ＬｏＷ ＣＡＲ８０Ｎ ＷｏＲＬＤ ２０１４，ｌ 环境保护 关于影响页岩气含气量参数的初步调查研究 四川盆地有机碳含量对其的影响 牟必鑫 ，，陈杨２，３ （１．成都理工大学能源学院，成都６１００５９；２．四川省煤田地质工程勘察设计研究院，成都６１００７２；３．页岩气四川省评价与开采重点实验室，６１００９１） 【摘 要】对美国页岩气领域的理论研究的基础上，分析了页岩气成藏的主控因素，主要包括有机质类型和含量、裂缝、成熟度、孔隙度和渗透率、 厚度、矿物组成、深度、湿度、温度与压力等，其中有机质类型和含量、裂缝、成熟度以及孔隙度、渗透率是控制页岩气成藏的主要因素。概述了目前 我国对页岩气区块优选的一些参数条件。阐述了总有机碳含量与实验室等温吸附模拟中兰氏体积和含气量的关系，重点分析了四川盆地泥页岩有 机碳含量与含气量的相关性。 【关键词】页岩气；控制因素；四川Ｉ盆地；含气量；有机碳含量 【中图分类号】ＴＥ６６２ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１４）Ｏ１—０００５—０３ 引言 有机碳含量是页岩气聚集成藏最重要的控制因素之一， 页岩气是指主体位于富有机质泥页岩中，以游离或吸附 其含量的多少与页岩颜色、密度、抗风化能力、放射性和硫含 状态为主要存在方式的天然气．其常分布在盆地内厚度较大 量都密切相关，最重要的是控制着页岩的含气量。同时干酪根 的烃源岩地层中。与常规天然气比，页岩气开发具有资源潜力 类型也影响着气体含量、赋存方式及气体成分。 大、开采寿命长和生产周期长的优点＿１＿。美国页岩气产量２００９ 关于页岩气藏形成的有机碳下限值．很多学者都进行过 年接近１０００亿ｍ ．超过我国常规天然气的年产量（当年我国 研究 Ｂｏｗｋｅ 认为获得一个有经济价值的勘探目标有机碳下 天然气产量８３０亿ｎｌ ）。２０１０年产量达到１３７９亿ｍ ，２０１１年 限值为２．５～３％；Ｓｃｈｍｏｋｅｒｔｓ］￣Ｊ认为产气页岩的有机碳含量（平 接近１８００亿ｍ 。而２０１２年已达到２６６３亿ＩＴＩ３。美国页岩气的 均）下限值大约为２％。目前。我国对页岩气资源量的评价标准 发展充分显示了页岩气对缓解日益紧缺的能源问题有着极为 是按照远景区有机碳的平均含量应大于Ｏ．５％，有利区有机碳 重要的作用。目前，我国的主要任务是页岩气资源评价，而评 的平均含量应不小于１．５％［９１ 价中舍气量的大小起着决定性的因素，因此，研究舍气量的影 １．２成熟度 响因素是很有必要的。 调查发现，美国主要页岩气盆地的页岩成熟度变化较大． １页岩气主要成藏控制因素 从未成熟到成熟都有发现。页岩气的生成贯穿于有机质向烃 通过对美国页岩气藏的实例分析发现．绝大多数页岩气 类演化的整个过程，所以，不同成熟度的页岩都有形成页岩气 藏都不相同，控制其成藏的因素差别也很大（表１）。在系统分 藏的潜力。但是，不同成熟度阶段的页岩气主要成因类型及产 析美国页岩气藏特征的基础上．结合天然气成藏和分布序列． 气量都有所不同．低成熟度页岩气藏主要是生物成因．产气量 一分析了页岩气基础理论、成藏条件以及成藏主控因素。控制页 般不高：低成熟过后．热成因的湿气含量增加：随着成熟度 岩气成藏的因素主要包括有机质类型及含量、裂缝、成熟度、 的进一步增加到过成熟阶段．液态烃裂解生成大量干气．此阶 孔隙度和渗透率、厚度、矿物组成、深度、湿度、温度与压力等。 段形成页岩气藏的潜力巨大。当前我国对页岩气的评价过程 其中有机质类型和含量、裂缝、成熟度以及孔隙度、渗透率是 中，成熟度（Ｒｏ＜３．５％）：Ｉ型干酪ｔ￣－＞１．２％；ＩＩ 型干酪根＞ 控制页岩气成藏的主要因素．因此．正确评价这些参数的作用 ０．９％；ＩＩ 型干酪根＞０．７％；ＩＩＩ型干酪根＞０．５％【９】。 及其影响对合理评价页岩气藏具有重要意义。日 １．３裂缝 表１国含气页岩主要特征 裂缝的发育对页岩气藏的作用比较复杂。裂缝有助于页 盆地 页岩名称 时代 气体成因 埋藏深度 （厚度（岩层中游离气含量的增加和吸附气的解吸。通常裂缝较发育 ｍ） ｎ１） 阿巴拉契亚 Ｏｈｉｏ 泥盆纪 热解气 ６１Ｏ～１５２４ ９１－６１０ 的气藏，其品质也较好。页岩具有非常低的原始渗透率，而裂 密执安 Ａｎｔｒｉｍ 泥盆纪 生物气 １８３￣７３０ ４９ 缝对储层渗透率的改善尤其明显。因此对页岩气产量的增加 伊利诺斯 Ｎｅｗ Ａｌｂａｎｖ 泥盆纪 热解气、生物气 １８３－１４９４ ３１—１４０ 具有重要意义，如果天然裂缝发育不够充分．生产中就会进行 福特沃斯 Ｂａｒｎｅｔｔ 早石炭世 热解气 １９８１～２５９ｌ ６ｌ～１５２ 压裂来产生更多的裂缝。为天然气解析提供更大的压降和面 圣胡安 Ｌｅｗｉｓ 旱白垩世 热解气 ９１４—１８２９ １５２—５７９ 积。与此同时，如果裂缝规模过大，可能导致天然气的散失。 盆地 有机碳含量 镜质体反 合气量（％） 孔隙度（％） 渗透率 （％） 射率（％） １．４孔隙度和渗透率 阿巴拉契亚 ０．５－２３．０ ０．４－４．０ １．７０—２．８３ ２．０—１ １．０ ＜Ｏ．１ 孔隙度和渗透率是常规油气藏中储层特征研究中最重要 密执安 ０．３—２４．０ ０．４－０．６ １．１３－２．８３ ２．０一ｌ０．Ｏ ＜０．１ 的两个参数，这对于页岩气藏同样适用。含气页岩一般显示较 伊利诺斯 １．０－２５．０ ０．４－０．８ １．１３－２．６４ ５．Ｏ～ｌ５．０ ＜Ｏ．１ 低的孔隙度（小于１０％）．而孔隙度大小直接控制着游离态天 福特沃斯 １．０～１３．０ １．０～２．１ ８．４９－９．９１ １．０—６．Ｏ ０．０ｌ 然气的含量。由于页岩的孔隙基本都十分微小。存在大量的内 圣胡安 ０．５￣３．０ １．６一１．９ ０．３７￣１．２７ ０．５—５．５ ＜０．１ 表面积，可储存大量以吸附方式赋存的天然气。渗透率是判断 注：据文献【３，４．５．６．７】．数据由英制单住换算。 １．１有机质类型及其含量 页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数。页岩的基质渗 环境保护 ＬＯ ＣＡＲＢ０』ｖ ０ＲＬＤ ２０ｊ４／Ｊ 透率非常低，一般小于０．１ｘｌＯ。 ｍｚ，平均吼道半径不到 ０．００５ｔｘｍ［ ，但随裂缝的发育可大幅度提高 据观察，发现其吸附气占总含气量比例的４０—８５％（表２），所 以，吸附气量的多少很大程度的反映了总合气量的多少。 表２美国几个主要含气页岩层段吸附气比例 页岩 Ｂａｒｎｅｔｔ组 ０ｈｉｏ组 Ａｎｔｒｉｎｌ组 ＮＣＷＡｌｂａｎｖ组 １．５矿物组成 页岩的矿物成分较复杂．除高岭石、蒙脱石、伊利石等黏 土矿物以外，还混杂石英、长石、云母等许多碎屑矿物和自生 盆地 Ｆｏｒｔ Ｗ０ｒｔｈ Ａｐｐａｌａｃｈｉａｎ Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｉｌｌｉｎｏｉｓ 地层 密西西比系 泥盆系 泥盆系 泥盆系 吸附气（％） ４０－６０ ５Ｏ左右 ７０～７５ ４０～６０ 矿物。资料分析，石英含量、有机质都很高的页岩脆性强，容易 在外力作用下形成微裂缝，有利于天然气渗流。该现象一方面 说明岩性及矿物成分是控制裂缝发育程度的主要内在因素， Ｌｅｗｉｓ组 Ｓａｎ Ｊｕａｎ 白垩系 ６０～８５ 同时也说明并不是所有优质烃源岩都能够形成具有经济开采 价值的裂缝性油气藏．高弹性模量、低泊松比、富含有机质的 有机碳含量越大，泥页岩孔隙中附着的有机质越多．相应 脆性页岩才是页岩气勘探的首要目标 １．６厚度 页岩厚度很大程度上控制着页岩气藏的规模，可根据页 岩厚度及展布范围来划分页岩气藏的边界。目前为止，页岩气 藏的页岩厚度还没有一个明确的下限值 密执安盆地Ａｎｔｒｉｍ页 岩气藏页岩的最小厚度大约为９．１ｍ，福特沃斯盆地的Ｂａｒｎｅｔｔ页 岩气藏３０．５ｍ的页岩厚度已被证明具有商业开采价值［８１。目 前，我国对页岩气资源评价的有效厚度参考标准为：单层厚度 大于ｌ０ｍ（海相）；泥地比大于６０％、连续厚度大于３０ｍ、最小 单层泥页岩厚度大于５ｍ（陆相和海陆过渡相） 。 １．７埋深 页岩气藏的埋深与其经济价值及其经济效益密切相关。 美国发现的页岩气藏通常分布在７６．２—３６５８ｍ范围的４个深 度段 一方面，随着埋深的增加，页岩气藏的勘探及开采的 难度和成本将会大幅度增加。另一方面，随着埋深的增加，温 度和压力相应增加．有机质的演化程度进一步加大，有利于页 岩气的生成与富集 因此。更深页岩气藏的勘探开发将是未来 的一个发展方向。目前，我国对页岩气资源评价标准的主体埋 深范围限定在５００～４５００ｍ之间。 １．８湿度 页岩的湿度对天然气的含气量有着重要影响。当岩石湿 度大时．水分相对较多，将占据一定的孔隙空间，降低游离态 的天然气体积．而且水比气吸附性能好，从而会占据部分活性 表面，导致吸附态天然气含气量降低。页岩湿度越高，其中流 体的流速越小．且生产中伴随大量产出水，增加生产的难度， 所以有利的页岩气区应该是地下水较少的区域。 １．９温度和压力 温度主要影响着吸附气体含量，温度增高，将增加气体的 活性．从而降低了吸附态天然气的含量。相对而言，压力对含 气量的影响更加明显，压力的增大，吸附态天然气与游离态天 然气的含量都将增大．但压力增大到一定程度后，含气量增加 缓慢．最后趋于稳定。当压力较低时，吸附态气体含量相对较 高。反之，游离态气体含量相对较高。 ２有机碳含量对页岩气含气量影响 目前国内对页岩气资源潜力评价时，吸附气含量的计算通 常采用实验室等温吸附模拟法。等温吸附实验所取得的兰氏体 积为该样品吸附含气量的理论最大值，需通过公式（１）矫正： ｑ ＝ＶＬ・Ｐ／（Ｐ ＋＿Ｐ） （１） 式中：ＶＩ——Ｌａｎｇｍｕ 体积，Ｉｎ ； Ｐ——地层压力．ＭＰａ： ＰＩ——Ｌａｎｇｍｕ．ｒ压力，ＭＰａ。 后得到吸附气量理论值 通过对北美页岩气储集层的数 增加了孔隙中的比表面积．有机质也增加了对天然气的亲和 性．从而泥页岩中吸附气含量应该随着增加。福特沃斯盆地 Ｂａｒｎｅｔｔ页岩气藏生产表明，气体产量大的地方、有机碳含量对 应也高 ，有机碳含量和气体含量（包括总气体含量和吸附气 含量）有很好的正相关关系（图１）。 一 ￡ｖ■ 钿面 宵机碳禽量／％ 图１福特沃斯盆地Ｂａｒｎｅｔｔ页岩气藏有机碳含量与气体含量关系 ¨ ¨¨ ¨ 。 对四川盆地采集了２０件泥页岩露头及钻井样品，并对其 进行实验分析，数据表明．总合气量以及兰氏体积的大小均随 有机碳含量的变化趋势呈正相关变化，即含气量和有机碳含 量有很好的正相关关系（图２，图３，图４）。 ＴＯＣ（％） 图２四川盆地上三叠统须家河组总含气量与ＴＯＣ关系图 ０ ６｛ ０．５｛ ／ ｏ ．童一— ・ 加０ ３ ｌ 珀 ｛ＴＯＣ（％） 图３四川盆地上二叠统龙潭组总含气量与ＴＯＣ关系图 ＴＯＣ（％） 图４四川盆地二叠一三叠系兰氏体积与ＴＯＣ关系图 ＬｏＷ ＣＡＲＢ０Ｎ Ｗ０ＲＬＤ ２０１４，ｌ 环境保护 挥发调整剂在环保型电热液体蚊香的应用研究 韦 金（柳卅ＩＩ华力家庭品业股份有限公司，广西柳州５４５６１６） 【摘 要】通过对挥发调整剂在电热液体蚊香的应用研究，进一步认识挥发调整剂对药液挥发速度、生物效果、挥发稳定性和生产成本的影响，开 发出长持效时间电热蚊香液，可减少包材的使用，降低可挥发有机物ＶＯＣ的挥发，达到节约成本，保护环境的目的。 【关键词】挥发调整剂；电热蚊香液；持效时间；挥发；药效；成本 【中图分类号】ＴＱ６５８．９ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１４）０１—０００７—０２ 刖晶 表１不同挥发调整剂含量药液挥发速率测试结果 电热液体蚊香是驱蚊药液及使驱蚊药液挥发的电子恒温 样品 挥发速率（ ｇ，ｈ） １％挥发调整剂 １８０ 加热器两部分的总称，主要由药液、加热器、芯棒和药瓶四部 ５％挥发调整剂 １３３ 分组成。药液由杀虫有效成分、溶剂、稳定剂、挥发调整剂等组 １５％挥发调整剂 ８９ 成ｌｌｌ。在电热蚊香液中，通过控制溶剂和挥发调整剂比例可以 ２５％挥发调整剂 ６７ 使有效成分达到比较理想的挥发速率日。增加能降低挥发速率 ３５％挥发调整剂 ４５ 的挥发调整剂用量，添加适量的杀虫有效成分，在保证其驱杀 ２不同挥发调整剂含量对电热蚊香液产品性 蚊虫生物效果前提下，延长每瓶药液使用时间，减少挥发性有 能的影响研究 机物的挥发量。以达到降低成本、减少污染、保护环境的目的。 １不同挥发调整剂含量对药液挥发速率的影 ２．１不同杀虫有效成分和挥发调整剂含量电热蚊香 响研究 液样品的制备 将６％氯氟醚菊酯、挥发调整剂Ａ、溶剂和助剂按比例称 将６％氯氟醚菊酯、挥发调整剂Ａ、溶剂和助剂按比例称 量，搅拌均匀，配制成含有５％、１５％、３３％挥发调整剂的３０ 量，搅拌均匀，配制成含有０．４％氯氟醚菊酯电热液体蚊香，分 晚、６０晚、９０晚三种规格电热蚊香液，其中分别含有０Ｉ４％、 别舍有１％、５％、１５％、２５％、３５％挥发调整剂Ａ。灌装至５０ｍＬ ０．８％、１．２％氯氟醚菊酯杀虫有效成分。灌装４０ｇ ５０ｍＬ药瓶 药瓶中，装好芯棒，盖好瓶盖。放置２４ｈ芯棒吸液饱和后，在 中，装好芯棒，盖好瓶盖。放置２４ｈ以上，芯棒吸液饱和后进行 （２６￣２）℃和（６０＋１０）％挥发室内进行药液挥发测试。待加热至 测试。 规定时间时，取下药液样品称重。用减重法，计算出药液挥发 ２．２不同挥发调整剂含量对电热蚊香液持效时间影 速率，单位：ｍｇ，ｈ。测试数据如表１。 测试结论：在相同杀虫有效成分含量的电热蚊香液中．挥 响测试 发调整剂含量增加，药液挥发速率降低。说明挥发调整剂可抑 测试方法：在（２６￣２）℃和（８０±１０）％挥发室内，用电热液 制药液的挥发．延长电热蚊香的持效时间 体蚊香器加热样品，待加热至药瓶内无药液时．加热 记录开 ３结论 ［５］Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ Ｓ Ｌ，Ｊａｒｖｉｅ Ｄ Ｍ，Ｂｏｗｋｅｒ Ｋ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｍｉｓｓｉｓｓｉｐｐｉａｎ Ｂａｒｎｅｔｔ （１）有机质类型和含量、成熟度、裂缝、孔隙度和渗透率、 Ｓｈａｌｅ，Ｆｏｒｔ Ｗｏｒｔｈ Ｂａｓｉｎ，ｎｏａｈ—ｃｅｎｔｒａｌ Ｔｅｘａｓ：Ｇａｓ－ｓｈａｌｅ ｐｌａｙ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ－ 矿物组成、厚度、湿度、深度、温度与压力等对页岩气的成藏起 ｔｒｉｌｌｉｏｎ ｃｕｂｉｃ ｆｏｏｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ［Ｊ］．ＡＡＰＧ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ．２００５，８９（２）：１５５～１７５． 着控制作用，其中有机质类型和含量、成熟度、裂缝以及孔隙 ［６］Ｈｉｌｌ Ｄ Ｇ，Ｌｏｍｂａｒｄｉ Ｔ Ｅ．Ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｇａｓ ｓｈａｌｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ［Ｍ］． Ｃｏｌｏｒａｄｏ：Ａｒｖａｄａ．２００２：１～１６． 度和渗透率是控制页岩气成藏的主要因素 ［７］Ｂｏｗ ｋｅｒ Ｋ Ａ．Ｂａｒｎｅｔｔ Ｓｈａｌｅ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｆｏｒｔ Ｗｏｒｔｈ Ｂａｓｉｎ；Ｉｓ—ｓｕｅｓ （２）四川盆地富有机质泥页岩中含气量的大小与有机碳 ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ￣］．ＡＡＰＧ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，２００７，９１（４）：５２３～５３３． 含量具有正相关关系，因此，在页岩气资源评价中，有机碳含 ［８］Ｓｃｈｍｏｋｅｒ Ｊ Ｗ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ—ｍａｔｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐａｌａｃｈｉ— 量这一参数具有关键性作用 ａｎ Ｄｅｖｏｎｉａｎ ｓｈａｌｅｓ ｆｒｏｍ ｇａｍｍａ—ｒ＿ｄｙ ｌｏｇｓ［Ｊ］．ＡＡＰＧ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，１９８１，６５ （７）：１２８５～１２９８． 参考文献 ［９］张金川，林腊梅，李玉喜，等．页岩气资源评价方法与技术：概率体积 【ｌ１张鸿翔．页岩气：全球油气资源开发的新亮点——我国页岩气开发 法咖．地学前缘，２０１２，１９（２）：１８４～１９１． 的现状与关键问题［Ｊ］．战略与决策研究，２０１０，２５（４）：４０６～４１０． ［１Ｏ］李新景，胡素云，程克明．北美裂缝性页岩气勘探开发的启示【Ｊ］．石 ［２］聂海宽，唐玄，边瑞康．页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发 油勘探与开发，２００７．３４（４）． 育有利区预测［Ｊ］．石油学报，２００９，３０（４）：４８４～４９１． 【３］Ｃｕｒｔｉｓ Ｊ Ｂ．Ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｓｈａｌｅ－ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ１．ＡＡＰＧ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，２００２，８６ 收稿日期：２０１３—１２—９ （１】）：１９２１～１９３８． 作者简介：牟必鑫（１９８８一），助理工程师，本科，主要从事页岩 【４］Ｗａｒｌｉｃｋ Ｄ．Ｇａｓ ｓｈａｌｅ ａｎｄ ＣＢＭ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｎｏａｈ Ａｍｅｒｉｃａ ｌ Ｊ１．Ｏｉｌ 气相关研究工作。 ａｎｄ Ｇａｓ Ｆｉｎａｎｃｉａｌ Ｊｏｎｒｎａ１．２ｏｏ６，３（１１）：１～５．