河北省北部页岩样品纳米级孔隙结构及其影响因素

页岩孔隙结构影响到页岩气资源前景乃至后期开发工程,其中纳米级孔隙是主要研究对象。采集不同层系23件黑色页岩样品,对其物质组成和小于100nm孔隙的结构进行测试。结果显示:石炭系—二叠系山西组、太原组样品的总有机碳(TOC)平均含量低于上元古界洪水庄组和下马岭组样品,黏土矿物含量普遍高于洪水庄组和下马岭组并含有大量高岭石,平均孔比表面积和孔容由高到低依次为洪水庄组、下马岭组、山西组和太原组。黏土矿物含量、种类和TOC均显著影响到页岩的孔隙结构:在TOC2%、2%~4.58%和4.58%3个分布段,页岩样品孔比表面积和孔容与黏土矿物含量之间分别呈正相关关系,与TOC含量呈负相关关系;当TOC含量4.58%时,TOC含量变化对孔隙结构的影响更为明显;而当TOC含量2%时,黏土矿物含量和种类对孔隙结构的影响更为明显,其中以伊利石含量的影响为主,高岭石含量的影响较小。发现TOC含量/黏土矿物含量之比与孔比表面积和孔容的相关性良好,指示与有机质丰度增高引起的孔比表面积和孔容变化相比,黏土矿物含量增高对孔隙结构的改善效应更为明显,两者的分布关系也是孔隙结构的重要指示影响因素和表征。研究认为,山西组和太原组页岩孔隙结构受黏土矿物特征影响较大,下马岭组和洪水庄组页岩孔隙结构则更多地受到TOC含量的影响。     

燕山地区中元古界页岩气成藏地质条件

燕山地区发育中元古界洪水庄组和下马岭组2套富有机质泥页岩，勘探程度低，页岩气资源的勘探潜力不明。对河北怀来、宽城和北京十三陵等地区开展野外地质调查，并对冀元1井、冀浅1井和京101井的中元古界黑色页岩开展岩心观察和实验分析，研究了洪水庄组和下马岭组黑色页岩的沉积相分布、有机质丰度、有机质类型、热成熟度、孔渗性和岩石矿物特征等页岩气成藏地质条件。研究表明，燕山地区洪水庄组和下马岭组的页岩厚度大、有机质含量高、热演化程度适中、生烃时间晚、受晚期构造活动破坏作用小，具备良好的页岩气成藏地质条件；河北承德-宽城一带稳定构造带为勘查洪水庄组页岩气的有利区；河北涿州-北京房山-门头沟-昌平一带和河北兰旗营子一带稳定的构造带为勘查下马岭组页岩气的有利区。     

渝东南地区黔江凹陷五峰组——龙马溪组页岩储层特征及其对含气量的影响

渝东南地区黔江凹陷五峰组—龙马溪组页岩气的勘探仍处于初级阶段,储层特征与含气性关系仍不明确,开展五峰组—龙马溪组页岩的储层特征及含气性的研究,对评价研究区页岩气资源潜力具有重要意义。通过采集该套页岩岩心样品,完成详细的储层特征分析和含气性分析测试,包括岩石薄片鉴定、X-射线衍射、TOC分析、显微组分实验、氮气吸附实验、扫描电镜实验和现场解析等,结果表明,五峰组—龙马溪组页岩以黏土—粉砂级细粒沉积为主;页岩有机碳含量为0.22%~5.31%,成熟度为1.78%~2.93%,处于高—过成熟阶段,纳米级有机孔隙发育;矿物成分中脆性矿物含量为38.4%~86.7%,黏土矿物含量为12.1%~56.5%,其中微—纳米级无机孔隙较为发育,此外微裂缝的发育也对页岩气聚集和开发提供了有利条件。五峰组—龙马溪组页岩含气量为0.07~2.81m3/t,其底部富有机质页岩的含气量超过1m3/t。综合分析认为页岩TOC值和石英含量越高、长石和绿泥石含量越低时页岩中孔隙及比表面积越大,页岩含气量越大。     

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。     

冯子齐_鄂尔多斯盆地东南部山西组富有机质泥页岩储层特征及其主控因素

为探索富有机质泥页岩的储层特征,利用全岩 X-射线衍射、比表面—孔径分布、等温吸附、有机碳、有机质成熟度等测试方法,对鄂尔多斯盆地东南部山西组泥页岩储层的矿物组成、孔隙体积和孔隙结构进行了综合研究。结果表明：泥页岩矿物组成主要为黏土矿物和陆源碎屑矿物石英、长石,含少量黄铁矿和菱铁矿等矿物;有机碳含量平均为 3.03%,有机质成熟度平均为 2.55%,CH4饱和吸附量平均为 1.91m3/t;泥页岩孔隙结构以中孔隙为主,泥页岩储层中主要是黏土矿物控制着中孔、宏孔的发育,TOC 含量与微孔体积呈微弱的正相关关系;饱和吸附量与黏土矿物（尤其是伊利石）和有机碳含量呈正相关性。     

山西沁南太原组泥页岩储层微观孔隙特征

目前,对沁水盆地太原组泥页岩储层孔隙的研究主要集中在海相页岩和陆相页岩,为深入研究海陆交互相泥页岩孔隙特征和地质控制因素,运用现代分析测试技术对该区泥页岩进行了测试分析。研究表明：研究区泥页岩孔隙度为1.19%~1.88%,孔隙结构以中孔为主,占总孔体积的58.43%~72.71%,其次为微孔体积,占16.37%~26.17%,宏孔体积占10.92%~24.31%,孔径主要分布为0.6~1.5、3.0~4.0、30000.0~100000.0nm,比表面积主要是由孔径为0.6~1.5nm的孔隙所提供;太原组泥页岩孔隙结构形态呈较开放状态,孔隙间连通性较好;泥页岩中存在有机质粒内孔、溶蚀孔、黏土矿物粒间孔和脆性矿物粒间孔等孔隙类型,此外还存在大量微裂缝。有机碳含量与微孔体积含量呈较好的正相关性,有机质成熟度与微孔含量和中孔含量有关,黏土矿物含量与中孔体积含量呈一定的正相关性,脆性矿物含量对宏孔体积贡献较大。该成果为研究区页岩气储层评价提供了基础资料,对海陆交互相页岩气勘探开发具有一定的参考价值。     

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。     

黔西地区上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层特征

为研究上二叠统龙潭组海陆交互相页岩气储层发育特征,基于黔西地区龙潭组参数井钻井资料,系统采集泥页岩样品,运用X-衍射分析、有机地化、扫描电镜、氮吸附、含气量测定及等温吸附等实验手段,开展储层特征研究。该区龙潭组泥页岩具有单层薄、层数多、总厚大的特点,矿物成分主要为黏土矿物和石英,黏土矿物含量较高;干酪根显微组分主体上为镜质组,均为Ⅲ型干酪根,有机碳含量整体上大于3.0%,镜质体反射率(R_o)平均为1.01%,有机质成熟度偏低;储层整体上为超低孔、超低渗,孔隙类型为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝,发育大量纳米级孔隙,以中孔为主,主要为细颈广体的墨水瓶型孔和狭缝型孔,比表面积和总孔体积较大,孔隙分形维数大,相关系数高,表明泥页岩表面粗糙程度大,连通性差,非均质性强。泥页岩现场解吸总含气量较高,吸附性能较强,且互层的煤层含气量高,资源潜力较大;具备良好的页岩气发育地质条件和富集空间,可选取有效的储层改造技术进行合层开采。     

内蒙古索伦—林西地区林西组泥页岩储层特征

内蒙古索伦—林西地区发育有较好生烃潜力的巨厚上二叠统林西组暗色泥页岩,泥页岩厚度高值带主要分布于官地—巴彦花—索伦一线的西北部,累厚可达911 m,单层最大厚度63 m。场扫描电镜、X-射线衍射分析等实验结果表明:林西组暗色泥页岩发育较多的脆性矿物,平均含量62.9%,最大可达70.8%;黏土矿物平均含量37.1%,最大可达41.5%;泥页岩中的微孔隙、微裂隙发育,孔隙类型以粒间孔隙和粒内孔隙为主,孔隙直径一般为1~3μm,最大为8μm;孔隙度平均为1.288%,最大为4.42%;基质渗透率平均为0.026 2×10-3μm2,最大为0.275 8×10-3μm2。与国内外已发现页岩气盆地相比,林西组泥页岩储层具有一定的页岩气储集条件,并具有可开发造缝的岩石学特征。推测区内查干淖尔—白音诺尔一线的西北地区是较为有利的目标区。     

鄂尔多斯盆地长7段泥页岩储层物性特征及控制因素研究

将鄂尔多斯盆地长7段陆相泥页岩储层孔隙类型划分为无机孔隙、有机质孔隙和微裂缝三大类,其形成与有机质在不同演化阶段生烃、排烃过程有关。通过高压压汞实验将长7段陆相泥页岩储层孔隙分为四大类,结合扫描电镜观察结果及压汞数据可知,晶间隙、晶(粒)间孔隙及有机质孔隙均比较发育,且在一定程度其连通性较好,可以确定这三类孔隙以及微裂缝是研究区的主要渗流通道。有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ_1型为主;TOC含量为0.51%~22.6%,平均值3.29%;Ro分布于0.7%~1.2%。综合分析认为沉积环境、矿物组分、成岩演化、有机质热演化是影响鄂尔多斯盆地长7段陆相泥页岩储层物性的主要因素。     

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。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及主控因素

为研究川南地区五峰组-龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征及主控因素,对9口取心井的页岩样品开展了有机地球化学、X射线衍射全岩矿物含量及黏土矿物相对含量分析、氩离子抛光扫描电镜观察、高压压汞测试和气体（CO₂和N₂）等温吸附实验等研究。结果表明：①页岩总有机碳（TOC）质量分数平均为2.42%,等效镜质体反射率（R_o）平均为2.83%,有机质处于过成熟阶段;黏土矿物以伊/蒙混层-伊利石-绿泥石组合为主,处于晚成岩阶段。②页岩的平均孔隙度为2.49%,孔径主要为2.6~39.8 nm,以细颈墨水瓶状和狭缝孔为主;饱和吸附气质量体积为0.014 7~0.032 2 cm³/g,总孔隙比表面积为19.49~40.68 m²/g,介孔和宏孔为页岩气的储集提供了主要储集空间,微孔对孔隙的比表面积贡献较大。③TOC,R_o和黏土矿物相对含量等均对微孔和介孔的比表面积具有一定的控制作用,黏土矿物层间孔的发育程度对介孔和宏孔的孔隙体积具有一定的影响,脆性矿物含量与微孔、介孔、宏孔的孔隙体积均呈负相关关系。该研究成果对川南地区寻找优质储层和页岩气富集区均具有指导作用。     

四川盆地东缘湘西北地区牛蹄塘组页岩储层特征及影响因素

四川盆地东缘湘西北地区牛蹄塘组具有分布广、厚度大、埋藏适中、有机质丰度高以及热演化程度高等特点,资源前景广阔,是近年来南方页岩气勘探重点。文章以该区参数井——花页1井为研究对象,通过岩心、岩屑观察,采用薄片鉴定、X-衍射矿物分析、物性测试、扫描电镜、低温氮气吸/脱附实验等系统手段,研究储层特征,综合分析储层的影响因素。在深水陆棚相,牛蹄塘组发育黑色炭质页岩、硅质页岩,以富含炭质、硅质及黄铁矿,低黏土矿物（伊利石为主）含量为特征,页岩属特低孔、特低渗类型储层。SEM和低温氮气吸/脱附实验表明,储层主要发育圆筒孔（有机质孔）、狭窄平行板孔（粘土矿物层间孔）、四面开口的锥形管孔（粘土矿物粒间孔）以及锥形平板孔（微裂缝）;中孔（2~50 nm）提供了平均60.3%的BJH体积。多种因素共同影响微观孔隙发育：深水泥质陆棚控制了孔隙发育物质基础;丰富TOC促进有机质孔（尤其是大孔）发育;矿物组成及含量控制了孔隙发育类型及程度;有机质热演化作用促进有机质孔、微裂缝发育。     

鄂西下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及影响因素

利用低温CO₂和N₂吸附测试以及场发射-扫描电镜观察、有机碳（TOC）含量测定、X衍射矿物成分分析，对鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层的孔隙结构特征及不同岩相页岩的孔隙发育影响因素进行了研究和探讨。鄂西地区牛蹄塘组页岩的有机碳含量较高，孔隙类型以有机孔和粒内孔为主，且孔隙形态较为复杂；页岩的矿物组分主要以石英和黏土矿物为主。CO₂和N₂吸附实验显示，页岩孔径分布呈多峰型，介孔多数分布在2~25 nm；页岩的孔隙体积和比表面积主要由微孔和介孔提供。页岩按岩相可分为硅质页岩、混合质页岩和泥质页岩。不同岩相页岩的孔隙发育受TOC和矿物组分的控制机制不同，硅质页岩的孔隙结构主要受TOC和生物硅质含量的影响；混合质页岩的孔隙结构主要受TOC和黏土矿物含量的影响。      

渝东南下寒武统页岩储层特征及测井评价——以渝科1井和酉科1井为例

为了正确认识渝东南地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩储层特征与主控因素,对采自渝科1井和酉科1井的岩心样品,进行了系统的黏土矿物及全岩X-射线衍射分析、岩石常规物性分析、比表面和孔径分析、岩石有机碳分析、镜质体反射率（R_o）及显微组分测试。测试分析结果表明：牛蹄塘组页岩储层碎屑矿物含量平均为51.34%,黏土矿物含量平均为32.74%,有效孔隙度平均为1.2%,渗透率平均为8.0×10^-3mD,属于特低孔、特低渗储层。孔隙以中孔为主,约占总孔体积的73% 。BET（Brunauer、Emmett和Teller）比表面积平均为7.75 m²/g,平均孔直径为5.3 nm。总有机碳含量（TOC）平均为2.29%,R_o平均为3.12%,属于过成熟阶段。进一步统计分析表明：TOC与微孔体积呈正相关,黏土矿物总量与之呈负相关;TOC、黏土矿物总量、碳酸盐矿物含量均与中孔体积呈正相关;TOC、碳酸盐矿物含量均与宏孔体积呈正相关,碎屑矿物含量与之呈弱的正相关,黏土矿物总量与之呈负相关。用常规测井方法对牛蹄塘组页岩的孔隙度和TOC进行了计算,发现利用中子曲线计算的孔隙度与岩心分析结果在两口井中均吻合较好,但浅层不含油气情况下,自然伽马曲线（GR）与岩心分析TOC之间无明显相关关系。     

海陆过渡相超深层页岩储层特征——以川东北普光气田Y4井上二叠统龙潭组下段为例

为探索超深层条件下海陆过渡相页岩储层特征,针对川东北地区普光气田Y4井上二叠统龙潭组泥页岩开展了有机地球化学、矿物组成、孔隙结构、物性等分析测试。龙潭组泥页岩具有高有机碳含量(主峰区间3.77%～10.72%),Ⅱ₂—Ⅲ型干酪根及过成熟特征(R_o介于3.82%～3.97%);总孔体积均值为0.047 mL/g,比表面积均值为31.8 m²/g,孔隙度均值为6.64%;储集空间类型以有机孔、黏土矿物层片间孔、脆性矿物溶蚀孔及微裂缝为主,形态多为平行板状与两端开放管状。深水潟湖环境下泥页岩孔隙度与有机碳、黄铁矿、石英含量呈正相关,说明缺氧还原、水体稳定的沉积环境控制着原始矿物组成与结构,同时刚性矿物颗粒与有机质、黏土矿物有效络合,为有机孔保存提供了必要条件。受碾平式改造作用影响的扁平状有机质大孔与密集发育的有机质微—介孔、黏土矿物晶间孔缝、脆性矿物孔缝组成储集网络,最终形成深水潟湖微相超深层泥页岩储层。     

冀北坳陷中元古界洪水庄组页岩油勘探前景探讨

为评价冀北坳陷中元古界洪水庄组页岩油勘探前景,对钻井岩心和露头剖面典型样品开展热解、基质孔隙度与渗透率、压汞+氮吸附、氩离子抛光+扫描电镜、X衍射全岩矿物等分析,综合前人分析与研究成果,剖析了洪水庄组页岩油形成条件,估算了页岩油资源潜力并探讨勘探前景。冀北坳陷洪水庄组中部潟湖相黑色泥页岩厚度主要介于35～55 m,有机质类型以Ⅱ₁、Ⅱ₂型为主,为一套富有机质的好—极好烃源岩,等效镜质体反射率处于0.80%～1.25%;基质孔隙度主要介于1.0%～8.0%,基质渗透率介于(2～100)×10^-6μm²,孔隙以孔径大于50 nm的无机孔缝为主;恢复后热解游离烃S₁主要介于1.60～6.50 mg/g,残余气态烃介于0.13～0.24 m³/t,具有较好的含油气性;脆性矿物含量平均介于61.9%～72.3%,具备良好的可压裂改造性。冀北坳陷洪水庄组富有机质页岩型页岩油地质资源量约为12×10⁸ t,可采资源量为0.72×10⁸     

湘中南中奥陶统烟溪组页岩储层特征及勘探潜力

中奥陶统烟溪组作为湖南下古生界一个新的勘探层系广泛受到能源地质学家的重视。运用偏光显微镜、高分辨率扫描电镜、X射线全岩衍射、有机碳含量及低温液氮和二氧化碳吸附脱附等检测手段,对湘中南地区中奥陶统烟溪组页岩储层进行了综合研究。结果表明：湘中南地区中奥陶统烟溪组为斜坡—盆地相沉积,深水陆棚和深水盆地相页岩发育;矿物成分主要为石英和黏土,其次是黄铁矿和长石;脆性指数较高,有利于压裂开采;页岩储层主要发育有机质孔、生物结构孔、粒间孔、片间孔、晶间孔、溶蚀孔和黏土矿物层间微裂缝及矿物破裂缝;孔隙度中等,渗透率较好。研究区发育2种类型的孔隙结构,以介孔和微孔发育为主的孔隙结构,总孔容和微孔总孔容相对较大,比表面积也非常大,其储集性能和吸附能力相对较强,可作为烟溪组重点勘探的层段。中奥陶统烟溪组页岩孔隙发育主要受热演化程度的影响,其次受矿物组成和有机质丰度的控制。研究区中奥陶统烟溪组具有良好的生烃物质基础,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ2型为主,TOC含量介于0.05%～5.6%之间,RO值介于2.72%～3.82%之间,已达到高成熟或过成熟阶段,有利于页岩气的大量生成。湘中南地区中奥陶统烟溪组埋藏深度适中,...     

鄂西宜昌斜坡区寒武系页岩储层发育特征——以鄂宜页1井为例

以获得重大突破的鄂宜页1井为研究对象，对寒武系水井沱组黑色页岩进行了有机地球化学、矿物X射线衍射、场发射扫描电镜及核磁共振分析等测试，研究了鄂西宜昌斜坡区页岩储层的发育特征。该区页岩主要由黏土矿物、石英和碳酸盐矿物组成，由浅至深表现出黏土矿物和碳酸盐矿物逐渐减少、石英含量逐渐增加的趋势，总体上显示出"高钙低硅"特征；页岩的孔隙度与有机碳含量表现出正相关性，尤其有机碳含量大于2.0%的层段，页岩孔隙度随有机碳升高而增大明显；页岩孔隙以微孔和小孔为主，小孔和中孔对孔隙度贡献明显；页岩中脆性矿物内的孔隙对页岩基质孔隙的贡献稳定，而有机质孔和黏土矿物层间孔隙的贡献与其各自含量变化相关，随深度的增加有机质孔贡献逐渐升高，而黏土矿物层间孔隙贡献逐渐降低。