上扬子区下寒武统牛蹄塘组页岩气基本特征研究——以贵州丹寨南皋剖面为例

上扬子区下寒武统牛蹄塘组是我国页岩气最具勘探潜力的目的层位之一,因此,以贵州丹寨南皋剖面为例,通过野外测量、薄片鉴定、地球化学分析、X-衍射矿物分析、孔隙度测量、扫描电镜观察和等温吸附模拟实验等多种方法,研究牛蹄塘组页岩气地质、地球化学、储层和含气性特征,并讨论有机质发育与矿物相关性,以及吸附气量的控制因素。下寒武统牛蹄塘组下部为深水陆棚相泥岩沉积,上部为浅水陆棚相粉砂质泥岩和钙质泥质粉砂岩沉积。微量元素比值表明黑色页岩形成于缺氧还原沉积环境,且具有明显的热水沉积特征。黑色页岩有机质类型好,属Ⅰ型干酪根;有机质丰度高,TOC值为0.38%~15.31%,平均为5.2%;RO值为1.60%~4.15%,平均为2.80%,属过成熟阶段。矿物成分主要为黏土(伊利石和少量绿泥石)、石英、长石、重晶石和石膏等。石英含量相对较高且剖面向上降低,平均值为53%;黏土含量较低且剖面向上增加,平均值为34%;碳酸盐矿物较少,仅在顶部可见。泥岩和硅质岩孔隙度一般在0.99%~4.66%之间,平均为2.39%;密度为1.99~2.62g/cm3,平均为2.47g/cm3。黑色页岩孔隙主要发育粒内孔、粒间孔、裂缝和有机质孔等4种类型,前两者较为常见。有机质含量与矿物相关性分析表明石英含量过高或过低以及黏土过低均不利于有机质的富集。等温吸附实验表明吸附气量为1.71~2.62m3/t,平均为2.33m3/t,吸附能力整体较强。吸附量与TOC呈正相关,与最高热解温度(Tmax)呈负相关,与石英呈正相关,与黏土呈不相关,与纳米孔分布频率呈正相关,其中有机质丰度和纳米孔对页岩对气吸附能力的影响占主导作用。     

湘西北常页1井下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气特征

为评价湘西北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气聚集条件及含气性,优选并实施钻探了湖南省第一口以牛蹄塘组为目的层段的页岩气参数井--常页1井,累计揭示了牛蹄塘组黑色页岩层系真厚度674.5 m,是目前中国单井钻遇的最大厚度黑色页岩层系。通过岩心样品有机地球化学、岩石矿物学、储层物性等实验分析,认为常页1井牛蹄塘组黑色页岩具有机碳含量高（平均为3.9%）、成熟度适中（等效R_o平均为2.6%）、脆性矿物含量高（石英含量平均为50.1%）、黏土矿物含量低（平均为32.4%）、低孔低渗（孔隙度、渗透率平均分别为1.7%、1.32×10^-3mD）、中小孔及裂缝发育的特征,具有良好的页岩气聚集条件。岩心现场解析实验和等温吸附实验都显示出常页1井具有良好的含气性,且整体上含气量随深度的增大而增加,其中井段1 100~1 250 m的黑色页岩段平均有机碳含量高达10.1%,现场解析总含气量为0.5~2.1 m³/t,等温吸附含气量为3.7~6.4 m³/t,是该井页岩气发育最有利的深度,显示出以常页1井为代表的湘西北牛蹄塘组具有良好的页岩气勘探开发潜力,鉴于其沉积厚度巨大,应优先对牛蹄塘组中下部黑色页岩进行勘探开发。     

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。     

页岩的储层特征以及等温吸附特征

页岩的储层特征以及吸附特征是评价页岩气是否具有开采价值的一个重要标准,为此,以某页岩气藏为例,测量其岩心的孔隙度与渗透率,并进行X射线衍射全岩分析和黏土矿物测定,以分析其储层特征。结果表明：该页岩的孔隙度主要分布在0.01%~5%,渗透率主要分布在0.000 01~10 mD,孔隙直径主要分布在4~6 nm;页岩的孔隙度与渗透率没有明显的相关关系,黏土矿物主要为绿泥石、伊利石、蒙皂石以及伊蒙混层。挑选了6块岩心进行等温吸附试验,以确定TOC以及R_o对页岩吸附能力的影响,结果表明：①页岩的气体吸附遵循Langmuir等温吸附曲线,其总解析气量与页岩的TOC成正相关,但与孔隙度没有明显的关系;②不同成熟度、不同TOC页岩的吸附特征研究表明,页岩的吸附能力与页岩的TOC和R_o密切相关,随着页岩TOC以及R_o的提高,页岩的吸附能力增加;当页岩的TOC相近时,页岩的R_o越高,吸附能力越强;当页岩的R_o相近时,页岩的TOC越高,页岩的吸附能力越强。     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩气储层矿物成分特征

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组(∈1n)富有机质页岩广泛发育,页岩中矿物成分特征分析是研究页岩气储层特征及页岩气成藏的关键因素之一。通过对∈1n黑色页岩的野外露头和岩心观察,结合薄片、扫描电镜及X衍射等试验分析,对页岩气储层矿物成分特征进行了初步探索。研究表明上扬子地区∈1n页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,长石、碳酸盐岩次之,还含有少量的黄铁矿和石膏等矿物;黏土矿物组合特征反映出∈1n进入晚成岩阶段B期,有机质演化为高-过成熟阶段;脆性矿物石英体积分数与孔隙度呈正相关关系,碳酸盐体积分数和孔隙度呈负相关关系。     

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。     

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。      

渝东南牛蹄塘组页岩有机质特征及沉积环境研究

下寒武统牛蹄塘组页岩是四川盆地震旦系成藏的主要烃源岩,同时也是四川盆地页岩气勘探的目标层位之一。为研究富有机质页岩TOC含量在垂向上的变化规律,探讨沉积环境对富有机质页岩的控制作用,对渝东南酉阳地区牛蹄塘组页岩新鲜露头剖面进行系统野外观察、连续采样,进行有机碳、硫含量、Rock-Eval热解、有机质碳同位素、生物标志化合物、全岩X-射线衍射和黏土矿物含量等测试分析。结果表明：页岩有机碳含量分布在2.43%~9.89%之间,平均高达7.0%;有机碳同位素值分布在-32.4‰~-31.1‰之间,为典型的海相Ⅰ型干酪根;正构烷烃、萜烷以及规则甾烷的分布特征反映了泥页岩有机质低等的水生生物和菌藻类母质来源特征;富含硫和黄铁矿,且与有机碳含量呈较好正相关性,表明强还原沉积环境有利于有机质的富集;富含石英矿物,平均为61%,与有机质含量呈正相关,黏土矿物平均为17.6%,与有机质丰度负相关,表明深水陆棚相沉积环境中,越靠近深海,页岩石英矿物与有机质越富集,黏土矿物含量越少。     

江汉盆地潜江凹陷潜江组盐间页岩油储层矿物组成与脆性特征研究

应用X射线衍射分析技术对潜江组潜二-四段的页岩岩心样品进行了矿物组成与脆性特征研究,以及有机地球化学实验,结果表明,各样品具有差异的矿物组成和地球化学特征。潜二段页岩有机质以腐泥型为主,TOC平均值为1.38%,总体处于未熟-低熟阶段(R_o为0.26%~0.5%),矿物中蒸发岩类矿物含量高;潜三段页岩有机质以腐泥型和腐殖腐泥型为主,TOC平均值为2.53%,总体处于低熟-中等成熟阶段(R_o为0.5%~0.88%),矿物中石英和黏土含量较高;潜四段页岩有机质以腐泥型和腐殖腐泥型为主,TOC平均值为0.69%,总体处于中等成熟-成熟范围(R_o为0.55%~1.3%),碳酸盐矿物含量较高。与北美及中国其他地区的页岩相比,潜江组盐间页岩具有"低黏土矿物、低石英、高碳酸盐、低脆性矿物"的特征,但其中潜三段的脆性矿物含量较高(平均56%),脆性指数较大(平均75.3%),具有较好的脆性,是潜江组盐间页岩最有利的勘探层段。      

黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩特征研究

通过对永凤1井牛蹄塘组页岩进行岩心观察、场发射扫描电镜（FE-SEM）、全岩矿物X衍射定量分析等实验测试,研究了牛蹄塘组岩性、矿物组成、有机地球化学、孔隙类型及页岩脆性特征。研究结果表明：牛蹄塘组上段岩性以碳质页岩为主,下段以硅质页岩为主;页岩矿物主要由石英和黏土矿物组成,含少量碳酸盐、长石及黄铁矿;总有机碳（TOC）平均含量为5.97%,有机质成熟度高（R_o平均为1.99%）,含气量平均为0.99 m³/t;页岩孔隙类型为微孔隙-裂隙型,孔径主要为纳米孔（0.1～350.0nm）。该井初步揭示了黔北地区下寒武统牛蹄塘组具有良好的页岩气资源勘探和开发潜力,且页岩脆性指数大于60%,有利于后期压裂开采。     

鄂尔多斯东南部页岩气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。     

鄂尔多斯盆地延长组页岩孔隙结构特征及其控制因素

以鄂尔多斯盆地延长组长 7 油层组富含有机质灰黑色页岩为例,利用低压氮气吸附测试方法,分析 了页岩的孔隙形态、比表面积及孔容,并研究了页岩孔隙结构特征影响因素。 研究表明：鄂尔多斯盆地 延长组长 7 油层组页岩孔隙形态复杂,主要发育狭缝形和墨水瓶状孔;页岩的矿物组成以石英和黏土矿 物为主,前者体积分数为 17.10%～72.33%,与 TOC 含量呈明显的负相关性,后者体积分数为 12.37%～ 61.55%;页岩的 BET 比表面积为 0.380～3.030 m2/g,BJH 总孔体积为 0.696～6.575 mm3/g,且中孔孔隙提 供了主要的孔容并贡献了主要的比表面积;页岩的孔容和比表面积主要受 TOC、黏土矿物及石英等含量 的影响,同时也受碳酸盐矿物及长石含量的影响,其与 TOC、黏土矿物及长石等的含量呈正相关性,而与 石英及碳酸盐矿物的含量呈负相关性;TOC 和黏土矿物是延长组页岩微孔孔容和中孔孔容的主要贡献 者,而石英是延长组页岩大孔孔容的主要贡献者。     

渝东南两套富有机质页岩的孔隙结构特征——来自FIB-SEM的新启示

使用聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)对渝东南地区下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组2套富有机质页岩的孔隙结构进行了系统观察,并对页岩纳米级有机质孔隙进行了三维重构和孔隙结构参数定量分析。研究发现,五峰组—龙马溪组页岩内层间微裂隙、矿物粒内孔、矿物粒间孔和有机质孔隙均较为发育。其中,有机质孔隙呈蜂窝状均匀发育,孔隙半径集中在3~100 nm,孔隙连通性较好,FIB-SEM三维重构计算有机质孔隙度在9.13%~18.42%之间,岩石总孔隙度中有机质孔隙度的贡献受控于TOC含量;牛蹄塘组页岩内溶蚀孔和粒间孔较为发育,有机质孔隙发育不均匀,孔隙呈扁平状或针孔状,孔隙半径集中在3~25 nm,孔隙连通性较差,有机质孔隙度在1.59%以下,有机质孔隙度对岩石总孔隙度的贡献与TOC含量关系较小,页岩的总孔隙度主要来自于矿物基质孔。FIB-SEM揭示了2套页岩有机质孔隙结构存在较大差异。     

黔北地区牛蹄塘组页岩矿物组成特征与脆性评价

为研究黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩的矿物组成、成因识别的微观特征,并提出适合本区的页岩脆性评价方法,通过薄片鉴定、扫描电镜-能谱分析、阴极发光、元素扫描分析、X射线衍射矿物定量分析和三轴压缩实验等方法,研究了黔北地区XY1井牛蹄塘组页岩的矿物组成,并基于岩石物理与矿物组成评价页岩的脆性特征。结果表明,牛蹄塘组页岩的矿物主要由石英和黏土矿物组成,还含有少量的长石、碳酸盐矿物和黄铁矿,其体积分数分别为43.5%,30.3%,11.6%,8.3%和6.2%。在分析矿物含量与弹性模量、泊松比关系的基础上,认为牛蹄塘组下段较上段岩石脆性好,脆性矿物组合为石英、黄铁矿和碳酸盐矿物,脆性矿物体积分数为41.7%~82.3%。沉积环境的不同是造成牛蹄塘组上、下段页岩脆性差异的原因。     

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。     

黔西地区石炭系页岩气成藏地质特征及含气性影响因素

石炭系旧司组是贵州省发育的一套重要富有机质页岩层系,尚未取得页岩气勘探开发突破。为深入研究旧司组页岩气成藏地质特征,分析其含气性影响因素,选取黔西地区旧司组钻井岩心及野外露头样品为研究对象,综合运用有机地球化学、X-射线衍射、覆压孔渗、场发射扫描电镜、液氮吸附、现场解吸、高压等温吸附等实验手段开展系统研究。旧司组泥页岩有机质类型以Ⅱ型为主,有机碳含量较高,处于过成熟早期阶段;矿物组成以石英和黏土矿物为主,脆性矿物含量高,有利于后期压裂改造;储层为特低孔、特低渗,微观孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔及微裂缝4类,微观孔隙孔径较小,纳米级孔隙非常发育,比表面积和总孔体积较大,具备较好的页岩气富集与保存条件;现场解吸总含气量较高,平均为1.95 m3/t,吸附能力较强,吸附气量平均为3.10 m3/t,显示出良好的含气性;泥页岩吸附气量与TOC、R_o、黏土矿物含量、孔隙度、比表面积及总孔体积呈较好的正相关性,与平均孔径呈负相关。      

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。     

黔北地区下寒武统页岩孔隙结构特征及其含气性能

通过对黔北地区下寒武统牛蹄塘组和杷榔组页岩岩心样品的有机碳含量、矿物组成、孔隙结构及甲烷等温吸附容量等分析,探讨了页岩孔隙结构的发育特征、影响因素以及有机质对页岩甲烷吸附容量的影响。研究表明,下寒武统页岩具有低孔低渗的特征,页岩比表面积介于5.64~28.29cm²/g之间,NLDFT微孔及中孔体积分别为0.02~0.54cm³/100g及0.53~3.38cm³/100g。孔隙度、BET比表面积以及微孔体积与TOC含量均呈正相关,显示了页岩有机质对孔隙的控制作用;而过高的TOC含量对页岩有机质孔隙可能有一定的抑制作用。此外,黏土矿物对孔隙也有一定贡献。下寒武统页岩吸附量为0.30~3.71cm³/g(12MPa),Langmuir最大吸附量介于0.41~4.22cm³/g之间,吸附量与有机碳含量之间大体呈正相关,但高有机碳含量的页岩样品由于具有低的微孔体积及比表面积而表现出相对低的甲烷吸附量。     

渝东南渝科1井下寒武统富有机质页岩发育特征与含气量

渝东南地区广泛发育下古生界海相页岩,具有发育范围广、厚度大、埋藏深度较浅、有机质丰度高等特点。渝科1井位于四川盆地东南部外缘,揭示了渝东南地区富有机质页岩的发育特征和含气特点。该井钻揭下寒武统牛蹄塘组页岩层总厚50.2 m。研究表明:牛蹄塘组页岩具有有利的页岩气成藏条件,有机碳含量平均值为5.63%,成熟度(R_o)主体分布在3%左右。利用测井数据、等温吸附实验、线性回归等多种方法对页岩含气量进行分析和计算,得到牛蹄塘组页岩总含气量在1.0～3.5 m³/t。渝科1井揭示了渝东南地区发育的牛蹄塘组富有机质页岩具有高有机碳含量、高成熟度、高含气量的特点,该地区具有较大的页岩气资源潜力。     

下扬子地台二叠系页岩储集物性特征及控制因素

对选自下扬子芜湖地区昌参1井二叠系的页岩样品进行氮气吸附实验和压汞实验来研究其储集物性特征,并结合地球化学数据分析影响页岩储集物性的因素。研究结果表明页岩比表面积介于4.70~21.86m2/g之间,平均为12.60m2/g,其中81.80%的比表面积是来自微孔的贡献;页岩孔隙度介于1.18%~4.95%之间,多数页岩样品孔隙度低于4%,其中中大孔(或裂隙孔)贡献了66.38%的孔隙度;渗透率介于(0.001~15.56)×10-3μm2之间。通过对页岩储集物性影响因素分析,可以得出:1TOC含量是页岩比表面积主要的控制因素,随着TOC含量的增加,比表面积明显增加;2孔隙度随TOC含量增加有明显降低的趋势,可能与孤立分散的有机质粒内孔与裂缝连通性较差以及有机质充填矿物孔隙有关,这说明了有机质主要是贡献比表面积而非孔隙度;微孔和过渡孔体积与黏土矿物有一定的正相关性,中大孔(或裂隙孔)体积与脆性矿物含量有一定的正相关性,说明脆性矿物和黏土矿物可能共同影响页岩的孔隙度;3渗透率与排驱压力呈极好的指数负相关性,排驱压力越小,渗透率越高,就越有利于页岩气的开采。