渝东南地区五峰-龙马溪组页岩储层纳米孔隙发育特征及影响因素——以重庆石柱剖面为例

孔隙结构特征是页岩气富集与保存的重要研究内容之一。以渝东南地区重庆石柱剖面五峰-龙马溪组页岩为研究对象,综合有机碳含量、矿物组成、孔径分布和孔隙类型等方面对研究区页岩储层进行了系统表征,进一步明确了影响页岩储层纳米孔隙发育的主要因素,并探讨了其实际地质意义。结果表明,重庆石柱剖面五峰组和龙马溪组龙一1小层页岩内有机碳含量高,达到4.8%,矿物成分以石英为主,黏土矿物次之,且含少量的长石和碳酸盐岩。页岩孔径分布呈双峰型,主要分布于0.3～0.9 nm的微孔和60～100 nm及200～300 nm的宏孔。五峰-龙马溪组页岩内有机孔极为发育,黏土矿物层间孔、石英及方解石粒内溶蚀孔和黄铁矿晶间孔均有发育,这些孔隙为页岩气的保存与富集提供了储集空间。其中微孔和介孔控制着比表面积大小,介孔和宏孔对孔体积的贡献显著。研究区页岩纳米孔隙发育主要受有机碳含量和矿物组成控制,具体体现在:页岩内有机碳含量与孔体积和比表面积呈现良好的正相关,尤以微孔和介孔最为明显。黏土矿物和碳酸盐岩与微孔和介孔体积具有正相关,石英含量与孔体积呈负相关,突出表现在与微孔、介孔体积强负相关。     

渝东北地区龙马溪组页岩储层微观孔隙结构特征

为了系统描述渝东北地区下志留统龙马溪组海相页岩的微观孔隙结构,应用氩离子抛光聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、低温N2吸附及高压压汞实验定性和定量测试WX-1井岩心样品的孔喉形态、连通性、比表面积及孔径分布.通过对比分析不同实验测试的孔径分布,实现对页岩样品从微孔到宏孔的精细描述,并探讨了影响孔隙发育的控制因素.研究结果表明,龙马溪组页岩储层主要发育有机质孔、黏土矿物层间孔、黄铁矿晶间孔、颗粒边缘溶蚀孔及微裂缝等5种孔隙类型.受到后期压实作用的影响,有机质孔隙发育具有微观非均质性.纳米孔隙类型复杂、形态多样,主要为开放透气性孔,但存在细颈状墨水瓶孔及少量一端封闭的不透气性孔等影响页岩气的渗流;孔径分布具有“双峰”特点,纳米孔主要孔径为2～10 nm、30～90 nm,即直径＜100 nm的孔隙提供了大部分总孔体积,为页岩储层主要发育的孔隙类型.孔隙发育受多种因素的控制,直径≤50 nm微孔、中孔的发育与有机质有关,有机碳含量与微孔、中孔的孔体积呈正相关性;直径＞50 nm宏孔的发育与黏土矿物含量有关,随着黏土矿物含量的增加,宏孔的体积、比表面积也随之增大.     

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。     

渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组页岩油微观储集性

探讨渤海湾盆地沾化凹陷页岩油储层不同岩石矿物的孔隙发育特征,为页岩油勘探开发提供基础资料.取自沾化凹陷罗69井古近系沙河街组页岩油层段21块自然断面和氩离子抛光岩心样品,利用场发射扫描电镜图像定量研究页岩油储层不同岩石矿物的孔隙发育类型、孔径分布及其面孔率贡献.结果表明沙河街组页岩油主要孔隙类型有泥岩中的泥质碎片间微孔和泥晶灰岩中的方解石溶蚀孔,其中的微米级孔隙提供了页岩油的主要储集空间.纳米级孔径为主的方解石晶间孔、晶内孔和黄铁矿晶间孔数量多,但孔隙面孔率很低.沾化凹陷页岩油开发的主要对象为微米级泥质粒间孔和方解石溶蚀孔发育层段.     

四川盆地东南部南川地区五峰组—龙马溪组页岩特征

通过野外地质调查及样品的实验分析,研究了四川盆地东南部南川地区五峰组-龙马溪组页岩沉积相特征、有机地球化学特征、储层特征等。五峰组下段至上段由深水陆棚相过渡到浅水陆棚相,龙马溪组下段与上段同样表现为由深水陆棚相过渡到浅水陆棚相。页岩有机质类型主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型,总有机碳含量(质量分数)介于0.22%～4.59%,热演化程度已达过成熟-高成熟阶段,Ro介于1.99%～2.74%。页岩中矿物组成主要以脆性矿物石英为主,黏土矿物次之。扫描电镜结果显示南川地区页岩发育了大量微孔隙,其中以溶蚀孔与有机质微孔居多,为页岩气的储集提供了空间。     

下寺湾地区延长组陆相页岩孔隙特征及影响因素

鄂尔多斯盆地下寺湾地区陆相页岩孔隙类型多样,微观非均质性强,为研究该区延长组长7陆相页岩储层孔隙特征,文中通过岩心描述、薄片观察、场发射扫描电镜等直接观察技术手段,结合气体吸附、核磁共振等实测分析技术,对陆相页岩的孔隙类型、大小分布进行研究。研究结果表明:长7页岩孔隙类型包括无机粒间孔、无机粒内孔和有机孔3大类及残余粒间孔、溶蚀粒间孔、碎屑与黏土粒间孔、溶蚀粒内孔、黏土矿物晶间微孔、有机孔、微裂缝7个亚类。页岩孔径从0.3 nm至15μm范围内均发育,孔径100 nm以下的微孔,以有机孔和黏土矿物晶间孔隙为主,占总孔孔体积的41%～73%;孔径大于5μm的孔隙,以溶蚀孔隙为主,占总孔孔体积的25%～55%,页岩中的孔体积主要是由大孔和微孔贡献最大,成因以溶蚀孔和有机孔为主。分析孔隙发育影响因素可知:长7页岩中大孔(孔径 10μm)孔隙体积与黏土矿物(25%～60%)、方解石含量(0.6%～2.7%)具有负相关关系,黏土矿物和方解石含量的增加占据粒间孔隙空间,大孔孔隙体积与斜长石、石英含量具有正相关关系,微孔(孔径100 nm)的体积与黏土矿物含量具有正相关性。有机质含量和热演化程度是控制有机孔体积的主要因素,在低热演化背景下(Tmax460℃),有机孔体积随热成熟度增大而增高。     

渝东南武隆地区龙马溪组页岩孔裂隙特征研究

为明确渝东南武隆地区龙马溪组页岩孔裂隙发育特征,利用岩芯观察、氩离子抛光扫描电镜分析、低温氮气吸附脱附实验等方法,结合图像分析技术和分形几何理论,对LY-1井龙马溪组页岩孔隙结构及分形特征进行了研究。结果表明,武隆地区龙马溪组页岩宏观裂隙以层间页理缝和成岩收缩缝为主,扫描电镜下可见粒内孔、粒间孔及有机质孔,有机质孔最为发育,孔径几纳米到几十纳米;低温N₂吸附实验结果显示龙马溪组页岩存在3类优势孔径,I类优势孔径分布在1.0~1.5 nm,表明微孔是该区主要的孔隙之一,Ⅱ、Ⅲ类优势孔径分别分布在2.5~3.5 nm、5.0~18.0 nm,孔径>4.0 nm时曲线分维值与TOC、脆性矿物含量及含气量呈负相关性,与黏土矿物呈正相关性。研究认为,有机质孔为页岩气富集提供了最主要的空间,黏土矿物发育复杂结构的孔隙对气体赋存具有一定贡献。     

渝页1井储层孔隙发育特征及其影响因素分析

位于重庆市彭水县境内页岩气取心井—渝页1井揭示渝东南地区高陡构造带上下志留统龙马溪组黑色页岩的孔隙发育特征和有利的页岩气成藏地质条件。对其孔隙成因类型、识别特征、基本参数及地质控制因素分析认为:渝页1井孔隙非常发育,主要存在裂缝和基质孔隙2种类型,其中裂缝包括构造缝(张性缝、剪性缝和挤压性缝)、成岩缝(层间页理缝、层面滑移缝、溶蚀缝和成岩收缩缝)和有机质演化异常压力缝。基质孔隙包括有机质微孔隙、矿物质孔(残余粒间孔和粒间溶蚀孔)、有机质和矿物间孔隙。在横切面和剖面上主要存在9种裂缝组合构型,这些裂缝组合构型间相互匹配使基岩形成有效的裂缝网络。控制孔隙形成的地质因素复杂,矿物组成和显微组分是控制孔隙发育的基础,构造作用是孔隙形成的关键因素,沉积成岩作用对非构造缝的形成起控制作用。     

四川盆地周缘牛蹄塘组页岩微观孔隙结构特征

以四川盆地周缘地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩为研究对象,通过X衍射全岩分析、低温液氮吸/脱附等实验方法技术对研究区页岩储层微观孔隙结构进行了系统研究;并探讨了控制纳米尺度微观孔隙结构的主要原因。结果表明:四川盆地周缘牛蹄塘组富有机质页岩矿物组分中石英、长石等脆性矿物含量较高,其次是黏土矿物;页岩微孔结构复杂,多为开放型空隙,以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;微观孔隙孔径主要分布在2~10 nm,以微孔为主。通过分析控制该区页岩储层微观孔隙结构的主要因素,认为有机碳含量是控制纳米级孔隙发育的主要因素,同时也是页岩气赋存的重要物质基础。     

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。     

海相页岩优势储集相划分—以重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩为例

页岩岩相划分在中国南方海相页岩气的勘探开发过程中曾得到广泛研究,但由于在岩相划分过程中未考虑控制页岩有机质孔隙发育的热演化程度这一关键参数,从目前针对演化程度过高的海相页岩气的开发成果来看并不理想,因此页岩岩相划分并不适用于演化程度过高的海相页岩。提出基于页岩有机碳含量、储层热演化程度及有机质孔隙有效赋存空间组合的优势储集相概念及划分。页岩优势储集相是指储层的热演化程度、有机碳含量与有机质孔隙的组合。此次研究以重庆周缘下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对象,选取岩心样品进行有机碳含量测试、等效镜质体反射率测定及聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)等实验,明确龙马溪组和牛蹄塘组页岩的总有机碳(TOC)含量、镜质体反射率(Ro)及不同岩相页岩内有机质孔隙发育等特征。结果表明:龙马溪组页岩的富泥硅质页岩和硅质页岩均发育大量有机质孔隙,而同样岩相的牛蹄塘组页岩样品均不发育有机质孔隙。页岩中的有机质孔隙发育受控于储层的热演化程度,与页岩的岩相特征并无关系。优势储集相划分结果表明:研究区龙马溪组页岩属于适宜演化富有机质储集相(RC-1),由于热演化程度适宜,TOC含量高,储层内部发育大量有机质孔隙,使烃类气体得到有效赋存;而牛蹄塘组页岩属于过演化富有机质储集相,虽然TOC含量高,但热演化程度过高,导致储层内部有机质孔隙大量消失,烃类气体无法有效赋存。页岩优势储集相概念的提出与划分可进一步为南方高—过成熟度海相页岩气的高效勘探开发提供更准确的参数指标。     

海相页岩有利储集条件分析-以四川盆地长宁区块龙马溪组为例

四川盆地长宁示范区志留系龙马溪组泥页岩层段是川东南地区重要的烃源岩和页岩气重点勘探层位。为综合评价其有利储层发育特性及影响因素,在单井岩心观察、矿物组分分析、有机地球化学特征和地球物理测井等分析的基础上,根据该地区沉积环境演化特征,比较分析龙马溪组龙一段和龙二段的的沉积环境、岩相组合、矿物组分、孔隙空间、储层压力等特性对储层发育的影响。研究表明:研究区龙一段和龙二段由于沉积环境不同导致其地层发育、岩性组合、矿物组分、孔隙空间及有机质富集程度上具有很强的差异性。与龙一段相比,龙二段具有成岩作用强、热演化程度高、游离气含量大等特性;并且主要发育有机孔储集空间。对研究区页岩气储集最有贡献的主要是有机质含量,其与孔隙度和含气量成正相关性。证明页岩的不同沉积环境发育不同岩相组合、矿物组分、有机质含量,其共同影响页岩储层储集性能;并且可根据其组合特性综合预测海相页岩气有利储层。     

龙马溪组岩相类型及其对孔隙特征的影响因素

以川南黔北地区下志留统龙马溪组下段页岩储层为研究对象，以全岩矿物分析为手段，结合岩芯薄片观察，划分出4种页岩岩相，其中，黏土质页岩岩相和混合页岩岩相是本研究区发育的主要岩相。基于扫描电镜、有机碳含量和低温氮气吸附实验，系统地分析了两种主要岩相孔隙结构特征。结果表明，黏土质页岩岩相储层中较大孔隙以细颈瓶状、开放型孔隙和半封闭孔为主，混合页岩岩相较大孔隙形态以开放型孔隙和部分半封闭孔为主，两种岩相较小孔隙形态多是半封闭孔。TOC有利于微孔和中孔的发育，黏土矿物发育有利于大孔的发育。由于黏土质页岩岩相的黏土矿物含量比混合页岩岩相高，TOC含量却比混合页岩岩相低，加上成岩作用影响，从而导致黏土质页岩岩相的大孔孔隙体积比混合页岩岩相大，微孔和中孔孔隙体积比混合页岩岩相小。     

南堡凹陷古近系泥页岩孔隙结构特征

对南堡凹陷古近系泥页岩采用岩石热解、X衍射矿物分析、扫描电镜观察、氮气吸附测试等实验方法,探讨主要目的层段泥页岩孔隙结构特征。结果表明,南堡凹陷古近系泥页岩具有低孔致密的储层特征,部分样品具有较高的脆性矿物含量,有利于形成裂缝网络;微观孔隙类型主要包括有机质孔隙、粒间孔、粒内孔和微裂缝;微孔和中孔提供了绝大部分比表面积与孔体积,是气体吸附和存储的主要场所;泥页岩孔隙结构主要有细颈长体的墨水瓶孔型、四面开放的平行板型,其中以有利于气体吸附存储的墨水瓶型为主;有机碳含量是控制南堡凹陷古近系泥页岩中纳米级孔隙体积及其比表面积的主要内在因素;石英含量与孔体积有较好的正相关性;脆性矿物对于孔隙有积极的建设作用;有机碳含量是影响页岩吸附气体能力的主要因素。     

南堡凹陷泥页岩孔裂隙特征及影响因素分析

为了更好地评价南堡凹陷页岩油气资源潜力,综合运用地质、地球物理资料,通过岩心及薄片观察、扫描电镜观察、X衍射矿物分析等实验方法,对南堡凹陷泥页岩储层孔裂隙特征及影响因素进行了研究。研究表明,泥页岩储层发育的裂缝分为四种类型:构造缝、异常压力缝、成岩收缩缝和层间微裂缝,其中以高角度构造裂缝为主。孔隙结构复杂,组合形式多样,孔隙类型包括:有机质孔隙、粒间孔、粒内孔。影响泥岩裂缝形成的机制主要有四个方面,即沉积作用、构造运动、地层超压和成岩作用。其中构造运动控制裂缝的发育数量和展布,是南堡1号、2号和5号构造带以及高柳地区泥页岩裂缝发育的主控因素。     

陆相泥页岩储层岩石物理性质及含气性影响因素

川西须五段地层发育大套陆相泥页岩夹砂岩层,泥页岩层含气性较好,具有巨大的页岩气勘探开发潜力;但目前研究程度尚浅。基于该现状,结合大量测试及测井资料,对须五段页岩的物理性质及含气性影响因素进行了综合研究。研究结果表明,须五段陆相泥页岩属富黏土硅质泥页岩相,与美国Fort及Barnett地区潜质页岩具有类似的岩石物理性质。影响须五段页岩含气性的影响因素包括:有机质含量、矿物组成及含量、物性、脆性、气体赋存状态及超压。须五段泥页岩的主要储集空间为有机质孔、矿物晶间孔、溶蚀孔及微裂缝。页岩气含气量与有效孔隙度及气相渗透率均具有较好的正相关性。当页岩中黏土含量35%时,含气性及脆性均较高;随着黏土含量的增加,页岩含气性与脆性间无明显相关性。含气量较高的页岩层具有较高的含气饱和度,须五段陆相泥页岩吸附气含量约占60%,以吸附气为主,表明吸附态是陆相页岩储层中一种重要的气体赋存方式。     

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组页岩特征及其沉积环境

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组发育富有机质页岩,前期对该套页岩的关注和研究较为薄弱。为探索大陈岭组页岩特征及其沉积环境,以该区页岩气探井WY1井为研究对象,基于岩心、测井资料,通过全岩X射线衍射、氩离子抛光扫描电镜、有机地球化学、元素地球化学等测试手段,重点分析页岩岩石矿物组成特征、有机地球化学特征、孔隙特征,讨论其沉积环境。结果表明：大陈岭组页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,为生物成因硅质页岩,过量硅含量为33.77%～61.79%,占总硅质含量的46%～75%;页岩有机质丰度高,TOC分布在2.27%～7.42%之间,平均值为4.06%,等效镜质体反射率（Ro,eqv）为3.37％～5.53％,均处于过成熟演化阶段,有机质严重碳化,测井电阻率普遍低于1 ?·m;发育无机孔隙、有机质孔隙和微裂缝3种孔隙空间类型,有机质孔隙较发育,但主要为孔径10～20 nm的小孔,有效孔隙度平均为1.25%;大陈岭组形成于深海至滞流浅海,自下而上水体滞留程度增强,整体处于贫氧—厌氧的古水体环境,沉积期气候温暖湿润,古生物繁盛,古生产力较高,生物Ba含量为1 738.15～5 687.74 ug/g,平均值为3 309.63 ug/g,沉积环境有利于有机质的富集保存;皖南地区大陈岭组富有机质页岩发育,具备页岩气形成的基本条件,深化过热演化程度页岩气富集主控因素研究,评价优选保存条件较好的稳定区,有望实现勘探新突破。     

长宁地区富有机质页岩脆性及与裂缝发育关系

页岩的脆性控制着裂缝的形成和演化,对页岩气层的体积改造和页岩气的增产极为关键。以川南长宁地区龙马溪组页岩为例,通过岩石矿物、地球化学和岩石力学等实验对龙一₁亚段的矿物组分、有机地球化学、孔隙-裂缝结构以及力学性质进行测试,分析不同脆性矿物、有机质以及埋深的页岩脆性特征及其与裂缝发育的关系。结果表明,龙一₁亚段脆性最高者为富有机质硅质页岩岩相,石英、长石和黄铁矿等脆性矿物的总含量大于50%,它们能够调节岩石断块的剪切滑移,所积累的能量大于完成岩石整体剪切破坏过程所需的能量;有机质及其在成熟过程中所产生的有机孔隙与微裂缝可促进裂缝的拓展、贯通以及连接,有机碳含量越高,裂缝系统越发育;随着埋深增加,页岩的脆性下降,岩石破裂模式由复杂的劈裂型向单一的剪切型转变;龙一₁¹、龙一₁²小层脆性矿物和有机碳含量最高,脆性指数分别达到了61.31%和60.70%,为压裂甜点层段。     

川东南盆缘复杂构造区龙马溪组页岩孔隙结构及分形特征

川东南盆缘复杂构造区龙马溪组页岩总有机碳(total organic carbon, TOC)含量高、热演化成熟度高,但构造条件复杂,其微观孔隙结构特征及分形特征相关研究较少且与四川盆内页岩存在差异,亟需进一步深入研究。为更好地表征页岩孔隙结构非均质性及其对页岩气富集的影响,综合运用核磁共振、高压压汞及扫描电镜等技术,定量表征复杂构造区页岩微观孔隙结构特征。基于分形理论,利用高压压汞、核磁共振方法获得不同尺度孔隙的分形维数,并探讨分形维数与孔喉结构参数、TOC含量、矿物组分含量的关系及其地质意义。结果表明：川东南盆缘复杂构造区页岩主要发育有机孔、粒间孔和微裂缝。孔隙结构具有多重分形特征,不同尺度孔喉分形维数存在差异,大孔喉复杂程度高于小孔喉,孔隙总分形维数为2.470 2～2.819 1,均值为2.625 6,反映复杂构造区页岩发育更为复杂的孔隙结构,为页岩气提供大量吸附点位,对页岩气聚集具有积极作用。TOC含量和石英含量等因素的共同影响,造成研究区页岩的强非均质性和复杂的孔隙结构特征。与四川盆内页岩相比,研究区页岩孔径分布较广、分形维数偏低。综合分析页岩孔隙结构及分形特征可为昭通示范...