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。     

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。     

上扬子地区上震旦统—下志留统黑色页岩微孔隙特征

微孔隙(或微裂缝)作为页岩气的储集空间,对于页岩气的研究具有重要的作用.作者挑选了上震旦统一下志留统黑色页岩发育的上扬子地区10条剖面(上奥陶统一下志留统五峰一龙马溪组6条、下寒武统水井沱组2条、上震旦统陡山沱组2条),共20个样品进行场发射扫描电镜的精细扫描分析,初步识别出上震旦统—下志留统黑色页岩中的6种微孔隙(或裂缝)类型及其形成机制:格架孔主要是由碳酸盐岩和硅酸盐岩的颗粒和片状矿物堆砌、叠置而成;溶蚀孔主要与方解石、白云石和长石伴生,受到成岩晚期及埋藏过程中流体的溶蚀而成;生物体腔孔与生物的种类和数量紧密相关,主要由硅藻内部排列规则的孔集合而成;有机质孔的孔隙度与有机质类型和成熟度相关;白云石化孔主要是与方解石的白云石化作用密切相关,但极其少见.裂缝主要分为3种:(1)黏土矿物的脱水作用形成的微裂缝;(2)大片状的矿物与颗粒之间的微裂缝;(3)晶粒之间和颗粒内受到外力作用形成的微裂缝.     

有机质在页岩沉积成岩过程及储层形成中的作用

通过岩心、显微薄片及电镜样品的观察,结合定量分析测试结果,对有机质在页岩形成、演化及储层发育中重要作用进行研究。研究表明:有机质利于碳酸钙的沉淀,主要由底栖黏结、浮游黏结及生物颗粒3种形式形成碳酸盐,形成的岩石类型包括骨架岩、黏结岩和颗粒灰岩;有机质利于铁质络合物的形成,有机质热演化形成微环境促进碳酸盐矿物的黄铁矿交代;在埋藏演化过程中,有机质演化产生有机酸,对不稳定矿物进行溶蚀,继而发生重结晶作用,影响方解石的晶体大小和形态;有机质直接或间接地产生大量有效的储集空间,有利于页岩孔隙网络的形成,继而影响页岩的储集物性;页岩油产量受总有机碳含量(TOC)影响,建议页岩油形成并具备工业可采能力的TOC下限值为2%,同时也需要富有机质页岩具有稳定的厚度,还应考虑页岩矿物组成及岩石类型、镜质体反射率Ro等因素。     

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。     

马朗凹陷芦草沟组页岩油储层成岩演化与溶蚀孔隙形成机制

通过场发射环境扫描电子显微镜、X射线衍射等试验手段,对三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组页岩油储层成岩演化特征与溶蚀孔隙形成机制进行研究。结果表明:二叠系芦草沟组泥页岩为低孔、特低渗储层,主要经历了压实、胶结、交代以及溶解等成岩作用;有机质热演化与无机矿物成岩演化在时空上相对应,有机质生烃高峰、孔隙度高值区、伊利石含量高值区在同一深度出现;生烃过程形成的酸性流体溶解不稳定矿物,形成溶蚀孔隙,同时为伊利石化提供K+;矿物溶蚀孔和有机质残留孔是页岩油重要的储集空间,伊利石化可加速钾长石溶解,并造成矿物的体积收缩,对储集空间的形成具有明显促进作用;泥页岩中溶蚀孔隙的形成与有机质生烃、油气初次运移同步。     

五峰-龙马溪组页岩有机质赋存特征及其对孔隙结构的影响

有机质是页岩气富集成藏的物质基础,是选区评价的重要参数。本文选择上扬子地台东南缘的YY-1井五峰-龙马溪组为研究对象,基于岩心观察、扫描电镜观测（自然断面及氩离子剖光面）、低温氮气吸附等测试手段,研究了五峰-龙马溪组有机质赋存特征（显微组分、形态、孔隙）及其对页岩气储层储集能力（孔隙度、孔隙结构参数）的影响。结果表明：五峰-龙马溪组有机质以菌藻体和固体沥青为主,呈现四种形态,发育四种类型的有机质孔隙。有机质丰度是影响页岩储层储集能力的关键因素。在适宜的有机质丰度范围内,孔隙度随着有机碳含量的增加而逐渐增大,孔隙结构的非均质性逐渐增强。     

东濮凹陷北部沙三段泥页岩微观储集空间特征及其主控因素

东濮凹陷北部沙三段盐湖沉积体系泥页岩具有良好的页岩油气潜力,本文通过多口钻井岩芯泥页岩全岩矿物X衍射、粘土矿物X衍射、氩离子抛光及能谱、扫描电镜等测试数据,研究了东濮凹陷北部沙三段陆相泥页岩微观储集空间特征及其主控因素。认为储集空间以微-纳米级孔隙为主,包括无机原生粒间孔、无机原生晶间孔、无机次生溶蚀孔、有机孔及微裂缝等孔隙类型。其中,无机孔隙,特别是次生孔隙,对页岩油气储层具有明显的建设作用,有机质孔发现较少。矿物成分、岩相类型、成岩作用、有机质丰度及成熟度是储集空间发育的主要影响因素,其中矿物成分是影响储集空间类型的内因;不同岩相类型对应的储集空间类型不同;成岩过程中易溶物质的溶蚀对储层物性的改善起到重要作用,垂向上粘土矿物成分演化与孔渗高值有较好的对应关系。     

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。     

渝东北城口北相区寒武系页岩储集层特征研究

以渝东北城口地区预探井A井寒武系鲁家坪组-巴山组泥页岩样品测试分析数据为基础,从页岩的地球化学特征、岩石矿物学特征、储层物性特征、储集空间特征和含气性特征等方面对泥页岩进行了初步研究。结果表明,城口地区寒武系鲁家坪组-巴山组泥页岩有机质含量高,TOC平均为5.6%;成熟度高,Ro平均为3.17%;有机质类型主要为Ⅰ型干酪根,页岩脆性矿物含量高。泥页岩储集空间类型多样,以矿物粒间孔隙为主。高压压汞、核磁共振、等温吸附数据都表明该套泥页岩大孔较发育,单位吸附量大。总含气量不高。通过对比北美Barnett页岩、焦石坝页岩和彭水区块页岩的特征,可以看出渝东北城口北相区寒武系鲁家坪组-巴山组的页岩气含气性较低,有机质孔隙较少,有机质成熟度过高等不利因素可能会加大后期开发的难度。     

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。     

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。     

湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩气藏形成条件与资源潜力

在野外地质露头观察和样品测试数据综合分析的基础上,对湘西北地区下寒武统牛蹄塘组暗色泥页岩的区域分布、有机质丰度、有机质类型、成熟度以及储层特征等页岩气藏形成条件进行研究。研究结果表明:研究区下寒武统牛蹄塘组页岩具有区域分布广、厚度大、埋藏深度适中,有机质丰度高、热演化程度高、脆性矿物丰富、物性良好、储渗空间发育等特点,具备页岩气聚集成藏的有利地质条件。认为吉首—花垣—龙山一带和桑植石门复向斜南翼斜坡带是研究区牛蹄塘组页岩气发育最有利区;采用体积法对研究区下寒武统牛蹄塘组页岩气资源储量进行估算,资源储量区间值为(0.5~2.1)×1012 m3,中值为1.3×1012 m3。     

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。     

下扬子地区过成熟海相页岩储层特征：以修武盆地司马剖面底-下寒武统荷塘组为例

为评价修武盆地底—下寒武统荷塘组过成熟海相页岩储层特征,通过野外地质调查、有机地化分析、扫描电镜、比表面积以及等温吸附实验等手段对荷塘组页岩的储层特征进行了研究。分析结果表明,荷塘组页岩具有有机质丰度高、热演化程度偏高的有机地化特征;脆性矿物含量介于69.13%~78.56%之间,平均为75.16%,具有较好的可压裂性;储集空间类型以黏土矿物层间缝隙为主,次生溶蚀孔隙次之,孔隙结构以大孔为主,推测黏土矿物层间缝隙作出了主要的贡献,可能为主要的储气产所;吸附气量介于3.99~8.04 m~3/t,平均为6.02 m~3/t,具有较好的气体吸附能力。综上所述,下寒武统荷塘组页岩除热演化成熟度偏高之外,页岩气储层条件相对较好,具有较大的勘探潜力。     

淮南潘谢矿区石盒子组煤系页岩气储层孔隙结构特征及影响因素

页岩储层孔隙结构对于页岩气富集和开采具有重要影响。应用高压压汞、低温N2和CO2吸附实验结果,对淮南潘谢矿区石盒子组煤系页岩气储层的孔隙结构进行定量表征,并结合有机地球化学特征、矿物组成和成熟度探讨了其影响因素。结果表明:潘谢矿区石盒子组页岩孔隙度为1.21%~11.00%,平均3.58%;孔隙类型主要为平行板状孔、楔状半封闭孔及墨水瓶孔。潘谢矿区石盒子组页岩的总孔容为（12.77~36.66）×10-3 cm3/g,总比表面积为（10.27~26.01） m2/g,平均孔径为9.59 nm,介孔对孔隙结构的贡献最大,其次是微孔和宏孔。孔径为0.5~0.85 nm,2.1~3.5 nm及71~150 nm的孔隙对潘谢矿区石盒子组页岩孔容起主导作用,孔径为0.4~0.85 nm和2.5~5.0 nm 的孔隙提供了主要的比表面积。有机碳含量（TOC）、矿物组分和成熟度均会影响石盒子组页岩孔隙结构的发育。TOC的富集有利于拓展孔隙空间和孔隙结构的发育;黏土矿物含量的增加会抑制孔隙结构的发育,脆性矿物则相反;石盒子组页岩成熟度达成熟-高成熟,处于有机质第一次裂解后孔隙减小阶段。该研究成果为深入认识该区页岩气赋存富集提供基础资料。     

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。     

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。     

海陆过渡相页岩气储层特殊性——以大城地区山西组为例*

随着南方海相页岩气开发取得突破,华北地区海陆过渡相~陆相页岩气也逐渐受到重视。通过实验测试分析,以大城地区山西组页岩气储层为例,分析海陆过渡相页岩气储层的特殊性。研究认为大城地区山西组沉积环境为下三角洲平原分流间湾;储层黏土矿物平均含量为56.24%,石英等脆性矿物平均含量为42.13%;TOC平均为1.85%,有机质类型主要为Ⅲ型干酪根为主,成熟度平均为1.09%;泥页岩发育两类不同类型的孔隙。对比海相焦石坝龙溪组和陆相鄂尔多斯延长组7段储层特征,表明海陆过渡相山西组泥页岩厚度小、层数多为特征,有机地化和矿物组成等均与海相与陆相页岩气储层存在显著差异。山西组页岩气储层发育基础、有机地化和物质组成条件均较为良好,页岩气保存条件较好。山西组页岩气、煤层气与致密砂岩气叠置成藏,具有丰富的资源潜力,具有联合开采的资源基础。