湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩微观孔隙特征及主控因素

随着中国页岩气研究的不断深入,页岩储层微观孔隙特征的研究越来越受到众多学者重视。为了深入了解湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩孔隙特征,综合利用扫描电镜、氩离子抛光-场发射扫描电镜、氮气吸附/脱附试验以及核磁共振试验等对页岩孔隙特征进行定性观察和定量表征,并结合有机地球化学分析数据以及岩石矿物全岩定量分析结果,探讨页岩孔隙发育的主控因素。结果表明:湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩发育6种孔隙类型,主要有粒内孔、粒间孔、黏土矿物层间孔、有机质孔隙,还可见部分黄铁矿晶间孔以及微裂缝;页岩孔径大小主要分布在2~5 nm之间,以中孔隙为主,还发育少量微孔隙和大孔隙,峰值在2~5 nm之间的孔隙是页岩孔隙体积的主要贡献者;页岩孔隙结构类型以板状孔等狭缝形孔为主,还发育部分圆筒形孔、锥形管孔等;总有机碳主要控制页岩微孔隙、中孔隙的发育,黏土矿物含量主要影响页岩中孔隙的发育,而脆性矿物含量控制页岩大孔隙的发育。     

海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征及影响因素——以沁水盆地中东部Y2井为例

为探讨沁水盆地中东部海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征及影响因素,采用有机地球化学测试、SEM检测、全岩和黏土矿物X射线衍射分析、高压压汞和低温液氮吸附等试验获取Y2井山西组-太原组泥页岩孔隙微观特征。结果表明：（1）泥页岩中有机质类型为Ⅲ型（腐殖型）,总有机碳（TOC）质量分数较高,平均1.79%,经历了较长热演化史;（2）泥页岩中主要发育粒内孔、粒间孔,有机质孔和微裂隙等,黏土矿物和石英中发育大量粒间孔和粒内孔;（3）SEM图像显示,泥页岩孔裂隙形态分形维数为2.34～2.51,非均质性中等;（4）高压压汞和低温液氮吸附试验表明,中孔为研究区泥页岩主要孔隙,对孔体积和孔比表面积影响较大,中孔孔体积、比表面积与TOC、石英体积分数正相关,与镜质组反射率（Ro）成负相关关系;（5）黏土矿物中伊利石对中孔孔体积和比表面积均有积极影响,高岭石则不利于中孔孔体积和比表面积发育。研究结果可为该地区煤系页岩气资源勘探开发提供指导。     

过渡相煤系泥页岩纳米级孔隙结构非均质性表征及主控因素——以淮南煤田二叠系为例

纳米级孔隙是煤系页岩气赋存的重要场所,具有很强的非均质性。为了研究海陆过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性,对淮南煤田二叠系山西组和下石盒子组泥页岩钻孔岩芯样品进行总有机碳、镜质体反射率、全岩和黏土X射线衍射分析、场发射扫描电镜及低温液氮吸附实验,获得泥页岩有机地球化学、矿物组分、孔隙结构参数,采用孔隙结构相对偏差、FHH分形模型来评价储层孔隙结构非均质性及主控因素。结果表明:储层孔隙类型以黏土矿物片层间的平行板状孔、狭缝状孔及粒间的锥状孔为主,孔隙尺度主要为介孔,其次为微孔和宏孔;孔隙结构具显著分段分形特征,由于与煤储层高度相似而划分为渗透孔隙(r＞7.5 nm)和吸附孔隙(r≤7.5 nm),渗透孔隙复杂程度强于吸附孔隙;微孔越发育,孔容越小,比表面积越大,分形维数越大,孔隙结构越复杂,非均质性越强;过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性主要受控于不同沉积环境及成岩演化下矿物组分差异,随着黏土矿物含量的增加和脆性矿物含量的减小而增大;与下石盒子组相比,山西组黏土矿物含量更低,导致分形维数较低,孔隙结构复杂程度偏弱,比表面积和平均孔径的相对偏差较小,孔隙分布较均匀,非均质性相对弱,对页岩气的储存、解吸和扩散更有利,可考虑优先开采。     

基于氩离子抛光-SEM和ImageJ软件的页岩储层孔隙结构分析——以中扬子地区陡山沱组为例

为分析页岩储层孔隙结构,分析核磁共振、CT扫描、SEM、压汞法、氮气吸附法等方法,提出基于氩离子抛光-SEM技术与ImageJ软件结合的改进的页岩储层孔隙结构分析方法.首先,利用氩离子抛光-SEM技术获得中扬子地区陡山沱组页岩孔隙图像,将页岩分为有机质孔隙、粒间孔隙、粒内孔隙和微裂缝等4种孔隙类型;孔隙形态分为不规则多边形孔隙、近圆形孔隙、复杂网状孔隙、脉状或条带状孔隙等4类;然后,利用ImageJ软件定量分析陡山沱组页岩孔隙SEM图像.结果表明:中扬子地区陡山沱组页岩有机质孔最发育,粒间孔次之,粒内孔最不发育;粒间孔和粒内孔的孔隙直径较有机质孔的大;页岩的孔隙率为0.49%~1.21%,总孔隙率为2.86%.该方法实现对页岩储层孔隙结构的定性分析和定量表征,以及对储层的定量评价,研究结论对页岩储层孔隙结构分析具有参考意义.     

渝东南地区下志留统龙马溪组页岩吸附CO_2特征及影响因素分析

通过CO_2等温吸附试验表征龙马溪组页岩吸附CO_2能力,并利用Langmuir模型计算Langmuir体积;运用氩离子抛光扫描电镜、高压压汞试验、低温N2吸附试验和低温CO_2吸附试验测试技术,对龙马溪组页岩孔隙类型、形貌特征、孔径分布及比表面积进行描述,结合有机碳含量(TOC)、矿物成分进行单因素分析及多元回归分析,探讨页岩吸附CO_2影响因素,揭示影响结果和机理。结果表明:页岩中普遍发育微、介孔尺度有机质孔、黏土矿物孔、粒内孔及微裂隙4类孔隙,其中有机质孔占绝对优势,黏土矿物孔局部集中发育;页岩吸附CO_2能力影响因素包括孔隙结构参数和储层基本参数,孔隙结构参数中微、介孔孔体积及比表面积为吸附量主要控制因素,储层基本参数中TOC为主导因素,有明显积极影响;石英和伊利石含量对吸附量有一定积极影响,伊蒙间层含量则不利于吸附进行。研究结果对于CO_2地质封存及驱替页岩CH4有一定的理论意义。     

渝东南五峰组-龙马溪组页岩纳米级孔隙的发育特征与影响因素

以重庆南川、綦江、涪陵五峰组-龙马溪组页岩储层样品为例,通过氩离子抛光-场发射扫描电镜(FE-SEM)、高压压汞、低温氮吸附、X射线衍射等实验手段,研究页岩储层孔隙、微裂隙的发育特征与影响因素。结果显示,五峰组-龙马溪组页岩储层发育有机质纳米孔、骨架矿物溶蚀孔、黏土矿物粒间孔等多种成因-形貌孔隙,主要储集空间是吸附能力强的纳米级孔隙,以有机质纳米孔尤为重要。结合定性与定量观测结果,建立页岩储层孔隙类型与孔径分布间的对应关系,证明有机质与骨架矿物孔隙分别对应页岩储层孔隙集中发育的两个端元。     

鄂西—渝东地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩孔隙结构特征

通过总有机碳质量分数w(TOC)、X线衍射全岩分析和低温氮气吸附实验,获取鄂西—渝东地区牛蹄塘组黑色页岩w(TOC)值、矿物组分、孔体积、比表面积和孔径分布,探讨微观孔隙发育控制因素.结果表明:沉积相控制矿物组分、矿物组分控制孔隙发育,孔隙发育特征反映不同的等温吸附线形态、孔径分布规律、孔体积和比表面积分布频率.浅水陆棚相黑色页岩碳酸盐矿物质量分数较高,石英和黏土质量分数相对较低;深水陆棚相基本不含碳酸盐矿物,石英和黏土质量分数较高;根据等温线和吸附回线特征将黑色页岩分为3类,分别对应碳酸盐矿物质量分数较高的浅水陆棚相黑色页岩、碳酸盐矿物质量分数中等的浅水陆棚相黑色页岩和几乎不含碳酸盐矿物的深水陆棚相黑色页岩;黑色页岩是否含碳酸盐矿物,其孔体积、比表面积和孔径分布区别明显.有机质丰度和矿物组分不同程度控制着鄂西—渝东地区牛蹄塘组黑色页岩微观孔隙发育.石英和黏土质量分数主要控制微观孔隙发育;w(TOC)对孔体积影响不大,但对比表面积有积极作用;碳酸盐矿物质量分数对总孔体积影响不大,但高质量分数碳酸盐矿物有利于宏孔体积增加.另外,碳酸盐矿物质量分数制约着黑色页岩比表面积发育.     

皖南地区二叠系页岩储层微观孔隙特征及影响因素

皖南地区二叠系发育一定规模的富有机质泥页岩。为了深入研究该套泥页岩储层的微观孔隙特征,选取两口钻井岩芯样品进行了氮气吸附、压汞、氩离子抛光扫描电镜试验,结合泥页岩地球化学、有机岩石学和矿物组成特征探讨了微观孔隙发育的影响因素。结果表明:龙潭组和孤峰组泥页岩总体厚度大,总有机碳高,成熟度适中,矿物成分以石英、伊利石、长石和黄铁矿为主;龙潭组泥页岩有机质以固体沥青和镜质组为主,类型为Ⅱ Ⅲ型,其形态表现为片层状、条带状或块状,优势孔隙类型为晶间孔和微裂缝,有机孔发育较差,页岩比表面积和孔隙度分别介于6.80～41.62 m^2.g^-1和0.68%～4.44%,主要来自中孔;孤峰组泥页岩有机质以腐泥组和固体沥青为主,类型为Ⅱ型,其形态主要为薄膜状或填隙状,优势孔隙类型为有机孔,也发育一定的晶间孔和微裂缝,页岩比表面积介于3.12～49.45 m^2.g-¹,主要来自微孔,孔隙度介于0.86%～21.08%,主要来自中孔和大孔;总有机碳是这两套泥页岩比表面积的主要影响因素,但是对孔隙度起着明显的抑制作用;伊利石含量与比表面积之间存在一定的负相关性,与孔隙度之间无明显相关性。     

南堡凹陷沙一段页岩岩相对孔隙结构的影响

为了探究湖相页岩岩相对页岩储层发育及孔隙结构的影响,以渤海湾盆地南堡凹陷林雀次洼沙一段页岩为研究对象,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、氮气吸附及恒速压汞等手段,对沙一段岩相进行了识别与划分,并针对不同岩相页岩孔隙结构的主控因素展开了进一步实验与理论研究.建立了“有机质丰度—矿物组分—沉积构造三端元—三级次”岩相划分方案,明确了沙一段页岩的主要岩相类型及特征,利用阈值法处理电镜图像定量评价了页岩的孔隙数目、孔隙率等参数,总结出不同岩相页岩的主要孔隙类型,运用页岩孔隙比表面积、孔体积、孔喉半径比和孔隙度等孔隙结构参数实现了不同岩相页岩孔隙结构的定性与定量表征,认为不同岩相页岩的微观孔隙结构非均质性较强,岩相对孔隙结构的控制作用较为显著.研究表明：南堡凹陷沙一段主要发育中有机质长英质纹层状页岩、中有机质富长英混合质纹层状页岩、富有机质富黏土混合质块状页岩和贫有机质富碳酸盐混合质层状页岩4种岩相类型;中有机质长英质纹层状页岩和中有机质富长英混合质纹层状页岩储集空间类型多样,孔隙类型以粒间孔和有机质孔为主,孔隙开放程度较高,孔隙率范围为2%～7%,孔喉半径比为90～14...     

页岩油微纳尺度储集空间特征研究——以东营凹陷利页1井为例

为了分析页岩油的微观储集空间特征,选取利页1井沙河街组Es3~x和Es4~s页岩油层段样品,综合利用场发射扫描电镜与低温N2等温吸脱附技术,定性、定量地分析了页岩油样品的微观孔隙类型、孔径分布特征及其主控因素。研究表明:Es3~x和Es4~s油层段孔隙类型主要包括粒间孔、粒间微缝、溶蚀孔、晶间孔、晶内孔;储层孔隙主要为纳米级孔隙,孔径为1.6~46.0 nm,峰值集中在3.0~6.0 nm;比表面积与深度总体呈正相关;目标层段3 600—3 800 m处黏土矿物演化为纳米级孔隙的保存提供了有利条件。     

东营凹陷页岩储层成岩作用及增孔和减孔机制

以济阳坳陷东营凹陷古近系页岩储层为研究对象,利用岩石薄片观察、X射线衍射全岩矿物含量分析、电子探针分析、碳氧同位素测试分析、氩离子抛光和场发射环境扫描电镜分析、低温氮气吸附实验等技术方法,研究孔隙类型及组合样式,分析成岩流体环境及架构矿物演化特征,划分成岩阶段,明确孔隙的发育演化主要受控于黏土矿物转化和碳酸盐矿物的含量、成岩作用强度及其溶蚀程度,增孔和减孔机制的界限并不严格.研究结果表明:东营凹陷页岩储层发育基质孔隙组合、基质孔隙-有机孔隙组合、裂缝沟通基质孔隙组合等多种类型孔隙组合(包含微裂缝),孔隙面貌复杂;受地层水介质及原始沉积环境影响,局部层段酸性碱性流体交替控制细粒物质的成岩演化,总体呈现由碱性—弱碱性—酸性—弱碱性的成岩环境变化特征;有机质成熟度较低(Ro1.0%),成岩阶段处于中成岩阶段,早成岩B期—中成岩B期是孔隙演化的关键时期;压实作用下黏土矿物的脱水转化与催化生烃、溶蚀与沉淀作用共存、方解石近源重结晶与有机质生烃排酸的共同作用造成了孔隙的动态演化;黏土矿物转化、有机质生烃、方解石等脆性矿物的成岩作用对储层孔隙体系的演化起到了重要的作用.     

致密砂砾岩储层纳米-微米孔隙特征与地质意义

探讨致密砂砾岩储层中纳米-微米孔喉的特征及其与物性、产能的关系,为储层预测提供依据。通过薄片观察、扫描电镜、高压压汞、恒速压汞、物性测试手段对储集空间的类型、孔喉分布、连通性和物性特征开展系统分析。研究表明,致密砂砾岩发育溶蚀孔、黏土矿物晶间孔、原生粒间孔、微裂缝等微孔,长石溶孔和岩屑溶孔对孔隙度的贡献最大,黏土矿物晶间孔次之;孔喉的分布形态呈双峰状,绝大多数孔喉的半径小于1μm,孔隙仅与少数大喉道和微裂缝连通,导致孔喉连通性整体较差,造成孔隙度与渗透率的对应关系不佳。综合孔径分类、储层物性、储层产能分析表明,孔径类型对储层物性和产能具有控制作用,孔隙中纳毛细管、微毛细管越发育,储层的孔隙度(渗透率)、含气性、产能越低,反之越高,这从微观上解释了相对高孔隙储层和相对低孔隙储层勘探成效相差较大的原因。探讨了纳毛细管、微毛细管发育的地质条件,建议储层预测应加强沉积相平面预测和成岩相研究。     

宁夏宁东地区下二叠统山西组页岩气成藏条件分析

为研究宁夏宁东地区下二叠统山西组页岩气成藏条件及勘探潜力,对该地层泥页岩样品进行了一系列储层物性、孔隙结构和有机地化的分析试验。分析研究表明,宁东地区山西组泥页岩储层总厚度平均为55.89 m;黏土矿物质量分数较高,平均为76%;泥页岩主要发育微小孔隙和有机质边缘裂缝,平均有效孔隙度为1.07%;有机碳质量分数平均为1.16%;有机质以Ⅱ型为主;镜质体反射率Ro平均值为1.66%。综合考虑泥页岩有效厚度、有机质丰度、有机质类型、热演化程度和孔隙特征等因素,认为宁东地区下二叠统山西组具备页岩气富集与成藏的条件。     

用核磁共振和高压压汞定量评价储层孔隙连通性——以沾化凹陷沙三下亚段为例

孔隙连通性是致密储层有效性评价的关键.为了定量评价致密储层孔隙连通性,文中分析了核磁共振和高压压汞所反映的孔隙空间的差异,以核磁共振和高压压汞数据为基础,提出了一种用于评价致密储层孔隙连通性的方法,并用自发渗吸实验验证了其正确性,选取沾化凹陷沙三下亚段典型泥页岩样品为例,对其进行了实例分析.研究结果表明:沾化凹陷沙三下亚段泥页岩孔径分布呈三段式.0~50nm孔体积占总孔隙体积比例平均为66.2%,是泥页岩主要的储集空间;50nm~2μm和大于2μm分别为16.6%和17.2%,二者发育情况相当,是重要的储集空间及运移通道.孔隙连通受控于孔隙尺度及层理发育情况.孔隙尺度越大,其连接到运移通道的概率就越大,孔隙连通性越好;层理的发育一方面提高了大孔隙孔体积;另一方面改善了不同尺度孔隙的连通性.     

川东南龙马溪组页岩孔隙演化特征研究

采集四川东南部彭水区块彭页A井志留系龙马溪组的页岩样品开展热模拟实验,分析页岩的矿物组分、有机碳含量、成熟度及扫描电镜图像,总结龙马溪组优质页岩段的页岩孔隙特征及其演化规律.从孔隙发育情况来看,有机孔主要发育在有机碳含量较高的层位,同时它受控于石英和黏土矿物的含量;在整个优质页岩段,页岩的有机孔表现出从无到有、从小到大...     

浙西荷塘组页岩孔隙结构及分形特征研究

运用低温N_2和CO_2等温吸附、高压压汞及FE-SEM观察,采用分形几何原理,对浙西荷塘组页岩孔隙结构及分形特征进行研究,论述了孔隙结构对页岩储渗条件的影响,并揭示了孔隙结构的影响因素.结果表明:浙西荷塘组页岩矿物基质孔及裂缝孔属渗流孔,有机质孔属吸附孔,因有机质孔面孔率高,而矿物基质孔及裂缝孔面孔率低,使其利于吸附气的富集而欠缺游离气存储空间以及气体的渗流通道;荷塘组页岩孔隙结构大致可分为3类,由于与页岩气渗流密切相关的100~10 000nm孔隙基本不发育,造成页岩气运移连通性与渗流条件明显较差.页岩孔径大于25nm的孔隙最具多样性,孔隙结构最复杂,4~25nm次之,2~4nm最简单.当孔径大于25nm时,孔隙结构复杂程度与TOC含量呈正相关关系,当孔径小于25nm时,呈负相关关系;孔隙结构复杂程度与黏土矿物含量均呈负相关关系,与脆性矿物含量均呈正相关关系.     

渝东南地区下寒武统页岩气聚集条件及有利区预测

根据渝东南地区地质勘查、露头资料和岩心样品的测试结果,分析渝东南地区下寒武统黑色页岩厚度展布、有机碳含量、成熟度、矿物组成、孔缝发育和含气量等页岩气聚集条件;建立渝东南地区下寒武统页岩含气量影响因素回归方程,应用信息迭合法预测渝东南地区下寒武统页岩气有利发育区;采用概率体积法计算页岩气资源量,期望值为0.89×1012 m3.结果表明:研究区下寒武统页岩具有展布面积广、厚度大、有机碳含量高、热演化程度高、脆性矿物含量高、孔缝发育、含气量变化较大等特点,有利于页岩气的富集.     

湖南保靖龙马溪组页岩气富集主控因素分析

为了查明湖南保靖区块龙马溪组页岩气富集的主控因素,基于研究区龙马溪组页岩样品测试成果,采用数理统计以及对比分析方法,分析了龙马溪组页岩气富集的地质条件以及富集影响因素。结果表明:龙马溪组底部岩层主要为黑色碳质泥岩,且含有大量笔石,优质页岩段厚8~16 m,总有机碳(TOC)含量普遍接近2%,干酪根类型以I型为主,Ro平均值大于2%,达到高热演化程度;龙马溪组岩层主要发育粒间孔和有机质孔,微裂隙相对发育,孔隙以微孔和中孔为主,为页岩气富集提供了足够的空间;孔隙度及渗透率较差,但脆性矿物质量分数较高(≥43%),为后期的压裂改造提供了有利条件;龙马溪组TOC、构造保存条件、底部泥质深水陆棚微相和硅质深水陆棚微相,以及发育的孔裂隙系统为页岩气富集的主控因素。     

贵州下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件与有利区分析

以贵州下寒武统牛蹄塘组为例,通过X射线衍射矿物分析、扫描电镜观察、孔渗测量、液氮吸附法和等温吸附模拟实验等多种方法,对研究区页岩气成藏条件进行了研究。分析得出,牛蹄塘组页岩厚度大,有机质丰度高,TOC分布在0.22%~22.15%,平均值为4.73%,热演化程度处于高成熟-过成熟阶段,RO值为1.6%~4.0%,主要发育I型干酪根。黑色页岩脆性矿物含量较高,石英含量平均达到58.25%。页岩主要发育有机质生烃形成的孔隙、次生溶蚀孔隙、黏土矿物伊利石化体积缩小形成的微孔隙等三种类型。页岩孔隙度平均为4.64%,渗透率平均为0.010 6×10-3μm2,有利于页岩气的富集。页岩比表面积在5.32~16.56 m2/g,平均为10.87 m2/g,孔体积为0.007~0.015 m L/g,平均为0.012 m L/g。等温吸附实验测得吸附量为1.41~2.48 m3/t,平均为2.09 m3/t,吸附能力较强。综合对比结果表明:岑巩-铜仁、印江-思南、湄潭-凤冈三个地区是页岩气勘探开发有利目标区,其中,印江-思南目标区是页岩气勘探开发的最有利区域,岑巩-铜仁和湄潭-凤冈地区页岩气勘探潜力较大。     

潜江凹陷古近系盐间典型韵律层页岩孔隙结构

为精细刻画江汉盆地潜江凹陷潜江组3_4段第10韵律(简称Eq3_4~(10)韵律)页岩的矿物组成、岩相特征组合、孔隙类型和孔径分布,判断孔隙结构的影响因素,寻找最有利的页岩油勘探目标,采用X射线衍射、低温氮气吸附、薄片观察、扫描电镜和能谱分析等方法进行研究.结果发现,潜江凹陷Eq_34~(10)韵律的矿物成分主要有白云石、方解石和黏土矿物,以及钙芒硝、石英、长石、石盐和黄铁矿等,主要岩相有泥质云岩相、云质泥岩相、灰质泥岩相和泥质灰岩相;主要孔隙类型为白云石晶间孔、粘土矿物晶间孔和碎屑粒间孔,泥质云岩相和云质泥岩相的页岩孔隙结构较好,主要受白云石、黏土矿物和钙芒硝含量的影响.页岩油储层的总有机碳质量分数和含油性也与这些地质因素密切相关,黏土矿物质量分数约为20%、白云石质量分数约为60%的泥质云岩相为最好的页岩油勘探目标.