四川盆地涪陵页岩气田构造变形特征及对含气性的影响

四川盆地东部涪陵页岩气田五峰组-龙马溪组页岩气藏目前已投入商业开发,从一期开发区的开发效果来看,单井产能具有较大的差异,页岩气藏的含气性平面上也具有差异性,而造成其差异的主控因素尚不明确。根据地质评价,该区的页岩厚度、矿物成分和有机碳含量等原始品质平面展布稳定,不是影响该区页岩气藏含气性变化的主要因素,含气性的差异可能与构造形变有重要关系。从区域构造变形特征入手,对该区的结构特征、构造格架、构造样式等开展了研究,认为研究区经历了多期构造运动,发育多层次滑脱构造,纵向上可划分为3个构造形变层、7种局部构造样式,平面上的构造变形强度具有明显差异性。初步尝试对构造变形程度进行定量化表征,认为断距、地层增厚比例、曲率、断裂密度为表征该区构造变形强度的关键参数。通过对构造变形的定量化表征,将研究区分为4个构造形变区,不同区的页岩含气性具有明显的差异,明确了构造变形强度是造成该区含气性差异的关键因素。     

基于构造差异的页岩孔隙结构与吸附能力表征

运用场发射扫描电镜(FE-SEM)和N2/CO2等温吸附方法,文中对黔北地区不同构造区五峰组—龙马溪组页岩的孔隙特征进行表征,并且基于构造差异深入分析了其孔隙结构及甲烷吸附能力.研究表明:相比于高陡构造区,低缓构造区孔径以双峰分布为主,并且发育较多的微裂隙有机质孔隙、与黏土矿物紧密结合的有机质孔隙以及粒间孔隙,而刚性矿...     

蜀南双河龙马溪组页岩孔隙结构的分形特征

基于分形理论和方法,以页岩样品压汞数据为基础,对页岩孔隙结构进行定量化研究,计算了分维值D1和D2,探讨了页岩孔隙结构特征.根据页岩孔隙分形曲线的特征,将蜀南双河地区下志留统龙马溪组页岩孔隙结构划分为渗透孔隙、凝聚-吸附孔隙和吸附孔隙3大类,为页岩纳米级孔隙以及页岩气的赋存和运移机理研究提供新方法.     

吸附性气体对煤岩基质变形和渗透率的影响

为了研究吸附性气体对煤岩基质变形和渗透率的影响,利用CT扫描技术刻画了煤岩吸附CO2后煤岩裂隙空间尺寸的展布特征;采用煤层气吸附/解吸系统,测试了CO2、N2和CH4的吸附/解吸参数;基于煤岩三轴渗流测试系统,测试了不同应力条件下气体渗流特征.研究结果表明:基于CT图像直接观察了煤岩吸附CO2后煤岩裂隙受到基质膨胀而压...     

页岩微观孔隙演化及分形特征研究

以美国印第安纳州伊利诺伊盆地的New Albany页岩(热成熟度R_O值范围为0.35%~1.41%)为研究对象,分别采用氮气吸附法和二氧化碳吸附法表征页岩纳米孔隙结构特点,研究了页岩微观孔隙随热成熟度、总有机碳含量(TOC)及无机矿物组分的演化特征,并探索了页岩孔隙分形特征的热演化规律及其与孔隙结构参数的相关关系。结果表明,随着热成熟度的升高,页岩孔容呈现非单调演化趋势,推测其与有机质的初次和二次裂解密切相关。Frenkel-Halsey-Hill(FHH)方法和热力学模型计算获得的页岩样品的孔隙分形维数在2.47~2.61之间,表明了页岩孔隙具有明显的分形特征。研究还发现,生油窗内成熟页岩样品的孔隙分形维数与其孔容显著正相关,而与孔径显著负相关,暗示孔隙分形维数与页岩气体吸附能力密切相关。更高的分形维数使得孔隙结构趋于复杂,并有利于气体吸附存储。因此,页岩孔隙分形维数可作为定量表征孔隙结构非均质性、评价页岩气体吸附存储能力的重要参数之一。     

页岩纳米孔隙分形特征

以氮气分子为探测介质,采用氮气吸附分形分析方法研究了页岩孔隙结构及其不规则性,计算了页岩纳米孔隙分形维数,给出了分形维数与有机碳含量、页岩组成、孔隙结构参数之间的关系曲线,讨论了分形维数对气体吸附和渗流的影响。结果表明,页岩纳米孔隙具有明显的分形特征。分形维数与有机碳含量、微孔发育程度有关。有机碳含量越高,分形维数越大。分形维数反映了页岩微孔的发育程度,微孔越发育,平均孔径越小,比表面积越大,分形维数越大。分形维数对气体的赋存和运移有着不同的影响,分形维数越大,孔隙结构趋于复杂,这有利于气体吸附存储,但不利于气体渗流。     

注水倍数对储层微观孔隙结构影响实验研究

目前针对大庆油田某区块水驱倍数对储层微观孔隙结构特征的研究还不系统,缺少岩心微观孔隙结构参数、孔渗以及矿物含量等参数随不同水驱倍数变化规律的量化研究,严重制约了对储层水驱微观机理的揭示。基于核磁共振技术和压汞相结合的方法,建立了随岩石物性变化而变化的核磁共振转换系数C值的确定方法,充分克服压汞法不能重复利用相同位置样品而造成的误差,以及核磁法不能准确确定转换系数C值的弊端。利用该方法分析了岩心在不同水驱倍数下孔径大小及岩心矿物成分的变化规律。不同物性岩心的孔隙度和渗透率随水驱倍数增加均出现不同程度的增大;岩心原始孔隙度和渗透率越大,岩心孔径增加的幅度越大。水驱后黏土含量降低,高岭石的相对含量降低幅度最大,黏土矿物变化和微粒运移是导致岩石物性和孔径变化的主要原因。     

蜀南地区富有机质页岩孔隙结构及超临界甲烷吸附能力

以蜀南地区龙马溪组下部富有机质页岩为研究对象,通过场发射扫描电镜（FE-SEM）、低压氩气吸附实验和重力法高压甲烷吸附实验,研究页岩孔隙结构特征及超临界状态下页岩储层的甲烷吸附能力,并讨论了页岩孔隙结构对甲烷吸附能力的影响。研究表明,蜀南地区龙马溪组富有机质页岩主要发育有机质孔隙,页岩孔隙结构非均质性强,比表面积为16.846~63.738 m²/g,孔体积为0.050~0.092 cm³/g,微孔和介孔贡献页岩90%以上的比表面积,介孔和宏孔贡献页岩90%以上的孔体积。甲烷在地层条件下处于超临界状态,过剩吸附曲线在约12 MPa时出现极大值,随后开始下降。使用修正过的四元Langmuir-Freundlich （L-F）方程拟合高温甲烷过剩吸附曲线,拟合效果较好,相关系数大于0.997。页岩饱和吸附量为0.067 0~0.220 2 mmol/g,不同页岩样品吸附能力差异明显。海相富有机质页岩中,随着有机质含量的增大,有机质孔隙数量增多,且页岩中微孔比例增大,微孔的吸附能力远大于介孔和宏孔,故页岩吸附能力增强。有机质含量是影响蜀南地区海相富有机质页岩孔隙结构和甲烷吸附能力的主要因素。     

不同极性溶剂萃取对泥页岩孔隙结构的影响

页岩的孔隙类型与孔隙结构直接影响着气体的赋存和产出。为了研究泥页岩中可溶有机质对孔隙结构的影响,按照正己烷、二氯甲烷、四氢呋喃的顺序依次对泥页岩中不同极性可溶有机质进行分离与抽提,利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和低温氮气吸附实验,对比分析了原始样品和萃余物的孔隙结构特征,探讨了不同极性溶剂萃取对泥页岩孔隙结构的影响。结果表明：随着有机溶剂极性的增强,泥页岩中的可溶有机质依次按照饱和烃、芳香烃和非烃组分顺序溶出;原始样品的孔隙主要为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝4种类型,可溶有机质溶出后,孔隙形态更为不规则,出现更多溶蚀孔,部分粒间孔被脱落黏土矿物碎屑充填;溶剂极性增强,滞后圈的面积减小,BJH孔体积和平均孔径增加,BET比表面积变化不明显;可溶有机质的溶出对泥页岩具有"增孔"和"扩孔"作用,孔径≤2 nm的孔隙含量增加,孔径>2 nm的孔隙含量减少;2~10 nm孔径范围内孔体积和孔比表面积的百分含量减小,10~30 nm孔径范围内变化不明显,30~50 nm孔径范围内明显增加;对孔隙形态的改造过程为：瓶身与瓶颈的孔径比相对较大的"墨水瓶"孔→瓶身与瓶颈的孔径比相对较小的"墨水瓶"孔→楔形孔→平行板状孔。     

不同极性溶剂萃取对泥页岩孔隙结构的影响

页岩的孔隙类型与孔隙结构直接影响着气体的赋存和产出。为了研究泥页岩中可溶有机质对孔隙结构的影响，按照正己烷、二氯甲烷、四氢呋喃的顺序依次对泥页岩中不同极性可溶有机质进行分离与抽提，利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和低温氮气吸附实验，对比分析了原始样品和萃余物的孔隙结构特征，探讨了不同极性溶剂萃取对泥页岩孔隙结构的影响。结果表明：随着有机溶剂极性的增强，泥页岩中的可溶有机质依次按照饱和烃、芳香烃和非烃组分顺序溶出；原始样品的孔隙主要为粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝4种类型，可溶有机质溶出后，孔隙形态更为不规则，出现更多溶蚀孔，部分粒间孔被脱落黏土矿物碎屑充填；溶剂极性增强，滞后圈的面积减小，BJH孔体积和平均孔径增加，BET比表面积变化不明显；可溶有机质的溶出对泥页岩具有"增孔"和"扩孔"作用，孔径≤2 nm的孔隙含量增加，孔径>2 nm的孔隙含量减少；2~10 nm孔径范围内孔体积和孔比表面积的百分含量减小，10~30 nm孔径范围内变化不明显，30~50 nm孔径范围内明显增加；对孔隙形态的改造过程为：瓶身与瓶颈的孔径比相对较大的"墨水瓶"孔→瓶身与瓶颈的孔径比相对较小的"墨水瓶"孔→楔形孔→平行板状孔。     

构造煤的孔隙结构及对瓦斯吸附性实验研究

The pore structure and gas adsorption property of deformed coal with different degrees of metamorphism weretested by low-temperature nitrogen adsorption and isothermal adsorption experiments. The fractal theory and the Langmuiradsorption theory were used to analyze the experimental data. The test results showed that the deformed coal had more heterogeneouspore structures and open pores, and its specific surface area （SSA） and fractal dimension （D） were higher. Thereis a polynomial relationship between D and specific surface area as well as gas adsorption capacity （VL）. The gas adsorptioncapacity of deformed coal is influenced by pore structure, coal rank, deformation and stress together, among which the porestructure is the main influencing factor for the adsorption capacity of deformed coal. The test pressure could affect the accuracyof the adsorption constants a and b, so the highest experiment pressure should be greater than the actual pressure ofcoal seam in order to reduce the deviation of adsorption constants.     

微观孔隙结构对页岩应力敏感影响的实验研究

研究页岩储层在开发过程中的应力敏感对产能评价具有重要意义。通过脉冲法测量了渝南下寒武统牛蹄塘组2块页岩岩心的应力敏感曲线,应用毛管理论推导了毛管半径随有效应力变化的关系式,结合扫描电镜图像分析了孔径变化对应力敏感的响应特征。最后采用低温液氮吸附实验研究了页岩的微观孔隙结构特征,同时对毛管半径应力敏感公式进行了验证。研究结果表明:该地区2块页岩岩样均体现出强应力敏感,其渗透率随有效应力的变化符合指数关系式;毛管半径随有效应力的变化同样符合指数关系,孔隙越容易被压缩,毛管半径保留率越低,应力敏感越强;低温液氮吸附实验结果验证了毛管半径应力敏感公式的有效性,表明了在MK64-2岩样中,大孔比例较少,压缩过程中平均毛管半径保留率更低,小孔的比例较高,其压缩后提供给大孔的渗流通道较少,因此该岩样应力敏感性更强。     

四川盆地涪陵地区龙马溪组页岩微观孔隙结构定性定量研究

四川盆地涪陵地区龙马溪组页岩的孔隙结构复杂,常规单一测试技术已不能准确表征页岩的微观孔隙。运用氩离子抛光扫描电镜、压汞-吸附联测、核磁共振分析等多种方法,研究了涪陵地区龙马溪组页岩多尺度微观孔隙结构。结果表明,焦石坝页岩以灰黑色-黑色泥质粉砂岩及粉砂质泥岩为主,页岩发育有机质孔隙、无机孔隙和微裂缝3种孔隙类型;页岩孔隙大小分布是多尺度的,主要是微孔和中孔,孔隙直径小于20 nm的占总孔隙80%以上。核磁共振分析定量研究表明,龙马溪组页岩主力层孔隙半径明显大于非主力层,纵向上随井深增加,孔隙分布峰值向右偏移,页岩孔隙半径增大;平面上,主力层页岩孔隙直径峰值大于2 nm、孔隙度大于3%、含水饱和度低于40%的区块,储层保存条件好。     

镜煤有机溶剂二级抽提孔隙结构及吸附性差异

基于黔西-滇东5套镜煤及其有机溶剂二级抽余物的压汞和等温吸附实验结果,对比分析了原煤及其有机溶剂抽余物孔隙结构、吸附性差异及其影响因素。结果表明,抽提作用改变了镜煤孔隙结构,二硫化碳一级抽提煤岩孔结构改造受煤级控制,在煤级第二次跃变之前表现为增孔效应,之后表现为扩孔效应;苯二级抽提总体表现为扩孔效应。抽提作用同样改变了镜煤吸附性,改变方向和幅度取决于煤化程度的高低,在第二次煤化作用跃变之前,有机溶剂抽提作用增强了煤岩吸附性;在第二次煤化作用跃变之后,抽提作用减弱了煤岩吸附性。发现镜煤抽余物的吸附能力变化率与其微孔表面积变化率和孔容变化率存在较好的正相关关系;与总孔、大孔、中孔和过渡孔孔容变化率总体成负相关关系,与其表面积变化率总体也成负相关关系。认为第二次煤化作用跃变对镜煤抽余物孔隙结构和吸附性改变起关键作用;同时佐证了煤岩吸附气体主要通过微孔表面实现。研究还注意到,有机溶剂的抽提作用对煤孔隙结构乃至吸附性的改造可能与煤岩微观层次的大分子结构相关,其机理有待进一步探讨。     

含盐不均匀基底变形对盖层构造的影响

根据相似性原理，选择不同的相似材料模拟双侧挤压作用下含盐不均匀基底变形对盖层构造的影响。实验表明：（1）双侧挤压背景下，受硬泡沫和凡士林代表的不同性质的基底的影响，上覆细沙盖层中形成的构造样式不同；（2）尽管模型的基底结构左右两侧基本对称，但上覆盖层的变形样式并不完全对称；（3）变形后期，盐脊顶部上覆沙层出现明显的塌陷构造；（4）实验最终结果显示的整个背冲构造的形成是由两个分割开的次级构造逐步合并而成的。     

页岩储层微观孔隙结构特征

为了研究页岩储层的微观孔隙结构特征,应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩表面纳米级孔隙微观形态,并通过低温氮吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,同时结合高压压汞实验对页岩储层孔隙结构进行了深入研究。研究结果表明：页岩储层孔隙处于纳米量级,孔隙类型可分为有机质纳米孔、黏土矿物粒间孔、岩石骨架矿物孔、古生物化石孔和微裂缝5种类型,其中有机质纳米孔和黏土矿物粒间孔发育最为广泛;页岩孔径分布复杂,既含有大量的中孔（2～50nm）,又含有一定量的微孔（<2nm）和大孔（>50nm）;孔径小于50nm的微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积,是气体吸附和存储的主要场所;页岩阈压非常高,孔喉分选性好,连通性差,退汞效率低,中孔对气体渗流起明显贡献作用,微孔则主要起储集作用。     

注水对轮南油田储层微观孔隙结构影响实验研究

在油田注水开发过程中,对于注入水对储层微观孔隙结构影响规律的研究,目前大多在室内常规条件下进行,且各油田研究未得出一致结论。本文采用高温高压岩心驱替实验装置,选取产层岩心,在产层压力、温度条件下,模拟不同水驱倍数对属于典型中孔中渗的轮南油田TI油组进行了多倍注水驱替实验。通过电镜扫描、压汞毛管压力测试等手段,结合实际生产情况分析表明:长期水驱会导致储层岩心内部孔喉网络发生变化,粘土矿物发生运移,孔喉半径变小,微观物性变差,储层产油能力降低,且随着水驱倍数不断增大,岩心微观物性变化越大,产油能力降低越明显。     

深层页岩孔隙结构及游离气传输特征——以四川盆地龙马溪组页岩为例

深层页岩气是四川盆地龙马溪组页岩气增储上产的重要攻关方向,但与中浅层页岩气在储层特征和渗流特征方面存在差异,一定程度上限制了深层页岩气的勘探开发进展。为了明确深层页岩气的储层孔隙结构特征及页岩游离气传输特征,以川南深层龙马溪组优质页岩为例,开展了页岩储层孔隙结构观察和定量表征实验,并基于体相气体传输机理,探讨了页岩游离气的传输特征、临界条件及动态演化规律。①深层页岩储层孔隙形态特征与中浅层差别不大,但中孔的孔隙结构特征更加明显,孔体积占比为62.5%~69.7%;②深层页岩游离气传输方式分为过渡流、滑脱流和达西流三类,永川地区页岩游离气划分3种传输方式的临界孔径分别为4.2 nm和420 nm,在此基础上建立了全盆地页岩游离气传输图版;③从浅层到深层,页岩游离气不同传输方式对应的临界孔径随之变小,游离气传输方式从以过渡流为主(最高占比达63.0%)转变为以滑脱流为主(最高占比达67.3%),达西流占比不超过2%;页岩游离气传输能力从浅层到中层随埋深增加快速下降,中深层页岩游离气传输能力随埋深增加基本保持稳定。通过分析和对比深浅层页岩储层孔隙结构特征及游离气传输特征,研究成果可有力支撑深层页岩气乃至浅层页岩气下一步高效勘探开发方案的部署工作。     

基于氮气吸附实验的页岩孔隙结构表征

页岩储层微观孔隙结构研究对页岩含气性评价具有重要意义。为此,采用低温氮气吸附法,对宁夏六盘山盆地下白垩统乃家河组页岩样品的微观孔隙结构进行了实验研究,计算了页岩的比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数,并探讨了页岩孔隙发育的控制因素及孔隙结构对页岩气存储的意义。实验结果表明：①页岩平均孔径为3.6~4.3 nm,主体孔隙为中孔,也含有一定量的微孔和大孔,孔隙形状以平行板状和墨水瓶孔为主,同时具有无定形孔特征;②页岩比表面积和孔体积远大于常规储层岩石,孔径小于50 nm的微孔和中孔提供了主要的比表面积和孔体积,构成了页岩中气体吸附存储的主要空间;③页岩微孔、中孔的发育与有机质有关,有机碳含量与微孔、中孔的比表面积、孔体积呈正相关性,页岩大孔的发育与黏土矿物含量有关,黏土矿物含量增加,大孔的比表面积和孔体积都增大。     

构造变形对现今地应力方向的影响

现今地应力场方向是油气藏开发方案编制、储层改造、注水开发等需要考虑的关键因素之一,针对构造变形对局部应力场方向的影响进行了研究.首先利用反映区域现今地应力场方向的各种资料确定了盐井沟构造沙溪庙组所在区域的现今地应力方向;利用钻井岩心进行了岩心古地磁定向、波速各向异性等实验,分析了构造核部钻井中现今地应力方向,对比发现井点处现今地应力方向与区域地应力方向不吻合,发生明显偏转;通过计算构造变形派生应力并与区域现今地应力场进行矢量叠加计算,认为现今地应力方向的偏转主要受构造变形所致.研究表明局部构造变形是造成现今地应力方向变化的一个重要因素,研究必须考虑大幅度变形构造上现今地应力方向.