頁巖(Shale),頁巖是一種沉積巖,成分復雜,但都具有薄頁狀或薄片層狀的節(jié)理,主要是由黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成的巖石,但其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學物質。
頁巖(Shale)由黏土物質硬化形成的微小顆粒易裂碎,很容易分裂成為明顯的巖層。粘土巖的一種。成分復雜,除粘土礦物外,還含有許多碎屑礦物和自生礦物。具頁狀或薄片狀層理。用硬物擊打易裂成碎片。是由粘土物質經(jīng)壓實作用、脫水作用、重結晶作用后形成。頁巖抵抗風化的能力弱,在地形上往往因侵蝕形成低山、谷地。頁巖不透水,在地下水分布中往往成為隔水層。
中文名稱 | 頁巖 | 外文名稱 | Shale |
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類 別 | 沉積巖 | 形 成 | 由黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成巖石 |
頁巖發(fā)展現(xiàn)狀
中國綏棱開發(fā)頁巖陶粒企業(yè)有2個,一個是中國綏棱縣鑫秀公司投資建設; 另一個是哈市龍電花園賓館投資建設,這兩個項目全部建成投產(chǎn)后,陶粒頁巖開發(fā)能力達到30萬立方米,年生產(chǎn)混凝土陶粒砌塊30萬立方米,項目總投資達到4350萬元。
1、中國綏棱縣鑫秀公司年產(chǎn)20萬立方米陶粒頁巖開發(fā)項目。項目投資2700萬元建設,上陶粒生產(chǎn)設備4套,砼砌塊生產(chǎn)設備2套,采礦設備1套,項目全部建成后,年生產(chǎn)陶粒20萬立方米,陶?;炷林破?0萬立方米。年實現(xiàn)銷售收入6000萬元,利潤720萬元,稅金360萬元。
2、中國哈市龍電花園賓館10萬立方米頁巖開發(fā)項目。項目投資總額為1650萬元,其中固定資產(chǎn)投資1150萬元,流動資金為500萬元,企業(yè)占地32000平方米,土建2820平方米,上陶粒煅燒生產(chǎn)線兩條。
特性及其制作工藝
綏棱頁巖項目主要用以生產(chǎn)建筑用陶粒,所獲產(chǎn)品為300-500級 (即:容重為:300公斤/立方米-500公斤/立方米)的超輕保溫陶粒。其中:300-400級占80%以上。按粒徑分為:大粒(20mm以上);中粒(10mm-20mm);小粒(5mm-10mm)和陶砂(0.5mm-5mm)。產(chǎn)品質量達到國家標準,是生產(chǎn)輕體保溫建筑材料的優(yōu)質輕集骨架材料。
泥質頁巖
利用頁巖陶粒做為輕集骨架料,摻入陶砂、礦渣或煤灰等工業(yè)廢渣,采用水泥做為膠凝材料,所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有體輕、保溫、節(jié)能等特點。采用該產(chǎn)品做為建筑物墻體材料,可實現(xiàn)建筑節(jié)能。據(jù)測試,陶粒砌塊墻體厚度40cm傳熱系數(shù)相當于1.48m厚度粘土實心磚墻體,節(jié)能、保溫效果非常顯著。
1、非承重多孔保溫砌塊(輕集料混泥土小型空心砌塊)。按設計要求生產(chǎn),可做為框架結構設計的充填墻體材料使用,適用于高層建筑。
2、次輕混凝土承重多孔保溫砌塊。按建筑企業(yè)設計要求生產(chǎn),可做為非框架結構設計的墻體材料使用,產(chǎn)品特點除了具有保溫、節(jié)能的性能外,還具有強度高、可承重的特點,適用于多層建筑(8層以下)。
3、多孔內墻板。該產(chǎn)品規(guī)格為:寬度30cm、60cm;厚度6cm-12cm;長度為任意長。做為建筑內墻板,具有施工速度快、隔音、保溫、造價低等特點,適用于各種結構的房屋建筑。
4、空心保溫梁槽板。按設計要求生產(chǎn),解決了多層或高層建筑中混凝土圈梁傳熱系數(shù)大、保溫性能差的難題,適用于各種結構的房屋建筑。
2016年3月2日,中國財政部已明確采納該提案相關建議,將頁巖氣財政補貼政策期限延至2020年。其中:2016年—2018年補貼標準為0.3元每立方米,2019年—2020年補貼標準為0.2元每立方米。
頁巖分類
頁巖,成分復雜 ,但都具有薄頁狀或薄片層狀的節(jié)理,但其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學物質,根據(jù)其混入物的成分,可分為:
鈣質頁巖、鐵質頁巖、硅質頁巖、炭質頁巖、黑色頁巖、油母頁巖等其中鐵質頁巖可能成為鐵礦石,油母頁巖可以提煉石油,黑色頁巖可以作為石油的指示地層。
頁巖形成于靜水的環(huán)境中,泥沙經(jīng)過長時間的沉積,所以經(jīng)常存在于湖泊、河流三角洲地帶,在海洋大陸架中也有頁巖的形成,頁巖中也經(jīng)常包含有古代動植物的化石。有時也有動物的足跡化石,甚至古代雨滴的痕跡都可能在頁巖中保存下來。
頁巖常見類型
①黑色頁巖。含較多的有機質與細分散狀的硫化鐵,有機質含量達3-10%,外觀與碳質頁巖相似,區(qū)別在于黑色頁巖不染手。
②碳質頁巖。含有大量已碳化的有機質,常見于煤系地層的頂?shù)装濉?span id="t898ifi" class="show-img-hd" style="width:220px;height:173px;"> ③油頁巖。含一定數(shù)量干酪根(>10%),黑棕色,淺黃褐色等,層理發(fā)育,燃燒有瀝青味。
④硅質頁巖。含有較多的玉髓、蛋白石等,SiO2含量在85%以上。
⑤鐵質頁巖。含少量鐵的氧化物、氫氧化物等。多呈紅色或灰綠色。在紅層和煤系地層中較常見。
⑥鈣質頁巖。含CaCO3,但不超過25%,否則過渡泥灰?guī)r類。
此外,還有混入一定砂質成分者,稱為砂質頁巖。
頁巖抵抗風化的能力弱,在地形上往往因侵蝕形成低山、谷地。
頁巖不透水,在地下水分布中往往成為隔水層。
由頁巖組成的河岸
鐵質頁巖
頁巖藏品信息
| 圖片描述:此圖為中國小南坑村南的雜色頁巖(Varied shale)的標本照片。雜色,泥質結構,薄片狀構造。主要礦物組成為粘土礦物 。 保存單位:中國地質博物館 |
鈣質頁巖 鐵質頁巖 硅質頁巖 炭質頁巖 黑色頁巖 油母頁巖 等其中鐵質頁巖可能成為鐵礦石,油母頁巖可以提煉石油,黑色頁巖可以作為石油的指示地層。
頁巖特點特征
由黏土物質硬化形成的微小顆粒易裂碎, 很容易分裂成為明顯的巖層。粘土巖的一種。成分復雜,除粘土礦物(如高嶺石、蒙脫石、水云母、拜來石等)外,還含有許多碎屑礦物(如石英、長石、云母等)和自生礦物(如鐵、鋁、錳的氧化物與氫氧化物等)。具頁狀或薄片狀層理。用硬物擊打易裂成碎片。是由粘土物質經(jīng)壓實作用、脫水作用、重結晶作用后形成。由極細的粘土、泥質,經(jīng)過緊壓固結、脫水、重結晶后形成的,具有薄頁狀層理構造的粘土巖,稱為頁巖。(頁理是鱗片狀的粘土礦物在壓緊過程中,平行排列而成的)頁巖致密,硬度低,表面光澤暗淡。含有機質的呈灰黑、黑色。含鐵的呈褐紅、棕紅等色,還有黃色、綠色等多種顏色。頁巖抗風化力弱,在地形上常形成低山低谷。頁巖不透水,往往成為不透水層或隔水層。
頁巖的硬度一般為普氏硬度系數(shù)1.5~3,結構比較致密的,其普氏硬度系數(shù)可以達到4~5,有的硬質頁巖的硬度更高。頁巖的顆粒組成與它的自然顆粒級和成巖原因有關,顆粒組成變化的波動幅度較大,從而影響頁巖的其他性能。根據(jù)形成巖石時沉積情況的不同,頁巖的塑性指數(shù)范圍在5~23,有的頁巖的塑性指數(shù)甚至超出了這一范圍。故有的頁巖實際上是不能作為燒結磚的原料的。頁巖原料的干燥敏感性的高低,表現(xiàn)為多種多樣的形式。通常用干燥敏感性系數(shù)來衡量,它的范圍一般在0.4-1.6之間,對于有些塑性非常高的頁巖來說,它的干燥敏感性系數(shù)可能更高。頁巖的干燥線收縮率,根據(jù)其種類不同也有很大的變化,其變化范圍在2.5%-10%。
不同的頁巖,其化學成分指標也是不一樣的,自然界存在的頁巖,其化學成分含量變化也是比較大的。一般情況下,頁巖的Si02,含量在45%~80%之間波動,Al2O3量在12%-25%之間波動,F(xiàn)e2O3含量在2%-10%之間波動,CaO含量在0.2%-12%之間波動,MgO含量在0.1%-5%之間波動。
頁巖發(fā)展趨勢
世界上第一個研究和生產(chǎn)頁巖的國家是美國,至今已有80多年歷史。世界著名的美國摩天大樓就是全部采用陶粒原料建造而成的。隨后荷蘭、丹麥、比利時、俄羅斯等國家都在廣泛生產(chǎn)和應用陶粒。中國于1956年開始研究陶粒,主要研究燒結型粉煤灰陶粒,60年代形成生產(chǎn)能力。頁巖陶粒生產(chǎn)在京津地區(qū)、黑龍江、內蒙、吉林、云南、新疆等地發(fā)展速度較快,其中黑龍江發(fā)展建設更快。但是仍然無法滿足市場需求,慶安、鶴崗等地的陶粒廠甚至出現(xiàn)客戶先交款后排隊等料的現(xiàn)象。由此可見,陶粒市場需求十分旺盛,市場前景廣闊。
符合政策,適應建筑業(yè)發(fā)展要求
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,建筑行業(yè)得到迅猛發(fā)展,粘土實心磚由于其體積小、重量大、保溫性能欠佳,難以適應建筑發(fā)展的需要,而新型建筑材料頁巖產(chǎn)品的發(fā)展空間卻在不斷擴大。原國家建材局、農(nóng)業(yè)部、國家土地局、城鄉(xiāng)建設環(huán)境保護部相繼頒發(fā)了《嚴格限制毀田燒磚積極推進墻體材料改革的意見》,2005年國務院辦公廳頒發(fā)了國辦發(fā)[2005]33號文件《關于進一步推進墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑的通知》,積極號召新型建材、制品的開發(fā)和推廣利用。在中國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展"九五"計劃及2010年遠景目標綱要中也明確提出振興支柱產(chǎn)業(yè)、對建材工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展要以建設城鄉(xiāng)住房和公共設施為重點,開發(fā)和推廣新型建材及制品。同時國家和地方為了大力推進新型墻體材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在稅收等各方面給予了優(yōu)惠政策,對新型墻體材料開發(fā)實施立項、貸款、用地"三優(yōu)先"政策。國家建材局確定了以北京、天津、哈爾濱等20個城市為發(fā)展新型建材及其制品的試點城市,對于嚴寒及寒冷地區(qū)城市新建住宅要全部達到節(jié)能設計標準。省建設廳頒發(fā)了《關于對應用于我省建筑工程中的節(jié)能產(chǎn)品進行核準的通知》和《關于加強建筑砌塊生產(chǎn)與應用管理工作的意見》,對墻體材料實行市場準入制度。
性能優(yōu)越
粘土實心磚的生產(chǎn)不僅毀壞大量有效耕地,而且生產(chǎn)過程中大量消耗能源,污染環(huán)境,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。陶粒及其混凝土制品具有用途廣泛、性能優(yōu)良、節(jié)能效果顯著、施工適應性強和技術經(jīng)濟效果好這五大優(yōu)勢。陶粒保溫墻板和陶粒保溫梁槽配合現(xiàn)有的紅磚墻體使用,彌補了紅磚墻體導熱系數(shù)高,熱損失大的弊端。且綏棱頁巖生產(chǎn)地處黑龍江省中部,每年冬季取暖,都要產(chǎn)生大量的煤灰,可為混凝土砌塊的生產(chǎn)提供充足的混合材料;此種墻體材料的生產(chǎn)和利用所具有的保護耕地、節(jié)約能源、廢渣利用、改善建筑功能的優(yōu)越性能,對于保護生態(tài)環(huán)境的意義十分重大。 陶?;炷疗鰤K作為一種新型墻體材料,其體積是粘土磚的1.7倍,保溫性能是粘土磚的1.2倍,無疑是粘土實心磚的最佳替代產(chǎn)品,經(jīng)省寒地建筑科學研究院測試,要達到這一標準,粘土實心磚墻體厚度要達到148cm才能滿足要求,而頁巖陶粒砌塊墻體只需40cm即可滿足要求,墻體厚度減少3.7倍,房屋使用面積擴大20%,房屋的冬季取暖和夏季降溫能耗降低50%以上。據(jù)權威部門測算,用簡單的建筑材料價格對比方法計算:每立方米需要紅磚512塊,按每塊紅磚0.32元計算,資金為163.84元。每立方米陶粒出廠價格為150-180元,每立方米承重陶粒砌塊270-280元,非承重陶粒砌塊320-330元。按多層建筑(3-6層)為例:在結構不改變情況下,使用紅磚和承重陶粒砌塊單體每平方米砌筑造價為(不取費):全部使用紅磚為100.35元/㎡;使用25%承重砌塊113.45元/㎡;使用50%承重砌塊126.54元/㎡;使用100%承重砌塊139.73元/㎡。雖然陶粒砌塊在價格上略高于粘土實心磚,但是兩者在建筑方式上比較:砌塊采用按設計要求方式生產(chǎn),在施工效率上遠遠高于原始建筑方法;在建筑成本和使用壽命上比較:粘土實心磚需要外掛保溫板進行保溫處理,成本有所增加,墻體使用年限縮短,而砌塊具有的保溫性能省去了二次保溫環(huán)節(jié),延長了墻體的使用壽命。
市場潛力巨大
陶粒砌塊重量輕,保溫性好,導熱系數(shù)低,熱損失小,同時抗?jié)B性好,耐火性好,這些優(yōu)勢使得陶粒砌塊倍受建筑行業(yè)的青睞。黑龍江省年生產(chǎn)輕集料混凝土砌塊約100萬立方米,其中陶粒砼砌塊約40萬立方米。這些輕體砌塊僅可滿足160萬平方米建筑工程的需求。據(jù)不完全統(tǒng)計,全省平均每年建筑面積1500萬平方米以上,甚至更高,僅哈爾濱市年竣工面積就達400萬平方米,年需輕體砌塊100萬立方米左右。從整個中國黑龍江省來看,每年約需輕體砌塊300-400萬立方米左右,輕體砌塊市場尚有200-300萬立方米的巨大缺口,如果頁巖陶粒砌塊的使用率占50%,尚缺少100-150萬立方米,尤其是在基建峰期供求矛盾更為突出。除此之外,隨著村鎮(zhèn)建設步伐的加快和農(nóng)村磚瓦化率的提高,農(nóng)村對節(jié)能保溫建筑材料的需求日益增加,特別是在不能聯(lián)片集中供熱的東北農(nóng)村需求更為急迫。還可滿足輸油管道的保溫及熱電廠輸水管道保溫,比使用的管道保溫材料造價低,而且保溫效果好,陶粒制輕體材料,陶砂可出口日本、韓國等,另外隨著嚴格限制粘土實心磚的生產(chǎn)和使用,輕體砌塊的需求將日益增加,頁巖陶粒砌塊的市場前景將更加廣闊。
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評分: 4.6
2. 4 菱鎂混凝土構件的發(fā)展目標 ( 1). 在現(xiàn) 有基礎 上 ,年產(chǎn) 量由 2000m2 增產(chǎn)到 3000m 3 。 ( 2). 改木模生產(chǎn)為鋼模生產(chǎn) ,由小規(guī)模 生產(chǎn)向大規(guī)模生產(chǎn)方向發(fā)展。 ( 3). 改用先進機械設備 ,由手工作業(yè)向 機械化生產(chǎn)方向發(fā)展。 ( 4).由單一品種向多品種方向發(fā)展。 ( 5). 改進工藝 ,進一步提高菱鎂混凝土 構件抗壓強度。 3 存在的問題及解決方法 從近幾年菱鎂混凝土構件的生產(chǎn)、 銷售、 使用情況看 ,存在的主要問題是 : ( 1).人們對菱鎂混凝土構件的認識尚停 留在初級水平上。 ( 2). 菱鎂混凝土 構件的產(chǎn) 銷市場面 狹 小 ,與菱鎂混凝土構件的發(fā)展前景不相適應。 ( 3).深層次加工生產(chǎn)資金不足。 根據(jù)上述存在的主要問題 ,解決的方法 有 : ( 1).進一步加大對墻體材料革新“ 九五計 劃到 2010年規(guī)劃”的宣傳力度 ,轉變觀念 ,致
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評分: 4.4
頁巖磚項目可行性研究報告 第一章 總論 1.1 項目概況 1.1.1 項目名稱 新建年產(chǎn) 1.2億塊頁巖燒結磚生產(chǎn)線項目。 1.1.2 項目建設地點 縣 鄉(xiāng) 村。 1.1.3 建設規(guī)模與目標 1、建設規(guī)模: 本項目擬建年產(chǎn) 1.2億塊頁巖燒結磚生產(chǎn)線, 總建筑面積 7175 平方米。 2、目標:將該項目建設成為科技先進、管理科學規(guī)范、體 系健全、組織機構精簡高效、競爭力突出、市場發(fā)展空間大、有 較好的盈利能力和較大發(fā)展空間的現(xiàn)代化企業(yè)。 1.1.4 總投資與效益 項目總投資 3000 萬元,其中固定資產(chǎn) 2300萬元,流動資金 700萬元,資金自籌解決。 項目建成達產(chǎn) 后,可實現(xiàn)銷售收入 2640萬元,利稅 430萬元。同時可解決 80 名下崗職工及農(nóng)民的就業(yè)問題, 有效增加農(nóng)民收入, 具有良好的 經(jīng)濟效益及社會效益。 1.1.5 可行性研究報告編制單位: 工程咨詢公司 1.1.6 可行
頁巖是由粘土在地殼運動中擠壓而形成的巖石。由于它層理分明、易剝離而稱為頁巖。頁巖一般為褐色、灰色或黑色,硬度不高,易破碎,容易加工成理想的制磚原料。頁巖以其對硅、鈣、碳的含量不同而分為硅質頁巖、鈣質頁巖和碳質頁巖。其中以硅質頁巖變形小、吸濕性小、磚不易風化和產(chǎn)品質量易保證等優(yōu)點更適于生產(chǎn)頁巖磚使用。頁巖與粘土有著相似的化學成分,硅、鈣、鋁、鐵化合物占總成分80%以上。
主要品種有實心磚和多孔磚。在生產(chǎn)實際中要解決的主要技術問題是:
(1)根據(jù)頁巖的化學成分確定是否可以直接作為燒制原料。
(2)根據(jù)頁巖原料的塑性指數(shù)確定磚機工作壓力和成型水份。
前人對美國5大頁巖氣盆地頁巖氣的成因研究表明,頁巖氣可以通過以下2種途徑演變而來。
1、熱裂解成因氣(自然生成)
頁巖中熱成因氣的形成有3個途徑(如圖):①干酪根分解成氣體和瀝青;②瀝青分解成油和氣體(步驟1和步驟2為初次裂解);③油分解成氣體、高含碳量的焦炭或者瀝青殘余物(二次裂解)。最后一個步驟主要取決于系統(tǒng)中油的殘余量和儲層的吸附作用。德克薩斯州的Fort Worth盆地的Barnett頁巖氣就是通過來源于干酪根熱降解和殘余油的二次裂解,主要以殘余油的二次裂解為主,正因為如此,使得Barnett頁巖氣具有較大資源潛力。
頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣,主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中,頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣,它可以生成于有機成因的各種階段天然氣主體上以游離相態(tài)(大約50%)存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間,以吸附狀態(tài)(大約50%)存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面,極少量以溶解狀態(tài)儲存于干酪根、瀝青質及石油中。天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、甚至砂巖地層中。天然氣生成之后,在源巖層內的就近聚集,表現(xiàn)為典型的原地成藏模式,與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲層氣藏不同,頁巖既是天然氣生成的源巖,也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。因此,有機質含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁巖氣發(fā)育條件。
2、生物成因氣
一般指頁巖在成巖的生物化學階段直接由細菌降解而成的氣體,也有氣藏經(jīng)后期改造而成的生物氣。如美國密歇根盆地的Antrim頁巖氣是干酪根成熟過程中所產(chǎn)生的熱降解氣和產(chǎn)甲烷菌新陳代謝活動中所產(chǎn)生的生物成因氣,以后者為主。其原因可能是發(fā)育良好的裂縫系統(tǒng)不僅使天然氣和攜帶大量細菌的原始地層水進入Antrim頁巖內,而且來自上覆更新統(tǒng)冰川漂移物中含水層的大氣降水也同時侵入,有利于細菌甲烷的形成。
1、沉積環(huán)境
較快的沉積條件和封閉性較好的還原環(huán)境是黑色頁巖形成的重要條件。沉積速率較快可以使得富含有機質頁巖在被氧化破壞之前能夠大量沉積下來,而水體缺氧可以抑制微生物的活動性,減小其對有機質的破壞作用。如Fort Worth盆地Barnett組富有機質黑色頁巖沉積于深水(120~215米)前陸盆地,具有低于風暴浪基面和低氧帶(OMZ)的缺氧—厭氧特征,與開放海溝通有限。
2、有效厚度
廣泛分布的泥頁巖是形成頁巖氣的重要條件。同時,沉積有效厚度是保證足夠的有機質及充足的儲集空間的前提條件,頁巖的厚度越大,頁巖的封蓋能力越強,有利于氣體的保存,從而有利于頁巖氣成藏。美國5大頁巖氣勘探開采區(qū)的頁巖凈厚度為9.14~91.44米,其中產(chǎn)氣量較高的Barnett頁巖和Lewis頁巖的平均厚度在30.48米以上。
3、總有機碳含量(TOC)
總有機碳含量是烴源巖豐度評價的重要指標,也是衡量生烴強度和生烴量的重要參數(shù)。有機碳含量隨巖性變化而變化,對于富含粘土的泥頁巖來說,由于吸附量很大,有機碳含量最高,因此,泥頁巖作為潛力源巖的有機含量下限值就愈高,而當烴源巖的有機質類型愈好,熱演化程度高時,相應的有機碳含量下限值就低。對泥質油源巖中有機碳含量的下限標準,國內外的看法基本一致,為0.4%~0.6%,而泥質氣源巖有機碳含量的下限標準則有所不同。大量研究結果表明,氣態(tài)烴分子小,在水中的溶解能力強,易于運移,氣源巖有機碳含量的下限標準要比油源巖低得多。美國5大頁巖氣系統(tǒng)頁巖總有機碳含量較高,分布范圍大(0.5%~25%),可分為2類,Antrim頁巖和New Albany頁巖的TOC含量較高,一般分布于0.3%~25%之間;而Ohio頁巖、Barnett頁巖和Lewis頁巖的TOC含量在0.45%~4.7%之間。
4、干酪根類型和成熟度
在不同的沉積環(huán)境中,由不同來源有機質形成的干酪根,其組成有明顯的差別,其性質和生油氣潛能也有很大差別。因此,研究干酪根的類型(性質)是油氣地球化學的一項重要內容,也是評價干酪根生油、生氣潛力的基礎。干酪根類型是衡量有機質產(chǎn)烴能力的參數(shù),不同類型的干酪根同時也決定了產(chǎn)物以油為主還是以氣為主。一般來說,Ⅰ型干酪根和Ⅱ型干酪根以生油為主,Ⅲ型干酪根則以生氣為主??v觀美國頁巖氣盆地的頁巖干酪根類型,主要以Ⅰ型干酪根與Ⅱ型干酪根為主,也有部分Ⅲ型干酪根,而且不同干酪根類型的頁巖都生成了數(shù)量可觀的氣,有理由相信,干酪根類型并不是決定產(chǎn)氣量的關鍵因素。沉積巖石中分散有機質的豐度和成烴母質類型是油氣生成的物質基礎,而有機質的成熟度則是油氣生成的關鍵。干酪根只有達到一定的成熟度才能開始大量生烴和排烴。不同類型的干酪根在熱演化的不同階段生烴量也不同。在低熟階段(0.4%~0.6%),有機質就可以向烴類轉變。美國5大頁巖盆地頁巖的熱成熟度分布范圍在0.4%~2.0%之間,可見在有機質生烴的整個過程都有頁巖氣的生成。隨著成熟度的增加,早期所生成的原油開始裂解成氣。美國Barnett頁巖之所以含氣量大,主要源于生烴體積(有機質豐度、生烴潛力和頁巖厚度引起的結果),成熟度以及部分液態(tài)烴持續(xù)裂解生氣。成熟度越低的Barnett頁巖區(qū),其氣體產(chǎn)量就越低,這可能是因為生氣少,殘留烴的流動阻塞孔隙的緣故。許多高熟的Barnett頁巖區(qū)干酪根和油的裂解使生氣量大幅提高,導致頁巖氣井氣體流量大。因此,成熟度是評價高流量頁巖氣相似性的關鍵地球化學參數(shù)。
1、孔隙度
在常規(guī)儲層中,孔隙度是描述儲層特性的一個重要方面。頁巖儲層也是如此。作為儲層,頁巖多顯示出較低的孔隙度(<10%),當然也可以有很大的孔隙度,且在這些孔隙里儲存大量的游離氣,即使在較老的巖層,游離氣也可以充填孔隙的50%。游離氣含量與孔隙體積的大小密切聯(lián)系。一般來說,孔隙體積越大,所含的游離氣量就越大。
2、裂縫發(fā)育
頁巖的礦物成分較復雜,石英含量高,且多呈粘土粒級,常以紋層形式出現(xiàn),而有機質、石英含量都很高的頁巖脆性較強,容易在外力作用下形成天然裂縫和誘導裂縫,有利于天然氣滲流,說明巖性、巖石礦物成分是控制裂縫發(fā)育程度的主要內在因素。
由于頁巖具有低孔隙度低滲透率的特性,產(chǎn)氣量不高,而那些開放的矩形天然裂縫彌補了這一不足,大大提高了頁巖氣產(chǎn)量。裂縫改善了泥頁巖的滲流能力,裂縫既是儲集空間,也是滲流通道,是頁巖氣從基質孔隙流入井底的必要途徑。并不是所有優(yōu)質烴源巖都能夠形成具有經(jīng)濟開采價值的裂縫性油氣藏,只有那些低泊松比、高彈性模量、富含有機質的脆性頁巖才是頁巖氣資源的首要勘探目標。
3、有機碳含量
在裂縫性頁巖氣系統(tǒng)中,頁巖對氣的吸附能力與頁巖的總有機碳含量之間存在線性關系。
在相同壓力下,總有機碳含量較高的頁巖比其含量較低的頁巖的甲烷吸附量明顯要高。頁巖氣除了被有機質表面所吸附之外,還可以吸附在粘土的表面(干燥)。在有機碳含量接近和壓力相同的情況下,粘土含量高的頁巖所吸附的氣體量要比粘土含量低的頁巖高。而且隨著壓力的增大,差距也隨之增大。
4、地層壓力
地層壓力也是影響頁巖氣產(chǎn)量的因素之一。研究表明,地層壓力與吸附氣有著正相關性,地層壓力越大,頁巖的吸附能力就越大,吸附氣的含量也就越高。游離氣含量也會隨著壓力的增加而增加,兩者基本上呈線性關系。值得注意的是,壓力在6.89MPa以前,吸附氣含量隨壓力增加的幅度很明顯,而在其之后,增加的幅度不太明顯,類似于常規(guī)的致密氣藏。當然,不同地區(qū)由于有機質含量和周圍圍巖封存能力的不同,壓力梯度也會產(chǎn)生差異。
除了上述影響因素之外,有機質類型、成熟度等也會影響頁巖氣含量。
頁巖氣經(jīng)歷了復雜多變的成藏過程,是天然氣成藏機理序列中的重要構成和典型代表。根據(jù)不同的成藏條件,頁巖氣成藏可以表現(xiàn)為典型的吸附機理、活塞運聚機理或置換運聚機理。按照成藏機理的不同,可將天然氣成藏過程分為3個主要階段,而前2個階段即是頁巖氣的成藏過程。
第1階段是天然氣的生成與吸附。該階段發(fā)生在成藏初期,與煤層氣的成藏機理相同。由于頁巖中的有機碳等物質表面具有吸附能力,頁巖生氣過程中,最開始生成的少量天然氣均被有機碳等物質吸附,故頁巖層中僅存有吸附態(tài)的天然氣(圖A)。
第2階段是天然氣的造隙及排出。該階段處于生氣高峰期,與根緣氣的形成機理類似。隨著天然氣的大量生成,頁巖中的有機碳無法將其完全吸附,因此未被吸附的天然氣在頁巖層中以游離態(tài)聚集。隨著頁巖氣的不斷生成,聚集的大量游離氣因膨脹而形成高壓,直至巖層破裂并產(chǎn)生微裂隙。由于此時產(chǎn)生的裂縫或孔隙極其微小,使得頁巖氣無法在頁巖層內部自由流動。在此后的強力生烴作用即生氣膨脹力的作用下,頁巖氣沿構造上傾方向從底部高壓區(qū)向高部相對低壓區(qū)發(fā)生排驅和整體推進作用,從而使地層處于大面積包含氣狀態(tài)。此階段生成的天然氣不受浮力作用,表現(xiàn)為活塞式的運聚特征(圖B)。
第3階段是天然氣的置換與運移。如果天然氣的生成量持續(xù)增加而頁巖層的外部又有合適的儲層,則在浮力作用下,天然氣將以置換方式沿裂縫從泥頁巖層向儲層運移,從而形成常規(guī)天然氣藏(圖C)。
頁巖氣成藏過程中,吸附機理與活塞式運聚機理共同作用,控制著頁巖氣藏中吸附態(tài)和游離態(tài)天然氣所占空間比例變化。因此,頁巖氣的成藏機理實質上是天然氣在頁巖孔隙中賦存狀態(tài)之間的動態(tài)平衡。頁巖中吸附態(tài)天然氣的存在是由其本身所含巖石特性決定的,與保存條件沒有直接關系,故頁巖氣成藏后對保存條件沒有特殊要求。在四川盆地海相地層中監(jiān)測到的氣測異常也證實了即便是多期次的構造運動,也不會對頁巖氣藏有太大的影響。
頁巖是由粘土在地殼運動中擠壓而形成的巖石。由于它層理分明、易剝離而稱為頁巖。頁巖一般為褐色、灰色或黑色,硬度不高,易破碎,容易加工成理想的制磚原料。頁巖以其對硅、鈣、碳的含量不同而分為硅質頁巖、鈣質頁巖和碳質頁巖。其中以硅質頁巖變形小、吸濕性小、磚不易風化和產(chǎn)品質量易保證等優(yōu)點更適于生產(chǎn)頁巖磚使用。頁巖與粘土有著相似的化學成分,硅、鈣、鋁、鐵化合物占總成分80%以上。
主要品種有實心磚和多孔磚。在生產(chǎn)實際中要解決的主要技術問題是:
(1)根據(jù)頁巖的化學成分確定是否可以直接作為燒制原料。
(2)根據(jù)頁巖原料的塑性指數(shù)確定磚機工作壓力和成型水份。