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页岩的生气潜力直接影响页岩的含气性,进而影响页岩气的资源潜力。本论文应用生烃动力学模拟实验,系统地研究了排油效率对页岩生气作用的影响,初步建立了利用沥青含量来估算页岩排油效率的方法,并在此基础上,以南方地区两口钻井为例,探讨了下寒武统与下志留统页岩地层的生气潜力。论文取得的主要成果与认识包括: 1.封闭体系下,低成熟页岩中干酪根的生气潜力与其类型密切相关:干酪根的生油潜力越高,其生气潜力越大;不同类型干酪根完全排油之后的生气潜力与其初始生油潜力呈负相关关系。对Ⅰ/Ⅱ型倾油干酪根而言,排油效率是影响其后期生气潜力的关键因素。 2.页岩的排油效率对其生气潜力、气体成分及碳同位素组成均具有重要影响。随着排油效率的减小(残留油数量增加):(1)页岩总气态烃(C1-5)产率、重烃(C2-5)产率增大,甲烷碳同位素变轻;(2)页岩有机质生气窗范围变宽,但主生气期(转化率20-90%)的成熟度范围变窄。同时,页岩有机质在裂解过程中干酪根与残留油存在相互作用,导致残留油的裂解有所滞后,并一定程度上抑制了干酪根的裂解,使其在裂解晚期形成相对较多的甲烷。此外,排油效率对气体碳同位素演化特征具有明显影响,在Ro1.93%之后,图版δC1~δC2-δC3、Ln(C1/C3)~δC1-δC3及Ln(C2/C3)~δC2-δC3中呈现出较好的规律。 3.显微镜下沥青含量鉴定表明,南方下古生界海相页岩地层中存在以块状或条带状富集的团块状沥青和呈细小分散态的细散状沥青。黄页1井下寒武统页岩样品中含有大量的细散状沥青,沥青的面分布率介于0.55%-1.12%;根据有机质在热演化过程中碳元素的转化关系,估算其排油效率介于41%-88%,且上部层段(78%-88%)要高于下部(41%-64%)。彭页1井下志留统页岩样品中细散状沥青的含量较少,沥青含量的面分布率介于0.15%-0.48%,其排油效率随深度变化不大,大部分层段大于65%(68%-76%)。 4.结合热模拟实验及两套页岩地层排油效率的估算结果,计算得到黄页1井下寒武统页岩排油之后的生气潜力介于163.32-277.70 ml/g TOC,平均218.09 ml/g TOC。由于其有机碳含量很高,该套地层生气潜力较大(介于8.71-24.92 m3/t);而彭页1井下志留统页岩排油之后的生气潜力介于193.02-235.00 ml/g TOC,平均205.91 ml/g TOC,该套地层生气潜力介于2.61-9.50m3/t。结合实际地质背景,认为南方下古生界具有工业前景页岩地层TOCR值最低要大于1.1%(排油效率≤60%,成熟度Ro>3.5%);在成熟度Ro3.0%的地区,排油效率低于80%时,页岩地层TOCR下限值为1.5%;同时,在成熟度Ro2.5%的地区,页岩地层TOCR下限值为2.0%。 本论文研究成果有助于进一步明确高过成熟页岩的排油效率及其生气潜力,为我国页岩气的评价提供了依据。