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。     

渝东南地区页岩有机孔隙类型及特征

运用氩离子抛光、场发射扫描电镜和原子力显微镜,对渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩有机孔隙结构特征进行研究,在页岩有机质原子力显微成像中发现了特殊的纤网状骨架结构。在此基础上,以页岩有机孔隙母质类型、大小及连通性3个方面为主要依据,将页岩有机孔隙分为沥青单孔、无定形干酪根单孔、结构型干酪根连孔和有机/矿物复合孔4个亚类。其中,沥青单孔是页岩中发育程度最低的孔隙,主要发育为独立的单孔,多为宏孔;无定形干酪根单孔则成片出现,但多为孔径较小的微孔或中孔,且连通性一般;结构型干酪根连孔主要为中孔、宏孔,连通性较好,且有机质内部发育纤网状骨架结构,孔隙在骨架之间的空隙中发育;有机/矿物复合孔主要以有机/黏土复合孔或有机/黄铁矿复合孔的形式存在,主要发育连通性好的中孔、宏孔。结果表明,页岩有机质生烃潜能的差异是决定其孔隙发育程度不同的主要原因,黏土矿物、黄铁矿等无机矿物在有机质生烃过程中扮演着重要角色,对孔隙发育有着积极的影响。     

鄂尔多斯盆地张家湾地区长7页岩油气储集特征及其影响因素

鄂尔多斯盆地张家湾地区延长组长7湖相页岩中已发现了页岩气和部分工业油流。页岩层系中的孔隙类型、孔径大小和分布特征等对页岩储层的储集能力、渗透性、页岩油气赋存状态和含量均有重要影响。利用氩离子抛光和场发射扫描电镜分析、低压CO_2与N_2吸附、XRD等测试方法,分析了长7页岩油气储层的地球化学特征、孔隙类型、孔径分布及影响因素。结果表明,该区长7页岩厚度大(30～110m),有机质丰度和含油量高(TOC值平均为4.97%,可溶烃含量平均为4.54mg/g,氯仿沥青"A"含量平均为0.80%),R_O值主要介于0.6%～1.1%之间,热解峰T_(max)值为430～469℃。页岩孔隙类型多样,残余粒间孔、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、黄铁矿集合体和黏土矿物晶间孔、有机孔等均发育,有机孔孔径多数小于50nm,为微孔和介孔,占有机孔总数的61%,部分大于100nm。刚性颗粒间孔、粒内溶孔、刚性颗粒和黏土矿物间的无机粒间孔的孔径相对较大,黏土矿物粒内孔孔径相对较小。该区长7页岩孔隙度介于0.8%～7.7%之间,平均为3.2%。孔隙孔径主要介于0.8～10μm之间,具有多峰分布的特点,不同岩性和岩石组合样品的孔径分布曲线存在较大差异。页岩中粉砂岩纹层越发育,刚性碎屑的粒度越大,石英和长石含量越高,黏土矿物含量越低,中大孔越发育,孔隙度越大;TOC、有机质热演化程度越高,有机孔越发育。     

下扬子地区二叠系海陆过渡相页岩孔隙体系特征

下扬子地区二叠系发育一套海陆过渡相泥页岩,是目前页岩气勘探的重点层位之一。针对其微观孔隙体系及影响因素研究较少的现状,对皖南地区野外露头和岩心样品开展扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、压汞及氮气吸附实验分析。结果表明：二叠系页岩主要组分为有机质、石英、伊利石、方解石和黄铁矿,其中黄铁矿多呈草莓体形态与有机质共存,有机质则呈填隙状、薄膜状、条带状和壳体状分布在页岩中。二叠系页岩基本孔隙类型为无机矿物孔(晶间孔、粒间边缘孔、粒内孔和黏土矿物层间孔)、有机孔和微裂缝,其中有机孔和微裂缝是优势孔隙类型。不同有机质颗粒中孔隙发育情况差异很大,可能与有机质类型及显微组成有关;在构造应力作用下,有机质与黏土矿物充分混合产生縻棱化而形成与有机质相关的晶间孔和微裂缝。压汞法测试结果显示以微孔和过渡孔为主的页岩具有较高的孔隙度,孔隙连通性好、退汞效率高;而以大孔为主的页岩具有较低的孔隙度,孔隙连通性差、退汞效率低。中大孔的体积百分比随着石英含量的增加而增加;微孔和过渡孔的体积百分比随可溶有机质增加(S₁)呈现降低的趋势;縻棱化有机质是页岩比表面积的主要贡献者;黏土矿物含量的增加可能会抑制页岩微孔隙的发育和比表面积的大小,与黏土矿物主要由伊利石和绿泥石组成有关。     

陆相页岩储层连通孔隙系统分布与形成机制——以川西坳陷上三叠统须家河组为例

为揭示陆相页岩储层连通孔隙系统的形成机制,指导页岩气高效开发,以川西坳陷上三叠统须家河组陆相页岩为例,综合运用X衍射、场发射扫描电镜、低温气体吸附、高压压汞和核磁共振冻融等分析测试方法,研究了样品的矿物组分、全孔径分布特征和孔隙连通特征,并分析了孔隙连通性的主控因素。川西坳陷研究区上三叠统须家河组陆相页岩黏土矿物含量最高,石英含量次之;页岩孔径分布复杂,其中中孔最为发育,是孔体积（占87.33%）和比表面积（占49.19%）的主要贡献者;20~50 nm孔隙连通性较好,是研究区须家河组主要的连通孔隙发育区间;须家河组陆相页岩主要发育黏土矿物晶间孔,粒内溶孔较少,基本不发育有机质孔,广泛发育微裂缝,其中黏土矿物晶间孔—微裂缝孔隙组合是研究区主要的连通孔隙类型;黏土矿物及石英等脆性矿物的含量及排列方式控制连通孔隙的发育及分布。基于以上结果总结了陆相页岩连通孔隙的3种潜在发育机制:发育在黏土矿物与脆性矿物基质上的黏土矿物晶间孔—微裂缝组合连通性最好;黏土矿物集合体内的黏土矿物晶间孔连通性次之;有机—黏土复合体内的有机孔—黏土矿物晶间孔连通性最差。      

川南地区龙马溪组页岩气储层微孔隙结构特征

应用扫描电子显微镜、高压压汞法、N2和CO2气体吸附法,对川南地区下志留统龙马溪组海相页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究,探讨了页岩孔隙发育的主要影响因素。结果表明,川南地区龙马溪组海相页岩样品中发育多种类型微观孔隙,常见有黏土矿物粒间孔、黄铁矿晶间孔、碳酸盐颗粒溶蚀孔、生物碎屑粒内孔、颗粒边缘溶蚀孔和有机质孔;龙马溪组富有机质页岩发育大量的微米—纳米级孔隙,为页岩气赋存提供了储集空间。龙马溪组页岩样品中孔隙以微孔和介孔为主,宏孔较少;孔隙结构形态主要为平板狭缝型孔、圆柱孔和混合型孔,孔径为0.4~1nm、3~20nm;微孔和介孔占孔隙总体积的78.17%,占比表面积的83.92%,是龙马溪组页岩储气空间的主要贡献者。页岩有机碳含量、成熟度和矿物成分含量均会影响川南地区龙马溪组海相页岩孔隙的发育,总体上页岩孔隙体积随有机碳含量增加而增大;页岩孔隙度随成熟度增加而降低;黏土矿物和脆性矿物含量对页岩孔隙发育也有一定的影响。     

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。     

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。     

南华北盆地下二叠统泥页岩孔隙特征及控制因素

泥页岩孔隙特征研究是评估页岩气储集能力和评价页岩气开采可行性的关键一步。以南华北盆地MY1井下二叠统山西组和太原组泥页岩样品为研究对象,通过场发射扫描电镜（FE?SEM）、低温氮气吸附、X?射线衍射、等温吸附、有机碳（TOC）含量和镜质体反射率（R_O）等实验手段,对南华北盆地下二叠统泥页岩孔隙特征及其控制因素进行了研究。结果表明：南华北盆地下二叠统泥页岩孔隙类型包括粒间孔、晶间孔、有机孔、黏土矿物聚合孔、矿物颗粒表面溶孔和微裂缝,其中黄铁矿粒间孔和黏土矿物聚合孔、有机-黏土矿物复合孔和有机质收缩缝比较发育,表面溶孔不发育;孔体积在0.004 0~0.052 8 cm³/g之间,平均值为0.019 6 cm³/g,比表面积在1.198 9~26.525 7 m²/g之间,平均值为9.506 2 m²/g。平均孔径在2.35~14.38 nm之间,平均值为8.68 nm。泥页岩孔体积和比表面积同步增加,但不同孔径段孔隙对孔体积和比表面积贡献有差异,比表面积主要由孔径小于10 nm的孔隙贡献,而孔径主要由孔径大于10 nm的孔隙贡献,孔体积和比表面积随孔径的增量曲线呈单峰分布。有机质含量和矿物类型及其含量共同制约着孔隙的发育。     

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。      

内蒙古索伦地区二叠系哲斯组泥岩微孔隙特征

在野外地质露头实测、系统取样和综合分析测试的基础上,对松辽西部外围内蒙古索伦地区上古生界二叠系哲斯组暗色泥岩的地球化学特征与微孔隙特征进行了研究。结果表明,哲斯组泥岩微孔隙主要包括微孔（粒间孔、粒内孔、有机质孔）和微裂缝（矿物层间缝、有机质与矿物间缝、有机质内裂缝）。进一步的微孔隙发育特征和成因分析得出,哲斯组泥岩有机质孔相对不发育的特征主要与TOC含量偏低及较强压实作用下的有机质孔塌陷作用有关,而泥岩微裂缝的发育主要与其脆性矿物含量较高有关。综合烃源岩与储集特征分析,索伦地区哲斯组泥岩具备了页岩气远景区的条件,寻找TOC含量高的富有机质泥页岩发育区是今后该区乃至东北地区上古生界页岩气勘探的关键。      

海相与陆相页岩储层孔隙结构差异的影响因素

海相页岩和陆相页岩的孔隙结构差异明显。基于海相和陆相页岩在岩石组分、成熟度以及有机显微组分的差异开展的成因机理分析表明,页岩中不同岩石组分孔隙的孔径分布差异大,有机质孔隙在小孔径范围内占比多,黏土矿物孔隙与有机质孔隙的孔径分布特征相似,但亦发育中孔和宏孔。海相页岩的小孔径孔隙多由有机质提供,而陆相页岩的小孔径孔隙多来自黏土矿物。无论是海相页岩还是陆相页岩,其孔隙均以无机矿物孔隙为主,其次为有机质孔隙,所不同的是海相页岩中有机质孔隙的贡献率高于陆相页岩,而陆相页岩中黏土矿物孔隙的贡献率高于海相页岩。有机质孔隙在不同演化阶段的孔隙构成不同,未成熟阶段以发育镜质体和惰质体的原始胞腔孔隙为主,成熟阶段有机质孔隙的发育程度最差,高成熟—过成熟阶段以发育次生固体沥青孔隙为主。高成熟—过成熟海相页岩的有机质以腐泥组和固体沥青为主,其有机质孔隙发育程度高。在以松辽盆地沙河子组为代表的高成熟陆相页岩中,其有机质以镜质体和惰质体为主,原始胞腔孔隙损失大,含有少量固体沥青孔隙;在以鄂尔多斯盆地延长组为代表的低成熟陆相页岩中,由于腐泥组和固体沥青充填孔隙,使得页岩整体的孔隙发育程度变差。     

海相与陆相页岩储层孔隙结构差异的影响因素

海相页岩和陆相页岩的孔隙结构差异明显。基于海相和陆相页岩在岩石组分、成熟度以及有机显微组分的差异开展的成因机理分析表明,页岩中不同岩石组分孔隙的孔径分布差异大,有机质孔隙在小孔径范围内占比多,黏土矿物孔隙与有机质孔隙的孔径分布特征相似,但亦发育中孔和宏孔。海相页岩的小孔径孔隙多由有机质提供,而陆相页岩的小孔径孔隙多来自黏土矿物。无论是海相页岩还是陆相页岩,其孔隙均以无机矿物孔隙为主,其次为有机质孔隙,所不同的是海相页岩中有机质孔隙的贡献率高于陆相页岩,而陆相页岩中黏土矿物孔隙的贡献率高于海相页岩。有机质孔隙在不同演化阶段的孔隙构成不同,未成熟阶段以发育镜质体和惰质体的原始胞腔孔隙为主,成熟阶段有机质孔隙的发育程度最差,高成熟—过成熟阶段以发育次生固体沥青孔隙为主。高成熟—过成熟海相页岩的有机质以腐泥组和固体沥青为主,其有机质孔隙发育程度高。在以松辽盆地沙河子组为代表的高成熟陆相页岩中,其有机质以镜质体和惰质体为主,原始胞腔孔隙损失大,含有少量固体沥青孔隙;在以鄂尔多斯盆地延长组为代表的低成熟陆相页岩中,由于腐泥组和固体沥青充填孔隙,使得页岩整体的孔隙发育程度变差。     

有机显微组成对泥页岩有机孔发育的影响——以川东地区海陆过渡相龙潭组泥页岩为例

川东地区龙潭组发育一套海陆过渡相富有机质泥页岩,为了探讨该套泥页岩中有机孔发育特征及其影响因素,通过氮气吸附和氩离子抛光+扫描电镜等实验,获得了孔隙结构参数,分析了其与有机碳、矿物成分、镜质体反射率以及有机岩石学之间的关系。结果表明滨岸沼泽、潮坪潟湖和浅水陆棚相泥页岩矿物组成以粘土矿物为主,石英含量低;有机质以镜质组为主,其内有机孔发育很差,但在有机质内部及边缘发育一定量的微裂隙。深水陆棚相泥页岩具有高石英含量、低粘土矿物含量的特点,有机质以腐泥组和固体沥青为主,有机孔发育较好。滨岸沼泽、潮坪潟湖和浅水陆棚相泥页岩的微观孔隙体积与总有机碳（TOC）含量之间存在反向关系或相关性不明显;而深水陆棚相高TOC页岩具有比低TOC页岩更高的孔隙体积。综合文章及前人研究成果,认为在高成熟阶段,镜质组和固体沥青不是有机孔发育的主要贡献者,而腐泥组是有机孔发育的最有利的组成。因而,在对川东地区海陆过渡相甚至其他地区海陆过渡相泥页岩进行储层评价时,有机显微组分应该作为重要的影响因素被考虑在内。     

川南地区龙马溪组页岩岩相对页岩孔隙空间的控制

页岩的孔隙类型、孔隙结构的定量化表征以及孔隙空间的控制因素是页岩储层研究的重要问题。川南地区龙马溪组的页岩岩相按矿物组分可分为硅质页岩、混合质页岩和黏土质页岩。利用扫描电镜矿物定量评价（QEMSCAN）技术、低温N₂和CO₂吸附实验以及高压压汞实验对川南地区龙马溪组不同页岩岩相的孔隙类型、结构特征及孔隙空间的控制因素开展了分析。研究结果表明,黏土质页岩多发育黏土矿物片状粒内孔且多被迁移有机质充填;混合质页岩多发育有机质孔和碳酸盐矿物溶蚀宏孔;硅质页岩多发育有机质孔。页岩的总面孔率主要由孔径为0~500 nm的孔隙提供,矿物（除碳酸盐矿物与长石外）及有机质中的孔隙均以粒内孔为主,有机质的面孔率高达32.37%,为矿物颗粒的8~16倍。页岩的中孔是孔体积的主要贡献者,微孔是孔比表面积的主要贡献者。混合质页岩的总面孔率、孔体积与孔比表面积的平均值与硅质页岩相近,具有良好的储集能力。高TOC含量的混合质页岩与硅质页岩的孔隙空间主要受有机质孔控制,TOC含量较低的黏土质页岩的孔隙空间则主要受有机质孔和伊利石相关孔隙共同控制。     

四川盆地上二叠统海陆过渡相和深水陆棚相页岩气的勘探潜力

四川盆地上二叠统发育海陆过渡相和深水陆棚相两种类型富有机质页岩,其中海陆过渡相含煤页岩层系主要分布于成都-南充-广安-石柱-涪陵一线以南的龙潭组,页岩单层厚度薄,但累计厚度大,干酪根类型以Ⅲ型为主,现今处于高-过成熟阶段;页岩储集空间以黏土矿物孔、粒间孔、微裂缝为主,有机质孔不发育,页岩含气性好,但由于页岩黏土矿物含量高、脆性矿物含量较低,可压裂性较差,需要进一步攻关适应性工程工艺技术。深水陆棚相富有机质页岩主要分布于四川盆地北部广元-巴中-宣汉-云阳-石柱一带的吴家坪组和大隆组,其中吴家坪组页岩厚度20~80 m,大隆组页岩厚度10~40 m,有机碳含量普遍大于2%,有机质类型以Ⅱ1型为主,处于高成熟-过成熟阶段;页岩储集空间以有机质孔和粒内孔为主,储集性能好,硅质矿物含量高、黏土矿物含量较低,页岩可压裂性好,是四川盆地页岩气勘探的重要领域。     

页岩不同类型孔隙的含气性差异——以四川盆地焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

作为中国第一个具备商业性开发价值的大型整装页岩气田,四川盆地涪陵焦石坝页岩气田的发现,极大地推动了中国页岩气产业的发展。为此,以该页岩气田上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,利用氩离子抛光扫描电镜、TRA等实验分析数据,在对该区页岩孔隙类型和特征进行研究的基础上,重点对不同类型孔隙的含气性差异进行了探讨。结果表明:页岩的孔隙包含了有机质孔、黏土矿物间孔以及脆性矿物孔(晶间孔、次生溶蚀孔等)等孔隙类型,以有机质孔和黏土矿物间孔为主,占总孔隙比例的90%左右。有机质孔隙是页岩气最重要的储集空间,高有机碳含量与高孔隙度、高有效含气饱和度呈良好的耦合关系,表明有机质孔隙含气性好;黏土矿物间孔隙由于具有亲水性,表现出黏土矿物含量与含水饱和度呈明显的正相关关系,其含气性较差。这些成果为该区域页岩气勘探提供了技术支撑,也可供类似区域借鉴。