川东南地区不同埋深五峰组-龙马溪组页岩储层微观结构特征与对比

采用薄片、X衍射、常规扫描电镜、高分辨率氩离子抛光扫描电镜及压汞、氮气吸附等方法,结合有机碳含量(TOC)与孔隙度的分析,对川东南不同深度上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩储层的矿物组成、微观结构和微孔体积进行了研究。该区深层D1井和浅层J1井页岩储层硅质、黏土、碳酸盐等矿物除含量上略有差异,纵向变化规律相近,仅硅质含量大于40%的优质页岩层厚度不同。深、浅层五峰组-龙马溪组页岩储层微孔隙都以有机质内微孔为主,常见粒缘缝(隙)、微层(页)理缝,粒间微孔因有机质充填而不发育;底部优质页岩储层表现为结构各向同性,向上纵横向结构各向异性变强,单一微纹层厚度变薄,微层理缝密度增加;底部优质页岩层段TOC高,向上明显降低;底部储层孔隙度高,向上降低,表明有机孔隙的贡献大,但孔隙度降幅明显小于TOC,应与页岩中存在较多的无机孔隙有关。深、浅层五峰组-龙马溪组页岩纵向上矿物组成、微观结构、TOC、孔隙度随深度具有相似的变化规律。与浅层J1井相比,深层D1井底部优质储层具有微孔、介孔、大孔与总孔体积数量更大的特点,这与深层D1井储层存在较多的粒缘缝等无机孔有关。川东南五峰组-龙马溪组页岩储层在深埋条件下孔隙保持较好,具有良好的储集空间。     

基于流体吸入实验的页岩纳米孔隙连通性分析方法

提出了基于含示踪剂流体吸入实验的页岩连通性分析方法。通过真空吸入的方式使氯金酸钠溶液进入页岩孔隙中,并使之转化为固态金,将完成实验后的样品表面进行氩离子抛光处理,并在场发射扫描电镜下观察金的分布,可以获得页岩中连通孔隙在纳米尺度上的特征。根据四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组2个岩心样品的实验结果,认为其连通网络可分为三级系统。有机质内部孔隙连通性与孔隙发育程度有关,喉道半径小,流动效率不高。粒缘缝主要分布在颗粒矿物边缘、有机质与矿物之间以及片状黏土矿物边缘,是流体流动的有利通道,有机质孔通过粒缘缝相互连通。微裂缝的发育能够很好地改善页岩孔隙的连通性,是流体流动的优势通道。页岩连通性具有各向异性,页岩孔隙在平行层理方向的连通性大大优于垂直层理方向。     

内蒙古索伦地区二叠系哲斯组泥岩微孔隙特征

在野外地质露头实测、系统取样和综合分析测试的基础上,对松辽西部外围内蒙古索伦地区上古生界二叠系哲斯组暗色泥岩的地球化学特征与微孔隙特征进行了研究。结果表明,哲斯组泥岩微孔隙主要包括微孔（粒间孔、粒内孔、有机质孔）和微裂缝（矿物层间缝、有机质与矿物间缝、有机质内裂缝）。进一步的微孔隙发育特征和成因分析得出,哲斯组泥岩有机质孔相对不发育的特征主要与TOC含量偏低及较强压实作用下的有机质孔塌陷作用有关,而泥岩微裂缝的发育主要与其脆性矿物含量较高有关。综合烃源岩与储集特征分析,索伦地区哲斯组泥岩具备了页岩气远景区的条件,寻找TOC含量高的富有机质泥页岩发育区是今后该区乃至东北地区上古生界页岩气勘探的关键。      

四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及其控制因素

页岩储层岩石的孔隙结构是影响页岩气藏储集能力和页岩气开采效果的主要因素。为此以四川盆地焦石坝地区下志留统龙马溪组页岩为研究对象,运用氩离子抛光扫描电镜技术、低温氮气吸附脱附法和高压压汞实验对该区页岩储层的微观孔隙结构进行了系统研究。结果表明:①焦石坝地区龙马溪组页岩孔径主要为纳米级,孔隙类型可分为有机质孔、无机孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔)、微裂缝(矿物颗粒内构造缝、层间滑动缝、成岩收缩缝、有机质演化异常压力缝),以有机质孔和黏土矿物粒间孔为主,其中有机质孔分布最为广泛;②TOC与有机质孔含量存在着明显的正相关性,在底部优质泥页岩段(TOC2%)有机质孔最为发育,含量高达50%;③微观孔隙结构复杂,多呈开放形态,以两端开口的圆筒状孔及四边开放的平行板状孔为主,孔径大小主要分布在2~30nm,以中孔为主。在此基础上,分析了该区页岩储层微观孔隙结构的控制因素,结论认为,有机质丰度和热演化程度为其主控因素,黏土矿物含量对其影响相对不明显。     

页岩气储层微观孔隙结构特征及发育控制因素——以川南—黔北XX地区龙马溪组为例

利用扫描电镜以及比表面积分析仪产生的试验数据、吸附脱附曲线对页岩气储层储集空间类型、微观孔隙结构的系统研究表明,川南—黔北XX地区龙马溪组页岩气储层储集空间多样,包括残余原生粒间孔、晶间孔、矿物铸模孔、次生溶蚀孔、黏土矿物间微孔、有机质孔以及构造裂缝、成岩收缩微裂缝、层间页理缝、超压破裂缝等基质孔隙和裂缝类型。发现研究区龙马溪组泥页岩比表面积和孔体积都较大且具有良好的正相关性,并认为微孔隙越发育,泥页岩的比表面积和孔体积越大,越有利于泥页岩对页岩气的吸附储集。建立了泥页岩的孔隙模型,并利用吸附脱附曲线分析了研究区龙马溪组泥页岩的微观孔隙结构特征,指出研究区龙马溪组泥页岩以极为发育的微孔为主,其中为泥页岩提供最大量孔体积和表面积的孔隙主要为Ⅲ类细颈瓶状(墨水瓶状)孔和Ⅰ类开放透气性孔。认为有机碳含量、伊/蒙间层矿物含量以及热演化程度是控制研究区龙马溪组页岩气储层微观孔隙结构的主要因素。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩岩相及储集空间特征

以四川盆地东南缘奥陶纪末至志留纪初的深水沉积五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,在野外剖面考察和岩石薄片鉴定的基础上,通过电子显微镜观察、矿物含量分析等,剖析五峰组—龙马溪组页岩的矿物学特征、岩相特征和储集空间类型,并讨论页岩储集性能的控制因素。研究区页岩矿物成分以碎屑石英和黏土矿物为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等;存在炭质页岩、硅质页岩、粉砂质页岩、钙质页岩和普通页岩等5种岩相;发育构造张裂缝、构造剪裂缝、层间页理缝、黄铁矿孔隙、黏土矿物晶间微孔及微裂缝、石英颗粒边缘微裂缝和有机质孔隙等7种页岩气储集空间。储集空间发育主要受矿物成分、岩相类型、有机碳含量、有机质成熟度以及成岩作用的影响。     

东营凹陷页岩油储集地质特征与有效性

以济阳坳陷东营凹陷古近系泥页岩为研究对象，通过岩心观察、偏光显微镜、氩离子抛光-扫描电镜分析以及高压压汞、小角X射线散射等实验，表征泥页岩不同尺度储集空间类型及组合连通方式，结合孔隙度、含油饱和度等数据，明确其储油的孔径及孔隙度下限。综合热演化程度（R_o）、岩相发育特征、地层压力特征和储集空间发育特征（孔隙度和孔径）等因素，建立东营凹陷泥页岩储集空间发育分布模式，预测页岩有利储集相带。结果表明：①研究区泥页岩储层孔隙类型主要为粒间孔、有机质和粘土矿物收缩孔及碳酸盐晶间孔，且具有三级孔缝网络的连通形式；②粘土片间孔和碳酸盐晶间孔对总孔隙度的贡献率最高，平均可达50%~70%，其次为粘土收缩缝和构造张裂缝；③页岩油赋存的孔径下限、游离油赋存孔径下限以及游离油大量富集的孔径门槛值，分别为5、10和30 nm；④富有机质和富碳酸盐矿物的纹层状页岩在总孔隙度、孔隙连通率和有利于游离油赋存的孔隙所贡献的孔隙度等方面最好，可作为优势岩相类型；⑤泥页岩岩相类型、成岩阶段、地层压力与裂缝发育程度控制了储集空间的发育分布特征，也是页岩油甜点评价的重要因素；有利储集相带预测就是在储集分级评价方案的指导下，寻找富有机质纹层状页岩分布区、相对较高的热演化程度页岩发育区、裂缝发育区、高地层压力发育区等叠合区。     

页岩油储层孔隙发育特征及表征方法

页岩油是非常规油气资源重要的组成部分,主要赋存于泥页岩不同类型的孔隙和裂缝中。与产生页岩气的高成熟阶段泥页岩不同,处于生油窗的富有机质泥页岩中的油气储集空间往往被早期生烃产物完全或部分充填,影响对页岩油储集空间的结构表征和形态描述。通过镜下观察发现,页岩油储层中发育的孔隙总体上可以划分为矿物颗粒间孔隙、矿物颗粒内孔隙和有机质孔隙,其中前两者主要的孔隙类型包括不同矿物颗粒间的粒间孔隙、溶蚀孔隙和黏土矿物片层间孔隙等,有机质孔隙包括有机质颗粒边缘收缩孔(缝)和少量的热解孔隙。从页岩油储层孔隙表征方法的要求出发,对页岩油储层样品进行溶剂抽提处理,探讨分别适用于碎状样品和块状样品的孔隙表征方法。不同页岩油储层孔隙表征方法的原理和应用具有差异性,也存在局限性,可以综合多种表征方法,通过对比分析和统一量纲的方式提高页岩油储层孔隙表征结果的准确性。     

鄂尔多斯盆地北部EY-1井太原组黑色泥页岩孔隙特征

为了研究鄂尔多斯盆地北部页岩气赋存条件,应用氩离子剖光扫描电子显微镜、压汞、低温N2吸附解吸等方法,对鄂尔多斯北部EY-1井太原组黑色泥页岩微观孔隙类型及特征进行研究。结果表明:泥页岩样品中主要发育有机质孔、粒内孔、黄铁矿晶间孔、粒间孔、溶蚀孔和微裂隙等孔隙类型。其中,微裂隙长度为0.5~3.0 mm,缝宽1~10μm,连通性较好。高压压汞测得孔隙度平均为0.916 04%,孔径主要集中于微孔和过渡孔,上部的页岩孔隙连通性明显好于下部;用DFT法测得的样品内部孔径小于100 nm,分布呈现双峰,过渡孔较为发育。研究获得的页岩孔隙特征,为鄂尔多斯北部太原组页岩气赋存和储集规律研究提供了重要的参考依据。     

常见黏土矿物电镜扫描微孔隙特征与甲烷吸附性

野外采集的黏土岩的电镜扫描图像分析显示,黏土矿物孔隙分布于颗粒之间和颗粒内部板片自然错断处,前者形态不规则,后者呈楔形或面状缝隙。具层间结构的蒙脱石层内发育纳米级连通孔隙。蒙脱石微孔隙最为发育,伊-蒙混层黏土次之,其粒间孔和层面缝隙为20~100 nm,层内连通孔隙小于50 nm。高岭石黏土主要发育20~100 nm的粒间孔。伊利石和绿泥石晶体颗粒较大,以微米级孔隙为主。吸附实验所反映的各种黏土矿物甲烷吸附能力与电镜扫描反映的微孔发育程度相吻合,指示泥页岩中的纳米级微孔在一定程度上决定着泥页岩的比表面积和气体储存能力。黏土岩的孔隙发育与岩石成因和成岩演化有关,孔隙大小主要受黏土颗粒大小的控制。     

泥页岩中有机质的赋存形态与油气形成

根据不同类型泥页岩镜下微观特征观察,发现泥页岩中的沉积有机质和矿物质主要以"富有机质—矿物聚集体"和"贫有机质—矿物基质体"2种微观组构形态存在。通过泥页岩的生排烃模拟实验研究表明:泥页岩有机质赋存的差异性控制了油气的生成和初次运移过程,由于"富有机质—矿物聚集体"形态组构非均质分布,在不同演化阶段生成、排出及滞留的油气以不同的状态赋存和运移;镜质体反射率（R_o）介于0.6%~1.0%之间,泥页岩层系中滞留的油与富集有机质聚集体呈游离-吸附共轭相态,流动性较差,开采前景较差,R_o介于1.0%~1.3%之间是页岩油开采的有利范围;高演化阶段页岩气资源量的大小受控于泥页岩中富有机质聚集体的含量。基于烃源岩内沉积有机质和无机矿物质微观结构上的非均质性特征,把油气的形成、排出、滞留作为一个统一过程加以认识,将是深入认识页岩油气形成与富集机理的有利手段和重要方法。      

川东下侏罗统自流井组页岩储层特征及勘探潜力评价

通过对侏罗系自流井组页岩层系的岩心和野外露头观察、薄片鉴定、氩离子抛光、扫描电镜、压汞和气体吸附等手段,研究了页岩层系的岩石类型及储层微观类型和特征。页岩层系的岩石类型以黑色页岩为主,黑色页岩储层以矿物质粒间残留孔为主,微裂缝和有机质孔发育较少,孔隙度分布在1.4%～4.9%,孔隙结构以直径小于100 nm的孔隙为主,占85%以上。与研究区海相页岩相比,陆相侏罗系页岩微观储层有机质气孔较少、孔隙度较小且孔喉直径也较小。在勘探上,考虑到侏罗系大面积和全层系油气显示以及页岩油气在个别地区的突破,建议在侏罗系页岩（烃源岩）厚度较大和成熟度较高的区域开展研究.这些地区具有较好的页岩油气形成物质基础和储集条件,在紧邻页岩的致密砂岩或灰岩也可能具有致密油气或常规圈闭油气成藏的良好条件。     

沾化凹陷低熟页岩储层特征及其对页岩油可动性的影响

利用扫描电镜、索氏抽提、气体吸附、核磁共振(含离心)等实验手段对沾化凹陷沙河街组三段(沙三段)下亚段泥页岩展开研究,以明确泥页岩储层特征对页岩油可动性的影响及其作用机制。沾化凹陷沙三段下亚段页岩主要发育有机质孔、粒间孔、晶间孔、溶蚀孔、构造缝和层理缝等储集空间。以50 nm和2μm为界,不同岩相页岩的核磁共振孔径分布曲线均具明显的三段式特征。孔径小于50 nm的孔体积主要由方解石溶蚀孔提供,孔径介于50 nm～2μm的孔体积由粒间孔提供,孔径>2μm孔缝的孔体积由层理缝和构造缝提供。页岩储层的孔隙结构特征和矿物组成共同控制了页岩油的可动性。页岩油可动性差,可动油饱和度平均仅为21.50%,可动油主要赋存在大孔隙(孔径>50 nm)中,小孔隙(孔径<50 nm)中以束缚油为主,页岩油的临界流动孔径约为50 nm。大孔隙不仅可以提供页岩油储集空间,也有利于页岩油的流动;小孔隙具有较大的比表面积、较强的吸附能力和较差的连通性,不利于页岩油流动。矿物组构宏观上影响了页岩油的可动性,方解石含量增加可以提高页岩的脆性,利于裂缝的形成,对页岩油渗流具有积极意义;黏土矿物因其较大的比...     

沾化凹陷低熟页岩储层特征及其对页岩油可动性的影响

利用扫描电镜、索氏抽提、气体吸附、核磁共振（含离心）等实验手段对沾化凹陷沙河街组三段（沙三段）下亚段泥页岩展开研究,以明确泥页岩储层特征对页岩油可动性的影响及其作用机制。沾化凹陷沙三段下亚段页岩主要发育有机质孔、粒间孔、晶间孔、溶蚀孔、构造缝和层理缝等储集空间。以50 nm和2 μm为界,不同岩相页岩的核磁共振孔径分布曲线均具明显的三段式特征。孔径小于50 nm的孔体积主要由方解石溶蚀孔提供,孔径介于50 nm~2 μm的孔体积由粒间孔提供,孔径>2 μm孔缝的孔体积由层理缝和构造缝提供。页岩储层的孔隙结构特征和矿物组成共同控制了页岩油的可动性。页岩油可动性差,可动油饱和度平均仅为21.50%,可动油主要赋存在大孔隙（孔径>50 nm）中,小孔隙（孔径＜50 nm）中以束缚油为主,页岩油的临界流动孔径约为50 nm。大孔隙不仅可以提供页岩油储集空间,也有利于页岩油的流动;小孔隙具有较大的比表面积、较强的吸附能力和较差的连通性,不利于页岩油流动。矿物组构宏观上影响了页岩油的可动性,方解石含量增加可以提高页岩的脆性,利于裂缝的形成,对页岩油渗流具有积极意义;黏土矿物因其较大的比表面积和堵塞孔喉,不利于页岩油的流动。层理构造不仅利于层理缝等储集空间的发育,也改善了页岩孔隙的连通性,有利于页岩油的流动。     

川东地区二叠系海相页岩有机质富集对有机质孔发育的控制作用

有机质的丰度、显微组分及微观赋存方式等多种因素对海相页岩中有机质孔隙的发育具有重要控制作用,但相关研究目前仍较为缺乏。基于有机地球化学与有机岩石学分析、扫描电镜、有机质能谱测试等技术手段,对川东地区二叠系茅口组和吴家坪组过成熟海相页岩有机质丰度（TOC）、有机显微组分及有机质赋存方式开展系统对比分析,探讨了有机质富集对有机质孔隙发育的控制作用,并建立了有机质孔隙发育演化模式。研究结果表明：(1)吴家坪组和茅口组虽均具有“TOC高和原始组分以藻类体为主”的特征,但有机质的赋存方式存在差异。茅口组TOC相对较高,有机质以顺层富集和局部富集等方式赋存;吴家坪组TOC相对较低,有机组分中见结构镜质体和无结构镜质体,有机质以分散或局部富集等方式赋存。(2)有利的原始有机组分类型的存在是有机质孔隙发育的前提,藻类体等腐泥组分中发育丰富的有机质孔隙,而镜质体等腐殖组分中有机质孔隙不发育。TOC控制了有机质孔隙的发育程度,在一定范围内,TOC越高,有机质孔隙越发育。有机质赋存方式影响有机质孔隙的保存,分散型有机质赋存在脆性矿物格架之内,有机质孔隙保存好;局部富集型和顺层富集型有机质边缘无有效格架支撑,...     

博格达山山前带芦草沟组不同岩相储集特征及含油性

为了提高页岩油“甜点”储集层钻遇率,实现页岩油高效动用开发,亟需开展页岩油储集层储集空间、孔隙结构和含油性研究。以准噶尔盆地东南缘博格达山山前带中二叠统芦草沟组为研究对象,综合运用岩石薄片、X射线衍射全岩矿物分析和场发射环境扫描电镜等储集层表征技术,结合有机地球化学测试分析,分析了不同岩相的储集空间类型及其页岩油赋存特征。结果表明,芦草沟组岩石类型复杂,表现为混合沉积特点,可划分出泥页岩相、砂岩相和碳酸盐岩相3类岩相;不同岩相的储集空间和孔隙结构控制了含油性,游离态页岩油主要赋存在孔径大于30 nm的孔隙中,基质型泥页岩相储集层储集空间包括黏土矿物晶间孔、碳酸盐矿物晶间孔、有机质孔、层理缝、构造裂缝、超压缝等,其中,无机矿物和干酪根表面以吸附态页岩油为主,粒间孔、有机质孔和层理缝中以游离态页岩油为主;夹层型砂岩相和碳酸盐岩相储集层储集空间以粒（晶）间孔、粒（晶）间溶孔、粒（晶）内溶孔等为主,页岩油以游离态为主赋存于各类微米级孔隙中;基质型岩相富含有机质,随着有机质丰度增加,干酪根吸附态烃量增加,有机碳含量与可动烃含量呈幂函数关系,夹层型岩相有机碳含量相对较低,以外来烃充注为主,有机碳含量与可动烃含量呈线性关系。奇台庄地区和柴窝堡凹陷中北部地区为页岩油有利储集层发育区,芦三段夹层型岩相页岩油可动烃含量高,易于开发动用,为重要的勘探目标。     

岩石学方法区分页岩中有机质类型

有机质孔在富有机质泥/页岩中广泛发育,被认为是含气页岩孔隙系统中重要的组成部分。有机质孔不仅在干酪根中发育,在固体沥青内部同样发现了大量的有机质孔,不同类型的有机质内部有机孔的形态和发育程度有所差异。根据有机质的成因,可将其分为沉积有机质和迁移有机质。沉积有机质为原始的有机质及其蚀变产物,这些有机质未发生过迁移,与陆源矿物紧密结合;迁移有机质存在于矿物孔隙中,由外地迁移过来的沥青或石油,随着热成熟度的增加,可演变成固体沥青或焦沥青,其周缘通常可见自生矿物。自生石英对页岩孔隙的影响具有双重作用,一方面充填了孔隙空间,减少了页岩孔隙;另一方面自生石英起到了支撑孔隙的作用,抑制了页岩的压实,为迁移有机质的充填保留了一部分孔隙空间。沉积有机质和迁移有机质中均发育孔隙,迁移有机质充填三维空间相互连通的矿物孔隙,内部形成的有机质孔隙在三维空间上的连通性要比沉积有机质强。五峰组—龙马溪组页岩由下至上呈网络状分布的迁移有机质逐渐减少,相互连通的有机质孔隙网络也相应减少,页岩储层质量逐渐变差。      

页岩微观孔隙特征及源-储关系——以川东南地区五峰组-龙马溪组为例

页岩既是页岩气的烃源岩,又是页岩气的储层。运用氩离子抛光扫描电镜技术对川东南地区五峰组-龙马溪组页岩的有机质、无机矿物、孔隙等微观特征进行描述,将有机质、孔隙作为一个“源-储”系统来分析其空间分布状态与时间演化关系。研究表明,有机质孔比无机质孔对赋存页岩气更重要;迁移有机质比原地有机质更发育有机质孔。无机矿物孔隙赋存大量的迁移有机质,在页岩气形成过程中发挥重要作用。五峰组-龙马溪组中含有较多的硅质等刚性颗粒矿物,可以形成坚固的粒间孔隙体系,在成油期孔隙度高、孔隙大且连通性好,可以保存大量的迁移有机质。刚性颗粒粒间孔隙中赋存迁移有机质,迁移有机质在其中演化成为固态有机质,其中的有机质孔中赋存天然气,构成最佳的源-储匹配关系,最有利于形成和富集页岩气。页岩中的粘土矿物晶间孔在早期的成岩阶段大多已丧失,少量的在胶结物晶粒支撑与内部流体压力双重保护之下仍赋存有机质和有机质孔。黄铁矿集合体形成粒间和内部晶间孔隙,部分孔隙可以赋存有机质和较小的有机质孔,但总量有限。