影响页岩气高产的地质因素分析

彭恒伟

长江大学地球科学学院 湖北 武汉 430100

摘要：本文主要对页岩气特征，页岩气高产的地质因素相关内容进行了阐述，以期为我国的能源开发提供依据。关键词：页岩气 高产 地质因素

Geological factors contributing to shale gas yield

Peng Hengwei

Yangtze University，Wuhan 430100，China

Abstract：This paper describes the characteristics of shale gas and the geological factors contributing to shale gas yield to provide guidance for the energy development in China.

Keywords：shale gas；high yield；geological factor随着社会的不断发展，天然气的需求量也逐渐上升。岩气层作为一种可供开采的天然气资源，具有开采寿命长和生产周期长的优点，作为传统天然气的有效补充，人们也逐渐认识到页岩气的重要作用，在调整我国的能源结构，推动国民经济不断增长过程中占有非常重要的位置。我国的页岩气可采储量居世界第一，而岩气高产的地质原因成为了广大地质工作者探讨和研究的主要课题。造裂缝的主要作用及不利作用分析：通常来说，裂缝尺度小的能够使储层物性得到改善，有利于成藏；裂缝尺度大，会使得大量的岩气尚失，地下水大量聚集了，使岩气很快散失，不利于成藏。除此之外，有关专家指出，岩气的运移体制会随着裂缝尺度的变化而变化，所以，对某处的裂缝因素对成藏产生影响分析的时候，应该对裂缝尺度进行重点考虑[2]。1 页岩气特征

1.1 自身具有成藏系统

同其它天然气相比，页岩气自身就具有很好的成藏条件。成藏条件和沉积环境、总有机碳含量、干酪根类型有关。从沉积条件来看：页岩气成藏的最好岩源是那些有着高有机质的黑色泥岩，它们的形成要有封闭性好、沉积条

1.3 复杂的成藏条件

由于页岩的渗透率很低，存储层不具规律性，含气量有较大的波动性。相关专业人员针对美国开采的不同种类的页岩系的含气量、储层厚度等进行绘图，观察，并对页岩气的地质因素进行讨论、对比，通过实验得出，各类关系图形的形状各不相同，这表示页岩有着十分复杂的成藏条件。件好的还原环境。如果沉积速度快，就能够使得含有丰富有机质的页岩未被氧化以前就可以大量的沉积下来，水体缺氧就能够控制生物的各种活动，避免有机质被其破坏。从总有机碳含量来看，评价烃源岩丰都的一个重要指标就是总有机含碳量，同时它也是判断生烃强度以及生烃量的一个非常重要的参数。随着岩性的改变，总有机含碳量也会随着发生变化，针对那些粘土含量高的泥页岩来说，具有很强的吸附功能，因而有机碳含量非常高，从而使得源岩的有机含量下限值逐渐变高，若烃源岩的有机质种类越好，相应的热演化程度就会变高，碳含量就会逐渐降低。从干酪根类型来看：热演化程度含气页岩的热成熟度一般都是用Ro来表示，Ro越高则说明产气的可能就越大，页岩气的生成过程贯穿于有机质向烃类演化的整个变化过程中。换句话说，一旦页岩层中有机质达到了生烃的相应标准，即Ro>0.4%，就能够生成天然气，就能够在页岩中聚集成藏。

值得注意的是，虽然页岩没有对盖层的环境各条件进行明确的规定，但是，不可否认的是，封盖条件越好，页岩气成藏效果越好[1]。2 页岩气高产的地质因素2.1 含气量

含气量是页岩气高产的一个重要因素。含气量决定着页岩气是否具有开发的价值，是否能够带来更高的经济利益。页岩气是以吸附以及游离状态作为主要存在方式的

非常规天然气，主要的成分是甲烷。页岩气含气量指的是除开温度和压力因素，每吨岩石所含有的天然气总量。从实际的角度来看，页岩气停留于烃源岩中没有被排出的气态烃。在一段时间之后，烃源岩可以适应自身吸附、游离后，剩余的成分就会通过多种途径排出源岩[3]。页岩的吸附气是存在于黏土颗粒表面，黏土类型不同，对页岩气的吸附能力也存在着差异，再加之页岩自身分布不均的特性。所以，含气量会受到页岩组成成分的影响，特别是页岩的有机质成分对含气量的影响最大。游离气一般都会存在于各种裂缝中，其中，对游离气的影响最大的裂缝是空隙度。有关专家的实验探究结果证明，一旦改变压力、温度，吸附和游离气会互相转换。所以，影响页岩含气量的原因还有温度和压力[4]。除了以上因素影响含气量之外，含水量也是影响含气量的原因之一，如果空隙空间固定不变，在含水饱和度不断加大的情况下，页岩含气量会逐渐减少。1.2 气藏边界不明显

对于页岩气来说，本身就具有低孔、低渗等特点，基于此，和其他的油气比较，页岩气含气浓度更大，页岩气富集的主要因素是裂缝和孔隙发育使得存储层条件改善造成的。正因为页岩气藏是由“裂缝圈闭”形成，因此，就会存在气藏边界不明显的特性。在岩气成藏的过程中，构2.2 岩体厚度和面积

页岩具有低孔、低渗的特点，在页岩气的开采过程（下转第7页）

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2017年第12期工业、生产单段式橡胶膜密封气柜设计要点

何鸿

新疆化工设计研究院有限责任公司 新疆 乌鲁木齐 830010

摘要：重点探讨了单段式橡胶膜密封气柜的设计要点，将之与两段式的橡胶膜密封气柜设计相对比有着十分显著的优势特性。通过在其内部仅安装单个活塞档架，便可大大降低制造活塞所需用到的零部件，且安装过程也相对较为简便，能够有效降低来自于侧板处的腐蚀现象。

关键词：单段式 橡胶密封气柜 设计要点

Design points for single section rubber seal gasholder

He Hong

Xinjiang Chemical Design Institute Co. Ltd.，Urumqi 830010，China

Abstract：This paper explores the design points for single section rubber seal gasholder，which has a remarkable advantage compared with the two-stage rubber seal gas cabinet. A single piston ledge installed within can significantly reduce the parts and components used for manufacturing piston and the simple installation process can eliminate the corrosion in the side of the holder. 

Keywords：single section type；rubber seal gasholder；design point单段式橡胶膜密封气柜仅包含单个橡胶膜与两圈密封，相较于两个橡胶膜而言其密封安全性能更强，在实际运行过程中所需实施的检修工作量也可大大降低。另外，单段式橡胶膜密封柜的压力相对较为稳定，因不会遭受来自于构件间的扰动影响，其运行速度往往能够达到6m/min以上，且十分稳定，这些都是单段式橡胶膜密封气柜的主要优势特点。本文将重点就单段式橡胶膜密封气柜的设计要点展开具体探讨。侧板厚度为6mm，板内应力即为：2F=275000/1000/6≈45.8N/mm据此表明应力相对较小。4 活塞设计

单段式活塞的主要功能包括：⑴可确保橡胶膜顺利升起与降落。⑵可确保足够的贮气压力。部分设计仅是单一的将两段式三角桁架式活塞档架顶端作加高处理。这一处理方式对压力不足3kPa的气柜可能是有效的，然而针对体积相对较大的高压柜则并不一定会有效果。若活塞半径为R，贮气压力为p，这时p方向便应当调整为内向。若活塞档架水平支撑竖向间隔距离为a，便可确定出活塞档架上的单根水平支撑压力F为：F=R·p·a据此便可表明单根水平支撑所承受大压力和活塞半径、贮气压力和支撑竖向间距为正比例关系。考虑到压力因素，支撑杆的稳定程度也便成为了在结构设计方面所必须予以考量的一项核心因素。对此要切忌简单的套用两段式活塞结构方式以及单纯采用加大水平支撑断面的措施。实际测算表明，活塞档架形式采用圆筒状结构形式相对较为适宜。1 立柱设计

立柱截面的确定主要是基于施工荷载的基础之上，并非受制于自重、风载和地震效应的影响。体积不足150000m3的气柜立柱选用HW200×200便完全够用。需重点指出的是将气柜外部回廊称作抗风桁架是不正确的。实际计算显示，气柜自身的抗剪力刚性程度完全能够承受风荷载，抗风桁架作用相对一般。一般回廊间距大都选取9m或12m相对较为适宜。2 柱距设计

气柜的容量大小是通过工艺确定出来的，在容积得到明确之后，柜体高度及直径也将通过结构专业来予以明确，适宜的高径比不仅是依据圆柱体表面积最小原则来予以明确。经过计算处理便可表明高径比相对较大的气柜其钢材耗损量明显会更低一些。目前在一些稀油密封柜当中其高径比往往会达到1∶2左右，且经实际运行检验表明效果优异。对单段式密封膜气柜设计而言，其有效容积通常为2倍的橡胶膜高度和气柜截面积乘积，并基于此得出气柜直径。立柱数目通常为4的倍数，这不但更有利于钢结构施工的开展，对于附属设施设置也十分便捷，如调平装置、排水、放散等施工处理。5 结束语

总而言之，本文主要就单段式橡胶膜密封气柜的设计要点展开了具体的探究工作，其中主要包括了立柱设计柱距设计、侧板设计、活塞设计等四个方面的设计内容。相信随着当前国内橡胶膜技术的不断发展，当前一段式的大型柜也处在不断的发展建设过程当中，在可预见的未来橡胶膜密封气柜必定会取得巨大的发展与进步，其应用前景也十分广阔。3 侧板设计

橡胶膜密封气柜活塞对气柜侧板变形没有过于严苛的要求，因而侧板厚度通常＞4mm，压力＞10kPa，厚度＞5mm即可。采用较为简单的方式便可求出。若气柜半径为25m，贮气压力为11kPa；由于结构对称以及荷载对称，顺着任意直径切开，便可得出高度为1m的侧板拉力F：F=R·p=25×11=275kN参考文献 

[1] 刘红娟.单段式与两段式橡胶膜煤气柜技术的对比分析[J].冶金动力，2013（11）.

[2] 李伟，郭鹏.橡胶膜密封储气柜技术的开发及应用[C]//2015中国燃气运营与安全研讨会论文集.2015.

作者简介

何鸿（1987-），男，中级职称，研究方向：压力容器设计和工程管理。

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