川东地区龙潭组页岩气成藏地质条件与有利区评价

为查明川东地区龙潭组泥页岩成藏地质条件,对泥页岩沉积环境、有机质丰度、泥页岩厚度、有机质热演化程度、储集空间类型及孔渗性等烃源及储集条件进行进行分析。结果表明:川东地区龙潭组富有机质泥页岩形成于浅水陆棚及深水陆棚还原性沉积水体,泥页岩厚度以开江—云阳地区为中心向四周减薄,泥页岩平均厚度在50 m以上,有机质丰度介于0.47%～12.3%,平均含量为3.86%,开江—云阳一带有机质平均含量最高。有机质显微组分主要为镜质组及惰质组,干酪根δ~(13)Cker介于-28.4‰～-22.1‰,表明干酪根类型主要为Ⅲ型,有机质来源主要为高等植物。有机质成熟度呈现区域性差异变化,华蓥山地区有机质镜质体反射率介于0.84%～1.46%,平均为1.09%,处于低成熟阶段,其他地区有机质镜质体发射率介于2.23%～3.14%,平均为2.73%,处于过高-成熟阶段,生烃强度大,显示了良好的生烃条件。储层黏土矿物含量普遍较高,主要储集空间为无机质孔隙及微裂缝,有机质孔少量发育,泥页岩总孔体积及比表面积大,其中中孔对总孔体积及比表面积的贡献最大,渗透率适中,裂缝的存在有效改善储层渗透性。综合生烃及储集条件认为,川东地区东北部的开江—云阳地区为龙潭组泥页岩勘探的最有利区。     

川东南地区X1井自流井组富有机质页岩储集空间发育特征与主控因素

研究川东南地区X1井下侏罗统自流井组富有机质页岩储集空间结构特征及影响因素。综合应用有机地球化学、X射线衍射、扫描电镜、液氮吸附、高压压汞等手段,对自流井组页岩层系的基本地质特征、储集空间结构特征进行分析。自流井组富有机质页岩的干酪根以Ⅱ₂型为主,热演化程度处于成熟阶段;矿物成分以黏土矿物和石英为主,黏土矿物的平均质量分数为41%,石英的平均质量分数为33.41%;储集空间类型主要为有机质孔隙、无机质孔隙和微裂缝,其中粒/晶内孔、粒/晶间孔、微裂缝较为发育;孔隙直径的范围较大,有20～50 nm和1μm左右两个峰值,微孔和介孔分别提供了页岩储层的主要比表面积和孔体积。自流井组富有机质页岩的有机质孔隙不发育,石英含量对储集空间的发育有一定的积极作用,黏土矿物层状晶体结构的发育以及黏土矿物转化过程促进有机质生烃作用,产生的烃类和CO₂有利于溶蚀孔的形成,说明黏土矿物含量对页岩的比表面积、孔隙体积起主要控制作用。     

湘东南拗陷龙潭组泥页岩储层特征

探讨湘东南拗陷上二叠统龙潭组泥页岩的页岩气储层特征,借鉴北美页岩气储层研究方法和评价标准并与美国福特沃斯盆地的Barnett页岩进行比对研究。通过实测剖面和系统采样,采用X射线衍射技术、扫描电镜技术与能谱技术相结合的方法,分析龙潭组泥页岩有机碳含量、矿物组成、微孔隙、裂缝类型及发育程度等特征。结果表明,龙潭组储层的有机碳质量分数平均为3.54%;岩石矿物成分中石英的平均质量分数为27%,碳酸盐矿物的平均质量分数为38%,黏土矿物的平均质量分数为35%,同时含有一定量的黄铁矿;其微孔隙发育有晶间孔、晶内孔、粒间孔、溶蚀孔、粒缘孔、印模孔、有机质孔等;实测孔隙度分布在0.7%～16.7%之间;不同尺度的裂缝广泛发育。通过与美国福特沃斯盆地的Barnett页岩对比,认为该地区泥页岩具有良好的页岩气储层特征;同时对该储层孔隙度及其影响因素进行探讨发现,较高的石英含量对其孔隙度发育具有建设性意义。     

川北元坝地区大安寨段页岩微观孔隙空间定量表征

为了分析元坝地区大安寨段湖相页岩的天然气赋存特点,通过扫描电镜、氮气吸附、高压压汞等实验方法,研究了该区大安寨段页岩的孔隙类型与孔径分布,并探讨了页岩的孔隙结构对页岩气赋存状态的影响。结果表明:页岩中发育无机质孔隙(76.92%)、有机质孔隙(9.17%)与微裂缝(13.91%),其中无机质孔隙主要为蒙脱石伊利石化过程中形成的黏土矿物孔隙,有机质孔隙欠发育的原因与有机质类型以Ⅲ型为主且总有机碳含量低有关;页岩的全孔径分布中,微孔、中孔与宏孔分别贡献6.76%、76.92%与16.30%的孔体积。可见,元坝地区大安寨段页岩以无机孔为主,主要发育中-宏孔,与储层高温高压共同控制了该区页岩气的赋存方式以游离气为主。     

鄂尔多斯盆地南部长7陆相页岩基质孔隙发育类型及影响因素

为了探究鄂尔多斯盆地南部长7陆相储层页岩基质孔隙发育影响因素,应用氩离子抛光-扫描电镜、X射线衍射能谱仪、有机碳测定、有机质成熟度测定、高压压汞和Image J图像处理等分析测试处理技术对其进行了系统研究。研究表明:长7陆相页岩中的基质孔隙类型主要包括长石和碳酸盐矿物粒内溶孔、粒间溶孔和黏土矿物层间孔,其中页岩孔隙中65%为溶蚀孔,20%为黏土矿物层间孔,其余为有机孔、微裂缝和残余粒间孔;页岩中黏土矿物含量最高;页岩中溶蚀孔的比例随有机质成熟度升高而增大。有机质热演化过程中产生的有机酸促进了基质孔隙发育,脆性矿物和胶结物充填了基质孔隙不利于孔隙发育,黏土矿物含量越高基质孔隙发育程度越低。     

川南地区下古生界海相页岩微观储集空间类型

为探明不同成因的孔隙对页岩气储集的贡献,基于多种分析测试手段,对川南地区下古生界海相页岩微孔类型与分布、孔隙定量表征进行研究,并探讨页岩中微观储集空间的成因及影响因素。结果表明:下古生界页岩微观储集空间分为矿物基质孔、有机孔和微裂缝3大类,并可进一步细分为9种类型;龙马溪组页岩主要发育有机质孔和黏土矿物层间孔,五峰组页岩主要发育有机质孔和溶蚀孔、缝,九老洞组页岩有机质孔极少,多见溶蚀孔、缝;下古生界3套页岩孔隙类型与分布特征的差异与矿物组成、有机质丰度和成岩演化作用有关;龙马溪组底部页岩微孔发育,比表面积大,为页岩气的吸附提供大量储集空间,是有利的页岩储层发育段。     

海陆交互相与陆相页岩储层差异性特征:以鄂尔多斯盆地东北部临兴—神府工区山西组为例

海陆过渡相页岩和陆相页岩所处的沉积环境较为复杂,非均质性强,目前未形成统一性认识,对2类页岩的储层发育特征及其影响因素的研究尚显薄弱。为此,选取鄂尔多斯盆地东北部临兴—神府地区山西组页岩为研究对象,对比分析海陆交互相和陆相页岩的储层特征,以研究不同沉积环境下页岩的储层差异性及影响孔隙发育的因素。首先,通过总有机碳w(TOC)、镜质体反射率Ro和岩石矿物组分分析实验,分别说明2种沉积环境页岩的有机质特征和矿物质量分数;其次,结合氩离子抛光-扫描电镜,直观地观察页岩孔隙的形态特征;最后,通过高压压汞、氮气吸附/脱附和二氧化碳吸附实验,定量表征页岩孔隙发育特征。研究结果表明:陆相页岩的w(TOC)均值为2.62%,Ro均值为1.03%,w(石英)均值为55.31%,总孔隙体积均值为0.010 6 cm3/g,以发育无机孔为主,可见微米级有机质孔;海陆交互相页岩的w(TOC)均值为1.49%,Ro均值为1.04%,w(石英)均值为45.57%,总孔隙体积均值为0.009 4 cm3/g,多发育无机孔和与有机质相关的微裂缝。相比海陆过渡相页岩,陆相页岩的储层发育特征较优,且w(TOC)与2种沉积环境的页岩孔隙体积均呈现弱负相关性,而由于不同沉积环境的黏土矿物成分的差异性,导致w(黏土矿物)与海陆交互相页岩的孔隙体积呈反比,而与陆相页岩孔隙体积呈正比。     

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。     

川南地区五峰-龙马溪组页岩储层微观储集空间特征

为了探究四川盆地南部五峰-龙马溪组页岩气产层段微观储集空间,运用X射线衍射技术(XRD)、氩离子抛光-扫描电镜和低压氮气吸附-脱附等实验方法,发现川南页岩储层中脆性矿物以石英和碳酸盐为主,主要发育有机质孔、粒间孔、微裂缝和粒内孔四种类型孔隙。结果表明该地区页岩储层主要沉积于钙质半深水-深水陆棚相,有利于后期水力压裂改造;产层段孔隙类型主要以有机质孔和粒间孔为主,伴随少量的微裂缝和粒内孔。页岩吸附曲线以H2和H3型为主,主要以墨水瓶型和狭缝型孔隙为主,具有较高的比表面积和孔体积,孔隙直径主要集中在微孔和介孔区域。基于以上研究,综合对比分析了川南地区与焦石坝地区优质页岩储层。     

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.     

牛蹄塘与陡山沱组页岩孔隙发育差异性与主控因素分析——以鄂西某井为例

鄂西地区是长江中下游地区页岩气勘探开发的重点区域,其中震旦系、寒武系等层系均获页岩气流,因此,对其储层微观孔隙结构特征及其影响因素进行研究具有十分重要的意义。通过对研究区页岩样品进行FE-SEM观察、TOC含量测定、全岩及粘土X-衍射分析及其岩石物性等的分析,明确了研究区储层孔渗特征及储集空间类型、有机质丰度及成熟度、矿物组成等。研究表明,牛蹄塘组页岩核磁总孔隙度及渗透率均大于陡山沱组页岩,陡山沱组页岩有机质孔隙发育较好且发育更多白云石晶间孔,部分层段发育方解石溶蚀晶锥及溶蚀坑洞;TOC含量及有机质热演化程度与有机质孔隙呈现负相关关系;矿物组分中,石英及长石含量与核磁总孔隙度呈现正相关关系,而白云石含量与其呈现负相关关系,黏土矿物与核磁总孔隙度的相关性并不明显;此外,核磁总孔隙度与深度呈负相关关系,表现在随深度的加深,核磁孔隙度总体呈波动下降趋势。分析认为：矿物组分、有机质丰度及热演化程度、埋藏深度是影响页岩储集能力的重要因素,有机质的富集有利于页岩气的生成与吸附,脆性矿物的存在提高了储层的脆性,有利于储层的增产改造;埋藏深度影响储集空间的保存条件优劣。     

富有机质泥页岩有机质孔隙研究进展

泥页岩有机质孔隙是页岩气储层的主要孔隙类型,是页岩气的富集关键因素之一。近年来对有机质孔隙成因、控制因素及页岩气储层的储渗性能研究取得了较大的进展,研究表明:有机质孔隙的成因包括干酪根生烃形成的孔隙与沥青裂解形成的孔隙2种类型。根据有机质孔隙大小,可分为大孔、中孔(介孔)与微孔。页岩气以吸附态赋存在微孔、介孔中,以游离态保存在大孔中。吸附态主要发生在孔径10nm的孔隙中,大孔中游离态烃以非达西渗流方式流动。有机质的成熟度处于0.9%~3.6%、腐泥组与镜质组显微组分、有机碳质量分数2.0%是有机质孔隙发育的有利条件;压实程度较高、较高的流体压力、脆性矿物含量高的泥页岩是有机质孔隙保存的有利条件。     

辽河东部凸起太原组页岩孔隙结构特征研究

以辽河拗陷东部凸起海陆过渡相石炭系太原组为例,观察、描述太原组岩芯并系统采集佟2905井样品及辽宁省盘锦市小市泉山煤矿样品。通过XRD衍射、高压压汞、低温液氮吸附、场发射扫描电镜等实验手段,全面刻画了海陆过渡相页岩孔隙发育形态和孔隙结构特征。压汞实验结果显示,页岩孔径呈双峰分布,双峰分布在10 100 nm与10 000 100 000 nm,其中孔径小于100 nm孔占主体。低温液氮吸附实验弥补了压汞实验在表征页岩小孔隙上的不足,对100 nm以下的孔隙进行了更为精细的划分,实验结果表明,中孔（10 50 nm）提供了主要的孔体积,占总孔体积的33.48% 43.96%。比表面积的分布与孔径大小呈负相关,极小孔（<2 nm）和小孔（2 10 nm）为比表面积的主要贡献者,提供的比表面积占整个比表面积的82.92% 91.58%,均值为87.36%。单因素分析结果表明,页岩的比表面积主要受控于黏土含量,其相关系数为0.901,有机质影响不明显。孔隙以四面开放的平行板状孔和狭缝状孔为主,这种开放纳米孔可提高页岩气解吸效率和储层渗透率,提高页岩气产量。     

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。     

渝南-黔北五峰组-龙马溪组页岩气地质特征

通过大量野外露头、钻井岩芯观察,以下古生界五峰组-龙马溪组富有机质泥岩为研究对象,结合有机地化、显微薄片、X-衍射、孔渗、比表面积、扫描电镜等实验测试分析手段,综合分析了五峰组-龙马溪组页岩气基本地质特征。研究表明,在浅水陆棚-深水陆棚的沉积格局控制下,研究区富有机质页岩具有南薄北厚（10~80 m）的分布特征;富有机质页岩总体平均有机碳含量大于2.0%,为腐泥型I型干酪根,有机质成熟度程度高（R_o为0.82%~3.04%）;富有机质泥岩物性特征为低孔-低渗型,发育多种微观孔隙结构。在此基础上,通过页岩气区块优选和评价,认为安场-道真向斜区具备良好的页岩气富集基础地质条件,具有良好的页岩气勘探前景。     

川中地区侏罗系大安寨段致密油储层综合评价

综合根据野外地质剖面、薄片鉴定、X-衍射、场发射扫描电镜、储层物性、孔隙结构、脆性指数、有机碳含量(TOC)、生烃潜力(S1+S2)和岩石力学分析,确定了川中地区大安寨段有利储层为介壳灰岩和泥页岩为薄互层状岩石组合,大一三亚段为相对优质的储集体。其脆性矿物含量明显高于大一和大三亚段,有利于产生天然裂缝和储层后期的压裂改造。有机碳含量(TOC)平均值为1.2%,生烃潜力(S1+S2)为1.1 mg/g,具有较高的生油气潜力。通过岩石薄片和铸体薄片分析发现大安寨段致密油储层为孔隙-裂缝型储层。运用高压压汞资料、储层物性资料等多种技术分析大安寨段储层物性特征,结果表明大安寨段储层有低孔、低渗的特征。扫描电镜分析结果明确了储层微米-纳米级孔隙发育和分布规律。黏土矿物颗粒之间的粒间孔在大一三亚段上部最为发育,与有机质发育相关的有机质孔和晶间孔在大一三亚段上部连通性比较好。综合分析判断大一三亚段上部为川中地区大安寨段储层勘探开发潜力区。     

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。     

黔北凤岗地区页岩气吸附量影响因素分析

摘 要 页岩气的吸附态是页岩气开采的主要来源之一,为了研究黔北凤岗地区影响页岩气吸附量的因素,选取凤岗1井（FC-1）等的页岩作为实验研究对象,分别进行了有机碳含量、矿物组分、孔隙结构和等温吸附曲线等分析。研究表明：凤参1井及相邻试验井页岩平均有机碳含量为4.97%,主要矿物质以石英、粘土矿物和钠长石为主,页岩孔隙的形状多为不规则的球形、椭球形、三角形;页岩对甲烷的吸附量与有机碳含量、粘土矿物质、有机质孔隙和压力呈正相关,与温度、石英矿物质、水含量呈负相关。适当进行储层改造,改善控制开采过程中页岩气解吸的影响因素,对提高页岩气开采效率、延长开采时间具有重要意义。     

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。     

页岩气储层孔隙系统的多尺度联合表征及评价——以焦石坝龙马溪组为例

页岩气储层孔隙系统的研究是页岩气表征与评价的核心工作之一。鉴于页岩矿物成分复杂、孔隙组分多样,多种测试手段的联合分析已成为页岩孔隙系统研究中的一个发展趋势。综合氩离子抛光-扫描电镜、低温液氮吸附、CO2吸附、特高压压汞等对川东南志留系龙马溪组页岩的微观孔隙结构、孔径分布及连通性等进行了配套实验研究。研究结果表明:1页岩储层孔隙以100 nm以下的中孔和微孔占主导,其中孔径为10 nm左右的孔隙所占体积最大;2有机质发育及含量决定了页岩气储层孔隙发育情况及孔径大小分布,表现为随着TOC含量的增大,孔径大的孔隙部分逐渐增多,有效孔隙度逐渐增大;3多种实验手段联合测试才能获得页岩的多尺度孔隙全貌特征,而液氮-高压汞联合测试能反映其孔隙系统的基本特征。总体上,优质页岩气储层具有更大的微孔孔容、比表面积、孔径大小及有效孔隙体积,研究成果和结论对页岩气储层孔隙系统的综合表征和评价具有重要借鉴意义。