川南龙马溪组页岩孔隙分形特征

以川南长宁—兴文地区龙马溪组页岩为对象,基于压汞实验测试结果研究其分形特征。对压汞法实验结果进行分析,采用Menger海绵模型和基于热力学关系的分形模型,计算得到川南地区龙马溪组页岩的分形维数。研究结果表明基于热力学关系的分形模型比较恰当地反应了川南长宁—兴文地区龙马溪组页岩的孔隙结构;龙溪组页岩具有明显的分形特征及较大的分形维数,分形维数在2．9337～2．9941;页岩孔隙的分形维数与TOC含量、脆性矿物含量呈正相关,而与黏土矿物含量、碳酸盐岩含量及长石呈负相关,其中黏土矿物中高岭石和绿泥石、碳酸盐岩中方解石及脆性矿物的石英对页岩孔隙结构分布特征影响较大。     

四川盆地志留系龙马溪组页岩储层成岩作用

在大量岩石薄片鉴定、扫描电镜、X-射线衍射等分析实验基础上,对四川盆地志留系龙马溪组页岩储层成岩作用进行了研究。共识别出压实作用、胶结作用、黏土矿物转化作用、交代作用、溶蚀作用、有机质热成熟作用以及构造破裂作用共7类成岩作用。其中胶结作用又包括了硅质、碳酸盐和硫化物胶结,总结了硅质胶结物的物质来源以及钙质胶结物发育的主控因素。在N3井单井分析的基础上,指出龙马溪组优质页岩储层段、次优页岩储层段与非页岩储层段经受了不同成岩事件的改造,其中优质页岩储层段经历的主要无机成岩作用除压实作用外,均与有机质热成熟作用存在明显联系。通过多项成岩指标综合分析认为,龙马溪组页岩储层现今处于中成岩B亚期—晚成岩阶段。无机矿物成岩作用对于页岩储层具有重要的影响,它控制了储层孔隙的保存、发展和演化,同时也影响着岩石的力学性质和页岩储层的吸附能力;有机质热成熟过程中排出的天然气是页岩气的物质来源,同时其在热成熟过程中生成的大量有机质纳米孔隙增大了储层孔隙度并提高了储层吸附能力。     

川南龙马溪组含气页岩热导率实验研究

以川南龙马溪组深层含气页岩为研究对象,开展了页岩热导率及其配套实验研究,以探索深层含气页岩热导率特征及其影响因素。实验结果显示,川南龙马溪组含气页岩热导率主要分布在2.0~3.0 W/（m·K）之间,实测最大值为5.15 W/（m·K）,最小值为1.22 W/（m·K）,平均值为2.50 W/（m·K）。在此基础上探讨了川南龙马溪组深层含气页岩热导率与矿物组分、孔隙度、TOC以及温度的关系,深入分析了含气页岩热导率的影响因素。页岩的热导率与矿物组分密切相关,其中黄铁矿和石英是对热导率影响较大的矿物;热导率随页岩储层孔隙度的增加而降低;随TOC含量的增大而降低,且在TOC较低时热导率下降得快,在TOC较高时热导率呈缓慢下降;温度是影响热导率最主要的因素,受页岩的TOC含量制约,当TOC含量较低时,热导率随温度的升高而降低,而TOC含量较高时,热导率随温度的升高而升高。     

川南龙马溪组页岩孔隙结构综合表征及其分形特征

为了科学评价川南地区龙马溪组页岩孔隙发育特征对页岩气赋存与流动过程的影响,综合采用压汞、液氮吸附及二氧化碳吸附等测试方法,对页岩孔隙结构进行全尺度表征,并对不同尺寸的孔隙进行分形拟合,计算综合分形维数,最后结合地球化学和矿物组成对综合分形维数的影响因素进行探讨。结果表明：页岩样品孔径分布呈多峰态,各阶段孔隙均对总体积有一定贡献,而孔隙比表面积主要由微孔和介孔贡献。龙马溪组页岩孔隙符合分形规律,具有自相似性,宏孔孔隙结构较介孔、微孔更为复杂。以2个孔径段的孔体积比为加权值,计算获得综合分形维数为2.491～2.623,平均为2.560,孔隙结构较为复杂。有机碳含量和矿物组成对综合分形维数具有明显控制作用,有机碳含量越高,综合分形维数越大。孔隙结构复杂程度与综合分形维数呈正相关关系,脆性矿物含量与综合分形维数呈负相关关系,有机质成熟度和黏土矿物对孔隙综合分形维数有积极影响。     

川南ZX向斜五峰组——龙马溪组页岩孔隙特征及差异性

文中选取四川盆地南缘ZX向斜五峰组—龙马溪组下段页岩样品进行研究,系统分析了其纳米孔隙结构特征和产生差异性的主要影响因素,根据Frenkel-Halsey-Hill模型计算了页岩孔隙的分形维数。结果表明：页岩孔隙的比表面积主要受控于微孔和介孔,孔体积主要受控于介孔和宏孔,随着埋深增加,比表面积明显增大;总有机碳质量分数（TOC）与比表面积和孔体积呈正相关性,镜质组反射率（Ro）对纳米孔隙发育有积极影响,钙质硅质混合页岩的分形维数较大。总体上,TOC和Ro是影响页岩纳米孔隙发育的主要因素,钙质硅质混合页岩具有更复杂的孔隙结构,是有利于开发的优质储层。     

川东南龙马溪组页岩孔隙分形特征

基于低温氮气吸附分形几何学研究方法,对川东南龙马溪组页岩储层进行了孔隙分形特征研究,并运用分形FHH模型计算了孔隙分形维数,讨论了分形维数与孔隙结构、有机碳含量、页岩矿物成分之间的关系。研究表明:川东南龙马溪组页岩以中孔为主,孔隙内部特征以墨水瓶状孔和狭缝状孔为主;页岩样品分形维数为2.629 2~2.898 0,反映了页岩孔隙结构复杂和非均质性强的特征;页岩平均孔径越小、微小孔隙越多,孔隙结构越复杂,孔表面越不规则,比表面积和分形维数则越大;有机碳含量和微孔发育程度对分形维数影响较大。通过分形维数可定量描述孔隙结构的复杂程度和不均一性,为研究页岩孔隙结构的分布特征提供了思路。     

川南龙马溪组深层页岩井壁失稳原因分析及对策

川南龙马溪组深层页岩储层在钻井过程中井壁失稳严重,井下遇阻现象频发,增加了施工成本与后期作业难度.为此,开展井下岩心水理化及力学性能实验研究,结合实验结果综合分析龙马溪组地层动、静态井壁失稳原因,并制订井壁稳定技术对策.结果表明:川南地区龙马溪组地层页岩脆性矿物含量高,岩性整体致密,力学强度高;垮塌井段内小层交替变化频...     

渝东南地区龙马溪组页岩裂缝发育特征

依据岩心资料,对渝东南地区龙马溪组页岩裂缝进行了较为详细的识别,统计了岩心裂缝基本参数并计算了裂缝密度,确定了用裂缝特征参数(裂缝基本参数和裂缝密度)描述裂缝发育特征的方法;并以渝页1井为例,综合镜下微观裂缝、岩心宏观裂缝、页岩裂缝基本参数以及裂缝密度,对渝东南地区下志留统龙马溪组海相富有机质黑色页岩裂缝发育特征进行了较为详细的描述。同时,对影响页岩裂缝发育程度的因素进行研究,定性或半定量地确定了页岩裂缝发育特征与岩石脆性矿物含量的关系,并分析了富有机质海相页岩的裂缝发育程度与有机碳含量之间的关系。结果表明:1石英、长石、方解石等脆性矿物含量较高且黏土含量较低的页岩裂缝较发育;2有机碳含量在很大程度上与富有机质海相页岩裂缝发育程度存在正相关关系,并且有机碳含量越高,裂缝密度越大;3可据有机碳含量将裂缝发育程度分为3类:较差、一般和较好。     

渝东南地区龙马溪组页岩吸附特征及其影响因素

页岩的吸附气含量是页岩气量的主要组成部分,不同地区页岩具有不同的吸附特征,其影响因素也有较大差异,因此进一步研究页岩吸附气量,对预测页岩含气量、进行资源评价具有重要意义。渝东南地区发育了较好的下志留统龙马溪组富有机质页岩,具有成熟度高、埋深浅及分布广等特点,为了研究该套页岩的吸附能力和影响因素,选取了该地区2口页岩气井的岩心进行有机碳含量测定、热成熟度测定、X-衍射岩矿分析、氮气吸附实验、扫描电镜实验以及等温吸附实验等一系列分析测试,进一步分析了页岩吸附能力与孔隙结构、有机碳含量、矿物成分、含水率和压力的影响关系,研究过程中发现,该套页岩中有机质丰度高低是影响页岩吸附气量的关键因素,而有机质中发育的大量孔隙,其丰富的比表面积是增强页岩吸附能力的根本因素。     

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。     

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.     

渝东南龙马溪组页岩储层特征及吸附影响因素分析

页岩的天然气吸附能力对储层含气性评价和资源储量预侧至关重要。文中通过低温氮气吸附实验,对渝东南地区下志留统龙马溪组页岩岩心样品的微观孔隙结构进行了研究,计算了纳米孔隙结构参数;综合运用等温吸附实验侧量岩心样品的甲烷吸附能力,分析饱和吸附量与孔隙结构、有机碳质量分数、矿物组成的相关性,探讨了页岩吸附能力的主控因素。结果表明,孔径小于50 nm的微孔和中孔是主要的孔隙类型,为吸附气提供了有效储存空间;有机碳质量分数控制了纳米孔隙体积和比表面积的发育,是影响页岩吸附能力的决定性因素,而拈土矿物成分对页岩的吸附性贡献不大.     

四川盆地龙马溪组页岩中碳酸盐矿物特征及对储集性能的影响

为了分析页岩气储层中碳酸盐矿物特征及其对页岩储集性能的影响,以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,利用X-射线衍射、扫描电镜、高压压汞及低压氮气吸附测试等手段,结合薄片和测井资料,深入分析了研究区龙马溪组碳酸盐矿物类型、分布特征及其对页岩储层的微观影响。结果表明:碳酸盐矿物类型主要为方解石、白云石及铁白云石,主要有6种微观赋存状态,分别是分散状碳酸盐矿物、与生物相关方解石、交代石英方解石、交代结构铁白云石、与有机质伴生的方解石/白云石和与黄铁矿伴生的方解石/白云石;碳酸盐矿物含量与TOC值呈明显的正相关关系,说明碳酸盐矿物有利于有机质的沉积;在碳酸盐矿物含量低于10%时,碳酸盐矿物含量与页岩孔隙度相关性差,当碳酸盐矿物高于10%时,页岩孔隙度随碳酸盐矿物含量的增加而减少;研究区龙马溪组页岩微孔孔隙体积和比表面积与碳酸盐矿物含量呈正相关,大孔和中孔的孔隙体积和比表面积与碳酸盐矿物含量呈负相关,但相关系数均较低,碳酸盐矿物含量对中孔的孔隙体积影响最为明显;总体而言,研究区龙马溪组页岩碳酸盐矿物颗粒作用类似于石英颗粒,起到对储层的支撑作用,但其含量增加对页岩储层具有破坏作用。     

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。     

川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩裂缝发育模式及意义

通过岩心、电成像测井及常规测井等资料,对川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组深层页岩地层开展了电成像测井图像上的裂缝类型及组合特征、裂缝信息提取、裂缝发育模式等研究,分析了不同裂缝发育模式的声波测井响应及对后期压裂改造的影响。研究结果表明：①川南泸州地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩随地层深度增加裂缝倾角逐渐减小、构造裂缝种类复杂程度逐渐降低,离构造活动强烈带较近的井靶体段可见明显的中、高角度构造裂缝发育。②按照构造裂缝和层理发育的关系,可将研究区裂缝发育模式分为构造裂缝与层理混合发育型、中密度层理型、紧密层理型、强构造裂缝弱层理型、大尺度构造裂缝型、致密型等6种,其中构造裂缝与层理混合发育型和中密度层理型是压裂的优选类型。③引入L曲线（σ=k/n,k为常数,σ为平均开度,n为层理条数）,σ和n值的范围能够有效表征构造裂缝和层理的相对发育程度,从而可在坐标系内对不同裂缝发育模式进行划分与识别。④不同裂缝发育模式在纵、横波时差和岩石力学性质方面具有一定差异：构造裂缝与层理混合发育型和强构造裂缝弱层理型的纵波时差小于中密度层理型和紧密层理型,中密度层理型的抗剪强度小于紧密层理型。     

四川盆地龙马溪组页岩吸水特征及3种页岩孔隙度分析方法对比

为研究分析页岩的吸水特征,有效测量页岩孔隙度,选取四川盆地黔浅1井龙马溪组5件页岩岩心样品开展吸水实验,分别从每件岩心样品中钻取一组不同直径（或不同长度）的页岩柱体,测量和计算每组各个小柱体的饱和绝对吸水量及骨架体积,建立二者的线性关系,由斜率K值表征各页岩样品单位体积的饱和吸水量,再据此计算出各页岩样品的有效孔隙度为3.51%~8.90%。为评价该方法所确定吸水孔隙度的准确性,又测定了样品的氮气吸附孔隙度和氦孔隙度,三者进行对比分析。结果显示：样品氮气吸附孔隙度为2.38%~7.04%,全部小于吸水孔隙度,二者相差0.54%~1.96%不等,这可能是由于氮气吸附实验无法探测泥页岩中孔径大于350 nm的宏孔,导致测定结果不包含这部分孔隙所贡献孔隙度而偏低。样品氦孔隙度为4.55%~8.09%,与吸水孔隙度相差仅为0.23%~0.81%,二者具有良好的一致性和可对比性,特殊地,QQ?45号样品的氦孔隙度比吸水孔隙度大2.65%,这是由于页岩柱体含微裂缝所导致的误差,而吸水实验可快速识别出含有微裂缝的柱体,能有效避免测量误差。由此可见,页岩柱体吸水实验法在有效保留页岩原生孔隙结构的前提下,通过统计分析多个页岩小柱体孔隙度测定结果而获得了页岩样品整体的吸水孔隙度,受页岩非均质性影响小,更接近页岩实际孔隙度。龙马溪组页岩孔隙度的变化与TOC含量具有良好的正相关性,与黏土及脆性矿物的相关程度不等,表明有机质是控制龙马溪组页岩孔隙度变化的主要因素。     

四川盆地龙马溪组页岩储层孔隙及伊利石甲烷吸附特征

为探究页岩中龙马溪组储层孔隙结构及伊利石对甲烷的吸附能力,基于等温吸附实验、压汞、液氮及低温二氧化碳等实验,研究了龙马溪组页岩孔隙结构及伊利石的分布特征,利用巨正则蒙特卡洛法模拟了不同孔径的伊利石狭缝孔的吸附特征。结果表明：页岩中孔容与比表面积主要由小于2nm的孔隙提供;伊利石为龙马溪组页岩中黏土矿物主要成分之一,常构成平行或近平行板状孔隙;303.15K(30℃),8MPa条件下,孔径在0.5~0.9nm之间时,甲烷分子受范德华力和静电力的共同作用,甲烷过剩吸附量较大;孔径大于0.9nm之后,随着孔径增大孔壁表面电荷的静电力对甲烷分子作用减小,甲烷吸附主要受范德华力控制,甲烷过剩吸附量表现出先减小后基本保持不变的特征,游离气含量表现出随孔径增大而增加的特征;平均等量吸附热反映出伊利石对甲烷的吸附方式属于物理吸附。吸附过程中,孔径介于0.5~1.2nm之间时,随着孔径增大,平均等量吸附热迅速减小;孔径大于1.2nm时,甲烷分子与伊利石狭缝孔间的吸附强度基本稳定,平均等量吸附热为6.72kJ/mol;孔径介于0.5~0.8nm之间时,甲烷分子单层吸附于伊利石晶间处,甲烷局部密度表现出单峰的特征;孔径介于0.8~1.2nm之间时,吸附方式由单层吸附向双层吸附逐渐转变,局部密度曲线由单峰向双峰变化;孔径大于1.2nm时,可供甲烷分子吸附的自由体积较大,局部密度曲线表现为双峰特征。     

四川盆地志留系龙马溪组优质页岩储层特征与开发评价

随着页岩气国家级示范区的建设,中国页岩气进入规模开发阶段;到2016年12月,长宁-威远、昭通和涪陵国家级页岩气示范区实现年产气量79×10⁸m,到2030年页岩气规划年产量达到(800~1 000)×10⁸m,展现出良好的发展前景。四川盆地龙马溪组地层厚达300m左右,进一步识别出优质页岩段,评价优质页岩储层特征是开发阶段的首要任务。依据笔石带特征和沉积相演化,将龙马溪组划分为龙一、龙二2个层段;志留纪早期深水陆棚沉积环境控制了优质页岩的空间分布,岩心观察识别出龙一段底部黑色炭质页岩和硅质页岩是优质页岩发育的有利岩相,优质页岩具有高有机碳含量、高脆性矿物含量、高含气量的特征;优质页岩段地质储量丰度集中,平均储量丰度达到1.85×10⁸m/km²,是页岩气规模化开发的有利层位。     

重庆周缘龙马溪组和牛蹄塘组页岩有机质孔隙发育特征

针对牛蹄塘组页岩气勘探开发过程中存在产气量较低,产气持续时间较短等问题,以渝东南下志留统龙马溪组页岩和渝东北下寒武统牛蹄塘组页岩为对象进行对比,重点剖析2套页岩的孔隙储集能力及其演化特征。结果表明：龙马溪组页岩和牛蹄塘组页岩的有机质孔隙发育特征存在较大差别：龙马溪组页岩内部的固体干酪根有机质孔隙数量少,孔径小,连通性差,但其焦沥青内部有机质孔隙数量多,孔径大,连通性好。牛蹄塘组页岩内部的固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。储层热演化程度对页岩有机质孔隙的发育有着直接的控制作用。龙马溪组页岩由于古埋深较牛蹄塘组页岩浅,所经历的热演化作用相对较弱,适宜的热演化程度保留了龙马溪组页岩焦沥青内部大量的有机质孔隙,但其固体干酪根由于演化时间相对较长,有机质孔隙数量减少。渝东北牛蹄塘组页岩埋深过大,储层过度演化达到变质期导致其内部固体干酪根和焦沥青均不发育有机质孔隙。针对牛蹄塘组页岩气的高效勘探开发应寻找热演化程度适中的页岩分布区。     

海相页岩与陆相页岩微观孔隙结构差异——以川南龙马溪组、鄂尔多斯延长组为例

目前工业化开采的页岩气资源主要来自海相沉积地层,但是陆相页岩气的勘探开发也已取得了重要突破。而海相页岩与陆相页岩的沉积环境不同,其对应的岩石孔隙结构也会存在一定的差异。因此以川南下志留统龙马溪组海相页岩和鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长7段陆相页岩为研究对象,采用聚焦离子束扫描电镜定性观察页岩微观孔隙结构,结合低压氮气吸附法和高压压汞法定量表征页岩微观孔隙结构,对比海相页岩与陆相页岩微观孔隙结构及其影响因素。结果表明:(1)龙马溪组海相页岩基质中粒间孔隙主要以颗粒边缘孔的形式存在,可见少量粒内溶孔和晶间孔,发育大量气泡状和线状纳米级有机孔;(2)长7段陆相页岩内部含较多的片状黏土和云母片间的狭缝型孔隙,有机孔发育较少,且多为干酪根演化生烃后残留的数百纳米到数微米的宏孔;(3)3~30 nm的孔隙对总孔隙体积贡献最大;(4)龙马溪组页岩微孔、细中孔和微米级宏孔占比远高于长7段页岩。分析认为:龙马溪组海相页岩由于脆性矿物含量、热成熟度和有机质丰度都较长7段陆相页岩高,整体上龙马溪组页岩的孔隙度和氮气吸附孔体积均远远大于长7段页岩。