富有机质页岩有机孔隙形成与演化的热模拟实验

针对页岩有机孔隙的形成与演化,开展了从未熟—低熟—成熟—高成熟—过成熟全系列的地质条件约束下的成岩成烃演化热模拟实验,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜对原始样品和模拟不同演化阶段反应后的样品进行了微观特征分析,研究表明:1未熟、低熟阶段生物化学作用和低温热作用生烃过程中可以形成有机孔隙,其当时较浅的埋深可能有助于有机孔隙的保存;2有机孔隙的形成与演变具有非均质性,成熟度不是控制有机孔隙形成与发育的决定性因素,有机质物理化学结构的差异对有机孔隙的形成与演化具有重要作用;3有机孔隙的发育与滞留油具有明显的相关性,生油阶段生成的有机孔隙,易被热解沥青所占据;4有机质收缩缝/有机质边缘孔可能是页岩气赋存的重要空间,其发育主要受控于在从"化学吸附有机质"向"物理吸附有机质"和"游离有机质"转化时有机质的物理化学结构及演化程度。     

富有机质Woodford页岩孔隙演化的热模拟实验

通过高温热模拟实验加热未成熟的露头样品,获得5个不同成熟阶段的页岩样品,然后用比表面积分析仪测试这5个页岩样品的纳米孔隙,从而研究富有机质页岩的孔隙演化。结果表明,随着成熟度的增加,富有机质页岩发育大量纳米孔隙,孔隙度随着热成熟度增高而增加,完全不同于基质孔隙度的演化规律。随着成熟度增加,有机质不断转化为油气,基于有机质转化为油气过程中的物质平衡理论计算的孔隙度增加量与测试的孔隙度增加量吻合。因此,富有机质页岩孔隙度随着成熟度增高而增加,与有机质转化为油气的热降解过程有关。     

波罗的海盆地上奥陶统页岩孔隙演化的热压模拟实验

我国南方海相页岩大多处于高-过熟演化阶段,无法再现地质历史过程中孔隙的演化过程。选取欧洲地区波罗的海盆地上奥陶统页岩开展了近地质条件的室内热压模拟实验,以期揭示海相页岩孔隙的演化规律和赋存状态。结合实验样品的有机岩石学特征、模拟产物的定量化统计和扫描电镜微区分析,系统阐述了模拟实验页岩孔隙在有机质熟化过程中的演化特征和形成机理。实验条件下,页岩整体孔隙的发育程度随有机质热演化程度的增加而提高,孔隙之间趋于连通,由初始的孔隙不发育状态逐渐演变为复杂交错的孔隙网络。根据孔隙的形态和成因,将有机孔和无机矿物孔细分为8类：海绵状有机孔、有机质收缩孔和气泡状有机孔;铸膜孔、溶蚀孔、矿物粒间孔、黏土矿物层间孔和改造矿物孔。受有机显微组分的差异、有机质的转化和油气初次运移的影响,有机孔的分布表现出较强的非均质性,无机矿物孔的发育呈现出阶段性。孔隙的有效保存问题在高演化阶段页岩气勘探过程中需要重点关注。     

页岩有机质热演化过程中孔隙结构特征研究

为研究页岩气的形成演化和赋存特征,选择冀北地区下马岭组低成熟海相页岩,以热演化模拟实验为基础,结合低温液氮、高压压汞实验等测试技术,研究不同成熟度阶段页岩孔隙特征。结果表明：随着有机质成熟度升高,页岩孔隙数量明显增多,孔隙度呈线性增长,大于10000nm的宏孔逐渐减少,孔径小于50nm的微孔、介孔明显增多,其中,对介孔的影响主要表现在孔径为30～50nm的孔隙;页岩孔隙在不同成熟度阶段表现为不同形态,随有机质热演化不断加深,其孔隙连通性、扩散性以及渗流性均有明显提升。吸附空间和游离空间在不同孔径阶段呈现不同的变化速率,表明页岩气从纳米孔中的形成随热演化加深逐渐由吸附状态大量析出,游离至大孔空间中的赋存转变过程。该项目探究了有机质热演化过程中的孔隙结构特征及其对页岩气赋存的影响,对南方海相页岩气的形成和赋存具有指示意义。     

富有机质泥页岩高压生烃模拟与孔隙演化特征

针对深层高演化气页岩储层勘探和潜力评价的需求,通过高温高压模拟实验探讨了泥页岩在深层高演化阶段的成烃规律和孔隙演化。研究表明,高压条件下富有机质泥页岩中的纳米级微孔隙随温度和压力的升高不断增加,增加高峰与气态及液态烃产率高峰相一致,并导致页岩孔隙率升高,但进入高-过成熟阶段后页岩孔隙率将随模拟条件的进一步升高而降低。与微孔隙相反,页岩中的微米级毛细孔和巨孔随模拟温度或压力的升高不断减少,指示深层条件不利于游离气的储存,而该阶段微孔隙和表面积的显著增加,可弥补随温度和压力升高吸附能力下降引起的页岩吸附态天然气的减少,从而使深层页岩仍然具有较高的页岩气潜力。模拟样品黄铁矿、白云石等组分中发现大量次生微孔隙,证明页岩碎屑及矿物基质在深层演化阶段也能形成丰富的次生微孔隙,作为烃源岩页岩在演化过程中能形成大量酸性流体,有利于次生孔隙的发育。     

松辽盆地古龙页岩有机质组成与有机质孔形成演化

有机质孔是页岩储层重要的孔隙类型,是页岩油气富集的关键要素,其形成演化与有机质组成及生烃演化密切相关.针对古龙页岩有机质孔的发育特征及形成演化,开展地球化学分析、生排烃模拟实验、单一显微组分生烃模拟实验、微观孔隙分析等,研究古龙页岩与海相页岩有机质组成的差异,探讨古龙页岩有机质组成与有机质孔形成演化的关系.结果表明:古...     

富有机质页岩生烃阶段孔隙演化及分形特征

为明确富有机质页岩孔隙演化规律,以鄂尔多斯盆地三叠系延长组不同成熟度(RO值介于0.53%~1.09%之间)黑色页岩为研究对象,通过扫描电镜、氮气吸附和X-射线衍射等技术手段对页岩储层的纳米孔隙及热演化特征进行研究,并依据FHH分形模型探讨了页岩孔隙分形特征及热演化规律。结果表明：页岩孔隙总体积和比表面积主要受控于中孔(2~50nm)和大孔(＞50nm),并与TOC含量有较好的相关性;随着RO值的增加,页岩孔隙总体积先下降,再略微上升,比表面积先下降,再明显回升,这是压实作用和生排烃作用共同作用的结果。RO值与有机质孔发育程度密切相关,是中孔的最大贡献者。页岩孔隙的分形维数普遍较高,随着热演化程度的加深整体呈增大趋势,且与孔体积及平均孔径显著负相关,与比表面积正相关,表明页岩孔隙结构趋于复杂,吸附能力提升。     

南方古生代碳酸盐岩孔隙演化与有机质演化和构造演化配置的组合类型

根据南方古生代碳酸盐岩分布区18个剖面点以成岩作用为主的研究,作了孔隙演化同有机质演化和构造演化三者之间配置关系的分析,并进一步把成藏条件划分出三种不同的组合类型,即:凯里型、建南型、泰山型,并对其进行研究。     

松辽盆地北部青一段泥页岩储集特征及孔隙演化

松辽盆地青一段是泥页岩油勘探重点层段。利用泥页岩物性分析、氩离子抛光和场发射电镜观察探讨该套泥页岩物性特征及孔隙类型,根据成熟度演化、生烃转化、有机酸含量与孔隙度的变化关系分析了泥页岩孔隙演化特征。研究结果表明:青一段泥页岩孔隙度较高、渗透率很低,总孔隙度平均为7. 94%,基质渗透率平均为1. 16×10~(-8)μm~2;孔隙类型有粒间孔、晶间孔、有机质孔、溶蚀孔和微裂缝;有机质孔为藻类生烃后残留孔隙,孔隙呈长条形和不规则形状,直径多为20～400 nm,有机质孔形成于Ro为0. 7%以后,大量形成对应的Ro为0. 9%～1. 2%,在Ro为1. 2%时孔隙度达2. 7%;当埋深小于2 000 m时青一段泥页岩孔隙度随埋深增加而减小,当埋深大于2 000 m时孔隙度出现2个异常峰值,孔隙度的增大主要因为有机酸溶蚀和藻类生烃作用;根据孔隙度与埋深关系,预测了齐家—古龙凹陷为泥页岩油有利勘探区。研究成果可为松辽盆地泥页岩油勘探和评价提供依据。     

渝东南地区海相页岩有机质孔隙发育特征及演化

页岩气在储层内的有效赋存及渗流由有机质孔隙决定。由此,以渝东南地区下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度典型富有机质黑色海相页岩为研究对象,使用电子显微镜观察2套页岩层位的有机质孔隙结构。结果表明：龙马溪组页岩有机质孔隙主要发育在焦沥青内部,而固体干酪根内仅发育少量直径较小的有机质孔隙;牛蹄塘组页岩的焦沥青和固体干酪根均不发育有机质孔隙;2套页岩的总有机碳含量、全岩矿物组成及干酪根类型均具有相似特征,但牛蹄塘组页岩的热成熟度要远高于龙马溪组页岩,且已达到变质期,其固体干酪根和焦沥青的物理化学性质均趋近于石墨,导致其有机质内部不发育孔隙。过高的热成熟度不利于页岩中有机质孔隙的保存,所以渝东南地区下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度海相页岩气的勘探开发应重点寻找热成熟度低于3.5%的地区。     

基于原位溶蚀模拟实验的四川盆地二叠系栖霞组-茅口组白云岩孔隙演化

利用水热金刚石压腔装置结合激光拉曼光谱和光学显微镜设备,实现了碳酸盐矿物/岩石-流体的原位模拟实验.结合四川盆地实际地质条件,针对栖霞组-茅口组白云岩进行了封闭-开放-封闭的连续变化体系原位模拟实验,通过乙酸酐的水解实现了封闭压腔内乙酸的原位生成.实验结果表明,封闭体系-阶段性开放体系中,碳酸盐岩样品边缘及解理处发生溶...     

页岩纳米级孔隙在有机质熟化过程中的演化特征及影响因素

有机质热演化程度是控制页岩纳米级孔隙形成演化的主要因素之一。利用室内含水封闭热解系统对松辽盆地长岭凹陷嫩江组二段湖相页岩开展了生烃全过程模拟实验（R_o=0.61%~4.01%）,并对处于不同热演化阶段的样品进行了索氏抽提,基于抽提前后有机碳含量、N₂吸附和矿物组成等地球化学分析结果,研究了有机质成熟过程中纳米级孔隙形成演化特征及影响因素。页岩在模拟实验后BJH孔体积和BET比表面积均大幅增加,其变化范围分别为0.006 73~0.101 61 cm³/g和0.60~15.75 m²/g。成熟-高熟阶段干酪根热降解和残留烃热裂解促使纳米级孔隙快速发育,过熟阶段随着有机质生烃能力减弱,纳米级孔隙发育速率变缓;生油高峰期液态烃生成并充注在纳米级孔隙内,抑制了纳米级孔隙形成。油气生成和排出过程对纳米级孔隙发育起主导作用,固体焦沥青在不断富集的同时其本身发育纳米级有机孔隙,黏土矿物的伊利石化和石英溶蚀均有利于纳米级孔隙发育。     

重庆周缘龙马溪组和牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育特征

针对牛蹄塘组页岩气勘探开发过程中存在产气量较低,产气持续时间较短等问题,以渝东南下志留统龙马溪组页岩和渝东北下寒武统牛蹄塘组页岩为对象进行对比,重点剖析2套页岩的孔隙储集能力及其演化特征。结果表明：龙马溪组页岩和牛蹄塘组页岩的有机质孔隙发育特征存在较大差别：龙马溪组页岩内部的固体干酪根有机质孔隙数量少,孔径小,连通性差,但其焦沥青内部有机质孔隙数量多,孔径大,连通性好。牛蹄塘组页岩内部的固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。储层热演化程度对页岩有机质孔隙的发育有着直接的控制作用。龙马溪组页岩由于古埋深较牛蹄塘组页岩浅,所经历的热演化作用相对较弱,适宜的热演化程度保留了龙马溪组页岩焦沥青内部大量的有机质孔隙,但其固体干酪根由于演化时间相对较长,有机质孔隙数量减少。渝东北牛蹄塘组页岩埋深过大,储层过度演化达到变质期导致其内部固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。针对牛蹄塘组页岩气的高效勘探开发应寻找热演化程度适中的页岩分布区。     

南方海相志留系页岩有机质类型恢复研究

中国南方下古生界海相志留系龙马溪组页岩分布广、厚度大,有机碳质量分数高,成熟度高,大部分处于高一过成熟度阶段．导致大部分有机质类型判别指标失效。文中通过对沉积在相似环境的三叠系未成熟泥岩样品的热模拟实验,确定了页岩原始生烃潜力的恢复图版,并以此为基础,对高成熟度志留系页岩的原始有机碳和有效碳质量分数进行恢复,进而利用页岩恢复原始状态后的降解率和氢、氧指数对页岩有机质类型进行了确定。研究结果表明,南方志留系页岩有机质类型以I型为主,兼有Ⅱ型,具有间接型页岩生气特点。     

焦石坝地区龙马溪组页岩有机质孔隙特征

页岩气作为非常规天然气,其载体页岩为低孔低渗的致密岩,天然气在致密的页岩中的赋存形式、储存场所及富集机理一直是地质家们研究的问题。对川东南焦石坝龙马溪组富有机质页岩储层研究过程中,发现页岩中除了常规储层中常见的孔隙类型外,有机质颗粒内孔隙发育程度很高。通过扫描电镜观察、氮气吸附以及大量测试分析资料综合研究认为,焦石坝龙马溪组富有机质泥页岩富含无机孔隙和有机孔隙,有机孔隙是页岩中优势孔隙类型,发育程度具有非均质性,形态多样,平面上通常为泡泡状、似椭圆状、港湾状及其他不规则形状,孔径范围2～900 nm不等。另外,有机质微小的孔隙、粗糙的表面特性,为吸附甲烷提供了比表面积,其亲油（气）的特性使其优先吸附、储集天然气,对页岩气富集起了重要作用。     

湖相烃源岩演化全过程中的孔隙演化机理——基于地质样品与模拟实验的认识

通过对比实际自然演化剖面地质样品和模拟实验样品的孔隙定量结果,认为烃源岩演化的整个过程中,不同尺度孔隙的孔容变化规律基本相似。大孔和介孔对孔隙变化的影响较大,二者应该是岩石总孔隙度的主要贡献者,且不同尺寸孔隙之间存在一定的转化关系。成岩演化、构造变化等作用是导致孔隙变化的主要外部因素,生烃—排烃过程是内在因素。处于不同演化阶段的烃源岩形成的烃类产物所赋存的孔隙空间及大小（规模）存在一定差异,该认识有助于明确泥页岩层系中不同演化阶段对应的常规与非常规油气资源的赋存机理。      

用地温测井资料快速预测二连盆地巴彦花群有机质热演化程度

本文用数学地质方法,建立了二连盆地巴彦花群实测地温资料的有机质热演化程度判别函数式。由这一实测今地温与有机质热演化程度的统计学对应关系,在生油评价之前,直接对有机质热演化程度作统计学预测,其判别预测结果与生油评价结果基本一致。     

四川盆地及周缘下寒武统富有机质页岩孔隙发育特征

四川盆地及周缘下寒武统富有机质页岩分布范围广、厚度大,是页岩气勘探的重要接替层位。以多口重点钻井岩心资料为基础,利用扫描电镜、氮气吸附等实验分析方法,对下寒武统富有机质页岩的孔隙类型、孔隙结构等进行系统研究,并探讨了下寒武统富有机质页岩孔隙发育的主要控制因素。结果表明：不同地区的下寒武统富有机质页岩孔隙发育存在显著的差异,孔隙度与TOC含量之间关系复杂,受到有机质组成和热成熟度的影响,主要表现为有机质组成和热成熟度控制了有机孔的发育。下寒武统富有机质页岩孔隙结构多样,且不同成熟度的页岩具有不同的孔隙结构,随着热成熟度的增加,页岩微孔消失、孔容和比表面积均减小。热成熟度是四川盆地及周缘下寒武统页岩气勘探与评价的最重要参数之一。