湘鄂西龙马溪组页岩解析气同位素组成特征及应用
涪陵焦石坝地区五峰组——龙马溪组页岩气成因分析
挡式褶皱带包鸾一焦石坝背斜带 。西侧以华蓥山深
大断 裂为 界 ，与 川 中构造 区相接 。东 侧 以齐 西深 大
断裂为界 ，与鄂西断褶带相邻 。北侧与秦岭褶皱带
相接［ ２ － ５ ］ ，行 政 区划属 于重庆 市 涪陵 区 。焦石 坝地 区
自基底形成以来 ，先后经历了加里东运动 、海西运 动、印支运动、燕 山运动、喜 山运动等多期构造运 动。加里东晚期中晚奥陶世一 志留纪 ，由于古太平
甲烷为主 ，甲烷含量高达９ ８ ％以上，页岩气碳同位 素具有明显的倒转特征 ；涪陵焦石坝地区五峰组一龙马溪
组页岩气为高温裂解的油型气， 碳 同位素 “ 倒转”可能与原油、湿气的裂解有关；焦石坝五峰组一龙马溪组
的 天然气 ，应 为该套 页岩 内 自生 自 储 的 天然 气，为典型 的页岩 气。
洋板块 向西俯冲 ，原来相对稳定的被动大陆边缘活 动性增强 ，上扬子地台开始抬升 ，中上奥陶统 和下 奥陶统大面积遭受剥蚀 ，乐山一龙女寺隆起 、黔中 隆起和雪峰山南部隆起迅速形成 ，其 间在川东南地
区 出现川 黔坳 陷 ，在 研究 区沉积 了五峰 组一 龙 马溪 组 相对 封 闭 、停 滞 缺氧 的深 水 陆棚 相黑 色页 岩 。
关键词 ： 焦石坝；页岩气；碳同位素特征 ；成因分析
页岩气是一种 “ 自生 自 储 ”的非常规气藏 ，与 常规气藏相比，页岩中的天然气成因的有机生气 成 因ｕ １ 。该特点 一方面延伸 了页岩气 的成藏边界 ，
使 得 页岩 气 的成藏 和 分布 范 围扩 大 ，另 一方 面也 增
选取涪陵页岩气 田焦石坝区块部分生产井的气
体样品送至江汉油 田研究院测试中心开展天然气组
成分析 ，测试仪器是Ａ ｇ ｉ ｌ ｅ ｎ ｔ ６ ８ ９ ０ Ｎ 气相色谱仪 ，测 试方法依据 Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ３ ６ １ ０ — ２ ０ ０ ３《 天然气的组成分析 气相色谱法》 。结果表 明，涪陵焦石坝地 区五峰组
鄂西宜昌地区五峰—龙马溪组古地貌特征及其对富有机质页岩形成的控制机理
第34卷增刊2 2020年12月资源环境与工程Resources Environment& EngineeringVol.34,Sup2.Dec.,2020鄂西宜昌地区五峰_龙马溪组古地貌特征及其对富有机质页岩形成的控制机理罗凡，许露露'温雅茹，周向辉，王亿(湖北省地质调查院，湖北武汉430034)摘要：五峰一龙马溪组为鄂西宜昌地区重要页岩气勘探目的层。
运用多口钻井及剖面等地质资料，结合 三维建模技术，分析研究区五峰一龙马溪期古地形地貌特征，阐明古地形地貌对富有机质页岩沉积的控制机理。
研究表明，恢复后的古地貌形态呈现“东南高，西北低”的总体格局，可以划分为滞留盆地、水下 凹槽及水下隆起三种次级古地貌单元。
滞留盆地位于研究区北部，水下隆起位于宜昌黄陵及宜都一石门两 个地区。
古地貌演化特征显示，五峰期宜都一石门与宜昌黄陵地区已形成水下高地，龙马溪期继承了五峰初期的盆地样式，至新滩期海平面下降，沉积环境由深水陆棚相转变为浅水陆棚相。
古地貌对富有机质页岩的形成存在明显的控制作用。
滞留盆地区五峰组发育黑色含碳硅质岩，龙马溪组发育黑色炭质页岩，沉 积厚度在20~60m，T0C含量高，总含气量>1m3/t。
而水下隆起区五峰组硅质岩段缺失，龙马溪组发育深灰色页岩，沉积厚度不超过10 m，T0C含量较低，页岩气总含气量极低。
关键词：五峰一龙马溪组；古地貌特征；富有机质页岩控制机理；宜昌地区中图分类号：P618.12 文献标识码：A文章编号：1671 -1211(2020)S2 -0052 -05D O I：10.16536/ki.issn.1671 - 1211. 2020. S2.009古地形地貌是控制沉积相发育与分布的一个重要 因素，古地貌形态受到多种因素的影响，包括区域位置、气候、基准面变化及构造运动[1]。
古地貌的恢复可以揭 示沉积物的搬运通道、沉积区的分布样式等特征[2-5]。
前人通过古地貌的研究，分析了古地貌与沉积作用的关 系。
川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征分析
川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征分析摘要：川东南地区五峰-龙马溪组是我国很长一段时间页岩气勘探开发的重点目的层段，由于工区目的层段页岩储层特征复杂，制约页岩气赋存状态和含气量评价，本文基于页岩展布特征、地化特征和矿物成分，分析评价川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征。
为工区页岩气的产量评估、富集规律认识以及高效开发方案的实施提供重要的理论支撑。
研究表明，川东南地区五峰-龙马溪组页岩储层具有分布广、厚度大等特点，页岩有机质均发育较好，页岩气资源丰富、地质条件优越，TOC含量普遍大于2%，有机质类型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型为主，属腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根，热成熟度普遍介于2-3%之间，为生干气阶段，具有页岩气勘探开发的潜力。
且样品中石英等脆性矿物含量高、膨胀性粘土矿物含量较少则利于后期压裂改造和裂缝的形成。
关键词：川东南；五峰-龙马溪；页岩；矿物成分1.前言川东南地区五峰-龙马溪组，是我国南方海相地层最有利的页岩气勘探开发重点层系[1]。
工区位于上扬子板块，整体经历了多期旋回构造运动，在奥陶世时晚期，川东南地区受板块的强烈挤压发生大规模的海侵，使得研究区页岩沉积出大量的含笔石黑色页岩[2]。
寒武世时，研究区整体上经历了快速的海侵，此时盆地内以海相沉积为主，地层经历了连续沉积后，形成了浊流沉积盆地由于川东南地区盆内遭受构造改造作用时间较晚且改造程度较弱，志留系龙马溪组表现为超压地层，地层压力系数越高，页岩气保存条件优越，因此分析评价页岩气储层特征对页岩气赋存状态和含气量的评价具有重要的意义[3]。
2.页岩展布特征川东南地区在晚奥陶-志留纪时期经历了一个缓慢海进、海退的沉积旋回，由盆内向盆缘，整套地层沉积速率增大，厚度也随之增大[4]。
如焦页1井志留系厚986.3m，隆页1井志留系厚1017.5m，彭页1井志留系厚1391m。
五峰-龙马溪组厚度在不同地区，亦有较大变化，彭页1井钻遇五峰-龙马溪组405m，隆页1井钻遇五峰-龙马溪组220m，焦页1井钻遇五峰-龙马溪组228.3m。
浅谈志留统龙马溪组页岩储层特征
浅谈志留统龙马溪组页岩储层特征志留统龙马溪组页岩层位于中国华北地块的北部，是中国页岩气勘探开发的重要区域之一。
该区域页岩气资源丰富，具有较好的勘探开发前景。
本文将从岩性特征、孔隙结构、裂缝特征、地层构造等方面，对志留统龙马溪组页岩储层的特征进行探讨。
一、岩性特征志留统龙马溪组页岩整体岩性为页岩、板岩、泥页岩和黑色粉质页岩。
页岩层中石英含量较高，多为细晶石英，页岩中的粘土矿物以伊利石和泥质高岭石为主，同时还含有少量的长石矿物。
整体来看，岩性较为致密，无明显的泥碎屑结构。
页岩中的有机质含量较高，有机质丰度一般在2%-5%之间。
由于有机质的存在，页岩整体颜色呈现深灰色或黑色，呈现出一定的均一性。
二、孔隙结构龙马溪组页岩的孔隙结构主要包括一些微孔和裂缝孔隙。
微观来看，页岩中主要有细微的孔隙，孔隙直径一般在0.1-10微米之间，这些微孔主要由于石英颗粒间的间隙或黏土矿物颗粒空隙而形成。
裂缝孔隙也是页岩中的重要孔隙类型，主要分为水平裂缝和垂直裂缝两种。
裂缝孔隙在页岩中的分布较为普遍，裂缝的长度和宽度也较为适中。
虽然页岩的孔隙度并不高，但裂缝和微孔的存在为页岩的储层特性提供了一定的支持。
三、裂缝特征龙马溪组页岩的裂缝特征主要表现在产状、分布、密度和规模等方面。
页岩中产状裂缝较多，产状裂缝的分布具有一定的规律性，呈现出一定的层间分布特点。
裂缝的密度一般在0.5-2m/m2之间，裂缝的规模一般为毫米级或厘米级。
裂缝的发育程度也不一，有些裂缝成熟度较高，裂缝间的连接性较强，有利于气体的储集和运移；而有些裂缝则未发育完全，对页岩气的富集运移有一定的限制。
四、地层构造志留统龙马溪组页岩主要分布在北华北地块的断裂带附近，地层构造较为复杂。
在地层构造上，页岩主要受到古构造运动的影响，形成了多期次的构造变形。
这些复杂的构造特征对页岩的物性和储层特征有着一定的影响。
常见的构造特征包括褶皱、断裂、岩性变化和构造异常等。
古构造运动还导致了页岩层的非均质性增强，对页岩气的产出和富集起到了一定的作用。
浅谈志留统龙马溪组页岩储层特征
浅谈志留统龙马溪组页岩储层特征志留统龙马溪组页岩储层是中国南部页岩气勘探开发的重要区域之一，其页岩储层特征具有很高的研究价值。
本文将围绕着志留统龙马溪组页岩储层的岩石学特征、孔隙结构特征、裂缝特征、孔缝结构特征、岩石力学特征等方面进行深入分析，结合国内外研究成果，探讨其在页岩气勘探开发中的应用前景。
一、岩石学特征龙马溪组页岩主要由泥质成分和粘土矿物组成，岩石中主要有粘土矿物、碳酸盐、石英、长石、云母等。
其中氯硫铵、孔隙度和2.1 g/cm3以下的总有机碳含量相对较高。
页岩的成都原生组分主要有有机质和无机颗粒两大类。
其中有机质在页岩中主要以气态、液态和固态形式贮存。
有机质是储层形成的基础，是页岩储层主要的赋存空间。
龙马溪组页岩的岩石学特征主要表现为岩石组分较为复杂，富含有机质和粘土矿物，这些特征直接影响了储层的孔隙结构和裂缝特征。
二、孔隙结构特征龙马溪组页岩的孔隙结构特征是影响其储层有效储集性能的重要因素。
页岩储层的孔隙结构特征主要包括孔径、孔隙度、孔隙类型等。
孔径主要集中在纳米级别，多为微孔和超微孔，孔隙度一般在2%~6%之间。
页岩储层孔隙度较低但是孔隙结构复杂，有机质颗粒的微观结构和排列方式对孔隙结构起着决定性作用。
龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征展现出孔隙度低、孔径细、孔隙类型多样等特点，这些特征使得页岩储层具有较高的渗透率和储层容量。
三、裂缝特征页岩储层的裂缝特征对页岩气的产能及勘探开发具有重要影响。
龙马溪组页岩裂缝主要有两类：一类是垂直于水平压力方向的裂缝，另一类是平行于水平压力方向的裂缝。
前者形成主要是受到水平压力的影响，后者则是在构造运动过程中形成的。
裂缝的产生与储层的岩石学成分、构造应力状态、成岩作用等因素有关，同时也受到构造运动、地质构造等因素的控制。
龙马溪组页岩裂缝特征的认识和研究对于页岩气勘探开发工作具有重要的意义。
页岩储层孔隙度低、孔径小，通常以孔隙和微裂缝的形式存在。
龙马溪组页岩储层的孔缝结构特征主要表现为孔隙度低、孔径细，同时具有复杂的孔缝结构，孔隙和裂缝发育度高，这些特征对页岩气的产能和产气效果具有重要影响。
湘西北地区下志留统龙马溪组有机地球化学特征分析
湘西北地区下志留统龙马溪组有机地球化学特征分析作者：柯新星，许博勋来源：《决策探索·收藏天下（中旬刊）》 2019年第8期柯新星，许博勋摘要：湘西北地区下志留统龙马溪组页岩气形成于封闭的深水滞留盆地环境，主要分布在湖南境内的花垣—大庸—临澧以北。
该区龙马溪组下段黑色薄层状炭质泥岩为烃源岩发育层位，该套烃源岩质纯，富含炭质，易污手，产丰富的笔石化石，有机碳含量（TOC）一般介于1%至3.5%之间，大多数>1%。
成熟度在0.35%至2.38%之间，多数大于1.30%，平均1.44%，总体处于高-过成熟阶段。
文章通过对湘西北地区下志留统龙马溪组黑色页岩有机地球化学特征分析，表明龙马溪组黑色页岩具备页岩气勘探开发的良好条件。
关键词：湘西北；龙马溪组；地质勘探在四川盆地威远地区、重庆地区，中国南方下志留统龙马溪组黑色-黑灰色页岩获得商业性页岩气产出，突破中国页岩气工业性开发，证实下志留统龙马溪组页岩是中国南方重要的烃源岩系，是最有利的勘探层位。
一、地质背景研究区位于扬子准地台东南缘的上扬子台褶带与江南地轴结合部位的武陵褶断带内。
湘西北地区龙马溪组主要分布在湖南省境内的花垣—大庸—临澧以北。
龙马溪组下段黑色薄层状炭质泥岩为烃源岩平均厚24m。
研究区受沉积相带的控制，沉降及沉积中心同位于永顺—桑植—龙山一线，厚度中心位于龙山与永顺之间，本套烃源岩在平面上往南往东变薄甚至尖灭。
区内志留系发育最好属于稳定地区混合相沉积，岩石未受变质。
下统下部为笔石页岩相，与下伏奥陶系整合或假整合接触；下统上部为砂、页岩夹灰岩、泥灰岩，以介壳为主含少量笔石相，为混合相。
泥质岩以水平层理为主，砂质岩则具有砂纹层理，并可见浊流沉积、波痕、槽模，生物化石一般为笔石，缺乏底栖生物，表明为半局限滨岸至局限浅海盆地沉积环境，与上覆志留世罗惹坪组呈整合接触。
二、有机地球化学特征泥页岩有机地球化学特征不但对岩石的储集能力（尤其是吸附能力）具有重要的控制作用，同时还影响着岩石的生气能力。
川东—湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理研究
川东—湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理研究1. 本文概述本文旨在深入研究川东湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩的孔隙特征与页岩气赋存机理。
川东湘西地区作为中国页岩气资源的重要富集区，其龙马溪组和牛蹄塘组页岩具有良好的页岩气开发潜力。
对于这两个组别页岩的孔隙结构和页岩气赋存机制的理解仍然存在一定的不足，这制约了该地区页岩气资源的高效开发与利用。
本文的研究具有重要的理论价值和现实意义。
我们将对龙马溪组和牛蹄塘组页岩的孔隙结构进行详细的表征。
通过先进的实验技术和分析方法，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、压汞法、氮气吸附等，揭示页岩孔隙的类型、大小、分布和连通性，进而探讨其影响因素和控制因素。
我们将研究页岩气在龙马溪组和牛蹄塘组页岩中的赋存状态和运移机制。
通过对比分析不同页岩样品的页岩气含量、组分、同位素特征等，揭示页岩气赋存的主要形式和影响因素，探讨页岩气在孔隙中的运移和聚集规律。
我们将结合龙马溪组和牛蹄塘组页岩的孔隙特征和页岩气赋存机理，评估该地区页岩气的开发潜力和可采性。
通过建立页岩气赋存模型，预测页岩气在不同条件下的分布和变化规律，为川东湘西地区页岩气的勘探和开发提供科学依据。
本文的研究将有助于深化对川东湘西地区龙马溪组与牛蹄塘组页岩孔隙与页岩气赋存机理的理解，为页岩气的高效开发与利用提供理论支撑和实践指导。
2. 地质背景与地层特征川东湘西地区位于中国中部，是一个地质构造复杂、沉积历史丰富的区域。
该地区主要的地层包括龙马溪组和牛蹄塘组，这两组地层在页岩气勘探与开发中具有重要价值。
龙马溪组地层主要分布于川东地区，是一套黑色炭质页岩与硅质页岩互层的地层，沉积于晚奥陶世至早志留世。
该地层具有厚度大、分布广、有机质含量高的特点，是有利的页岩气储层之一。
龙马溪组页岩主要由粘土矿物、石英、碳酸盐矿物和有机质组成，其中有机质丰度较高，为页岩气的生成提供了丰富的物质基础。
牛蹄塘组地层则主要分布于湘西地区，是一套富含有机质的黑色页岩，沉积于晚志留世至早泥盆世。
湖南扬子地区志留系龙马溪组页岩气成藏条件及前景评价_李国亮
湖南地处扬子陆块和华夏古陆过渡区， 湘西北地区至雪峰山东南缘基本位于扬子地台， 此区域属南方海相页岩气远 摘要： 景区。 本文主要选取地质构造条件优越、 页岩气特征较为明显的龙马溪组黑色页岩层作为主要研究对象。 研究表明， 龙马溪 组黑色页岩分布面积广、 有机碳含量高 （TOC 平均值为 2.0% ） 、 热演化程度高 （Ro 平均值为 2.59% ） 、 低孔低渗 （孔隙度平均 值为 2.3%、 渗透率小于 0.04×10-3μm2 ） ； 黑色页岩产出厚度在石门 - 桑植复向斜至龙山、 来凤一带较厚， 基本大于 30 m。 而其 整体埋深范围在 1000 ~ 2000 m 之间为主， 产出较为平缓。总体认为， 此套含气页岩有待进一步详细勘探和研究， 也是十分 有开发潜力的页岩气目标层。优选区集中在石门 - 桑植复向斜至雪峰山东南缘。 关键词： 页岩气； 龙马溪组； 热演化程度； 扬子地台 中图分类号： TE112 文献标志码： A 文章编号： 1007-3701(2014)03-285-08
2 页岩气成藏条件
图２ 龙马溪组黑色页岩有机碳 （ＴＯＣ ） 平面分布等值线图 Ｆｉｇ． ２ Ｔｈｅ ＴＯＣ ｉｓｏｌｉｎｅ ｍａｐ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｏｎｇｍａｘｉ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｌａｃｋ ｓｈａｌｅ
２８８
华 南 地 质 与 矿 产
２０１４ 年
图３ 龙马溪组黑色页岩有机碳含量统计直方图 Ｆｉｇ． ３ Ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｏｎｇｍａｘｉ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｌａｃｋ ｓｈａｌｅ
一局限海盆， 使广大海域处于还原条件。同时陆地 不断扩大， 海域面积缩小。局限浅海相带几乎遍及 整个中上扬子沉积区，沉积一定厚度的黑色页岩 层， 分布稳定， 生物以笔石占绝对优势。 区内志留纪 的沉积作用， 正是在这样一种区域构造与古地理背 景中开始与发展起来的 （图 １ ） 。 以沅陵、 桃源一线为界， 界线西北向为上扬子 地区， 湘西北龙马溪组底部普遍见有含炭质页岩夹 含炭泥质粉砂岩， 厚度 １０ ￣ ６７ ｍ。岩石中普遍含星 散状黄铁矿， 具发育水平微层理、 透镜状层理。 产丰 富的笔石化石， 多为聚合式保存， 说明属陆棚相滞 留盆地沉积 。龙马溪组中上部以灰绿色至灰色页 岩、 粉砂质页岩、 砂质页岩为主， 夹薄层至厚层状石 英细砂岩及泥质粉砂岩。 该套岩层的沉积构造因岩 性不同而有所差异，其中泥质岩以水平层理为主， 砂岩则具沙纹层理， 并可见波痕。生物化石以笔石 较常见， 呈分散式埋藏， 缺乏底栖生物。 上述特征表
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湘鄂西龙马溪组页岩解析气同位素组成特征及应用张鹏;陈世敬;刘子驿;黄宇琪;杨军伟;刘洪洋【摘要】湘鄂西地区位于中扬子板块,研究区龙马溪组富有机质页岩的有机质类型以Ⅱ1型为主,Ⅱ2型次之,TOC含量高,有机质热成熟度高,页岩矿物以脆性矿物为主,黏土矿物次之.通过分析三个实验阶段(20℃、65℃、90℃)解析气样发现,气体中CH4含量较高(90.34％～ 99.64％),含有少量非烃气体.龙马溪组页岩气CH4碳同位素值为-41.9‰ ～-30.8‰,C2H6碳同位素值为-42.3‰～-36.2‰,δ2HCH4为-193.4‰ ～-156.0‰,随着成熟度的增加,CH4碳同位素、C2H6碳同位素以及CH4氢同位素都有升高的趋势.烃类气体碳同位素具有明显的倒转现象,即δ13C1＞δ13 C2.根据解析实验三个阶段的气体同位素特征和测得的各阶段含气特征建立游离气与吸附气所占比例的计算公式,进一步推算出解析过程总含气量中所含有的游离气量以及吸附气量.【期刊名称】《现代地质》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】7页(P883-889)【关键词】湘鄂西地区;页岩气;碳同位素;CH4氢同位素;游离气与吸附气【作者】张鹏;陈世敬;刘子驿;黄宇琪;杨军伟;刘洪洋【作者单位】六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004;中国地质大学(北京)页岩气勘查与评价国土资源部重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)页岩气勘查与评价国土资源部重点实验室,北京100083;六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004;六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004;六盘水师范学院矿业与土木工程学院,贵州六盘水553004【正文语种】中文【中图分类】TE1220 引言海相页岩中干酪根早期生成的原油会在高过成熟阶段大量裂解生气，因此原油裂解气是晚期页岩气藏形成的重要物质基础[1-4]。
常规油气中烃类气体同位素主要受干酪根中的同位素和成熟度的影响，对于页岩气来说，残余石油烃类可以继续热解生成烃类气体，同时也会有孔隙流体的参与，期间会发生不同的化学反应，从而造成产物的同位素特征相比常规油气具有多样化的特点。
由于页岩气中气体组分主要是相对分子量较低的烃类气体，非烃气体含量较少，因此分子量较低的烃类气体组分比其它气体组分蕴含更多的重要信息。
烃类气体碳同位素分析对页岩气的研究和勘探有重要的意义[5-6]。
我国南方地区页岩气常见烷烃气碳同位素倒转现象，这与高-过成熟演化、多期天然气充注以及煤成气与油型气的混合等因素有关[7-8]。
页岩气主要是游离态和吸附态的烃类聚集[9]，弄清页岩气中的游吸比有利于预测损失气量，从而计算出页岩层的总含气量，同时对后期压裂开发有重要的指导作用。
目前国内外缺乏有效的方法计算总含气量中的游离气部分，因此本文尝试结合解析实验种不同阶段得到的具有同位素差异的气体样品，建立数学模型来计算总含气量中的游离气部分，从而计算出页岩中的总含气量。
1 样品及实验方法采用中国地质大学(北京)自主研发的设备进行解析实验，岩心从井口提出后，第一时间采集岩样，装入充满饱和食盐水的密封罐中密封。
根据研究区的地质条件，解析实验分三个阶段(解吸温度分别为20 ℃、65 ℃、90 ℃)。
通过对同一块页岩样品不同温度条件下的分段解析来减少页岩中的残余气量，单个阶段连续2 h解吸气量不足5 mL时结束并进行下一阶段。
本实验收集湘鄂西永顺-咸丰地区YY2井和LD1井共10个气体样品，其中YY2井有2个样品在解析实验的每个阶段都有气体的收集，通过比较收集的气体烷烃的碳同位素组成的变化情况可以反映页岩气解吸过程中烷烃碳同位素组成的动态变化[10]。
2 页岩特征2.1 地球化学特征页岩中干酪根的类型一方面能反映烃源岩的沉积环境特征，另一方面影响有机质生烃能力和有机孔隙的发育情况，从而影响页岩对天然气的吸附能力[11]。
通过样品显微组分分析发现，研究区龙马溪组页岩以腐泥组和惰质组为主，腐泥组相对含量为68%～75%，平均为72%；惰质组相对含量为25%～32%，平均为28%。
干酪根类型指数为36～50，干酪根类型以Ⅱ1型为主，Ⅱ2型次之(图1)。
页岩TOC含量在0.44%～4.28%之间，平均为1.96%，Ro普遍大于2.0%，处于过成熟阶段，表明该区页岩具有很好的生烃条件。
图1 湘鄂西地区龙马溪组页岩显微组分Fig. 1 Maceral of the Longmaxi Formation shale in western Hunan and Hubei region2.2 岩石矿物特征通过X-衍射和黏土矿物分析发现，研究区龙马溪组页岩矿物以石英和黏土矿物为主，含少量长石、黄铁矿和碳酸盐等[12]，碳酸盐可以进一步促进有机质的生烃作用[13-17]。
黏土矿物以伊利石和伊蒙混层矿物为主，含有少量绿泥石(图2(a))，说明研究区龙马溪组页岩热演化成熟度高，高伊利石矿物含量亦会增强甲烷的吸附能力。
研究区页岩具有脆性矿物含量高、黏土矿物含量次之的特点(图2(b))，比四川盆地内龙马溪组更易于压裂，利于后期商业开发[18-19]。
3 解析气的地球化学特征3.1 气体组分特征研究区YY2井龙马溪组页岩气成分以CH4为主，含有少量的C2H6，其中CH4含量为90.34%～94.74%，C2H6含量为1.27%～4.99%，非烃气体以N2为主，含有少量CO2，不含H2S气体。
LD1井龙马溪组页岩气中CH4含量为95.10%～99.64%，C2H6含量为0.13%～0.52%，同时只有一个样品含有少量N2，不含CO2(表1)。
3.2 烃类气体碳、氢同位素特征湘鄂西地区龙马溪组CH4碳同位素值为-41.9‰～-30.8‰，其中YY2井龙马溪组CH4碳同位素值为-41.9‰～-32.2‰，LD1井龙马溪组CH4碳同位素值为-36.3‰～-30.8‰。
C2H6碳同位素值分布在-42.3‰～-36.2‰之间，其中YY2井龙马溪组C2H6碳同位素值分布在-42.3‰～-41.0‰之间，LD1井龙马溪组C2H6碳同位素值分布在-41.5‰～-36.2‰之间，通过对比发现由四川盆地向外延伸，龙马溪组CH4和C2H6碳同位素值均具有逐渐降低的变化趋势[19]。
随着成熟度的增加，CH4碳同位素值和C2H6碳同位素值都有升高的趋势。
研究区龙马溪组和四川盆地内龙马溪组一样具有明显的δ13C1>δ13C2，可能是后期13C 扩散分馏率随碳分子数的增加而变低，导致碳同位素值的倒转[20]。
“S”曲线第一个转折点标志着二次裂解的开始，二次裂解气与先前气体的混合导致碳同位素的倒转；第二个转折点标志着碳同位素倒转后的过成熟度阶段。
根据C2H6碳同位素值的特点，可以知道研究区龙马溪组页岩气属于油型气范畴[21-23](图3)。
图2 湘鄂西地区龙马溪组页岩矿物特征Fig.2 Mineral feature of the Longmaxi shale in western Hunan and Hubei region表1 湘鄂西地区龙马溪组解析实验气体的地球化学特征Table 1 Geochemical characteristics of shale gases released in the experiment from theLongmaxi Formation in well YY2 and well LD1样品层位气体组分/%CH4C2H6CO2N2碳同位素/‰CH4C2H6氢同位素/‰CH4YY2-1-1S1l94.181.270.194.35-41.9-41.3-193.4YY2-1-2S1l93.763.210.182.86-38.1-41.6-173.0YY2-1-3S1l91.974.990.472.47-32.2-41.0-160.4YY2-2-1S1l94.471.390.253.89-41.8-42.3-187.8YY2-2-2S1l94.323.340.322.01-38.2-42.0-168.6YY2-2-3S1l90.344.210.524.82-36.7-42.1-160.2LD1-1S1l99.640.360.000.00-30.8-36.2-171.0LD1-2S1l99.560.440.000.00-32.9-38.4-176.0LD1-3S1l99.480.520.000.00-32.7-38.1-156.0LD1-4S1l95.100.130.004.76-36.3-41.5-162.0图3 甲烷、乙烷稳定碳同位素图版(修改自Dai et al.，2014)Fig.3 Plot of theδ13C1 and δ13C2 values (modified after Dai et al., 2014)湘鄂西地区龙马溪组δ2HCH4为-193.4‰～-156.0‰，其中YY2井龙马溪组δ2HCH4为-193.4‰～-160.2‰，LD1井龙马溪组δ2HCH4为-176.0‰～-156.0‰，四川盆地内δ2HCH4发生了明显的反转，而四川盆地外δ2HCH4反转现象逐渐变弱(图4)，这种δ2HCH4的反转现象是由还原反应发生瑞利分馏，导致与水中氢同位素的交换，从而发生δ2HCH4的反转[24]，因此可以大致认为从四川盆地向外，龙马溪组中还原条件有变弱的趋势。
图4 甲烷碳、氢同位素图版(修改自Dai et al.，2014)Fig.4 Plot of the δ13C1 and δ2HCH4 values (modified after Dai et al.，2014)3.3 页岩游离气和吸附气量的方法建立页岩气总含气量是由3部分组成，即损失气量、解吸气量和残余气量[24-26]。
损失气是指从钻井提心到装罐常温开始现场解析过程从页岩孔缝中溢出的天然气，解吸气是指在解析实验过程中，随着温度升高到地温，页岩中所释放出来的天然气，而残余气则是温度从地温升高至高温，页岩中所释放出来的天然气。
解析实验过程中损失气大部分以游离气为主，而解吸气则是由游离气与吸附气混合的气体部分，残余气主要是吸附在页岩孔隙中的烃类气体(图5)。
因此明确解吸气中游离气的比例就可计算出总含气量中游离气比例，进一步可得到总含气量中的游离气量和吸附气量[27]。
通过页岩气解析实验，可以发现随着气体解吸程度的加深，从第一阶段常温到第二阶段地温，再到第三阶段高温的过程，δ13C1和δ2HCH4有变重的趋势(图6(a)、(b))。
甲烷中的12C原子相比13C 原子具有低吸附能和高扩散的能力，解析过程中更易脱吸附。