体场特征及其与油气成藏的关系尚未揭示。梳理构造、超压与油气三者之间的关系，为前陆盆地超压和油气成藏研究提供样例，并为西昆仑山前的油气勘探与开发部署提供依据。根据实测地层压力和钻井液数据，明确了西昆仑山前南缘地区异常高压的分布特征；通过测井曲线组合和加载—卸载曲线法结合地质情况分析，明确了超压的主要形成机制；基于构造演化史和油气成藏过程，探讨了超压与油气成藏之间的关系。结果表明山前深部地层存在强超压，在柯克亚构造带浅层存在弱超压。构造挤压作用是研究区超压的最主要成因，其次为沿断裂的垂向超压传递作用。油气充注导致的超压传递是浅层是否发育超压的决定性因素，浅层油气藏常常伴随着弱超压发育。构造挤压为油气运移提供了动力和运移通道，引起的抬升剥蚀和断层活动控制着区域盖层的保存条件，在凹陷内部由于埋深迅速加大促进了烃源岩快速成熟。
中国天然气主要分布在鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地和柴达木盆地，以煤型气为主，含有部分油型气和少量生物气。中国主要油型盆地具有油多气少的特点，与鄂尔多斯等以产气为主的盆地相比，天然气探明储量和产量也远远不足。全球天然气以油型气为主，且大型油型盆地表现出油气资源俱丰的特征，这与中国天然气类型与勘探现状有明显差异。通过国内外油气勘探成果与认识的调研，在总结油型气勘探领域认识的基础上，对比国内外含油气盆地的成藏条件，对中国油型盆地油型气的生气潜力进行分析，认为中国油型盆地具有巨大的油型气勘探潜力，发展前景广阔，是中国未来天然气勘探的重要方向之一。
吐格尔明及周缘地区发育多套烃源岩，但主力烃源岩层位与生烃潜力不明确，制约了油气勘探。通过对吐格尔明及周缘地区钻井、地震资料和油气与烃源岩地球化学数据综合分析认为，研究区三叠系—侏罗系自下而上发育4套烃源岩：其中三叠系塔里奇克组（T3t）煤系泥岩厚度薄且分布局限，有机质丰度中等，有机质类型以Ⅲ型为主，处于成熟—高成熟阶段；侏罗系阳霞组一段（J1y1）湖相泥岩厚度薄、分布稳定，有机质丰度高，有机质类型以Ⅱ1型为主；阳霞组二—四段（J1y2-4）与克孜勒努尔组（J2kz）2套煤系泥岩厚度大、分布稳定，有机质丰度较高，有机质类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主；侏罗系烃源岩整体处于低熟—成熟阶段。通过烃源岩与油气生物标志物特征分析可知：吐格尔明地区油气主要来自侏罗系烃源岩，该地区南北两翼深部烃源岩生成的油气通过逆冲断裂与三叠系、侏罗系顶面不整合面侧向运移，再经断裂垂向充注阳霞组和克孜勒努尔组，形成2套富油气层，指出克孜勒努尔组和阳霞组为该区下一步油气勘探主力目的层。
塔里木盆地轮古地区原油主要受到了气洗与热裂解这2种次生作用影响，使得原油具有较高丰度的金刚烷组分。采用GC⁃MS⁃MS技术定量表征全油中的金刚烷系列化合物，分析了不同成熟度油样中各金刚烷及其同系物同分异构体的相对丰度，发现无论是金刚烷同分异构体还是金刚烷同系物之间，均表现出以下特征：成熟度较低的油样中仲碳位取代的金刚烷占优，而成熟度较高的原油中叔碳位取代的金刚烷较高。这表明原油中金刚烷同系物异构体的丰度差异可以作为区分油样成熟度的定性指标。从化学机理方面应用价键理论分析认为，仲碳位取代金刚烷异构体中1个sp3杂化轨道被C—H单键占据，叔碳位取代金刚烷异构体4个sp3杂化轨道均被C—C单键占据，所以叔碳位取代金刚烷的原子轨道重合度高，键能大，可能是金刚烷系列中甲基取代在叔碳位比在仲碳位的热稳定性更高的本质原因。同时随着金刚烷碳数增加，化合物饱和蒸气压递减的物理性质也解释了气洗作用对金刚烷系列化合物差异化富集的现象。
“气洗”是油气藏后期改造的重要营力之一，在东海陆架盆地西湖凹陷曾发生过大规模气洗作用，但现有研究仅限于描述阶段，并未对原油的“气洗”地球化学特征展开系统研究。通过对西湖凹陷平湖斜坡带和天台反转带原油进行地球化学分析，结果表明：原油的甾烷、萜烷指纹特征及碳同位素特征相似，显示出具有相同母源的特征，均为成熟原油，但不同原油的物性特征、轻烃、正构烷烃及金刚烷分布特征存在较大差异，通过计算原油的石蜡度、芳香度和正构烷烃损失量及对金刚烷系列化合物进行定量分析，认为气洗作用应是造成该差异的主要原因，并非生物降解或热裂解。为进一步厘清原油的气洗作用过程及成因，探讨了原油气洗作用的主控因素，并结合油气藏地质和地球化学资料进行了综合分析。结果表明：①平湖斜坡带北部原油主要为强烈蒸发分馏后的残余油，晚期可能被东部横向运移而来的高熟天然气混入，使原油中部分轻烃和金刚烷化合物含量升高；②平湖斜坡带南部主要受运移分馏作用影响，浅层聚集次生凝析油，分馏后的残余油在深层形成轻质油和蜡质油藏；③天台反转带原油主要为“气洗”晚期阶段形成的次生凝析油，其残余油目前尚未发现，暗指其深部储层或许具有一定规模的轻质、蜡质油藏。
甘公网安备 62010202000678号
