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。     

黏土矿物甲烷吸附性能与微孔隙体积关系

为了揭示黏土矿物在含气页岩储层中所扮演的角色,选择以不同黏土矿物为主的黏土岩进行了孔隙—表面积测量和甲烷等温吸附实验。测量显示,黏土矿物以3~100nm微孔隙为主,并出现3~6nm和20~70nm 2个主要分布区。其中,蒙脱石黏土以小孔占优势,伊/蒙混层黏土以小孔和中—大孔同时发育为特征,高岭石、绿泥石和伊利石黏土均以中—大孔为主。蒙脱石、伊/蒙混层和高岭石黏土为孔隙发育类型,总孔隙体积和表面积分别达到0.04mL/g和11.47m2/g以上。不同类型黏土岩的甲烷吸附能力有较大差异,利用朗格缪尔方程拟合计算的蒙脱石黏土、伊/蒙混层、高岭石黏土、绿泥石黏土、伊利石黏土、粉砂岩及石英岩小于270目试样的最大甲烷吸附容量分别为8.12mL/g、3.66mL/g、2.70mL/g、2.28mL/g、1.72mL/g、0.97mL/g和0.70mL/g。黏土岩的表面积不仅取决于总孔隙体积和孔隙率,而且与孔隙尺寸的分布关系更为密切。黏土岩中小于100nm微孔隙体积与甲烷最大吸附量显示良好的线性关系,因此,页岩微孔隙体积的大小反映其天然气的吸附能力,而气体吸附能力的大小受其内孔隙,特别是小于20nm微孔隙发育程度的控制。不同黏土矿物由于形态结构、孔隙大小和孔隙率的不同,导致其气体吸附性上的差异,而这种差异不仅与黏土的类型有关,而且受岩石成因和成岩作用的影响。     

川东南志留系龙马溪组页岩储层微孔隙结构及连通性研究

采用CT扫描、聚焦离子束扫描电镜、氩离子抛光—场发射扫描电镜、透射电镜等技术，对川东南志留系龙马溪组页岩进行了微孔隙结构及连通性分析，提出了4种页岩孔隙结构类型:（1）粒间微孔，存在于矿物颗粒之间，数量较少；（2）粒内微孔，分布于粒间分散有机质中及与球状黄铁矿共生的有机质中，少量见于黏土片间的微孔隙；（3）粒缘隙，存在于分散有机质颗粒及矿物颗粒周缘；（4）层（页）理缝，基本平行于页岩沉积层理较大的微裂隙。有机质纳米孔隙呈蜂窝状，呈正态分布，互相连通，孔隙直径主要在30~90 nm之间；孔隙喉道呈单曲线形，喉道宽度主要在7~20 nm之间；层（页）理缝约占页岩孔隙体积的1%~2%，是页岩的优势渗滤通道。微孔隙主要分布于有机质中，是页岩气的主要储集空间，粒缘隙形成页岩连通网络，层（页）理缝为页岩的主要渗滤通道，提出"纳米孔储集、粒缘隙连通、页理缝渗滤"的页岩气连通与流动模式。      

鄂尔多斯盆地东缘煤系伴生泥页岩孔隙特征及主控因素

鄂尔多斯盆地东缘煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,加强该区泥页岩孔隙特征研究对实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。通过对研究区山西组、太原组泥页岩样品进行系统的SEM观察、孔渗测试、低温液氮吸附实验、有机地球化学测试及X-射线衍射矿物分析,详细分析了泥页岩孔隙发育特征及主控因素。研究表明:泥页岩中发育的孔隙类型主要有粒间孔、晶间孔、铸模孔、次生溶蚀孔和有机质孔,微裂缝主要发育在脆性矿物晶体间、晶体内和黏土矿物颗粒间,宽度一般为数十纳米;泥页岩孔隙度为1.05%~1.59%,渗透率为(0.001~0.142)×10~(-3)μm~2,山西组泥页岩孔渗性略好于太原组;孔隙以微孔和中孔为主,中孔提供了主要的吸附空间,孔隙形态以开放透气型孔隙为主;有机碳含量、有机质成熟度和无机矿物是影响泥页岩孔隙发育的主要因素,有机碳含量增加,有效孔隙减少,因为成熟度较低时,有机质生成的残留烃可能堵塞了部分较小孔隙;黏土矿物内部及颗粒之间、晶层之间可形成大量微孔及中孔,增加了储集空间,石英矿物可形成较大孔隙和裂缝,改善了泥页岩的渗透性。     

川南地区龙马溪组页岩气储层微孔隙结构特征

应用扫描电子显微镜、高压压汞法、N2和CO2气体吸附法,对川南地区下志留统龙马溪组海相页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究,探讨了页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,川南地区龙马溪组海相页岩样品中发育多种类型微观孔隙,常见有黏土矿物粒间孔、黄铁矿晶间孔、碳酸盐颗粒溶蚀孔、生物碎屑粒内孔、颗粒边缘溶蚀孔和有机质孔;龙马溪组富有机质页岩发育大量的微米—纳米级孔隙,为页岩气赋存提供了储集空间。龙马溪组页岩样品中孔隙以微孔和介孔为主,宏孔较少;孔隙结构形态主要为平板狭缝型孔、圆柱孔和混合型孔,孔径为0.4~1nm、3~20nm;微孔和介孔占孔隙总体积的78.17%,占比表面积的83.92%,是龙马溪组页岩储气空间的主要贡献者。页岩有机碳含量、成熟度和矿物成分含量均会影响川南地区龙马溪组海相页岩孔隙的发育,总体上页岩孔隙体积随有机碳含量增加而增大;页岩孔隙度随成熟度增加而降低;黏土矿物和脆性矿物含量对页岩孔隙发育也有一定的影响。     

四川盆地东南部龙马溪组页岩微-纳米孔隙结构特征及控制因素

以四川盆地东南部重庆地区下志留统龙马溪组页岩为研究对象,通过场发射扫描电镜、CO₂及N₂低温低压吸附实验,探讨海相页岩储层微-纳米孔孔隙结构特征及其控制因素。结果表明:龙马溪组页岩发育有机孔、粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔和微裂缝6种孔隙类型,其中有机孔、黏土矿物层间粒内孔最为发育,由于热演化程度高也发育大量的溶蚀孔隙;龙马溪组页岩BET比表面积介于3.5~18.1 m²/g,BJH总孔容介于0.00234~0.01338 cm³/g,DA微孔比表面积介于1.3~7.3 m²/g,DA微孔孔容介于0.00052~0.00273 cm³/g。页岩微孔比表面积占总比表面积的23.1%~80.2%,平均占比50.3%,微孔孔容占总孔容的12.1%~48.5%,平均占比32.3%,微孔提供比表面积的能力远大于中孔和宏孔,是页岩储层中甲烷吸附的主要场所;泥页岩孔径分布复杂,孔径分布曲线存在多个不同的峰值,在0~100 nm范围内主要呈现双峰或三峰特征,偶见四峰特征;有机碳含量与泥页岩微孔、中孔+宏孔及总孔的孔隙结构参数均呈现非常好的线性关系,表明TOC是泥页岩中微-纳米孔隙结构最重要的控制因素,将孔隙结构参数对TOC进行归一化处理后,总孔和中孔+宏孔孔隙结构参数与黏土矿物含量呈正线性关系,与脆性矿物含量呈负线性关系,表明黏土矿物和脆性矿物主要控制页岩的中孔和宏孔的发育。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段富有机质页岩孔隙特征

为研究鄂尔多斯盆地长7段陆相富有机质页岩孔隙发育特征,采用覆压孔隙度测量、脉冲衰减渗透率测量、低温氮气吸附实验等结合氩离子抛光—扫描电镜成像分析,对页岩孔隙发育特征进行深入研究。结果表明,页岩储层孔隙主要为纳米量级,少量黏土矿物粒间孔可达微米级别;孔隙类型主要有粒间孔、黄铁矿微球粒晶间孔、粒内孔、有机孔及少量微裂缝,其中黏土矿物粒间孔最发育,有机孔相对较少;页岩孔径分布复杂,含有大量的中孔(2~50nm)、大孔(50nm)及少量的微孔(0~2nm),中孔和大孔是孔隙体积的主要贡献者,微孔和细中孔(2~10nm)是比表面积的主要贡献者;样品渗透率变化幅度大,与页岩中裂缝的发育程度及孔隙结构有关。     

鄂尔多斯盆地华池地区延长组7段页岩油储层孔隙结构特征及控制因素

为明确有机质及矿物成分对鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）泥页岩储层孔隙结构的影响,利用氩离子抛光—场发射扫描电镜、低压氮气吸附实验,表征长7段泥页岩储层孔隙结构特征,并结合全岩矿物组分及有机地球化学实验,分析长7段泥页岩孔隙结构的主控因素。结果表明：长7段泥页岩主要发育黏土矿物晶间孔、粒间孔,可见少量有机质孔、溶蚀孔及微裂缝,其氮气吸附等温线均为Ⅱ型等温线,兼具有H₃及H₄型滞后环特征,表明泥页岩孔隙的中孔较为发育,孔隙形态呈平行片状及墨水瓶状。泥页岩孔隙结构受控于有机质、黏土矿物、石英、长石和黄铁矿,其中黏土矿物相转化在其矿物晶体层间形成大量微孔及中孔,是研究区泥页岩孔隙的主要来源;有机质生成的液态烃和固体沥青及自形单晶黄铁矿充填无机矿物孔隙,一定程度上减少了长7段泥页岩的孔隙空间。研究结果可以为认识长7段泥页岩孔隙结构特征及控制因素提供新的参考。     

东营凹陷古近系页岩组构及典型岩相储集特征

基于岩石薄片、扫描电镜、显微荧光和阴极发光等图像学分析方法,结合核磁共振、氮气吸附等测试技术,对东营凹陷古近系碳酸盐矿物类页岩相和混合类页岩相2 种典型岩相进行研究。根据矿物组分和产状将页岩划分为碳酸盐纹层和泥质纹层2 类结构单元,通过分析两者的矿物类型及相关孔隙发育特征,揭示了2 种典型岩相储集特征,并根据埋藏过程中地质要素的相对变化,讨论了页岩层系储集空间发育条件。研究结果表明：东营凹陷古近系页岩矿物组分多样,以多组分碳酸盐矿物普遍发育、多来源长英质碎屑颗粒局部集中以及黏土矿物和有机质等流变性组分塑性充填为特征。骨架颗粒限定了有机组分的分布边界,有机组分内部又包含部分自生矿物,孔隙充填物受原油沥青质和蜡质含量高、地表凝固点高等因素的影响,有机组分与无机矿物间显示出多重嵌合特征。页岩组构与复杂的演化过程共同决定了孔隙类型和发育机制的多样性,碳酸盐矿物类页岩相发育纳米级晶内孔隙和微米级晶间孔隙及溶蚀孔隙,以孔隙大且连通好为特征,孔隙度相对偏低;混合类页岩相发育纳米-微米级黏土矿物片间孔隙,孔隙小且连通差,孔隙度相对偏高。层间缝发育区具有良好的储集性,储集空间由富含基质孔隙的多尺度孔缝网络构成,在整体富有机质的背景下,古近系富碳酸盐页岩具有基质普遍含油和纹层界面富集的特征。     

陆相页岩储层连通孔隙系统分布与形成机制——以川西坳陷上三叠统须家河组为例

为揭示陆相页岩储层连通孔隙系统的形成机制,指导页岩气高效开发,以川西坳陷上三叠统须家河组陆相页岩为例,综合运用X衍射、场发射扫描电镜、低温气体吸附、高压压汞和核磁共振冻融等分析测试方法,研究了样品的矿物组分、全孔径分布特征和孔隙连通特征,并分析了孔隙连通性的主控因素。川西坳陷研究区上三叠统须家河组陆相页岩黏土矿物含量最高,石英含量次之;页岩孔径分布复杂,其中中孔最为发育,是孔体积（占87.33%）和比表面积（占49.19%）的主要贡献者;20~50 nm孔隙连通性较好,是研究区须家河组主要的连通孔隙发育区间;须家河组陆相页岩主要发育黏土矿物晶间孔,粒内溶孔较少,基本不发育有机质孔,广泛发育微裂缝,其中黏土矿物晶间孔—微裂缝孔隙组合是研究区主要的连通孔隙类型;黏土矿物及石英等脆性矿物的含量及排列方式控制连通孔隙的发育及分布。基于以上结果总结了陆相页岩连通孔隙的3种潜在发育机制:发育在黏土矿物与脆性矿物基质上的黏土矿物晶间孔—微裂缝组合连通性最好;黏土矿物集合体内的黏土矿物晶间孔连通性次之;有机—黏土复合体内的有机孔—黏土矿物晶间孔连通性最差。      

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。     

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。     

松辽盆地南部英台断陷营城组火山岩晶间微孔特征及储层效应

松辽盆地南部英台断陷营城组火山岩中普遍发育晶间微孔隙,主要由重结晶作用和溶蚀作用形成。按成因和骨架颗粒的种类可将晶间微孔分为放射状碱性长石晶间微孔、黏土矿物晶间微孔和混合矿物晶间微孔3种类型。基质发生脱玻化重结晶作用,形成球粒状钾长石的区域晶间微孔面孔率为5.2%,形成黏土矿物和石英长石雏晶的区域面孔率增加9.5% ~13.6%;长石发生局部溶蚀形成伊利石的区域,面孔率可增加6.5% ~10.1%;而伊利石充填火山碎屑岩的粒间孔隙,仍可保留22.3% 的晶间微孔型储集空间。结合英台断陷勘探实例,认为晶间微孔发育的火山岩可作为天然气的有利储层。     

玛页1井风城组页岩微观孔隙特征及其影响因素

玛湖凹陷风城组页岩微观孔隙特征的相关研究较薄弱,为确定孔隙对页岩油赋存和富集的影响,以玛湖凹陷北斜坡区玛页1井为对象,利用X射线衍射、扫描电镜、低温液氮吸附、高压压汞等,分析陆相页岩纳米级孔隙的发育特征及其影响因素.风城组页岩主要为长英质岩和碳酸盐岩,2类岩相的孔隙类型、形态及孔径分布基本一致,孔隙类型有无机孔、有机质...     

江汉盆地潜江凹陷盐间潜34油组储层微观结构特征及与物性的关系

以X衍射、薄片、常规扫描电镜及氩离子抛光扫描电镜、FIB三维孔隙重构等手段,结合压汞及氮气吸附孔体积定量分析,研究了江汉盆地潜江凹陷盐间潜34油组页岩油储层微观结构及与物性的关系。按矿物含量的高低,把储层划分为云质泥岩、泥质云岩及含泥云岩三大类。该储层矿物组成、结构非均质性强,常规柱孔隙度变化大,在1%～13%之间。其中云质泥岩孔隙度低,泥质云岩、含泥云岩孔隙度高,钙芒硝含量高的泥岩孔隙度较低。储层微观结构变化大,云质泥岩具定向排列结构,以狭长状或扁平状微孔隙为主;孔径小,以直径20～50 nm的孔隙体积为主,最大连通喉道小,在22～42 nm之间。泥质云岩以残余粒间孔及粒间充填的黏土片间孔为主,孔径变大,以直径20～80 nm的孔隙体积为主,最大连通喉道变化大,在16～158 nm之间。含泥云岩以均匀晶粒结构、多边形等轴状晶间微孔为主;孔径大,以直径80～180 nm的孔隙体积为主,最大连通喉道大,在158～196 nm。云质泥岩、泥质云岩、含泥云岩的孔隙连通分别具有“缝—缝、孔—缝、孔—孔相连”的特征,含泥云岩孔隙度大、连通喉道宽、孔隙结构优,具最好的页岩油储集空间。      

渤海湾盆地东营凹陷古近系泥页岩孔隙特征及孔隙度演化规律

基于现代实验手段,对渤海湾盆地东营凹陷古近系沙河街组沙三下亚段和沙四上亚段泥页岩孔隙进行观察分析,研究其孔径分布和孔隙度与埋深的变化关系。指出黏土矿物晶间孔、方解石晶间孔、砂质粒间孔、黄铁矿晶间孔和有机孔隙等是东营凹陷古近系泥页岩的主要孔隙类型;泥页岩中纳米级孔隙非常发育,25 nm以下孔隙占孔隙总体积的49.7%~86.3%;并阐明了孔隙度随深度的变化规律。通过对东营凹陷古近系孔隙度演化特征和影响因素的系统研究,建立了泥页岩孔隙演化模式,把东营凹陷古近系泥页岩孔隙演化划分为基本面貌形成阶段、调整改造阶段和结构滞变阶段,深入剖析了各阶段孔隙度演化规律和主控因素,认为第二和第三阶段对页岩油气储集性能的影响最大;指出具有较大的厚度、较高的有机质丰度、黄铁矿较为发育、热硫酸盐还原作用较强是泥页岩储集空间发育的有利条件。     

大庆油田聚合物驱后微观剩余油分布规律

聚驱后微观剩余油分布规律是进行聚驱后剩余油预测和挖潜的基础。利用冷冻制片、紫外荧光和激光共聚焦扫描显微分析方法,对大庆油田聚合物驱后不同水洗程度岩样微观剩余油分布规律进行研究。分析认为,聚驱后弱水洗岩样剩余油以簇状和粒间吸附状自由态剩余油类型为主,中水洗样品束缚态剩余油所占比例达到42.9%,强水洗样品的剩余油以颗粒表面薄油膜状的束缚态分布为主。聚驱后随着驱油程度增加,轻质组分比例减少明显,而重质组分比例增加,重质组分呈连片型分布在岩石颗粒表面,轻质组分则呈小片状和较为连续的整体零散、局部富集的状态分布在粒间孔隙中。粒内微孔和粒间微小喉道处黏土矿物与轻质组分共存,在颗粒内被黏土矿物完全充填的粒内裂隙和微孔中没有原油分布。     

基于氩气吸附的页岩纳米级孔隙结构特征

为了研究页岩储层微观孔隙结构特征,以川南地区龙马溪组页岩为研究对象,应用场发射扫描电镜（FE-SEM）定性描述页岩镜下孔隙形态及确定其类型,创新使用低温氩气（Ar）吸附实验测量页岩样品的比表面积、孔体积以及孔径分布,实现了页岩小于100 nm（纳米级）孔隙的连续测量,并根据FrenkelHalsey-Hill（FHH）模型研究了页岩孔隙结构的分形特征,探讨了有机质对页岩孔隙结构及分形特征的影响。结果表明：川南地区龙马溪组页岩储层主要发育有机质孔、粒间孔及粒内孔,并以有机质孔为主。Ar吸附等温线表明,纳米级孔隙以狭缝型为主,孔径主体分布在10 nm以下的微孔和介孔中,呈“三峰”特征,微孔主要集中在0.6～0.9 nm以及1.8～2.0 nm,介孔主要集中在4.0～5.0 nm。纳米级孔隙分形维数为2.55～2.64,表现出较强的非均质性。有机碳（TOC）含量控制了页岩纳米级孔隙的发育,TOC含量的增加使得页岩中微孔及其所占比例增高,分形维数增大,孔隙结构趋于复杂,有利于页岩储层吸附能力的增强。该研究成果对川南地区龙马溪组页岩储层纳米级孔隙结构特征研究具有重要意义。