渝东南页岩微观孔隙结构特征及其控制因素

为了评价渝东南地区下志留统龙马溪组页岩储层,运用超低压N₂吸附实验、X衍射实验以及有机地化实验等方法,研究页岩孔隙结构特征及其控制因素。研究发现：渝东南地区龙马溪组页岩中微孔和中孔广泛发育,孔形以板状孔和柱状孔为主;页岩孔径分布曲线呈现三峰特征,其中,微孔主要发育在0.5~0.7nm和1.1~1.5nm范围内,中孔主要发育在4.0~7.0nm范围内;有机质是控制页岩微孔和中孔结构特征的最主要因素。该研究结果有助于渝东南地区富有机质页岩储集能力的评价。     

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。     

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。     

渝东南地区龙马溪组页岩储层特征与主控因素

渝东南地区下志留统龙马溪组是中国重要的页岩气勘探开发层位,为研究其储层特征与主控因素,对该层位的页岩样品进行了全岩Ｘ 衍射、岩石物性、有机碳含量、比表面和孔径、等温吸附等分析测试,总结出该层位的岩石矿物特征、储层物性特征以及孔隙结构特征。分析表明,孔隙体积是由ＴＯＣ 和矿物成分共同控制的,对于吸附量的控制,有机碳含量起主要作用,矿物成分只能在一定程度上影响饱和吸附量。该研究为渝东南地区该层位页岩气资源的勘探开发提供了储层地质依据。     

昭通示范区龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及吸附能力

为明确四川盆地南缘昭通示范区下志留统龙马溪组富有机质页岩储层微观孔隙结构特征及吸附能力,设计低温氮气吸附实验和高温甲烷吸附实验,获得富有机质页岩的孔隙结构参数,使用修正过的Langmuir-Freundlich模型对等温吸附线进行拟合,以评价页岩样品的甲烷吸附能力,并探讨微观孔隙结构对页岩吸附性能的影响。实验结果表明:研究区富有机质页岩纳米级孔隙主体为墨水瓶状和狭缝型,比表面积为9.429~27.742 m~2/g,孔体积为0.011~0.02 cm~3/g,平均孔径为8.546~10.982 nm,分形维数为2.552 2~2.725 5。使用Langmuir-Freundlich模型拟合高温甲烷吸附曲线,30℃甲烷吸附的Langmuir体积为1.397 32~4.076 61 m~3/t,不同页岩样品吸附能力差异明显。富有机质页岩中,随着有机质含量的增大,一方面有机质孔数量增多,页岩比表面积增大,甲烷吸附位点增多,页岩吸附能力增强;另一方面分形维数增大,孔隙表面非均质性增强,孔径减小,孔隙壁之间的吸附势能增强,页岩吸附能力增强。富有机质页岩中粘土矿物对吸附性能的贡献较小。     

渝西地区页岩储层微观孔隙结构对页岩气赋存影响

页岩储层特殊的矿物组分和复杂的孔隙结构,使页岩气在孔—缝系统中的赋存机制多样。深入认识页岩气在微观孔—缝系统中的赋存状态,有助于揭示页岩气赋存机制,丰富页岩气富集理论,优化页岩气开发工艺。围绕渝西地区龙一1亚段页岩储层微观孔隙结构及页岩气赋存机制,开展氩离子抛光扫描电镜、核磁共振、核磁冻融及柱塞样页岩样品不同含水（油）状态下的甲烷吸附核磁共振实验,分析微观孔隙结构特征及其对页岩气赋存的影响。结论认为：渝西地区吸附气主要受控于小于5 nm的油润湿孔隙,转化比约为45.81%;游离气主要受控于孔径大于110 nm的孔隙与微裂缝,转化比约为89.60%;5～110 nm有机孔和无机孔为吸附气与游离气的重要赋存空间,能够实现吸附气与游离气的有效转化,转化比约为78.81%,是开采过程中维持地层能量的主要来源。5～110 nm有机孔更发育的页岩气井,虽然初期产量不高,但稳产期较长,相同时间内的累积产量更高,有效地阐释了渝西地区页岩气井间的产量差异原因。     

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...     

渝东南地区龙马溪组页岩吸附特征及其影响因素

页岩的吸附气含量是页岩气量的主要组成部分,不同地区页岩具有不同的吸附特征,其影响因素也有较大差异,因此进一步研究页岩吸附气量,对预测页岩含气量、进行资源评价具有重要意义。渝东南地区发育了较好的下志留统龙马溪组富有机质页岩,具有成熟度高、埋深浅及分布广等特点,为了研究该套页岩的吸附能力和影响因素,选取了该地区2口页岩气井的岩心进行有机碳含量测定、热成熟度测定、X-衍射岩矿分析、氮气吸附实验、扫描电镜实验以及等温吸附实验等一系列分析测试,进一步分析了页岩吸附能力与孔隙结构、有机碳含量、矿物成分、含水率和压力的影响关系,研究过程中发现,该套页岩中有机质丰度高低是影响页岩吸附气量的关键因素,而有机质中发育的大量孔隙,其丰富的比表面积是增强页岩吸附能力的根本因素。     

渝东南两套富有机质页岩的孔隙结构特征——来自FIB－SEM的新启示

使用聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)对渝东南地区下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组2套富有机质页岩的孔隙结构进行了系统观察,并对页岩纳米级有机质孔隙进行了三维重构和孔隙结构参数定量分析.研究发现,五峰组—龙马溪组页岩内层间微裂隙、矿物粒内孔、矿物粒间孔和有机质孔隙均较为发育.其中,有机质孔隙呈蜂窝状均匀发育,孔隙半径集中在3~100 nm,孔隙连通性较好,FIB-SEM三维重构计算有机质孔隙度在9.13%~18.42%之间,岩石总孔隙度中有机质孔隙度的贡献受控于TOC含量;牛蹄塘组页岩内溶蚀孔和粒间孔较为发育,有机质孔隙发育不均匀,孔隙呈扁平状或针孔状,孔隙半径集中在3~25 nm,孔隙连通性较差,有机质孔隙度在1.59%以下,有机质孔隙度对岩石总孔隙度的贡献与TOC含量关系较小,页岩的总孔隙度主要来自于矿物基质孔.FIB-SEM揭示了2套页岩有机质孔隙结构存在较大差异.     

四川盆地龙马溪组页岩储层孔隙结构的定量表征

页岩孔隙结构的定量表征可为页岩储层质量评价提供基础参数,但是利用常规方法很难准确表征页岩的微米-纳米级孔隙结构。 以四川盆地龙马溪组含气页岩为研究对象,综合对比常用的氮气（ N ₂）吸附法、高压压汞法、核磁共振法等页岩测试手段的原理及优缺点,提出利用低压氮气吸附法测得的累计孔径分布来拟合页岩核磁 T 2 谱相对应的累计孔径分布,优化页岩核磁 T 2 谱与孔径的转换系数 C ,进而应磁共振测试结果来表征页岩中不同尺度的孔隙分布。 该方法可以弥补传统的低压氮气吸附与高压压汞联合表征方法的不足,因为高压压汞法测试可能会导致页岩破裂,产生大量微米级裂缝,这些微裂缝很难与天然微裂缝区分开。 此外,核磁共振具有对岩样加工简单、人工破坏性小、测试不需外来压力等优点,因此推荐低压氮气吸附法与核磁共振法联合表征页岩的孔隙结构方法,它能科学、准确地表征页岩的孔喉分布。 研究表明,龙马溪组页岩孔径分布曲线具有双峰或三峰特征,主要孔径为 0.2～100.0 nm ,介孔和微孔占优势,孔隙体积百分比分别为 67.75% 和 25.33% 。 最终明确了该区页岩储层孔隙结构的定量表征方法。     

湘西北地区志留纪早期龙马溪组页岩储层孔隙结构特征

为揭示湘西北地区志留纪早期龙马溪组页岩孔隙结构特征,以桃地2井龙马溪组页岩样品为例,通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射分析(XRD)、碳硫分析(CS)及低温低压N₂/CO₂吸附实验,明确了龙马溪组页岩储层的矿物组分、有机质富集程度及孔隙发育情况。研究表明：1)研究区内页岩TOC为0.22%～3.63%,平均值为1.52%,矿物组分以石英、长石为主,黏土矿物和碳酸盐矿物含量低,部分层位黄铁矿较发育;2)微孔的发育程度主要受有机质含量控制,有机质类型及其成熟度会影响微孔孔径分布;3)孔径为2～40 nm的中孔主要来自有机质孔,黏土矿物贡献较小,其他矿物组分贡献很小;而孔径>40 nm的中孔受有机质和黏土矿物的影响较小,推测可能是粒间孔和微裂缝等非特定组分因素的作用开始增强。该研究成果有望能为湘西北地区页岩气勘探开发提供依据。     

挤压应力对川东渝南龙马溪组页岩孔隙的影响

湘西渝南隔槽式褶皱向川东隔挡式褶皱推进,地层具有递进衰减变形的特征,所受挤压应力逐渐衰减。为探究挤压力强弱对页岩孔隙的影响程度,应用高压压汞法和低温液氮法测定了川东渝南不同地区的龙马溪组页岩样品的孔隙特征。研究结果表明：强烈的挤压应力会加剧孔隙压实及黏土矿物转化,对大孔及微裂隙的破坏明显;挤压应力造成地层隆升,导致页岩地层受热生烃时间产生差异,微孔、介孔发育受影响;滑脱面和储层超压在一定程度上加剧或缓冲挤压应力对页岩储层的破坏。受挤压应力改造后的页岩储层能较好控制油气的扩散及渗流,且微、介孔的发育可为页岩气吸附提供大量空间,影响页岩气的赋存富集。该研究有效结合中上扬子地台构造应力学特征及页岩储层特征,为研究南方海相页岩的赋存富集提供了科学依据。     

泸州地区龙马溪组深层页岩孔隙结构特征

为研究四川盆地泸州地区龙马溪组深层页岩储层微观孔隙发育特征,利用扫描电镜、低温N2吸附、低温CO2吸附、核磁共振测试以及X射线衍射、总有机碳质量分数（TOC）和岩石物性测试等手段,对孔隙结构进行全孔径表征。研究结果表明：1）研究区页岩孔隙分为有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝,龙马溪组上段和下段的页岩孔隙特征明显不同,孔隙结构更加复杂;2)TOC控制孔隙形态,随着TOC增加,龙马溪组上段的平行板状孔逐渐过渡为下段的狭缝状孔和墨水瓶状孔;3）核磁共振测试的孔径偏大,在表征较大孔隙上效果较好;4）总孔体积主要受介孔控制,孔体积的主要贡献孔径分布在0.5～0.6,2.0～4.0,10.0～30.0 nm,比表面积主要由微孔和介孔贡献,孔径主要分布在0.5～0.7,2.0～4.0 nm,且龙马溪组下段页岩中广泛发育的有机质孔是导致其孔隙总体积和比表面积明显大于上段的主要原因。     

湘鄂西地区志留系龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及定量表征

湘鄂西地区为南方海相页岩气勘探开发潜力区之一,志留系龙马溪组是其有利的页岩气层段.利用氩离子抛光-扫描电镜、低温低压氮气和二氧化碳吸附等实验对该区4口取心井的页岩样品孔隙结构进行了定性和定量的联合表征.实验结果表明:该区页岩发育有粒间孔、粒内孔、有机孔、有机质-黏土矿物复合孔以及解理缝,其中最为发育的是黏土矿物与自生矿...     

泥页岩储层有机孔隙定量评价研究

泥页岩储层因其超低孔、超低渗和富含有机质以及其中页岩气赋存方式特殊等特点,使得泥页岩储层的评价与常规砂岩储层的评价存在显著差别。为了对泥页岩中有机孔隙进行定量评价,以渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩为例,借助扫描电镜、化学动力学模型计算等技术和方法,分析泥页岩中的有机孔隙度。研究表明：渝东南地区下志留统龙马溪组泥页岩主要发育有机质孔隙和生物化石内孔隙2类有机孔隙;龙马溪组泥页岩有机孔隙的直径为0.01～5.00μm;以微孔、中孔为主;龙马溪组泥页岩有机孔隙度范围为0.05%～1.59%,平均值为0.71%,该层段泥页岩有机孔隙度偏低。     

四川盆地平桥地区五峰—龙马溪组页岩微观孔隙特征研究

基于氩离子抛光扫描电镜、吸附脱附实验等方法,对四川盆地平桥地区五峰组-龙马溪组下部页岩微观孔隙进行了研究。结果表明,富有机质的硅质页岩和碳质页岩微观孔隙以有机孔和微裂缝为主;孔隙结构相对复杂,孔隙形态丰富,孔径范围较大。吸附脱附实验显示,该页岩既有狭窄的平行板片状孔、少量的锥形平板孔和楔形孔,孔隙连通性相对差,又有规则开放圆孔与一端开口的墨水瓶状孔,孔隙开放性、连通性相对好。氩离子抛光扫描电镜法测量有机孔以细介孔为主且偏向微孔;吸附法测量比表面积为9～32.6 m²/g,平均18.0 m²/g,值偏低,BET法孔径为3.23～4.35 nm,BJH法孔容平均0.016 5 cm³/g,以细介孔为主,且偏向微孔界线。综合分析认为,研究区页岩储层微观孔隙以细介孔为主,且介孔和微孔贡献了绝大部分的比表面积。     

贵州遵义五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙特征及其对含气性控制——以安页1井为例

黔北安场向斜为我国南方页岩气勘查复杂构造区。为深入研究页岩微观孔隙特征及对含气性的影响,以贵州遵义安页1井上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为研究对象,通过氩离子抛光扫描电镜、N₂低温低压吸附实验及有机地化、岩矿分析等配套实验,刻画了海相页岩储层微观孔隙类型、结构及对含气性的控制作用。五峰-龙马溪组页岩存在多种微纳米孔隙,以有机孔和微裂缝最为发育。页岩主要为纳米孔隙,微米孔隙多被方解石充填;有机质孔隙为龙马溪组页岩的主要孔隙类型,微裂缝为五峰组页岩的主要孔隙类型。N₂吸附-脱附等温线有2种：Ⅳ型-H4滞后环和Ⅴ型-H3滞后环,为平板结构的狭缝孔;BET比表面积介于7.87~14.83 m²/g,BJH总孔容介于0.002 6~0.005 2 cm³/g,以介孔为主,平均孔径集中在2~5 nm。纵向上,微观孔隙对安页1井五峰-龙马溪组页岩的含气量有显著控制作用,页岩吸附量与TOC正相关,含气量与其他参数无明显对应关系;横向上,通过与焦石坝五峰-龙马溪组页岩对比,安页1井在页岩厚度、孔渗及孔喉直径上存在差异,是影响储层含气性的关键因素。通过安页1井单井分析,显示黔北安场向斜五峰-龙马溪组地质条件优越,具有较好的页岩气勘探前景。     

川东南彭水地区龙马溪组页岩孔隙结构特征

以单井分析评价为基础,运用氩离子抛光—扫描电镜对川东南彭水地区龙马溪组页岩的孔隙类型进行研究,将研究区层段页岩孔隙分为六大类(包括微裂缝、粒间孔、晶间孔、粒内孔、有机质孔隙和生物化石内孔隙);孔径大小及分布用液氮吸附法及高压压汞法测定,并对两种方法测得的孔径分布结果进行归一化,得到了目的层段页岩孔径的连续分布情况:2~10nm范围内的介孔最为发育。对脆性矿物含量、黏土矿物含量、有机质丰度和类型、成岩作用以及保存条件等5类影响研究区龙马溪组页岩孔隙结构的因素进行了探讨,分析结果显示有机质丰度为彭水地区龙马溪组页岩孔隙结构的主导内在因素。     

渝东南地区黔江凹陷五峰组——龙马溪组页岩储层特征及其对含气量的影响

渝东南地区黔江凹陷五峰组—龙马溪组页岩气的勘探仍处于初级阶段,储层特征与含气性关系仍不明确,开展五峰组—龙马溪组页岩的储层特征及含气性的研究,对评价研究区页岩气资源潜力具有重要意义。通过采集该套页岩岩心样品,完成详细的储层特征分析和含气性分析测试,包括岩石薄片鉴定、X-射线衍射、TOC分析、显微组分实验、氮气吸附实验、扫描电镜实验和现场解析等,结果表明,五峰组—龙马溪组页岩以黏土—粉砂级细粒沉积为主;页岩有机碳含量为0.22%~5.31%,成熟度为1.78%~2.93%,处于高—过成熟阶段,纳米级有机孔隙发育;矿物成分中脆性矿物含量为38.4%~86.7%,黏土矿物含量为12.1%~56.5%,其中微—纳米级无机孔隙较为发育,此外微裂缝的发育也对页岩气聚集和开发提供了有利条件。五峰组—龙马溪组页岩含气量为0.07~2.81m3/t,其底部富有机质页岩的含气量超过1m3/t。综合分析认为页岩TOC值和石英含量越高、长石和绿泥石含量越低时页岩中孔隙及比表面积越大,页岩含气量越大。