石油学报

作者：张琴, 刘宇, 邱振, 刘雯, 孔维亮, 庞正炼, 高万里, 蔡光银, 李星涛, 林文姬

单位：1. 中国石油勘探开发研究院 北京 100083;2. 国家能源页岩气研发(实验)中心 河北廊坊 065007;3. 中国石油天然气集团有限公司煤岩气重点实验室 河北廊坊 065007;4. 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院 北京 100083;5. 中石油煤层气有限责任公司 北京 100028

关键词：鄂尔多斯盆地,海陆过渡相,页岩气,赋存相态,同位素分馏

基金：张琴,女,1985年11月生,2019年获中国地质大学(北京)博士学位,现为中国石油勘探开发研究院高级工程师,从事非常规油气地质研究工作。Email:zhangqin2169@petrochina.com.cn

摘要： 中国海陆过渡相页岩气的赋存相态(吸附气、游离气的占比)存在较大争议,制约了海陆过渡相页岩气原位含气量评估与开发方案优化。以鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块山西组二段海陆过渡相页岩为例,通过扫描电镜观察以及氮气、二氧化碳吸附实验分析了页岩的孔隙结构特征,并通过甲烷等温吸附实验表征了气体的赋存特征,最后采用保压取心+同位素测定法以及孔隙结构+分子模拟法两种方法对海陆过渡相页岩中所含的吸附气、游离气占比进行了验证。研究发现,海陆过渡相页岩中的有机质组分以镜质组和惰质组为主,页岩在扫描电镜下致密且少有纳米级有机质孔发育,但发育孔径小于2 nm的微孔;微孔对甲烷的吸附能力强,储层中的吸附气赋存在有机质微孔中,而介孔与宏孔主要为无机质所贡献,是游离气的主要赋存场所。在保压取气过程中,页岩气中的甲烷碳同位素呈现出明显的两阶段变化:保压阶段,甲烷的碳同位素值保持稳定,主要反映赋存于介孔、宏孔中的游离气产出;解吸阶段,甲烷的碳同位素值逐渐变重,反映赋存于微孔中的吸附气的产出。根据保压取心+同位素测定法,计算获得页岩样品的吸附气占比为84.5%,游离气占比为15.5%。此外,根据海陆过渡相页岩的孔隙结构数据,采用分子模拟法计算了页岩样品中的吸附气、游离气的理论占比,其结果与保压取心+同位素测定法的计算结果基本一致,分别为85.2%和14.8%。保压取心+同位素测定法以及孔隙结构+分子模拟法的分析结果均揭示了海陆过渡相页岩气中吸附气占比高的特性,这种特性使得相关页岩气井的产能曲线呈现出生产初期产量低、衰减较慢、稳产时间较长的特点。研究结果以期指导海陆过渡相页岩气的勘探开发,分析方法也可用于海相页岩气、深部煤层气中吸附气、游离气占比的计算。

来源：2025年第9期

《石油学报》期刊编辑部

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