陆相页岩油储层微观孔喉结构表征与含油性分级评价

针对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层类型多样和油层甜点预测难度大的问题,开展页岩油孔隙发育影响机制及含油性分级评价研究。在岩心观察的基础上,应用扫描电镜、压汞和核磁共振等手段,研究吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层的微观孔隙结构,揭示孔隙发育及含油性影响机制,建立油层分类评价标准。结果表明：①芦草沟组发育粒间孔型、粒间-溶蚀-晶间孔型、溶蚀孔型、溶蚀-晶间孔型和晶间孔型5类储层,其中粒间孔型和溶蚀孔型物性及可动性最好,晶间孔型最差。②较高的偏粗组分数量、适中的白云石含量和低胶结物含量共同决定优质储层形成,优质储层分布受近物源、高能环境及古凹的控制。③源-储互层或一体型配置模式含油性好于邻源厚层型,15 nm和70 nm为芦草沟组能否含油及含油性变好的孔喉半径界限。④以孔喉结构与含油性关系为指导,划分出Ⅰ类油层、Ⅱ类油层和Ⅲ类油层。芦草沟组一段二亚段优质储层发育,源-储配置佳,油层甜点分布规模大。研究成果为芦草沟组页岩油油层分类评价及甜点预测提供了地质依据。     

博格达山山前带芦草沟组不同岩相储集特征及含油性

为了提高页岩油“甜点”储集层钻遇率,实现页岩油高效动用开发,亟需开展页岩油储集层储集空间、孔隙结构和含油性研究。以准噶尔盆地东南缘博格达山山前带中二叠统芦草沟组为研究对象,综合运用岩石薄片、X射线衍射全岩矿物分析和场发射环境扫描电镜等储集层表征技术,结合有机地球化学测试分析,分析了不同岩相的储集空间类型及其页岩油赋存特征。结果表明,芦草沟组岩石类型复杂,表现为混合沉积特点,可划分出泥页岩相、砂岩相和碳酸盐岩相3类岩相;不同岩相的储集空间和孔隙结构控制了含油性,游离态页岩油主要赋存在孔径大于30 nm的孔隙中,基质型泥页岩相储集层储集空间包括黏土矿物晶间孔、碳酸盐矿物晶间孔、有机质孔、层理缝、构造裂缝、超压缝等,其中,无机矿物和干酪根表面以吸附态页岩油为主,粒间孔、有机质孔和层理缝中以游离态页岩油为主;夹层型砂岩相和碳酸盐岩相储集层储集空间以粒（晶）间孔、粒（晶）间溶孔、粒（晶）内溶孔等为主,页岩油以游离态为主赋存于各类微米级孔隙中;基质型岩相富含有机质,随着有机质丰度增加,干酪根吸附态烃量增加,有机碳含量与可动烃含量呈幂函数关系,夹层型岩相有机碳含量相对较低,以外来烃充注为主,有机碳含量与可动烃含量呈线性关系。奇台庄地区和柴窝堡凹陷中北部地区为页岩油有利储集层发育区,芦三段夹层型岩相页岩油可动烃含量高,易于开发动用,为重要的勘探目标。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层孔隙结构、烃类赋存及其与可动性关系

为研究页岩油可动性与储层孔隙和含油性的关系,采用场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、纳米CT、高压压汞法与氮气吸附联合分析、核磁共振分析、分子模拟分析等实验技术,对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层孔隙全尺度分布特征、烃类赋存特征进行了定量分析。该页岩油储层各类岩性孔隙分布存在较大差异性,优势岩性为砂屑云岩、长石岩屑粉细砂岩和云质粉砂岩,其中长石岩屑粉细砂岩最好,大于300 nm孔隙占比74.1%,主体以粒间（溶）孔、粒内溶孔为主。微纳米尺度流体赋存具有较大的分异性。重质组分在半径300 nm以上孔隙中呈薄膜状附着于矿物、孔隙表面,300 nm以下呈充填状;中质组分赋存于300 nm以上孔隙中央;水含量较少,赋存于300 nm以上孔隙中央,被中质组分包裹。芦草沟组页岩油孔喉动用下限为50 nm;300 nm以上孔喉中烃类易动用,是当前产能主要贡献体系,采出原油为300 nm以上“大孔”中的中质油;50～300 nm孔喉较难动用,是提高采收率的关键。负压和升温可有效提升纳米孔中烃类的可动性。      

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组酸碱交替成岩作用特征及对页岩储集层的影响

基于普通薄片、铸体薄片镜下观察与鉴定,结合X衍射、扫描电镜与电子探针等测试分析,对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩储集层的成岩作用及成岩相进行综合研究。结果表明,吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组沉积期具有碱性与酸性成岩作用交替出现的特点。页岩储集层孔隙演化受机械压实作用及酸碱交替成岩作用的双重影响,经历了碱性压实减孔-增孔段、酸性溶蚀增孔段、碱性溶蚀增孔-减孔段共3个阶段,分别发育3个次生孔隙发育带。页岩储集层划分为含凝灰质剩余粒间孔-溶蚀孔相、含凝灰质-含有机质泥晶白云岩混合孔隙相、泥晶藻云岩晶间孔相3种成岩相,其中含凝灰质剩余粒间孔-溶蚀孔相与含凝灰质-含有机质泥晶白云岩混合孔隙相分布范围大、孔隙结构好、含油程度高,为优质储集层发育的成岩相。研究成果为芦草沟组页岩储集层的深入认识及勘探开发提供了基础。图12表3参51     

孔喉微观润湿性对页岩油赋存的控制作用——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组纹层状页岩为例

针对页岩不同类型储集空间中孔喉微观润湿性对其控制作用仍不明确的问题，以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储集层为例，综合运用扫描电镜、多阶热解、储集层定量荧光、核磁共振等分析方法，开展纹层状页岩储集空间特征及孔喉微观润湿性对页岩油赋存控制作用的研究。结果表明：芦草沟组主要发育“富火山物质+陆源长英质”纹层状页岩和“富火山物质+碳酸盐”纹层状页岩，其中“富火山物质+陆源长英质”纹层状页岩发育长石溶蚀孔隙和粒间孔隙，孔喉周缘矿物组分主要为长英质矿物组分，呈亲水性特征，主要控制游离态页岩油。“富火山物质+碳酸盐”纹层状页岩发育碳酸盐晶间孔和有机质孔隙，孔喉周缘矿物组分主要呈亲油性特征，控制吸附态页岩油。孔喉周缘主要为油润湿碳酸盐组分时，利于原油的聚集，但使得游离态的油含量比例下降。芦草沟组页岩游离油主要赋存于“富火山物质+陆源长英质”纹层组合的陆源长英质纹层中，成熟度较高、油质较轻。     

黏土矿物和孔喉特征对致密砂岩可动流体分布的影响——以鄂尔多斯盆地东部山西组储层为例

开展致密砂岩可动流体分布的影响因素研究可有效提高储层开发潜力评价的准确性。选取鄂尔多斯盆地东部山西组典型致密砂岩样品,联合铸体薄片观察、扫描电镜观测、X射线衍射分析、恒速压汞及核磁共振测试,分析了黏土矿物及孔喉特征对可动流体分布的影响。根据致密砂岩的孔隙类型,将其划分为“粒间孔—溶孔—晶间孔型”、“溶孔—晶间孔型”及“晶间孔型”储层。砂岩样品的可动流体百分数介于9.39%～78.79%之间,平均为41.63%,且与渗透率呈中等正相关性。研究发现,黏土矿物的存在不利于流体的可动性,半径>200μm区间的孔隙与半径>1μm区间的喉道有利于流体的可动性。伊利石含量较高,呈搭桥式分割孔隙,对流体的可动性具有较强的抑制作用。“粒间孔—溶孔—晶间孔型”砂岩中半径>200μm区间的孔隙占比较高,同时半径>1μm区间的喉道占比大于50%,可动流体百分数较高。“溶孔—晶间孔型”砂岩的可动流体百分数变化较大,但随着溶孔的增多、晶间孔的减少,孔喉对流体的束缚性减弱,可动流体百分数增高。“晶间孔型”砂岩以半径<200μm区间的孔隙为主,同时半径<0.5μm区间的喉道占比大于...     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组微—纳米孔隙页岩油原位赋存特征

页岩油储层因微—纳米孔喉体系发育,使得油的赋存分散复杂,状态多样,研究困难.通过场发射扫描电镜、核磁共振、激光共聚焦和纳米CT等技术手段,对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组页岩油进行了研究.芦草沟组页岩油"甜点"粉—细砂岩和云质粉砂岩孔隙面孔率分布在11.0％～23.5％之间,大于2μm的粒间溶孔、粒内溶孔占比在...     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油“甜点体”储集特征及成因机理

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油层系岩性复杂，非均质性强，“甜点体”形成规律是制约地质理论研究和勘探开发的一个关键难题。通过岩心观察、薄片鉴定和含油性分析，针对“甜点体”地质特征进行了表征，分析了影响产能的地质因素，确定了可动油孔隙的形成机理。吉木萨尔凹陷芦草沟组“甜点体”的岩性主要为岩屑长石粉细砂岩、云屑砂岩和砂屑云岩，孔隙度为5.75%～11.9%，渗透率为（0.02～1.26）×10-3 μm2，其中岩屑长石粉细砂岩的孔喉贡献率最大，“甜点体”的储集空间为溶蚀粒间（内）孔、裂缝；页岩油产能的大小受控于可动油孔隙的分布以及岩石组分中泥质、石英质和白云质的含量，可动油孔隙是在同生—准同生淋滤作用和酸性流体埋藏溶蚀联合作用下形成的，层理缝沟通溶孔是控制渗透率大小的关键因素。储层成岩过程中储集空间耦合生排烃作用最终形成“甜点体”，其形成的沉积环境为受波浪作用较强的云坪、混合坪、滨湖滩砂和碳酸盐岩浅滩沉积。该发现可对同成因类型页岩油的勘探和开发提供指导。      

陆相页岩储集层岩石力学特性及能量演化特征

以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组陆相页岩储集层为研究对象，岩性分别为白云岩、泥质白云岩、白云质泥岩、白云质粉砂岩和粉砂岩，通过室内力学实验，研究了陆相页岩储集层岩石力学特性及能量演化规律。结果表明，陆相页岩储集层不同岩性岩石力学特性存在较明显差异，白云岩、白云质粉砂岩、粉砂岩、泥质白云岩和白云质泥岩的抗压强度分别为112.09 MPa、98.20 MPa、85.98 MPa、81.28 MPa和58.30 MPa；随着围压增大，陆相页岩储集层岩石脆性减弱，延性增强；陆相页岩储集层不同岩性岩样在峰值强度处的能量大小不同，反映不同岩性岩样间存在较强的非均质性，此外，三轴压缩条件下，相同岩性岩石弹性能、耗散能和总能量都大于单轴压缩条件。     

玛南斜坡区风城组致密油藏储集层特征及控制因素

通过岩石薄片鉴定、X射线衍射分析、高压压汞测试等手段,研究了准噶尔盆地玛湖凹陷玛南斜坡区二叠系风城组二段致密油藏储集层的沉积环境、岩相类型、孔隙类型以及孔隙结构。结果表明,研究区风城组为封闭咸化湖盆沉积,由陆源碎屑、火山碎屑和自生矿物按不同比例混积形成的储集层,按照沉积构造、岩石组分和粒度,将储集层岩相划分为块状石灰质中—细砂岩相、块状白云质细砂岩相、纹层状白云质粉砂岩相和纹层状白云质泥岩相4类优势储集岩相;储集层孔隙类型有残余粒间孔、火山碎屑溶孔、矿物晶间孔、裂缝等,不同类型储集层孔隙直径和喉道半径差异较大。优势储集岩相是优质储集层形成的基础,溶蚀作用决定次生孔隙的形成,火山灰脱玻化形成长英质胶结物加剧储集层致密化,裂缝发育是油气高产的必要条件。研究区块状石灰质中—细砂岩相和块状白云质细砂岩相压实作用相对较弱,细粒火山灰含量相对较低,物性和孔隙结构较好,是较优质储集层。     

吉木萨尔凹陷芦草沟组上“甜点”段页岩油储层演化特征及差异性评价

吉木萨尔凹陷页岩油是准噶尔盆地重要的油气勘探区域,近年来取得重大突破,以往的研究集中在沉积环境、岩石特征、微观孔隙结构等方面,而对页岩油储层演化特征及储层差异性的研究较为薄弱。为探讨研究区储层演化特征及差异性,选取吉木萨尔凹陷芦草沟组上“甜点”段典型岩心样品,通过岩石薄片、铸体薄片、X-衍射等研究手段,对吉木萨尔凹陷芦草沟组上“甜点”段页岩油储层特征、控制因素进行研究,并对储层演化特征及差异性进行分析。研究结果表明:芦草沟组上“甜点”段页岩油储层主要以砂屑云岩、长石岩屑砂岩、云质砂岩、粉砂质云岩及灰色泥岩为主,岩石矿物成分复杂;溶蚀孔、粒间孔和晶间孔为主要的储集空间类型,偶见少量裂缝发育;在酸碱流体多期演化作用下,储层经历了压实压溶、方解石和白云石胶结以及复杂交代等成岩演化过程,不同岩性储集层的物性、孔喉结构参数及测井响应特征存在差异。该研究为吉木萨尔芦草沟组页岩油的勘探开发提供了有利依据。     

生物降解稠油极性化合物负离子电喷雾傅立叶变换离子回旋共振质谱分析

为研究生物降解对原油中极性化合物组成影响,采用傅立叶变换离子回旋共振质谱分析技术,研究了准噶尔盆地三台—北三台地区生物降解稠油中极性大分子化合物的组成。结果显示,生物降解稠油中含杂原子化合物类型较为复杂,主要有N₁、N₁O₁、N₁O₂、O₁、O₁S₁、O₂、O₂S₁、O₃、O₃S₁和O₄;不同生物降解程度稠油中极性化合物组成具有明显差异,随着生物降解作用加剧,稠油中O₂类化合物相对丰度明显升高,N₁、O₁S₁、O₂S₁、O₃、O₃S₁和O₄类化合物呈现逐渐降低的变化规律。通过对极性化合物中相对丰度较高的N₁和O₂类化合物的分析发现,随着生物降解程度增大,N₁和O₂类极性化合物缩合度整体增高,指示高缩合度的极性化合物抗生物降解能力更强,更易富集,长烷基支链取代化合物更易被生物降解。在严重生物降解稠油中,O₂类极性化合物相对丰度最高,其中酸性组分以一环至四环环烷酸(分子缩合度DBE为2～5)为主。傅立叶变换离子回旋共振质谱分析技术具有超高质量分辨分析能力,可以从分子层次研究原油中极性大分子化合物的化学组成,为石油地球化学研究提供了新的技术手段。      

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组混积岩成因及其孔隙发育特征

以岩性特征差异对混积岩储层孔隙成因的影响作用为主线,从岩石组构与颗粒堆积学的关系角度分析孔隙的成因和特征。研究认为:(1)基于水动力条件、矿物组合和岩石结构特征,并以碎屑颗粒、黏土矿物和碳酸盐类矿物三端元作为划分依据,芦草沟组“甜点”岩性主要有凝灰质砂屑云岩、凝灰质长石岩屑粉细砂岩、凝灰质云屑砂岩及凝灰质云质粉砂岩。混积岩主要为母源混合成因,并且垂向上各类型混积岩层可互层叠置而形成相缘混合。(2)基于颗粒的球形堆积模型,当碎屑颗粒含量低于52.4%时,孔隙度随颗粒含量的增加而减小;当碎屑颗粒含量达到52.4%时,如果碎屑颗粒含量继续增加,粒间孔隙将大量出现,孔隙度将快速增大,逐渐演变为常规的砂岩储层。(3)根据碎屑颗粒、黏土矿物和碳酸盐类矿物三种端元组分与孔隙类型的关系,芦草沟组混积岩的孔隙类型可以划分为粒间孔、粒内溶孔和晶间孔,凝灰质砂屑云岩、凝灰质长石岩屑粉细砂岩的孔隙类型以颗粒支撑的粒间孔和粒内溶孔为主,而凝灰质云屑砂岩及凝灰质云质粉砂岩以晶间孔较发育为特征。混积岩优质储层的发育主要受碎屑颗粒组分含量控制,易溶碎屑组分含量及溶蚀作用对储层物性具有改善作用。      

鄂尔多斯盆地延长组长7油层组页岩-致密砂岩储层孔缝特征

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组是富有机质页岩和致密砂岩共生发育的富油层位,富有机质页岩既是生油层又是储层,并为致密砂岩提供油源。揭示页岩储层和致密砂岩储层之间的孔缝特征,对认识页岩油和致密油赋存空间和运移机理具有重要意义。综合岩心描述、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、核磁共振实验、高压压汞和低温吸附实验等手段,定性描述和定量表征相结合,刻画了富有机质泥页岩和致密砂岩储层中的孔隙类型和孔径大小。富有机质泥页岩孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔,页岩中孔隙的孔径范围总体分布在50 nm以下。页岩中的裂缝包括水平缝、低角度缝、高角度缝和近直立缝。致密砂岩储层孔隙类型包括剩余原生粒间孔、晶间孔和次生孔,且次生孔是主要的孔隙类型。致密砂岩孔隙直径多在2 μm以上,孔喉半径多集中在73.5 nm以下,但对渗透率起贡献作用的孔喉半径区间为73.5~735 nm,致密砂岩中同样发育微裂缝和高角度裂缝。页岩和致密砂岩孔隙的形成和演化均受沉积作用和成岩作用的影响,成岩作用流体和烃类流体的运移和充注将页岩和致密砂岩构成了有机整体。延长组长7油层组页岩-致密砂岩系统中存在3类孔缝网络和石油运移路径：①页岩内纳米-微米级孔隙-裂缝网络,形成页岩油的存储空间和石油源内运移的路径;②致密砂岩内纳米级喉道和微米级孔隙的孔隙网络系统,形成致密油的存储空间;③页岩和致密砂岩间差异孔喉结构-微裂缝-裂缝孔喉网络系统,构成源内石油向源外运移的路径。     

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层特征及含油性

在岩心观察和薄片鉴定的基础上,结合扫描电镜、物性与地球化学分析等资料,对吉木萨尔凹陷芦草沟组储层特征、控制因素及储层含油性进行了研究。分析认为芦草沟组形成于咸化湖盆的沉积环境,发育一套湖相暗色泥、粉细砂及碳酸盐的细粒混杂沉积,岩性主要为由粉细砂、泥及碳酸盐组成的混积岩,且粉细砂、泥及碳酸盐具呈薄层状富集的特征。储集空间类型以粒间溶孔与晶间微孔为主、剩余粒间孔次之、裂缝少量,影响芦草沟组页岩油储层发育的控制因素包括沉积相、岩性、有机碳含量和成岩作用等。吉木萨尔凹陷芦草沟组储层物性对含油性有明显的控制作用,白云质岩中油膜发育;储层的润湿性以中性为主,部分达到亲油,场发射扫描电镜发现了“大孔亲油、含油,小孔亲水、含水”的储层微观润湿性特征,表明吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层具有良好的含油性,这为本地区页岩油的勘探与开发奠定了良好的基础。