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.     

库车拗陷依奇克里克构造带侏罗系泥页岩孔隙特征及影响因素

在分析有机碳质量分数、镜质体反射率和矿物组成的基础上,应用扫描电镜和氮气吸附实验研究孔隙的分布形态和微观孔隙结构.结果表明:依奇克里克构造带侏罗系泥页岩发育原生粒间孔、溶蚀孔、晶间孔、有机质孔和微裂缝等孔隙类型,其中原生粒间孔最为发育.泥页岩样品的平均孔径多介于3.9~33.0nm之间,中孔较为发育,对岩石内部孔隙空间的贡献最大,是气体赋存的主要场所.研究区泥页岩孔隙结构比较复杂,以一端封闭的微孔隙为主,部分为平板状狭长微孔隙和开放型孔隙,在垂向上由浅到深,孔隙开放程度减小.脆性矿物对孔隙体积影响较大,尤其是宏孔;黏土矿物对孔隙体积有一定抑制作用.伴随着成岩演化,泥页岩孔隙结构发生较大改变,随着埋深加大,压实作用越强烈,热演化程度越高,对孔隙改造越明显.该研究对页岩气勘探开发有指导意义.     

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。     

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、从小到大而后又从大到小的变化过程.不同类型有机质的孔隙特征,在热模拟实验过程中表现为收缩缝、海绵状有机孔、环带状有机孔、圆球状有机孔和黄铁矿晶间有机孔5种类型.页岩孔隙演化过程中,有机碳含量控制着有机孔的宏观占比,成熟度控制着有机孔发育的时机,而有机质类型及其伴生矿物是影响有机孔发育程度的主要因素.     

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。     

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。     

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。     

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。     

渝东南龙马溪组下部页岩岩石学特征与优质储层形成机理

以渝东南綦江、南川、石柱及涪陵的龙马溪组下部页岩为例,通过X射线衍射、氩离子抛光-场发射扫描电镜、TOC、脆性力学、高压压汞实验、低温氮吸附实验等测试手段,综合探明页岩储层矿物组分、有机质特征、孔隙特征、力学脆性等岩石学特征,对储层进行岩石学角度的评价,并讨论岩石学特征对优质储层形成的影响。结果显示:龙马溪组下部页岩储层岩石矿物组分可以分为以石英为主的脆性矿物和以伊利石为主的黏土矿物,底部脆性矿物含量更高;TOC平均值高于2%,达到过成熟阶段;孔隙类型复杂,识别出有机质纳米孔、黏土矿物片状孔、骨架矿物溶蚀孔等多种形貌-成因孔隙,纳米孔提供了主要的比表面积和储集空间;孔隙形貌复杂,发育平行板状等多种形态类型;岩石力学脆性较好,有利于微裂隙发育与压裂造缝。研究区龙马溪组下部页岩形成于深海陆棚相,经历了晚成岩作用阶段,矿物组分适宜,纳米孔、微裂隙发育,具有较好的力学脆性,是具有特殊岩石学特征的优质页岩气储层。页岩储层的岩石物质组成特征是优质储层形成的基础,从岩石学特征的角度对储层展开研究,对探究页岩储层的物性成因及其受控因素具有重要意义。     

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。     

潜江凹陷潜江组页岩次生孔隙研究

潜江凹陷潜江组页岩储层以次生孔隙为主,总体属于中孔-低渗或低孔-低渗性储层;潜江凹陷潜江组页岩在成岩作用、生烃过程中发育形成了较为有利的裂缝、(裂缝)-溶蚀孔隙及次生晶间和粒间孔隙,构成潜江凹陷潜江组页岩储层的主要油气储集空间。     

鄂西-湘西北地区铅锌矿矿源层对铅锌矿床产出定位的制约

自鄂西至湘西北一线,自北至南铅锌矿的产出层位逐渐抬高。通过对该区矿源层的分析研究发现,矿源层层位控制了铅锌矿的产出层位,北部鄂西地区矿源层为震旦系下统陡山沱组含泥碳质碎屑岩,南部湘西地区矿源层为寒武系下统牛蹄塘组含泥碳质碎屑岩。以地层不整合界面和盆地演化的充填系列为成矿单元,下部碎屑岩地层中的铅锌矿源层制约了上部碳酸岩地层中的铅锌矿的产出定位,矿床就位是热液、矿源层、导矿构造、储矿空间、屏蔽层等多因藕合、临界转换的结果,其成因为盆源热液矿床。     

基于NMR和SEM技术研究陆相页岩孔隙结构与分形维数特征——以松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩为例

为了表征陆相页岩的孔隙结构和分形特征,选取松辽盆地长岭断陷沙河子组陆相页岩作为研究对象,通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)图像分析、核磁共振(NMR)实验,运用分形维数理论,讨论NMR分形维数与矿物组成、地球化学参数、物性参数之间的相互关系,并且通过SEM图像提取技术定量化研究页岩储层孔隙特征。结果表明:沙河子组陆相页岩具有多种孔隙类型、孔径分布复杂、非均质性较强的特点。基于弛豫时间截止值,可将NMR分形维数划分为束缚流体孔隙分形维数(0.060 9～1.420 4)和可动流体孔隙分形维数(2.964 0～2.986 9)。矿物组成与分形维数的关系显示石英含量与束缚流体孔隙分形维数成负相关关系,黏土矿物含量与束缚流体孔隙分形维数成正相关关系; NMR分形维数与有机质含量呈线性相关,与成熟度不存在明显相关性; 这说明矿物组成和有机质含量对NMR分形维数起明显的控制作用。储层物性方面,NMR分形维数与孔隙率成线性负相关关系,而与渗透率成正相关关系,说明NMR分形维数能够作为衡量物性的重要指标。总体来说,SEM图像分形维数可以用来反映孔隙形态的多样性和页岩孔隙的发育程度; NMR分形维数与储层物性之间的关系可用于评价页岩储层质量。     

粤中地区三水盆地布心组湖相碳酸盐岩致密油储层特征

为研究粤中地区三水盆地古近系布心组湖相碳酸盐岩的岩性、物性、源储配置关系等储层要素,综合运用测录井资料、岩芯描述、薄片鉴定、X射线衍射及扫描电镜等资料开展岩性及含油气性分析; 结合孔渗分析、微米CT扫描等资料,开展物性分析; 再结合布心组烃源岩资料,开展源储配置关系分析。结果表明:三水盆地布心组碳酸盐岩主要有泥灰岩、云质泥灰岩、泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩、生物灰岩等岩石类型,岩性总体较细; 碳酸盐岩分布于湖盆两侧斜坡的滨、浅湖区域,总体表现为以湖盆缓坡为基底的泥岩与碳酸盐岩间互沉积; 碳酸盐岩孔隙度为2.8%～9.6%,渗透率一般小于1 mD; 较致密储层内发育有由裂缝、微米级基质孔隙、少数溶蚀孔组成的储集空间,组成基质孔-裂缝型、溶蚀孔-裂缝型两种孔隙结构; 孔隙、裂缝中普遍含油,油气显示活跃,一般具有油迹—油斑显示级别; 浅湖—半深湖形成的暗色泥岩总有机碳为1%～2%,高丰度的暗色泥岩与碳酸盐岩相互叠置,形成良好的互层型源储配置关系; 储层初步评价表明,分布于浅湖的泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩、生物灰岩的方解石矿物含量高,分布较连续,储层物性相对较好,源储配置关系好,为潜在有利储层。     

鄂尔多斯盆地西缘麻黄山地区延8储层特征

通过对延8储层铸体薄片、扫描电镜、孔渗测定、压汞资料等分析,延8储层具有以下特征:研究区北边富长石、南边富石英,具有不同的物源;砂岩粒度以中粒为主,细粒和粗粒次之;主要的储集空间为粒间孔和粒内溶孔;由于大量的长石、岩屑被溶,孔隙度、渗透率不呈正态分布,均偏大,溶蚀作用形成的大量微孔造成高束缚水饱和度,产纯油或含水率极低;砂体厚度、岩石相和成岩作用共同控制着储集层的物性。结果表明,位于河道中部弱胶结的中砂岩具有良好的储集性能。     

砂砾岩致密储层填隙物特征及其对孔隙的影响

徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩气展现出较好的勘探潜力,致密砂砾岩储层以高填隙物含量为典型特征,隙物的类型、成岩变化与储层孔隙发育密切相关。通过铸体薄片、扫描电镜、X衍射、物性测试分析,发现砂砾岩中发育泥质杂基、火山灰、碳酸盐、硅质、黏土矿物、黄铁矿等填隙物类型;填隙物中泥质杂基和碳酸盐含量最高,黏土矿物次之,硅质、火山灰发育少,黄铁矿偶尔发育;泥质杂基、火山灰为同沉积填隙物,硅质和黏土矿物多数形成于早-中成岩期,碳酸盐胶结物主要形成于成岩晚期。填隙物类型与砂砾岩孔隙度研究表明,早期硅质胶结增加了储层强度并促进了原生孔隙的保存,火山灰的溶蚀增加了孔隙空间;泥质杂其减少了原始孔隙并抑制次生溶蚀的发育,是减少砂砾岩储层孔隙度先天因素;黏土矿物破坏大孔隙的完整性,将大孔隙分割为若干微孔并提供晶间微孔,减少砂砾岩总孔隙度,但不是很显著;早期碳酸盐填隙多被溶蚀,晚期碳酸盐胶结物填充残余孔隙,导致储层进一步致密。     

渝东南地区海相页岩有机质孔隙发育特征

有机质孔隙是高—过成熟海相页岩主要的气体储集空间。基于四川盆地东南部(渝东南地区)五峰组—龙马溪组页岩研究,将有机质划分为干酪根和沥青两种基本类型,其中,干酪根可进一步划分为无结构型干酪根和结构型干酪根两种类型,沥青可划分为固体沥青和复合有机质; 根据有机质孔隙的分布和发育特征,将其划分为干酪根内孔隙、海绵状孔隙和气泡状孔隙3种类型。通过扫描电镜实验和ImageJ软件提取有机质孔隙,结合圆度、凸性、伸长率、分形维数等孔隙形态参数分析不同类型有机质孔隙发育特征。结果表明:①随总有机碳的增加,有机质面孔率逐渐增加; ②当总有机碳低于2%时,随总有机碳的增加,平均孔径、分形维数逐渐减小,有机质孔隙趋于均一; 当总有机碳高于2%,随总有机碳的增加,平均孔径、分形维数逐渐增大,有机质孔隙趋于复杂; ③无结构型干酪根有机质孔隙以微孔(孔径小于25 nm)和小孔(孔径为25～100 nm)为主,发育少量中孔(孔径为100～1 000 nm); 结构型干酪根有机质孔隙以微孔为主,小孔其次,中孔发育较少; 沥青有机质孔隙以小孔为主,发育部分中孔和大孔(孔径大于1 000 nm); ④与沥青有机质孔隙相比,干酪根有机质孔隙圆度、凸性较大,伸长率较低; 但由于干酪根有机质孔隙的平均孔径较小,小孔含量高,分形维数相较于沥青偏高。     

渤海湾盆地车镇凹陷陡坡带沙河街组近岸水下扇低孔低渗储层成岩序列

根据大量岩芯、薄片、扫描电子显微镜(SEM)和镜质体反射率等储层资料,探讨了渤海湾盆地车镇凹陷陡坡带沙河街组近岸水下扇砂体岩石学特征、储层物性特征、成岩作用类型及其特征、成岩阶段与成岩序列、储层孔隙类型与次生孔隙发育特征,分析了低孔低渗储层中次生孔隙(“甜点”)的形成条件及控制因素。结果表明:车镇凹陷陡坡带沙河街组近岸水下扇砂体由岩屑质长石砂岩构成,在埋藏过程中,储层经历了压实、胶结、溶解和交代等成岩作用,现今储层埋深2 000～3 800 m,储层处于中成岩阶段,总体上形成了低孔低渗储层;溶蚀作用对于改善储层质量起到了重要作用;主要在2 300～3 100 m 深度段的有机酸对长石颗粒的溶蚀以及形成的粒间和粒内孔隙不仅增加了储层孔隙度,而且提高了储层渗透率,改善了储层质量,孔隙度可达25%,渗透率达到50×10^-3 μm²,为油气富集高产提供了储集空间。总之,溶蚀作用及其形成的次生孔隙发育带对于预测有利储层是非常重要的。