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。     

富有机质页岩中烃类动态运移对页岩气富集成藏的制约——以四川盆地龙马溪组为例

页岩气作为一种典型的连续性油气藏,其形成和富集均发生在页岩中,因此页岩中天然气的形成、运移、聚集等过程是页岩气有效富集成藏的关键。以钻井及露头剖面为基础,采用有机地球化学分析、X射线衍射、扫描电镜等实验手段相结合,发现四川盆地龙马溪组页岩具有优异的地球化学参数和储层微观特征。以PY1井埋藏史为例,结合盆地区域构造演化史及龙马溪组页岩中有机质热演化史特征,通过与Barnett页岩对比发现,四川盆地龙马溪组页岩埋深相对较深,且后期构造运动导致其保存条件处于一个相对"开放"的状态,不利于页岩中游离气的赋存;同时龙马溪组页岩干酪根类型以Ⅰ或Ⅱ型干酪根为主,页岩在前期热演化过程中形成的烃类主要以石油的形式大范围排出页岩,仅晚期形成的过成熟气和滞留的油裂解气未脱离页岩系统,这在一定程度上制约了页岩气的有效富集成藏。     

焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩地球化学特征及地质意义

以焦石坝地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩露头样品和钻井岩屑样品的氧化物和元素测量结果为依据,研究该区页岩氧化物和元素地球化学特征,结果表明:页岩地层SiO_2含量整体较高,化学蚀变指数(CIA)为55~77,表明页岩形成于温暖、湿润的气候环境。不同样品页岩氧化物和元素组成特征存在较明显差异,导致页岩品质存在巨大差异:龙马溪组页岩上段岩屑样品过量硅含量极低,U/Th小于0.75,属于高能、富氧环境产物,有机质难以保存,页岩品质差;龙马溪组页岩下段岩屑样品过量硅含量为6.6%~12.9%,U/Th为0.75~1.25,属于低能、贫氧环境产物,有机质含量高,脆性较好,页岩品质较好;五峰组页岩露头样品过量硅含量为11%~24%,U/Th为0.76~1.34,属于低能、贫氧—厌氧环境产物,有机质含量高,SiO_2含量最高,有利于形成天然裂缝和后期压裂改造,页岩品质最好。     

异常高压对四川盆地龙马溪组页岩气藏的影响

四川盆地下志留统龙马溪组黑色页岩主要为浅海—深水陆棚相沉积,分布面积广,厚度大。龙马溪组页岩气高产层段地层压力均为异常高压,研究认为,欠压实增压、矿物成岩作用、构造挤压和有机质热演化增压,是造成该层异常高压的主要因素。异常高压对页岩气藏的影响,一方面,能够全面抑制烃源岩热演化,使生气镜质体反射率下限上移;另一方面,能减缓压实等成岩作用,使储集层保存相对较高的孔隙度和渗透率,并通过诱导有机酸的溶蚀和岩石有效应力的减小,形成次生孔隙和微裂缝,提高了储集层的渗流能力,但对压裂改造提出了更高的要求。此外,随着地层压力的增高,吸附气的含量也会随之增加,使得页岩气藏含气性更佳。总体来说,异常高压有利于页岩气的富集。     

川东地区龙马溪组页岩不同岩相孔隙结构特征及其主控因素

四川盆地川东地区是中国页岩气主要产区,目前发现的页岩气主要产自五峰-龙马溪组的富泥硅质页岩,而对富硅泥质和混合质页岩研究较少。为了确定川东地区龙马溪组富硅泥质和混合质页岩的孔隙发育特征,在对龙马溪组页岩岩相划分的基础之上,通过二氧化碳吸附,氮气吸附,高压压汞以及孔隙度测定,X-衍射,场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）等实验手段,对比不同岩相页岩孔隙结构特征,研究不同岩相页岩孔隙结构的主控因素。研究结果表明：①川东地区富有机质页岩可划分为富硅泥质页岩相、硅/泥混合页岩相和富泥硅质页岩相,不同岩相页岩孔隙度范围在2.62%~5.65%;②页岩储层中孔隙体积以介孔为主,大约占总孔隙的50%~60%,其次是微孔和宏孔,大约占总孔隙的15%~20%,比表面积主要贡献来自微孔和介孔,分别占总比表面积的70%和30%;③龙马溪组页岩孔隙发育主要受有机质丰度的控制,粘土矿物含量不是控制页岩孔隙发育主要因素,高有机质丰度页岩可能由于骨架颗粒支撑较弱遭受更剧烈的压实作用使大部分孔隙消失;④高有机质丰度富泥质页岩和硅/泥混合页岩也具有较高的孔隙度,与大部分富泥硅质页岩具有相似的孔隙结构,表明富硅泥质页岩相和硅/泥混合页岩相页岩也能发育一定量的纳米级孔隙,可为页岩气赋存提供空间。     

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。     

四川盆地下志留统龙马溪组页岩纳米孔隙发育特征及主控因素

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩是我国目前实现页岩气商业开发的唯一层系,而在四川盆地及周边不同区域页岩气单井产量却存在明显差异。筛选位于不同构造位置、不同压力系数、相同层段[鲁丹阶早期（LM1-LM3）]5口典型井的36个页岩样品,应用岩石矿物学、构造地质学、储层地质学等手段系统分析了页岩孔隙特征,从储层微观结构方面分析不同地区产量差异的原因。页岩的储集空间主要以有机质孔为主,不同构造区域页岩小孔体积、中孔体积、大孔体积和总孔体积随有机碳含量的增大呈现出不同的趋势,反映不同的孔隙演化阶段。建立了页岩有机质孔隙发育模式,指出页岩孔隙在高压情况下可能被压实,其压实程度与有机质孔孔径、岩石矿物组成、有机质含量、区域构造条件和压力系数密切相关,指出受构造运动影响小且压力系数较高的区域为孔隙发育的有利区。     

上扬子地区志留系龙马溪组富有机质泥岩储层特征

岩石矿物组成及脆性矿物含量对富有机质泥岩人工造缝能力影响明显,在页岩气储层描述及评价中显得尤为重要。以野外工作为基础,针对上扬子地区志留系龙马溪组下部富有机质泥岩开展X-衍射分析及显微观察。研究表明,该套富有机质泥岩储层脆性矿物平均含量约50%~70%,具有较好的破裂潜力。旺苍双汇、雷波银厂村、习水吼滩等剖面揭示,碎屑矿物主要为石英及少量长石,岩屑极少,矿物棱角分明,星点状分布,无明显定向性;自生脆性矿物主要为方解石、白云石,自形-半自形晶,局部相对富集组成宏观可见的细微条纹,黄铁矿含量低但岩石中普遍含有;生物矿物为微量硅质放射虫,有溶蚀现象。区域上,脆性矿物分为石英+长石组合、石英+长石+方解石+白云石组合。沉积中心--四川泸州-宜宾、重庆武隆-石柱地区,以及黔中-雪峰隆起北侧边缘沉积相带,方解石、白云石含量较高。汉南古陆、川中隆起与黔中-雪峰隆起向沉积区供给碎屑沉积物能力不同,造成陆地边缘沉积区矿物组成的差异。可见,寻找富脆性矿物分布区的关键应从重建古地理格局开始,尤其是进行沉积微相分析。     

四川盆地龙马溪组页岩声波特性与断裂韧性实验研究

为更好地指导四川盆地页岩气的开发,以四川盆地东南部下志留统龙马溪组页岩为对象,研究其声波特性和断裂韧性,其中,纵横波速度测定所采用的是透射法,断裂韧性测定所采用的是ISRM推荐的人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)法。研究结果表明,页岩的断裂韧性为0.474 4～0.875 2 MPa·m~(0.5),表明其显著的各向异性特征;页岩的纵横波速度之间呈较好的正相关;页岩声波速度随着其体积密度的增大而增大,呈正相关;声波频率与声波速度和衰减系数均呈正相关;断裂韧性与声波速度和波阻抗呈正相关,与衰减系数呈负相关。     

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。     

川东北牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及其控制因素

海相页岩气勘探在四川盆地周缘取得重要进展。通过X射线全岩衍射、氩离子抛光扫描电镜、二氧化碳和氮气吸附实验及有机地化实验等,对川东北地区下寒武统牛蹄塘组页岩的孔隙发育特征及其控制因素进行了研究。结果表明:川东北地区牛蹄塘组页岩有机质丰度较高,石英矿物和黏土矿物是主要造岩矿物;孔隙类型主要为有机质孔隙、脆性矿物粒间孔隙、黏土矿物层间缝等,有机质孔隙呈蜂窝状,在有机质内部发育,有机质孔数量较少,无机矿物孔隙以孔状、夹板状等μm级孔径为主;页岩孔容与比表面积随着有机质和黏土矿物含量的升高而变大。     

黔西北五峰—龙马溪组海相页岩含气性及主控因素

为了探讨黔西北地区五峰—龙马溪组富有机质页岩含气性特征和主控因素,对习页1井岩心进行系统采样,并做孔隙结构、矿物组成、有机质含量、成熟度测试、等温吸附、现场解析等实验分析.研究表明:页岩气发育的富有机质页岩段主要位于五峰组和龙马溪组的底部,岩性以黑色炭质页岩、钙质页岩和硅质页岩为主;黑色页岩具有较好的吸附能力,含气页岩层段以吸附气为主;页岩含气量与有机碳含量、比表面、总孔隙度等均具有较好的正相关关系,与黏土矿物含量具有负相关关系,游离气所占比例与有机碳含量、比表面、总孔隙度呈负相关关系.     

四川盆地上二叠统海相优质页岩超显微有机岩石学特征研究

利用扫描电镜—能谱元素分析和全岩X-衍射等分析技术对海相页岩优质烃源岩进行超显微有机岩石学研究。海相优质页岩常以石英和钙质矿物(方解石)为主,粘土矿物含量一般不超过20%,平均只在5%左右,总有机碳含量与石英含量具有一定程度的正相关性,而与粘土矿物含量呈负相关。四川盆地东北部上二叠统台地凹陷优质页岩矿物成分以硅质和钙质矿物为主,几乎不含粘土,硅质矿物或钙质矿物多为各种成烃生物的碎屑或生物粘吸物经成岩作用演化而来,为有机成因。超显微硅质生物遗骸颗粒内一般含有机成因的碳元素和硫元素,且二者含量具有正相关性。台内凹陷沉积环境容易形成富有机质、高硅质钙质矿物而低粘土的海相优质页岩。     

川东南小河坝组砂岩成岩作用与孔隙演化

通过普通薄片鉴定、铸体薄片鉴定、扫描电镜、X射线衍射以及阴极发光等多种实验测试手段对川东南地区小河坝组砂岩成岩作用以及孔隙演化进行详细研究。研究结果表明:研究区小河坝砂岩主要以含泥长石石英粉砂岩为主,少量的长石粉砂岩,碎屑颗粒组合具有高石英、高长石、低岩屑的特点。原生残余粒间孔和次生溶蚀孔是小河坝砂岩的主要孔隙类型。压实作用是造成原生孔隙减少的主要因素之一,溶蚀作用改善了砂岩的孔隙度,而胶结作用,尤其是钙质胶结,造成孔隙度的进一步降低。     

川东北飞仙关组优质储层形成研究

四川盆地东北部飞仙关组经历了3个成岩演化阶段：准同生-早期成岩阶段、浅埋-中埋成岩阶段、深埋成岩阶段。主要成岩作用有：泥晶化、胶结、压实压溶、重结晶、白云石化、溶蚀和破裂等。其中，溶蚀作用和白云石化作用是改善储集性能的主要有利因素。溶蚀作用发生在成岩作用的各个阶段，以早期大气淡水渗滤作用形成选择性溶蚀和深埋藏阶段含CO₂和H₂S流体对全岩的溶蚀作用为主。白云石化作用，以早成岩阶段混合水白云石化作用为主，埋藏白云石化作用次之。与复杂的成岩作用对应，飞仙关组鲕滩储层的孔隙大体也经历了4次重要的演变：沉积时原始孔隙度为35%、准同生-早期成岩阶段后的25%、浅埋-中埋成岩阶段后的5.5%、深埋成岩阶段的10%。由此认为，川东北飞仙关组鲕滩相储层储集性能的改善主要依赖于白云石化作用和深埋成岩阶段的非选择性溶蚀作用。     

四川盆地高含硫气藏地层水地化特征分析

四川盆地嘉陵江组、川东北飞仙关组部分构造储层未裸露于地表,油气保存条件好,气藏天然气产量高,但是气藏地层水却显示出水型、脱硫系数、变异系数等地化参数异常的特征,分析原因是储层的膏盐溶滤使地层水中SO42-含量高所致。     

川东北地区飞仙关组储层中的埋藏溶蚀作用

根据沉积特征、孔隙类型及孔隙充填物的地球化学特征认识到川东北地区飞仙关组储层中有2期埋藏溶蚀作用：第一期埋藏溶蚀作用与上二叠统海槽相烃源岩成熟产生的有机酸有关；第二期埋藏溶蚀作用与热化学硫酸盐还原反应产生的H₂S有关。两期埋藏溶蚀作用主要发生在台地边缘鲕粒滩相中，台地内泻湖及点滩相中溶蚀作用则相对较弱。分析认为：台地边缘成为天然气勘探的有利地区，台地内为欠有利地区。     

四川盆地加里东古隆起震旦系气藏成藏控制因素

四川盆地加里东古隆起的形成演化具有长期性和复杂性,使得古隆起震旦系的天然气成藏有早有晚。早期成藏主要发生在印支期;晚期成藏主要发生在喜山期。每期成藏可以划分出 3种不同的成藏类型 :即高捕集高阻抗、高捕集低阻抗及低捕集。天然气藏的主要控制因素为“两高一强一关联”,即较高的封存能力、较高的构造部位、较强的构造形变,晚期形成的圈闭与古油气藏具有密切关联。     

四川盆地三叠纪蒸发岩盆地形成环境及白云岩储层

四川盆地中、下三叠统嘉陵江组二段—中三叠统雷口坡组厚达1 500 m以上,主要为白云岩、硬石膏岩和石盐岩,夹少量石灰岩地层组合,其中白云岩是盆地内天然气主产层之一。嘉陵江初期,四川盆地周边山系不断隆升,基底下陷东倾,周期性干热气候促使盆地由开放陆棚向局限盆地转变。嘉陵江早中期,干热气候使盆内海水浓缩,在建南及万县等地形较低处沉积白云岩—硬石膏岩地层。嘉陵江中期—雷口坡期,江南古陆急剧隆升、向西北挤压,七矅山、泸州—开江水下隆起相继形成,迫使盆地不断向西迁移,形成深坳陷高含盐盆地,并与外海隔绝,广泛沉积以白云岩—硬石膏岩—石盐岩为主的地层组合,局部见钙芒硝岩和杂卤石岩。白云岩储层除发育晶间孔外,亦有溶蚀孔隙,其上覆膏盐层是良好的区域盖层。     

川西前陆盆地上三叠统须家河组砂岩成岩作用及孔隙演化

川西前陆盆地上三叠统须家河组储层主要为一套辫状河三角洲相砂岩,储集岩主要为岩屑石英砂岩、长石岩屑石英砂岩和岩屑长石石英砂岩,经历了压实压溶、胶结、交代、溶蚀和破裂等多种成岩作用,其中压实压溶、胶结作用起主要的破坏作用,溶蚀和破裂作用起主要的建设性作用。目前该区砂岩已达到晚成岩阶段B期,砂岩储层经成岩演化其原生孔隙大部分被破坏,主要以次生孔隙为主,而孔隙演化经历了原生孔隙的破坏、次生孔隙的形成和次生孔隙的破坏3个阶段。