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页岩储层气体扩散机理

页岩储层气体扩散机理
页岩储层气体扩散机理

质子交换膜燃料电池气体扩散层憎水性衰减机理研究

质子交换膜燃料电池气体扩散层憎水性衰减机理研究 于书淳,李晓锦*,李进,邵志刚,衣宝廉 (中国科学院大连化学物理研究所,大连,辽宁,116023,Email:xjli@dicp.ac)作为质子交换膜燃料电池的重要组件之一,典型的双层气体扩散层由基底层和微孔层构成。其中,基底层通常由憎水处理过的碳纸构成,微孔层通常由碳粉和憎水剂构成。具有良好化学稳定性的聚四氟乙烯(PTFE)是气体扩散层中最常用的憎水剂。在燃料电池中,气体扩散层必须具有合适的憎水性能以实现良好的导气和排水功能[1]。然而,电池在长时间运行后,尤其是在较为苛刻的工作环境下(频繁的启动/停车、动态工况等),气体扩散层的憎水性会逐步变得下降[2]。陈等人采用恒电位氧化法对气体扩散层进行耐久性研究,发现氧化后微孔层表面的接触角显著下降[3]。Lee等人在研究气体扩散层耐久性的实验中也观察到同样的现象[4]。但是,文献中并没有对憎水性下降的原因进行深入的研究。 鉴于气体扩散层憎水性的下降会引起电极水淹并最终降低电池性能,有必要对憎水性下降的原因进行深入的研究,但是目前有关这方面的报道很少[5]。因此,我们的主要工作是在模拟的电池环境下考察气体扩散层憎水性下降的原因。实验分为恒电位氧化及酸浸泡两部分。恒电位氧化实验是以N2饱和的0.5M H2SO4为电解液,采用相对于饱和甘汞电极为1.25V的恒电位对气体扩散层进行氧化处理,酸浸泡实验是将气体扩散层浸泡在70℃、air饱和的1M H2SO4溶液中1200h.通过扫描电镜、红外光谱、X射线光电子显微镜、热重仪等手段对氧化前后的扩散层的特性进行分析。恒电位氧化实验结果发现,无论是对基底层还是整平层,氧化之后表面的形貌发生了改变;此外,碳的氧化不但导致亲水性氧化物的生成而且导致了碳材料及PTFE的流失。这也正是恒电位氧化条件下气体扩散层憎水性下降的原因。在酸浸泡实验条件下观察到同样的现象。 图1XPS全谱(a)氧化前整平层(b)氧化后整平层(c)氧化前基底层(d)氧化后基底层

沁水盆地煤系地层页岩气储层特征及评价_付娟娟

第23卷第2期2 016年3月地学前缘(中国地质大学(北京) ;北京大学)Earth Science Frontiers(China University of Geosciences(Beijing);Peking  University)Vol.23No.2 Mar.2016 http ://www.earthsciencefrontiers.net.cn 地学前缘,2016,23(2)收稿日期:2015-09-12;修回日期:2015-11- 01基金项目:中国地质调查局项目“沁水盆地及周缘页岩气资源调查评价”(2014- 258)作者简介:付娟娟(1981—),女,博士研究生,工程师,矿产普查与勘探专业。E-mail:juanj uanfu_2012@hotmail.com* 通讯作者简介:郭少斌(1 962—),男,教授,博士生导师,从事层序地层学、储层评价和油气资源评价方面的教学和科研工作。E-mail:g uosb58@126.comdoi:10.13745/j .esf.2016.02.017沁水盆地煤系地层页岩气储层特征及评价 付娟娟, 郭少斌*, 高全芳,  杨 杰中国地质大学(北京)能源学院,北京100083 FU Juanjuan, GUO Shaobin*, GAO Quanfang,  YANG JieSchool of Energy Resources,China University  of Geosciences(Beijing),Beijing100083,ChinaFU Juanjuan,GUO Shaobin,GAO Quanfang,et al.Reservoir characteristics and enrichment conditions of shale gas in theCarboniferous-Permian coal-bearing  formations of Qinshui Basin.Earth Science Frontiers,2016,23(2):167-175Abstract:Qinshui Basin,as one of the most important coal-bearing basins in China,not only has plenty of coaland coal-bed methane resources,but also has a lot of shale reservoirs.However,there is little research on thecharacteristics and potential evaluation of shale gas reservoirs in this basin.In this paper,we studied thecharacteristics of shale gas reservoirs in the Upper Paleozoic of Qinshui Basin,China.Comprehensiveexperimental methods,including X-ray diffraction,NMR,FIB-SEM,microscopic identification of thinsections and nitrogen adsorption etc.were applied to analyze the characteristics of organic geochemistry,rockand mineral composition and pores evolution of organic-rich shale gas reservoirs.On this basis,the explorationand development potential of shale reservoirs in the study area is evaluated.The results show that differenttypes of pores and micro fractures developed here,which provide enough spaces for the storage of shale gas.Mineral pores,mainly including intergranular pores and intercrystalline pores in shapes of plate,triangle orirregular are well developed,whereas only  a small amount of organic pores in shapes of dot or occasional ellipsedeveloped.Porosity has a large specific surface area,which has a range from 2.84m2/g to 6.44m2 /g with anaverage of 4.26m2 /g.The average value of p ore size distribution is between 3.64nm and 10.34nm,whichmeans mainly meso-pores developed.The appropriate ratio of mineral composition,which is composed of57.5%of clay minerals and 41.3%of brittle minerals,is pretty good for the development of mirco-pores,gasabsorption and fracturing.High value of TOC and Ro,caused by abnormal thermal gradient in Mesozoic,provided favorable conditions for shale gas formation and storage.On the whole,though the burial depth isshallow,there is great exploration and development potential for shale gas in the C-P period in the QinshuiBasin because the organic chemical conditions,mineral composition and reservoir characteristics are quitesuitable for the formation and storage of shale g as.Key  words:Qinshui Basin;C-P period;shale gas;reservoir characteristics摘 要:沁水盆地是我国重要的含煤盆地,不仅其煤炭及煤层气资源丰富,在上古生界石炭纪—二叠纪地层中还有大量页岩发育。而目前,针对该地区页岩地层的相关研究极少,该地区页岩气资源是否具有勘探开发潜力有待深入而细致的研究。本文以沁水盆地上古生界石炭系—二叠系海陆交互相页岩储层为研究对象,通过薄片鉴定、X线衍射分析、氩离子抛光-扫描电镜分析、核磁共振、氮气吸附等实验方法,研究了富有机质页岩储层有机质含量、类型、成熟度等有机地化特征以及储集空间类型、物性、矿物组成、孔隙结构等储层特征。在此基础上,对研究区页岩储层的勘探开发潜力进行了评价。结果表明:沁水盆地石炭系—二叠系富有机质页岩储层中发育形态各异的不同类型孔隙及微裂缝。其中,矿物基质孔十分发育,主要包括有呈片状、三角形及

气体扩散层 文档

一个基于碳纸和碳布的气体扩散层对质子交换膜燃料电池 性能的影响 Sehkyu Park ?, Branko N. Popov电化学工程中心,化学工程系,南卡罗来纳大学,哥伦比亚,SC29208,USA 关键字:质子交换膜燃料电池;气体扩散层;复写纸;碳布;微孔层。 摘要:一个市售的基于碳纸和碳布的气体扩散层就如一个可以通过各种物理和电化学测量方法的大孔基板;压汞法,表面形态分析法,接触角测量法,水渗透测量法,偏振技术,和交流阻抗谱。和基于碳布的ELAT-LT-1400W相比,基于碳纸的SGL 10BB的双孔径分布和高水流动阻力是因为大孔基板不太透水,多疏水性和紧密的微孔层。当空气作为氧化剂时,用SGL10BB制作的膜-电极-组件表现出一种优越的燃料电池性能。交流阻抗响应表明一个具有大量的微孔和疏水性的微孔层更容易允许氧朝催化剂层扩散因为可以有效的除去水在催化剂层的气体流路。 1.序言 在质子交换膜燃料电池中,气体扩散层被嵌入催化剂层和气体流路之间。气体扩散层的主要功能:1,气体扩散;2,一个电流收集器;3,一个物理支持,从而确定催化剂的利用率和整体性能。它也允许水蒸气到膜和液态水从催化剂层出来。一个气体扩散层防湿透过可防止水倒流和提高反应物到催化活性位点。 一个气体扩散层包括一个大孔基板和一个有炭黑的微孔层。编制碳布或非编制碳纸由于其较高的透气性和电子导电性被广泛的运做大孔基板。一个微孔层可以减少催化剂层和大孔基板之间的欧姆电阻,在催化沉寂中提供非渗透性支持和管理液态水流动。 一个单层气体扩散层(如:碳纸和碳布)在燃料电池性能上的效果已经被几个研究人员研究,他们表明碳布可导致更高的性能主要由于较高的孔隙率和较低的水饱和度。此外,丰富的工作已经在进行研究这种微孔层的性能如何能像1,碳粉类型;2,碳载量(或微孔层厚度)和3,疏水剂的浓度在质子交换膜燃料电池中控制水的管理。然而,在大量文献中,大孔基板在气体扩散层关于孔隙特征的反应和产物运输中的作用还没有解决。我们在此项工作中的目标就是表征用碳纸或碳布制备的市售气体扩散层的物理属性和研究气体扩散层属性如何影响水的管理和氧气在质子交换膜燃料电池中流动的途径。 2.实验 2.1.气体扩散层的物理特性 多孔结构的气体扩散层被用一个压汞仪分析。为了进行分析,一小片的气体扩散层被称重并被加载上一个覆盖着金属箔的玻璃毛细管制成的样品杯,然后,在真空中从气体扩散层出气。之后,自动灌满水银。孔径分布曲线(PSD)从水银进入开始测定即水银的体积与贯穿孔所施加的压力。在所有的毛孔都是圆柱形的假设下,孔直径dp用一个众所周知的毛细管公式从P的值开始算:dp=4γcosθ/p (1)其中,γ和θ分别表示水银的表面张力和与样本中水银的接触角度

储层精细地质研究进展

第28卷第2期地球科学与环境学报 Vol .28No .22006年6月 J ournal of Earth Scienc es an d Environ ment Jun .2006 [收稿日期] 2005-05-08 [基金项目] 中国科学院边缘地质重点实验室基金项目(MSGL 04-3) [作者简介] 吴诗勇(1971-),男,安徽太湖人,博士研究生,从事油田开发地质学研究。 精细地质研究现状及发展趋势 吴诗勇1,2,李自安1 (1.中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640;2.中国科学院研究生院,北京100039) [摘要] 水驱采油后期,油层的含水率越来越高,然而大量的可动剩余油却滞留于地下。要提高这部分油层的采收率,必须加强对储层微观非均质性的认识。精细地质研究作为一种方法,在这种背景下,便得到了快速的发展和应用。旨在对其做一个阶段性的小结,从储集层砂体几何形态、内部结构以及孔、渗空间变化特征出发,概述了精细地质研究的内容为细化开发单元、成因单元砂体的连续性和连通性描述、砂体内部建筑结构单元的划分、流动单元的研究、表外储层研究、地质建模等。并提出了今后研究发展的主要方向。为油田的可持续发展提供技术支持。 [关键词] 精细地质;成因单元;结构单元;流动单元;表外储层;综述 [中图分类号] TE 122. 2;P 618.130.2 [文献标识码] A [文章编号] 1672-6561(2006)02-0058-07Actuality and Dev elopment of Fine Ge ology WU Shi -yo ng 1,2 ,LI Z i -an 1 (1.Guangzho u Institute of G eochemistry ,Chinese Acade my of Scienc es ,Guangzhou 510640,Guangdo ng ,C hina ; 2.S ch o ol Graduate ,C hine se A cademy of Science s ,Beij ing 100039,C hina ) Ab s tra ct :At the later stage of w ater -driven ex ploitatio n ,so me proble ms appe ared ,o ne is the hig h w ater co ntent in the oil strata ,and the other is a gre at de al of surplus oil detained in the strata .To enhance rec overy ratio ,it is nec essary to have a better u nderstan d on the micro -hetero geneity of reserv oir .As a m easure to res olve these pro b -lem s ,the stu dy of fine geolo g y gets alo ng very well .B ased on the ge om etric fe atures of reserv oir ,structure an d the spatial variatio n of bore -se epage ,this paper carries o ut the followin g six aspects :①ac curate divisi on of ex -ploitation u nits ;②descripti on of continuity of genetic u nit ;③division of internal structure u nit of sand -b od y ;④investigatio n of flow unit of reservo ir ;⑤rese arch of outside -deli mited reserv oir ;⑥geolo gic m odelin g .At last ,thre e develo ping tren ds of fin ge olog y are put forward to afford so m e i de as for the future rese arches .S o it will of -fer so me effe ctive techn olo gies for the sustainable develop ment of oilfield . Ke y w ord s :f ine geolo gy ;genetic u nit ;structure unit ;flow unit ;o utside -delimited reserv oir ;review 0 引言 精细地质是储层表征的重要内容,其研究得力于石油生产的需要及相应的理论和技术的发展。 (1)20世纪80年代以来,世界一些主要产油国的油气田相继进入高成熟开发阶段,由于勘探成本 的大幅度上升,提高油气采收率便成为老油田获取 最大经济效益的一条有效途径,因而要求储层地质研究向更精细、定量化方向发展。 (2)新理论和技术的诞生,特别是计算机技术的快速发展,为储层精细描述提供了技术上的支持。 中国一些老油田自20世纪90年代以来,基本

国内氢燃料电池气体扩散层GDL研究进展

国内氢燃料电池气体扩散层GDL研究进展实现国家燃料电池技术规模化的生产,就需要解决燃料电池里面核心材料国产化。气体扩散层GDL就是燃料电池电堆里面的一个核心材料,目前还是主要依靠进口来解决气体扩散层这样一个材料问题。气体扩散层总体来说,也是我们燃料电池技术发展里面一个卡脖子技术。国内南方科技大学氢能与燃料电池研究团队在过去两年多的发展里面,优化了燃料电池气体扩散层的结构,开发了气体扩散层的生产工艺,也实现了气体扩散层小批量生产。 首先从燃料电池单电池的结构开始,燃料电池电堆是由很多单电池串联组成的。对燃料电池的单电池有一个七层的结构,中间是质子交换膜,质子交换膜的两侧是催化层,催化层的两侧是有两片气体扩散层,再加上双极板就构成了燃料电池单电池这样一个结构。一个燃料电池单电池需要两片气体扩散层,虽然目前市场上气体扩散层的价格比质子交换膜要便宜一些,但是它的用量比较大,需要两片,所以它对燃料电池的价格有非常大的影响。美国能源部DOE按照现有的燃料电池技术所进行测算,气体扩散层在燃料电池电堆里面价格的分布,在小批量的时候,基本上价格占到21%,比质子交换膜还要贵一些。随着量的增加,气体扩散层的价格占比会减少一些,但即使到批量化的生产,它也占有一定的比例。当规模达到50万辆的时候,它还有6%的价格比例,所以气体扩散层对燃料电池的价格

有非常大的影响。气体扩散层影响到燃料电池里面的传质、传热以及欧姆电阻,因为它对水管理有非常大的作用,它间接的影响到燃料电池里面的动力学。因为它影响燃料电池的性能,所以间接影响到燃料电池的成本。尤其是我们现在燃料电池技术发展是朝着高电流操作这样一个方向来发展,高电流操作的时候,传质就非常重要。 如何有一个好的气体扩散层的材料?首先要分析一下它在燃料电池里面所起的作用。首先第一个作用是传质的作用,它要把气体均匀的扩散到催化剂上进行反应,同时要把这个产物这个水能够带出来,这是它的第一个作用。同时,燃料电池里面反应产生的热量也要通过气体扩散层带出去。另外所产生的电流也要通过气体扩散层导到外面的电路,传质、传热、导电是气体扩散层在燃料电池里面主要的功能。同时它需要有一定的机械强度来支撑我们膜电极,膜电极比如是CCM机械强度不够,需要有一个支撑,这个是气体扩散层四个功能。因为有这样一个功能的要求,所以我们对气体扩散层的材料选择也是有一定的要求。首先它必须是多孔的介质,需要良好的导热性,有良好的导电性,同时有一定的机械强度。另外因为它在燃料电池里面工作,所以它需要有良好的化学稳定性。正因为有这样一个要求,所以气体扩散层的选择并不是很多。早期的时候有些人用金属网或者金属泡沫来做气体扩散层,因为它的化学稳定性不高,所以后来基本上气体扩散层材料的选择只有两

天然气分布规律及页岩气藏特征

天然气分布规律 辽河盆地的天然气在纵向上和横向上分布都很广泛。在横向上,由于气体形成的途径多于油的形成途径,气体的分布区域远远大于油层的分布;在纵向上,自目前勘探的最深部位到浅层均有气体存在,含气层系多,自下而上发育了太古界、中生界和新生界。特别是第三系自沙四段到明化镇组各层段均有气藏存在,沉积环境和演化史的特征,造成天然气原始组分富烃,贫H:S,少CO:和N2。 辽河断陷广泛发育多期张性断裂,把二级构造带切割成复杂的断块油气田。受构造、断裂活动影响,造成多次油气聚集、重新分配而形成多套含油气层系。 通过天然气的地球化学研究,结合盆地地质背景,天然气有如下分布规律:1.自生自储的天然气垂向分布 以自生自储为主的天然气层,自下而上分布有侏罗系的煤型气、正常凝析油伴生气、正常原油伴生气、生物一热催化过渡带气和生物成因气等。其特征主要是613C,依次变轻。侏罗系煤型气主要分布在深大断裂边缘,仅处于侏罗系发育的地区,如东部凹陷三界泡地区。正常凝析油伴生气主要发育在有机质埋深达到高成熟阶段的地区,主要为各个凹陷的沉降中心部位,如整个盆地的南部地区及东部凹陷北部地区。正常原油伴生气在整个盆地均有分布,主要是与原油伴生的气顶气和溶解气。生物一热催化过渡带气主要发育在有机母质埋深浅于3000m 的未成熟和低成熟阶段,并有良好的盖层发育的地区,部分地区的局部构造亦可形成小型气藏,在盆地的大部分地区均有分布,主要在东部和大民电凹陷的有利地区。生物成因气理论上在整个盆地浅层都存在。因此,只要有良好的储盖组合,在整个盆地中都可望发现生物成因气藏。 总体来看,三个凹陷中,大民屯凹陷以成熟阶段的石油伴生气和生物一热催化过渡带气为主.有少量生物成因气。东部凹陷在不同的构造部位分布不同类型的气体,中生界发育并位于深大断裂边缘的地区,有煤型气和深源气的存在。南、北凹陷深部位置,主要是高成熟和成熟的热催化一热裂解气。而凹陷中部广泛发育生物一热催化过渡带气。在构造高部位有利地区,发育有较可观的生物成因气。西部凹陷主要发育热催化一热裂解气,特别是凹陷南部沉降中心处,热裂解形成的正常凝析油伴生气更为广泛。在有机母质埋深浅的部位发育生物一热催化过渡带气。当然,如果存在有利的储盖组合,生物成因气的存在勿需置疑。 2.断裂构造导致天然气广泛运移 广泛发育的断裂构造,使大多数天然气发生不同程度的运移,造成天然气更加广泛、更加复杂的分布格局。断裂构造或不整合面为气体运移通道,形成新生古储的古潜山油气藏。天然气的垂向和侧向运移,造成了大面积浅层气藏的形成。这部分气体的气源岩母质类型、演化程度,特别是天然气同位素组成特征均与原生气藏一致。最明显的差别是甲烷含量相对高,重烃含量低,愈向浅层,甲烷含量愈高,反映运移的地质特点是由斜坡低部位向高部位甲烷含量升高,由低台阶向高台阶甲烷含量亦升高,如兴隆台气田不同台阶的天然气组分由下到上变干。曙光一高升油气藏也有类似分布。在大民屯凹陷东部浅层及东、西部凹陷的大部分地区浅层干气也是运移形成 3.天然气藏类型分布 构造运动造成了多套油气层和多种类型的储集层,形成了多样的天然气藏类型,根据控制油气的主要因素,可以划分出四大类油气藏:(1)构造油气藏,包括背

燃料电池气体扩散层设计与选型

燃料电池气体扩散层设计与选型 作为膜电极的重要组成部件,气体扩散层的设计与选型需根据电堆水管理特性、极板尺寸、单体目标厚度等因素因地制宜。 气体扩散层(GDL)是一类疏水多孔介质材料,位置介于流场板和催化层,担当水气输运、热量传递、电子传导的载体,并在装配和运行过程中提供结构支撑。GDL通常由大孔基底层(Macroporous substrate:MPS)和微孔层(Microporous layer:MPL)组成。其中,基底层通常由碳纤维各向异性堆叠组成,直接与流场板接触;微孔层由碳基粉末和憎水剂混合而成,直接与催化层接触。 气体扩散层关键特性

气体扩散层通常由多孔、非编织性和大孔结构的碳基材组成,基材经PTFE 疏水处理后,并涂覆有单层或多层微孔层(MPL)。一般,质子交换膜燃料电池用气体扩散层材料应具有反应气扩散、产物水扩散传输、导电、导热和机械支撑等关键特性。 反应气扩散气体扩散层的首要任务是传送反应气氢气和氧气,确保足够的反应物质快速和均匀扩散至催化层。因此,气体扩散层的孔径在一定范围内应足够大,且孔隙需具备足够的疏水特性以避免燃料电池的产物水阻塞孔道。产物水扩散与 传输 一方面,气体扩散层需有效将液态水自催化层移至流场板(或极板),以避免液态水阻塞反应物扩散通道引起传质极化增加。另一方面,排水特性需进行最佳设计。排水能力过强,将导致质子膜过度干燥产生“脱水”现象,质子传导率下降。 导电 气体扩散层材料导电能力高有助于降低电子传导过程中的欧姆损失。但调整气体扩散层的其他物理特性会影响到材料的导电特性,如:增加气体扩散层的孔隙率及PTFE含量时,通常导电率将下降。一般,碳基材料的导电特性可依据碳材料的热处理温度进行改善。导热

页岩气储层评价(斯伦贝谢公司)

页岩气储层评价
斯伦贝谢DCS 2010年5月

汇报提纲
页岩气藏特征 页岩气储层评价技术 实例
2 5/18/2010

页岩气藏普遍特点
有机质含量丰富 烃源岩 含吸附和游离状态气体 超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大 采收率变化大 生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80~100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间 增产措施:水平井、多级压裂

页岩气藏普遍特点
有机含量丰富的页岩 烃源岩 含吸附和游离状态气体 超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大 采收率变化大 和单井产量低 生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80~100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间 增产措施:水平井、多级压裂
采收率 (%) 全球常规气储量:6,300 tcf/178.4万亿方 全球页岩气储量:16,112tcf/456万亿方 中国页岩气储量:3528tcf/99.9万亿方 引:BP Statistical Review of World Energy, June 2008
A O/NA L B
A B L O/NA
Antrim (Michigan) Barnett (Texas) Lewis (New Mexico) Ohio/New Albany

页岩气藏普遍特点
有机含量丰富的页岩 烃源岩 含吸附和游离状态气体 超低渗 (~100 nD, 0.0001 mD) 低孔 (~ 5%) 含气量大 采收率变化大 和单井产量低 生产寿命长( 30-50 年). (Barnett页岩气田开采寿命可达80~100年) 游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间 增产措施:水平井、多级压裂

页岩气储层岩石物理性质研究

页岩气储层岩石物理性质研究 学生:袁亚丽陈改杰蔡家琛李龙指导老师:樊振军 (数理学院) 【摘要】页岩气藏开采首先要对其进行评价,充分考虑其储层性质和开采能力。储层性质主要通过储层参数来描述,通过对相关参数的分析进一步评价储层的生产能力,制定相应的增产措施和开采方案。本实验以龙马溪组页岩为例,采用电阻率测试装置、YS-Hf岩电声波综合测试仪器等仪器对页岩气储层岩石的物理性质进行了测试,并分析总结页岩气储层物理参数对页岩气开采的指导意义,为提高我国页岩气岩石物理实验分析技术和研究水平,为我国页岩气勘探开发奠定坚实的基础。 【关键词】页岩气;电导率;横波;纵波;泊松比 【项目编号】2015AB061 【背景意义】页岩气藏开采首先要对其进行评价,充分考虑其储层性质和开采能力.储层性质主要通过储层参数来描述,通过对相关参数的分析评价储层的生产能力,制定相应的增产措施和开采方案。页岩气储层以纳米级孔隙为主的特性,使得页岩岩石物理基础实验及相关理论模型研究在页岩气储层测井评价中发挥举足轻重的作用。页岩气地质条件和形成机理完全不同于传统石油地质理论,国内外针对页岩气形成机理、富集规律和主控因素等尚未完全搞清。由于页岩储层低孔隙度、超低渗透率、以纳米级孔隙为主的特性,使得页岩气储层岩石物理基础实验及相关理论模型研究在页岩气储层评价中发挥重大的作用,而中国目前在这方面的研究尚处于起步阶段。因此,急需了解和借鉴国外相关实验技术和研究方法,提高我国页岩气岩石物理实验分析技术和研究水平,为我国页岩气勘探开发奠定坚实的基础。. 1.电阻率测井 页岩气储层识别所利用的常规测井方 法有: 自然伽马测井、声波时差测井、体密度测井、中子密度测井、岩性密度测井、电阻率测井、井径测井等[2],本实验采用电阻率的方法对页岩含有机质量进行了评价,有机质不导电,随 TOC含量增加电阻率增大。在测井中可采用电阻率测井对有机质含量进行评价。本实验采用电阻率测试装置对四川沙坝乡龙马溪组的页岩的电阻率进行了测试,数据如表1所示;天津蓟县页岩的数据如表2所示:

A油田某油层储层精细描述方法研究

A油田某油层储层精细描述方法研究 【摘要】本文在充分调研国内某油层描述方法的基础上,综合运用现代沉积理论,以岩心资料为依据,从油层对比、沉积环境、油水分布特征等方面对A 油田某油层进行研究,研究成果对于指导某油层射孔方案编制、油田开发方案制定具有较高的应用价值。 【关键词】某油层储层描述研究 1 前言 A油田某油层为浅水湖泊—三角洲相沉积,空气渗透率一般在0.1~1.5mD 之间,孔隙度在10%~16%之间,属于低孔、特低渗储层。为降低启动压力梯度,建立有效驱动体系,提高井网控制程度,试验区采用井距300m、排距80m的大规模压裂矩形井网线性注水方式;为使井网系统面积波及系数最大,驱替效率最高,试验区井排方向采用裂缝系统方向,即北东70°方向。为了搞清某油层地质特征,从油层对比、沉积环境和油水分布等方面开展了项目研究。 2 建立垂向细分对比标准 某油层目的层地层厚度约340m,垂向划分为四个油层组。经过分析,决定GR、RLLD、RLLS、微电极、AC测井曲线作为垂向细分对比和微相识别曲线(如图1,2)。 在各级基准面旋回识别的基础上,充分利用试验井测井曲线特征进行闭合对比,将某油层细分为52个沉积单元。 3 某油层沉积环境 3.1 建立测井相模式 通过对取芯井分析,三角洲前缘亚相主要为绿色、灰绿色泥岩沉积,岩性以泥岩、泥质粉砂岩为主,三角洲分流平原相主要为紫色、紫红色砂、泥沉积,岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩为主,岩性较三角洲前缘沉积粗。在某油层主要选取了GR、AC,RMG、RMN曲线,同时配合深浅侧向曲线,建立微相研究的标准测井相模式。根据曲线形态、韵律性、发育厚度共建立主河道砂、分流河道砂、河间薄层砂、滨湖砂坝、河间泥五种微相类型。 3.2 分析沉积环境 根据离研究区最近的C井岩心柱状综合图,结合高分辨率层序地层学,从下至上,将某油层划分为3个中期基准面半旋回。整个Y油层一组是中期基准面上升半旋回,岩心中紫红色泥岩大量存在,植物化石少,说明水体很浅,干旱

储层精细划分

油田进入开发后期,进一步提高采收率、挖掘剩余油潜力的难度越来越大,必须 进行精细的地层划分、对比工作。建立在地震地层学、层序地层学基础之上的高分辨 率层序地层学1995 年引入我国油气勘探领域后,其地层划分与对比方法在油田开发 中得以应用并取得了很好的效果;20 世纪60 年代,我国的石油地质工作者依据陆相 盆地多级次震荡运动学说和湖平面变化原理,在大庆油田会战中创造出了适用于湖相 沉积储层精细描述的“旋回对比、分级控制、组为基础”的小层对比技术,80 年代 中期,在小层沉积相研究的基础上,又将这一方法进一步发展为“旋回对比、分级控 制、不同相带区别对待”的相控旋回等时对比技术[56-58],使之更加适用于湖盆中的河 流-三角洲沉积,这项技术以其精细性和实用性,成为我国陆相油田精细油藏描述的 技术基础,得到了广泛应用。高分辨率层序地层对比与大庆油田的相控旋回等时对比 技术,一种理论性强,一种实用性强,均属于地层学中的精细地层划分、对比技术, 有许多相似之处,也各有其优缺点。本章首先简要介绍了高分辨率层序地层学的基本 原理和大庆油田的相控旋回等时对比技术,然后对这两种方法的作了比较,最后综合 应用两种方法,对商河油田南部沙二段地层进行了划分与对比,建立了研究区沙二段 的精细等时地层格架。 3.1 高分辨率层序地层学基本原理 层序地层学作为地层划分与对比的方法广泛应用于油气勘探的各个阶段。层序地 层学已发展成三个不同的学派,即Exxon 沉积层序、Galloway 成因层序及Cross 高分辨率层序地层学,它们已成为层序研究的三种基本方法。其共性是都与事件地层学相 关联,并且都是基于岩石地层旋回性以及相对地层格架的测定。主要差别在于旋回之 间界面的确定。Galloway 成因地层学使用了最大海(湖)泛面,Exxon 沉积层序使用 了不整合面,而Cross 的高分辨率测序地层则采用地层基准面原理。Cross 的高分辨 率层序地层与Galloway 成因地层和Exxon 沉积层序之间的差别在于前者采用二分时 间单元(地层基准面旋回),而后者采用的是三分时间单元。这三种方法各有其优缺 点,只要弄清楚用的是哪一种方法,或是在同一研究中使用几种方法都是可以的[59] 。由美国科罗拉多区矿业学院Cross 教授提出的高分辨率层序地层学理论,是近年 来新掘起的层序地层学新学派[33]。该理论经邓宏文、徐怀大等传入我国后,在我国 第三章地层的精细划分与对比 24 陆相盆地储层预测研究中发挥着重要的作用[22,60],极大地提高了陆相盆地的储层预 测精度。高分辨率层序地层学是在现代层序地层学的基础上发展起来的,它所依据的 仍然是层序地层学的基本原理。它与盆地或区域规模的层序分析不同在于,它以露头、 岩心、测井和高分辨率地震反射剖面资料为基础,运用精细层序划分和对比技术,建 立油田乃至油藏级储层的成因地层对比骨架。这里所谓的“高分辨率”是指“对不同 级次地层基准面旋回进行划分和等时对比的高精度时间分辨率,也即高分辨率的时间 -地层单元既可应用于油气田勘探阶段长时间尺度的层序单元划分和等时对比,也适 合开发阶段短时间尺度的砂层组、砂层和单砂体层序单元划分和等时对比”[24]。 以郑荣才、邓宏文两位教授为代表的高分辨率层序地层专家将高分辨层序地层的 理论运用于我国含油气盆地储层预测的实践中,极大地丰富和发展了高分辨率层序地 层学理论。高分辨层序地层应用于陆相盆地层序分析中的关键技术之一是识别和划分 不同成因的界面与不同级次的基准面旋回[20-26]。郑荣才教授根据他在辽河、胜利、长庆、大庆及滇黔桂等油田的实践,将不同构造性质的湖盆在盆地构造-沉积演化序列 中的控制因素进行分类,根据界面成因特征提出了“巨旋回,超长周期旋回、长周期 旋回、中期旋回、短期旋回、超短期旋回”的划分方案,建立了各级次旋回的划分标

泥页岩储层特征及油气藏描述

泥页岩储层特征及油气藏描述 1、页岩气地质理论 页岩气藏因其自身的有效基质孔隙度很低,主要由大范围发育的区域性裂缝或热裂解生气阶段异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面、脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的储集孔隙度和渗透率,孔隙度最高仅为4%-5%,渗透率小于1x10-3μm2。 页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中,天然气的赋存状态多种多样,除极少量的溶解状态天然气以外,大部分以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面,或以游离状态赋存于孔隙、裂缝中。吸附状态天然气的赋存与有机质含量关系密切,其中吸附状态天然气的含量为20%-85%,其成藏体现出非常复杂的多机理递变特点,表现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移,因此页岩气藏具有典型煤层气、典型常规圈闭气成藏的多重机理。 页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果,是“自生自储”式气藏,运移距离极短,现今保存状态基本上可以反映烃类运移时的状态,即天然气主要以游离相、吸附相和溶解相存在。在生物化学生气阶段,天然气首先吸附在有机质和岩石颗粒表面,饱和后则富余的天然气以游离相或溶解相进行运移,当达到热裂解生气阶段,由于压力升高,若页岩内部产生裂缝,则天然气以游离相为主向其中运移聚集,受周围致密页岩烃源岩层遮挡、圈闭,易形成工业性页岩气藏。由于扩散作用对气态烃的运移起到相当大的作用,天然气继续大量生成,将因生烃膨胀作用使富余的天然气向外扩散运移,此时无论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层,均表现为普遍的饱含气性。 在陆相盆地中,湖沼相和三角洲相沉积产物一般是页岩气成藏的最好条件,但通常位于或接近盆地的沉降-沉积中心,导致页岩气的有利分布区集中于盆地中心处。从天然气的生成角度分析,生物气的产生需要厌氧环境,而热成因气的产生也需要较高的温度条件,因此靠近盆地中心方向是页岩气成藏的有利区域。 2、页岩气的主要特征 2.1页岩气的成因特征 页岩气的成因类型有生物成因型、热解成因型和热裂解成因3类型及其混合类型。对生物成因气而言,其源岩的热演化程度低,R o一般不到0.7%,所生成

页岩气储层测井解释

页岩气储层测井解释 1.页岩油气储层地质特征 (1)连续型油气聚集单元 页岩油气藏的形成和富集有着自身独特的特点,其分布在盆地内,沉积厚度大、分布范围广的页岩地层中,自生自储,页岩即是烃源岩,也做为储集层,与常规油气藏不同,没有油水界面、气水界面等流体界面概念,属于连续型油气聚集单元。 (2)岩石矿物组成复杂 页岩油气储层不只是指黑色页岩,一切富含有机质,且天然气以吸附态、游离态赋存于岩石中的致密细碎屑岩都可统称为页岩油气储层。页岩油气储层矿物组成十分复杂,主要有石英、方解石、粘土矿物、黄铁矿等,而且不同盆地页岩油气储层的矿物含量差别很大。根据矿物组成的不同,页岩油气储层大致可分为三类:一类是富含方解石的钙质页岩油气储层;另一类是富含石英的硅质页岩油气储层,以及符合粘土矿物的粘土质页岩油气储层。 (3)富含有机质,储集空间类型复杂 页岩油气储层既是储集层,又是烃源岩,富含有机质,储集空间类型复杂,主要孔隙类型以粒间孔隙和有机质成熟后热解生成的孔隙为主,部分储层还发育天然裂缝。 (4)基质渗透率极低 页岩油气储层物性极差,储层孔隙度一般小于10%,基质渗透率一般为 0.0001~0.001mD,渗透率极低,一般以长距离水平钻井结合多级压裂方式求产。 (5)游离与吸附态两种赋存方式 页岩气主要有游离态、吸附态两种赋存状态,游离气是以游离状态赋存于孔隙和微裂缝中的天然气;吸附气则是吸附于有机质和粘土矿物表面的天然气,以有机质吸附为主,粘土矿物吸附可以忽略。致密砂岩气则主要是游离气,煤层气主要是吸附气。 2.页岩油气储层测井评价 在页岩油气储量评估中,测井专业的主要任务可分为两个部分内容:一是储层的定性识别;二是储层参数的定量计算。在储层参数的定量计算中主要包括有机碳含量、有机质成熟度、孔隙度、饱和度以及吸附气含量等几个要点。 (1)页岩油气储层定性识别 页岩油气储层由于含有丰富的有机质,测井响应特征与常规储层有明显不同。通常情况下,干酪根形成于还原环境,可以使铀沉淀下来,从而具有高自然伽马放射性特征,干酪根的密度较低,介于0.95~1.05g/cm3之间。干酪根的存在大大降低了储层体积密度,干酪根还具有较高的含氢指数和较低的光电吸收指数,导致储层具有高中子孔隙度、低光电俘获截面特征。页岩油气储层中含烃饱

精细油藏描述规范

3 工作流程 以油田钻井资料、地震资料为基础,通过井点地层精细对比、井断点的落实及地震精细解释,建立三维构造精细模型;通过储层精细划分、井点夹层描述、储层参数测井精细解释及取心井资料研究,建立三维储层精细模型(包括沉积相模型);开展模型合理粗化方法研究,把精细地质模型不失真的输入到数值模拟软件,并通过快速历史拟合,对模型进行验证,反馈信息,进一步修改完善地质模型。最终实现油藏的高精度拟合,并把数值模拟成果输出,进行各种剩余油指标的定量计算、统计分析,寻找剩余油潜力,结合油田开发状况分析及开发效果评价,制定合理、高效的油田开发调整及挖潜方案。同时实现油藏地质模型和数值模拟模型的资源共享,初步建立“数字油藏”。油藏描述工作流程见图1: 图1 精细油藏描述工作流程 4 精细油藏描述的基础资料 4.1 基础地质资料 4.1.1 地震资料:二维、三维地震资料。 4.1.2 钻井资料:工区内所有的探井、开发井、取心井,包括井别、井位坐标、

补心高、补心海拔、完钻井深、完钻层位、靶点坐标等信息。 4.1.3 测井资料:用于地层对比划分的常规测井曲线及相应的测井曲线数字带,特殊测井(核磁测井、成像测井等)曲线及数字带。 4.1.4 井斜资料:包括斜井、侧钻井、水平井的数字化井轨迹数据。 4.2 开发动态资料 4.2.1 开发数据:油田、开发单元及单井的开发数据,包括油水井月数据、油田开发月综合数据;井史资料(射孔、封堵、措施等数据)。 4.2.2 动态监测资料:包括动静液面、压力、试井、产液、吸水剖面,C/O测井、剩余油饱和度测井等监测资料。 4.3 开发实验资料 4.3.1 取心井资料:常规岩心分析、岩石薄片、扫描电镜、X衍射粘土矿物分析、X衍射全岩矿物分析、润湿性、敏感性、毛管压力、相对渗透率曲线等资料。 4.3.2 高压物性资料:包括油、气、水的高压物性数据(溶解油气比、地下原油密度、粘度、原油体积系数、压缩系数、天然气组份、体积系数等)。 4.3.3 原油性质数据:地面原油密度、粘度,不同含水时期、不同深度、平面不同部位原油性质变化数据。 4.3.4 油田水性质数据:主要包括矿化度和水型,不同含水时期的水型及水质变化数据。 4.3.5 天然气性质:气的类型(溶解气、气顶气和纯天然气)、气的主要成份、气密度等数据。 4.4 已有成果资料 以前开展研究的成果:包括文字报告、图件、表格及数据库等。 4.5 资料核实与修正 数据存在常规性错误,或数据之间存在着逻辑错误在所难免,为使研究成果更加准确、可靠,必须对数据进行检查与修正,减少数据的出错率,提高基础数据质量。如主要在以下几个方面进行数据校验: ◆数据的唯一性和一致性检查; ◆同一层的顶底面关系,顶面深度应小于或等于底面深度; ◆上下层之间的顶底面关系,上一层的底面深度应小于或等于下一层顶面深度;

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