Perspectivas de recursos de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui
(1. China United Coalbed Mtane Co., Ltd. Beijing 10011 2. Universidad de Minería y Tecnología de China (Beijing) Beijing 100083)
La cuenca Qinshui es la principal cuenca carbonífera de China. La lutita carbonosa oscura está ampliamente desarrollada en el techo y el piso de la veta de carbón No. 3 de la Formación Shanxi y en la veta de carbón No. 15 de la Formación Taiyuan. Resumen: Con base en el análisis de la distribución espacial, las características geoquímicas y las características del yacimiento del esquisto oscuro del Paleozoico en la cuenca de Qinshui, se prospeccionaron las perspectivas de recursos de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui y se propusieron inicialmente las perspectivas de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui. zona objetivo.
Palabras clave: cuenca de Qinshui de gas de esquisto
Perspectivas de recursos de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui
Antigua Yangjiaoye Jianfangchao Shaolongyi
(China United Coalbed Mamine Co., Ltd., Beijing 100083, Universidad de Minería y Tecnología de China, Beijing 100083, China)
Resumen: La cuenca de Qinshui es la principal cuenca carbonífera de mi país, con esquisto carbonoso oscuro. distribuidos en el techo y el piso de la veta de carbón 3# en la Formación Shanxi y la veta de carbón 15# en la Formación Taiyuan. A través de un análisis detallado de la distribución espacial, las características geoquímicas, las condiciones del yacimiento y otras características del gas de esquisto en la cuenca de Qinshui, se analizaron las perspectivas de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui y se propuso un área objetivo preliminar para las perspectivas de gas de esquisto. >
Palabras clave: gas de esquisto; cuenca de Qinshui
Proyecto de financiación: Proyecto de selección e investigación estratégica de recursos de gas de esquisto de la cuenca de Qinshui (Número de proyecto: 2009 GXQ15-07-03), investigación estratégica de recursos de gas de esquisto del norte de China y subproyecto de selección, proyecto del centro de investigación estratégica de recursos de petróleo y gas del Ministerio de Tierras y Recursos.
Acerca del autor: Gu, ingeniera geológica senior de yacimientos de carbón, se ha dedicado a la exploración geológica, el diseño y la investigación científica de yacimientos de carbón durante muchos años, y ahora trabaja en China United Coalbed Mtane Co., Ltd.
Introducción
Introducción
p>
El gas de esquisto es una nueva fuente de energía que existe en casi todas las cuencas. El gas de esquisto existe principalmente en lodo/esquisto oscuro, lodo/esquisto con alto contenido de carbono, lutita limosa intercalada, limolita arcillosa, limolita e incluso arenisca en estados adsorbidos y libres, y tiene las características de autogeneración y autoalmacenamiento (Zhang Jinchuan et al. otros, 2008).
Los recursos de gas de esquisto de mi país están ampliamente distribuidos en cuencas marinas y continentales, y existen recursos de gas de esquisto en varios períodos históricos geológicos dentro del territorio. La zona de desarrollo del gas de esquisto se divide aproximadamente en cuatro regiones correspondientes a la placa, a saber, el sur, el norte de China, el noreste, el noroeste y Qinghai-Tíbet. Está ampliamente distribuido en formaciones de esquisto marino, formaciones de esquisto terrestres y marinas y formaciones continentales. China (Zhang Dawei, 2011). Como puede verse en la Figura 1, la cuenca Qinshui ubicada en la Plataforma del Norte de China también es un área favorable para el gas de esquisto en China.
Figura 1 Diagrama esquemático de áreas de exploración favorables para gas de esquisto en China (basado en Zhang Dawei, 2011).
1 Antecedentes geológicos del desarrollo de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui
Descripción general de la cuenca de Qinshui 1.1
La cuenca de Qinshui está ubicada en el sureste de la provincia de Shanxi, a 35° 15 de latitud norte' a 38° 10', 111° 45' a 113° 45' de longitud este. El eje longitudinal de la cuenca es generalmente norte-noreste.
Figura 2 Mapa de ubicación del transporte
La cuenca Qinshui es una gran cuenca sinclinal compleja con tendencia norte-sur formada en la Era Mesozoica, ubicada en la parte occidental del Cratón del Norte de China. Como gran parte del norte de China, la corteza se hundió constantemente desde el Cámbrico hasta el Ordovícico medio, formando depósitos de carbonato marinos poco profundos sobre un antiguo basamento cristalino. Después del Ordovícico medio, debido al movimiento de la corteza de Caledonia, toda la plataforma del norte de China se elevó, lo que provocó la falta de sedimentos del Ordovícico tardío al Carbonífero temprano en la cuenca. En el Carbonífero Medio, el movimiento herciniano provocó que la corteza en el área continuara hundiéndose y recibiendo sedimentación nuevamente, lo que se manifestó como un lento hundimiento general de la corteza. No se formaron fallas ni pliegues obvios en la cuenca, y en el Carbonífero. Se depositaron estratos carboníferos del Pérmico, formando los dos conjuntos tempranos y tardíos de rocas generadoras del Paleozoico. La estructura general de la cuenca es relativamente simple y se caracteriza por el desarrollo de pliegues secundarios internos. La línea estructural se distribuye en el noreste y los extremos norte y sur están afectados por estructuras límite. La dirección de la línea estructural es hacia el noreste o casi de este a oeste.
1.2 Desarrollo y distribución de las lutitas
Los estratos Carbonífero-Pérmico están ampliamente distribuidos en la cuenca, están bien conservados y tienen un espesor estable. Según datos de perforación de 85 yacimientos de carbón en 8 áreas mineras de la cuenca, el espesor total de la Formación Carbonífera Taiyuan es de 84,27-125,33 m, con un promedio de 105,02 m, y el espesor máximo se ubica en Shouyang, Yangquan y Shunzuoquan (Tabla 1).
Entre ellos, el espesor total de lutita es de 46,61 ~ 64,15 m, con el espesor máximo ubicado en Shouyang, Yangquan, Heshun Zuoquan, y su contenido porcentual es de 50,56% ~ 57,18%, especialmente en Qinyuan y Gaoping Fanzhuang.
Tabla 1 Espesor y cambio porcentual del esquisto de la Formación Taiyuan en la Cuenca Qinshui
Según datos de perforación de 88 campos de carbón en 8 áreas mineras de la cuenca, el espesor total del Pérmico Inferior La Formación Shanxi tiene 43,63 -102,43 metros, con un promedio de 60,12 metros (Tabla 2), y el punto más grueso se encuentra en el área de Qinyuan. El espesor total de la lutita es en su mayoría de 27,62 ~ 71,36 m, y la parte más gruesa también se encuentra en el área de Qinyuan. Su contenido porcentual es de 56,69% ~ 72,22%, siendo el más alto en las áreas de Heshun-Zuoquan y Qinyuan.
Tabla 2 Espesor y cambio porcentual de la lutita de la Formación Shanxi en la Cuenca Qinshui
La Formación Shihezi Inferior del Pérmico en la cuenca tiene un espesor de 60 ~ 90 m, generalmente unos 70 m de espesor, y está Compuesto principalmente por areniscas, limolitas y rocas arcillosas.
La Formación Shihezi del Pérmico Superior en la cuenca tiene un espesor de 380-580 m y está compuesta de arena variada y lutita.
Estos dos grupos de estratos se desarrollan básicamente en toda la cuenca. En los pozos parámetros P5 y P6 que se han construido en Shouyang en el norte de la cuenca y el pozo TL006 en el sur, la curva de registro de gas muestra que ambos grupos de formaciones tienen gas.
La profundidad de enterramiento de la Formación Shanxi y la Formación Taiyuan se profundiza gradualmente desde el borde de la cuenca hasta el centro de la cuenca, y la profundidad más profunda supera los 1000 m (ver Figuras 3 y 4).
Figura 3 Mapa de contorno de profundidad de entierro de lutita oscura en la Formación Shanxi
Figura 4 Mapa de contorno de profundidad de entierro de lutita oscura en la Formación Taiyuan
1.3 Formación de esquisto Earth Chemical Características
1.3.1 Contenido de TOC (carbono orgánico total)
El contenido de TOC (carbono orgánico total) es un criterio importante para evaluar el gas de esquisto. Basándose en estadísticas de las cuencas de gas de esquisto de América del Norte (Tabla 3), Schlumberger propuso que el estándar mínimo para el contenido de carbono orgánico total de los recursos de gas de esquisto debería, en principio, exceder el 2%.
Tabla 3 Criterios de evaluación para el contenido de carbono orgánico total de rocas generadoras de gas de esquisto
(Según datos de Schlumberger), 2006
Analizando la Formación Taiyuan de Qinshui Cuenca Y el contenido de TOC (carbono orgánico total) de la lutita de la Formación Shanxi se midió mediante muestreo (ver Tabla 4). El valor de TOC de la lutita de la Formación Shanxi en el área de Yangquan en la parte norte de la cuenca es de 7,33% ~ 8,64%. , y el valor de TOC de la lutita de la Formación Taiyuan es del 0,96% al 1,54%, el valor de TOC de la lutita de la Formación Shanxi en la parte sur de la cuenca es del 1,77%. De acuerdo con los estándares anteriores, la calidad del kerógeno de esquisto en la cuenca de Qinshui es mayoritariamente buena.
1.3.2 Madurez de la materia orgánica (Ro)
Se tomaron muestreos para probar la madurez de la materia orgánica en las partes norte, central y sur de la cuenca Qinshui. Los resultados estadísticos se muestran en la Tabla 5. El valor Ro de toda la cuenca se sitúa entre el 2,24% y el 2,95%. Según la experiencia de explotación de gas de esquisto de América del Norte, el valor mínimo de Ro de las formaciones de gas de esquisto es del 0,4%, y la madurez de la materia orgánica de la lutita arcillosa en la cuenca de Qinshui también cumple con las condiciones para la formación de gas de esquisto.
Tabla 4 Lista de análisis de carbono orgánico total y datos de prueba de esquisto en la cuenca de Qinshui
En resumen, la distribución espacial, el espesor y los indicadores geoquímicos de la formación de esquisto Carbonífero-Pérmico en Qinshui Cuenca Todos estos son propicios para el desarrollo y exploración de gas de esquisto.
Tabla 5 Estadísticas de pruebas de lutita y lodo de la cuenca de Qinshui
2 Características del yacimiento de gas de esquisto de la cuenca de Qinshui y propiedades portadoras de gas
2.1 Características de rocas y minerales
Generalmente, el esquisto está dominado por minerales arcillosos y se puede utilizar como roca madre. Está compuesto de minerales arcillosos y materia orgánica.
Después de la identificación de muestras en sección delgada en la cuenca, hay siete combinaciones litológicas principales de lutita: lutita negra, lutita carbonosa, limolita arcillosa, lutita limosa, dolomita arcillosa, lutita dolomítica y caliza bioclástica. Los resultados muestran que la composición mineral de la lutita arcillosa en esta área es principalmente minerales arcillosos, y los minerales detríticos incluyen lutita, partículas de feldespato, mica, pirita granular, etc. , que contiene una pequeña cantidad de materia orgánica, consistente con las características básicas de la composición mineral de esquisto bituminoso.
2.2 Características de permeabilidad y porosidad
El gas de esquisto es un típico yacimiento de gas natural de "autogeneración y autoalmacenamiento", y la fuente de gas proviene del propio esquisto con capacidad de producción de gas. . Como yacimiento de gas de esquisto, las formaciones de esquisto tienen una porosidad muy baja. Según las estadísticas, después de alcanzar el umbral de generación de hidrocarburos, la porosidad de la matriz de las formaciones de esquisto es generalmente inferior al 10%. La mayoría de las lutitas también tienen una permeabilidad deficiente, normalmente inferior a 1 mD.
La porosidad total promedio de la matriz ocupada por petróleo, gas y agua en el esquisto de Woodford de la cuenca de Acoma en los Estados Unidos es solo del 6,515%, de la cual la porosidad efectiva es solo del 4,22%. La porosidad promedio del esquisto de Antrim en la cuenca de Michigan. es 5% ~ 6%. En tales condiciones de poro, la permeabilidad del esquisto es incluso menor que la de la arenisca hermética que contiene gas. Después de las pruebas, la permeabilidad de la lutita de la Formación Shanxi en la cuenca norte de Qinshui es de 0,895 mD y la porosidad es del 6,7%. La permeabilidad de la lutita de la Formación Shanxi en la cuenca sur de Qinshui es de 0,545 mD y la porosidad es del 3,3% (ver Tabla 6).
Tabla 6 Tabla de análisis de permeabilidad y porosidad del esquisto de la cuenca de Qinshui
2.3 Se tomaron muestras que contienen gas de Shouyang en el norte de la cuenca de Qinshui y de Jincheng en el sur para probar el gas de esquisto. contenido (ver Tabla 7).
Tabla 7 Estadísticas de prueba del contenido de gas de esquisto de la cuenca Qinshui
El contenido de la Formación Shanxi en el área de Shouyang es relativamente alto, lo que se puede comparar con el esquisto de Haynesville del Jurásico superior que ha sido Extraída industrialmente en los Estados Unidos, la lutita Woodford del Devónico superior es comparable a la lutita de Fayetteville. Aunque los datos de prueba de la Formación Shanxi en el área de Jincheng y la Formación Taiyuan en el área de Shouyang no son altos, básicamente han alcanzado el resultado final de la minería industrial y son comparables al esquisto del Alto Devónico New Albany en los Estados Unidos (según (a Li Yuxi 2010).
3 Prospectos de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui
Las formaciones de esquisto del Carbonífero-Pérmico en la cuenca de Qinshui no sólo están ampliamente distribuidas, son espesas, tienen un alto contenido de carbono orgánico y tienen una madurez media. , pero también El área expuesta es grande y el entierro es poco profundo, lo que la convierte en una formación favorable para el desarrollo de gas de esquisto (ver Tabla 8). El espesor de la lutita oscura de la Formación Carbonífera Taiyuan es de 84,27 ~ 125,33 m, con un promedio de 105,02 m, el contenido de carbono orgánico total es de 0,96% ~ 1,54% y el Ro de 2,35% ~ 2,77%. El esquisto de la Formación Pérmica Shanxi es 43,63 ~ 65433. El espesor acumulado de la lutita superior e inferior de la Formación Shihezi en el Pérmico supera los 200 metros.
Tabla 8 Parámetros de las capas de gas de esquisto favorables en la cuenca Qinshui
Basado en el carbono orgánico total (TOC) superior al 2% y madurez térmica (Ro) superior al 0,4%, tienen las condiciones básicas para la formación de gas de esquisto con valor industrial, así como un gran espesor, una profundidad de entierro moderada y exhibiciones de gas en esquisto oscuro. , etc. condición. Además, la composición mineral, la permeabilidad y la porosidad del esquisto en la cuenca han alcanzado las condiciones de un yacimiento de gas de esquisto, lo que indica que vale la pena esperar con ansias las perspectivas de gas de esquisto en la cuenca de Qinshui.
4 Conclusión
La cuenca de Qinshui es la principal cuenca carbonífera (Carbonífero-Pérmico) de mi país. El grado de exploración geológica de los yacimientos de carbón en toda la cuenca es alto. Especialmente el grado de exploración y desarrollo de metano en yacimientos de carbón es alto, actualmente es la cuenca más alta de mi país. Las formaciones que contienen carbón son formaciones complejas que contienen vetas de carbón, lutitas oscuras, areniscas y, a veces, carbonatos. Entre ellos, las vetas de carbón, las lutitas oscuras y las margas pueden generar petróleo y gas, y las areniscas y las rocas carbonatadas pueden convertirse en yacimientos convencionales y/o no convencionales. Algunos hidrocarburos que quedan en la capa generadora de hidrocarburos después de la migración de los hidrocarburos se denominan metano de lecho de carbón y gas/petróleo de esquisto, respectivamente. Cuando las rocas areniscas y carbonatadas en las medidas de carbón tienen buena porosidad y permeabilidad, se pueden formar yacimientos de petróleo y gas convencionales (especialmente yacimientos de gas). Cuando la porosidad y la permeabilidad son deficientes, también son posibles yacimientos de gas compactos no convencionales. Obviamente, la asociación del metano de las capas de carbón con el gas/petróleo de esquisto debería ser un fenómeno más común en las medidas de carbón en fase de transición (alternativa) marino-terrestre.
Los mecanismos de aparición del gas de esquisto y del metano de yacimientos de carbón tienen algo en común. Ambos tienen una parte considerable del gas en estado adsorbido. Antes del desarrollo, la mayor parte del metano de los yacimientos de carbón se adsorbía en la superficie y el interior de las partículas de carbón. Según los valores de prueba de los yacimientos de gas de esquisto desarrollados en los Estados Unidos, la proporción de gas adsorbido puede alcanzar entre el 20% y el 80%. Otra parte del gas se encuentra en estado libre en las microfisuras del esquisto y en las fisuras de las vetas de carbón. Los principales métodos que desarrollan son los pozos horizontales y el fracturamiento, los cuales tienen un largo período de producción efectiva. La principal diferencia es que el desarrollo de metano en capas de carbón utiliza drenaje, reducción de presión y desorción, mientras que la fracturación por etapas de gas de esquisto tiene mayores capacidades de creación de fracturas, y la producción de reducción de presión en los pozos de desarrollo puede producir gradualmente gas adsorbido.
Si el gas de esquisto, el metano de las capas de carbón y el gas de arenisca compacta están estrechamente asociados en el espacio en la cuenca de Qinshui, el siguiente paso será estudiar la viabilidad de una exploración y desarrollo integrales.
Referencia
Zhang Dawei. 2011. Principales formas de acelerar la exploración, el desarrollo y la utilización del gas de esquisto en China. Industria del gas natural, 31(5); 1~5Zhang Jinchuan, Xu Bo, Nie Haikuan, et al. Potencial de exploración de los recursos de gas de esquisto de China [J]. Industria del gas natural, 28(6);