美国东部页岩二氧化碳储存能力的评价因素

美国东部页岩二氧化碳储存能力的评价因素
美国东部页岩二氧化碳储存能力的评价因素

E nergy Procedia 37 ( 2013 )6644 –6655

1876-6102 ? 2013 The Authors. Published by Elsevier Ltd.

Selection and/or peer-review under responsibility of GHGT

doi: 1

0.1016/j.egypro.2013.06.597

Available online at https://www.360docs.net/doc/6315848400.html,

M ichael Godec et al. / E nergy Procedia 37 ( 2013 )6644 – 6655 6645 1.Introduction and Objectives

Building upon advances in horizontal drilling and hydraulic fracturing technologies, production of natural gas from organic-rich gas shales is rapidly developing as a major hydrocarbon energy supply option in North America and around the world. Gas shale formations may also represent potential targets

for the geologic storage of CO2 based on trapping through adsorption on organic material, although this

has not been demonstrated on a field scale. The same technologies horizontal drilling and hydraulic fracturing contributing to the recent rapid development of shale gas also opens up the possibility of using shale formations as storage media for CO2 by increasing permeability and injectivity, allowing storage to potentially be more cost effective.

Organic-rich gas shales are recognized as sharing some of the same methane storage characteristics as

coal seams. Natural gas is adsorbed on kerogen and clay surfaces in gas shales. Gas is also stored as -adsorbed) gas in fracture porosity and inter-granular micro-porosity, as well as in micro-pores commonly observed in the kerogen of thermally mature shale (intra-kerogen porosity). The relative

dependent

on the specific characteristics of the shale gas play.

Of the various options for CO2 storage, storing CO2 in shales has particular advantages. Relative to storage in saline aquifers, CO2 injection can enhance methane production, the revenues from which can help offset the costs of storage. Another benefit is that the risk of leakage is low, as the in-place methane

has proven that adsorption, retention and seal have been effective for millions of years. Finally, gas shales

are widespread; and significant concentrations of large CO2 emission sources exists in areas with substantial shale gas resources, such as the eastern United States, where finding suitable geologic storage sites has proven difficult.

2.Methodology for Assessing CO2 Storage Potential in the Marcellus Shale

The Marcellus shale is the lowermost formation of the Middle Devonian age Hamilton Group. The

-rich zones, the black shale, at the base of the Marcellus Formation. The names and subdivisions of the Marcellus shale change across the states in which it exists. A simplified stratigraphic correlation chart for New York, Pennsylvania, West Virginia

and Ohio is shown in Figure 1, which illustrates the location of the Marcellus black shale above the top

of the Onondaga limestone and equivalent formations.

Geological characterization of the Marcellus shale builds upon the previous work by the United States Geological Survey [1], state geological surveys [2,3,4], the New York State Museum [5,6], and industry data and analyses that are becoming available [7,8].

Although numerous CO2 sorption measurements for coals under various conditions have been published, reports on CO2 sorption isotherms on shales at high pressures are sparse. Nuttall, et al. [9] investigated carbonaceous Devonian black gas shales from Kentucky. They found a direct positive correlation between CO2 storage capacity and total organic carbon (TOC), whereas no correlation with

the clay mineral content was observed. In addition, drill cuttings from the Kentucky Geological Survey (KGS) Well Sample and Core Library were sampled to develop CO2 adsorption isotherms.

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For this report, methane gas in-place is estimated for the Marcellus from petrophysical analyses of pubic well logs. Theoretical maximum CO2storage capacity is estimated using averaged methane and CO2isotherms for the Marcellus obtained from wells in New York[10]and Pennsylvania, as shown in Figure 2.

Figure 1. Stratigraphic Correlation Chart for the Marcellus Shale in the Appalachian Basin

Figure 2: New York Marcellus Methane and CO2Adsorption Isotherms

M ichael Godec et al. / E nergy Procedia 37 ( 2013 )6644 – 6655 6647 Figure 3 shows the study area outline and the locations of 147 digital study wells used for this analysis. The well data set was compiled from public log data obtained through the New York, Pennsylvania, West Virginia and Ohio geological surveys. Digital log data (LAS) files were not available from public data sources for many wells, so the raster logs available for these wells were digitized. All study wells contain at least a gamma ray log through the Marcellus, from which TOC can be extrapolated

and adsorbed gas in-place estimated. Sixty-seven study wells have a complete log suite consisting of gamma-ray, density and resistivity through the Marcellus. This subset of wells was used for calculating

free methane gas in-place and estimating maximum CO2 storage capacity as non-CO2.

Figure 3: Index Map Showing Study Wells and Cross-Section

The following basin-wide Marcellus Shale attributes were determined from digital logs wells:

Vertical thickness

Total organic carbon, TOC

Gamma---

methane and CO2

Adsorbed methane gas in-place per unit area, and total adsorbed methane in-place per unit area, as

well as theoretical maximum CO2 storage capacity by adsorption.

Density porosity (corrected for TOC content)

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From these data, effective (gas-filled) pore volume, (which assumes water saturation calculated using

a Simandoux algorithm, is immobile), -adsorbed) methane gas in-place, and theoretical

maximum CO2 storage capacit-adsorbed) was estimated. The proportion of adsorbed methane and CO2 was estimated using Langmuir coefficients based on the available isotherm data and estimated temperature and pressure estimates based on depth. Areas of apparent reservoir over-pressure and under-pressure were represented by varying the assumed reservoir pressure gradient for each study well. Reservoir pressure gradients were estimated from a map of regional Marcellus pressure trends published by Zagorski, et al. [8].

3.Results Assessment of Theoretical CO2 Storage Potential in the Marcellus Shale

The end result of the log calculations are estimates of total methane gas-in place for the Marcellus, and theoretical maximum CO2 storage capacity including an adsorbed component and non-adsorbed component in terms of volume per unit area. These units were selected for ease of scaling the results to estimate gas resource in-place or CO2 storage capacity for any well spacing of interest.

Total gas in-place and CO2 storage capacity were extrapolated from the individual well log calculations for the counties shown within the boundaries of study areas. Calculated gas in-place and storage capacity values per unit area for each county were multiplied by the approximate county area contained within the Marcellus boundaries of the study area where the subsurface depth of the Marcellus exceeds 915 meters (3,000 feet). Finally, county totals of Marcellus gas in-place and theoretical maximum CO2 storage capacity (for depths greater than 915 meters) were summed. State totals of gas in-place and maximum CO2 storage capacity are summarized in Table 1. Estimated total theoretical maximum CO2 storage capacity is 1.12 million metric tonnes per square kilometer (MMt/km2), of which adsorbed CO2 storage capacity is estimated to be 0.72 MMt/km2 and maximum non-CO2 storage capacity is estimated to be 0.4 MMt/km2.

In total, total gas in-place in the Marcellus is estimated to be over 82 trillion cubic meters (Tm3). Of this, over 16 Tm3 is estimated to be adsorbed gas in-place, and 66 Tm3 is estimated to be non-adsorbed, or 'free', gas in-place. Consequently, if all of this methane could be displaced, 162 billion metric tons (Gigatonnes) of theoretically maximum storage capacity is estimated to exist in the Marcellus Shale.

Almost 105 Gt of potential capacity is estimated to be associated with the adsorption of CO2 within the pore space of the shale, and over 57 Gt is estimated to be associated with -adsorbed) pore space and fractures within the shale originally occupied by methane but then displaced by CO2.

4.Preliminary Reservoir Models and Simulation

Because of the very low permeability generally characteristic of gas shales, it has been assumed that the injectivity of CO2 would be too low to be effective. However, horizontal wells and multi-stage massive hydraulic fracture stimulations leading to early gas production rates in gas shales of 200 to 1,000 metric tons per day per well (4 to 20 million cubic feet per day (MMcfd) per well), comparable to CO2 injection rates in the high quality saline formations, may alter this impression. This completion technique has advanced the technical and economic feasibility of producing natural gas from low permeability shale reservoirs. Although the produced gas rate falls quite rapidly at early time, the new concept is that these completion and stimulation techniques may provide sufficient injectivity for viable CO2 storage.

The intent of these reservoir simulations reported is to estimate CO2 injection rates into a gas shale reservoir, the rate at which adsorbed methane is displaced from the shale by CO2, the total volume of CO2 stored, the initial dimensions of the CO2 plume, and the disposition of the CO2 in the reservoir over time.

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These estimates are made under alternative field development strategies.

For purposes of this set of simulations, data was provided by an operator in Northwest Pennsylvania.

The subject horizontal well was drilled to a depth of nearly 1,770 meters (5,800 feet), with an approximately 700 meter (2,300 foot) lateral in the primary target, the Union Springs shale formation.

The well was fractured with a 20-stage treatment; the main fracturing fluid used for all the stages was slickwater fluid with 40/70 mesh proppant. When the history-match exercise was started, the well had

been on production for almost a year.

The reservoir simulator used for the study was proprietary COMET3 model. A

triple porosity model was constructed in order to adequately represent the release and transport mechanism for gas-bearing shales. Details on the model theory are provided in Reference 11.

A gas-

micro-pore matrix system within the shale, (2) molecular adsorption within micro-pore matrix system,

and (3) the natural fractures or cleats within the shale. In COMET3, two distinct systems are represented:

the micro-pore matrix system and the fracture/cleat system. To take into account the micro-porosity system, each matrix block is sub-divided into smaller grid blocks. The release and transport mechanisms

for this type of reservoir system are characterized by a combination of desorption, diffusion (within the matrix), and Darcy flow through a dual permeability system. The triple porosity/ dual permeability system assumes that there are two parallel hydro-dynamic systems (fracture and matrix) in the reservoir

and desorption and diffusion of gas occurs within the matrix.

A cross-section of the zones encountered during the well drilling was provided by the operator and

thus allowed to precisely model the various shale layers encountered, as well as representing the appropriate well length in each zone.

Four different shale zones from the Middle Devonian were modelled (top to bottom):

Aggregation of several minor shale layers (Stafford, Levanna and Skateaneles)

Oatka Creek

Cherry Valley

Union Springs (main pay zone)

Elevation and thicknesses for each layer are summarized in Table 2. Included in the last column is the modeled length of the well in each shale zone encountered, as compared to the real drilled length (in parenthesis) as reported by the operator. No dip was assumed as the surface in the area of interest is flat. However, the existence of a syncline at middle distance of the well is known and was implemented in the model by a localized elevation change.

Three methane isotherms were available from a vertical well in the vicinity of the studied horizontal well, each taken from different depths within the productive section in the Marcellus. An average isotherm was used in the simulator.

An initial pressure gradient of 7.6 kilopascals (kPA) per meter of depth (0.58 pounds per square inch (psia)/foot) was assumed in the simulator based on communication with the operator.

Matrix permeability encountered along the well was assumed to vary between 100 nanodarcies (nD)

and 1,000 nD and averages 520 nD. Permeability was assumed to be isotropic in all directions (horizontal

and vertical). Gas-filled porosity in the area of interest averages 7% and varies between 5% and 10% along the well. Both sets of relative permeability curves (matrix and fracture) were assumed to be straight

lines for a lack of better information.

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Both the production well and the well that will eventually be used for CO2 injection are assumed to be produced at 1.0 kPa (150 psia) wellhead pressure for 10 years before CO2 injection starts. At that point in time, one of the two wells is recompleted as an injection well, and injection begins, with 100% CO2 injected for the following 10 years at an injection pressure based on the assumed pressure gradient.

Various distances between the injector and the producer were tested to determine the distance between the injector and the producer for optimum CO2 storage and/or enhanced gas production. Results are presented in Table4. These results are only limited to the assumption that primary production from both wells occurs for 10 years, and then one well is converted to an injector, and CO2 injection and enhanced gas recovery occurs for 10 years. Different schemes would result in different results.

Given this time frame for production and subsequent injection, the results indicate that an average distance of 60 to 75 meters between the injection and production wells appears to be the most favorable - providing 7% incremental gas production due to CO2 injection, a net CO2 storage volume of 0.67 million cubic meters per 15 meters of cross-section that was the focus of the simulation. This case also resulted in low volumes of recycled CO2.

A very short distance between injector and producer (the 15 meter case, for example) provides both

high injection volumes due to highly depleted conditions from the primary production and the greatest amounts of incremental gas production, up to 10%. However, very little CO2 storage occurs as most of the CO2 is being reproduced.

When the distance between wells is large (the 229 meter case, for example) CO2 injection volumes are lower because there is relatively little depleted pore volume available to accept the injected CO2. There is no CO2 reproduced as most of the CO2 does not even reach the production well. Consequently no incremental gas production is noticeable, although moderate volumes of the injected CO2 are stored.

7.Conclusions and Recommendations

There are numerous sources of uncertainty regarding these gas in-place and CO2 storage capacity estimates given the current availability and quality of data. These include: (1) limited CO2 and methane isotherm data, (2) lack of access to reservoir test data and sustained production data for calibration of the reservoir simulation, (3) representation of reservoir matrix and fracture properties in the reservoir simulation , (4) fracture density and spacing, fracture permeability, dominant fracture trends, The next steps will consist of continuing the reservoir simulation work to similarly assess the impact of other factors on enhanced gas recovery and CO2 storage potential, such as reservoir thickness;

reservoir pressure gradient and injection pressure; timing of gas production and injection; well completion strategy; structural features, etc. This will involve applying economic analysis to assess the impact of gas price, production rate, and CO2 recycle costs on the most favorable well spacing scenarios to determine what injector producer spacing is optimal for a horizontal well line-drive injection scenario or other development scenarios.

Recommendations for further work to refine and expand this analysis are focused on reducing or eliminating these uncertainties by acquiring additional reservoir and engineering data to improve the reservoir characterization, and industry input to investigate hypothetical development scenarios.

Refining and expanding this analysis needs to focus on reducing or eliminating these uncertainties, acquiring additional reservoir and engineering data to improve the reservoir characterization, and incorporating industry input on possible development scenarios.

M ichael Godec et al. / E nergy Procedia 37 ( 2013 )6644 – 6655 6653 Acknowledgements

This paper summarizes, in part, work sponsored by the U.S. Department of Energy/National Energy Technology Laboratory, under Cooperative Agreement Number: DE-FE0004633.

Table 1: Estimated Total Gas In-Place and Maximum CO2 Storage Capacity for Marcellus in Study Area for Marcellus Depth > 915

meters

Estimated Gas In-Place and

Theoretical Maximum CO2 Storage Capacity for Marcellus in Eastern Gas Shale Study Area New York Pennsylvania

West

Virginia

Ohio Maryland

Total

Study

Area

Potential CO2 Storage Area (depth

> 915 m), hectares 1,559,596 6,489,327 4,795,937 1,393,421 205,699 14,443,980 Potential CO2 Storage Area (depth

> 915 m), km215,596 64,893 47,959 13,934 2057 144,440 Adsorbed Gas In-Place, billion

cubic meters (Bm3) 1,494 8,520 5,603 645 158 16,419 Non-Adsorbed, 'Free', Gas In-Place,

Bm37,189 33,641 21,698 3,281 293 66,101

Total Gas In-Place, Bm38,682 42,161 27,301 3,926 450 82,520 Maximum CO2 Storage, Adsorbed,

million tonnes, MMt 11,049 55,403 34,299 3,064 731 104,545 Maximum CO2 Storage, 'Free',

million tonnes, MMt 6,654 29,269 18,754 2,470 252 57,399 Total CO2 Storage Capacity,

million tonnes, MMt 17,703 84,672 53,053 5,533 983 161,944 Total CO2 Storage Capacity per

Unit Area, MMt/ km2 1.14 1.30 1.11 0.40 0.48 1.12 Table 2: Elevation, Thickness and Well Length

Shale Elevation

(meters below ground level)

Thickness

(meters)

Well length (meters)

Top Shales 1,727 25.9 122 (125) Oatka Creek 1,754 6.7 396 (405) Cherry Valley 1,760 0.9 152 (140) Union Springs 1,761 4.6 701 (714)

6654M ichael Godec et al. / E nergy Procedia 37 ( 2013 )6644 – 6655

Table 3: History-Match Input Parameters

Parameter Value Units

Depth 1,728 meters

Thickness 38.1 meters

Water Saturation 35 %

Pressure Gradient 13.1 kPa/m

Methane Langmuir Volume 2.55 m3/ton

Methane Langmuir Pressure 6,895 kPa

Table 4: Enhanced Gas Recovery and CO2 Storage as a Function of Distance between the Injection and Production Wells for a 15 Meter Cross-Section of Horizontal Well

Distance between wells (meters) No Injection

(million cubic

meters)

Injection (million cubic meters)

Cum CH4 Produced Cum CH4 Produced Cum CO2 Injected Cum CO2 Produced Stored CO2

15 0.18 (85.1%) 0.2 (95.3%) 1.10 0.72 0.38

30 0.27 (83.0%) 0.3 (93.3%) 0.80 0.28 0.52

46 0.35 (80.4%) 0.39 (89.5%) 0.72 0.11 0.61

61 0.42 (77.5%) 0.46 (85.0%) 0.69 0.03 0.66

76 0.48 (74.5%) 0.52 (80.3%) 0.67 0.00 0.67

91 0.54 (71.5%) 0.57 (75.2%) 0.64 0.00 0.64

122 0.63 (65.6%) 0.65 (67.1%) 0.60 0.00 0.60

152 0.71 (60.1%) 0.72 (60.7%) 0.56 0.00 0.56

229 0.83 (48.3%) 0.83 (48.4%) 0.47 0.00 0.47

References

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M ichael Godec et al. / E nergy Procedia 37 ( 2013 )6644 – 6655 6655 8.Zagorski, W. A., Bowman, D.C., Emery, M., Wrightstone, G.R., 2011, An overview of some key factors controlling well

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9.Nuttall, Brandon; Cortland F. Eble; James A. Drahovzal, and Mark Bustin, Analysis of Devonian Black Shales for Potential

Carbon Dioxide Sequestration and Enhanced Natural Gas Production, Report DE-FC26-02NT41442 prepared by the Kentucky Geological Survey, University of Kentucky, for the U.S. Department of Energy, National Energy Technology Laboratory,

December 30, 2005

10.Advanced Resources International, Geologic, Engineering and Economic Evaluation of the CO2 Sequestration Capacity of New

Shales, report prepared for the New York State Energy Research and Development Authority, May 2011

11.

CIM/SPE 90-119 presented at the 1990 CIM/SPE International Technical Conference, Calgary, June 10-13

趣谈超临界二氧化碳钻完井技术

吐一口气,钻一口井 ——浅谈超临界二氧化碳钻完井技术 前言: 近年来,全球气温持续上升,极端的气候变化给人类造成了许多深重灾难。经过科学家们长期研究,最终证明:人类活动产生的温室气体是造成一系列反常现象的幕后元凶!国际能源署(IEA)于2015年6月发布的报告称,2014年全球二氧化碳排放总量为322亿吨,与上年持平,尽管这是40年来首次出现未增长的现象,但减排形势依旧不容乐观。 随着全球经济的飞速发展和现阶段的科技水平,还不足以消除人类对煤炭、石油等化石燃料的高度依赖,未来的工业生产和人类生活所消耗的大量化石能源必将增加更多的二氧化碳排放量,由此产生的温室效应也必将进一步威胁地球环境。为此,世界各国政府和国际组织投入了大量的人力和资金开展二氧化碳减排的相关研究。其中,利用超临界二氧化碳开发油气藏的理论因其“变废为宝,一举多得”的强势卖点而备受关注。 :超临界二氧化碳到底是什么鬼? 中文名:超临界二氧化碳 英文名:SC-CO2 (Super-critical Carbon Dioxide)

籍贯:地球村 前世今生: 1869年,一个风雨交加的夜晚,爱尔兰物理化学家托马斯·安德鲁斯在一次测定碳酸性质的实验中偶然发现:在对碳酸不断加压并降温到一定数值时,液体和气体的分界线就变得越来越模糊,直到最后分界线彻底消失,空间完全被一种均匀的流体所占有,这一现象令托马斯觉得不可思议,接下来他又对氨、盐酸等流体做了同样的实验,并得到了类似的现象,在综合了大量的数据资料后,提出了超临界流体这一全新的概念。 二氧化碳相态图 1937年米歇尔·斯等人在托马斯研究的基础上,准确测量了二氧化碳的临界点,即当温度、压力分别处于31.1℃和7.4MPa以上时,二氧化碳将达到超临界状态。 个人品质: 处于超临界状态下的二氧化碳,兼具液体和气体的双重性能,其表面张力近于零,密度接近液体,但粘度却类似气体,扩散系数是液态时的数百倍,具有惊人的溶解能力,且性质稳定,无毒无害。 :它有哪些用途呢?元芳你怎么看?

实验教学评价标准

实验教学评价标准 为了更好地开展进行好我校的实验教学,结合本校教学设施的实际情况,特制定实验教学评价标准,希望实验教师能够切实按照实施执行: 一、教学态度: 1、实验准备充分,新开实验或开新实验课前预作实验,有完整的实验记录,能找出易出现的问题,并提出预防措施,治学严谨。 2、认真检查学生预习情况及实验结果、数据,耐心指导学生实验,紧紧抓住学生实验能力的培养。 二、教学内容: 实验内容先进,科学合理,深度、广度适中,实用性强,有利于学生能力的培养,实验项目优化合理,有综合性和设计性实验,实验项目比较丰富。 三、教学方法: 1、口齿清楚,语言简练生动,逻辑性强,条理清楚。语言表达基本清楚。 2、教学方法灵活多样,联系实际,启发性强,能充分调动学生的积极性。 3、精心组织,动手示范,因材施教,抓两头带中间,措施具体。 四、教学组织: 1、按教学计划进度完成教学任务,实验开出率为100%,学生能独立操作。 2、学生按时编写实验报告,教师及时认真批改,批改率为100% 3、改革更新实验教学内容和实验装置,改进操作技术有成效,开设综合性和设计性实验,有开放性实验。 五、素质培养: 1、重视对学生实践能力和创新精神的培养,效果良好,学生能全部掌握实验内容。 2、从严执教,严格课堂管理,结合实验课内容教书育人,无实验事故。

附表 实验教学评价标准表 教学环节要素标准 教学文件与计划教学大纲(或实验 课程标准) 有实验教学大纲或实验课程标准,大纲符合本课程目标,符合 教学对象实际情况,科学可行。 教材选用教育部推荐或由全国重点院校编的教材或自编教材,并有相应的实验指导书。 实验项目类型验证性、综合性和研究性相结合,其中综合性、研究性实验项目应达到一定的比例。 备课与实验教学准备实验教案教案齐全,清晰,详实,具可操作性。 试做试做实验由授课教师独立进行,试做中按对学生的实验要求测定实验数据、处理数据并作记录分析。 实验准备实验场地整洁,无影响实验的因素;实验仪器设备状态完好,实验教材齐备;实验指导老师对仪器设备状态清楚;有安全措 施。 实验分组实验分组方式及分组人数合理,并预先通知到学生。 实验授课教学内容 (1)实验安排与教学进度表相符(不擅自更改实验时间和实验内 容)。(2)实验目的明确,实验原理、操作方法交待清楚。(3) 实验讲解内容充实,简明扼要,能结合教学学要补充本学科实 验研究的新方法、新进展、新成果。(4)熟练掌握实验教学全过 程,示范操作标准、规范。(5)教学作风严谨。 教学方法 (1)实验教学方法有改进、创新、实验设计有助于启迪学生的创 新思维,培养学生的创新精神。(2)注重能力训练,培养学生独 立操作和观察分析实验结果的能力,绝大多数学生实验结果正 确。 课堂管理(1)维护好设备仪器。(2)保障人身安全。(3)作好数据的检查,在学生实验的原始记录上签字。 教学效果 达到实验教学目的并完成预定的教学任务,学生掌握了实验的 原理及操作技能,加深了学生对理论的理解,提高了学生对实 验现象的分析能力,促进了学生动手与创新能力的发展。 教书育人衣冠整洁,仪表举止言论符合教师身份,对学生既严格要求,又尊重信任,寓教育于教学过程中。 辅导答疑时间根据学生实验情况,定期进行辅导答疑。 方式与学生有通畅的信息交流渠道,学生随时向教师提问题,教师也能及时答复。 态度辅导答疑时主动热情,兼顾不同学生的学习需要。 实验报告作业量每次实验教学后,均需布置撰写实验报告的任务。作业内容对实验报告的格式、内容等均提出明确的要求。 实验报告实验报告批改及时、认真,批改率100﹪。 成绩记载报告成绩作为期末成绩的一部分,且记载清晰规范。

页岩气特点及成藏机理

页岩气特点及成藏机理 ---陈栋、王杰页岩气作为一种重要的非常规油气资源,随着能源资源的日益匮乏,作为传统天然气的有益补充,其重要性已经日益突出。随着国家新一轮页岩气勘探开发部署的大规模展开,正确认识和掌握页岩气的成因、成藏条件等知识,对于今后从事页岩气现场录井的工作人员提高录井质量具有较好的指导意义。 1.概况 页岩气(shale gas)是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,与“煤层气”、“致密气”同属一类。其形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的页岩烃源岩地层中。 2.特点 2.1 页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气,它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态(大约50%)存在于裂缝、孔隙及其它储集空间;以吸附状态(大约50%)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面,极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后,在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地

的有利目标。页岩气的资源量较大但单井产量较小,美国页岩气井的单井采气量为2800-28000m3/d。 2.5 在成藏机理上具有递变过渡的特点,盆地内构造较深部位是页岩气成藏的有利区,页岩气成藏和分布的最大范围与有效气源岩的面积相当。 2.6 原生页岩气藏以高异常压力为特征,当发生构造升降运动时,其异常压力相应升高或降低,因此页岩气藏的地层压力多变。 2.7 页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点—-大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低,开采难度较大。 3.成因 通过对页岩气组分特征、成熟度特征分析,页岩气是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合。生物成因气是有机物在低温下经厌氧微生物分解作用形成的天然气;热成因气是有机质在较高温度及持续加热期间经热降解和裂解作用形成的天然气。相对于热成因气,生物成因的页岩气分布极限,主要分布盆地边缘的泥页岩中,在美国研究比较深入的五个盆地的五套页岩中,密执安盆地和伊利诺斯盆地发现了生物成因的页岩气藏,并且是勘探目标中的主要构成(Schoell,1980;Malter 等,2000)。 3.1 生物成因

超临界co2流体的应用

超临界CO2流体的应用 随着环境的温度和压力变化,任何一种物质都存在三种相态-气相,液相,固相,三相成平衡态共存的点叫三相点.液,气两相成平衡状态的点叫临界点.在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力,不同的物质其临界点的压力和温度各不相同.超临界流体(Super Critical fluid,简称SCF)是指温度和压力均高于其临界点的流体,常用来制备成的超临界流体有二氧化碳,氨,乙烯,丙烷,丙烯,水等.物体处于超临界状态时,由于气液两相性质非常相近,以致无法清楚分别,所以称之为「超临界流体」。 超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力,同时兼具低黏度,低表面张力的特性,如表1所示,使得超临界流体能够迅速渗透进入微孔隙的物质.因此用于萃取时萃取速率比液体快速而有效,尤其是溶解能力可随温度,压力和极性而变化. 超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的.当物质处于超临界状态时,成为性质介于液体和气体之间的单一相态,具有和液体相近的密度,黏度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为液体的10~100倍,因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些成分提取出来. 在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地依次把极性大小,沸点高低和分子量大小的成分萃取出来.同时超临界流体的密度,极性和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加,利用预定程序的升

压可将不同极性的成分进行分步提取.当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以通过控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压,升降温的方法使超临界流体变成普通气体或液体,被萃取物质则自动完全析出,从而达到分离提纯的目的,并将萃取与分离两过程合为一体,这就是超临界流体萃取分离的基本原理. 关于CO2超临界体 二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃,压力高于临界压力Pc=72.9atm的状态下,性质会发生变化,其密度近于液体,粘度近于气体,扩散系数为液体的100倍,因而具有惊人的溶解能力.用它可溶解多种物质,然后提取其中的有效成分,具有广泛的应用前景.超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之一,因为它具有以下几个特点: (1)CO2临界温度为31.26℃,临界压力为72.9atm,临界条件容易达到. (2)CO2化学性质不活泼,无色无味无毒,安全性好. (3)价格便宜,纯度高,容易获得. 所谓的二氧化碳超临界萃取是将已经压温加压成超临界状态的二氧化碳作为溶剂,以其极高的溶解力萃取平时不易萃取的物质,以下有几项关于萃取的说明: (1)溶解作用 在超临界状态下,CO2对不同溶质的溶解能力差别很大,这与溶质的极性,沸点和分子量密切相关,一般来说有以下规律:亲脂性,低沸点成分可在104KPa(约1大气压)以下萃取,如挥发油,烃,酯,醚,环氧化合物,以及天然植物和果实中的香气成分,如桉树脑,麝香草酚,酒花中的低沸点

页岩气钻井地质及工程设计要点

页岩气钻井地质及工程设计要点 一、封面 页首写构造:大地构造单元名称。井别:参数井(或调查井)、压裂井等。井型:直井等。页首下写项目名称:××省××页岩气××井地质及工程设计页倒二行:编制单位。 页末:编制日期(出稿时年月日)。 二、扉页 页首:项目设计名称。页中:项目名称、承担单位、编制单位、项目负责、设计人、参加人员、单位负责、审核等。 页末:编制日期(出稿时年月日)。 三、责任表及目录 责任页表:井号、井别、井型、主管单位、项目名称、承担单位、项目负责、设计人、参加人、项目组意见、专家论证意见(右下角签字、日期)、主管单位(右下角签字、日期)。目录:可按二级大纲级别设置目录及章节所在页码。以上一至三项无须页码。 四、正文 1 目的和任务 扼要说明本项目的主要目的和任务。 2 井区位置概况 2.1 井区位置和交通 叙述井位所在区主要的行政隶属(省、县、乡或镇、村)地理位置、地理坐标、铁路、公路干线及要道、井场进出公路相通等情况。附交通位置示意插图(图内外框、坐标数据、比例尺、井位位置等)。 2.2 井区自然地理 1. 地形地貌:主要阐述井位及其附近的地形(平缓或宽阔、土地、植被、井位标高、高差、平坝面积等。 2. 水源、电力、通讯:重点叙述井位处钻探工程用水距离、水量及其保障等情况,扼要叙述电力和通讯情况。

3 基本数据 列表说明页岩气钻井地理位置、构造位置、井口坐标(经纬、直角)、井口标高、设计井深、目的层位、钻探目的、设计目的、完井方式、录井情况、随钻实验情况等。 4 钻探设计依据及目的 4.1 设计依据 根据有关资料或报告简要阐述页岩气厚度、地层、构造、测试结果、页岩气稳定情况、相关结论等。 4.2 钻探目的 简要叙述钻探所达到的目的:目的层系、获取岩芯地层、了解的地层、获取地层厚度、有机质含量、岩石力学特征、页岩储集能力、页岩含气量系列参数等,为××提供地质依据。5 井区地质概况 5.1 区域地层 简述区域由老到新有关主要的地层(系、统、组)。5.2井区地层 由老到新详细阐述井区钻井遇地层及其上下地层系、统、组、段的岩性、厚度、接触关系,附相关地层插图 。5.3区域构造 简述区域大地构造位置及构造轮廓,与本井区有关的褶曲、断裂并加以综述。附区域构造插图。 5.4井区构造 先综述井区构造基本形态:地层志向、倾向、倾角极值及一般值、发育断裂和褶曲条数、长度、断距。 分述有关褶曲、断裂具体情况。5.4构造演化特征 综述沉积环境、沉积相、构造运动及其演化情况等。

超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究

第30卷第5期中国海上油气Vol. 30N o. 5 2018年 10 月C H I N A O F F S H O R E O I L A N D G A S Oct. 2018 文章编号:1673-1506(2018)05-0109-07 D^OI:10. 11935/j. issn. 1673-1506. 2018. 05. 014超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究$侯冰1宋振云23贾建鹏4苏伟东23王迪5 (中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249; 2.中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院陕西西安71001 3.中国石油天然气集团有限公司油气藏改造重点实验室-二氧化碳压裂增产研究室陕西西安7016; 4.中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心陕西西安71116; 5.中国石化石油勘探开发研究院北京100083 侯冰,宋振云,贾建鹏,等.超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究[J].中国海上油气,2018,:30(5):109-110. H O U B i n g,S O N G Z h e n y u n?J I A Jianpeng?et a l. Experimental investigation on mechanical properties of tight sandstone under the effect of SC- C O2[J]. China Offshore Oil and G a s,2018,30(5) ;109-H. 摘要超临界二氧化碳压裂改造有利于提高单井产量,但超临界二氧化碳对岩石力学特性的影响规律亟 待室内实验分析。利用高温高压岩石三轴仪对致密砂岩开展超临界二氧化碳作用下岩石力学特性测试实 验,研究超临界二氧化碳、水等饱和流体作用效果及超临界二氧化碳作用下不同温度、围压和孔压对致密砂 岩弹性模量、抗压强度、泊松比和脆性指数的影响规律。实验结果表明:相比无孔隙流体和饱和水,饱和超临 界二氧化碳时砂岩抗压强度和弹性模量明显降低;和超临界二氧化碳时,温度升高时致密砂岩岩样的抗压 强度和杨氏模量增大、泊松比和脆性指数减小,围压增大时致密砂岩岩样的抗压强度和杨氏模量先减小后增 大、泊松比先稍有增大后明显减小、脆性指数先稍有减小后大幅降低,孔压增大时致密砂岩岩样的抗压强度、杨氏模量和脆性指数减小、泊松比增大。本文研究结果对于超临界二氧化碳压裂施工参数设计具有一定指 导意义。 关键词超临界二氧化碳;致密砂岩;石力学特性;响因素;裂 中图分类号:T E357. 3 文献标识码:A Experimental investigation on mechanical properties of tight sandstone under the effect of SC-CO2 HOU Bing1SONG Zhenyun2,3JIA Jianpeng4SU W e id o n g WANG Di5 (1. State K ey Laboratory o f Petroleum Resources and Prospecting in China U niversity o f P etroleum,B eijin g\Q2249,China; 2. DriUin〇Productiss Engineering Technology Institute n Chuanqing D rilling jlngineerinp Company l^imited ^C N P C, X i^ Shaanxi710016, C hina; 3. D epartm ent o f C02F racturing S tim u la tio n,K ey Laboratory o f Reservoir S tim u la tio n,PetroC hina,X i’a n,S h a a n x i 71001,C hina; 4. S u lig e R esearch C e n te r,Chan g q in g O il f i e l d C o m p a n y,,X i’a n,S h a a n x i ,C h i n a;.S IN O P E C P etro leu m E x p lo ra tio n a n d P roduction R esearch I n s titu te,B e ijin g10003,C hina) Abstract:Supercritical carbon dioxide (SC-CO2)fracturing stimulation is conducive to improving single well production,but the effects of SC-CO2on rock mechanical properties are urgently needed for indoor ex-perimental analysis.High temperature and high pressure (H T H P)rock triaxial apparatus was used to test the mechanical properties of rock samples from the tight sandstone of Sulige gas field under the effects of *国家自然科学基金面上项目“深部裂缝性储层大斜度井水力裂缝非平面扩展机理研究(编号:5157426”、中国石油科技创新基金研究 项目“深层致密储层地质-钻完井-压裂改造一体化评价方法(编号:20181>5007-0:307)”部分研究成果。 第-作者筒介:侯冰,男,博士,副研究员,主要从事石油工程岩石力学方面的教学与研究工作。地址:北京市昌平区府学路1号中国石 油大学(北京)(邮编:102249) …E-mail: houbing9802@163. c o m。

北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖要点

北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖 1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统 (1)概况 阿巴拉契亚盆地(Appalachian)位于美国的东部,面积280000平方公里,包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等,是美国发现页岩气最早的地方。俄亥俄(Ohio)页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州,是该盆地的主要页岩区(图2)。该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体,总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。 图1 美国含页岩气盆地分布图 1953年,Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计,只有6%的井具有较高自然产能(平均无阻流量为2.98万m2/d),主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。其余94%的井平均产量为1726m3/d,经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d,提高产量4倍多。1988年前,美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。年产量将近34亿m3。天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。每口井的成本$200000-$300000,完井成本$25~$50。 (2)构造及沉积特征 阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉,西濒中部平原,构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型

向前陆盆地的演化过程。盆地以前寒武纪结晶岩为基底,古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩,奥陶系为碳酸盐岩夹页岩,宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3~4个沉积旋回构成,每个旋回底部通常为富有机质页岩,上部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中,分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内(James,2000)。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ,1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。 (3)页岩气成烃条件分析 ①页岩分布特征 阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪 页岩层系属于晚泥盆世。Antrim 页岩和New Albany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页 岩的横向同位层系(Matthews,1993)。在俄 亥俄东边和南边,Huron 段分岔。有的地区已 经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。 俄亥俄页岩系统,覆盖于Java 组之上 (图3)。由三个岩性段组成:下部 Huron 段 为放射性黑色页岩,中部Three Lick 层为 灰色与黑色互层的薄单元,上部Cleveland 段为放射性黑色页岩。俄亥俄页岩矿物组成 包括:石英、粘土、白云岩、重金属矿(黄 铁矿)、有机物。 图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥 盆纪页岩层的地层剖面。中上泥盆统的分布 面积约128,000mi 2(331,520km 2),它们沿 盆地边缘出露地表。页岩埋藏深度为610~ 1520m ,页岩厚度一般在100-400ft(30— 120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等,1993)。 ②页岩地球化学特征 图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统-下密西西比系剖面 (据Moody 等,1987)

超临界二氧化碳压裂研究装置

超临界二氧化碳压裂研究设备 1.前言 超临界流体是指处于临界点以上的温度和压力区域的流体,此时气液界面消失,流体既非气态也非液态,处于即使提高压力也不液化的非凝聚态。超临界流体的物理性质兼具也液体与气体的双重性质,密度接近液体,扩散都接近气体,黏度介于气体和液体之间。 2.超临界二氧化碳压裂技术的特点 超临界二氧化碳的临界温度和临界压力较低,分别为31.06℃和7.38MPa,易于制备;超临界CO2 价格低易得到,安全非易燃易爆,无毒,无腐蚀性;流体粘度低、密度高,密度接近液体;表面张力很低,扩散系数高,具有很强的渗透能力,能渗透到岩石中的天然微裂缝,压裂中有利于复杂网络裂缝的形成;使用此压裂液储层不易被污染,对储层没有伤害,可有效的避免近井地层堵塞、保护油气层、改善储层渗透性,,增产潜力大,而且超临界二氧化碳非常容易返排。 因此,超临界二氧化碳对于低渗透油页岩矿藏、低渗和超低渗油气田、页岩气藏、煤层气等矿藏的开发具有很大的优势。在常规油气田的开发生产中,比普通的压裂液也具有更多的优点。 3.应用研究 超临界二氧化碳压裂技术应用前景广阔,所以需要对于其压裂工艺、总结描述CO2状态变化流程、临界CO2增黏剂的研制、增产原理等各个方向进行研究。 在实验室研究过程中,需要专门的仪器模拟地层压裂的过程。北京华盛海天科技发展有限公司为此研制的“超临界二氧化碳压裂装置”具有以下特点: 1.用于超临界CO2生成、泵注; 2.有专门的搅拌混合装置,适用于不同的增稠剂; 3.破裂压力与裂缝延伸压力在线监测; 4.系统自动化控制,数据采集与处理分析; 5.能够实现储层温度≤150℃,上覆地层压力≤70MPa、注入压力≤45MPa、注 入排量≤45ml/min的压裂施工模拟实验研究。 主要技术参数: 1.工做压力分别为:围压0~70MPa 轴压0~70MPa

超临界流体

超临界流体 超临界二氧化碳纯净的物质随着温度和压力的变化,会呈现出气体、液体或固体不同的物理状态;当到达某个特定的温度和压力时,物质的气、液界面会消失,此时的温度称为临界温度T,而压力称为临界压力P超临界流体(SCF)就是温度和压力处于临界点以上的流体 超临界流体是一种兼具气体和液体物理性质的独特流体。它本质上仍是一种气态,但又不同于常规意义上的气体,而是一种稠密的气态。超临界流体的密度与液体相似,粘度和扩散能力与气体相似,表面张力近似于零,有利于流体的传质和传热。此外,超临界流体的介电常数对压力非常敏感,可以通过改变压力来调控超临界流体溶解不同极性的物质。超临界流体还具有较强的可压缩性,略微地调节温度和压力就能改变超临界流体的物理性质 超临界二氧化碳(scCO2)是应用最为广泛的一种。因为scCO2 除了拥有超临界流体本身所具有的渗透性能好、传质系数高等特点之外,还拥有以下优点: (1)CO2达到超临界状态的条件很温和,只需温度超过31.1 °C、压力超过7.38MPa,CO2就会转变为scCO2; (2)CO2来源广泛,价格低廉,并且无色、无毒、无臭、无害,具有优异的化学稳定性,不会发生燃烧和爆炸; (3)scCO2在聚合物熔体中具有较高的扩散性和溶解度,对聚合物熔体有较强的增塑作用,从而能显著降低熔体黏度,提高熔体的流动性; (4)scCO2能轻易从产物中脱除,完全省去了使用传统溶剂带来的复杂的后处理工序,并且还能实现对CO2的回收利用; (5)CO2分子成对称结构,极性较弱,它能溶解非极性或极性较弱的物质,可以作为反应介质或萃取剂;若要溶解无机盐类或极性较强的物质,需要在scCO2中加入一些极性共溶剂(如乙醇)来改善它的极性。 1.3 scCO2在聚合物发泡中的应用 聚合物发泡材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基体而内部含有

《页岩气资源储量计算与评价技术规范》解读

今天给大家推送此文,是该规范的编制部门国土资源部矿产资源储量评审中心的两位老师写的,原文发在“中国矿业报”6月12日上。烟花未对内容有任何改动。谢谢原文作者。么么~ 2014年4月17日,国土资源部以公告形式,批准发布了由全国国土资源标准化技术委员会审查通过的《页岩气资源/储量计算与评价技术规范 (DZ/T0254-2014)》(以下简称《规范》),并于2014年6月1日实施。这是我国第一个页岩气行业标准,是规范和指导我国页岩气勘探开发的重要技术规范,是加快推进我国页岩气勘探开发的一项重大举措。《规范》的发布实施是我国非常规油气领域的一件大事,必将对我国页岩气资源储量管理和页岩气勘探开发产生重要影响。 《规范》的重要意义 2011年12月,国务院批准页岩气为新发现矿种,确立了页岩气作为我国第172个矿种的法律地位。国土资源部将页岩气按独立矿种进行管理,对页岩气探矿权实行招标出让,有序引入多种投资主体,通过竞争取得探矿权,实行勘查投入承诺制和区块退出机制,以全新的管理模式,促进页岩气勘探开发,促使页岩气勘探开发企业加大勘查投入,尽快落实储量,形成规模产量,从而推动页岩气产业健康快速发展。

继2012年3月国家发展改革委员会、国土资源部、财政部、国家能源局共同发布《页岩气发展规划(2011-2015年)》之后,国家有关部门又相继出台了加强页岩气资源勘查开采和监督管理、页岩气开发利用补贴、页岩气开发利用减免税、页岩气产业政策以及与页岩气相关的天然气基础设施建设与运营管理、油气管网设施公平开放监督管理、建立保障天然气稳定供应长效机制等一系列政策规定,为页岩气勘探开发创造了宽松政策环境。与此同时,其他有关页岩气环保、用水、科技和对外合作等政策措施也在加紧制定中。 目前,我国页岩气勘探开发已进入了实质性发展阶段,重庆涪陵、四川长宁等地区已开始转入页岩气商业性开发。截至2013年底,全国共设置页岩气探矿权52个,面积16.4万平方千米。中石油、中石化、中海油、延长石油等石油企业已在四川、重庆、贵州、云南、陕西、安徽、河南、山东、湖南、湖北、辽宁、黑龙江等10多个省(区、市)的各自常规油气区块中开展了页岩油气勘探工作。 国土资源部于2011年和2012年举行了两轮页岩气探矿权出让招标,中标的19家企业在21个区块上按勘探程序稳步推进页岩气勘探,总体进展情况良好。目前,已经实现规模勘探和正在部署或实施勘探的企业开始为提交页岩气储量做准备,中石化在涪陵焦石坝、中石油在长宁地区已率先形成产能,并将形成大规模开发,具备了提交储量的条件。页岩气储量作为产量的基础,在我国页岩气勘探开发进入到现在这个阶段,如何评价计算已是当务之急。为了促进页岩气科学合理勘探开发,做好页岩气储量估算和评审工作,规范不同勘探开发阶段页岩气资源/储量评价、勘探程度和认识程度等要求,为页岩气产能建设提供扎实的储量基础,出台和发布《规范》显得十分必要。 《规范》借鉴国外成功经验,根据我国页岩气特点和页岩气勘探开发实践,尊重地质工作规律和市场经济规律,参考相关技术标准规范,实现了不同矿种间规范标准的衔接。同时,鼓励采用科学适用的勘查技术手段,注重勘查程度和经济性评价,适应了我国页岩气勘探开发投资体制改革,比较切合我国页岩气勘探开发的实际,体现了页岩气作为独立矿种和市场经济的要求,必将对按照油气勘探规律和程序作业、提高勘探投资效益、避免和减少页岩气勘探资金的浪费、促进页岩气勘探开发起到重要的指导作用和促进作用。 《规范》是页岩气储量计算、资源预测和国家登记统计、管理的统一标准和依据,有利于国家对页岩气资源的统一管理、统一定量评价,更准确地掌握页岩气资源家底,制定合理的页岩气资源管理政策,促进页岩气资源的合理开发和利用。《规范》也是企业投资、产能建设和开发以及矿业权流转中资源/储量评价的依据,有利于企业自主行使决策权,确定勘探手段、网度安排以及进一步勘探的部署,以减少勘探开发投资风险,提高投资效益,有利于企业按照统一的标准

页岩气及其成藏机理

页岩气及其成藏机理 页岩气及其成藏机理 摘要:本文介绍了页岩气的特征、形成条件和富集机理等,认为不同阶段、不同成因类型的天然气都可能会在泥页岩中滞留形成页岩气;页岩气生气量的主要因素是有机质的成熟度、干酪根的类型和有机碳含量;吸附态的赋存状态是页岩气聚集的重要特征。我国页岩地质结构特殊复杂,需要根据我国具体的地质环境进行分析以便更加合理的进行开采。 关键词:页岩气富集资源 天然气作为一种高效、优质的清洁能源和化工原料,已成为实现低碳消费的最佳选择。全球非常规天然气资源量非常巨大,是常规油气资源的1.65倍。其中页岩气占非常规天然气量的49%约456 1012m3,巨大的储量和其优质、高效、清洁的特点,使得页岩气这一非常规油气资源成为世界能源研究的热点之一。我国页岩气可采储量丰富,约31 1012m3,与美国页岩气技术可采储量相当。通过对页岩气资源的勘探和试采开发,发现其储集机理、生产机制与常规气藏有较大的差别。 一、页岩气及其特征 页岩是一种具有纹层与页理构造由粒径小于0.004mm的细粒碎屑、黏土矿物、有机质等组成。黑色页岩及含有机质高的碳质页岩是形成页岩气的主要岩石类型。页岩气是从黑色页岩或者碳质泥岩地层中开采出来的天然气。页岩气藏的形成是天然气在烃原岩中大规模滞留的结果,由于特殊的储集条件,天然气以多种相态存在,除了少数溶解状态的天然气以外,大部分在有机质和黏土颗粒表面上吸附存在和在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在。吸附状态的天然气的赋存与有机质含量有关,从美国的开发情况来看,吸附气在85~20%之间,范围很宽,对应的游离气在15~80%,其中部分页岩气含少量溶解气。 页岩气主体上是以吸附态和游离态同时赋存与泥页岩地层且以 自生自储为成藏特征的天然气聚集。复杂的生成机理、聚集机理、赋

国家能源局-页岩气2011-2015规划

国家能源局《页岩气发展规划(2011—2015年)》全文 2012年3月16日(周五)上午10:00 ,国家能源局在北京职工之家饭店召开新闻发布会,发布《页岩气发展规划(2011—2015年)》,并回答记者提问。国家能源局政策法规司司长曾亚川主持发布会,国家能源局石油天然气司司长张玉清、财政部经济建设司能源政策处副处长李成、国土资源部地质勘查司调研员高炳奇介绍《页岩气发展规划(2011—2015年)》。 页岩气发展规划(2011-2015 年) 一、前言 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,是一种清洁、高效的能源资源。近几年,美国页岩气勘探开发技术突破,产量快速增长,对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响,世界主要资源国都加大了对页岩气的勘探开发力度。国民经济和社会发展“十二五”规划明确要求“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”,为大力推动页岩气勘探开发,增加天然气资源供应,缓解我国天然气供需矛盾,调整能源结构,促进节能减排,特制定本规划。本规划期限为2011 年至2015 年,展望到2020 年。 二、规划基础和背景 (一)发展基础 1、页岩气资源潜力 我国富有机质页岩分布广泛,南方地区、华北地区和新疆塔里木盆地等发育海相页岩,华北地区、准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等广泛发育陆相页岩,具备页岩气成藏条件,资源潜力较大。据专家预测,页岩气可采资源量为25万亿立方米,超过常规天然气资源。 2、页岩气发展现状 (1)资源调查 我国页岩气资源战略调查工作虽处于起步阶段,但也取得初步进展。研究和划分了页岩气资源有利远景区,启动和实施了页岩气资源战略调查项目,初步摸清了我国部分有利区富有机质页岩分布,确定了主力层系,初步掌握了页岩气基本参数,建立了页岩气有利目标区优选标准,优选出一批页岩气富集有利区。

教学效果评价

教学效果评价 一、校外专家 受娄底市工贸中专的邀请,对该校《推销实务》课程建设情况进行考察,查阅了有关教学资料,视察了校内实训室和校外实习基地,听取了课程组老师的介绍和汇报,评价如下: (1)课程整体设计思路清晰,定位准确,教学设计详细严谨,强化了职业能力的培养,体现了高职教育的特点。 (2)课程改革力度大,从教学内容的整合与创新,到教学方法的改革与创新,再到实习实训的仿真化、工作化,充分体现了工学结合,理实一体(3)课程组成员教学经验丰富,结构合理(年龄、职称、学缘等)。 (4)该课程教学资源丰富。校内实训设施与设备完备,校外实训基地充分利用,使《推销实务》课程的教学质量不断提升。 根据对各项指标的考察,本人认为娄底市工贸中专的《推销实务》课程已达到一个较高的水平。 二、行业企业专家 1、步步高超市 推销技能是企业市场开发与拓展中必须具备的能力,娄底工贸中专的《推销实务》课程围绕职业教育的特点,以学生为主体,以职业能力培养为重点,以工作过程为主线,迎合了市场需求,所输送的毕业生能力素质较高,进入企业很快就能独当一面,减轻了企业的培训工作,节省了企业的培训成本。 2、沃尔玛超市 我公司先后多次招聘了娄底工贸中专市场营销专业的部分学生,从这些学生的实际工作表现来看,专业知识比较扎实,动手能力强,具有较好的职业意识与职业能力。在开展业务的过程中,学生能够将《推销实务》所学课程内容融于工作实践,表现出较强的业务能力。大部分学生能够在短时间内上手,并且在工作过程中能够灵活运用相应的方法与技巧进行市场开拓和销售活动,逐渐成为公司的业务骨干。这说明,娄底工贸中专市场营销专业所进行的《推销实务》课程建

页岩气国内外研究现状

页岩气国内外研究现状 一、页岩气的定义 关于页岩气的定义,Curtis 认为页岩气可以是储存在天然裂隙和颗粒间孔隙中的游离气,也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或者是干酪根和沥青质中的溶解气。中国地质大学张金川教授给出的定义是:主体位于暗色泥页岩或者高碳泥页岩中,以吸附和游离状态为主要存在方式的地层中的天然气聚集。 二、页岩气资源的地质特征 2.1 多相态存在于致密页岩中 页岩气是以有游离、吸附和溶解状态存在于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,但以游离态和吸附态为主,溶解态仅少量存在。从美国的情况看,游离气在20%~80%之间,吸附气在80%~20%之间,范围很宽,其中部分页岩气含少量溶解气。游离气主要存在于粒间空隙和天然裂隙中,吸附气则存在于基质表面。随着页岩气研究的不断深入,学者们开始认为吸附态页岩气至少占到总储量的一半。天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离,如图1 所示,当吸附在基质表面的气量达到饱和后,富余的气体会解析进入基质孔隙,然后随着天然气的产出,裂隙内压力降低,基质内气体进入裂隙聚集后流出。 2.2 源岩层系 页岩系统包括富有机质页岩,富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层,粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩;页岩气形成于富有机质页岩,储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中,不同盆地页岩气层组合类型不相同。即页岩气为源岩层系天然气聚集的一种,为天然气生成后,未排出源岩层系,滞留在源岩层系中形成的。源岩层系油气聚集除页岩气外,还包括煤层气、页岩油和油页

岩。 2.3 页岩气为连续型油气聚集 Curtis对页岩气(Shale gas)进行了界定,并认为页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合,它具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭和相对很短的运移距离,它可以在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在,在干酪根和粘土颗粒表面上以吸附状态存在,甚至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。即页岩气为连续型气藏(图1)。 2.4 页岩气为源岩层系油气聚集 在页岩气藏中,天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,甚至砂岩地层中,为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果,表现为典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。 中国页岩气藏与北美地区相比较有以下特殊性:( 1) 海相页岩热演化程度较高(Ro值为2. 5%~5. 0% ) 、构造活动较强,需寻找保存有利的地区,避开露头和断裂破坏区:( 2) 陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强:( 3) 地面多山地、丘陵等复杂地表,埋藏较深(5000~7000m) 。所以在勘探开发过程要有针对性地采取合理措施开发我国页岩气。张金川等学者认为页岩气成藏模式介于煤层气和根缘气之间,表现为过渡特征,并将我国页岩气资源富集类型分为:南方型、北方型和西北型。

页岩气成藏地质条件分析

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集为典型的“原地”成藏模式,页岩气大部分吸附在有机质和粘土矿物表面,与煤层气相似,另一部分以游离状态储集在基质孔隙和裂缝孔隙中,与常规储层相似。页岩气藏按其天然气成因可分为两种主要类型:热成因型和生物成因型,此外还有上述两种类型的混合成因型。北美地区是全球唯一实现页岩气商业开发的地区。目前北美地区已发现页岩气盆地近30个,发现Barnett等6套高产页岩。2008年,北美地区的页岩气产量约占北美地区天然气总产量的13%。至2008年底,美国页岩气井超过4.2万口;页岩气年产量600亿方以上,约占美国当年天然气总产量的10%。目前,美国已发现页岩气可采储量约7.47万亿方。FortWorth盆地密西西比系Barnett页岩气藏的成功开采掀起了全球开采页岩气的热潮。美国涉足页岩气的油气公司已从2005年23家增至2008年60多家;欧洲石油公司纷纷介入美国的页岩气勘探开发。页岩气作为一种非常规油气藏在国内也逐步受到关注。页岩气藏形成的主体是富有机质页岩,它主要形成于盆地相、大陆斜坡、台地凹陷等水体相对稳定的海洋环境和深湖相、较深湖相以及部分浅湖相带的陆相湖盆沉积体系,如FortWorth盆地Barnett组沉积于深水(120 ̄215m)前陆盆地,具有低于风暴浪基面和低氧带(OMZ)的缺氧厌氧特征,沉积营力基本上通过浊流、泥石流、密度流等悬浮机制完成,属于静水深斜坡盆地相。生物成因气的富集环境不同于热成因型页岩气。富含有机质的浅海地带,寒冷气候下盐度较低、水深较大的极地海域,以及大陆干旱-半干旱的咸水湖泊都是生物成因气形成的有利沉积环境;而缺氧和少硫酸盐是生物气大量生成的生化环境。在陆相环境中,由于淡水湖相盐度低,缺乏硫酸盐类矿物,甲烷在靠近地表不深的地带即可形成。但由于埋得太浅,大部分散失或被氧化,不易形成气藏。只有在半咸水湖和咸水湖,特别是碱性咸水湖中,可以抑制甲烷菌过早地大量繁殖,同时也有利于有机质的保存。埋藏到一定深度后,有机质分解,使PH值降低到6.5 ̄7.5范围时,产甲烷的细菌才能大量繁殖。这时形成的甲烷就比较容易保存,并能在一个条件下聚集成气藏。(1)热成熟度(Ro)。美国五大页岩气系统的页岩气的类型较多,既有生物气、未熟-低熟气、热解气,又有原油、沥青裂解气据(Curtis,2002),这些类型的天然气形成的成熟度范围较宽,可以从0.400%变化到2.0%,页岩气的生成贯穿于有机质生烃的整个过程。不同类型的有机质在不同演化阶段生气量不同,页岩中只要有烃类气体生成(R>0.4%),就有可能在页岩中聚集起来形成气藏。 生物成因气一般形成于成熟度较差的岩层中。密执安盆地Antrim生物成因型页岩的R仅为0.4% ̄0.6%,未进入生气窗,页岩Ro越高,TOC越低,越不利于生物气的形成。而福特沃斯盆地Barnett页岩热成因型气藏的页岩处于成熟度大于1.1%的气窗内,Ro值越高越有利于天然气的生成。所以热成熟度不是判断页岩生烃能力的唯一标准。 (2)有机碳含量(TOC)。有机碳含量是评价页岩气藏的一个重要指标,多数盆地研究发现页岩中有机碳的含量与页岩产气率之间有良好的线性关系,原因有两方面:①是因为有机碳是页岩生气的 物质基础,决定页岩的生烃能力,②是因为它决定了页岩的吸附气大小,并且是页岩孔隙空间增加的重要因素之一,决定页岩新增游离气的能力。如Antrim黑色页岩页岩气以吸附气为主(70%以上),含气量1.415 ̄2.83m/t,高低与有机碳含量呈现良好的正相关性。Ross等的实验结果表明,有机碳与甲烷吸附能力具有一定关系,但相关系数较低(R2=0.39)。他认为在这个地区有机碳与吸附气量关系还可能受其他多种因素的影响,如粘土成分及含量、有机质热成熟度等。(1)矿物成分。页岩中的矿物成分主要是粘土矿物、陆源碎屑(石英、长石等)以及其他矿物(碳酸盐岩、黄铁矿和硫酸盐等),由于矿物结构、力学性质的不同,所以矿物的相对含量会直接影响页岩的岩石力学性质、物性、对气体的吸附能力以及页岩气的产能。粘土矿物为层状硅酸盐,由于Si-O四面体排列方式,决定了它电荷丰富、表面积大,因此对天然气有较强的吸附能力,并且不同的粘土矿物对天然气的吸附能力也不同,蒙皂石吸附能力最强,高岭石、绿泥石次之,伊利石最弱。石英则增强了岩石的脆性,增强了岩石的造缝能力,也是水力压裂成功的保证。Nelson认为除石英之外,长石和白云石也是黑色页岩段中的易脆组分。但石英和碳酸盐矿物含量的增加,将降低页岩的孔隙,使游离气的储集空间减少,特别是方解石的胶结作用,将进一步减少孔隙,因此在判断矿物成分对页岩气藏的影响时,应综合考虑各种成分对储层的影响。 (2)储集空间。页岩气除吸附气吸附在有机质和粘土矿物表面外,游离气则主要储集在页岩基质孔隙和裂缝等空间中。虽然页岩为超致密储层,孔隙度和渗透率极低,但是在孔隙度相对较高的区带,页岩气资源潜力仍然很大,经济可采性高,特别是吸附气含量非常低的情况下。页岩中孔隙包括原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙系统由微孔隙组成,内表面积较大。在微孔隙中拥有许多潜在的吸附地方,可储存大量气体。裂缝则沟通页岩中的孔隙,页岩层中游离态天然气体积的增加和吸附态天然气的解析,增强岩层渗透能力,扩大泄油面积,提高采收率。一般来说,裂缝较发育的气藏,其品质也较好。美国东部地区产气量高的井,都处在裂缝发育带内,而裂缝不发育地区的井,则产量低或不产气,说明天然气生产与裂缝密切相关。实际上,裂缝一方面可以为页岩中天然气的运移提供通道和储集空间,增加储层的渗透性;另一方面裂缝也可以导致天然气的散失和水窜。 (3)储集物性。页岩的物性对产量有重要影响。在常规储层研究中,孔隙度和渗透率是储层特征研究中最重要的两个参数,这对于页岩气藏同样适用。据美国含气页岩统计,页岩岩心孔隙度小于4% ̄6.5%(测井孔隙度4% ̄12%),平均5.2%;渗透率一般为 (0.001 ̄2)×10μm,平均40.9×10μm。页岩中也可以有很大的孔隙度,并且有大量的油气储存在这些孔隙中,如阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩和密歇根盆地的Antrim页岩,孔隙度平均为5% ̄6%,局部可高达15%,游离气可以充满孔隙中的50%。页岩的基质渗透率很低,但在裂缝发育带,渗透率大幅度增加,如在断裂带或裂缝发育带,页岩储层的孔隙度可达11%,渗透率达2×10μm。页岩气藏是自生自储型气藏,从某种意义来说,页气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果,烃源岩中天然气向常规储层初次运移的通道为裂缝、断层等,所以连通烃源岩和常规[1][2][3] [4][5] [6][7]3-32 -62-321 沉积环境 2 生烃条件 3 储集条件 4 保存条件 oo岩(转129页) 页岩气成藏地质条件分析 黄菲 王保全 ① ② (中法渤海地质服务有限公司 ②中海石油<中国>有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院) ①摘要关键词页岩气藏为自生自储型气藏,它的生烃条件、储集条件、保存条件相互影响,息息相关,热成熟度和有机碳含量控制页岩的生气能力,而有机碳含量还影响页岩的储集性,是增加页岩孔隙空间的重要因素;页岩气藏储层致密,孔隙度和渗透率极低,裂缝的存在会提高储层的渗透率,矿物成分影响其储集性能,其中粘土矿物有利于增加微孔隙,并且增加岩石对天然气的吸附能力,而石英和白云石脆性较大,则有利于增加储层中的裂缝,并且对水力压裂造缝有利;页岩气藏对保存条件的要求较低。 页岩气有机碳含量热成熟度储集条件保存条件

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