鄂尔多斯盆地中生界及上古生界页岩孔隙类型及特征研究

利用场发射扫描电镜对鄂尔多斯盆地中生界和上古生界的泥页岩孔隙特征进行观察,发现3种孔隙类型:①粒间孔,以黏土矿物间孔隙为主;②粒内孔,包括黏土矿物间孔隙、黄铁矿晶间孔和溶蚀孔;③裂缝,包括微裂缝和宏观裂缝。粒间孔和粒内孔是有效的页岩气储集空间,大量的微米—纳米级微裂缝是页岩气渗流的主要通道。由于热演化程度和干酪根类型的影响,有机质孔发育较少。     

江西修武盆地下寒武统黑色页岩矿物成分特征及意义

以江西修武盆地下寒武统王音铺组、观音堂组黑色页岩为研究对象,通过对野外剖面样品和钻井取心样品定性和定量分析,研究修武盆地下寒武统页岩气储层矿物成分特征,结果表明,王音铺组、观音堂组黑色页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,石英的平均质量分数为58.63%,黏土矿物平均为25.4%。其次为方解石,平均为51.46%,另外还含有较高的长石和黄铁矿,平均质量分数分别为2.5%和4.68%。其余矿物如方解石、白云石、(硬)石膏等含量较少,平均质量分数5%。这种矿物成分组成与Barnett页岩及龙马溪组页岩既有相似性,又有差异性。修武盆地下寒武统页岩矿物组分所反映的沉积环境、有机质演化及黑色页岩储集意义表明,该套页岩石英的质量分数50%的泥(页)岩厚度接近50m,是理想的页岩气勘探开发层位。     

湘中-湘东南拗陷泥页岩层系沉积模式及储层特征

中扬子地区湘中、湘东南拗陷泥盆系-二叠系主要发育4套泥页岩层系,其中泥盆系佘田桥组与棋梓桥组泥页岩主要发育于海相台盆内,二叠系龙潭组、石炭系测水组泥页岩则主要发育于海陆交互环境中的滨海-沼泽相内。利用X射线衍射技术、扫描电镜技术、等温吸附技术,并结合区域沉积背景,对湘中、湘东南拗陷页岩层系储层特征进行了全面的分析研究。结果表明,湘中、湘东南拗陷泥页岩层系的岩石矿物成分中石英、碳酸盐矿物、黏土矿物的平均质量分数分别为29.4%、21.2%和44.6%。孔隙类型中既包括连通性较好的格架孔、有机质孔、生物体腔孔等,也包括连通性较差的溶蚀孔。整体孔喉关系较好。湘中地区吸附气量Langmuir体积平均为1.72cm3/g;湘东南地区吸附气量Langmuir体积平均为1.775cm3/g。对比美国Barnett页岩储层特征,认为湘中、湘东南地区泥页岩层系具有良好的储层特征及含气性,具有较高的勘探开发潜力。     

鄂尔多斯盆地中生界页岩气形成条件及勘探潜力

为了研究鄂尔多斯盆地中生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段陆相泥页岩开展了有机地球化学测试、扫描电镜及X射线衍射分析、孔渗特征分析等测试工作。结果表明:长7段泥页岩中有机质类型以Ⅰ型~Ⅱ2型为主,有机碳含量分布在0.32%~18.40%,一般大于1.0%;镜质体平均反射率分布在0.54%~1.17%,平均值为0.88%,表明该区中生界泥页岩处于低成熟-成熟阶段,具备页岩气聚集成藏的地质条件。在泥页岩矿物组成方面,石英、长石等脆性矿物的含量介于29.1%~89.6%,平均含量为53.6%,而黏土矿物含量分布在9.1%~65.5%,含量一般低于50%,以伊利石占主导;储集空间包括粒间孔、粒内孔及有机质孔等多种基质孔隙以微裂缝,总体上,该区泥页岩表现为低孔隙度(平均为4.69%)、低微渗透率(平均为0.157×10~(-3)μm~2)的特点。通过与国内外典型页岩相比,鄂尔多斯盆地长7段具有良好的页岩气资源潜力。     

鄂尔多斯盆地东缘上古生界泥页岩储层定量表征

 页岩气主要以游离态和吸附态两种形式赋存在泥页岩中,泥页岩中的微孔隙和微裂缝是页岩气的主要储集空间和渗流通道,孔裂隙的发育程度关系到泥页岩中含气量的多少。结合场发射扫描电镜、氩离子抛光和核磁共振等技术,对鄂尔多斯盆地东缘台头剖面上古生界泥页岩中微孔隙和微裂缝的形态进行分析,并对微米级孔隙、纳米级孔隙、裂缝的大小和发育程度进行定量分析。分析认为:台头剖面泥页岩中微米级孔隙孔径平均值分布范围为1.32~5.58 μm,平均面孔率分布范围为19.48%~23.66%,有机质纳米级孔隙平均孔径分布范围为56.51~80.75 nm,平均面孔率分布范围为7.45%~9.66%,裂缝百分数分布于0.69%~5.13%,有效孔隙度为0.25%~1.33%,占总孔隙的16%~46%。综合分析认为台头剖面山西组泥页岩储层最佳,山西组泥页岩埋深较浅,微米级孔隙发育,裂缝百分数和可动流体百分数分别为2.18%、10.82%,有效孔隙度均值为0.76%,占总孔隙的16%~41%。     

鄂尔多斯盆地中生界页岩气形成条件及勘探潜力研究

为了研究鄂尔多斯盆地中生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段陆相泥页岩开展了有机地球化学测试、扫描电镜及X射线衍射分析、孔渗特征分析等测试工作。结果表明：长7段泥页岩中有机质类型以Ⅰ型~Ⅱ2型为主,有机碳含量分布在0.32%~18.40%,一般大于1.0%;镜质体平均反射率分布在0.54%~1.17%,平均值为0.88%,表明该区中生界泥页岩处于低成熟-成熟阶段,具备页岩气聚集成藏的地质条件。在泥页岩矿物组成方面,石英、长石等脆性矿物的含量介于29.1%~89.6%,平均含量为53.6%,而粘土矿物含量分布在9.1%~65.5%,含量一般低于50%,以伊利石占主导;储集空间包括粒间孔、粒内孔及有机质孔等多种基质孔隙以微裂缝,总体上,该区泥页岩表现为低孔隙度(平均为4.69%)、低微渗透率(平均为0.157×10-3μm2)的特点。通过与国内外典型页岩相比,鄂尔多斯盆地长7段具有良好的页岩气资源潜力。     

大巴山前缘田坝剖面五峰组-龙马溪组页岩储层特征

为拓展四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气勘探地域,以大巴山前缘巫溪县田坝剖面为基础,通过有机地球化学、矿物组分、扫描电镜、比表面积-孔径和等温吸附等方法,对五峰组-龙马溪组页岩储层的各项参数进行研究。结果显示五峰组-龙马溪组硅质泥页岩富含生物化石,按照TOC质量分数2%为优质页岩的划分标准,仅龙马溪组发育优质页岩段,厚54.31m,TOC质量分数平均为3.80%、Rb平均为2.90%、Ro平均为2.28%;TOC与硅质、脆性矿物含量呈反比,与黏土矿物、黄铁矿含量和BJH总孔容呈正比,黏土矿物含量与BJH总孔容呈正比。有机质孔与层间页理缝构成最主要的储集空间,以两端开口的中孔为主,为页岩气的赋存提供了储集空间与渗流通道。TOC与黏土矿物含量共同控制页岩储层微观孔隙结构的发育。储层孔隙度与渗透率稳定,比表面较大,吸附量大,吸附能力强。与焦页1井对比分析,发现巫溪田坝地区龙马溪组页岩具有高TOC、高Rb、高硅质含量、高白云石含量和低长石、低碳酸盐岩、低孔隙度、低渗透率的"四高四低"特征,热演化程度适中,微孔隙-裂缝系统发育,有利于页岩气富集。     

湘中、湘东南拗陷泥页岩层系储层特征

为了有效地开展湘中拗陷和湘东南拗陷海相、海陆过渡相的高成熟度富有机质泥页岩储层特征研究,作者利用泥页岩黏土矿物X射线衍射、场发射环境电镜扫描、薄片鉴定、比表面积测试等方法,证实了该区泥页岩的主要矿物组分为石英、黏土矿物及碳酸盐矿物。其中脆性矿物的质量分数达57%,岩石类型以深灰色泥岩、灰黑色页岩、深灰色灰质泥岩为主。泥页岩储层主要储集空间类型为格架孔、溶蚀孔、有机质孔、生物体腔孔和微裂缝等,孔喉分选较好,有利于页岩气在其中渗流。总体上认为湘中拗陷和湘东南拗陷上古生界泥页岩层系具有良好的页岩气储集条件。     

下扬子地区宁国凹陷大隆组-孤峰组泥页岩储层特征

以皖宣页1井为对象,研究皖南宁国凹陷二叠系深水陆棚相黑色硅质页岩储层特征,探讨宁国凹陷二叠系页岩的成藏条件。对二叠系大隆组和孤峰组页岩开展有机地化特征、X射线衍射全岩矿物成分、含气性以及储层的测井响应特征等研究,结果表明:大隆组和孤峰组有机碳含量高,大隆组有机碳质量分数为1.71%～9.28%,平均为4.13%(29个样品),孤峰组有机碳质量分数平均为8.02%;有机质类型为Ⅱ_2-Ⅲ型;R_o值为1.23%～3.03%(大隆组平均为1.35%,孤峰组平均为2.83%);泥页岩中普遍发育原生矿物晶间孔、有机质孔等次生孔隙,以及微裂缝,内部孔隙连通性好,有利于页岩气的赋存;页岩内石英和黏土矿物等含量高,大隆组脆性矿物指数为37%～51%,孤峰组脆性矿物指数为71.8%～85.8%。宁国凹陷大隆组和孤峰组具备页岩气富集的基本条件,是勘探的有利区域。孤峰组在生烃条件、脆性矿物指数、含气性等方面都优于大隆组,应该是宁国凹陷的主探层位。     

黔北地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙特征及其储气性

为了深入研究黔北地区海陆过渡相页岩储层微观孔隙结构特征,选取了二叠系龙潭组钻井岩心页岩样品进行氩离子抛光-场发射扫描电镜实验、氮气吸脱附实验、及相关地化和等温吸附等测试,研究页岩微观孔隙类型及孔隙结构特征,并探讨微观孔隙对页岩储气性能的影响。研究结果表明,龙潭组页岩储层的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、微裂缝4种,以矿物颗粒粒间孔和黏土矿物粒内孔最为发育,有机质孔发育较少,这主要是因为Ⅲ型干酪根显微组分为结构稳定的镜质组和惰质组在生烃过程中不易产生有机质孔;氮气吸附实验结果显示龙潭组页岩孔隙类型复杂,主要表现为两类：细颈广体的墨水瓶孔隙和四边开口的平行狭缝型孔隙,孔径主要介于3～5nm,以发育中孔为主,BET比表面积平均为15.846m2/g,BIH总孔体积平均为0.01258ml/g;龙潭组页岩样品吸附气含量较高（平均为2.37m3/t）,页岩储层微观孔隙对吸附性能有重要的影响,其中吸附气含量与页岩的孔径呈负相关关系,与页岩的比表面积、孔体积呈较好的正相关关系,页岩的纳米级孔隙为烃类气体的赋存和运移提供了有利条件。     

湘鄂—江南隆起区寒武系黑色页岩有机地球化学特征

我国南方页岩气藏发育的最有利区位于四川盆地、米仓山—大巴山前陆以及渝东、黔北、湘鄂—江南隆起北缘一线,寒武系地层普遍发育黑色泥页岩,这套黑色泥页岩是早寒武世早期全球性海平面上升时,在区域性深水滞留缺氧的陆棚到斜坡环境沉积的,具有单层厚度大、发育层位多、分布面积广、热演化程度高、后期改造强等特点,构成了中国南方页岩气发育的强大物质基础。以黑色碳质泥质岩类为重点,对其有机碳丰度、可溶沥青丰度与组成、干酪根特征等方面进行了较为系统的有机地球化学分析;结合有机质演化阶段,为页岩气藏的远景评价和地质勘探工作提供参考。     

石长沟油页岩燃烧灰分物理特性

油页岩灰分是油页岩综合利用的主要物质之一。对石长沟油页岩进行马弗炉燃烧实验，制备不同燃烧终温(200~800 ℃)的油页岩灰分；并借助多种实验仪器研究不同温度燃烧下的灰分构成成分、结构特征及微观孔隙演化过程。结果表明：油页岩有机质以脂肪族为主；燃烧过程中，各有机元素(N、S、C、H、O)含量呈现下降趋势，自由水析出，结构水脱离，碳酸盐和脂肪族会逐渐分解，在800 ℃高温时，C完全转化为CO2逸出；灰分的构成成分主要为二氧化硅和碳酸盐，孔隙以微孔和中孔为主，随着燃烧温度升高，中孔数量增加，比表面积和分形维度先增后减，峰值均在400 ℃处。本次研究结果为分析石长沟油页岩不同燃烧温度下灰分的物理状态提供了理论基础，对了解石长沟油页岩的燃烧特性具有一定的借鉴意义。     

低阻页岩气储层的测井解释评价

为正确解释评价区域页岩气储层,探讨了低电阻率页岩气储层的形成机理。结合大量区域页岩地层的测井特征和地质特点,主要分析了黏土含量、黄铁矿含量、页岩中有机质的成熟度、地层可动水及矿化度、页理(层理、裂缝)等对页岩气地层电阻率的影响,结果表明形成低电阻率页岩储层的原因多,不同区块低电阻率页岩储层的形成机理不同,在实际页岩气井的综合解释评价中得到应用和检验。低阻页岩储层的形成机理和影响因素有"五高",即:黏土含量高、地层水矿化度高、有机质成熟度高、黄铁矿含量高、页理(层理、裂缝)发育程度高,同时这些影响因素大多相互叠加。     

页岩气吸附与解吸附机理研究进展

页岩气渗流机理研究中,纳米孔隙中的渗流和多尺度储渗空间中气体传质的研究条件还都不成熟,唯吸附与解吸附的研究仅通过宏观实验就可进行。目前国内页岩气的研究热点也主要在与工艺密切相关的领域,对页岩气渗流的起点或基础——吸附和解吸附关注相对较少。对页岩气对吸附与解吸附机理国内外研究现状就行分析,并提出一系列值得深入研究的问题或方向。页岩气的主体赋存状态存有争议,对固溶态的甲烷的研究还很少;页岩气含气量测试中解吸法和等温吸附实验及其数学解释模型可靠程度有待提高;甲烷在超临界状态下的吸附规律研究较少,相关吸附模型对此鲜有涉及;单一矿物和有机质的吸附特性关注较少,多组分气体中各气体间竞吸机理还未有详细研究。     

湘中拗陷海相页岩层系岩相古地理特征

湘中拗陷是一个以下古生界浅变质岩系为基底发展起来的晚古生代沉积拗陷区,发育有机质丰度高的海相页岩层系,具有形成页岩气藏的基本地质条件。以现代沉积学和层序地层学理论为指导,结合湘中拗陷区域构造背景,分析页岩层系沉积环境,恢复页岩层系的岩相古地理,确定富有机质页岩层系发育层段。湘中拗陷的泥页岩主要发育于下石炭统及中上泥盆统和上二叠统,分布在海侵体系域上部和高水位体系域下部,平面上多与凹槽台地相的发育和分布有关。最有利于泥页岩发育的主要沉积相带是台地海盆相和滨海(海湾)沼泽相。     

澳大利亚Georgina盆地元古代和古生代页岩特征及其页岩气远景研究

澳大利亚Georgina盆地为元古代-古生代形成克拉通内裂谷盆地,发育了晚元古界和中寒武统海相沉积.古生代以来的多期造山运动、裂陷事件造成盆地内现今地层分布的复杂性,加大了常规和非常规油气勘探的难度.为了明确该盆地古老海相地层特征,判断其是否具备页岩气勘探的基本条件,开展了Georgina盆地的构造演化和地层充填研究,特别对海相泥页岩的特征进行了分析,并结合钻井的地球化学指标,认为Georgina盆地北部晚元古界地层和南部中寒武统地层的海相泥页岩有机质含量高、热演化程度较高,具备页岩气勘探的基本条件.     

涟源凹陷下石炭统测水组页岩有利层段优选

基于钻井资料及相关实验测试结果,对涟源凹陷测水组海陆过渡相页岩储层特征进行了深入研究,建立了研究区海陆过渡相页岩气有利层段评价标准,并据此优选了测水组的页岩气有利层段。结果表明:研究区测水组主要发育两个富有机质页岩层段,各层段厚度均超过25 m,总有机碳含量平均达到1. 84%,干酪根类型为Ⅲ型,镜质组反射率为2. 05%～3. 62%,达到过成熟阶段;页岩中脆性矿物含量高,微裂缝发育; 7个页岩样品平均含气量为0. 31 m~3/t,总体保存条件良好,显示出研究区测水组海陆过渡相页岩具有较好的勘探开发前景。根据建立的评价标准,优选出层段二为测水组页岩气的有利层段。     

页岩油气储层有机碳含量测井评价方法研究及应用

为解决页岩油气储层导电矿物、地层水矿化度、有机碳成熟度或含油气性等地质因素,造成传统有机碳含量评价方法无法应用或评价结果精度低的难题,研究依据岩石天然放射性差异,建立利用自然伽马能谱测井的总伽马(GR)与去铀伽马(KTH)曲线重叠准确识别富有机碳井段;进而结合钍铀比(Th/U),定量评价不同沉积环境页岩有机碳含量的方法。该方法在建模井区以外的海相页岩气储层与陆相页岩油储层均有较好应用效果,证明了该方法可操作性较强、通用性较好、评价精度较高,为复杂地质条件下页岩油气储层有机碳含量评价提供了有效技术手段。     

海相页岩与海陆过渡相页岩吸附气量主控因素及其差异性

以黔北地区下寒武统牛蹄塘组海相页岩和南华北地区下二叠统太原-山西组海陆过渡相页岩为研究对象,分析页岩有机地化、储层、吸附气量特征,进而研究页岩吸附气量影响因素及其差异性。研究结果表明:页岩有机碳含量大于2%,两者均为优质的烃源岩;但有机碳含量相差甚大。牛蹄塘组页岩矿物组成主要为石英,其次为黏土矿物,而太原-山西组页岩以富集黏土矿物为特征。牛蹄塘组页岩比表面积和吸附气量大于太原-山西组页岩;而总孔体积和平均孔径均小于后者。页岩岩石组成与吸附气量之间的关系如下:牛蹄塘组页岩TOC与吸附气量呈正相关关系且TOC是吸附气量的主要影响因素;而太原-山西组页岩TOC与吸附气量之间关系不明显。牛蹄塘组页岩石英与吸附气量呈正相关性,其原因是石英为生物成因,伴随有机质富集;而太原-山西组页岩石英与吸附气量具有负相关性,其原因为TOC和黏土矿物随石英的增加而减少,且TOC、黏土矿物与吸附气量呈正相关关系。牛蹄塘组页岩伊利石和太原-山西组页岩黏土矿物均与吸附气量具有正相关性,原因为黏土矿物吸附有机质且黏土矿物中各组分发育大量孔隙。