龙马溪组下部页岩储层孔隙结构特征与评价方案

运用场发射扫描电镜、高压压汞、低温氮吸附、薄片观察等实验技术手段,以重庆南川泉浅1井为例,探究了龙马溪组下部页岩储层的孔隙特征,结果表明：泉浅1井龙马溪组页岩孔隙度小、喉道细,孔隙较发育,类型多样,结构复杂,小孔和微孔是主要的孔隙,占据了主要的储集空间与比表面积;发育晶间孔、粒间孔、粒内孔、溶蚀孔隙、有机质纳米孔、微裂隙等孔隙,有机质纳米孔是气体吸附的主要场所。以TOC含量-孔径-脆性指数分别作为储层孔隙性、渗透性、脆性的评价指标,建立TOC含量-孔径-脆性指数评价方案,可以实现对储层基础物性经济有效、简便快捷的评价。     

保靖地区高成熟度海相页岩微—纳米孔隙结构特征

页岩中微—纳米孔隙广泛发育,微—纳米孔隙结构对页岩含气性评价及页岩气开发具有重要意义。利用场发射扫描电镜（FE-SEM）观察、高压压汞、低压液氮吸附等方法对保靖地区龙马溪组高成熟度海相页岩的微—纳米孔隙结构特征开展了详细研究。结果表明,研究区龙马溪组海相页岩有机质丰度较高,BY-1井岩心样品实测TOC值范围是0.57%~2.16%,矿物组分中石英和黏土矿物含量最高,均值分别为46.9%和32.6%;页岩中黄铁矿发育;页岩的孔隙类型包括粒内孔、粒间孔、晶间孔、有机质孔和微裂缝5种,其中页岩气的储集空间主要由黏土矿物晶间孔、有机质孔和黏土矿物收缩缝提供。BY-1井龙马溪组页岩中微孔和中孔孔容分别占总孔容的14.5%~38.1%和49.4%~61.9%,是研究区目的层的主要储集空间,而页岩中宏孔孔容较小,相对不发育。     

湖北来凤地区龙马溪组页岩微观孔隙结构特征

页岩的孔隙结构特征对页岩气的储集和运移具有重要影响。以湖北来凤地区LD1井单井分析为基础,运用氩离子抛光—扫描电镜技术对研究区内上奥陶统—下志留统龙马溪组页岩储层的微观孔隙类型进行分析研究,将研究区龙马溪组页岩孔隙分为微裂缝、粒间孔、粒内孔和有机质孔隙四大类;综合利用氮气吸附法及高压压汞法对龙马溪组页岩的孔径大小及分布特征进行了测定,对两种方法测得的孔径分布结果进行了对比分析,并探讨了孔隙发育的主要影响因素。结果表明:①有机质孔隙和微裂缝为研究区龙马溪组页岩孔隙发育的主要形式;②中孔和微孔最为发育,贡献了绝大部分比表面积和孔容,是研究区龙马溪组页岩气赋存的主要场所;③页岩样品中主要矿物成分为石英和粘土矿物,而后者为页岩中孔和微孔大量发育的主要贡献者,其含量与岩样中孔和微孔体积均具有较好的正相关性;④有机碳含量(TOC)为研究区龙马溪组页岩储层孔隙发育的主要控制因素之一,主要通过其热演化生烃作用影响页岩孔隙发育。     

延长组页岩储层纳米级孔隙特征及影响因素——以鄂尔多斯盆地柳坪171井为例

运用压汞法和氮气吸附法分别对延长组页岩储层纳米级孔隙进行测定,通过等温吸附线和氩离子抛光扫描电镜照片描述,对孔隙结构特征分类表征并结合页岩样品岩石矿物组分、成熟度和有机碳含量测试讨论控制纳米级孔隙结构的主因。结果表明:延长组页岩储层孔隙主要为纳米级孔隙,并以中孔为主,占总孔体积的66%~84%,孔径主要分布在1~25 nm。其中长7段、长8段页岩的比表面积主要是由孔径小于5 nm的孔隙所提供的,长9段页岩的比表面积主要是由孔径小于10 nm的孔隙所提供的。延长组页岩吸附回线特征表明纳米级孔隙多以开放型为特征,主要包括有机质内部孔隙、黄铁矿莓状体粒间孔和黏土矿物粒间孔,以及部分长石溶蚀孔,此外页岩中还存在大量微裂缝。其中有机质内部纳米级孔隙和黄铁矿莓状体粒间孔是筒柱状孔,锥形孔、楔状孔及细颈瓶状或墨水瓶状孔的主要来源;长石溶蚀孔大多为半球形孔;黏土矿物粒间孔可贡献一端封闭或两端开口的筒状孔;微裂缝以平行壁狭缝状、弯曲波浪状、夹板形楔状为特征。有机碳含量是控制延长组页岩储层中纳米级孔隙体积及其比表面积的主要内因,页岩成熟度、黏土矿物含量和脆性矿物含量对纳米级孔隙控制作用不明显,但莓状体黄铁矿的增加有助于页岩中孔隙的增加。     

沁水盆地中东部海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征

为探究沁水盆地石炭二叠系海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征,运用扫描电镜、低温氮吸附实验和高压压汞实验等手段,分析了海陆过渡相页岩储层的孔隙类型、形态、孔径分布等特征。结果表明:研究区海陆过渡相页岩纳米级孔隙广泛发育,孔隙类型以有机质孔为主,同时亦发育大量的矿物粒间孔和部分粒内孔;孔隙形态以平行板状居多,还包括一定量的狭缝型孔,以及少量墨水瓶型孔和一端封闭的孔隙;页岩孔径分布范围跨度较大,介孔(2~50 nm)是研究区页岩纳米级孔隙的主体,提供的比表面积和孔体积均达到60%以上,微孔对比表面积的贡献同样值得重视。有机质孔以微孔为主,其发育程度对页岩气的吸附存储有重要影响,TOC含量是BET比表面积和BJH孔体积的重要控制因素;黏土矿物提供了大量介孔,其含量对比表面积和孔体积同样具有控制作用。     

富有机质页岩微观孔隙结构特征扫描电镜研究

采用钨灯丝扫描电镜及场发射扫描电镜,并结合XRD分析、低温氮气吸附等试验对四川盆地富有机质页岩微观孔隙特征进行了研究。研究结果表明:1四川盆地富有机质页岩微观孔隙可分为有机质孔、无机孔和微裂隙,其中无机孔包括片状矿物层间孔、粒间孔和粒内溶孔等类型孔隙;2黏土矿物层间孔构成了微观孔隙的主体,晶间孔、微裂隙等孔隙对页岩气渗流起到积极作用;3页岩孔隙发育受TOC、Ro、黏土矿物含量等多因素控制,其中TOC、黏土矿物含量主要控制了微观孔隙比表面积发育,孔径则受Ro和TOC含量的双重控制。     

五峰组—龙马溪组储层特征及甜点层段评价——以昭通页岩气示范区A井为例

以昭通页岩气示范区A井五峰组—龙马溪组一段页岩为主要研究对象,利用薄片、氩离子抛光-场发射电镜、核磁共振、液氮吸附、X衍射及地化分析等多种测试手段,从岩石学、有机地化、矿物组成、孔隙类型及结构、物性特征及含气性等方面,系统评价了五峰组—龙一段各小层储层特征,并优选了页岩地质与工程甜点层段。结果表明:五峰组—龙一段以硅质页岩为主,优质页岩主要形成于海侵期-海退早期的深水陆棚相贫氧-厌氧环境;有机质孔和黏土矿物层间粒内孔最为发育;五峰组—龙一段储层孔隙以中孔为主,微孔对比表面贡献最大,而中孔和微孔提供了主要的孔体积;龙一11—龙一21小层相对其他层段,具有相对高的TOC含量、孔隙度、含气量及压力系数,且各项指标具有向上减小或降低的趋势。同时,龙一11—龙一21小层具有高脆性指数、高杨氏模量、低泊松比的岩石力学特征;基于地质与工程综合评价,优选龙一11—龙一21小层即富碳高硅页岩段为纵向上甜点层段,为昭通页岩气示范区水平井的靶体层段。     

泌阳凹陷页岩油储层孔隙发育特征与测井定量评价

利用岩石薄片、扫描电镜、高分辨率扫描电镜、氩离子抛光高分辨率扫描电镜、比表面实验等分析技术,对泌阳凹陷页岩孔隙进行了量化表征。泌阳凹陷页岩粒间孔隙发育相对较少,尺寸几百纳米至几微米;黏土矿物晶间孔尺寸多位于几十纳米到几百纳米、重结晶晶间孔孔径在1~3 μm;溶蚀孔隙发育尺寸与溶蚀的程度有关,尺寸相对较大,多在几百纳米以上;有机质孔隙以条带状的边缘孔隙发育为主,尺寸变化较大。泌阳凹陷页岩有机质和黏土矿物与吸附油含量正相关,其分布产状主要呈分散状、层状、纹层状等状态,而游离油分布状态主要受其赋存的储集空间类型的影响,在构造缝、层间缝及基质孔隙内较丰富。在此认识的基础上,利用常规测井曲线建立了泌阳凹陷页岩孔隙定量评价模型,明确了泌阳凹陷脆性矿物、黏土和有机质三者单位质量内的微孔隙体积值,为下步定量评价页岩储层孔隙提供了依据。     

川南深层页岩气储层特征与微孔隙发育情况

采用核磁共振(NMR)、X射线衍射、场发射扫描电镜（SEM）与纳米CT等实验技术,系统研究了川南深层龙马溪组页岩储层岩石学、有机地化与微纳米孔隙特征。研究表明：研究区深层龙马溪组页岩储层矿物成分以石英等脆性矿物为主,易于储层改造。深层页岩储层孔隙空间发育矿物粒间孔、粒内孔、有机孔及微裂缝等,有机质孔最为发育,孔径主体在50～150 nm。核磁共振与纳米CT结果显示孔隙度介于3.94%～4.27%,渗透率为19 mD,喉道的平均长度为9.85μm,孔喉配位数为0.621,页岩微纳米孔隙之间连通性较好,能为页岩气的富集与流动提供孔隙空间和渗流通道。     

川南地区下古生界页岩气储层微观孔隙结构表征及其对含气性的影响

运用普通扫描电镜、氩离子抛光—场发射扫描电镜、Image J2x软件分析、高压压汞、低温CO_2和N_2吸附实验方法,对川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套页岩气储层微观孔隙成因类型、孔隙结构特征及其对页岩含气性的影响进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩微观孔隙主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝等多种成因孔隙类型;下古生界页岩微观孔隙总面孔率为3.95%~7.48%,筇竹寺组页岩总面孔率和有机质孔面孔率低于龙马溪组页岩;下古生界页岩总孔容为(3.93~24.96)×10~(-3)m L/g,总比表面积为2.727~29.399 m~2/g,孔径为0.35~1.00,2.5~4.7和55~75 nm的孔隙是总孔容的主要贡献者,孔径为0.3~1.0,2.5~5.5 nm的孔隙主要提供了总比表面积,筇竹寺组页岩总孔容和总比表面积均较龙马溪组页岩要低;页岩微观孔隙的面孔率、有机质孔、孔容、比表面积、孔径分布均会影响页岩含气性。下古生界筇竹寺组和龙马溪组页岩在微观孔隙结构特征的上述差异,为揭示川南地区筇竹寺组与龙马溪组页岩含气性的差异提供了依据。     

米仓山—汉南隆起区牛蹄塘组页岩矿物组分与微观孔隙的关系

利用米仓山—汉南隆起区牛蹄塘组暗色泥页岩样品,进行X射线衍射、低温氮气吸附、氩离子抛光-场发射扫描电镜等实验,结合有机地球化学参数,探讨矿物组分对微观孔隙结构的影响。研究结果显示,米仓山—汉南隆起区牛蹄塘组页岩矿物组分复杂,以石英和黏土矿物为主,平均含量分别为41.35%和31.55%,其次为长石、碳酸盐矿物、黄铁矿,脆性指数集中分布在0.6~0.8,具有良好的脆性和可压性。石英、长石等脆性矿物提供纳米级粒边缝隙、少量粒间孔和溶蚀孔;黏土矿物提供了大量的顺层缝隙、泥粒孔和片间缝隙;有机质中普遍发育气孔、边缘缝隙、铸模孔等多种孔隙类型。比表面积、孔体积与黏土矿物含量具有良好正相关性,而与石英、长石含量关系不明显,有机质含量与孔比表面积具良好正相关性,而与孔体积关系较差。结果表明,黏土矿物对牛蹄塘组页岩微孔-介孔-大孔发育有主控作用,而有机质则主要是微纳米孔发育的载体;黄铁矿通过自身孔隙结构特征及其与有机质相互影响,对页岩微观孔隙发育起到先促进后抑制的作用,作用转换阈值可能为2.8%左右。     

页岩储层矿物成分及相关讨论

运用实验技术手段,综合测试分析了重庆南川泉浅一井龙马溪组下段页岩储层的矿物组分,分析结果表明:研究对象与其他页岩气有利区块的页岩相比,黏土矿物含量较高,脆性矿物含量较低,矿物组分对孔裂隙的发育具有重要影响;成岩作用介于晚成岩作用阶段与极低级变质作用阶段之间;基于矿物组分的脆性评价显示泉浅一井页岩脆性较低,但研究区页岩分布面积广、厚度大,可以弥补其他性质的不足。页岩矿物组分受控于沉积-成岩作用,通过沉积微相的分析确定页岩脆性矿物富集区带,对煤矿安全开采、煤层气分布富集研究、寻找页岩气压裂的有利区带等均有重要意义。     

基于孔隙结构的页岩渗透率研究

页岩渗透率对勘探开发至关重要,微观孔隙结构是影响页岩渗透率的主要因素。测定了龙马溪组与牛蹄塘组页岩的TOC含量与矿物组分,开展了高压压汞试验和低温液氮试验,测定了页岩的孔隙分布特征 及渗透率,研究了地质参数、孔隙结构对页岩渗透率的影响。研究结果表明：①页岩样品TOC含量越大,有机质孔隙的数量及孔隙度越高。黏土矿物含量的增加提高了页岩的渗透率,而脆性矿物中的孔隙发育较差,且 与渗透率和孔隙度呈负相关。②龙马溪组和牛蹄塘组页岩样品内分布着墨水瓶形孔隙结构,这类孔隙孔喉狭窄、孔隙之间连通性差。两组页岩孔径为4~40 nm,中孔在流体的赋存和运移方面承担着主要任务。③龙马溪 组岩样在孔径为4 nm左右呈单峰分布,牛蹄塘组岩样在孔径为4 nm和7 nm左右呈双峰分布。相对于孔隙表面积和孔隙体积,孔隙形态与连通程度对页岩渗透率有着更为重要的影响。     

基于AFM的巫溪2井页岩储层孔隙特征研究

页岩储层孔隙是页岩气赋存和渗流的基础,但在其研究中很难将孔隙定量信息和页岩表面形貌相结合,且现有的孔隙定性、定量研究手段都存在自身的限制。为研究页岩储层孔隙特征,并将孔隙定量信息和页岩表面形貌结合,采用原子力显微镜（AFM）扫描页岩样品,利用NanoScope Analysis和Gwyddion两种软件对AFM数据进行分析,定性、定量地研究了巫溪2井龙马溪组页岩的孔隙特征,将部分结果同低温N2吸附试验所得结果进行了对比。巫溪2井龙马溪组页岩的均方根粗糙度在1.7～13.6 nm,平均粗糙度在1.3～10.7 nm,TOC（总有机碳含量）和均方根粗糙度的相关系数为0.8112,TOC和平均粗糙度的相关系数为0.900 8,页岩粗糙度受显微组分尤其是有机质组分的控制;页岩孔隙多为狭缝形孔、楔形孔,主孔段位于4～6 nm和14～50 nm,平均孔径在3.9～6.6 nm波动,介孔占70%以上;孔隙截面长宽比在1.5～3.1。利用原子力显微镜获得的孔隙形貌、IUPAC分类标准的各孔径范围内的孔隙占比、平均孔径和利用低温N2吸附试验获得的结果相近;AFM测定部分样品主孔段和低温N2吸附试验结果不...     

高成熟度页岩储层微观孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征对气体存储及流动能力都有着重要影响。综合运用场发射扫描电镜观察及氮气吸附实验数据,从定性和定量两方面探讨我国高成熟页岩的储层微观孔隙结构特征及其发育控制因素。结果表明,样品主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝;有机碳含量是控制储层孔隙发育的主要因素。     

鱼卡凹陷石门沟组上段泥页岩地球化学及储层特征

鱼卡凹陷位于柴达木盆地北缘中部,为青海省陆相页岩气勘探的重点区域。中侏罗统石门沟组上段为半深湖-深湖相沉积,暗色泥页岩厚度10～170 m,平均为55 m;为页岩气勘探的主力层系。运用液氮吸附、有机碳含量、有机质成熟度、干酪根元素、全岩、黏土矿物X衍射、能谱扫描电镜等测试方法,对泥页岩样品的有机地球化学及储层特征进行了研究,结果表明:中侏罗统石门沟组泥页岩TOC含量为1. 34%～12. 84%,均值为5. 3%;干酪根H/C和O/C比范式图解上显示有机质类型主要为Ⅱ2型; Ro为0. 45%～1. 00%,总体热成熟度表现为凹陷西部高于东部。黏土矿物含量为34%～58%,平均46. 1%;石英含量42%～55%,平均48. 3%。泥页岩孔隙结构复杂,根据吸附回线及孔径分布曲线划分为两类:第1类以一端不透气性孔和四边开放的板状狭缝孔为主,孔径主要集中在3～5 nm,呈单峰状分布;第2类以一端不透气性孔和开放性倾斜板狭缝孔为主,孔径主要分布在3～5 nm和6～45 nm,呈双峰状分布。由于泥页岩成熟度较低,有机质纳米孔隙不发育,TOC含量与介孔、总孔体积具有弱正相关性,与微孔体积相关性不大;脆性矿物含量与孔隙度成正相关,黏土矿物含量与微孔体积相关性不大,与介孔、总孔体积呈正相关。黏土矿物是石门沟组上段泥页岩纳米孔隙的主要提供者,是孔隙发育的主要控制因素;孔隙结构及孔径分布和沉积环境有关,TOC含量及热演化程度也会影响泥页岩孔隙发育的程度。     

复杂构造区页岩孔隙结构、吸附特征及其影响因素

随着我国页岩气勘探开发的不断深入，构造复杂区已成为下一步勘探的重要方向。以渝东北复杂构造区龙马溪组页岩为例，开展了扫描电镜、压汞、低压气体吸附、等温吸附等试验，系统性地表征了渝东北地区不同构造变形带龙马溪组孔隙结构及吸附特征，分析了复杂构造区页岩孔隙结构和吸附特征的影响因素，阐明了构造变形对于孔隙结构和吸附能力的作用机制。结果表明：(1)滑脱褶皱带和断层褶皱带龙马溪组页岩中发育较多的有机质孔，而叠瓦断层带龙马溪组页岩仅发育少量有机质孔隙，但发育更多矿物相关的孔裂隙；(2)滑脱褶皱带龙马溪组页岩中微孔（<2 nm）、介孔（2～50 nm）及宏孔（> 50 nm）均有发育，而断层褶皱带和叠瓦状冲断带龙马溪组页岩样品中微孔不是很发育，而介孔和宏孔相对比较发育；(3)龙马溪组页岩“过剩”吸附量都是随着压力的增大迅速增加，达到最大值（6～9 MPa）后开始缓慢降低，而绝对吸附量则随着压力的增大单调增大；(4)孔隙结构主要受控于TOC（总有机碳）和黏土矿物含量，而吸附能力主要与TOC和微孔密切相关，此外，构造变形也可以通过改造孔隙结构来影响吸附能力。该研究成果为复杂构造区页岩气勘探提供...     

华北过渡相页岩气储层微观孔隙结构特征:以山西省文水地区为例

为表征过渡相页岩气储层纳米级孔隙发育特征,以山西省文水地区山西组与太原组煤系页岩为研究对象,采用高分辨率成像技术对页岩储层孔裂隙系统发育情况进行观察;利用低温氮吸附实验对页岩气储层孔隙结构加以表征。扫描电镜下页岩孔径多小于1μm,有机质孔含量不多,粘土矿物晶间孔、黄铁矿晶间孔等矿物基质孔较为发育,粒间孔少见。低温氮吸附实验表明,山西组页岩BET比表面积与总孔体积平均为5.4762m~2/g与0.0088cm~3/g,太原组页岩分别为6.7462m~2/g和0.0102cm~3/g,孔径小于10nm的微孔是比表面积的主要贡献者,中孔孔隙体积在总孔体积中占明显优势。BJH孔径分布曲线可分为两类,一类于2.5nm,4nm,10nm处有明显峰值;第二类除具有前者三个峰值外,于90nm处有相对较弱的峰值出现,该类样品同时具有相对较低的比表面积与总孔体积。     

川南富集区龙马溪组页岩气储层孔隙结构分类

运用压汞法测定川南龙马溪组页岩气储层孔隙特征,结合有机碳含量(TOC)、矿物成分进行多元回归分析,探讨孔隙主要影响因素,并对孔隙进行分类.结果表明,孔隙度平均为4.71％,发育程度中等;储集空间由超大孔、大孔、中孔、小孔和微孔组成;中孔、小孔和微孔为主要孔径,6～120 nm的孔隙占有重要比例;TOC和脆性矿物对孔隙形成有积极意义,且TOC影响最显著;黏土矿物相反,且其影响程度远小于TOC和脆性矿物含量.基于退汞曲线-TOC成因,将龙马溪组孔隙结构划分为3种类型:Ⅰ型(退汞曲线上凸型,高TOC),Ⅱ型(退汞曲线先凸后凹型,低TOC)和Ⅲ型(退汞曲线凹型,中TOC),其中具有Ⅰ型孔隙结构的页岩气储层为最有利储层.     

恩施来凤—鹤峰地区龙马溪组与大隆组页岩孔隙特征及其控制因素

页岩孔隙结构控制着页岩气存储机制及其渗流行为。采用场发射扫描电子显微镜、低压氮气吸附技术对恩施来凤—鹤峰地区上二叠统大隆组和上奥陶统—下志留统龙马溪组富有机质页岩的孔隙结构进行研究。结果表明:研究区大隆组和龙马溪组富有机质页岩孔隙主要可以分为4个类别,即有机质中的孔隙、矿物颗粒间的孔隙、矿物颗粒和有机物之间的孔隙以及微裂隙;页岩样品比表面积均值为10.01 m~2/g,为致密砂岩气储层比表面积的5倍以上,样品孔容均值为13.69 cm~3/g;页岩孔隙类型以一端封闭盲孔为主,同时具有一定量平行板状孔和墨水瓶状孔。页岩孔隙发育特征受控于TOC含量与粘土矿物含量。