川南地区龙马溪组页岩岩相对页岩孔隙空间的控制

页岩的孔隙类型、孔隙结构的定量化表征以及孔隙空间的控制因素是页岩储层研究的重要问题。川南地区龙马溪组的页岩岩相按矿物组分可分为硅质页岩、混合质页岩和黏土质页岩。利用扫描电镜矿物定量评价（QEMSCAN）技术、低温N₂和CO₂吸附实验以及高压压汞实验对川南地区龙马溪组不同页岩岩相的孔隙类型、结构特征及孔隙空间的控制因素开展了分析。研究结果表明,黏土质页岩多发育黏土矿物片状粒内孔且多被迁移有机质充填;混合质页岩多发育有机质孔和碳酸盐矿物溶蚀宏孔;硅质页岩多发育有机质孔。页岩的总面孔率主要由孔径为0~500 nm的孔隙提供,矿物（除碳酸盐矿物与长石外）及有机质中的孔隙均以粒内孔为主,有机质的面孔率高达32.37%,为矿物颗粒的8~16倍。页岩的中孔是孔体积的主要贡献者,微孔是孔比表面积的主要贡献者。混合质页岩的总面孔率、孔体积与孔比表面积的平均值与硅质页岩相近,具有良好的储集能力。高TOC含量的混合质页岩与硅质页岩的孔隙空间主要受有机质孔控制,TOC含量较低的黏土质页岩的孔隙空间则主要受有机质孔和伊利石相关孔隙共同控制。     

页岩储层微观孔隙结构特征

为了研究页岩储层的微观孔隙结构特征,应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩表面纳米级孔隙微观形态,并通过低温氮吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,同时结合高压压汞实验对页岩储层孔隙结构进行了深入研究。研究结果表明：页岩储层孔隙处于纳米量级,孔隙类型可分为有机质纳米孔、黏土矿物粒间孔、岩石骨架矿物孔、古生物化石孔和微裂缝5种类型,其中有机质纳米孔和黏土矿物粒间孔发育最为广泛;页岩孔径分布复杂,既含有大量的中孔（2～50nm）,又含有一定量的微孔（<2nm）和大孔（>50nm）;孔径小于50nm的微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积,是气体吸附和存储的主要场所;页岩阈压非常高,孔喉分选性好,连通性差,退汞效率低,中孔对气体渗流起明显贡献作用,微孔则主要起储集作用。     

松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩岩相特征及其对孔隙结构的控制

依据松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩特征、有机质丰度和矿物含量建立岩相划分方案,把研究区页岩划分为7种岩相,在此基础上开展扫描电镜、CO₂和N₂吸附以及高压压汞实验以分析孔隙结构。研究区沙河子组页岩孔隙发育,不同岩相发育的主要孔隙类型也不相同,有机质孔隙主要发育在黏土质页岩中。页岩孔径呈现多峰分布特征,中孔是孔体积的主要贡献者,平均占50.9%;微孔是比表面积的主要贡献者,平均占67.8%。微孔发育主要受黏土矿物控制,中孔发育受碳酸盐矿物控制,宏孔发育受脆性矿物和黏土矿物联合控制。富有机质黏土质页岩对比表面积和孔体积的影响明显,对沙河子组页岩孔隙发育起主要控制作用。      

昭通示范区龙马溪组页岩气高产储层微观孔隙结构定量表征

以昭通示范区龙马溪组页岩气高产储层为研究对象,通过场发射扫描电镜,氮气吸附实验,XRD衍射,核磁共振实验,纳米CT扫描技术和Image J图像处理软件,对页岩气高产储层微观孔隙结构进行定量表征。研究结果表明,页岩气高产储层的岩石类型以富含有机质的灰黑—黑色页岩为主,孔隙度大于2%,渗透率大于0.01×10~(-3)μm~2,孔隙类型以有机质孔为主,孔隙连通性好,其次为粒间孔,粒内孔和少量微裂缝,孔隙半径分布在5～50 nm之间,三类孔隙结构在孔隙类型,TOC含量和孔径分布方面各有差异,其中Ⅰ类孔隙结构主要为机质孔,TOC含量高,储层质量好。Ⅱ类孔隙有机质含量中等,主要是由有机质和黏土矿物提供的微孔-介孔构成;Ⅲ类孔隙有机质含量低,主要是由黏土矿物提供的部分微孔和介孔构成。     

基于氮气吸附实验的页岩孔隙结构表征

页岩储层微观孔隙结构研究对页岩含气性评价具有重要意义。为此,采用低温氮气吸附法,对宁夏六盘山盆地下白垩统乃家河组页岩样品的微观孔隙结构进行了实验研究,计算了页岩的比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数,并探讨了页岩孔隙发育的控制因素及孔隙结构对页岩气存储的意义。实验结果表明：①页岩平均孔径为3.6~4.3 nm,主体孔隙为中孔,也含有一定量的微孔和大孔,孔隙形状以平行板状和墨水瓶孔为主,同时具有无定形孔特征;②页岩比表面积和孔体积远大于常规储层岩石,孔径小于50 nm的微孔和中孔提供了主要的比表面积和孔体积,构成了页岩中气体吸附存储的主要空间;③页岩微孔、中孔的发育与有机质有关,有机碳含量与微孔、中孔的比表面积、孔体积呈正相关性,页岩大孔的发育与黏土矿物含量有关,黏土矿物含量增加,大孔的比表面积和孔体积都增大。     

南方海相页岩物质组成与孔隙微观结构耦合关系

为研究页岩物质组成与孔隙微观结构耦合关系,对南方海相五峰组—龙马溪组30个高—过成熟页岩样品开展低温氮气吸附实验,并根据迟滞回线形态划分3类页岩。结果表明:(1)黏土矿物主要发育板状孔,孔径较大,从微孔(2nm)到宏孔(50nm)均较为发育;有机质主要发育墨水瓶状孔,主要为微孔和介孔(2～50nm)级别。(2)页岩比表面积主要由微孔、介孔贡献,其中微孔比表面积主要由有机质提供,黏土矿物主要提供介孔、宏孔比表面积;总孔体积主要由介孔、宏孔贡献,其中有机质主要贡献微孔、介孔体积,黏土矿物主要贡献宏孔体积。(3)样品普遍具有三段分形特征,且在不同孔径范围,墨水瓶状孔均要较板状孔复杂。研究成果有助于认识页岩气的储集、运移规律。     

四川盆地元坝地区自流井组页岩储层孔隙结构特征

四川盆地元坝地区自流井组页岩是陆相页岩气的主要研究层段之一,目前正处于勘探攻关的重要阶段。页岩孔隙结构是评价页岩储层储集能力的重要指标,是明确页岩气富集机理的关键。采用总有机碳含量、全岩X衍射、N₂吸附-高压压汞孔径联合实验及氩离子抛光-扫描电镜等多种实验测试方法对其孔隙结构进行了定量表征。结果表明：自流井组页岩粘土矿物含量高,介于38.8%~67.3%,平均为52.8%。孔隙类型以矿物基质孔隙为主,有机质孔次之,微裂缝局部发育;N₂吸附滞后环反应主要发育平行板状狭缝型孔隙,同时含有少量墨水瓶型孔;主要孔径分布区间为中孔,大安寨段与东岳庙段相比,由于微孔比例偏低,宏孔比例偏高,所以中值孔径与孔体积较大、比表面积相对较小。自流井组页岩储层孔体积与比表面积主要由粘土矿物决定,孔体积和比表面积与TOC呈负相关或无关,主要由于有机质内镜质体与丝质体不发育孔隙,以及可溶有机质对孔体积和吸附位的占据。研究成果对研究区陆相页岩气的研究与勘探具有重要的借鉴和指导意义。     

鄂西黄陵背斜南翼下寒武统水井沱组页岩孔隙结构与吸附能力

以鄂西黄陵背斜南翼秭地2井下寒武统水井沱组海相富有机质页岩为研究对象，在水井沱组一段和二段选取代表性页岩样品，利用CO₂和N₂物理吸附、高压压汞、氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-SEM）等多尺度孔隙结构测试技术和观察手段以及有机质孔统计分析方法，结合甲烷等温吸附实验以及其他测试手段，描述了页岩地球化学、矿物组成和岩相特征，研究了页岩孔隙类型、孔隙形态、孔径分布和比表面积等孔隙结构参数，分析了页岩甲烷吸附能力，讨论了页岩孔隙发育和孔隙结构的影响因素。研究表明：秭地2井水井沱组一段和二段富有机质黑色页岩成熟度R_o约为2.5%，页岩岩相主要有硅质页岩、混合质页岩和黏土质页岩；页岩有机质孔隙形状多样、边界不规则，孔径偏小，大多孔径<50 nm；无机质孔/缝丰富，成因类型多，孔隙形状多变；页岩微孔（孔径为0.3~2.0 nm）中的有机质微孔十分发育，孔径在2~5 nm介孔中的有机质介孔占有较大比例；孔径>5 nm的介孔+宏孔中的无机质孔隙占优势；页岩比表面积大、对甲烷的吸附能力强；硅质页岩的孔隙结构和吸附能力相对较好；页岩有机碳含量、碳酸盐矿物和黏土矿物含量以及页岩岩相等因素对页岩孔隙发育和孔隙结构有重要影响。     

鄂西黄陵背斜南翼下寒武统水井沱组页岩孔隙结构与吸附能力

以鄂西黄陵背斜南翼秭地2井下寒武统水井沱组海相富有机质页岩为研究对象，在水井沱组一段和二段选取代表性页岩样品，利用CO₂和N₂物理吸附、高压压汞、氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-SEM）等多尺度孔隙结构测试技术和观察手段以及有机质孔统计分析方法，结合甲烷等温吸附实验以及其他测试手段，描述了页岩地球化学、矿物组成和岩相特征，研究了页岩孔隙类型、孔隙形态、孔径分布和比表面积等孔隙结构参数，分析了页岩甲烷吸附能力，讨论了页岩孔隙发育和孔隙结构的影响因素。研究表明：秭地2井水井沱组一段和二段富有机质黑色页岩成熟度R_o约为2.5%，页岩岩相主要有硅质页岩、混合质页岩和黏土质页岩；页岩有机质孔隙形状多样、边界不规则，孔径偏小，大多孔径<50 nm；无机质孔/缝丰富，成因类型多，孔隙形状多变；页岩微孔（孔径为0.3~2.0 nm）中的有机质微孔十分发育，孔径在2~5 nm介孔中的有机质介孔占有较大比例；孔径>5 nm的介孔+宏孔中的无机质孔隙占优势；页岩比表面积大、对甲烷的吸附能力强；硅质页岩的孔隙结构和吸附能力相对较好；页岩有机碳含量、碳酸盐矿物和黏土矿物含量以及页岩岩相等因素对页岩孔隙发育和孔隙结构有重要影响。     

下扬子地区二叠系海陆过渡相页岩孔隙体系特征

下扬子地区二叠系发育一套海陆过渡相泥页岩,是目前页岩气勘探的重点层位之一。针对其微观孔隙体系及影响因素研究较少的现状,对皖南地区野外露头和岩心样品开展扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、压汞及氮气吸附实验分析。结果表明：二叠系页岩主要组分为有机质、石英、伊利石、方解石和黄铁矿,其中黄铁矿多呈草莓体形态与有机质共存,有机质则呈填隙状、薄膜状、条带状和壳体状分布在页岩中。二叠系页岩基本孔隙类型为无机矿物孔(晶间孔、粒间边缘孔、粒内孔和黏土矿物层间孔)、有机孔和微裂缝,其中有机孔和微裂缝是优势孔隙类型。不同有机质颗粒中孔隙发育情况差异很大,可能与有机质类型及显微组成有关;在构造应力作用下,有机质与黏土矿物充分混合产生縻棱化而形成与有机质相关的晶间孔和微裂缝。压汞法测试结果显示以微孔和过渡孔为主的页岩具有较高的孔隙度,孔隙连通性好、退汞效率高;而以大孔为主的页岩具有较低的孔隙度,孔隙连通性差、退汞效率低。中大孔的体积百分比随着石英含量的增加而增加;微孔和过渡孔的体积百分比随可溶有机质增加(S₁)呈现降低的趋势;縻棱化有机质是页岩比表面积的主要贡献者;黏土矿物含量的增加可能会抑制页岩微孔隙的发育和比表面积的大小,与黏土矿物主要由伊利石和绿泥石组成有关。     

涪陵地区龙马溪组页岩储层特征及其发育主控因素

四川盆地涪陵地区下志留统龙马溪组发育一套富有机质泥页岩,勘探证实其为优质含气储层。为系统研究该套储层的微观孔隙结构特征,利用氩离子抛光扫描电镜等分析资料,根据不同地质成因,将该套储层的储集空间类型划分为孔隙、裂缝两大类,前者可细分为有机质孔隙和无机孔隙,后者可细分为组构选择性裂缝(页理缝)和非组构选择性裂缝(构造缝)。进一步借助于压汞、压汞—液氮吸附联合测定、纳米CT扫描等多种方法,全方位对页岩储层的微观孔隙结构特征进行了综合表征,并从沉积、成岩等角度剖析了页岩储层发育的主控因素。结果表明:1页岩储层的孔隙直径主要分布在24nm以下,以中孔为主,孔隙组合形态表现为四周开放的平行板状孔隙及细颈广口的墨水瓶形孔隙;2良好的沉积背景有利于有机质与页理的发育,有机质孔隙是该套页岩储层发育的主控因素;3后期埋藏—抬升过程中由于超压释放形成了大量的组构选择性裂缝(页理缝),一方面改善了页岩储层的储集能力,另一方面又控制着页岩储层的水平渗流能力。     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组富有机质泥页岩储层特征

富有机质泥页岩储层特征研究对认识页岩油气勘探潜力具有重要意义。为确定延长组富有机质泥页岩储层特征,开展了岩石薄片、扫描电镜、X-射线衍射、物性、比表面积孔径分析和有机碳含量等分析测试工作,揭示了泥页岩岩相、矿物含量、成岩作用、孔隙类型、物性和孔隙结构等特征。延长组泥页岩可划分为泥岩岩相、含粉砂泥岩岩相和粉砂质泥岩岩相3种岩相类型。泥岩岩相的有机碳含量最高,粘土矿物含量高(>50%),成岩作用较弱;粒间孔和粒内孔是中生界泥页岩储层主要的孔隙类型;微孔主要集中在0.4~1 nm,中孔主要集中在3~5 nm,中孔对孔隙体积和比表面积的贡献好于微孔。根据现有资料认为,延长组富有机质泥页岩塑性矿物含量高,成岩作用弱,对储层后期改造提出了严峻挑战。     

蜀南地区富有机质页岩孔隙结构及超临界甲烷吸附能力

以蜀南地区龙马溪组下部富有机质页岩为研究对象,通过场发射扫描电镜（FE-SEM）、低压氩气吸附实验和重力法高压甲烷吸附实验,研究页岩孔隙结构特征及超临界状态下页岩储层的甲烷吸附能力,并讨论了页岩孔隙结构对甲烷吸附能力的影响。研究表明,蜀南地区龙马溪组富有机质页岩主要发育有机质孔隙,页岩孔隙结构非均质性强,比表面积为16.846~63.738 m²/g,孔体积为0.050~0.092 cm³/g,微孔和介孔贡献页岩90%以上的比表面积,介孔和宏孔贡献页岩90%以上的孔体积。甲烷在地层条件下处于超临界状态,过剩吸附曲线在约12 MPa时出现极大值,随后开始下降。使用修正过的四元Langmuir-Freundlich （L-F）方程拟合高温甲烷过剩吸附曲线,拟合效果较好,相关系数大于0.997。页岩饱和吸附量为0.067 0~0.220 2 mmol/g,不同页岩样品吸附能力差异明显。海相富有机质页岩中,随着有机质含量的增大,有机质孔隙数量增多,且页岩中微孔比例增大,微孔的吸附能力远大于介孔和宏孔,故页岩吸附能力增强。有机质含量是影响蜀南地区海相富有机质页岩孔隙结构和甲烷吸附能力的主要因素。     

鄂尔多斯盆地西部奥陶系乌拉力克组页岩微观孔隙结构特征

采用氩离子抛光场发射扫描电镜观察、X射线衍射分析、氦气孔隙度测定、低温氮气吸附-脱附等实验手段,联合FHH分形理论模型,从多角度表征了鄂尔多斯盆地西部奥陶系乌拉力克组不同类型页岩的微观孔隙结构特征。研究结果表明：①研究区矿物成分复杂,黏土矿物含量较稳定,脆性矿物含量高、变化范围较大,可分为3类岩相类型,自下而上依次为硅质页岩岩相、混合页岩岩相和钙质页岩岩相。②研究区孔隙度整体较低,主要为0.16%～1.50%,平均1.20%,微裂缝发育造成少量孔隙度大于4.00%,硅质页岩孔隙度最大,钙质页岩孔隙度最小,混合页岩孔隙度介于二者之间;孔隙类型复杂且与岩相密切相关,钙质页岩整体致密,多为晶间孔、溶蚀孔,以狭缝状孔隙为主;硅质页岩孔隙相对发育,多为粒间孔、黏土矿物层间缝和微裂缝,以平板状开放孔隙为主,偶见“细颈广体”的墨水瓶式的无定形孔隙。③研究区孔隙结构可划分为3类,Ⅰ类以2～4 nm的介孔为主,中孔、宏孔均较发育,孔隙体积大,在硅质页岩中常见;Ⅱ类以0～4 nm的微孔、介孔为主,宏孔发育较少,在硅质页岩和混合页岩中常见;Ⅲ类以50～100 nm的宏孔为主,但体积小,在钙质页岩中常见。④研究区页岩微观孔隙结构具有明显的分形特征,内部结构复杂,非均质性强;TOC、黏土矿物和石英的含量越高,孔隙结构和孔隙表面越复杂。⑤研究区硅质页岩储层孔隙结构最好且有机质富集,是最有利的勘探目标。     

鄂尔多斯盆地延长组长73亚段纹层型页岩油储层孔隙结构特征与影响因素

以鄂尔多斯盆地延长组长7₃亚段纹层型页岩油储层为研究对象，综合运用TOC分析、岩石热解分析、X射线衍射分析、偏光和荧光显微镜观察、场发射扫描电镜观察和低压氮气吸附分析，对纹层型页岩的岩相类型、孔隙微观定性特征和定量结构参数，以及孔隙结构的主控因素进行了系统研究。根据沉积、地球化学和矿物组成特征和差异，长7₃亚段可划分出凝灰质—有机质纹层页岩、黏土质—有机质纹层页岩和长英质—黏土质纹层页岩3种岩相类型，孔隙主体分别以有机质生烃增压缝、黏土矿物—长英质晶间粒间复合孔以及长英质粒间孔缝系统为主。样品中介孔最为发育，“凝灰质—有机质”“黏土质—有机质”“长英质—黏土质”的孔隙体积和比表面积依次增加，孔隙网络非均质性和孔隙表面粗糙程度则分别呈逐渐减弱和增强的趋势。有机质孔隙整体发育有限，以有机质—黄铁矿—黏土矿物复合孔为主，是微孔的主要组成部分，与石英刚性颗粒相关的原生粒间孔缝系统是介孔和宏孔的主要组成部分，也是整个孔隙网络的主体，长石溶蚀孔发育局限，对于孔隙网络贡献较小。     

黔北地区下志留统龙马溪组页岩储层特征

为弄清黔北地区下志留统龙马溪组海相富有机质页岩储层特征,文中利用有机地球化学、低温氮气吸附、甲烷等温吸附和场发射扫描电镜等资料,分析讨论了龙马溪组页岩的矿物学、有机地球化学、页岩储集空间和吸附能力等特征。结果表明:研究区龙马溪组页岩有机质类型以I型为主,有机质成熟度适中,总有机碳质量分数在0.39%~9.24%,平均为2.65%;热演化程度高,镜质组反射率平均为2.03%;页岩矿物组分以石英为主,碳酸盐矿物和黏土矿物质量分数分别为21.5%,21.4%;页岩储层整体脆性较高,利于后期压裂改造;主要发育有机质孔、粒间孔、晶间孔、溶蚀孔及微裂缝等5种孔隙类型,受热演化程度和成岩作用等影响,孔径、形状和发育规模上存在差异,狭缝状中孔提供了大部分的比表面积和孔隙体积,是页岩气的主要储集空间;龙马溪组页岩的吸附气量为1.596~2.127 cm3/g,有机质、热演化程度和脆性矿物质量分数对甲烷吸附能力均有一定贡献。     

通化盆地下白垩统亨通山组泥页岩储层特征

通化盆地下白垩统亨通山组油气显示好,具有良好的常规和非常规油气勘探前景,但目前缺乏系统总结,特别是对亨通山组泥页岩储层特征的认识尚未开展。以通化盆地首次钻遇油气显示的通地1井岩心为研究对象 ,系统开展了X?射线衍射、扫描电镜、液氮吸附等分析测试。研究结果表明：通化盆地亨通山组泥页岩脆性矿物含量为58.2%,石英脆度为35.4%,有利于压裂改造;孔隙类型主要为有机质孔、微裂缝、粒内孔和粒间孔,其中粒内溶蚀孔最为发育,粒间孔次之;泥页岩孔径分布较复杂,主要分布在2~60nm之间,以中孔为主,其次为微孔和大孔;中孔提供了90.87%的孔隙体积和85.74%的比表面积,是页岩气赋存的主要载体。对影响亨通山组泥页岩孔隙结构的因素进行了探讨,认为有机质丰度和显微组分对该地区孔隙的影响较为明显。